Logam tanah jarang atau unsur logam langka adalah salah satu mineral yang tersebar di permukaan bumi. Permukaan bumi di zaman dahulu telah berubah seiring berjalannya waktu.
Hal ini terjadi akibat aktivitas vulkanik dan sering bertabrakan dengan benda langit. Peristiwa tersebut membuat penampakan baru di permukaan bumi hingga terlihat seperti sekarang.
Lapisan kerak bumi atau litosfer ini membuat cekungan yang berisi air, daratan, hingga deretan pegunungan yang menjulang tinggi.
Jika kita lihat secara geologis, litosfer ternyata masih menyimpan sumber-sumber mineral yang melimpah yang tersebar di seluruh dunia salah satunya adalah logam tanah jarang.
Pengertian Logam Tanah Jarang
Logam tanah jarang ditemukan dalam endapan primer berupa bijih pembawa seperti monasit, bastnasit, dan senotim, serta dalam endapan sekunder berupa aluvial dan laterit. Dalam dunia geologi, kelompok ini termasuk golongan mineral kritis.
Logam tanah jarang adalah golongan mineral kritis yang bertebaran di permukaan seluruh kerak bumi namun dengan kuantitas yang kecil. Mineral kritis merupakan sumber daya mineral logam dan non logam bernilai tinggi, namun seiring berjalannya waktu pasokan mineral ini mengalami kelangkaan.
Pada tabel periodik, Logam tanah jarang atau juga dikenal dengan Rare-earth element (REE) memiliki 17 unsur kimia dengan 15 di antaranya merupakan unsur lantanida. Meskipun memiliki beragam unsur, namun jumlahnya tergolong sedikit.
Sejarah Logam Tanah Jarang
Sejarahnya bermula pada tahun 1787 ketika Karl Axel Arrhenius menemukan sebuah mineral baru. Ia adalah seorang letnan yang saat itu bertugas di Swedia. Mineral pertama yang ia temukan adalah berwarna hitam bernama gadolinit.
Penemuan itu mendorong para peneliti terus mencari unsur lain. Pada tahun 1803, Martin Heinrich Klaproth di satu pihak serta Berzelius dan Hisinger di pihak lain secara terpisah menemukan serium, yang bentuk oksidanya disebut seria.
Pada tahun 1842, Carl Gustaf Mosander memisahkan itria menjadi tiga unsur melalui metode fraksinasi. Fraksinasi adalah proses penarikan senyawa dengan cara memisahkan ekstrak hasil maserasi dengan asam oksalat dan hidroksida.
Seiring berjalannya waktu, dikenal pula unsur seperti itrium, serium, lantanum, didimium, erbium, dan terbium. Pada tahun 1879 para peneliti berhasil menemukan logam samarium dari mineral samarskit, disusul pada tahun-tahun berikutnya oleh Carl Auer von Welsbach yang memisahkan didimium menjadi praseodimium dan neodimium.
Pada tahap berikutnya, Jean Charles Galissard de Marignac menemukan gadolinium dan iterbium. Iterbium itu kemudian dipecah lagi menjadi neoiterbium dan lutesium. Adapun Per Teodor Cleve memisahkan tiga unsur sekaligus, yakni erbium, holmium, dan tulium.
Baca Juga: Apa Itu Energi Tak Terbarukan? Ini Dia Definisi Beserta Contohnya!
Contoh Logam Tanah Jarang
Kandungan logam tanah jarang adalah beragam. Memiliki kandungan unsur kimia yang terdiri dari itrium, besi, lanthanum, serium dan masih banyak lagi. Penamaan logam tanah jarang sebagian besar berdasarkan nama penemunya.
| Nomor Atom | Simbol | Nama | Etimologi/Asal Usul Kata | Penggunaan |
| 21 | Sc | Scandium | Scandium diambil dari kata scandinavia | Sebagai komponen pesawat terbang dan zat aditif untuk lampu merkuri |
| 39 | Y | Itrium (Yttrium) | Diambil dari nama desa Ytterby di Swedia | Bahan fosfor pada layar dan lampu, paduan superkonduktor YBCO, serta kristal laser YAG |
| 57 | La | Lantanum | Berasal dari bahasa Yunani “lanthanein” artinya tersembunyi | Bahan kaca berindeks bias tinggi dan elektrode baterai nikel-logam hidrida. |
| 58 | Ce | Serium | Diambil dari nama asteroid Ceres, yang merujuk Dewi Pertanian Romawi | Pemoles warna kuning pada kaca dan keramik. |
| 59 | Pr | Praseodimium | Memiliki asal usul kata “prasios” dan “didymos” | Bahan inti lampu karbon, pewarna pada kaca dan enamel. |
| 60 | Nd | Neodimium | Berasal dari bahasa Yunani “Neos” berarti baru dan “Didymos” artinya kembar | Sebagai pembentuk laser, pewarna ungu pada kaca dan keramik |
| 61 | Pm | Prometium | Titan Prometheus | Baterai nuklir |
| 62 | Sm | Samarium | Berasal dari nama Vasili Samarsky-Bykhovets | Laser, penangkap neutron |
| 63 | Eu | Europium | Berasal dari kata eropa | Laser uap merkuri |
| 64 | Gd | Gadolinium | Berasal dari nama Johan Gadolin | Sebagai komponen kaca dengan indeks refraktif tinggi. |
| 65 | Tb | Terbium | Dari desa Ytterby, Swedia | Bagian dari magnet berbasis neodimium, bahan fosfor lampu fluoresen, dan komponen sel bahan bakar. |
| 66 | Dy | Dysprosium | Artinya adalah susah untuk didapatkan. | Bahan magnet |
| 67 | Ho | Holmium | Berasal dari nama kota Stockholm | Pembuat laser dan magnet |
| 68 | Er | Erbium | Juga berasal dari desa Ytterby, Swedia | Kegunaan elemen optik |
| 69 | Tm | Tulium | Dari Nama latin Thule | Komponen lampu dan laser |
| 70 | Yb | Ytterbium | Asal usul dari desa di Swedia | Agen pereduksi kimia |
| 71 | Lu | Lutesium | Dari kota Lutetia, Paris | Bahan detektor pada pemindai PET dan komponen lampu LED |
Kandungan Logam Tanah Jarang
Sifat-sifat logam terbagi menjadi tiga antara lain valensi yang beragam, sifat magnetik dan spektra dan bilangan koordinasi dan stereokimia.
1. Valensi yang Beragam
Keadaan oksidasi yang dominan pada lantanida adalah +3. Sebagian unsur juga dapat membentuk ion +2 atau +4, tetapi ion +2 mudah teroksidasi dan ion +4 mudah tereduksi sehingga keduanya kembali menjadi +3. Peristiwa ini terdapat hubungan dengan entalpi pengionan unsur deret transisi pertama dan kulit 3D yang terisi setengah menjadi penyebab kestabilan mangan (II).
Pada lantanida, keadaan oksidasi +4 untuk serium menghasilkan Ce4+ dengan kulit f yang kosong, yaitu f0. Konfigurasi terisi setengah dari Gd akan mengalami produksi Eu2+ atau oksidasi berproduksi Tb4+
2. Sifat Magnetik dan Spektra
Sebagian besar ion lantanida bermuatan positif tiga, berwarna, dan bersifat paramagnetik sehingga tertarik oleh medan magnet. Ada perbedaan secara mendasar dari unsur grup d bahwa elektron 4f adalah elektron dalam dan terlindung sangat efektif dari pengaruh gaya eksternal oleh tumpukan kulit 5s2 dan 5p6
Maka dari itu, terdapat pengaruh benar-benar lemah dari medan ligan. Sehingga membentuk transisi elektron dari selang orbital f dan menimbulkan pita-pita serapan sangat sempit. Serta sifat magnetik ion sedikit dipengaruhi oleh sifat kimia di sekelilingnya.
3. Bilangan Koordinasi dan Stereokimia
Bilangan koordinasi lebih dari enam adalah ciri dari ion M3+. Bilangan koordinasi 7, 8, dan 9 adalah yang paling sering dijumpai. Penurunan jari-jari dari unsur logam La ke Lu. Pembentukan kristal yang tidak sama serta bilangan koordinasi yang tidak sama membuka kemungkinan untuk tidak cocok pada bagian-bagian dari golongan lantanida.
Baca Juga : Kenali Batuan Karbonat sebagai Batuan Reservoir Penyimpan Minyak Bumi
Potensi Logam Tanah Jarang di Indonesia
Indonesia menyimpan potensi logam tanah jarang di sejumlah wilayah. Badan Geologi Kementerian ESDM mencatat indikasi unsur bernilai ekonomi pada lumpur Sidoarjo, Jawa Timur, yakni serium. Angka dan sebaran sumber daya ini terus diperbarui, sehingga sebaiknya dirujuk dari publikasi Badan Geologi terbaru.
Selanjutnya di susul oleh Kepulauan Bangka Belitung, khususnya di daerah Bangka Selatan pada pertambangan timah dengan kuantitas yang begitu besar. Sumber dayanya tercatat mencakup mineral monasit sekitar 186.663 ton serta mineral pembawa lainnya sekitar 20.734 ton.
Di sisi lain, bagian timur Indonesia tepatnya Sulawesi Tengah terdapat unsur logam tanah jarang berbentuk laterit dengan kuantitas kurang lebih 443 ton.
Pemanfaatan Logam Tanah Jarang
Saat ini posisi penghasil logam tanah jarang terbesar adalah Tiongkok. Maka tidak heran, Tiongkok menjadi penguasa pasar barang elektronik di dunia karena melimpahnya logam-logam bernilai tinggi. Barang elektronik tersebut antara lain seperti komponen komputer, TV, monitor, handycam, dan manufaktur.
Seiring perkembangan teknologi yang pesat, potensi tersebut menjadi maksimal karena penggunaan logam tanah jarang yang tepat sasaran dan efektif sehingga kemajuan dalam peradaban manusia berkembang pesat. Hal ini dapat dibuktikan dengan pengembangan mobil tenaga listrik yang kian menjamur di dunia.
Contoh logam tanah jarang yang sering digunakan adalah jenis Nd, Pr, Dy, dan Tb sebagai pembuatan motor listrik dan generator mobil hybrid. Di sisi lain logam La, Nd dan Ce adalah bahan penyusun baterai mobil hybrid.
Kegunaan logam tanah jarang lainnya adalah sebagai bahan campuran pembuatan baja High Strength Low Alloy (HSLA), stainless steel, superalloy dan baja karbon tinggi. Mengapa demikian? Karena sifatnya yang mampu meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap panas dan kekerasan produk sehingga tidak mudah rapuh.
Ditambahkan dalam jumlah kecil sebagai aditif pada paduan magnesium dan aluminium, logam tanah jarang mampu menguatkan material. Tak hanya itu, beberapa unsur logam lainnya dapat dimanfaatkan sebagai katalis pemurnian minyak. Senyawa lantanum dan serium ditambahkan pada katalis zeolit untuk menaikkan efisiensi perengkahan minyak bumi menjadi bensin dan produk kilang lainnya.
Pemanfaatan lainnya yaitu untuk korek gas otomatis, lampu keamanan, perhiasan, cat, dan lem. Sedangkan pada instalasi nuklir, logam tanah jarang dipakai untuk detektor radiasi dan batang kendali reaktor. Unsur itrium digunakan sebagai bahan keramik berwarna, pelindung panas dan karat, dan sensor oksigen.
Solar Industri menawarkan pembelian dan sewa tangki solar industri dengan berbagai kapasitas. Cek selengkapnya pada halaman produk kami.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa itu logam tanah jarang?
Logam tanah jarang atau rare earth elements adalah kelompok 17 unsur kimia yang terdiri atas 15 unsur lantanida ditambah skandium dan itrium. Sifat magnet, luminesensi, dan katalitiknya membuat kelompok ini sulit digantikan dalam teknologi modern.
Apa saja ke-17 unsur logam tanah jarang?
Lima belas lantanida yaitu lantanum, serium, praseodimium, neodimium, prometium, samarium, europium, gadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, tulium, iterbium, dan lutesium. Dua lainnya adalah skandium bernomor atom 21 dan itrium bernomor atom 39.
Mengapa disebut jarang padahal cukup melimpah?
Namanya menyesatkan. Serium bahkan lebih melimpah di kerak bumi daripada tembaga. Yang jarang adalah endapan yang cukup terkonsentrasi untuk ditambang secara ekonomis, karena unsur-unsur ini tersebar merata dalam kadar rendah dan sifat kimianya sangat mirip satu sama lain sehingga sulit dipisahkan.
Untuk apa logam tanah jarang digunakan?
Neodimium, praseodimium, disprosium, dan terbium dipakai untuk magnet permanen pada motor kendaraan listrik dan turbin angin. Lantanum dan serium dipakai pada katalis kilang serta baterai. Europium, terbium, dan itrium menjadi bahan fosfor pada layar dan lampu. Kelompok ini juga dipakai pada laser, keramik, kaca optik, dan peralatan pertahanan.
Di mana potensi logam tanah jarang di Indonesia?
Yang paling banyak dibicarakan adalah mineral ikutan penambangan timah di Kepulauan Bangka Belitung, terutama monasit dan senotim yang selama ini menjadi produk samping. Badan Geologi juga mencatat indikasi pada endapan laterit di Sulawesi dan Kalimantan, serta pada lumpur Sidoarjo. Angka sumber dayanya masih terus diperbarui, sehingga sebaiknya dirujuk dari publikasi Badan Geologi terbaru.
Mengapa Tiongkok mendominasi pasokan logam tanah jarang?
Dominasinya bukan semata karena cadangan, melainkan karena penguasaan tahap pemisahan dan pemurnian. Memisahkan unsur-unsur yang sifat kimianya nyaris identik menuntut ratusan tahap ekstraksi, biaya besar, dan penanganan limbah yang berat, termasuk limbah radioaktif dari torium. Negara lain memiliki bijihnya, tetapi kapasitas pengolahannya jauh lebih terbatas.
