GOLONGAN AKTINIDA

A.  Sifat Unsur Transisi Golongan Aktinida

Aktinida adalah kelompok unsur kimia yang mencakup 15 unsur antara aktinium dan lawrensium pada tabel periodik, dengan nomor atom antara 89 sampai dengan 103. Seri ini dinamakan menurut unsur aktinium. Semua aktinida, kecuali lawrensium merupakan unsur blok-f. Unsur-unsur kelompok aktinida adalahradioaktil, dengan hanya aktinium, torium, danuranium yang secara alami ditemukan di kulit bumi.

Simbol umum untuk unsur aktinida adalah An. Semua unsur aktinida bersifat radioaktif dan sangat beracun. Di alam aktinoid yang ada dalam jumlah yang cukup adalah torium(Th). protaktinium(Pa) dan uranium(U). Unsur-unsur ini diisolasi dari bijihnya dan digunakan dalam berbagai aplikasi. Logam plutonium(Pu) diproduksi dalam jumlah besar untuk bahan pembuatan nuklir. Unsur-unsur aktınida memiliki sifat yang mirip dengan Lantanida. Namun pada unsur aktinida ini memiliki isotop utama untuk mencapai kestabilannya sehingga dapat dimanfaatkan untuk kimia nuklir. Adapun unsur-unsur dan aktinida yaitu Actinium(Ac), Torium(Th). Protaktinium(Pa), Uranium (U), Neptunium(Np), Plutonium(Pu), Amerisium (Am), Kurium (Cm), Berkelium (Bk), Kalifornium(Cf), Einsteinium (Es), Fermium (Fm), Mendelevium (Md), Nobelium(No), dan Lawrensium (Lr).

                        

  

      

Unsur-unsur aktinida mempunyai pengisian elektron pada orbital f. Unsur-unsur aktinida yang mirip dengan La hanya mempunyai keadaan oksidasi +3. Thorium, proaktinium, dansampai batas tertentu, uranium adalah homolog dengan golongan vertikalnya seperti Hf, Ta dan W. Mulai unsur amerisium terdapat perubahan perilaku mirip lantanida, dengan tingkat oksidasi + 3 untuk semua unsur.

Golongan group 5f mempunyai perluasan ruang yang relatif lebih besar terhadap orbital 6s dan 6p dibanding golongan 4f terhadap 5s dan 5p. jadi orbital 5f dapat ikut serta dalam pembentukan ikatan yang jauh lebih luas. Kemampuan membentuk ikatan kovalen oleh unsur-unsur aktinida ditunjukkan dengan adanya senyawaan organologam yang mirip dengan yang dibentuk oleh unsur-unsur transisi (blok d)

Tabel 1. Sifat Fisika Unsur Transisi Golongan Aktinida

Tabel.2 Sifat Kimia Unsur Transisi Golongan Aktinida

Sifat Kimia	Penjelasan
Radioaktivitas Tinggi	Semua unsur dalam golongan aktinida adalah radioaktif. Mereka mengalami peluruhan radioaktif dengan memancarkan partikel alpha, beta, dan kadang-kadang gamma. Sifat ini sangat penting dalam aplikasi medis dan ilmu pengetahuan nuklir, seperti dalam pengobatan kanker (terapi radiasi) dan pembangkit listrik tenaga nuklir.
Kemampuan pembelahan	Beberapa unsur dalam golongan aktinida, seperti uranium dan plutonium, memiliki kemampuan untuk mengalami pembelahan nuklir (fisi nuklir). Ini merupakan dasar dari pembangkit listrik tenaga nuklir dan juga digunakan dalam produksi senjata nuklir.
Kestabilan dan Isomerisme	Beberapa isotop aktinida dapat mengalami isomerisme nuklir, di mana inti atom memiliki konfigurasi energi yang berbeda. Contohnya adalah uranium-235 yang memiliki isotop isomer uranium-235m yang digunakan dalam penelitian fisika nuklir.
Kimiawi reaktif	Aktinida umumnya memiliki sifat kimia yang mirip dengan unsur-unsur di golongan lain, seperti logam transisi atau logam alkali tanah. Namun, mereka juga memiliki sifat unik terkait dengan muatan nuklir dan kestabilan inti atom.
Kemampuan pembentukan senyawa	Aktinida dapat membentuk berbagai senyawa dengan unsur lainnya, seperti senyawa oksida, halida, dan kompleks koordinasi. Contohnya adalah uranium dioksida (UO2) yang digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir.

B. Keberadaan dan kelimpahan

     Semua unsur golongan ini bersifat radioaktif. Keberadaan unsur uranium dan thorium dibumi lebih berkaitan dengan waktu paruh 235U, 238U dan 232Th yang panjang yang memungkinkan tetap ada sejak awal. Waktu paruh unsur-unsur sesudah uranium yang paling stabil sekalipun ternyata sangat pendek, sehingga berapun yang terbentuk pada awalnya akan sangat cepat hilangnya. Pada tahun 1940 dibuat unsur-unsur baru yang pertama yaitu neptunium dan plutonium, selanjutnya unsur-unsur tersebut dibuat dengan cara menembaki uranium dengan partikel dari siklotron.

Berikut adalah beberapa unsur transisi golongan aktinida yang paling umum dan cara mereka ditemukan:

·         Uranium (U): Uranium adalah unsur aktinida yang paling banyak dikenal. Terdapat di alam sebagai uranium-238 (U-238), yang merupakan isotop paling umum, dan uranium-235 (U-235). Uranium ditemukan dalam bijih uranium, seperti uraninit, dan tersebar secara luas di kerak bumi.

·         Torium (Th): Torium adalah unsur aktinida yang lebih melimpah daripada uranium di kerak bumi. Biasanya ditemukan bersama bijih uranium dan dalam mineral seperti monasit. Torium digunakan dalam industri nuklir sebagai bahan bakar nuklir alternatif.

·         Plutonium (Pu): Plutonium adalah unsur aktinida sintetis yang dibuat dalam reaktor nuklir sebagai produk samping dari reaksi nuklir. Ini memiliki beberapa isotop, dengan plutonium-239 (Pu-239) menjadi yang paling penting dalam aplikasi nuklir. Plutonium juga digunakan dalam senjata nuklir.

·         Americium (Am): Americium adalah unsur aktinida sintetis yang diproduksi dalam reaktor nuklir. Ini digunakan dalam baterai radioisotop kecil, sensor asap, dan detektor kebakaran.

·         Curium (Cm): Curium adalah unsur aktinida sintetis yang diproduksi dalam reaktor nuklir atau dalam akselerator partikel. Ini memiliki beberapa aplikasi dalam penelitian nuklir dan sebagai sumber neutron dalam analisis kimia.

·         Berkelium (Bk): Berkelium adalah unsur aktinida sintetis yang jarang ditemukan secara alami. Ini diproduksi dalam reaktor nuklir sebagai produk samping dari reaksi nuklir. Berkelium digunakan dalam penelitian nuklir dan sebagai sumber neutron.

·         Kalifornium (Cf): Kalifornium adalah unsur aktinida sintetis yang dihasilkan dalam reaktor nuklir. Ini digunakan dalam penelitian nuklir, deteksi logam, dan analisis material.

Kelimpahan unsur-unsur golongan aktinida dapat sangat bervariasi tergantung pada lokasi geografis dan formasi geologis tempat mereka ditemukan. 

C. Reaksi-Reaksi

     1)      Reaksi dengan oksigen

            ·    Aktinium (Ac) dapat membentuk oksida seperti 𝐴𝑐2𝑂3 dalam reaksi dengan                                            oksigen:

            ·   Uranium (U) dapat membentuk oksida seperti 𝑈𝑂2 atau 𝑈𝑂3 dalam reaksi dengan                                 oksigen:

         2)      Reaksi dengan asam

            ·   Plutonium (Pu) bereaksi dengan asam sulfat (H2SO4) membentuk senyawa                                               plutonium sulfat:

     3)      Reaksi dengan hidrogen

            ·   Berilium (Be) membentuk hidrida 𝐵𝑒𝐻2 dalam reaksi dengan hydrogen

     4)      Reaksi dengan halogen

            ·   Neptunium (Np) membentuk senyawa halida seperti 𝑁𝑝𝐶𝑙4 atau 𝑁𝑝𝐹6

                dalam reaksi dengan klorin (𝐶𝑙2) atau fluorin (𝐹2):

     5)      Reaksi dengan air

            ·   Amerisium (Am) bereaksi dengan air membentuk hidroksida

     6)      Reaksi dengan logam alkali

            ·   Uranium (U) membentuk senyawa uranat (misalnya, 𝑁𝑎2𝑈𝑂4) dalam reaksi dengan                                logam alkali seperti natrium (Na):

     7)      Reaksi dengan oksalat

            ·   Thorium (Th) membentuk senyawa kompleks dengan oksalat,                                                                      seperti 𝑇ℎ𝐶2𝑂4, dalam reaksi dengan oksalat:

      8)     Reaksi redoks

            ·  Uranium (U) dapat mengalami reaksi redoks dengan ion logam lain, misalnya, dalam                                  reaksi dengan kromium (Cr) membentuk uranil kromat:

D. Ekstraksi

Ekstraksi unsur transisi golongan aktinida, seperti uranium (U), thorium (Th), dan lainnya, umumnya melibatkan proses pirometalurgi atau hidrometalurgi.

1)      Pirometalurgi:

Dalam pirometalurgi, bijih aktinida dipanaskan dalam tungku tinggi bersama dengan kokas atau karbon. Proses ini bertujuan untuk mengoksidasi bijih dan memisahkan logam-logam yang diinginkan dari materi yang tidak diinginkan. Hasil dari proses ini adalah logam teroksidasi, yang kemudian direduksi menggunakan bahan kimia atau elektronik untuk memperoleh logam murni.

2)      Hidrometalurgi:

Dalam hidrometalurgi, bijih aktinida dihancurkan dan direaksikan dengan larutan kimia, seperti asam sulfat atau asam nitrat. Larutan ini akan larutkan unsur-unsur aktinida dari bijih. Setelah itu, unsur-unsur ini dapat diendapkan atau diisolasi dari larutan menggunakan berbagai teknik, seperti pertukaran ion, pengendapan kimia, atau elektrolisis.

Proses ekstraksi aktinida sangat kompleks karena sifat kimia dan radioaktifitasnya. Pengolahan bijih dan penanganan limbah yang dihasilkan juga memerlukan perhatian khusus untuk memastikan keselamatan lingkungan dan kesehatan manusia. Selain itu, penggunaan teknologi lanjutan, seperti penggunaan pelarut organik atau metode ekstraksi cair-cair, juga dapat digunakan dalam proses ekstraksi unsur aktinida. Ini membantu meningkatkan efisiensi dan mengurangi dampak lingkungan dari proses ekstraksi. Namun, teknologi-teknologi ini juga memerlukan biaya investasi yang tinggi dan perawatan yang cermat.

E. Kecenderungan sifat-sifat unsur dalam golongan aktinida

1.      Sifat Magnetik

Aktinida menunjukkan sifat magnetik yang bervariasi, tergantung pada konfigurasi elektronnya. Unsur-unsur seperti neptunium (Np) dan plutonium (Pu) menunjukkan sifat paramagnetik, sedangkan yang lain mungkin memiliki sifat diamagnetik atau feromagnetik. Ini terutama dipengaruhi oleh jumlah elektron f yang tidak berpasangan dalam konfigurasi elektronnya.

2.      Kepadatan

Unsur-unsur aktinida umumnya memiliki kepadatan yang tinggi, yang meningkat dari aktinium ke plutonium, sebelum umumnya menurun sedikit ketika menuju lawrensium. Plutonium adalah salah satu yang paling padat dengan kepadatan sekitar 19,86 g/cm³.

3.      Titik Lebur dan Titik Didih

Titik lebur dan titik didih aktinida cenderung tinggi, namun variasinya cukup besar di antara unsur-unsur. Misalnya, aktinium memiliki titik lebur sekitar 1050°C dan titik didih sekitar 3200°C, sementara plutonium memiliki titik lebur sekitar 640°C dan titik didih sekitar 3327°C. Secara umum, titik lebur dan titik didih menurun seiring peningkatan nomor atom, walaupun ada beberapa pengecualian.

4.      Reaktivitas Kimia

Aktinida sangat reaktif terhadap oksigen dan uap air, membentuk oksida atau hidrida. Mereka juga bereaksi dengan sebagian besar non-logam pada suhu yang relatif rendah. Dalam hal reaksi dengan asam, aktinida larut dengan membentuk berbagai jenis garam kompleks. Uranium, misalnya, bisa bereaksi dengan semua asam non-oksidasi untuk membentuk ion U4+. Reaktivitas mereka meningkat dari thorium hingga plutonium sebelum menurun menuju lawrensium.

5.      Kekerasan

Kekerasan fisik aktinida berbeda-beda; misalnya, uranium lebih lunak dibandingkan dengan plutonium. Thorium adalah salah satu yang lebih keras di antara aktinida, yang memiliki sifat yang cukup baik untuk diproses dan dibentuk.

F. Kegunaan

Unsur transisi golongan aktinida memiliki beragam kegunaan dan manfaat di berbagai bidang, meskipun kebanyakan dari mereka tidak sepopuler unsur transisi golongan utama. Berikut adalah beberapa aplikasi utama dari unsur transisi golongan aktinida:

1)      Energi nuklir: Unsur transisi golongan aktinida, seperti uranium (U) dan plutonium (Pu), digunakan sebagai bahan bakar dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Reaksi nuklir ini menghasilkan energi yang signifikan dan dapat digunakan untuk memasok listrik ke daerah yang luas.

2)      Senjata nuklir: Uranium dan plutonium juga digunakan dalam pembuatan senjata nuklir. Mereka memiliki sifat fisika yang memungkinkan mereka untuk mengalami fisi nuklir dengan cepat, melepaskan energi yang besar dalam ledakan.

3)      Pengobatan kanker: Beberapa isotop unsur transisi golongan aktinida, seperti uranium-235, digunakan dalam terapi radiasi untuk mengobati kanker. Radiasi yang dihasilkan dapat menghancurkan sel kanker tanpa merusak jaringan sehat di sekitarnya.

4)      Penelitian ilmiah: Beberapa unsur transisi golongan aktinida, seperti americium (Am) dan berkelium (Bk), digunakan dalam penelitian ilmiah, khususnya dalam bidang kimia dan fisika nuklir. Mereka digunakan sebagai sumber radiasi dalam percobaan dan analisis.

5)      Detektor radiasi: Beberapa isotop unsur transisi golongan aktinida, seperti plutonium-238, digunakan dalam pembuatan detektor radiasi yang digunakan dalam pengukuran radiasi lingkungan, pemantauan radioaktivitas, dan aplikasi keamanan nuklir.

6)      Baterai nuklir: Beberapa isotop unsur transisi golongan aktinida, seperti americium-241, digunakan dalam baterai nuklir yang digunakan dalam aplikasi di mana baterai konvensional tidak praktis atau ekonomis, seperti dalam peralatan medis atau alat-alat luar angkasa.

7)      Pelekatan pengendap: Beberapa isotop aktinida, seperti thorium-232, digunakan dalam pengendap dalam pembangkit listrik tenaga nuklir untuk menyerap neutron dan membentuk bahan bakar transuranik yang dapat digunakan kembali.

 

Kegunaan dan manfaat unsur transisi golongan aktinida terus berkembang seiring dengan kemajuan teknologi dan pemahaman ilmiah yang lebih baik tentang sifat-sifat mereka. Namun, penting untuk diingat bahwa penggunaan unsur-unsur ini juga membawa risiko lingkungan dan kesehatan yang perlu dikelola dengan hati-hati.