Kimia Unsur Logam Tantalum

Unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur yang memiliki subkulit d atau subkulit f yang terisi sebagian. Unsur periode keenam terdiri dari 9 unsur yaitu Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Wolfram (W), Rhenium (Re), Osmium (Os), Iridium (Ir), Platina (Pt), Emas (Au), dan Raksa (Hg). Secara umum, unsur transisi periode keenam ini sudah memiliki subkulit f yang penuh dan subkulit d yang elektronnya bervariasi sehingga menyebabkan unsur transisi ini memiliki karakteristik yang bervariasi pula. Karakteristik tersebut antara laina dalah sifat kemagnetan, pembentukan kompleks, pembentukan senyawa organologam dan warna kompleks yang dihasilkan.

Unsur Tantalum merupakan salah satu logam transisi periode keenam yang memiliki krakteristik tersendiri yang memebedakannya dengan logam transisi lain.

Manfaatnya sudah dirasakan hingga saat ini, seperti dalam penggunaan kapasitor yang lebih baik dan efisien. Selain itu adanya penemuan menakjubkan dalam pembuatan implan yang lebih baik menggunakan tantalum. Namun tidak dapat pula dipungkiri bahaya yang dapat timbul dibalik manfaatnya yang luar biasa.

Tantalum (Ta), unsur kimia, logam yang sangat keras, berwarna perak abu-abu cerah dari Grup 5 (VB) dari tabel periodik, ditandai dengan kepadatan tinggi, titik leleh yang sangat tinggi, dan resistensi yang sangat baik untuk semua asam fluorida kecuali pada suhu biasa.

 

Tantalum erat kaitannya dengan niobium dalam bijih dan sifatnya, tantalum ditemukan (1802) oleh kimiawan Swedia Anders Gustaf Ekeberg dan dinamai Tantalus yaitu karakter mitologis karena masalah tantalizing “menggoda” dalam pelarutan oksida asam. Karena kesamaan kimia yang besar antara niobium dan tantalum, pembentukan identitas individu dari dua elemen ini sangat sulit. Tantalum segera diidentifikasi dengan Niobium (kemudian disebut Columbium), tetapi pada tahun 1844 kimiawan Jerman Heinrich Rose menunjukkan karakter mereka yang berbeda. Meskipun beberapa dari logam murni Tantalum diisolasi sebelumnya, kimiawan Rusia Werner Bolton (1903)  menciptakan tantalum ulet pertama yang digunakan secara singkat sebagai bahan pijar lampu-filame.

1. Kelimpahan

Tantalum memiliki kelimpahan yang sama dengan Uranium. Tantalum ditemukan bersenyawa dengan niobium, dalam seri kolumbit-tantalite (di mana Kolumbit [FeNb₂O₆] dan Tantalite [FeTa₂O₆] terjadi pada rasio sangat bervariasi) dan seri piroklor-micro Lite mineral. Logam tantalum asli adalah beberapa Niobium dan jejak Mangan dan emas terjadi di Rusia pada placers di Ural dan mungkin pegunungan Altai di Asia Tengah. Mozambik, merupakan tempat extractor tantalum terbesar di dunia, memperoleh sebagian besar tantalum yang ada di lapangan Alto Ligonha Pegmatite di bagian timur laut negara Rusia.

Ada sekitar  25 isotop tantalum yang telah dikenali, sedangkan yang ada di alam hanyalah dua isotop saja yaitu: 180mTa (0,012%) dan 181Ta (99,988%). 181Ta adalah isotop stabil. 180mTa (m menunjukkan keadaan metastabil) diperkirakan membusuk di dalam tiga cara yaitu transisi isomerik ke keadaan dasar 180Ta, peluruhan beta untuk 180W, atau menangkap elektron untuk 180Hf. 180mTa adalah isomer nuklir hanya terjadi secara alami. Itu juga merupakan isotop paling langka di alam semesta, dengan mempertimbangkan kelimpahan unsur tantalum dan kelimpahan isotop 180mTa dalam campuran isotop alami.

Ada berbagai jenis mineral Tantalum yang sering kali dimanfaatkan sebagai bahan baku kegiatan industri. Jenis-jenis mineral Tantalum tersebut meliputi Tantalite, Euxenite, Niobium, Wodginite, Microlite, dan Polycrase.

Australia adalah penghasil Tantalum terbanyak. negara-negara lainnya adalah Malaysia dan Thailand, yang memproduksi Tantalum. Tantalum di dua Negara tersebut merupakan hasil sampingan dari pertambangan timah.

Berbagai penelitian, disimpulkan bahwa persediaan Tantalum di masa mendatang dapat ditemukan di Arab Saudi, Mesir, Cina, Mozambik, Kanada, Australia, Amerika Serikat, Finlandia, dan Brazil. Mineral gabungan Tantalite dan Columbire disebut Coltan.

Tantalum secara kimiawi mirip Niobium karena keduanya memiliki konfigurasi elektronik yang sama dan karena jari-jari ion Tantalum hampir sama dengan Niobium sebagai akibat dari kontraksi lantanoid. Tantalum biasanya terdapat dalam bentuk oksidasi +5. Senyawa Tantalum relatif tidak penting secara komersial, meskipun karbida TAC digunakan dalam mesin alat dalam semen karbida logam keras. Isotop Tantalum yang terjadi secara alami hanya Tantalum stabil -181.

2. Isolasi

Unsur Tantalum ditemukan oleh Ekeberg pada tahun 1802,tetapi banyak ahli kimia yang menduga Niobium dan Tantalum adalah sama hingga Rowe membedakannya ada tahun 1844 dan Marignac (tahun 1866), menunjukkan bahwa asam niobat dan tantalat adalah dua asam yang berbeda. Ahli kimia sebelumnya hanya mengisolasi unsur yang belum murni. Unsur ini baru didapatkan murni dan bisa ditempa untuk pertama kalinya oleh Von Bolton pada tahun 1903. Tantalum terutama ditemukan dalam mineral kolumbit-tantalit.

Tantalum dipisahkan dari senyawa niobium dengan ekstraksi pelarut dalam proses cair-cair dan kemudian direduksi menjadi bubuk tantalum logam. Logam Tantalum besar diproduksi dengan teknik metalurgi serbuk. Tantalum juga dapat diperoleh dengan cara baik elektrolisis garam menyatu atau reduksi kompleks fluoro dengan logam yang sangat reaktif seperti natrium.

3. Sifat-Sifat Unsur Tantalum

Sifat-sifat dari unsur Tantalum dapat dilihat pada tabel 2.1 dan tabel 2.2.

Tabel 2.1 Sifat-sifat Unsur Tantalum

Fase	Solid
Massa Jenis	16.69 g·cm−3
Titik Lebur	3290 K 5463 °F 3017 °C, ,
Titik Didih	9856 °F 5458 °C, 5731 K,
Kalor Peleburan	36.57 kJ·mol−1
Kalor Penguapan	732.8 kJ·mol−1
Kapasitas Kalor	25.36 J·mol−1·K−1
Bilangan Oksidasi	5, 4, 3, 2, -1
Elektronegativitas	1.5 (skala Pauling)
Energi Ionisasi	pertama: 761 kJ·mol−1
	ke-2: 1500 kJ·mol−1
Jari-Jari Atom	146 pm
Pembenahan Magnetik	Paramagnetik

Tabel 2. Properti Elemen

Properti elemen
Nomor Atom	73
Berat Atom	180, 948 gram/mol
Titik Leleh	2.996 °C (5425 °F)
Titik Didih	5425 °C (9797 °F)
Berat Jenis	16,6 pada 20 °C (68 ° F)
Oksidasi	+2, +3, +4, +5
Konfigurasi Elektron	[Xe]4f 145d36s2

4. Bentuk dan Sifat Senyawa

Logam Tantalum adalah sejenis logam abu-abu terang kebiruan, karena banyak karakteristik singularnya, memiliki berbagai bidang aplikasi, sehingga dikenal sebagai Tantalum "Metal Kingdom" serbaguna. Tantalum adalah logam yang mengkilap, dan lembut. Logam Tantalum memiliki lapisan oksida pada permukaannya sehingga dapat tahan terhadap korosi oleh asam, bahkan pada suhu di bawah 150 °C Tantalum hampir sepenuhnya kebal terhadap serangan oleh aqua regia. Logam Tantalum hanya dapat dilarutkan dengan asam fluorida atau larutan asam yang mengandung ion fluoride dan sulfur trioksida (SO₃).

Tantalum pentoksida, dikenal juga sebagai tantalum (V) oksida, adalah suatu senyawa anorganik dengan rumus Ta₂O₅. Ia berupa padatan putih yang tidak larut dalam semua pelarut tetapi dapat diserang oleh basa kuat dan asam fluorida. Ta₂O₅ adalah bahan inert dengan indeks refraksi tinggi dan absorbansi rendah (tak berwarna), sehingga membuatnya berguna untuk penyalutan. Ia juga digunakan secara luas dalam produksi kapasitor, karena memiliki konstanta dielektrik yang tinggi.

Senyawa TaF₅ dibuat dengan reaksi flourinasi langsung logam atau pentakhloridanya. Keduanya berbentuk padat putih, mudah menguap. Titik cair Ta = 95 °C . Titik didih Ta = 229 °C, membentuk cairan dan uap tak  berwarna. Senyawa halida yang lain bewarna kuning sampai coklat, dibuat dengan reaksi langsung logam dengan halogen berlebih. Halida-halida ini bertitik cair dan titik didih antara 200-300 °C, larut dalam pelarut organik seperti eter dan CCl₄.

5. Pemanfaatan

Tantalum dapat digunakan dalam empat bidang yaitu aplikasi suhu tinggi, seperti mesin pesawat; perangkat listrik, seperti kapasitor; imlantasi dan penanganan bahan kimia korosif.

Hal ini jarang digunakan sebagai agen paduan karena cenderung membuat logam rapuh. Tantalum tahan korosi dan hampir tahan terhadap serangan kimia, untuk alasan ini telah digunakan dalam industri kimia, misalnya untuk penukar panas di boiler di mana asam kuat yang menguap.

a.             Aplikasi Suhu Tinggi

Tantalum digunakan untuk menghasilkan logam yang memiliki titik leleh tinggi, kuat dan memiliki daktilitas yang baik. Paduan dengan logam lain, juga digunakan dalam membuat alat karbida untuk peralatan metal working dan dalam produksi superalloy untuk komponen mesin jet, peralatan proses kimia, reaktor nuklir, dan bagian rudal.

b.             Perangkat Listrik

Logam Tantalum memiliki keuletan sehingga dapat ditarik menjadi kawat halus atau filamen, yang digunakan untuk menguapkan logam seperti aluminium. Tantalum pentoksida digunakan dalam kapasitor, kondensor, alat pemotong, filamen tabung vakum dan lensa kamera untuk meningkatkan daya pembiasan.

Pemasaran tantalum dalam industri kimia terus berkembang seiring dengan peningkatan aplikasinya dibidang elektronik dan material listrik. Tantalum dalam wujud lembaran dan tabung digunakan sebagai pelapis pada kapal, kondensor dan boiler penukar panas. Selain itu Tantalum juga dimanfaatkan sebagai  kapasitor yaitu kapasitor Tantalum yang dikenal memiliki kapasitansi yang lebih besar dan tahan lama, arus bocornya juga sangat kecil sehingga sehingga relatif mahal.

c.              Implan Bedah

Logam Tantalum kebal terhadap aksi cairan tubuh dan tidak menyebabkan iritasi itu secara luas digunakan dalam pembuatan peralatan bedah.

Ahli kimia di los Alamos telah menghasilkan bahan penyusun grafit dari tantalum karbida, yang merupakan material terkeras yang pernah ada. Senyawa ini memiliki titik cair 3738 ^oC. Tantalum digunakan utuk membuat kapasitor elektrolitik dan bagian tungku pemijaran sistem vakum dengan penggunaan hingga mencapai 60%. Tantalum juga digunakan secara luas untuk membuat peralatan proses kimia, reaktor nuklir, suku cadang penerbangan dan misil (rudal jarak jauh). Tantalum tidak bereaksi dengan cairan tubuh dan bahan yang tidak bersifat iritasi (melukai). Karenanya, tantalum juga banyak digunakan dalam pembuatan alat-alat bedah (Anonim, 2008).

Tantalum juga dapat digunakan untuk bahan pembuatan lensa kamera. Dan dapat dipakai dalam bentuk tantalum oksida karena pembentukan oksida akan mengakibatkan terbentuknya suatu lapisan pada permukaan tantalum. Lapisan permukaan tersebut memiliki indeks bias yang tinggi sehingga sangat sesuai digunakan untuk membuat kaca khusus untuk lensa kamera (Anonim, 2008).

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam implantasi telah menemukan hal baru untuk implan tulang pinggul dan persendian. Ilmuwan kini menunujukkan bahan implan potensial yang lebih fleksibel dan hampir menyerupai tulang aslinya. Bahan implan tersebut mendorong pertumbuhan tulang dan membuat implan tetap di tempatnya sehingga tidak diharapkan operasi ulang apabila ada kegagalan. Material dari materi implan tersebut dikenal sebagai tantalum nanotube. Penelitian mereka dipublikasikan pada ACS Applied Material & Interfaces.

Na Wang, Hongyi Li, dan Jinshu Wang menjelaskan bahwa logam tantalum ini memiliki keunggulan dibandingkan titanium, stainless steel dan logam lainnya yang biasa digunakan dalam implan tulang generasi dikala ini. Implan tantalum lebih berpori dari titanium, mendorong pertumbuhan tulang dan membuat implan besar lengan berkuasa dan elastis menyerupai tulang alami. Sejauh ini, tantalum telah digunakan terutama pada perangkat yang digunakan untuk menyambung tulang yang patah dan cacat tulang lainnya. Akan tetapi logam tantalum ini jarang digunakan untuk penggantian sendi pinggul dan implan sendi lainnya. Para ilmuwan kemudian memulai untuk menemukan lapisan gres logam tantalum untuk membuat implan yang lebih baik.

6. Bahaya yang ditimbulkan

Beberapa bukti menunjukkan senyawa tantalum dapat menyebabkan tumor. Debu logam dapat menyebabkan kebakaran dan bahaya ledakan. Berbahaya jika terhirup, tertelan atau penyerapan kulit. Menyebabkan mata & kulit iritasi. Bahan dapat mengiritasi selaput lendir & saluran pernapasan bagian atas.

    Adapun yang dapat disimpulkan dari uraian makalah ini adalah unsur Tantalum (Ta) merupakan logam transisi periode keenam yang berwarna abu-abu cerah, tahan terhadap korosi dan mudah bereaksi dengan udara membentuk oksida. Biasanya ditemukan bersenyawaan dengan unsur Niobium. Tantalum dapat diisolasi dengan cara elektrolisis garam dan reduksi flouro. Dalam bentuk senyawa dapat diperoleh oksidanya Ta₂O₅ yang digunakan pada kapasitor. Selain itu, tantalum juga digunakan dalam industri mesin pesawat dan implan.  Namun Tantalum dapat menyebabkan iritasi pada kulit dan saluran pernapasan jika terhirup ataupun tertelan.

Sumber:

Ahmad, J. 2007. Elektronika Dasar. Jakarta: Wordpress

Anonim. 2010. http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/dubnium/.

Anonim. 2010. https://impras7.wordpress.com/2010/05/13/niobium-dan-tantalum/.

Anonim. 2013. http://3xpdata.blogspot.co.id/2013/01/tantalum-ta.html.

Anonim. 2014. http://iftahal-muttaqin.blogspot.co.id/2014/06/kelimpahan-unsur-tantalum-di-alam.html

Anonim. 2015. http://kliksma.com/2015/04/pengertian-unsur-tantalum-dan-efeknya.html

Na Wang. Hong Yi Li. Jinshu Wang. dkk. 2012. Study on the Anticorrosion, Biocompatibility, and Osteoinductivity of Tantalum Decorated with Tantalum Oxide Nanotube Array Films, ACS Publication. 4. 4516-4523.

Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia Dekripsi dan Pemanfaatannya. Bandung: Yrma Widya.

Wikipedia. 2017. https://id.wikipedia.org/wiki/Tantalum_pentoksida