Unsur golongan 7

Mangan

Asal usul nama mangan cukup kompleks. Pada zaman dulu, dua mineral hitam dari Magnesia (terletak di Yunani modern) keduanya disebut magnes dari nama asal tempat ditemukannya, tetapi diduga berbeda gender. Magnes jantan menarik besi, dan merupakan bijih besi yang yang sekarang dikenal sebagai lodestone atau magnetit, dan yang mungkin memberi istilah magnet kepada kita. Bijih magnes betina tidak menarik besi, tetapi digunakan untuk mewarnai kaca. Magnes feminin ini kelak disebut magnesia, yang sekarang kita kenal sebagai pirolusit atau mangan dioksida. Baik mineral ini maupun unsur mangan tidak ada yang bersifat magnet. Pada abad ke-16, mangan dioksida disebut manganesum oleh perajin kaca, kemungkinan karena pemotongan dan penggabungan dua kata, karena alkimiawan dan perajin kaca akhirnya harus membedakan magnesia negra (bijih hitam) dari magnesia alba (bijih putih, juga dari Magnesia, dan berguna dalam karya gelas). Michele Mercati menyebut magnesia negra sebagai manganesa, dan akhirnya logam yang diisolasi darinya menjadi dikenal sebagai mangan (bahasa Inggris: manganese). Nama magnesia akhirnya hanya digunakan untuk merjuk pada magnesia alba putih (magnesium oksida), yang memberi nama magnesium untuk unsur bebas yang diisolasi darinya kelak.
Beberapa oksida mangan yang berwarna yang melimpah di alam, misalnya mangan dioksida, telah digunakan sebagai pigmen sejak Zaman Batu. Lukisan gua di Gargas yang berusia 24.000 sampai 30.000 tahun mengandung pigmen mangan.
Senyawa mangan digunakan oleh perajin kaca Mesir dan Romawi untuk mewarnai atau menghilangkan warna. Penggunaannya sebagai "sabun perajin kaca" berlanjut hingga Abad Pertengahan sampai zaman modern dan buktinya adalah kaca abad ke-14 di Venesia.
Pada pertengahan abad ke-18, kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele menggunakan mangan dioksida untuk membuat klor. Produksi klor dan pemutih hipoklorit adalah konsumsi terbesar bijih mangan. Scheele dan kimiawan lain menyadari bahwa mangan dioksida mengandung unsur baru, tetapi mereka tidak mampu mengisolasinya. Johan Gottlieb Gahn adalah yang pertama mengisolasi sampel logam mangan tak murni pada tahun 1774, dengan mereduksi dioksidanya menggunakan karbon.

Teknesium

Penemuan unsur 43 akhirnya dikonfirmasi pada percobaan bulan Desember 1936 di Universitas Palermo, Sisilia, oleh Carlo Perrier dan Emilio Segrè. Pada pertengahan 1936, Segrè berkunjung ke Amerika Serikat, pertama ke Universitas Columbia di New York dan kemudian Lawrence Berkeley National Laboratory di California. Ia membujuk penemu siklotron Ernest Lawrence agar diizinkan membawa pulang bagian-bagian siklotron yang sudah tak terpakai dan radioaktif. Lawrence memaketkan lembaran molibdenum yang merupakan bekas bagian deflektor siklotron.
Segrè menunjuk koleganya Perrier untuk mencoba membuktikan, melalui kimia komparatif, bahwa aktivitas molibdenum memang berasal dari unsur dengan nomor atom 43. Pada tahun 1937, mereka berhasil mengisolasi isotop teknesium-95m dan teknesium-97. Universitas Palermo secara resmi menginginkan mereka menamakan penemuannya dengan "panormium", sesuai nama Latin untuk Palermo, Panormus. Pada tahun 1947 unsur 43 dinamakan sesuai kata bahasa Yunani: τεχνητός, yang berarti "artifisial", karena itu adalah unsur pertama yang diproduksi secara artifisial. Segrè kembali ke Berkeley dan bertemu dengan Glenn T. Seaborg. Mereka mengisolasi isotop metastabil teknesium-99m, yang sekarang digunakan dalam sekitar sepuluh juta prosedur diagnosis medis per tahunnya.
Pada tahun 1952, astronom Paul W. Merrill di California mendeteksi jejak spektrum teknesium (khususnya pada panjang gelombang 403,1 nm, 423,8 nm, 426,2 nm dan 429,7 nm) pada cahaya dari raksasa merah kelas S. Bintang tersebut berada pada akhir hidupnya, dan juga kaya akan unsur berumur pendek ini, menandakan bahwa unsur tersebut dihasilkan dalam bintang melalui reaksi nuklir. Bukti ini mendukung hipotesis bahwa unsur-unsur yang lebih berat adalah produk nukleosintesis di dalam bintang. Pengamatan semacam itu akhir-akhir ini memberikan bukti bahwa unsur terbentuk melalui tangkapan neutron pada proses s.
Sejak penemuan tersebut, telah banyak dilakukan pencarian materi terestrial untuk sumber alami teknesium. Pada tahun 1962, teknesium-99 diisolasi dan diidentifikasi dalam pitchblende dari Kongo Belgia dalam jumlah yang sangat sedikit (sekitar 0,2 ng/kg); yang dihasilkan sebagai produk fisi spontan uranium-238. Reaktor fisi nuklir alami Oklo mendapat bukti bahwa jumlah teknesium-99 yang signifikan telah diproduksi dan meluruh menjadi ruthenium-99.

Rhenium

Rhenium (bahasa Latin: Rhenus artinya: "Rhine") adalah unsur terakhir yang ditemukan yang memiliki isotop stabil (unsur baru lainnya yang ditemukan di alam setelahnya, seperti fransium, bersifat radioaktif). Eksistensi unsur yang belum ditemukan pada posisi ini dalam tabel periodik telah diprediksi sejak awal oleh Dmitri Mendeleev. Informasi lain yang sudah diperhitungkan juga dilakukan oleh Henry Moseley pada tahun 1914. Ini umumnya dianggap telah ditemukan oleh Walter Noddack, Ida Tacke, dan Otto Berg di Jerman. Pada tahun 1925 mereka melaporkan bahwa mereka telah mendeteksi unsur dalam bijih platina dan dalam mineral kolumbit. Mereka juga menemukan rhenium dalam gadolinit dan molibdenit. Pada tahun 1928 mereka berhasil mengekstraksi 1 g unsur ini melalui pengolahan 660 kg molibdenit. Diperkirakan pada tahun 1968 bahwa 75% dari logam rhenium di Amerika Serikat digunakan untuk penelitian dan pengembangan paduan logam refraktori. Memerlukan waktu beberapa tahun sejak itu sebelum akhirnya superaloy digunakan secara luas.
Pada tahun 1908, kimiawan Jepang Masataka Ogawa mengumumkan bahwa ia telah menemukan unsur ke-43 dan diberi nama nipponium (Np) merujuk pada Jepang (Nippon dalam bahasa Jepang). Namun, analisis terkini menunjukkan adanya rhenium (unsur 75), bukan unsur 43, meskipun interpretasi ulang ini kontroversial. Lambang Np akhirnya digunakan untuk unsur neptunium, dan nama "nihonium", juga merujuk nama negara Jepang, dengan lambang Nh, akhirnya digunakan untuk unsur 113. Unsur 113 juga ditemukan oleh regu ilmuwan Jepang dan dinamakan untuk menghormati hasil karya Ogawa.

Sifat kimia dan fisika

Mangan adalah logam berwarna abu-abu keperakan yang menyerupai besi. Ia keras dan sangat rapuh, sulit dilebur, tetapi mudah teroksidasi. Logam mangan dan ionnya bersifat paramagnetik. Mangan memudar perlahan di udara dan teroksidasi ("berkarat") seperti besi dalam air yang mengandung oksigen terlarut.
Tingkat oksidasi mangan yang paling umum adalah +2, +3, +4, +6, dan +7, meskipun semua tingkat oksidasi dari -3 sampai +7 telah diamati. Mn²⁺ sering berkompetisi dengan Mg²⁺ dalam sistem biologis. Senyawa mangan dengan tingkat oksidasi mangan +7, yang paling banyak terdapat sebagai oksida tak stabil Mn₂O₇, senyawa dari anion permanganat MnO−4 yang berwarna ungu tajam, dan beberapa oksihalida (MnO₃F dan MnO₃Cl) adalah oksidator kuat. Senyawa dengan tingkat oksidasi +5 (biru) dan +6 (hijau) adalah oksidator kuat dan rentan terhadap disproporsionasi.
Teknesium adalah logam radioaktif abu-abu keperakan dengan penampilan mirip platina, yang biasa didapati sebagai serbuk abu-abu. Struktur kristal logam murninya adalah heksagonal kemasan tertutup. Teknesium atom memiliki karakteristik garis emisi ​​pada cahaya dengan panjang gelombang berikut: 363,3 nm, 403,1 nm, 426,2 nm, 429,7 nm, dan 485,3 nm.
Bentuk logamnya sedikit paramagnetik, yang berarti dipol magnetiknya selaras dengan medan magnet eksternal, tetapi mungkin akan mengalami orientasi acak ketika medannya dihilangkan. Teknesium metalik, kristal tunggal, menjadi superkonduktor tipe-II pada suhu di bawah 7,46 K. Di bawah suhu ini, teknesium memiliki kedalaman penembusan magnetik (London penetration depth) yang sangat tinggi, lebih besar daripada semua unsur lainnya kecuali niobium.
Teknesium terletak dalam golongan ketujuh tabel periodik, antara rhenium dan mangan. Sebagaimana diperkirakan oleh hukum periodik, sifat kimianya berada di antara kedua unsur tersebut. Di antara keduanya, teknesium lebih mirip rhenium, terutama kelembaman kimianya dan kecenderungan membentuk ikatan kovalen. Tidak seperti mangan, teknesium tidak mudah membentuk kation (ion bermuatan positif). Teknesium menunjukkan sembilan tingkat oksidasi dari −1 sampai +7, dengan +4, +5, dan +7 adalah yang paling umum. Teknesium larut dalam air raja, asam nitrat, dan asam sulfat pekat, tetapi tidak larut dalam asam klorida dengan konsentrasi berapapun.
Teknesium logam menjadi kusam (tarnish) dalam udara lembab dan, dalam bentuk serbuk, terbakar dalam oksigen.
Rhenium adalah logam putih keperakan dan salah satu dengan titik leleh tertinggi di antara semua unsur, hanya dilampaui oleh wolfram dan karbon. Ia juga salah satu dengan titik didih tertinggi di antara semua unsur. Ia juga salah satu dengan massa jenis tertinggi, hanya dilampaui oleh platina, iridium dan osmium. Rhenium memiliki struktur kristal kemasan tertutup heksagonal, dengan parameter kisi a = 276,1 pm dan c = 445,6 pm.
Bentuk komersial umumnya adalah serbuk, tetapi unsur ini dapat dibuat kompak dengan pengempaan dan sintering dalam vakum atau atmosfer hidrogen. Prosedur ini menghasilkan padatan kompak yang memiliki densitas 90% di atas densitas logam. Jika dianil logam ini sangat lentur dan dapat dibengkokkan, dibuat spiral, atau digulung. Logam paduan rhenium-molibdenum bersifat superkonduktif pada 10 K; paduan wolfram-rhenium juga bersifat superkonduktif di kisaran 4–8 K, tergantung pada paduannya. Logam rhenium bersifat superkonduktif pada 1,697 ± 0,006 K.
Dalam bentuk curah dan pada suhu kamar serta tekanan atmosfer, unsur ini tahan terhadap alkali, asam sulfat, asam klorida, asam nitrat encer (tetapi tidak untuk yang pekat), dan air raja.
Bohrium adalah anggota kelima dari deret 6d logam transisi dan anggota terberat dari golongan 7 pada tabel periodik, di bawah mangan, teknesium dan rhenium. Semua anggota golongan dengan mudah menggambarkan keadaan oksidasi golongan mereka pada +7 dan keadaan menjadi lebih stabil menuruni golongan tersebut. Jadi bohrium diperkirakan akan membentuk keadaan stabil +7. Teknesium juga menunjukkan keadaan stabil +4 sementara renium menunjukkan keadaan stabil +4 dan +3. Oleh karena itu bohrium juga dapat menunjukkan keadaan rendah ini. Status oksidasi yang lebih tinggi dari +7 lebih cenderung ada pada oksianion, seperti perbohriat, BhO−4, analog dengan permanganat, perteknetat, dan perhenat yang lebih ringan. Meskipun demikian, bohrium(VII) cenderung tidak stabil dalam larutan berair, dan mungkin akan mudah direduksi menjadi bohrium(IV) yang lebih stabil.
Bohrium diperkirakan berupa padatan dalam kondisi normal dan diasumsikan memiliki struktur kristal heksagonal kemasan tertutup (ᶜ/ₐ = 1,62), mirip dengan kongenernya yang lebih ringan, renium. Ia seharusnya merupakan logam yang sangat berat dengan densitas sekitar 37,1 g/cm³, yang berarti tertinggi ketiga di antara 118 unsur yang diketahui, hanya lebih ringan daripada meitnerium (37.4 g/cm³) dan hasium (41 g/cm³), dua unsur berikutnya dalam tabel periodik. Sebagai perbandingan, unsur yang paling padat yang densitasnya telah diukur, osmium, memiliki densitas hanya 22,61 g/cm³. Hasil ini berasal dari berat atom bohrium yang tinggi, kontraksi lantanida dan aktinida, serta efek relativistik, meskipun produksi bohrium yang mencukupi untuk mengukur kuantitas ini akan tidak praktis, dan sampel akan cepat meluruh.

Aplikasi

Mangan tidak memiliki pengganti yang memuaskan untuk aplikasi utamanya di bidang metalurgi. Pada aplikasi minor, misalnya fosfasi mangan (manganese phosphating), seng dan kadang-kadang vanadium adalah pengganti yang layak.
Mangan penting untuk produksi baja dan besi dengan meningkatkan belerang-fixingnya, awaoksidasi dan sifat keterpaduannya, seperti yang diakui oleh metalurgis Inggris Robert Forester Mushet (1811 – 1891), yang, pada tahun 1856, mengintroduksi unsur ini, dalam bentuk Spiegeleisen, ke dalam baja dengan tujuan khusus menghilangkan kelebihan oksigen, belerang, dan fosfor terlarut dalam rangka meningkatkan ketertempaannya. Karya baja (bahasa Inggris: steelmaking), termasuk komponen karya besinya, telah dianggap sebagai penyebab tingginya permintaan mangan, saat ini dalam kisaran 85% sampai 90% dari total permintaan. Mangan adalah komponen kunci untuk baja nirkarat ekonomis.
Aplikasi mangan terbesar kedua adalah dalam paduan aluminium. Kandungan mangan 1,5% dalam paduan aluminium telah meningkatkan ketahanan terhadap korosi melalui butiran yang menyerap kotoran penyebab korosi galvanik. Logam paduan aluminium (alloy aluminiu) tahan korosi 3004 dan 3104 (kandungan mangan 0,8% s/d 1,5%) digunakan untuk mayoritas kaleng minuman yang beredar. Sebelum tahun 2000, lebih dari 1,6 juta ton logam paduan ini digunakan; pada konsentrasi mangan 1% berarti ini mengkonsumsi mangan sebanyak 16.000 ton.
Teknesium-99m ("m" menandakan bahwa ini adalah isomer nuklir metastabil) digunakan dalam uji medis isotop radioaktif. Misalnya teknesium-99m adalah pelacak radioaktif yang digunakan oleh peralatan pencitra medis untuk pelacakan di dalam tubuh manusia. Isotop ini cocok dengan manfaat ini karena ia memancarkan sinar gamma 140 keV yang mudah dideteksi, dan waktu paruhnya sekitar 6,01 jam (artinya sekitar 94%nya meluruh menjadi teknesium-99 dalam 24 jam). Kimia teknesium memungkinkannya terikat pada beragam senyawa biokimia, yang masing-masing menentukan jalur metabolisme dan cara penumpukan di dalam tubuh, dan isotop tunggal ini dapat digunakan untuk beragam uji diagnostik. Lebih dari 50 radiofarmasi didasarkan pada teknesium-99m untuk studi pencitraan dan fungsional otak, otot jantung, tiroid, paru-paru, liver, kantong empedu, ginjal, kerangka, darah, dan tumor.
Teknesium-99 meluruh hampir seluruhnya melalui peluruhan beta, memancarkan partikel beta dengan energi rendah yang konstan dan tanpa disertai sinar gamma. Selain itu, waktu paruhnya yang panjang berarti bahwa penurunan emisi ini sangat lambat seiring berjalannya waktu. Tc-99 dapat pula diekstraksi ke kemurnian dan isotopik tinggi dari limbah radioaktif. Berdasarkan alasan ini, ia merupakan emiter beta standar versi National Institute of Standards and Technology (NIST), dan digunakan untuk kalibrasi peralatan. Teknesium-99 juga telah diusulkan untuk peralatan optoelektronik dan baterai nuklir skala nano.
Rhenium ditambahkan ke dalam superaloy bersuhu tinggi yang digunakan untuk membuat bagian mesin jet, mengkonsumsi 70% dari produksi rhenium dunia. Aplikasi utama lainnya adalah dalam katalis platina-rhenium, yang utamanya digunakan dalam pembuatan bensin beroktan tinggi bebas timbal.
Bohrium saat ini hanya digunakan untuk penelitian.

Peran biologis

Hanya mangan yang memiliki peran dalam tubuh manusia. Ia merupakan nutrisi renik esensial, dengan kandungan dalam tubuh sekitar 10 mg, terkonsentrasi di dalam liver dan ginjal. Banyak enzim mengandung mangan, membuatnya penting untuk kehidupan, dan juga ditemukan dalam kloroplas. Teknesium, rhenium, dan bohrium tidak memiliki peran biologis. Namun, teknesium digunakan untuk pencitraan radioaktif.
Mangan adalah unsur penting untuk kesehatan manusia, esensial untuk perkembangan, metabolisme, dan sistem antioksidan. Namun, paparan atau asupan berlebih dapat menyebabkan suatu kondisi yang dikenal sebagai manganisme, suatu gangguan neurodegeneratif yang menyebabkan kematian neuron dopaminergik dan gejala yang mirip dengan penyakit Parkinson. Kelompok enzim yang memiliki kofaktor mangan cukup banyak dan meliputi oksidoreduktase, transferase, hidrolase, lyase, isomerase, ligase, lektin, dan integrin. Transkriptase balik dari banyak retrovirus (meski bukan lentivirus seperti HIV) mengandung mangan. Polipeptida terkenal yang mengandung mangan antara lain arginase, toksin difteri, dan superoksida dismutase yang mengandung Mn (Mn-SOD).

Pencegahan

Meskipun merupakan unsur renik esensial dalam tubuh manusia, mangan dapat bersifat toksik jika tertelan dalam jumlah di atas normal. Teknesium harus ditangani dengan hati-hati karena radioaktivitasnya.
Senyawa mangan kurang beracun dibandingkan logam lainnya yang tersebar luas, seperti nikel dan tembaga. Namun, paparan debu dan uap mangan sebaiknya tidak melebihi nilai batas atas 5 mg/m³ bahkan untuk jangka pendek karena tingkat toksisitasnya.  Keracunan mangan dikaitkan dengan gangguan keterampilan motorik dan gangguan kognitif.
Teknesium tidak memiliki peran biologis alami dan biasanya tidak ditemukan dalam tubuh manusia. Teknesium diproduksi secara melalui fisi nuklir, dan lebih banyak didistribusikan daripada umumnya radionuklida. Ia tampaknya memiliki toksisitas kimia yang rendah. Misalnya, tidak ada perubahan signifikan dalam formula darah, berat badan dan organ, serta konsumsi makanan yang dapat dideteksi untuk tikus yang mengkonsumsi sampai 15g/nbsp;μg teknetium-99 per gram makanan selama beberapa minggu. Toksisitas radiologis teknesium (per satuan massa) adalah fungsi senyawa, jenis radiasi isotop yang bersangkutan, dan waktu paruh isotop.
Sangat sedikit yang diketahui tentang toksisitas renium dan senyawanya karena penggunaannya dalam jumlah yang sangat kecil. Garam tetlarutnya, seperti rhenium halida atau perrhenat, bisa berbahaya karena unsur selain renium atau karena renium itu sendiri. Hanya beberapa senyawa renium yang telah diuji toksisitas akutnya; dua contohnya adalah kalium perrhenat dan rhenium triklorida, yang disuntikkan sebagai larutan ke dalam tikus. Perrhenat memiliki LD₅₀ 2800 mg/kg setelah tujuh hari (ini adalah toksisitas yang sangat rendah, sama dengan garam meja) dan rhenium triklorida menunjukkan LD₅₀ 280 mg/kg.