Tantalum: Kelimpahan dan Tambang

.

PENDAHULUAN

Tantalum adalah unsur kimia dengan simbol Ta dan nomor atom 73. Tantalum digolongkan sebagai salah satu logam mulia yang keras, berwarna biru abu-abu, berkilau, dan sangat tahan korosi.

Tantalum ditemukan di Swedia pada 1802 oleh Anders Ekeberg, dalam dua sampel mineral - satu dari Swedia dan lainnya dari Finlandia. Ekeberg menamai tantalum, untuk menghormati Tantalus, yang merupakan ayah Niobe dalam mitologi Yunani.

Tantalum merupakan kelompok logam refraktori, yang banyak digunakan sebagai komponen minor dalam berbagai paduan logam. Karena sukar bereaksi secara kimia tantalum merupan logam transisi yang banyak dimanfaatkan untuk pembuatan berbagai alat laboratorium, dan sebagai pengganti platinum. Penggunaan utamanya saat ini adalah kapasitor tantalum dalam peralatan elektronik seperti ponsel, pemutar DVD, sistem video game, dan komputer.

ISOTOP

Terdapat dua isotop tantalum yang ditemukan di alam, yaitu Ta-180 (0,0123%, T½ > 1012 tahun) dan Ta-181 (99,9877%, stabil).

 

KELIMPAHAN

Tantalum tidak pernah ditemukan di alam dalam bentuk unsur bebas. Tantalum ditemukan di kerak bumi, selalu bersama dengan niobium, dalam mineral seperti columbite [(Fe, Mn)Nb₂O₆], tantalite ((Fe,Mn)Ta₂O₆), dan microlite ((Na,Ca)₂Ta₂O6(O,OH,F)). Kelimpahan tantalum di kerak bumi diperkirakan 2 mg/kg.

Gambar Columbite [(Fe, Mn)Nb₂O₆], tantalite ((Fe,Mn)Ta₂O₆), dan microlite ((Na,Ca)₂Ta₂O₆(O,OH,F)).

 

TAMBANG

Tantalum ditambang menggunakan teknik seperti pencucian hidrolik dan pengerukan. Bijih, biasanya tantalite, yang telah diperoleh dihancurkan, digiling, dan dipekatkan oleh gravitasi, pemisahan magnetik atau elektrostatik atau kombinasi dari banyak proses basah atau kering. Proses ini umumnya dilakukan di dekat lokasi tambang.

Konsentrat bijih terdiri dari tantalum dan niobium oksida pada berbagai perbandingan bersama dengan besi, mangan, dan sejumlah kecil silika, timah, dan titanium. Isolasi tantalum dari niobium merupakan proses yang rumit karena sifat kimianya yang serupa.

Ekstraksi dimulai dengan pencucian bijih menggunakan asam fluorida bersama dengan asam sulfat atau asam klorida. Langkah ini dilakukan untuk memisahkan tantalum dan niobium dipisahkan dari berbagai pengotor nonlogam dalam batuan. Di bawah kondisi ini, dapat digambarkan sebagai pentoksida, karena biasanya sebagian besar oksida tantalum(V) berperilaku serupa. Persamaan yang disederhanakan untuk ekstraksinya adalah sebagai berikut:

 

Ta₂O₅ + 14HF → 2H₂[TaF₇] + 5H₂O

 

Reaksi yang sepenuhnya analog terjadi juga untuk komponen niobium, tetapi biasanya heksafluorida lebih dominan dalam kondisi ekstraksi.

Nb₂O₅ + 12HF → 2H[NbF₆] + 5H₂O

 

Perlu diperhatikan bahwa persamaan reaksi ini disederhanakan. Diduga bahwa ion bisulfat (HSO₄⁻) dan ion klorida bersaing menjadi ligan untuk ion Nb(V) dan Ta(V), ketika masing-masing digunakan asam sulfat dan asam klorida.

Kompleks tantalum dan niobium fluoride yang telah terbentuk, kemudian dihilangkan dari larutan berair dengan ekstraksi pelarut (ekstraksi cair-cair) menggunakan pelarut organik, seperti sikloheksanon, oktanol, dan metil isobutil keton. Tujuan dilakukan proses ini adalah untuk menghilangkan sebagian besar pengotor logam, seperti besi, mangan, titanium, zirconium. Hal ini disebabkan logam-logam tersebut akan tetap larut dalam fase berair, dalam bentuk fluorida dan kompleks lainnya.

Pemisahan tantalum dari niobium dalam asam hidrofluorat dilakukan dengan ekstraksi pelarut lagi karena perbedaan kelarutan, menggunakan pelarut organik yang sesuai seperti metil isobutil keton. Pada keasaman rendah, partisi tantalum larut dalam pelarut organik, meninggalkan niobium dalam ekstrak HF berair.

Ekstrak organik yang mengandung tantalum diolah dengan air murni, agar tantalum berpisah menjadi fase berair, sebagai garam yang larut dalam air. Larutan berair yang mengandung H₂[TaF₇] kemudian dinetralisasi dengan ammonia.  Kehadiran ammonia akan mengendapkan tantalum oksida terhidrasi (tantalum pentoxide, Ta₂O₅•nH₂O) sebagai padatan, yang dapat dikalsinasi.

Sisa H₂[TaF₇] dalam larutan diperlakukan lagi dengan kalium fluorida untuk menghasilkan kalium heptafluorotantalate:

H₂[TaF₇] + 2KF → K₂[TaF₇] + 2HF

 

Garam kalium ini berbentuk kristal padatan.

Campuran K₂[TaF₇] dan Ta₂O₅.nH₂O dapat dikonversi menjadi logam tantalum melalui reduksi dengan natrium, pada suhu sekitar 1.000 °C dalam leburan garam.

K₂[TaF7] + 5Na → Ta + 5NaF + 2KF

 

Reaksi ini biasanya dilangsungkan dalam panci besi cor.

Selain itu, logam tantalum dapat juga diproduksi secara industri menggunakan proses elektrolisis Balkes. Dalam proses elektrolisis, Kalium fluotantalate yang tidak tereduksi dapat dipisahkan dari logam tantalum yang dihasilkan dengan cara dicuci menggunakan air. Kotoran dikeluarkan dari logam dengan cara dicuci menggunakan asam.

 

SUMBER RUJUKAN

- Wikipedia. Tantalum. () diakses Senin, 13 Juli 2020.

- Pradyot Patnaik, Ph.D. 2001. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill.