BAB 2TINJAUAN PUSTAKA2.1 Definisi ZirconiaZirkonium dioksida (ZrO 2), kadang-kadang dikenal sebagai zirkonia (jangan dikelirukan dengan zirkon), adalah kristal putih oksida dari zirkoniumIts most naturally occurring form, with a monoclinic crystalline structure, is the rare mineral , baddeleyite .5Zirkonium adalah logam putih keabuan yang jarang dijumpai di alam bebas. Ia memiliki lambang kimia Zr dan nomor atom 40.6

Gambar 1. Bubuk Zirconia DioxideSumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Zirconium_dioxide Zirconia atau Zirconium dioksida (ZrO2) merupakan bahan semikonduktor keramik yang mempunyai sifat tahan korosi, memiliki titik lebur yang sangat tinggi (>2000 C), dan sensitif terhadap gas oksigen. Sifat-sifat ini membuat ZrO2 banyak dipakai sebagai sensor gas oksigen di industri otomotif.6Zirconium dioksida atau Zirconium Oxide (ZrO2) adalah bubuk halus yang digunakan sebagai bahan pemoles dalam pasta gigi. 8Zirconia sebagai oksida murni tidak ditemukan di alam, akan tetapi zirconia biasa ditemukan dalam baddeleyite and zircon (ZrSiO4) yang merupakan sumber utama dari material ini. Dari kedua sumber zirconia tersebut, zircon yang didapat memiliki kemurnian yang rendah, dan harus melaliu proses-proses tertentu untk menghasilkan zirconia. Dalam memproses zirconia dilakukan pemisahan dan penghilangan material-material yang tidak diinginkan serta impurities yang ada, yaitu zircon silica.4Zirconia (ZrO2) merupakan oksida logam yang memiliki sifat polimorfi yaitu tiga macam struktur Kristal antara lain : monoklinik (m-ZrO2), Tetragonal (t-ZrO2) dan kubik (c-ZrO2). 92.2 Sejarah ZirconiaDitemukan pada tahun 1892, yang monoklinik kekuningan mineral baddeleyite adalah bentuk alami dari oksida zirkonium. It has little economic importance because of its rarity. Memiliki kepentingan ekonomi sedikit karena kelangkaannya. The extremely high melting point of zirconia (2750C) makes the controlled growth of single crystals difficult, as no existing crucible could hold the material in its molten state.Titik lebur yang sangat tinggi zirkonia (2750 C) membuat pengendalian pertumbuhan kristal tunggal sulit, karena tidak ada wadah yang bisa menahan bahan dalam keadaan cair nya. However, stabilization of cubic zirconium oxide had been realized early on, with the synthetic product stabilized zirconia introduced in 1930. Namun, stabilisasi oksida zirkonium kubik telah direalisasikan sejak dini, dengan produk sintetis stabil zirkonia diperkenalkan pada tahun 1930. Although cubic, it was in the form of a polycrystalline ceramic : it was used as a refractory material, highly resistant to chemical and thermal (up to 2540C) attack. Meskipun kubik, itu dalam bentuk polikristalin keramik : ini digunakan sebagai bahan tahan api bahan, sangat tahan terhadap kimia dan panas (hingga 2540 C) serangan. 10Seven years later, German mineralogists MV Stackelberg and K. Chudoba discovered naturally occurring cubic zirconia in the form of microscopic grains included in metamict zircon. Tujuh tahun kemudian, Jerman ahli mineral MV Stackelberg dan K. Chudoba menemukan alami zirkonia kubik dalam bentuk butiran mikroskopis termasuk dalam metamict zirkon. This was thought to be a byproduct of the metamictization process, but the two scientists did not think the mineral important enough to give it a formal name. Ini dianggap sebagai hasil sampingan dari proses metamictization, tetapi dua ilmuwan tidak berpikir mineral yang cukup penting untuk memberikan nama resmi. The discovery was confirmed through X-ray diffraction , proving the existence of a natural counterpart to the synthetic product. Penemuan itu dikonfirmasi melalui difraksi sinar-X , membuktikan adanya mitra alami untuk produk sintetis. 10As with the majority of grown diamond substitutes, the idea of producing single-crystal cubic zirconia arose in the minds of scientists seeking a new and versatile material for use in lasers and other optical applications. Seperti sebagian besar tumbuh pengganti berlian, gagasan memproduksi kristal kubik zirkonia-tunggal muncul di benak para ilmuwan mencari dan serbaguna materi baru untuk digunakan dalam laser dan aplikasi optik lainnya. Its production eventually exceeded that of earlier synthetics, such as synthetic strontium titanate , synthetic rutile , YAG ( yttrium aluminium garnet ) and GGG ( gadolinium gallium garnet). Produksinya akhirnya melampaui sintetis sebelumnya, seperti sintetik strontium titanat , sintetis rutil , YAG ( itrium aluminium garnet ) dan GGG ( gadolinium gallium garnet). 3Some of the earliest research into controlled single-crystal growth of cubic zirconia occurred in 1960s France, much work being done by Y. Roulin and R. Collongues. Beberapa penelitian awal dalam pertumbuhan kristal tunggal dikendalikan kubik zirkonia terjadi di Perancis tahun 1960-an, banyak pekerjaan yang dilakukan oleh Y. Roulin dan R. Collongues. This technique involved molten zirconia being contained within a thin shell of still-solid zirconia, with crystal growth from the melt: The process was named cold crucible , an allusion to the system of water cooling used. Teknik ini melibatkan zirkonia cair yang terkandung dalam kulit tipis-padat zirkonia masih, dengan pertumbuhan kristal dari lelehan: Proses bernama wadah dingin, sebuah referensi terhadap sistem air pendingin yang digunakan. Though promising, these attempts yielded only small crystals. Meskipun menjanjikan, upaya ini hanya menghasilkan kristal kecil. 3Later, Soviet scientists under VV Osiko at the Lebedev Physical Institute in Moscow perfected the technique, which was then named skull crucible (an allusion either to the shape of the water-cooled container or to the form of crystals sometimes grown). Kemudian, Soviet ilmuwan di bawah VV Osiko di Institut Fisika Lebedev di Moskow menyempurnakan teknik, yang kemudian bernama percobaan tengkorak (sebuah sindiran baik kepada bentuk-didinginkan wadah air atau bentuk kristal kadang-kadang tumbuh). They named the jewel Fianit after the institutes name FIAN (Physical Institute of the Academy of Science), but the name was not used outside of the USSR. Mereka menamai Fianit permata setelah nama lembaga FIAN (Fisik Institut Akademi Ilmu), tapi nama itu tidak digunakan di luar Uni Soviet. Their breakthrough was published in 1973, and commercial production began in 1976. Terobosan mereka diterbitkan pada tahun 1973, dan produksi komersial dimulai pada 1976. By 1980 annual global production had reached 50 million carats (10 tonnes). Pada tahun 1980 produksi global tahunan telah mencapai 50 juta karat (10 ton). 32.3 Prevalensi ZirconiaDunia produksi mineral zirkonium konsentrat pada tahun 2001 diperkirakan akan dasarnya sama seperti pada tahun 2000. Data produksi AS dan konsumsi konsentrat zirkon yang dipotong untuk menghindari mengungkapkan data perusahaan proprietary. produksi Domestik zirkon menurun sedikit karena pasar untuk produk yang paling menurun. Pada tahun 2001, produksi zirkon digiling meningkat dari tahun sebelumnya. Amerika Serikat adalah eksportir ersih dan bijih zirkonium konsentrat, menurut statistik perdagangan AS Biro Sensus. AS impor bijih zirconium dan konsentratnya menurun 7%, dan ekspor domestik bijih zirconium dan konsentratnya mengalami penurunan sebesar 8% dibandingkan dengan tahun 2000. 10Dengan pengecualian harga dan data referensi, survei semua data dalam laporan ini telah dibulatkan menjadi tidak lebih dari tiga digit signifikan. Total dan persentase dihitung dari unrounded data. 10Data untuk bahan zirkonium dan hafnium dikembangkan oleh US Geological Survey dari survei sukarela domestik operasi. Dari 43 operasi disurvei untuk tahun 2001, 21 menjawab. Data untuk konsentrat zirkon dikembangkan oleh sukarela kedua survei operasi domestik. Pada tahun 2001, dua produsen zirkon dalam negeri, yang memiliki tiga pertambangan dan operasi pengolahan,menanggapi. Data untuk nonrespondents diperkirakan berdasarkan tingkat sebelumnya-tahun. Data produksi dalam negeri dan konsumsi konsentrat zirkon ditahan untuk menghindari mengungkapkan data perusahaan proprietary. Pada tahun 2001, produksi dalam negeri zirkon giling meningkat sebesar 5% dan roduksi oksida zirkonium mengalami penurunan sebesar 6% dari tahun 2000 ereka tingkat. 10Zirkon biasanya diproduksi sebagai produk sampingan dari pertambangan dan pengolahan pasir berat-mineral yang mengandung titanium mineral ilmenit dan rutil. Pada tahun 2001, US tambang produsen zirkon adalah EI du Pont de Nemours and Co (DuPont) dan Iluka Resources, Inc (anak perusahaan dari perusahaan Australia Iluka Resources Ltd). DuPont dihasilkan zirkon dari perusahaan Dataran tinggi dan berat-mineral Maxville pasir deposito dekat Starke, FL. Iluka dihasilkan zirkon dari pasir berat-mineral operasi di Green Cove prings, L, dan Stony Creek, VA. produsen AS logam zirkonium dan hafnium yang Wah Chang (sebuah Allegheny Technologies Inc Perusahaan), Albany, OR, dan Barat Zirkonium (anak perusahaan Westinghouse Electric Co), Ogden, UT. bahan kimia zirkonium primer diproduksi oleh Chang Wah dan Magnesium Elektron Inc, Flemington, NJ. bahan kimia zirkonium sekunder diproduksi oleh sekitar 10 perusahaan, dan zirkonia diproduksi dari pasir zirkon di tanaman di Alabama, New Hampshire, New York, Ohio, dan Oregon. 10 Iluka terus meningkatkan produksi di perusahaan Old Hickory Tambang di Stony Creek, VA. Produksi asli zirkon kapasitas di Stony Creek adalah 30.000 metrik ton per tahun (t / tahun). Tahap salah satu ekspansi produksi $ 100,000,000 perusahaan, yang diumumkan pada tahun 1999 oleh Iluka Resources Ltd, akan di Old Hickory Tambang di Virginia dan fase kedua di Green Cove Springs Tambang di Florida (Mineral Sands Report, 2001d). Studi kelayakan untuk fase pertama selesai pada tahun 2000. 10Altair International Inc mengumumkan pada bulan September bahwa pilot tanaman di Camden, TN, telah berhasil memproduksi titanium mineral dan zirkon. Tingkat Pemulihan yang dilaporkan 80% untuk mineral titanium dan 90% ntuk zirkon. Altair's deposito mengandung 490 juta metrik ton diperkirakan (Mat) grading 3,6% berat mineral. Perusahaan ini mempertimbangkan pengembangan pilihan, termasuk mitra usaha patungan untuk menyediakan keuangan, rekayasa, dan pasar sumber daya (Altair International Inc, 2001 1). 10Pemakaian zirkonia dengan kualitas tinggi sampai saat ini masih bergantung kepada produk impor. Padahal, Zirkon (ZrSiO4) sebagai sumber utama zirkonia memiliki potensi cadangan di Indonesia yang cukup besar. Pasir Zirkon (ZrSiO4) yang terdapat dalam jumlah banyak di Kalimantan Selatan sampai saat ini masih belum dimanfaatkan secara optimal. Namun potensi yang cukup besar ini belum disertai dengan pemanfaatan dan pengolahan yang optimal untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai tambah. 11Keberadaan zircon di Indonesia telah dikenal sejak lama di perairan Bangka-Belitung sebagai endapan alluvial bersama pasir timah dan mineral ikutan lainnya. Disamping itu, zircon juga terdapat di sepanjang aliran sungai pedalaman Kalimantan Tengah bersama endapan alluvial emas. Zircon dari daerah Bangka-Belitung hingga awal tahun 2000 masih dianggap sebagai sisa pengolahan bijih timah yang tidak diperhatikan namun secara rutin dapat memberikan hasil yang cukup. Sejak penelitian-penelitian di ITB yang dilakukan kemudian, sisa pengolahan sebagai zircon (kadar < 20 %) tersebut dapat ditingkatkan kadarnya hingga diatas 98% dengan mengubah flowsheet pemisahan yang lama diadopsi sejak zaman Belanda. Sementara itu potensi zircon di Kalimantan Tengah baru dilakukan eksplorasi pada tahun 2007 dengan potensi yang cukup signifikan, sehingga dapat diharapkan sebagai sumber bahan baku jangka panjang. Percontohan proses melalui pilot plant untuk produksi zircon opacifier telah dibangun dengan kapasitas 5 ton/bulan, menghasilkan produk antara yang lebih siap diserap pasar. Perancangan proses plant pembuatan zirconia dan PSZ dapat ditingkatkan dari skala laboratorium.122.4 Karakteristik Zirconia Zirconium adalah sebutan untuk logam berwarna putih abu-abu, berbentuk Kristal(amorf), lunak, dapat ditempa dan diulur bila murni juga tahan terhadap udara bahkan api. Logam yang ditemukan oleh M.H. Kalaproth pada tahun 1788 dalam bentuk mineral zircon ini tidak ditemukan di alam dalam bentuk bebas tetapi sebagi oksida atau silikat dalam kerak bumi dan bebatuan dalam kadar kecil. Logam ini memiliki lambing Zr dengan nomor atom relative 91,224. 13Unsur zirconium termasuk didalam golongan IVB pada sistem periodik. Unsur dalam golongan ini disebut juga unusr transisi yaitu unsure blok d yang konfigurasi elektronnya diakhiri oleh sub kulit d. Selain zirconium, unsure titanium, hafnium, serta rutherfordium juga tergolong dalam golongan IV B. Untuk sifat- sifat unsure pada golongan ini dapat dilihat dalam system periodic unsure dimana memiliki konfigurasi electron terluar adalah (n-1)d2 ns2. Bilangan oksidasi yang sering dijumpai adalah +2,+3 dan +4, namun khusus untuk unsure Zr bilangan oksidasi nya yaitu +1. Bilangan oksidasi +4 dikatakan lebih stabil dari yang lainnya. Hal ini dikarenakan bilsngsn oksidasi yang lebih rendah mengalami isproporsionasi. 13Zirconium melimpah keberadaanya di alam seperti zircon (hyacianth) dan zirkonia (baddeleyit). Baddeleyit merupakan oksida zirconium yang tahan terhadap suhu yang sangat tinggi sehingga dapat digunakan untuk pelapis tanur tinggi. Zirkonium terjadi secara alami, terdapat 4 isotop yang stabil dan dari 1 radio isotop yang mempunyai waktu hidup yang sangat panjang. Radio isotop kedua yang paling stabil adalah 93Zr yang mempunyai waktu hidup yang paruh 1,53 juta tahun. 13Pada keadaan di bawah normal zirconium tidak dapat bereaksi dengan air. Namun dengan udara zirconium dapat bereaksi sehingga dapat menghasilkan ZrO2. Adapun reaksi zirkonium dengan udara yaitu sebagai berikut: 13Zr(s) + O2 (g) ZrO2 (g)Zirconia oksida merupakan senyawa bentukan dari zirconium yang berada dengan udara. Dewasa ini penggunaan zirconium oksida dalam rangka pemenuhan kebutuhan sehari-hari dan penekan tingkat pengeluaran emisi gas dari kendaraan bermotor. Adapun syarat dari penggunaan zirconium oksida yaitu sebagai berikut: 13 Digunakan pada suhu sampai 2400oC Kepadatan tinggi Konduktifitas termalnya rendah Kimia inertness Perlawanan terhadap logam cair Ionic konduksi listrik Ketahanan aus Ketangguhan perpatahan tinggi Kekerasan tinggi2.5 Klasifikasi ZirconiaAda beberapa tipe dari zirconia, yaitu : 31. Tetragonal Zirconia Polycrystals (TZP)2. Fully Stabilized Zirconia (FSZ)3. Partially Stabilized Zirconia (PSZ)4. Zirconia Toughened Alumina (ZTA)5. Transformation Toughened Zirconia (TTZ)Tipe-tipe zirconia yang sering digunakan sebagai dental material yaitu:31. Tetragonal Zirconia Polycrystals (TZP) 2. Partially Stabilized Zirconia (PSZ) Dalam bidang kedokteran gigi, zirconia digunakan sebagai material implan, pasak, dan bracket. Keramik zirconia secara biologis sebanding dengan titanium yang merupakan material implan yang paling sering digunakan. Implan zirconia memiliki proses penyembuhan tulang yang lebih baik dari implan titanium.3

2.6 Sifat-sifat ZirconiaAdapun sifat-sifat dari Zirconia ini, yaitu: 4, 15, 16, 17, 18 Daya tahan kimia yang kuat Tahan abrasi Tahan korosi Tidak menghantarkan listrik Konduktifitas termal rendah Kekuatan termal lebih baik dari pada alumniaSebagai dental material zirconia memiliki sifat fisik, mekanis, kimia, dan biologis yang sangat baik. Untuk mendapatkan kestabiian pada zirconia maka zirconia ditambahkan senyawa stabilator seperti yttria dan ceria. 32.7 Efek Zirconia terhadap Kesehehatan dan LingkunganZirconium dan garamnya umumnya memiliki toksisitas sistemik rendah Asupan makanan yang diperkirakan sekitar 50 microg. Sebagian besar melewati usus tanpa adsorbed, dan yang cenderung menumpuk adsorbed sedikit lebih dalam kerangka daripada di jaringan. Zirkonium 95 adalah salah satu radionuklida yang terlibat dalam pengujian atmosfer dari senjata nuklir. Ini adalah salah satu radionuklida berumur panjang yang telah dihasilkan dan akan terus menghasilkan peningkatan risiko kanker selama puluhan tahun dan abad yang akan datang. 19Dampak lingkungan zirkonium Zirkonium tidak mungkin untuk menyajikan suatu bahaya terhadap lingkungan. Sementara tanaman air pengambilan yang cepat larut zirconium, lahan tanaman memiliki sedikit kecenderungan untuk menjerap itu, dan memang 70% dari tanaman yang telah diuji tidak menunjukkan zirkonium untuk hadir sama sekali. 19Zirkonium hadir dalam kerak bumi pada konsentrasi sekitar 130 miligram per kilogram (mg / kg), dan konsentrasi dalam air laut adalah sekitar 0,026 mikrogram (g)/liter. (g) / liter. Trace Jejak jumlah zirconium-93 yang hadir di tanah di seluruh dunia dari kejatuhan radioaktif. Ini juga dapat hadir pada fasilitas nuklir tertentu, seperti reaktor dan bahan bakar pengolahan tanaman. Zirkonium umumnya salah satu kurang mobile radioaktif logam dalam tanah, walaupun bentuk-bentuk tertentu dapat bergerak ke bawah agak jauh untuk mendasari lapisan .dengan air meresap melekat cukup baik untuk tanah, dan konsentrasi yang berhubungan dengan partikel tanah berpasir biasanya sekitar 600 kali lebih tinggi daripada di interstisial air (air dalam ruang pori antara partikel tanah), dengan lebih konsentrasi rasio (lebih dari 2.000) di tanah lempung dan tanah liat. Dengan demikian, umumnya tidak zirkonium utama . kontaminan alam air tanah pada situs DOE. 19 Zirconium dapat diambil ke dalam tubuh dengan makan makanan, minum air, atau menghirup udara. penyerapan dari makanan atau air adalah sumber utama dari internal disimpan zirkonium dalam populasi umum. Zirkonium tidak baik diserap ke dalam tubuh, dengan hanya sekitar 0,2% dari jumlah yang tertelan diserap ke dalam aliran darah melalui usus. zirkonium yang mencapai darah, setengah deposito dalam kerangka dengan paruh biologis sekitar 8.000 hari dan separuh lainnya deposito di semua organ dan jaringan tubuh di mana ia tetap dengan biologis paruh 7 hari (per disederhanakan model yang tidak mencerminkan redistribusi perantara). Sejak zirkonium bukanlah unsur utama mineral tulang, jumlah deposit dalam kerangka diasumsikan tetap permukaan tulang dan tidak akan diserap ke dalam volume tulang. 19 Zirkonium merupakan bahaya kesehatan hanya jika diambil ke dalam tubuh. Paparan gamma eksternal bukan merupakan keprihatinan karena zirkonium-93 meluruh dengan memancarkan partikel beta dengan meluruh oleh di mana hanya energi rendah radiasi gamma dipancarkan. Sementara di dalam tubuh, zirkonium menyajikan bahaya kesehatan dari beta dan gamma radiasi, dan utama perhatian adalah berkaitan dengan peningkatan merangsang kemungkinan kanker.192.8 Keuntungan dan KerugianKeuntungan dari zirconia yaitu : 14, 20 Zirconia memiliki sifat mekanis yang baik Zirconia memiliki estetis yang baik Zirconia memiliki sifat biokompabilitas yang baik Zirconia memiliki sifat yang baik yaitu daya tahan kimia yang kuat, tahan abrasi, tahan korosi, tidak menghantarkan listrik, konduktifitas termal rendah dan kekuatan termal lebih baik dari pada alumniaKerugian dari zirconia yaitu :21 Jika ingin dilakukan pemotongan pada pembuatan keramik zirconia maka harus menggunakan pemotong berlian dan dilakukan bawah air dan tanpa tekanan. This material is more opaque than headdresses alumineuses although there is no comparison with a metal skeleton.

4