1 6 7
Tabel 7.1 Sifat-sifat lantanoid
Karena entalpi ionisasi tiga tahap unsur lantanoid cukup rendah, unsur-unsur ini membentuk kation trivalen. Sebagian besar senyawa lantanoid kecuali senyawa Ce
4+
4f , Eu
2+
4f
7
dan Yb
2+
4f
14
biasanya lantanoidnya berupa ion Ln
3+
. Ln
3+
adalah asam keras, dan karena elektron f terpendam jauh dan tidak digunakan dalam ikatan, elektron-elektron f ini hampir tidak dipengaruhi
ligan. Ada kecenderungan jari-jari atom dan ion lantanoid menurun dengan kenaikan nomor
atom, dan fenomena ini disebut kontraksi lantanida. Kontraksi ini disebabkan kecilnya efek
perisai elektron 4f, yang menyebabkan inti atom menarik elektron dengan kuat dengan meningkatnya nomor atom.
Kompleks logam lantanoid biasanya berkoordinasi antara 6-12 dan khususnya banyak yang berkoordinasi 8 dan 9. Senyawa organologam dengan ligan siklopentadienil jenis Cp
3
Ln atau Cl
2
LnX juga dikenal, semua senyawa ini sangat reaktif pada oksigen atau air.
7.2 Aktinoid
Lima belas unsur dari aktinium, Ac, sampai lawrensium, Lr, disebut dengan aktinoid Tabel 7.2. Simbol umum untuk unsur-unsur ini adalah An. Semua unsur aktinoid bersifat radioaktif dan
sangat beracun. Di alam aktinoid yang ada dalam jumlah yang cukup adalah torium, Th, protaktinium, Pa dan uranium, U. Unsur-unsur tadi diisolasi dari bijihnya dan digunakan dalam
berbagai aplikasi. Logam plutonium, Pu, diproduksi dalam jumlah besar dan efisiensi
1 6 8
ekonomisnya dan keamanan penggunaannya sebagai bahan bakar reaktor nuklir dan reaktor pembiak saat ini sedang banyak dipelajari. Untuk unsur yang lebih berat dari amerisium, Am,
karena jumlah yang dapat diisolasi sangat kecil dan waktu paruhnya sangat pendek, studi sifat-sifat kimia unsur-unsur ini sangat terbatas.
Tabel 7.2 Sifat-sifat aktinoid
Proses disintegrasi unsur radioaktif menjadi isotop stabilnya adalah sangat penting dalam kimia nuklir. Bila jumlah radionuklida yang ada pada suatu waktu tertentu N, jumlah yang terdisintegrasi
pada saat tertentu akan sebanding dengan N. Oleh karena itu, keradioaktifannya
N dt
dN λ
= −
λ adalah konstanta disintegrasi. Integrasi persamaan ini akan menghasilkan:
t
e N
N
λ −
= dengan N
adalah jumlah atom pada saat t=0 dan waktu yang diperlukan agar keradioaktifannya menjadi separuh keradioaktifan awal disebut waktu paruh T .
1 6 9
λ λ
693 .
2 ln =
= T
Latihan 7.2 Bagaiamana suatu nuklida berubah dengan disintegrasi dan disintegrasi [Jawab] Karena partikel tidak lain adalah inti isotop
4
H, disintegrasi akan menghasilkan inti dengan nomor atom menjadi Z-2 dan nomor massa A-4. Dalam disintegrasi , sebuah
elektron akan dipancarkan dan nuklida hasilnya adalah bernomor massa tetap tetapi nomor atomnya bertambah satu Z+1.
Isolasi tulium
Tulium adalah unsur tanah jarang paling kecil kelimpahannya selain dan tulium sangat sukar diisolasi. P. T. Cleve menemukan unsur ini di tahun 1879, tetapi baru
tahun 1911 isolasi unsur ini bisa dilakukan dengan memuaskan.
C. James dari United States mencoba berbagai mineral dan menemukan tiga mineral, yterspar, euzenit dan kolumbit yang dihasilkan dari kepulauan di Norway utara,
merupakan sumber yang paling baik. Untuk mendapatkan tulium logam murni, kromat dari logam tanah jarang campuran yang didapatkan dari penambahan bijih
tersebut dengan natrium hidroksida, asam khlorida, asam oksalat dan barium kromat dikristalkan secara berulang dari air dan air-alkohol. Di tahun-tahun itu, identifikasi
unsur dengan spektroskopi belum dapat dilakukan, dan rekristalisasi diulang sampai 15 000 kali selama beberapa bulan, membuktikan bahwa tidak mungin untuk
mendapatkan logam murninya. Kimiawan sampai sekarang harus melakukan operasi-operasi yang monoton seperti itu. Namun kesabaran sampai rekristalisasi 15
000 nampaknya kini sukar ditemui. Tanpa ada kesabaran seperti itu, perkembangan kimia tanah jarang tidak sampai tahap seperti saat ini.
Walaupun aktinoid mirip dengan lantanoid dalam pengisian elektron 5fnya, sifat kimianya tidak seragam dan masing-masing mempunyai sifat yang unik. Promosi elektron dari 5f-6d memerlukan
energi yang besar dan contoh senyawa dengan ligan asam telah dikenal dan orbital 5f, 6d, 7s dan 7p berpartisipasi dalam ikatan. Senyawa trivalen aktinoid umum dijumpai tetapi bilangan oksidasi
selain tiga bukan tidak umum. Khususnya torium, protaktinium, uranium and neptunium yang cenderung berbilangan oksidasi +4 atau bilangan oksidasi yang lebih tinggi. Karena
keradioaktifannya rendah, torium dan uranium yang ditemukan sebagai mineral dapat ditangani dengan legal di laboratorium biasa. Senyawa seperti ThO
2
, ThCl
4
, UO
2
, UCl
3
, UCl
4
, UCl
6
, UF
6
, dsb bermanfaat untuk berbagai kegunaan. Khususnya UF
6
, yang mudah menyublim dan
1 7 0
merupakan gas yang cocok untuk difusi gas dan melalui proses sentrifugasi gas dalam preparasi
235
U. Torium adalah unsur yang oksofilik mirip dengan lantanoid.
Soal
7.1 Apakah alasan relatif mudahnya pemisahan cerium dan eropium di antara lantanoid yang
biasanya sukar dipisahkan? 7.2
Hitung keradioaktifan setelah 10 kali waktu paruh untuk suatu isotop radioaktif tertentu.
1 7 1
8 Reaksi dan Sifat-sifat Fisik
Bidang-bidang yang penting dalam kimia anorganik kini antara lain: sintesis organik yang menggunakan senyawa kompleks dan organologam, katalis
homogen, bioanorganik untuk mengelusidasi reaksi biologis yang melibatkan logam, dan mempelajari sifat padatan seperti katalisis padatan, hantaran,
kemagnetan, sifat optis. Kimia anorganik dasar, walaupun awalnya kurang berkembang dibandingkan dengan kimia organik, kini menikmati
perkembangan yang cepat dan meliputi semua unsur. Konstruksi teori ikatan, struktur dan reaksi yang meliputi molekul dan padatan adalah tantangan di
waktu-waktu yang akan datang.
8.1 Reaksi katalisis
