Makalah Titanium

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Logam berlimpah nomor empat di dunia setelah aluminium, besi, dan magnesium. Selain itu, titanium juga merupakan elemen berlimpah kesembilan (mencakup 0,63% pada kerak bumi) ditemukan pada tahun 1791 di Inggris oleh Reverend William Gregor, yang diberi nama sebagai ilmenite. Elemen ini ditemukan kembali beberapa tahun kemudian oleh German Chemist Heinrich Klaporth dalam bentuk rutile.Logam titanium tidak pernah ditemukan sendirian, keberadaannya selalu berikatan dengan mineral lainnya seperti rutile, ilmenite, leucoxene, anatase, brookite, Perovskite, dan Sphene yang ditemukan dalam titanat dan beberapa besi ore. Titanium juga ditemukan dalam batu bara, abu, tanaman dan dalam tubuh manusia (O. Carp, 2004). Material yang mengandung titanium dan paling banyak ada di bumi dan paling sering dimanfaatkan oleh manusia adalah rutile dan anatase. Rutile adalah bentuk paling stabil dari titania dan paling banyak ditemukan pada sumber titanium. Titanium dioksida dapat dibuat dari bahan-bahan alam yang ada di alam, umumnya berasal dari ilminate yang berasal dari China, Norwegia, Uni Soviet (pasir), Australia (pasir), Kanada dan Afrika selatan (pasir) (O. Carp, 2004). Titania dapat diaplikasikan sebagai bahan fotokatalisis,sensor gas, pembersih polutan yang ada di udara, tanah dan air, sebagai bahan campuran cat agar tahan korosi, pelapis alat-alat dibidang kedokteran, kosmetik, sel surya, penyerap gelombang elektromagnetik dan lain-lain. Sebagian besar titanium dioksida yang dipakai aplikasi berukuran nanometer. Melihat banyaknya fungsi titanium dioksida,banyak penelitian diarahkan untuk menciptakan bahan tersebut.

1.2 Permasalahan

Dalam memahami tentang titanium ini terdapat beberapa aspek permasalahan yang akan dibahas pada makalah ini yaitu sebagai berikut :

1.      Sejarah dan pengertian dari titanium.

2.      Klasifikasi dari Titanium.

3.      Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.

4.      Sifat dari titanium.

5.      Dampak dan penanggulangan bahaya yang ditimbulkan oleh titanium bagimanusia dan lingkungan.

1.3 Tujuan

1.      Mengetahui sejarah logam titanium.

2.      Mempelajari klasifikasi logam titanium.

3.      Mengetahui sifat-sifat logam titanium.

4.      Mengetahui aplikasi penggunaan logam titanium.

5.      Mengetahui dampak negative dari titanium dalam kehidupan sehari-hari.

    

  

BAB II

ISI

2.1  Sejarah

Titanium ditemukan dicampuran mineral di Cornwall , Inggris tahun 1791 oleh ahli geologi amatir William Gregor , kemudian pendeta desa Creed . Dia mengakui adanya unsur baru dalam ilmenite ( FeTiO3 ) ketika ia menemukan pasir hitam dengan aliran di paroki terdekat dari Manaccan dan melihat pasir tertarik oleh magnet . Analisis pasir menentukan kehadiran dua oksida logam yaitu oksida besi (menjelaskan daya tarik untuk magnet ) dan 45,25 % dari oksida logam putih ia tidak bisa mengidentifikasi . Gregor , menyadari bahwa tak dikenal mengandung oksida logam yang tidak sesuai dengan sifat-sifat unsur yang diketahui , melaporkan temuannya ke Royal Geological Society of Cornwall dan dalam jurnal ilmiah Jerman Crell yang Annalen .Sekitar waktu yang sama , Franz Joseph Muller juga menghasilkan zat yang sama , tetapi tidak bisa mengidentifikasi itu . Oksida secara independen ditemukan kembali pada tahun 1795 oleh kimiawan Jerman Martin Heinrich Klaproth di Rutile dari Hungaria. Klaproth menemukan bahwa itu berisi elemen baru dan menamakannya untuk Titan dari mitologi Yunani . Setelah mendengar tentang penemuan Gregor sebelumnya , ia memperoleh sampel manaccanite dan dikonfirmasi itu berisi titanium .Proses yang diperlukan untuk mengekstrak titanium dari berbagai bijih yang melelahkan dan mahal ; tidak mungkin untuk mengurangi dengan cara yang normal , dengan pemanasan dengan adanya karbon , karena yang memproduksi titanium karbida . Pure titanium logam ( 99,9 % ) pertama kali dibuat pada tahun 1910 oleh Matthew A. Hunter dengan memanaskan TiCl4 dengan natrium dalam bom baja pada 700-800 ° C dalam proses tersebut. Logam Titanium tidak digunakan di luar laboratorium sampai 1946 ketika William Justin Kroll membuktikan bahwa itu bisa diproduksi secara komersial dengan mengurangi titanium tetraklorida dengan magnesium dalam apa yang kemudian dikenal sebagai proses Kroll . Meskipun penelitian berlanjut ke yang lebih efisien dan lebih murah proses ( FFC Cambridge , misalnya ) , proses Kroll masih digunakan untuk produksi komersial .Titanium kemurnian yang sangat tinggi dibuat dalam jumlah kecil ketika Eduard Anton van Arkel dan Jan Hendrik de Boer menemukan iodida , atau kristal bar , proses pada tahun 1925 , dengan bereaksi dengan yodium dan membusuk uap yang terbentuk atas filamen panas untuk logam murni .

2.2  Klasifikasi

Sifat fisika
Fase	solid
Massa jenis (mendekati suhu kamar)	4.506 g·cm−3
Massa jenis cairan pada t.l.	4.11 g·cm−3
Titik lebur	1941 K3034 °F 1668 °C, ,
Titik didih	5949 °F 3287 °C, 3560 K,
Kalor peleburan	14.15 kJ·mol−1
Kalor penguapan	425 kJ·mol−1
Kapasitas kalor	25.060 J·mol−1·K−1

Sifat atom
Bilangan oksidasi	4, 3, 2, 1[1] (oksida amfoter)
Elektronegativitas	1.54 (skala Pauling)
Energi ionisasi (lebih lanjut)	pertama: 658.8 kJ·mol−1
	ke-2: 1309.8 kJ·mol−1
	ke-3: 2652.5 kJ·mol−1
Jari-jari atom	147pm
Jari-jari kovalen	160±8 pm

Lain-lain
Struktur kristal	Hexagonal
Pembenahan magnetik	paramagnetik
Keterhambatan elektris	(20 °C) 420 nΩ·m
Konduktivitas termal	21.9 W·m−1·K−1
Ekspansi termal	(25 °C) 8.6 µm·m−1·K−1
Kecepatan suara (batang ringan)	(suhu kamar) 5,090 m·s−1
Modulus Young	116 GPa
Modulus Shear	44 GPa
Bulk modulus	110 GPa
Rasio Poisson	0.32
Kekerasan Mohs	6.0
Kekerasan Viker	970 MPa
Kekerasan Brinell	716 MPa
Nomor CAS	7440-32-6

Isotop paling stabil

iso NA Waktu paruh DM DE(MeV) DP 44Ti syn 63 y ε - 44Sc γ 0.07D, 0.08D - 46Ti 8.0% Ti stabil dengan 24 neutron 47Ti 7.3% Ti stabil dengan 25 neutron 48Ti 73.8% Ti stabil dengan 26 neutron 49Ti 5.5% Ti stabil dengan 27 neutron 50Ti 5.4% Ti stabil dengan 28 neutron

Tekanan uap

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558

Titanium adalah alotrop, intinya pada suhu 1668℃ mencair, sedangkan di bawah 882 ℃ menunjukkan struktur kisi heksagonal, α disebut titanium, pada 882℃ menunjukkan lebih dari berpusat badan struktur kisi kubik, yang disebut titanium β. Penggunaan struktur titanium karakteristik yang berbeda dari dua, tambahkan elemen paduan sesuai dengan fase fase suhu transisi dan konsentrasi secara bertahap berubah untuk mendapatkan organisasi yang berbeda titanium (paduan titanium). Pada suhu kamar, ada tiga macam organisasi matriks titanium, titanium akan dibagi menjadi tiga kategori berikut: paduan α, (α β) paduan dan paduan β. Cina masing-masing, TA, TC, TB mewakili.

a.       α titanium alloy

Alpha alloys adalah titanium murni yang diperkuat dengan solid solution strengthening dengan unsur penambah seperti aluminium (5-6%), tin, nikel, dan tembaga. Alpha tidak mengandung beta pada temperature ruang. Alpha alloys kurang ductile dan lebih sulit dibentuk, karena terbatasnya slyp system pada HCP, tidak dapat di-heat treatment, dapat dilas, memiliki kekuatan sedang, derajat kekerasan bagus, dan sangat stabil pada temperature diatas 540^oC (1000^oF).

Paduan ini secara dominan memiliki struktur kristal HCP  pada temperatur kamar, sehingga pada dasarnya paduan ini memiliki fasa alpha meskipun ada dalam paduan yang memiliki sejumlah kecil unsur paduan penyetabil  fasa beta seperti pada paduan Ti-8Al-Mo-V (unsur paduan Mo dan V masing-masing 1%) yang memiliki keuletan yang baik, paduan tersebut merupakan salah satu jenis dari paduan titanium near alpha. Pada Gambar 5 ditunjukkan pengaruh penambahan unusr-unsur pemadu substitusi terhadap sifat mekanik paduan titanium. Unsur terpenting dari kelompok tersebut adalah Alumunium yang merupakan unsur substitusi alpha yang paling dominan yang dapat meningkatkan temperatur transformasi dari fasa alpha ke fasa beta dari temperatur 885⁰C untuk titanium murni sampai 1240⁰C untuk paduan yang mengandung 29%Al. Menurut Mc.Quillan, keberadaan unusur alumunium sampai 1% hampir tidak memiliki pengaruh terhadap temperatur transformasi allotropi titanium, dan peningkatan kandungan alumunium selanjutnya akan menaikan tamperatur transisi yang cukup mencolok.

b.      Paduantitanium β

Ini adalah solusi padat β-fase terdiri dari paduan fase tunggal, tidak ada perlakuan panas yang memiliki kekuatan tinggi, paduan dipadamkan telah diperkuat setelah penuaan pada ruang kekuatan suhu hingga 1372 ~ 1666 MPa, tetapi stabilitas termal miskin, tidak boleh digunakan pada suhu tinggi. aplikasi utama dalam pesawat Boeing 787 "Dreamliner".

c.       α β paduan titanium

Ini adalah paduan duplex dengan kinerja yang baik secara keseluruhan, stabilitas struktural yang baik, ketangguhan yang baik, daktilitas dan deformasi suhu tinggi, bisa lebih baik pengolahan tekanan panas, mampu pendinginan, penuaan penguatan paduan. Kekuatan setelah perlakuan panas meningkatkan keadaan anil dari sekitar 50% sampai 100%, suhu, kekuatan tinggi pada 400 ℃ ~ 500 ℃ suhu kerja jangka panjang, α titanium stabilitas termal rendah. Paduan ini digunakan dalam industry kimia dan petro-kimia, Tanaman Desalinasi, dan kertas

Tiga jenis paduan adalah yang paling umum digunakan adalah α titaniumdan paduan titanium β, α β paduan titanium diikuti, titanium β terburuk.

2.3  Sumber Titanium

Titanium selalu berikatan dengan elemen-elemen lain di alam. Titanium merupakan unsur yang jumlahnya melimpah ke-9 di kerak bumi (0,63% berat massa) dan  logam ke-7 paling berlimpah. Titanium selalu ada dalam igneous rock (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut.Dari 801 jenis batuan yang dianalisis oleh United States Geological Survey, terdapat 784 diantaranya mengandung titanium. Perbandingan Ti di dlam tanah adalah sekitar 0,5 sampai 1,5%.

Titanium ditemukan di meteorit dan telah dideteksi di dalam matahari serta pada bintang tipe-M, yaitu jenis bintang dengan suhu terdingin dengan temperatur permukaan sebesar 3200⁰F atau 5790⁰F.Bebatuan yang diambil oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO₂ sebanyak 12,1%. Titanium juga terdapat dalam mineral rutile (TiO₂), ilmenite (FeTiO₃),dansphene, dan terdapat dalam titanate dan bijih besi. Dari mineral-mineral  ini, hanya Rutile dan ilmenite memiliki kegunaan secara ekonomi, walaupun sulit ditemukan dalam konsentrasi yang tinggi. Keberadaan Titanium dengan bijihberupa ilmenit berada di bagian barat Australia, Kanada, Cina, India, Selandia Baru, Norwegia, dan Ukraina. Rutile dalam jumlah banyak pun juga ditambang di Amerika Utara dan Afrika Selatan dan membantu berkontribusi terhadap produksi tahunan 90.000 ton logam dan 4,3 juta ton titanium dioksida . Jumlah cadangan dari titanium diperkirakan melebihi 600 juta ton.Berikut adalah tabel penjelasan mengenai sifat-sifat dari sumber-sumber titanium.

Kategori	Mineral
Rumu Kimia	Titanium dioksida (TiO2)
WarnWarna	Abu-abu,coklat,ungu atau hitam
Bentu Kristal	Segi Empat
Skala Kekerasan Mohs	5,5-6,5
Berat Jenis (g/cm3)	4,23-5,5
KelarKelarutan	Tidak larut dalam asam

Tabel1.Sifat Rutile

Rumus kimia	FeTiO 3 FeTiO3
Bentuk kristal	trigonal trigonal
Warna	schwarz, stahlgrau hitam
Skala kekerasan Mohs	5 bis 5 5-5
(g/cm³) Berat Jenis (g / cm ³)	4,5 bis 5 4,5-5

Tabel2.Sifat Ilmenit

Warna	hijau, kuning, putih, coklat atau hitam
Bentuk Kristal	Monoklinik
Berat jenis (g/cm3)	3,3 - 3,6

Tabel3.Sifat Sphene

Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tumbuhan dan dalam tubuh manusia. Sampai pada tahun 1946, proses pembuatan  logam Ti  di laboratorium yang dilakukan oleh Kroll menunjukkan cara memproduksi Titanium secara komersil dengan mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Selanjutnya logam titanium dapat dimurnikan dengan cara mendekomposisikan iodanya.

2.4  Sifat titanium

a.       Titanium adalah logam dengan warna putih-perak dan memiliki karakteristik kuat, berkilau, serta tahan korosi

b.      Titanium bersifat allotropy, yaitu memiliki dua struktur kristal yang berbeda pada temperatur yang berbeda.

c.       Titanium bersifat ringan dan kuat dan mempunyai lambang kimia (Ti).

d.      Selain itu, titanium juga memiliki massa jenis yang rendah, keras tahan karat, dan mudah diproduksi

e.       Daktilitas titanium sendiri adalah 99,5%.

f.       Skala mohs dari titanium adalah 5,5-6,5 skala mohs.

g.      Titanium tidak larut dalam larutan asam kuat, tidak reaktif diudara karena memilki lapisan oksida dan nitrida sebagai pelindung.

h.      Logam ini tahan pengikisan 20 kali lebih besar daripada logam campuran tembaga nikel.

2.5  Aplikasi Titanium    

a.       Alloy Titanium digunakan dalam pesawat, plat perisai, kapal angkatan laut, peluru berpandu. Dapat juga digunakan dalam perkakas dapur dan bingkai kaca (yang nilai ekonomisnya tinggi).

b.      Titanium yang dialloykan bersama Vanadium maupun emas digunakan dalam kulit luaran pesawat terbang, peralatan pendaratan, dan saluran hidrolik.

c.       Karena daya tahannya yang baik terhadap air laut, Titanium digunakan sebagai pemanas-pendingin akuarium air asin dan pisau juru selam.

d.      Di Rusia, Titanium menjadi bahan utama dalm pembuatan kapal angkatan perang termasuk kapal selam seperti kelas Alfa, Mike dan juga Typhoon karena kekuatannya terhadap air laut.

e.       Bahan utama batu permata buatan manusia yang secara relatif agak lembut.

f.       Titanium tetraklorida (TiCl4), cairan tidak berwarna yang digunakan untuk melapisi kaca.

g.      Titanium dioksida (TiO2) digunakan dalam pelindung matahari karena ketahanannya terhadap ultra ungu.

h.      Karena kelengaiannya dan menghasilkan warna yang menarik menjadikan logam ini populer untuk menindik badan.

i.        Titanium bias dianodkan untuk menghasilkan beraneka warna.

j.        Pada bidang militer, karena kekuatan dari titanium itu sendiri , unsur ini digunakan untuk membuat peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa.

k.      Pada bidang mesin, titanium digunakan sebagai material pengganti untuk batang piston.

l.        Titanium nitrida (TiN), mempunyai kekerasan setara dengan safir dan carborundum (9,0 pada Skala Mohs) , sering digunakan untuk melapisi alat potong seperti bor. TiN juga dimanfaatkan  sebagai penghalang logam dalam fabrikasi semikonduktor.

m.    Titanium digunakan pada implant gigi, terbagi dalam dua bentuk yaitu titanium murni dan logam campur titanium dengan campuran 6% aluminium, 4% vanadium, itu yang biasanya digunakan dalam implant gigi

n.      Titanium tetraklorida (titanium (IV) klorida, TiCl₄,) adalah cairan tak berwarna yang digunakan sebagai perantara dalam pembuatan titanium dioksida untuk cat. Hal ini secara luas digunakan dalam kimia organik sebagai Lewis asam, misalnya di Adisi aldol kondensasi. Titanium juga membentuk klorida yang lebih rendah, titanium (III) klorida (TiCl 3), yang digunakan sebagai agen pereduksi.

o.      Titanium digunakan untuk Sharpless epoxidation. Senyawa lain termasuk titanium bromida (digunakan dalam metalurgi, superalloy, dan suhu tinggi dan pelapisan kabel listrik) dan titanium karbida (ditemukan dalam suhu tinggi alat pemotong dan coating).

p.      Natrium Titranat

            Dapat digunakan untuk pesawat televise, radar, mikrofon dan fonograf.

q.      Titanium Tetraklorida

Dapat digunakan untuk mordan (pengikat) pada pewarnaan.

r.        Titanium Oksida

Dapat digunakan untuk pembuatan batang las, email porselen, karet, kertas dan tekstil.

s.       Titania
Dapat digunakan untuk perhiasan (batu titania)

2.6  Keunggulan Titanium

a.       Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.

b.      Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.

c.       Titanium Tetraklorida dapat digunakan untuk mordan (pengikat) pada pewarnaan.

d.      Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya secara nyata.

e.       Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan baja.

f.       Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang lebih sedikit dibanding aluminium.

2.7  Bahaya Titanium

a.       Implan berbasis titanium menimbilkan korosi dan menghasilkan puing-puing logam sehingga berpotensi menyebabkan kerusakan hati dan ginjal.

b.      Titanium tetraklorida berpotensi menyebabkan iritasi kulit dan gangguan pada paru-paru jika terhirup

c.       Titanium tetraklorida sangat mengiritasi kulit dan cukup menghirup itu dapat menyebabkan kerusakan paru-paru parah hampir mati

d.      Titanium karbida yang terdapat pada alat pemotong, dapat menyebabkan batuk berat dan sakit tenggorokan jika partikel yang terhirup.

e.       Bila dalam bentuk bubuk logam, logam titanium menimbulkan bahaya kebakaran yang signifikan dan, ketika dipanaskan di udara bisa terjadi ledakan.

2.8  Penanggulangan Dampak Negatif Titanium Bagi Kesehatan

a.       Bersentuhan dengan kulit. Basahi kulit secara menyeluruh dengan air. Dapatkan bantuan medis bila iritasi berkembang atau berlanjut.

b.      Bersentuhan dengan mata. Segera bilas mata dengan air. Lepaskan lensa kontak, dan teruskan membilas dengan air mengalir selama setidaknya 15 menit. Tahan kelopak mata untuk memastikan seluruh bagianmata dan kelopak mata terbilas dengan air. Segera minta bantuan medis.

c.       Tertelan. Bilas mulut secara sempurna. Jangan dimuntahkan tanpa petunjuk pusat pengendali racun. Jangan sekali-kali memberikan apa pun lewat mulut kepada orang yang tidak sadar. Bila bahan tertelan dalam jumlah besar, segera hubungi pusat pengendali racun.

  

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan:

            Titanium merupakan logam transisi yang ringan, kuat, tahan korosi termasuk tahan air laut dan chlorine dengan warna putih metalik keperakan. Titanium merupakan unsur yang jumlahnya melimpah ke-9 di kerak bumi (0,63% berat massa) dan  logam ke-7 paling berlimpah. Titanium selalu ada dalam igneous rock (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut.Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenit, yang tersebar luas di seluruh bumi.

Daftar pustaka

Ir. Surdia, Tata, M.S. Met. E dan Prof. Dr. Shinroku Saito. 2000. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT. Pertja

http://putrarajawali76.blogspot.com/2013/02/makalah-titanium-dan-molibdenum.html

http://ilmukimiateknik.blogspot.com/2013/02/mengenal-lebih-jauh-titanium.html

http://kimifun.blogspot.com/2014/04/sejarah-titanium.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Titanium

http://robbialiakbar.blogspot.com/2014/06/material-pesawat-proses-dan-perangkat.html

Lampiran

·         Implan gigi dengan logam titanium

·         Penyambungan tulang menggunakan logam titanium

·         Pancingan yang terbuat dari logam titanium