GOLONGAN LANTANIDA DAN AKTINIDA

KIMIA
ANORGANIK

GOLONGAN LANTANIDA DAN
AKTINIDA

Dosen Pengampu :
Indah Langitasari, S.Si, M.Pd

DEWI NOVIYANTI HANIPAH
SELISTIA NURAFIANTI

DAFTAR ISI

Daftar Isi...............................................................................i
Pendahuluan..........................................................................ii
1. Golongan Lantanida.............................................................1
A. Karakteristik Golongan Lantanida...........................................2
B. Ukuran Atom Atau Ion..........................................................3
C. Energi Ionisasi....................................................................3
D. Keberadaan Dan Kelimpahan Lantanida...................................4
E. Ekstraksi Dan Pemisahan Lantanida........................................5

a. Ekstraksi........................................................................5
b. Pemisahan Lantanida........................................................6
F. Posisi Lantanida Dalam Tabel Periodik.....................................7
2. Golongan Aktinida..............................................................9
A. Karakteristik Golongan Aktinida..........................................10
B. Energi Ionisasi.................................................................11
C. Ekstraksi Th, Pa Dan U......................................................11

a.Ekstraksi Thorium.........................................................11
b.Ekstraksi Protactinium...................................................12
c.Ekstraksi Pemurnian Uranium.........................................12
D. Spektrum Elektronik Dan Momen Magnetik : Aktinoid.............13
E. Persenyawaan..................................................................13
F. Bilangan Oksidasi Aktinida.................................................14
G. Sifat Elektronik Dan Magnetic Dari Aktinida...........................15
Property Magnetic.............................................................15
3. Informasi Tambahan..........................................................17
Mendaur ulang aktinida, landasandari siklus bahan bakar nuklir
berkelanjutan...................................................................18
Bahan bakar logam eksperimental iradiasi pada konsentrasi
lantanida tinggi dalam elektrolit LiCl- KCl.............................20
Daftar Pustaka......................................................................22

i

PENDAHULUAN

Logam Blok-f terbagi menjadi dua seri logam yaitu logam golongan
Lantanida dan Logam golongan Aktinida. Golongan Lantanida dan
Aktinida merupakan suatu golongan yang posisi unsur-unsurnya
terletak terpisah di bagian bawah tabel periodik. Unsur-unsur
golongan lantanida dan aktinida diletakkan secara terpisah dalam
tabel periodik bertujuan untuk menunjukkan bahwa kepriodikan
struktur elektroniknya berbeda dengan unsur lain pada umumnya.
Golongan Lantanida memiliki 14 unsur logam yang juga diikuti dengan
logam lantanum. Istilah lantanida menunjukkan bahwa semua unsur
ini memiliki sifat kimia dan fisika yang sangat mirip dengan unsur
lantanum. Memang, kesamaannya begitu kuat sehingga unsur-unsur
ini dianggap menempati satu tempat dalam tabel periodik tepat di
bawah unsur yttrium (Y, angka 39). Simbol Ln sering digunakan
sebagai simbol umum unsur-unsur Lantanida. Golongan Aktinida juga
memiliki 14 unsur logam yang diikuti dengan logam aktinum.

ii

GOLONGAN LANTANIDA

Nama lain untuk lantanida adalah unsur tanah jarang (atau tanah
jarang), yang berasal dari masa ketika kelimpahan unsur-unsur ini di
Bumi dianggap sangat rendah. Saat ini, ahli geologi tahu bahwa
lantanida lebih berlimpah daripada yang diyakini sebelumnya.
Faktanya, beberapa lantanida lebih melimpah daripada logam
platina meskipun unsur seperti platina cenderung lebih dikenal oleh
masyarakat umum. Perbedaannya adalah logam seperti tembaga dan
timah ditemukan dalam endapan terkonsentrasi, tidak seperti logam
tanah jarang, yang cenderung tersebar luas. Perlu dicatat bahwa,
sebagai aturan umum, di mana satu logam tanah jarang ditemukan,
beberapa tanah jarang lainnya juga akan ditemukan dalam bijih yang
sama, suatu asosiasi yang dihasilkan dari sifat kimianya yang
serupa. Berikut adalah unsur-unsur golongan Lantanida :
Tabel 1.1 Unsur-Unsur Golongan Lantanida

1

A. Karakteristik Golongan Lantanida

1. Bilangan koordinasinya sangat luas (besar) (umumnya adalah 6-12,
tetapi diketahui juga terdapat bilangan koordinasi 2, 3, atau 4).
2. Geometri koordinasi ditentukan oleh faktor sterik ligan daripada
efek medan kristal.
3. Membentuk kompleks 'ionik' labil yang mengalami pertukaran ligan
yang lancar.
4. Orbital 4f pada ion Ln3 + tidak berpartisipasi langsung dalam ikatan,
karena terlindung dengan baik oleh orbital 5s2 dan 5p6. Sifat
spektroskopi dan magnetisnya sangat luas tidak dipengaruhi oleh
ligan.
5. Pembagian bidang kristal kecil dan spektrum elektronik yang sangat
tajam dibandingkan dengan logam blok-d.
6. Lebih menyukai ligan anionik dengan atom donor yabg memiliki
keelektronegatifan yang cukup tinggi (Contoh : O, F).
7. Mudah membentuk kompleks terhidrasi (karena energi hidrasi yang
tinggi dari ion Ln3+ yang kecil) dan ini dapat menyebabkan
ketidakpastian dalam menetapkan bilangan koordinasi.
8. Hidroksida tak larut (mengendap) pada pH netral kecuali jika ada
agen pengompleks.
9. Kimia sebagian besar adalah kimia satu (3+) bilangan oksidasi (pasti
dalam larutan air).

≡10. Tidak membentuk ikatan rangkap Ln = O atau Ln N dari tipe yang

dikenal untuk banyak transisi logam dan aktinida tertentu.
11. Tidak seperti logam transisi, mereka tidak membentuk karbonil
stabil dan (secara virtual) tidak ada kimia dalam bilangan oksidasi 0.

2

B. Ukuran Atom/Ion

Penurunan keseluruhan jari-jari atom dan ionik (Tabel 27.1) dari La ke
Lu memiliki konsekuensi besar bagi chemistry dari baris ketiga logam
blok-d. Kontraksi serupa dengan yang diamati dalam satu periode dari
logam blok d dan dikaitkan dengan efek yang sama: perisai yang tidak
sempurna dari satu elektron dengan elektron lainnya sub-shell yang
sama. Namun, perisai salah satu 4f elektron oleh elektron lain kurang
dari untuk satu elektron d yang lain, dan dengan meningkatnya muatan
nuklir dari La ke Lu, ada penurunan ukuran file 4f n sub-shell. Jari-jari
ion untuk lantanoid mengacu pada Tabel 27.1 Ion berkoordinasi 8, dan
untuk akinoid berkoordinasi 6. Nilai sebaiknya hanya digunakan
sebagai panduan. Mereka meningkat dengan meningkatnya bilangan
koordinasi dan oleh tidak berarti nilai absolut.

C. Energi Ionisasi

Tabel 1.2 Energi Ionisasi (kJ/mole) Golongan Lantanida

3

Untuk unsur tertentu, I4> I3> I2> I1, karena elektron yang dilepaskan
diambil dari ion dengan muatan yang semakin positif, menghasilkan
tarikan elektrostatis yang lebih besar. Itrium memiliki energi ionisasi
yang lebih besar daripada lantanida karena jumlah cangkang yang terisi
lebih sedikit, dan efek jarak yang berkurang lebih besar daripada efek
pengurangan muatan inti. Secara umum ada kecenderungan energi
ionisasi meningkat saat melintasi deret tetapi tidak teratur. Nilai I3
yang rendah untuk gadolinium dan lutetium, di mana satu elektron
yang dilepaskan berasal dari orbital d, bukan orbital f, dan nilai I3 yang
tinggi untuk Eu dan Yb menunjukkan beberapa korelasi dengan efek
menstabilkan sub kulit yang terisi setengah dan terisi.

D. Keberadaan dan Kelimpahan Lantanida

Berikut adalah tabel yang menyajikan kelimpahan lantanida di kerak
bumi dan di tata surya secara keseluruhan. Tabel 1.3 Kelimpahan
Lantanida

Dua pola muncul dari data ini. Pertama, lantanida yang lebih ringan
lebih berlimpah dari yang lebih berat; kedua, unsur-unsur dengan
nomor atom genap lebih banyak melimpah dibandingkan dengan
nomor atom ganjil. Secara keseluruhan, cerium, lantanida paling
melimpah di bumi, memiliki konsentrasi kerak yang mirip dengan Ni
dan Cu yang lebih ringan, bahkan Tm dan Lu, lantanida paling langka,
lebih melimpah daripada logam Bi, Ag atau platina.

4

Kelimpahan adalah konsekuensi dari bagaimana unsur-unsur
disintesis oleh fusi atom di inti bintang dengan elemen berat hanya
dibuat di supernova. Sintesis inti yang lebih berat membutuhkan suhu
dan tekanan yang lebih tinggi sehingga semakin sulit dengan
bertambahnya nomor atom. Pergantian ganjil / genap (sering disebut
sebagai aturan Oddo – Harkins) mencerminkan fakta bahwa unsur-
unsur dengan nomor massa ganjil memiliki penampang tangkap
nuklir yang lebih besar dan lebih mungkin untuk mengambil neutron
lain, jadi unsur-unsur dengan nomor atom ganjil (dan karenanya
nomor massa ganjil) kurang umum dibandingkan dengan unsur-
unsur dengan nomor massa genap. Inti nomor atom genap lebih stabil
saat terbentuk.

E. Ekstraksi dan Pemisahan Lantanida

Ekstraksi
Setelah konsentrasi awal didapat dengan penghancuran,

penggilingan dan flotasi buih, bastnasit diolah dengan 10% HCl untuk
menghilangkan kalsit, dimana campuran tersebut mengandung
sekitar 70% oksida lantanida. Ini dipanggang untuk mengoksidasi
kandungan cerium menjadi CeIV; pada ekstraksi lebih lanjut dengan
HCl, Ce tetap sebagai CeO2, sedangkan lantanida dalam keadaan (+3)
larut sebagai larutan klorida. Monasit biasanya diolah dengan NaOH
pada suhu 150 C untuk menghilangkan fosfat sebagai Na3PO4,
meninggalkan campuran oksida terhidrasi, yang dilarutkan dalam
HCl yang mendidih pada pH 3,5, memisahkan lantanida dari ThO2
yang tidak larut. Asam sulfat juga dapat digunakan untuk melarutkan
lantanida.

5

Pemisahan Lantanida
Untuk memisahkan unsur lantanida dapat menggunakan 4 cara :

1.Pemisahan kimiawi
Bergantung pada penggunaan kestabilan bilangan oksidasi yang

tidak biasa; jadi Eu2+ adalah satu-satunya ion dalam bilangan oksidasi
yang terbentuk dari reduksi oleh amalgam seng dan kemudian dapat
diendapkan sebagai EuSO4 (perhatikan kesamaannya dengan logam
Golongan 2 yang lebih berat).

2. Kristalisasi fraksional
Kristalisasi fraksional berulang (dan membosankan), yang
memanfaatkan sedikit perbedaan kelarutan antara garam dari
lantanida tetangga, seperti bromat Ln (BrO3) 3.9H2O, etil sulfat dan
nitrat ganda, dulunya merupakan satu-satunya cara yang mungkin
untuk mendapatkan lantanida murni.
3. Metode pertukaran ion
Kromatografi pertukaran ion tidak penting secara komersial untuk
produksi skala besar, tetapi secara historis ini adalah metode yang
memungkinkan pemisahan lantanida dengan kemurnian tinggi yang
cepat.
4. Ekstraksi pelarut.
Ekstraksi pelarut telah digunakan untuk tahap awal proses
pemisahan, untuk menghasilkan bahan dengan kemurnian hingga
99,9%. Pada tahun 1949, ditemukan bahwa Ce4+ dapat dengan mudah
dipisahkan dari ion Ln3+ dengan ekstraksi dari larutan dalam asam
nitrat menjadi tributil fosfat [(BuO) 3PO]. Selanjutnya proses
diperpanjang untuk memisahkan lantanida, menggunakan pelarut

6

organik non-polar seperti minyak tanah dan ekstraktan seperti (BuO)
3PO atau bis (2-etilheksil) asam fosfinat [[C4H9CH (C2H5)] 2P = O (OH
)] untuk mengekstrak lantanida dari larutan nitrat berair. Lantanida
yang lebih berat membentuk kompleks yang lebih larut dalam lapisan
air. Setelah dua pelarut tak bercampur diaduk bersama dan
dipisahkan, lapisan organik diolah dengan asam dan lantanida
diekstraksi. Pelarut didaur ulang dan lapisan air melalui tahapan
selanjutnya.

F. Posisi Lantanida dalam Tabel Periodik

Seperti yang telah disebutkan, baik Mendeleev maupun penerusnya
tidak dapat 'menempatkan' lantanida Tabel Periodik. Tidak hanya
tidak ada teori atom yang dapat dikenali sampai bertahun-tahun
kemudian, tetapi, lebih relevan dengan bagaimana pengelompokan
unsur dibuat pada masa itu, ada tidak ada blok elemen yang sebanding
untuk membuat perbandingan. Lantanida adalah sui generis.
Masalahnya diselesaikan dengan gabungan (tapi terpisah) upaya
Moseley dan Bohr, yang pertama menunjukkan bahwa La-Lu terdiri
dari 15 unsur dengan nomor atom 57-71, sementara yang terakhir
menyimpulkan bahwa kulit kuantum keempat dapat menampung 32
elektron, dan bahwa lantanida dikaitkan dengan penempatan elektron
ke dalam orbital 4f.

Tabel Periodik menempatkan unsur-unsur dalam urutan nomor
atom, dengan lantanida jatuh antara barium (56) dan hafnium (72).
Untuk alasan ruang, kebanyakan periodik masa kini Tabel disajikan
dengan Grup IIA dan IVB (2 dan 4) yang hanya dipisahkan oleh Grup

7

IIIB (3) elemen. Biasanya La (dan Ac) dikelompokkan dengan Sc dan Y,
tetapi argumen telah maju untuk format alternatif, di mana Lu (dan Lr)
dikelompokkan dengan Sc dan Y (lihat misalnya W.B. Jensen, J. Chem.
Educ., 1982, 59, 634) dengan alasan tren property (misalnya jari-jari
atom, I.E., titik lebur) di blok Sc-Y-Lu sejajar dengan yang ada di Grup
Ti-Zr-Hf agak dekat, dan ada kemiripan dalam struktur biner tertentu
senyawa. Tentunya karena alasan ukuran, Lu menyerupai Y dan Sc
(ukurannya sedang di antara mereka) daripada La, karena efek dari
'kontraksi lantanida'. Kemiripan antara Sc dan Lu, bagaimanapun,
tidak lengkap.

8

GOLONGAN AKTINIDA

Meskipun senyawa uranium dan thorium pertama kali ditemukan
pada tahun 1789 (Klaproth) / 1828 (Berzelius), sebagian besar elemen ini
adalah produk buatan manusia abad ke-20. Torium dan uranium
berumur panjang dan ada di bumi dalam jumlah yang signifikan,
meskipun aktinium dan protaktinium berada di alam dalam jumlah
yang sangat kecil, sedangkan plutonium dalam jumlah mikroskopis
dihasilkan melalui penangkapan neutron oleh uranium. Bijih utama
thorium adalah monasit, arfosfat juga mengandung sejumlah besar
lantanida. Semua aktinida terkadang bersifat radioaktif yang sangat
tinggi, hal ini memerlukan perhatian khusus dalam penanganannya,
dan radioaktivitas sering berperan dalam bagian bahaya kimia, seperti
menyebabkan kerusakan radiasi dalam larutan dan
dislokasirpengaturan teratur partikel dalam kristal. Selain torium,
protaktinium, dan uranium, aktinida diperoleh melalui proses
penembakan. Berikut merupakan tabel unsur-unsur golongan aktinida
Tabel 2.1 Unsur-Unsur Golongan Aktinida

9

A. Karakteristik Aktinida

Pada awal deret aktinida, elektron pada orbital 6d lebih rendah
energinya daripada orbital 5f, orbital 6d terisi sebelum 5f. Orbital 5f
mulai terisi di protoaktinium, dan dengan pengecualian curium,
orbital 6d tidak terisi lagi. Orbital 5f tidak dilindungi oleh subkulit 6s
dan 6p yang terisi seperti halnya orbital 4f dari lantanida (oleh subkulit
5s dan 5p yang sesuai). Selain itu, celah energi antara konfigurasi 5f n
7s2 dan 5f n − 1 6d 7s2 lebih kecil dari pada lantanida yang sesuai.
Tidak hanya orbital 5f lebih sedikit 'orbital dalam' dalam arti bahwa
orbital 4f adalah untuk lantanida, dan dengan demikian lebih
terganggu dalam ikatan, tetapi degenerasi mendekati elektron 5f, 6d,
dan 7s berarti lebih banyak kulit terluar elektron dapat terlibat dalam
pembentukan senyawa (dan bilangan oksidasi yang lebih luas
diamati). Jadi, empat energi ionisasi pertama Th adalah 587, 1110,
1978, dan 2780 kJ mol − 1 dibandingkan dengan masing-masingn nilai
Zr 660, 1267, 2218, dan 3313 kJ mol − 1. Jadi, untuk aktinida
sebelumnya, bilangan oksidasi yang lebih tinggi tersedia dan, untuk
blok d, beberapa sering tersedia untuk setiap logam [efek relativistik
mungkin juga penting. Namun, karena elektron 5f tidak melindungi
satu sama lain dari inti secara efektif, energi orbital 5f turun dengan

10

cepat dengan bertambahnya nomor atom, sehingga struktur elektronik
aktinida selanjutnya dan ionnya menjadi semakin mirip dengan
lantanida. , yang kemiripannya dengan mereka.

B. Energi Ionisasi

Tabel 2.2 Energi Ionisasi Golongan Aktinida

C. Ekstraksi Th, Pa dan U

a) Ekstraksi Thorium
Torium membentuk sekitar 10% dari monasit; satu proses untuk

ekstraksi bergantung pada pengolahan bijih tanah dengan aq pekat.
NaOH pada suhu 240°C selama beberapa jam, kemudian ditambahkan

11

air panas. Hal ini bertujuan untuk melarutkan Na3PO4, meninggalkan
campuran oksida terhidrasi dan hidroksida dari lantanida dan Th.
Saat mengatur pH menjadi 3,5 dengan HCI mendidih, oksida
lantanida larut, hanya menyisakan ThO2 yang terhidrasi. Hal ini dapat
diubah menjadi Th(NO3)4, dan dimurnikan dengan ekstraksi pelarut
menjadi minyak tanah dengan tributil fosfat. Dalam jalur asam, bijih
fosfat dicerna dengan asam sulfat pada suhu 230°C selama beberapa
jam dan torium fosfat diendapkan pada pengaturan pH menjadi 1. Ini
dimurnikan dengan terlebih dahulu mengubahnya menjadi Th(OH)4,
Kemudian menjadi torium nitrat, dimurnikan seperti di atas.
b) Ekstraksi Protaktinium

Pertama kali diidentifikasi pada tahun 1913 (senyawa pertama,
Pa2O5, diisolasi pada tahun 1927 oleh von Grosse, yang mengisolasi
unsur tersebut pada tahun 1931), protaktinium umumnya tidak
diekstraksi. Sebagian besar dari apa yang diketahui tentang kimia
protaktinium pada akhirnya dihasilkan dari ekstraksi pada tahun 1960
oleh Otoritas Energi Atom Inggris sekitar 125 gram Pa, dari 60 ton
limbah bahan yang tersisa dari ekstraksi uranium.
c) Ekstraksi dan Pemurnian Uranium
Uranium disimpan secara luas di kerak bumi, oleh karena itu ia
memiliki sedikit bijih, terutama oksida uraninit dan bijih-bijih. Bijih
ditapis dengan H2SO4 dengan adanya agen pengoksidasi seperti
NaClO3 atau MnO2, untuk mengoksidasi semua uranium menjadi (+6)
sebagai sulfat atau kompleks klorida. Pada netralisasi dengan amonia
endapan 'yellow cake', padatan kuning dengan komposisi perkiraan
(NH4)2U2O7 terbentuk. Dapat dimurnikan lebih lanjut dengan
konversi menjadi uranyl nitrate, diikuti dengan ekstraksi pelarut

12

menggunakan tributil fosfat dalam minyak tanah sebagai ekstraktan.
Di awal deret aktinida, elektron di orbital 6d lebih rendah energinya
daripada orbital 5f, Hal ini terlihat jelas dari konfigurasi elektronik
keadaan dasar (Tabel 1.2) atom, yang menunjukkan bahwa orbital 6d
diisi sebelum 5f. Orbital 5f mulai terbentuk diisi di protoaktinium,
dan dengan pengecualian curium, orbital 6d tidak ditempati lagi.

D. Spektrum Elektronik dan Momen Magnetik :
Aktinoid S

Sifat spektroskopi dan magnetis aktinoid sangat rumit. Absorpsi
pada transisi 5f-5f lemah, tetapi mereka agak lebih luas dan lebih
intens (dan jauh lebih bergantung pada ligan yang ada) dibandingkan
dengan transisi 4f-4f. Interpretasi spektrum elektronik dibuat sulit
oleh konstanta penghubung spin-orbit yang besar (sekitar dua kali
konstanta lantanoid) sebagai akibat dari skema penghubung Russell-
Saunders yang rusak sebagian.
Sifat magnet menunjukkan kemiripan keseluruhan dengan lantanoid
dalam variasi momen magnet dengan jumlah elektron yang tidak
berpasangan, tetapi nilai untuk spesies lantanoid dan aktinoid
isoelektronik, misalnya Np (VI) dan Ce (III), Np (V) dan Pr (III), Np
(IV) dan Nd (III), lebih rendah untuk aktinoid, menunjukkan
pendinginan parsial dari kontribusi orbital oleh efek medan kristal.

E. Persenyawaan

Aktinida berikutnya (Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) menandai titik
di mana daftar senyawa yang diisolasi cenderung melibatkan senyawa
biner (oksida, halida dan halida kompleks, kalkogenida, dan pniktida)

13

daripada kompleks. Studi kompleks yang telah dibuat
biasanyadilakukan dalam solusi dan, dari Fm, dan seterusnya, telah
menjadi studi pelacakan. Fermium coprecipitates dengan lantanida
flfluorida dan hidroksida, menunjukkannya untuk membentuk ion
Fm3+ seperti lantanida. Ini terelusi dari resin penukar kation sedikit
sebelum Es3+, sementara kompleks klorida dan tiosianatnya dielusi dari
resin penukar anionik tepat setelah Es3+. Ini menunjukkan bahwa Fm3+
membentuk kompleks yang sedikit lebih kuat daripada Es3+, seperti
yang diharapkan murni pada pertimbangan elektrostatis untuk ion
yang sedikit lebih kecil. Dalam kasus nobelium, hasil yang sedikit
berbeda telah diperoleh. Ion Nobelium bekerja sama dengan BaF2,
bukan dengan LaF3, menunjukkan bahwa ion ini hadir sebagai ion
NO2+, tetapi, setelah menambahkan oksidan Ce4+ ke larutan awal,
nobelium diendapkan dengan LaF3, menunjukkan bahwa serium telah
mengoksidasi nobelium menjadi ion NO3+. Studi yang kompleks
menggunakan ion Cl− juga menunjukkan perilaku seperti alkali tanah.

F. Bilangan Oksidasi Aktinida

Tabel 2.3 Bilangan Oksidasi Aktinida

Keberadaan setidaknya dua bilangan oksidasi untuk hampir semua
logam ini menyiratkan bahwa energi ionisasi berturut-turut mungkin
berbeda kurang dari yang mereka lakukan untuk lantanoid.

14

Keberadaan setidaknya dua bilangan oksidasi untuk hampir semua
logam ini menyiratkan bahwa energi ionisasi berturut-turut mungkin
berbeda kurang dari yang mereka lakukan untuk lantanoid. Untuk
bilangan oksidasi yang lebih tinggi, ikatan kovalen tentunya harus
dilibatkan. Hal ini dapat terjadi karena orbital atom 5f memanjang
lebih jauh dari inti daripada orbital atom 4f dan tersedia untuk ikatan,
atau karena pemisahan energi antara orbital atom 5f, 6d, 7s dan 7p
cukup kecil sehingga status valensi yang sesuai untuk ikatan kovalen
mudah dicapai. Bukti bahwa orbital atom 5f memiliki jangkauan
spasial yang lebih besar daripada orbital atom 4f berasal dari struktur
halus spektrum EPR UF3 (dalam kisi CaF2) yang muncul dari interaksi
spin elektron ion U3+ dan ion F-. NdF3 (spesies lantanoid yang sesuai)
tidak menunjukkan efek seperti itu.
Tabel diatas menunjukkan bahwa berbagai bilangan oksidasi
diperlihatkan oleh aktinoid sebelumnya, tetapi dari Cm hingga Lr,
unsur-unsurnya menyerupai lantanoid. Ini mengikuti dari
penurunan energi orbital 5f atom saat melintasi periode dan
stabilisasi elektron 5f.

G. Sifat Elektronik dan Magnetik dari Aktinida

Properti Magnetik
Senyawa uranium (VI) diharapkan bersifat diamagnetik, dengan
keadaan dasar 1S0 (f 0) Namun, senyawa seperti UF6 dan kompleks
uranyl pada kenyataannya menunjukkan paramagnetisme suhu
independen, dijelaskan oleh penggabungan keadaan tereksitasi
paramagnetik dengan keadaan dasar. Senyawa uranium (V), seperti

15

yang diharapkan untuk sistem f1, bersifat paramagnetik, biasanya
menunjukkan perilaku Curie-Weiss, dengan konstanta Weiss yang
besar; Nilai-g, diharapkan menjadi 6/7, dimodifikasi dengan
pencampuran dalam keadaan yang lebih tinggi dan oleh efek reduksi
orbital (kovalensi), nilai-g eksperimental termasuk nilai 1,2 dalam
Na3UF8 dan 0,71 dalam CsUF6. Dalam geometri oktahedral beraturan,
tidak ada kontribusi terhadap suseptibilitas paramagnetik dari suku
Zeeman orde-lima. Spesies seperti [UCl6] 2− ion (dan isoelectronic
PuF6) menampilkan paramagnetisme suhu independen, yang
disebabkan oleh suku Zeeman orde kedua yang mencampurkan 3T1g
keadaan bersemangat menjadi keadaan dasar. Dalam simetri yang
lebih rendah, seperti kompleks D4h trans-UX4L2, efek Zeeman urutan
kedua dan kelima berkontribusi pada kerentanan. Jika ada distorsi
kecil dari oktahedron biasa, pemisahan keadaan tereksitasi 3T1g kecil,
sehingga E pada Gambar besar. Dengan demikian, hanya ada sedikit

populasi termal dari keadaan

tereksitasi ini, sehingga efek

Zeeman orde-lima menjadi

kecil; kerentanan

paramagnetik menunjukkan

sedikit atau tidak ada

ketergantungan suhu. Ketika

distorsi menjadi lebih besar,

dalam kompleks seperti UBr4

(Et3AsO) 2 dan UI4 [(Me2N)

3PO) 2], populasi termal dari

16

komponen keadaan tereksitasi 3T1g menjadi lebih layak, dan dengan
demikian kerentanan menunjukkan ketergantungan suhu yang lebih
besar. Dalam kasus kompleks cis-UX4L2, dengan kesimetrian D4h,
tidak ada suku Zeeman orde lima pertama, sehingga efek Zeeman orde
dua menyebabkan tidak bergantung pada suhu.paramagnetisme.
Gambar berikut menunjukkan data kerentanan suhu variabel untuk
beberapa kompleks UIV jenis ini, yang sesuai dengan penjelasan diatas.

Beberapa data tersedia untuk senyawa uranium (III), tetapi sejumlah
senyawa dengan konfigurasi f3, seperti Cs2NaUCl6, memiliki µ ∼ 3,2
µB, yang sebagian besar tidak bergantung pada suhu.

17

INFORMASI TAMBAHAN

Selistia Nurafianti 2282190037

Mendaur ulang aktinida, landasan
dari siklus bahan bakar nuklir berkelanjutan

Konsumsi listrik diantisipasi menjadi lebih dari dua kali lipat sebelum tahun
2050 karena peralihan energi fosil ke listrik. Lebih jauh lagi, perubahan iklim
global kini telah terbukti sebagian terkait dengan aktivitas industri dan, lebih
khusus lagi, pelepasan gas rumah kaca (GRK). Dalam waktu dekat kita harus
menghadapi masalah yang menantang dengan memenuhi kebutuhan energi yang
meningkat sekaligus menurunkan emisi GRK, yang berarti mengurangi
ketergantungan kita pada bahan bakar fosil. Tenaga nuklir memiliki emisi GRK
yang sangat rendah dan perkembangannya dapat memungkinkan pengurangan
jumlah emisi GRK. Tenaga nuklir menunjukkan kapasitasnya untuk menghasilkan
listrik beban dasar dengan biaya yang rendah, dapat diprediksi, dan stabil karena
ketergantungan ekonomi yang sangat rendah pada harga uranium. Selain itu,
sumber daya alam uranium didistribusikan secara luas secara global sebagai lawan
bahan bakar fosil dan karena itu penambangannya akan mengurangi tekanan
internasional daripada minyak.

Pelestarian kebutuhan generasi mendatang, mengarah langsung pada masalah
pelestarian sumber daya alam. Setelah iradiasi, bahan bakar nuklir bekas yang
telah dibakar untuk menghasilkan listrik masih mengandung 96% U dan Pu yang
berpotensi menjadi bahan berharga untuk menghasilkan listrik, dan oleh karena
itu layak untuk didaur ulang untuk meningkatkan keberlanjutan. Prancis secara
efektif mengkonsumsi 60t atom uranium (yang di fisi atau ditransformasikan
melalui penangkapan neutron dalam plutonium yang kemudian difisi ), yang
membutuhkan (jika diasumsikan tidak ada daur ulang) penambangan 9000t bijih
uranium dan pengisian dan pemakaian 1100t bahan bakar per tahun. Hal ini
secara jelas menggambarkan bahwa efisiensi siklus bahan bakar tersebut relatif
rendah, yaitu pada kisaran 0,6 - 0,7%.

Menjaga sumber daya alam uranium membutuhkan pengembangan sistem
nuklir (yang mampu mengkonsumsi sejumlah besar U dan Pu yang masih ada
dalam bahan bakar nuklir bekas. Langkah pertama ke arah ini telah diterapkan
selama beberapa dekade di Prancis dengan mengembangkan dan menerapkan
pada skala industri daur ulang tunggal Pu dan U melalui pemulihannya di pabrik
La Hague dan daur ulangnya di reaktor PWR sebagai bahan bakar MOX.
Perawatan dan daur ulang saat ini merupakan teknologi yang matang, efisien,
aman, bersih, dan hemat biaya.

18

Dibutuhkan pembubaran awal bahan bakar nuklir bekas untuk mengakses
bahan nuklir dan selanjutnya partisi elemen berharga, U dan Pu, dari limbah
akhir, terutama FP dan MA, melalui proses PUREX. Di tanaman La Hague, hasil
pemulihan dan tingkat pemurnian sangat tinggi (hingga 99,9% uranium dan
plutonium dipulihkan dengan faktor dekontaminasi 10 6 atau lebih). Langkah
konversi terakhir, yang melibatkan pengendapan oksalat antara (Pu) atau
peroksida (U), menghasilkan bubuk oksida yang sesuai dengan spesifikasi
fabrikasi dari proses fabrikasi bahan bakar.

Meningkatkan efisiensi lebih lanjut konsumsi sumber daya uranium alam
membutuhkan mengatasi ketidakmungkinan efisien menggunakan 238U,
mewakili 99,27% uranium alam dalam LWR saat ini. Karena 238U bukan fisil,
satu-satunya cara adalah mempromosikan "pembuahan" 238U dengan
penangkapan neutron untuk menghasilkan 239Pu yang merupakan fisil dan
dengan demikian menerapkan multi-daur ulang Pu. Dibandingkan dengan
spektrum neutron termal, spektrum neutron cepat meningkatkan penangkapan
relatif neutron sebesar 238U, menghasilkan isotop plutonium yang semuanya fisil
dalam reaktor neutron cepat.

Minor (MA) adalah kontributor utama toksisitas jangka panjang dari limbah
akhir serta tenaga panas jangka panjang. Dengan mendaur ulangnya, dan
khususnya amerisium (Am), akan memungkinkan secara signifikan mengurangi
toksisitas limbah jangka panjang dan permukaan penyimpanan (berkat daya
panas yang lebih rendah). Keuntungan hingga 6 dari repositori permukaan
karenanya dapat dicapai sehingga memungkinkan pelestarian sumber daya
repositori yang sangat signifikan. radiotoksisitas limbah bisa turun ke bijih
uranium awal sekitar 300 tahun. Ini berarti bahwa daur ulang MA dapat
memungkinkan membawa sampah kembali ke dalam sejarah manusia,
mempermudah penerimaan sosialnya dan menjadi beban bagi generasi
mendatang. Daur ulang aktinida minor telah dipelajari secara luas di Prancis
sejak 1991 dalam kerangka dua Undang-undang pengelolaan limbah berturut-
turut. Dua opsi utama sedang dipertimbangkan, baik daur ulang MA yang
homogen di seluruh teras bahan bakar dengan konsentrasi rendah, atau daur
ulang MA yang heterogen dalam target khusus atau selimut pada konsentrasi
yang lebih tinggi.

Energi nuklir dianggap oleh opini publik sebagai industri yang sangat berisiko
dan sebagian dari populasi bertanya-tanya apakah masih layak untuk digunakan:
kritik utama fokus pertama pada risiko kesehatan yang dirasakan, Untuk masalah
itu, peningkatan keamanan harus dipromosikan di seluruh dunia tanpa
pertimbangan finansial. Kedua, kritik berfokus pada masalah sampah.
Meningkatkan daur ulang aktinida dengan mendaur ulang aktinida minor dapat
menjadi bagian dari jawaban untuk situasi ini, dengan mengurangi masa pakai
limbah kembali dalam sejarah manusia. Oleh karena itu, pendorong peningkatan
ini terkait langsung dengan penerimaan sosial.

19

INFORMASI TAMBAHAN

Dewi Noviyanti Hanipah 2282190009

Bahan bakar logam eksperimental iradiasi pada
konsentrasi lantanida tinggi dalam elektrolit LiCl- KCl

SFR (Sodium cooled Fast Reactor) merupakan pendekatan jangka panjang
sebagai sistem reaktor masa depan yang canggih untuk produksi listrik dan pada
saat yang sama untuk pengolahan limbah tingkat tinggi yang dihasilkan oleh
reaktor nuklir saat ini selain itu sfer dapat dioperasikan secara efisien sebagai
reaktor brider yang menyediakan pembangkit listrik masa depan yang
berkelanjutan dengan penggunaan sumber daya yang minimum dan juga
menggunakan bahan daur ulang dari reaktor yang ada. Prinsip dasar dari setiap
proses pemurnian listrik terletak pada pelarutan anodik bahan bakar ke elektrolit
garam listrik terletak pada pelarutan anodik bahan bakar ke elektrolit garam cair
dan hanya elemen yang diinginkan yang ditempatkan di electro deposit pada satu
atau lebih katoda karena bahan bakar yang memasuki proses harus dalam bentuk
logam proses pemurnian listrik yang dipertimbangkan dalam konsep SFR.
Dalam proses nyata konsentrasi lantanida akan meningkat secara bertahap karena
mereka akan teroksidasi dari bahan bakar dan terakumulasi dalam elektrolit. hal
tersebut difokuskan pada evaluasi selektivitas aktinida dalam elektrolit yang
mengandung kandungan aktinida yang konstan tetapi meningkatkan konsentrasi
lantanida.

Khususnya Ce, Pr dan Nd ditambahkan secara bertahap kedalam lelehan, karena
elemen-elemen ini diidentifikasi sebagai yang paling melimpah dalam bahan
bakar setelah iradiasi isinya dinaikkan hingga 6,5% berat yang diharapkan menjadi
konsentrasi jumlah lantanida pada tahap akhir proses pemurnian listrik.
Percobaan dibagi menjadi empat tahap utama. Awalnya proses elektrolisis
dilakukan dalam lelehan LiCl- KCl yang mengandung pada konsentrasi aktinida
total 3,74% berat dan hanya lantanida konsentrasi rendah. Kemudian kandungan
lantanida ditingkatkan untuk membentuk rasio aktinida-lantanida sekitar 1:1. dan
pada tahap ke-3 konsentrasi dinaikkan hingga rasio aktinida dan lantanida 1
berbanding 2 dalam ketiga tahap ini kinerja katoda Al dan LCS dievaluasi dan
dibandingkan pada tahap terakhir.

Eksperimental dan proses pemurnian elektrik Semua eksperimen dan
penyimpanan serta penanganan bahan kimia dilakukan dalam sel panas yang
terlindung secara biologis di bawah Ar yang dimurnikan di mosphere (<10 ppm air
dan oksigen). Proses elektrorefining dilakukan dalam elektrolisis baja tahan karat
yang dimasukkan ke dalam tungku vertikal yang terpasang di dalam sel.

20

Pengaturan eksperimental identik seperti pada pekerjaan sebelumnya dan secara
rinci dijelaskan di Ref. [26]. Wadah alumina berfungsi sebagai wadah peleburan,
dan suhu operasi 500C.

Semua proses dilakukan dengan galvanostatik, sementara satu rangkaian
dilakukan menggunakan teknik potensial cut-off dan untuk proses lainnya, arus
konstan yang dipilih diterapkan sepanjang waktu. Dalam kasus cut off run, arus
maksimum yang mungkin memastikan deposisi selektif hanya aktinida
diterapkan dan dijaga konstan sampai batas selektivitas katodik atau anodik
tercapai. Saat itu terjadi, arus diturunkan untuk menjaga selektivitas.
Sekitar 100 g lelehan eutektik LiCleKCl yang awalnya mengandung U, Pu, Am
dalam konsentrasi 2,56, 0,95 dan 0,23% berat, masing-masing digunakan sebagai
elektrolit. Komposisi rinci dan perkembangan konsentrasi lelehan dijelaskan di
bawah ini pada bagian 3.6. Elektrolit dibuat dengan oksidasi kimiawi dari
sepotongU61ePu22-Am2paduan logam-Zr (bahan stok JRC dari pembuatan bahan
bakar METAPHIX) yang dicelupkan ke dalam campuran eutektik LiCleKCl cair
(Aldrich 99,99%) dalam keranjang tantalum.

Selama semua proses, sampel dari garam dan deposit diambil untuk analisis
spektrometri massa plasma yang digabungkan secara induktif (ICP-MS). Sampel
garam sekitar 200 mg dilarutkan dalam 1 M HNO3, diencerkan, dan dianalisis.
Sebagian besar potongan bahan bakar kemungkinan besar permukaannya
teroksidasi dan dengan demikian perilaku elektrokimia anodik tidak mewakili
bahan bakar tipikal dan tidak dibahas secara rinci. Lebih banyak potongan bahan
bakar digunakan dalam proses pada rasio An: Ln 1: 1 dan 1: 2 untuk meningkatkan
permukaan elektroaktif dari bahan bakar yang diproses, yaitu, untuk memiliki
kemungkinan untuk menerapkan arus yang lebih tinggi tanpa ko-disolusi
zirkonium dari bahan bakar. Arus yang lebih tinggi diperlukan untuk
mempelajari kegunaan bahan katoda inert dan reaktif untuk pemulihan semua
aktinida pada kepadatan arus yang berbeda.

Peningkatan konsentrasi lantanida terakhir dilakukan dengan penambahan
3,746 g CeCl3 dan 1,881 g NdCl3, menghasilkan aplikasi rasio An: Ln. Konsentrasi
1: 2 dan Nd 0,88% berat (nilai yang diharapkan adalah 1,00). Pengoperasian 3-Al
dilakukan dengan dua bagian bahan bakar baru dan arus maksimum yang berlaku
15e25 mA dibatasi oleh batas selektivitas katodik, bukan oleh oksidasi zirkonium.
Arus lebih rendah karena peningkatan konsentrasi lantanida, yang menggeser
potensi deposisi mereka ke nilai yang lebih positif terhadap potensi pengendapan
aktinida. Namun demikian, kerapatan arus katoda Al 10e17 mA / cm2
menghasilkan polarisasi katodik dalam kisaran yang sama. Bahan bakar logam
eksperimental iradiasi pada konsentrasi lantanida tinggi dalam elektrolit LiCl-KCl

21

DAFTAR PUSTAKA

Halka Monica and Nordstrom Brian. 2011. Periodic Table Of The Elements
Lhantanides & Actinides. New York

Housecroft Catherine E. & Sharpe Alan G. 2012 Chemistry Inorganik Fourth
Edition. London.

Poinssota Christophe, RostaingaChristine dkk. 2012. Recycling the actinides, the
cornerstone of any sustainable nuclear fuel cycles. Available online at
www.sciencedirect.com

Soucek. P. Uruga. K dkk. 2019. Electrorefining or irradiated experimental
metallic fuel at high lanthanides concentration in the LiCl-KCl electrolyte.
journal homepage: www.elsevier.com/locate/jnucmat

Wiley Jhon & Sons, Ltd. 2006. Lhantanide and Actinide Chemistry. USA

22

DEWI NOVIYANTI HANIPAH
SELISTIA NURAFIANTI