Bahan Material Sekarang dan Masa Depan

PENDAHULUANUmumnya, logam bermanfaat bagi manusia, karena penggunaannya di bidangindustri,pertanian, dankedokteran.Contohnya,merkuriyang digunakan dalam prosesklor alkali. Proses klor alkali merupakan proseselektrolisisyang berperan penting dalamindustri manufakturdan pemurnian zat kimia.Elektrolisis larutan NaCl menghasilkannatrium hidroksidadi katode(kutub positif)dan gas klor di anode(kutub negatif).Pada industri angkasa luar dan profesi kedokteran dibutuhkan bahan yang kuat, tahan karat, dan bersifat noniritin, sepertialoi titanium.Sebagian jenis logam merupakan unsur penting karena dibutuhkan dalam berbagai fungsibiokimiawi. Pada zaman dahulu, logam tertentu, sepertitembaga,besi, dantimahdigunakan untuk membuat peralatan, perlengkapanmesin, dansenjata. A. Bahan Material Sekarang

Logam Mulia

Secara umum logam mulia berarti logam-logam termasuk paduannya yang biasa dijadikan perhiasan, antara lainemas,perak,tembagadanplatina. Logam-logam tersebut memiliki warna yang bagus, tahan karat, lunak dan terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam. Emas dan perak memiliki sifat penghantar listrik yang sangat baik sehingga banyak dipakai untuk melapisi konektor-konektor pada perangkat elektronik.B. Bahan Material Masa DepanLogam Tanah Jarang

Logam Tanah Jarang meliputi 17 unsur kimia, yakni scandium (Sc), ittrium (Y), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodimium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), disprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), itterbium (Yb), dan lutetium (Lu).Table 1. Nama simbol Unsur Logam Tanah Jarang

SimbolNama UnsurSimbolNama Unsur

YYttriumGdgadolinium

ScScandiumTbterbium

LaLanthanumDydysprosium

CeCeriumHoholmium

PrPraseodymiumErerbium

NdneodymiumTmthulium

PmpromethiumYbytterbium

SmSamariumLulutetium

EuEuropiumThThorium

Berdasarkan variasi radius ion dan susunan elektron, unsur tanah jarang diklasifikasikan ke dalam dua subkelompok, yaitu :

Unsur tanah jarang ringan, atau subkelompok cerium yang meliputi lanthanum hingga europium

Unsur tanah jarang berat, atau subkelompok yttrium yang meliputi gadolinium hingga lutetium dan yttrium.Logam tanah jarang (LTJ) tidak ditemukan di bumi sebagai unsur bebas melainkan paduan berbentuk senyawa kompleks. Sehingga untuk pemanfaatannya, logam tanah jarang harus dipisahkan terlebih dahulu dari senyawa kompleks tersebut. Selama ini telah diketahui lebih dari 100 jenis mineral tanah jarang, dan 14 jenis di antaranya diketahui mempunyai kandungan total % oksida tanah jarang tinggi. Mineral tanah jarang tersebut dikelompokkan dalam mineral karbonat, fospat, oksida, silikat, dan fluorida. Mineral logam tanah jarang bastnaesit, monasit, xenotim dan zircon paling banyak dijumpai di alam.

Gambar 1.

Mineral kasiterit (SnO2) dan mineral ikutannya,

Bastnaesit (CeFCO3). Merupakan senyawa fluoro-carbonate cerium yang mengandung 6070% oksida logam tanah jarang seperti lanthanum and neodymium. Mineral bastnaesit merupakan sumber logam tanah jarang yang utama di dunia. Bastnaesit ditemukan dalam batuan kabonatit, breksi dolomit, pegmatit dan skarn amfibol.

Monasit ((Ce,La,Y,Th)PO3) merupakan senyawa fosfat logam tanah jarang yang mengandung 50-70% oksida logam tanah jarang (LTJ). Monasit umumnya diambil dari konsentrat yang merupakan hasil pengolahan dari endapan pada timah aluvial bersama dengan zirkon dan xenotim (gambar 1). Monasit memiliki kandungan thorium yang cukup tinggi. Sehingga mineral tersebut memiliki sinar a bersifat radioaktif. Thorium memancarkan radiasi tingkat rendah, dengan menggunakan selembar kertas saja, akan terhindar dari radiasi yang dipancarkan.

Xenotim (YPO4) merupakan senyawa yttrium fosfat yang mengandung 54-65% LTJ termasuk erbium, cerium dan thorium. Xenotim juga mineral yang ditemukan dalam pasir mineral berat, serta dalam pegmatit dan batuan beku.

Zirkon, merupakan senyawa zirkonium silikat yang didalamnya dapat terkandung thorium, yttrium dan cerium.

Keistimewaan unsur-unsur yang masuk dalam kategori logam transisi itu adalah kemampuannya bereaksi dengan unsur-unsur lain untuk menghasilkan sesuatu yang baru yang tidak bisa dihasilkan tanpa reaksi tersebut. Karena posisinya sebagai unsur transisi,rare earthsini mudah bereaksi dengan unsur-unsur lain, Contoh sederhana bisa kita lihat pada layar televisi yang masih memakai teknologi tabung (cathode ray tube/CRT). Pada awal penemuan teknologi televisi berwarna CRT tidak mampu menghasilkan warna merah yang bagus sampai akhirnya bahan aktifnya dicampur dengan unsur yttrium dan europium yang mampu menghasilkan cahaya merah.

Neodymium dan yttrium juga berperan pada pembentukan kristal Nd:YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet) yang merupakan salah satu medium laser paling populer. Laser jenis ini lazim digunakan untuk operasi kanker kulit, operasi plastik, sampai sebagai sistem pembidik sasaran dalam militer.

Priyono, dosen dan peneliti bidang fisika material dari Departemen Fisika Universitas Diponegoro Semarang, menambahkan, sebagian LTJ, seperti samarium dan neodymium, juga menjadi bahan potensial untuk membuat magnet energi tinggi.

Kekuatan magnet dengan campuran samarium atau neodymium bisa 10-20 kali lebih besar dibandingkan magnet biasa, taruhlah seperti yang biasa kita temui pada pengeras suara. Artinya, untuk memperoleh kekuatan magnet yang sama, magnet energi tinggi ini bisa berukuran dan berbobot 10-20 kali lebih kecil.

Magnet energi tinggi ini merevolusi pembuatan motor listrik yang jauh lebih ringan, seperti yang digunakan pada motor penggerak mobil listrik atau mobil hibrida (mobil yang digerakkan oleh mesin konvensional dan motor listrik bertenaga baterai secara bergantian). Jika Anda sering menikmati musik menggunakan i-Pod, pengeras suara mini dalamearphoneperangkat tersebut menggunakan magnet neodymium.

Baterai penyimpan listrik yang bisa diisi ulang, seperti jenisnickel metal hydride(NiMH), yang lazim digunakan pada telepon seluler atau baterai utama mobil hibrida, menggunakan campuran lanthanum.The Economistmenyebut, satu unit mobil Toyota Prius sedikitnya menggunakan 25 pon (11,33 kilogram) lanthanum dalam baterai NiMH-nya.

Fungsinya yang lebih sebagai bahan campuran atau katalisator itu membuat LTJ memang tidak dibutuhkan dalam jumlah banyak. Meski demikian, dengan makin bergantungnya kehidupan manusia terhadap benda-benda teknologi tersebut, kebutuhan dunia akan logam-logam istimewa ini pun makin besar.AplikasiUnsur Tanah Jarang Permintaan LTJ (ton) Pemakaian Logam Tanah Jarang

Magnet Nd, Pr, Dy, Tb, Sm 17.170 Motor listrik pada mobil hybrid Power steering elektrik Air conditioners Generator Hard Disk Drives

Baterai NiMH La, Ce, Pr, Nd 7.200 Baterai Mobil Hybrid Baterai Rechargeable

Auto Catalysis Ce, La, Nd 5.830 Gasoline and hybrids Diesel fuel additive Untuk peningkatan standar emisi otomotif global

Fluid Cracking Catalysis La, Ce, Pr, Nd 15.400 Produksi minyak Peningkatan kegunaan minyak mentah

Phosphors Eu, Y, Tb, La, Dy, Ce, Pr, Gd 4.007 LCD TV dan monitor Plasma TV Energy efficient compact fluorescent lights

Polishing Powders Ce, La, Pr, mixed 15.150 LCD TV dan monitor Plasma TV dan display Silicon wafers and chips

Glass additives Ce, La, Nd, Er, Gd, Yb 13.590 Kaca optik untuk kamera digital Bahan fiber optik

Tabel 3. Konsumsi dunia logam tanah jarang untuk industri tahun 2005 (http://id.wikipedia.org)