GOLONGAN LANTANIDA

Lantanida adalah kelompok unsur kimia yang terdiri dari 15 unsur, mulai lantanum (La) sampai lutesium (Lu) pada tabel periodik, dengan nomor atom 57 sampai 71. Skandium, itrium, dan semua lantanida dikenal sebagai logam tanah jarang. Semua lantanida, kecuali lutesium, adalah unsur blok-f yang berarti bahwa elektronnya terisi sampai orbit 4f. Golongan ini diberi nama berdasarkan lantanum. Prometium merupakan satu-satunya unsur lantanida yang radioaktif, dengan paruh waktu isotop paling stabilnya (145Pm) hanya 17,7 tahun.

Berikut adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan lantanida:

Lantanum (La) (Z = 57), Serium (Ce) (Z = 58), Praseodimium (Pr) (Z = 59), Neodimium (Nd) (Z = 60), Prometium (Pm) (Z = 61), Samarium (Sm) (Z = 62), Europium (Eu) (Z = 63), Gadolinium (Gd) (Z = 64), Terbium (Tb) (Z = 65), Disprosium (Dy) (Z = 66), Holmium (Ho) (Z = 67), Erbium (Er) (Z = 68), Tulium (Tm) (Z = 69), Iterbium (Yb) (Z = 70), Lutesium (Lu) (Z = 71)

a. Sifat Unsur Lantanida

Tabel 1. Sifat Fisik Unsur dalam Golongan Lantanida

Sifat Unsur	La	Ce	Pr	Nd	Pm
Periode	6	6	6	6	6
Blok	d	f	f	f	f
Nomor atom	57	58	59	60	61
Fasa ( )	Padat	Padat	Padat	Padat	Padat
Konfigurasi Elektron	[Xe] 5d¹6s²	[Xe] 4f¹5d¹6s²	[Xe] 4f³6s²	[Xe] 4f⁴6s²	[Xe] 4f⁵6s²
Titik lebur	920°C, 1688°F, 1193 K	799°C, 1470°F, 1072 K	931°C, 1708°F, 1204 K	1016°C, 1861°F, 1289 K	1042°C, 1908°F, 1315 K
Titik didih	3464°C, 6267°F, 3737 K	3443°C, 6229°F, 3716 K	3520°C, 6368°F, 3793 K	3074°C, 5565°F, 3347 K	3000°C, 5432°F, 3273 K
Kepadatan (	6,15	6,77	6,77	7,01	7,26
Massa atom relative (Ar)	138.905	140.116	140.908	144.242	145
Sifat Unsur	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy
Periode	6	6	6	6	6
Blok	f	f	f	f	f
Nomor atom	62	63	64	65	66
Fasa ( )	Padat	Padat	Padat	Padat	Padat
Konfigurasi Elektron	[Xe] 4f⁶6s²	[Xe] 4f⁷6s²	[Xe] 4f⁷5d¹6s²	[Xe] 4f⁹6s²	[Xe] 4f¹⁰6s²
Titik lebur	1072°C, 1962°F, 1345 K	822°C, 1512°F, 1095 K	1313°C, 2395°F, 1586 K	1359°C, 2478°F, 1632 K	1412°C, 2574°F, 1685 K
Titik didih	1794°C, 3261°F, 2067 K	1529°C, 2784°F, 1802 K	3273°C, 5923°F, 3546 K	3230°C, 5846°F, 3503 K	2567°C, 4653°F, 2840 K
Kepadatan (	7,52	5,24	7,90	8,23	8,55
Massa atom relative (Ar)	150.36	151.964	157.25	158.925	162.500
Sifat Unsur	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
Periode	6	6	6	6	6
Blok	f	f	f	f	f
Nomor atom	67	68	69	70	71
Fasa ( )	Padat	Padat	Padat	Padat	Padat
Konfigurasi Elektron	[Xe] 4f¹¹6s²	[Xe] 4f¹²6s²	[Xe] 4f¹³6s²	[Xe] 4f¹⁴6s²	[Xe] 4f¹⁴5d¹6s²
Titik lebur	1472°C, 2682°F, 1745 K	1529°C, 2784°F, 1802 K	1545°C, 2813°F, 1818 K	824°C, 1515°F, 1097 K	1663°C, 3025°F, 1936 K
Titik didih	2700°C, 4892°F, 2973 K	2868°C, 5194°F, 3141 K	1950°C, 3542°F, 2223 K	1196°C, 2185°F, 1469 K	3402°C, 6156°F, 3675 K
Kepadatan (	8,80	9,07	9,32	6,90	9,84
Massa atom relative (Ar)	164.930	167.259	168.934	173.045	174.967

Tabel 2. Sifat Kimia Unsur dalam Golongan Lantanida

Sifat Kimia	Penjelasan
Reaktivitas kimia tinggi	Unsur-unsur lantanida secara umum memiliki reaktivitas kimia yang tinggi, khususnya terhadap air dan udara. Ini membuatnya berguna dalam berbagai aplikasi industri, seperti dalam produksi katalis, pemurnian logam lain, dan kimia sintetik.
Kemampuan pembentukan kompleks	Lantanida mampu membentuk kompleks dengan berbagai molekul organik dan anorganik. Salah satu contoh penerapannya adalah dalam katalisis enantioselektif, di mana senyawa lantanida membantu mempercepat reaksi kimia tertentu dengan mempengaruhi selektivitasnya terhadap stereokimia molekul-molekul organik.
Sifat magnetik	Beberapa unsur lantanida, seperti gadolinium (Gd), memiliki sifat magnetik yang unik. Gadolinium adalah salah satu bahan yang digunakan dalam pencitraan resonansi magnetik (MRI) dalam bidang kedokteran, karena kemampuannya untuk memancarkan sinyal yang mendeteksi keberadaan jaringan dan cairan tertentu dalam tubuh.
Sifat fluoresensi	Beberapa unsur lantanida, seperti terbium (Tb) dan europium (Eu), memiliki sifat fluoresensi yang berguna dalam pembuatan layar televisi, layar komputer, dan lampu neon. Ketika senyawa-senyawa ini diberi rangsangan energi, mereka dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu, menciptakan warna-warna yang berbeda dan membantu dalam visualisasi informasi.
Kemampuan untuk membentuk senyawa koordinasi yang stabil	Unsur-unsur lantanida sering digunakan dalam kimia koordinasi untuk membentuk senyawa-senyawa kompleks yang stabil. Salah satu contohnya adalah dalam pembuatan pigmen warna yang digunakan dalam industri pencetakan dan cat.
Sifat kontraksi lantanida	Unsur-unsur lantanida mengalami kontraksi lantanida, yaitu perubahan yang cukup signifikan dalam ukuran atom saat bergerak dari anthanum ke lutetium. Ini memiliki implikasi dalam kimia koordinasi dan kompleks, serta dalam pemisahan dan pemurnian unsur-unsur lantanida.
Kemampuan Absorpsi Radiasi	Beberapa unsur lantanida, seperti samarium (Sm) dan terbium (Tb), memiliki kemampuan untuk menyerap radiasi ionisasi, sehingga digunakan dalam bidang-bidang seperti dosimetri radiasi, produksi sensor radiasi, dan penggunaan dalam material perlindungan radiasi.

b. Keberadaan dan Kelimpahan Unsur Lantanida

Unsur-unsur golongan lantanida secara alami ditemukan dalam berbagai mineral, seperti monasit dan xenotim. Mereka juga hadir dalam kuantitas kecil di berbagai batuan, tanah jarang, dan dalam berbagai mineral lainnya. Namun, keberadaan mereka umumnya tersebar dan tidak dalam konsentrasi yang tinggi seperti halnya logam-logam seperti emas atau perak.

Kelimpahan unsur-unsur golongan lantanida bervariasi tergantung pada sumbernya. Secara umum, kelimpahan mereka di kerak bumi relatif rendah dibandingkan dengan unsur-unsur lain, seperti oksigen atau silikon. Namun, terdapat perbedaan dalam kelimpahan relatif antara masing-masing unsur golongan lantanida.

Kelimpahan unsur-unsur dan jumlah isotop yang terjadi secara alamiah bervariasi. Menurut aturan Harkin ( Harkin’s rule) unsur dengan nomor atom genap (jumlah proton dalam inti adalah genap) lebih melimpah dibanding unsur-unsur tetangga dengan nomor atom ganjil. Unsur dengan nomor atom genap juga mempunyai isotop lebih stabil. Sedangkan unsur dengan nomor atom ganjil tidak pernah mempunyai lebih dari dua isotop satbil. Pada tabel 2.6 dapat dilihat stabilitas inti berhubungan dengan jumlah neutron dan proton dalam inti.

Tabel 3. Kelimpahan unsur gol.lantanida di kerak bumi dan jumlah isotop

c. Reaksi-Reaksi Unsur Lantanida

1) Reaksi dengan asam sulfat:

· Contoh reaksi:

· Pada reaksi ini, unsur lantanida bereaksi dengan asam sulfat membentuk sulfat lantanida dan gas hidrogen.

2) Reaksi dengan logam alkali (misal Na)

· Contoh reaksi: Unsur lantanida dapat bereaksi dengan logam alkali seperti natrium untuk membentuk ion lantanida yang bermuatan positif.

3) Pertukaran ion dengan basa kuat (missal NaOH)

• Contoh reaksi:

• Unsur lantanida yang bermuatan +3 dapat bereaksi dengan basa kuat seperti natrium hidroksida membentuk senyawa hidroksida lantanida.

4) Pembentukan Senyawa Kompleks dengan EDTA (Etilendiamintetraasetat)

• Contoh reaksi:

• Unsur lantanida membentuk kompleks dengan ligand EDTA, menghasilkan senyawa kompleks yang stabil secara termodinamika.

5) Reaksi redoks dengan logam lain

• Contoh reaksi:

• Unsur lantanida dapat berpartisipasi dalam reaksi redoks di mana mereka menerima atau melepaskan elektron untuk membentuk ion dengan muatan berbeda atau bentuk atom bebas.

6) Pembentukan Senyawa Koordinasi dengan Amonium Oksalat

• Contoh reaksi:

• Unsur lantanida dapat membentuk senyawa kompleks koordinasi dengan ligand oksalat amonium.

d. Ekstraksi

Ekstraksi unsur dari bijih monazite: Monazite direaksikan dengan H2SO4 pekat panas, maka Th, La dan lantanida akan larut sebagai sulfat, sehingga dapat dipisahkan dari bahan-bahan tak larut. Th terendapkan sebagai ThO2 oleh neutralisasi parsial dengan NH4OH.Na2SO4 yang digunakan untuk salt out La dan lantanida ringan sebagai sulfat, sehingga terpisah dari lantanida berat yang ada dalam larutan. Lantanida ringan teroksidasi dengan bubuk Ca(Ocl)2. Ion Ce3+ teroksidasi menjadi Ce4+ yang terendapkan sebagai Ce(IO3)4 dan dapat dipisahkan. Ion La3+ dipisahkan dengan ekstraksi pelarut dengan tri-n-butilposfat. Unsur-unsur individu dapat diperoleh dengan metode pertukaran ion.

e. Kecenderungan Sifat-Sifat Unsur dalam Golongan Lantanida

1. Sifat Magnetik

Unsur-unsur lantanida menunjukkan sifat magnetik yang bervariasi, terutama karena konfigurasi elektron f mereka yang tidak lengkap:

· Unsur seperti neodymium dan samarium digunakan dalam pembuatan magnet kuat karena mereka memiliki momen magnetik yang tinggi.

· Sifat magnetik lantanida sangat tergantung pada konfigurasi elektron dan suhu. Sebagai contoh, cerium yang memiliki sedikit elektron f berperilaku secara paramagnetik di suhu ruang, sementara gadolinium dengan tujuh elektron f berperilaku sebagai feromagnetik di bawah suhu Curie tertentu.

2. Kepadatan

· Kepadatan unsur-unsur lantanida umumnya meningkat dari cerium hingga lutetium.

· Ini terjadi karena efek lantanida, di mana kontraksi ukuran atom terjadi karena peningkatan muatan efektif dari inti atom yang menyebabkan penarikan elektron ke arah inti yang lebih kuat.

· Misalnya, lantanum memiliki kepadatan sekitar 6,145 g/cm³, sementara lutetium memiliki kepadatan sekitar 9,84 g/cm³.

3. Titik Leleh dan Titik Didih

· Umumnya, titik leleh dan titik didih lantanida meningkat dari lantanum hingga lutetium.

· Penjelasan untuk ini mirip dengan kepadatan, di mana peningkatan muatan inti menyebabkan ikatan yang lebih kuat dan lebih tinggi energi yang diperlukan untuk memutus ikatan tersebut.

· Sebagai contoh, titik leleh cerium adalah sekitar 798°C dan titik leleh lutetium sekitar 1663°C.

4. Reaktivitas Kimia

· Semua lantanida bersifat reaktif terhadap oksigen dan air, tetapi reaktivitas berkurang dari cerium hingga lutetium.

· Lantanida mudah bereaksi membentuk oksida dan hidroksida. Lantanum dan cerium lebih reaktif dibandingkan dengan lantanida yang lebih berat seperti terbium dan dysprosium.

· Sebagai contoh, lantanum mudah terbakar di udara untuk membentuk lantanum oksida, sedangkan europium akan teroksidasi dengan lebih lambat.

5. Kekerasan

· Kekerasan unsur lantanida cenderung meningkat dari lantanum hingga lutetium.

· Faktor yang sama, yaitu efek lantanida yang mengakibatkan peningkatan kekuatan ikatan antar atom, juga berkontribusi pada peningkatan kekerasan.

· Lantanum lebih lunak dibandingkan lutetium yang lebih keras.

e. Kegunaan

Golongan lantanida, yang terdiri dari unsur-unsur transisi dalam periode 6 dari tabel periodik, memiliki berbagai kegunaan dan manfaat yang penting dalam berbagai industri dan aplikasi. Berikut adalah beberapa di antaranya:

1) Pembuatan Permukaan Kaca dan Kristal: Lantanida seperti cerium (Ce) digunakan dalam industri kaca untuk meningkatkan kejernihan dan ketahanan terhadap goresan. Mereka ditambahkan ke komposisi kaca untuk mengurangi kecenderungan terhadap getaran dan membuat permukaan yang lebih tahan terhadap serangan kimia.

2) Pewarnaan: Beberapa lantanida, seperti neodimium (Nd) dan praseodymium (Pr), digunakan sebagai pewarna dalam industri keramik dan kaca. Mereka memberikan warna yang kaya dan tahan lama pada produk-produk ini.

3) Magnet Permanen: Neodimium adalah bahan utama dalam pembuatan magnet permanen yang kuat. Magnet neodimium-besi-boron (NdFeB) digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk motor listrik, generator, speaker, dan perangkat elektronik lainnya.

4) Laser: Beberapa lantanida seperti neodimium dan erbium (Er) digunakan dalam pembuatan laser padat. Laser lantanida memiliki berbagai aplikasi, termasuk pemotongan, penandaan, pengukuran, dan pengelasan material dalam industri, kedokteran, dan penelitian.

5) Katalis: Lantanida sering digunakan sebagai katalis dalam berbagai reaksi kimia. Contohnya, cerium (Ce) digunakan dalam katalis konversi oksida nitrogen, dan lantanida lainnya digunakan dalam katalis hidrogenasi, dehidrogenasi, dan oksidasi.

6) Pembuatan Baterai: Lantanida seperti lanthanum (La), cerium (Ce), dan neodymium (Nd) digunakan dalam pembuatan baterai isi ulang, termasuk baterai nikel-kadmium dan baterai nikel-metal hidrida. Mereka membantu meningkatkan kinerja baterai dan kapasitas penyimpanan energi.

7) Pembuatan Lampu: Lantanida seperti terbium (Tb) dan europium (Eu) digunakan dalam pembuatan lampu fluorescent, khususnya lampu fosfor yang menghasilkan cahaya berwarna.

8) Pengobatan: Lantanida juga digunakan dalam bidang kedokteran, terutama dalam bidang pencitraan medis dan terapi radiasi. Isotop lantanida digunakan dalam pencitraan PET (Positron Emission Tomography) dan terapi radiasi untuk pengobatan kanker.

Kegunaan lantanida ini menunjukkan betapa pentingnya unsur-unsur ini dalam berbagai industri modern dan teknologi tinggi.

Cari Blog Ini

GOLONGAN 8, LANTANIDA, DAN AKTINIDA