Unsur golongan 5
Golongan 5 (menurut gaya IUPAC) adalah golongan unsur dalam tabel periodik. Golongan 5 berisi vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta) dan dubnium (Db). Golongan ini terletak pada blok-d tabel periodik. Golongan itu sendiri belum memperoleh nama trivial; ia berada dalam penggolongan yang lebih luas yaitu logam transisi.
Tiga unsur golongan 5 yang lebih ringan terjadi secara alami dan memiliki sifat serupa; ketiganya adalah logam refraktori yang keras di bawah kondisi standar. Unsur keempat, dubnium, telah disintesis di laboratorium, namun belum ditemukan di alam, dengan waktu paruh isotop yang paling stabil, dubnium-268, hanya 29 jam, dan isotop lainnya bahkan lebih radioaktif lagi. Sampai saat ini, tidak ada percobaan dalam superkolider yang telah dilakukan untuk mensintesis anggota golongan berikutnya, baik unpentpentium (Upp) atau unpentseptium (Ups). Tampaknya tidak mungkin unsur-unsur ini akan disintesis dalam waktu dekat, karena unpentpentium dan unpentseptium keduanya berada di akhir periode 8.
Seperti golongan lainnya, anggota golongan ini menunjukkan pola dalam konfigurasi elektron, terutama kelopak terluarnya, meski, anehnya, niobium tidak mengikuti trennya:
Sebagian besar kimia yang telah diamati hanya untuk tiga anggota pertama golongan, kimia dubnium belum begitu mapan dan oleh karena itu pembahasan selanjutnya hanya berhubungan dengan vanadium, niobium, dan tantalum. Semua unsur golongan ini adalah logam reaktif dengan titik leleh tinggi (1910 °C, 247 °C, 3017 °C). Reaktivitasnya tidak selalu jelas karena pembentukan lapisan oksida stabil yang cepat, yang mencegah reaksi lebih lanjut, serupa dengan tren pada Golongan 3 atau Golongan 4. Logam-logamnya membentuk oksida yang berbeda: vanadium membentuk vanadium(II) oksida, vanadium(III) oksida, vanadium(IV) oksida dan vanadium(V) oksida, niobium membentuk niobium(II) oksida, niobium(IV) oksida dan niobium(V) oksida, namun oksida tantalum hanya tantalum(V) oksida. Oksida logam(V) umumnya tidak reaktif dan bertindak lebih seperti asam daripada basa, namun oksida yang lebih rendah kurang stabil. Mereka, bagaimanapun, memiliki beberapa sifat oksida yang tidak biasa, seperti konduktivitas listrik yang tinggi.
Ketiga elemen tersebut membentuk berbagai senyawa anorganik, umumnya dalam tingkat oksidasi +5. Keadaan oksidasi yang lebih rendah juga diketahui, namun mereka kurang stabil, mengalami penurunan stabilitas seiring dengan peningkatan massa atom.
Vanadium ditemukan oleh Andrés Manuel del Río, seorang ahli mineralogi Meksiko kelahiran Spanyol, pada tahun 1801 dalam mineral vanadinite. Setelah kimiawan lain menolak penemuan "eritronium" dia menarik kembali klaimnya.
Niobium ditemukan oleh ahli kimia Inggris Charles Hatchett pada tahun 1801.
Tantalum pertama kali ditemukan pada tahun 1802 oleh Anders Gustav Ekeberg. Namun, ini diperkirakan identik dengan niobium sampai 1846, ketika Heinrich Rose membuktikan bahwa kedua unsur tersebut berbeda. Tantalum murni baru diproduksi pada tahun 1903.
Dubnium pertama kali diproduksi pada tahun 1968 di Joint Institute for Nuclear Research dengan membombardir amerisium-243 dengan neon-22. Dubnium kembali diproduksi di Lawrence Berkeley Laboratory pada tahun 1970. Nama "neilsbohrium" dan "joliotium" diajukan untuk unsur tersebut, namun pada tahun 1997, IUPAC memutuskan untuk menamakannya "dubnium".
Vanadium merujuk nama Vanadis, dewi cinta Skandinavia. Niobium merujuk nama Niobe, sebuah figur dari mitologi Yunani. Tantalum merujuk nama Tantalus, tokoh mitologi Yunani. Dubnium merujuk nama Dubna, Rusia, tempat ditemukannya.
Terdapat 160 bagian per juta vanadium di kerak bumi, membuatnya menjadi unsur paling melimpah ke-19 dalam kerak bumi. Tanah mengandung rata-rata 100 bagian per juta vanadium, dan air laut mengandung 1,5 bagian per miliar vanadium. Manusia normal mengandung 285 bagian per miliar vanadium. Lebih dari 60 bijih vanadium diketahui, termasuk vanadinit, patronit, dan karnotit.
Terdapat 20 bagian per juta niobium di kerak bumi, membuatnya menjadi elemen paling melimpah ke-33 dalam kerak bumi. Tanah mengandung rata-rata 24 bagian per juta niobium, dan air laut mengandung 900 bagian per kuadrilion niobium. Manusia normal mengandung 21 bagian per miliar niobium. Niobium ada dalam mineral kolumbit dan piroklor.
Terdapat 2 bagian per juta tantalum di kerak bumi, membuatnya menjadi unsur paling melimpah ke-51 dalam kerak bumi. Tanah mengandung rata-rata 1 sampai 2 bagian per miliar tantalum, dan air laut mengandung 2 bagian per triliun tantalum. Manusia normal mengandung 2,9 bagian per miliar tantalum. Tantalum dijumpai dalam mineral tantalit dan piroklor.
Sekitar 70.000 metrik ton bijih vanadium diproduksi setiap tahunnya, dengan 25.000 metrik ton bijih vanadium yang diproduksi di Rusia, 24.000 di Afrika Selatan, 19.000 di China, dan 1.000 di Kazakhstan. Hal yang tidak mungkin untuk mendapatkan vanadium dengan memanaskan bijinya dengan karbon. Sebagai gantinya, vanadium diproduksi dengan memanaskan vanadium oksida dengan kalsium di dalam bejana bertekanan. Vanadium berkemurnian sangat tinggi dihasilkan dari reaksi vanadium triklorida dengan magnesium.
Sebanyak 230.000 metrik ton bijih niobium diproduksi setiap tahunnya, dengan Brasil memproduksi 210.000 metrik ton, Kanada memproduksi 10.000 metrik ton, dan Australia memproduksi 1.000 metrik ton. Sebanyak 60.000 metrik ton niobium murni diproduksi setiap tahunnya.
Sekitar 70.000 metrik ton bijih tantalum diproduksi setiap tahunnya. Brasil menghasilkan 90% bijih tantalum, dengan Kanada, Australia, China, dan Rwanda juga memproduksi unsur tersebut. Permintaan tantalum sekitar 1.200 metrik ton per tahun.
Dubnium diproduksi secara sintetis dengan membombardir aktinida menggunakan unsur yang lebih ringan.
Aplikasi utama Vanadium ada dalam logam paduan, seperti baja vanadium. Paduan vanadium digunakan dalam pegas, alat, mesin jet, pelapis perisai tempur ("armour"), dan reaktor nuklir. Vanadium oksida memberi warna emas pada keramik, dan senyawa vanadium lainnya digunakan sebagai katalis untuk menghasilkan polimer.
Sejumlah kecil niobium ditambahkan ke baja nirkarat untuk meningkatkan kualitasnya. Paduan Niobium juga digunakan dalam nozel roket karena ketahanan korosi niobium yang tinggi.
Tantalum memiliki empat jenis aplikasi utama. Tantalum ditambahkan ke benda-benda yang terpapar suhu tinggi, dalam perangkat elektronik, implan bedah, dan untuk penanganan zat korosif.
Vanadium murni tidak diketahui beracun. Namun, vanadium pentoksida menyebabkan iritasi parah pada mata, hidung, dan tenggorokan.
Niobium dan senyawanya dianggap sedikit beracun, namun keracunan niobium tidak diketahui terjadi. Debu niobium bisa mengiritasi mata dan kulit.
Tantalum dan senyawanya jarang menyebabkan luka, dan saat terjadi, luka biasanya ruam.
Dari unsur golongan 5, hanya vanadium yang telah diidentifikasi berperan dalam kimia biologis sistem kehidupan, namun memainkan peran yang sangat terbatas dalam biologi, dan lebih penting di lingkungan laut daripada di darat.
Vanadium, penting untuk ascidian dan urokordata sebagai vanabins, telah dikenal dalam sel darah Ascidiacea sejak tahun 1911, karena konsentrasi vanadium dalam darah mereka lebih dari 100 kali lebih tinggi dari konsentrasi vanadium pada air laut sekitar mereka. Beberapa spesies makrofungi mengakumulasi vanadium (sampai 500 mg/kg berat kering). Bromoperoxidase yang bergantung pada vanadium menghasilkan senyawa organobromin dalam sejumlah spesies alga laut.
Tikus dan ayam juga diketahui memerlukan vanadium dalam jumlah sangat kecil dan kekurangan vanadium menghasilkan penurunan pertumbuhan dan gangguan reproduksi. Vanadium adalah suplemen makanan yang relatif kontroversial, terutama untuk meningkatkan sensitivitas insulin dan binaraga. Vanadil sulfat dapat memperbaiki pengendalian glukosa pada orang dengan diabetes tipe 2. Selain itu, dekavanadat dan oksovanadat adalah spesies yang berpotensi memiliki banyak aktivitas biologis dan telah berhasil digunakan sebagai alat dalam memahami beberapa proses biokimia.