Materi Transisi Pada Kimia

KELIMPAHAN UNSUR-UNSUR TRANSISI DI ALAM

1. Pengertian Unsur Transisi

Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain.

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn) pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur golongan utama, seperti sifat magnetik, warna ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks. Unsur transisi periode keempat terdiri dari sepuluh unsur, yaitu Skandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan Seng (Zn).

Skandium (Sc) skandium ditemukan dalam berbagai bijih logam, tetapi keberadaannya di alam jarang ditemukan. Keberadaannya di alam diperkirakan antara 5 ppm hingga 30 ppm. Contoh senyawa yang mengandung skandium adalah Sc(OH)₃ dan Na₃ScF₆.

Titanium (Ti) merupakan logam ke sembilan terbanyak 0,6 persen kerak bumi. Titanium di alam dapat ditemukan dalam mineral rutil (TiO₂) dan ilmenit (FeTiO₃). Contohnya senyawa yang mengandung unsur Titanium TiCl₄.

Vanadium (V) adalah logam abu-abu yang keras dan tersebar luas dikulit bumi sekitar 0,02 % massa. Vanadium ditemukan dalam mineral vanadit (Pb₃(VO₄)₂), patronit (V₂S₅), dan karnotit (K₂(UO₂)₂(VO₄)₃H₂O). Contoh senyawa yang mengandung unsur vanadium adalah V₂O₅ yang digunakan untuk katalis pada pembuatan asam sulfat.

Kromium (Cr), terletak pada golongan VI B periode keempat dan merupakan salah satu logam yang penting ditemukan sekitar 122 ppm dalam kerak bumi. Kromonium ditemukan dalam mineral kromit (FeCr₂O₄).

Mangan (Mn), ditemukan dalam mineral pirolusit (MnO₂). Contoh senyawa yang mengandung unsur mangan adalah KMnO₄, yang banyak digunakan sebagai zat pengoksidasi dalam analisi di labolatorium.

Besi (Fe) adalah unsur yang cukup melimpah di kerak bumi (sekitar 6,2% massa kerak bumi). Besi jarang ditemukan dalam keadaan bebas di alam. Besi umumnya ditemukan dalam bentuk mineral (bijih besi), seperti hematite (Fe₂O₃), siderite (FeCO₃), dan magnetite (Fe₃O₄). Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah Fe(s) + 2 H+(aq) ——> Fe2+(aq) + H2(g). Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe3+. Sementara larutan asam nitrat pekat akan membentuk lapisan oksida Fe3O4 yang dapat menghambat reaksi lebih lanjut. Umumnya, Besi dijumpai dalam bentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +3. Beberapa contoh senyawa Besi (II) antara lain FeO (hitam), FeSO₄. 7H₂O (hijau), FeCl₂(kuning), dan FeS (hitam). Ion Fe²⁺ dapat dengan mudah teroksidasi menjadi ion Fe³⁺ bila terdapat gas oksigen yang cukup dalam larutan Fe^2+. Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III) adalah Fe₂O₃ (coklat-merah) dan FeCl₃ (coklat).

Kobalt (Co) di alam diperoleh sebagai bijih smaltit (CoAs₂) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu.

Bijih nikel (Ni) di alam banyak ditemukan dalam mineral petlantdit [(Fe,Ni)₉S₈) dan gernarit(H₂(NiMg)SiO₄^-_.2H₂O).

Tembaga (Cu) merupakan unsur yang jarang ditemukan di alam (precious metal). Tembaga umumnya ditemukan dalam bentuk senyawanya, yaitu bijih mineral, seperti Pirit tembaga (kalkopirit) CuFeS₂, bornit (Cu₃FeS₃), kuprit (Cu₂O), melakonit (CuO), malasit (CuCO₃.Cu(OH)₂). Semua senyawa Tembaga (I) bersifat diamagnetik dan tidak berwarna (kecuali Cu₂O yang berwarna merah), sedangkan semua senyawa Tembaga (II) bersifat paramagnetik dan berwarna. Senyawa hidrat yang mengandung ion Cu²⁺berwarna biru. Beberapa contoh senyawa yang mengandung Tembaga (II) adalah CuO (hitam), CuSO₄.5H₂O (biru), dan CuS (hitam).

Seng (Zn) terdapat di alam sebagai senyawa sulfida seperti seng blende (ZnS), dan calamine (ZnCO₃), dan senyawa silikat seperti hemimorfit (ZnO.ZnSiO₃.H₂O).

Dalam kehidupan sehari-hari,kita sering mendengar kata-kata sepeti tembaga,besi, emas dan perak. Bagaimana posisi unsur-unsur tersebut dalam tabel periodik? Unsur-unsur tersebut terletak pada golongan transisi periode ke empat dan ke lima. Disini kami hanya menjelaskan tentang unsur-unsur transisi periode ke empat.

A. Sifat-Sifat Fisis

Sifat	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn
Nomor atom	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Massa atom relatif	44,96	47,90	50,94	51,99	54,94	55,85	58,93	58,71	63,54	65,38
Jari-jari atom (Å)	1,44	1,32	1,22	1,18	1,17	1,17	1,16	1,15	1,17	1,25
Titik didih (ºC)	2.831	3.287	3.380	2.672	1.962	2.750	2.870	2.732	2.567	907
Titik leleh (ºC)	1.541	1.660	1.890	1.857	1.244	1.535	1.495	1.453	1.083	420
Rapatan (g/cm³)	3,0	4,5	6,0	7,2	7,2	7,9	8,9	8,9	8,9	7,1
Energi ionisasi (kJ/mol)	631	658	650	652	717	759	758	737	745	906
Keelektronegatifan	1,3	1,5	1,6	1,6	1,5	1,8	1,8	1,8	1,9	1,6
Kekerasan (skala Mohs)	-	-	-	9	5	4,5	-	-	3	2,5

B. Sifat Fisis Unsur Transisi Periode Keempat

I. Unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat yang khas. Sifat-sifat khas unsur-unsur transisi periode keempat antara lain :

(1). Unsur-unsur transisi bersifat logam, maka sering disebut logam transisi.

(2). Bersifat logam, maka mempunyai bilangan oksidasi positif dan pada umumnya lebih dari satu.

(3). Banyak diantaranya dapat membentuk senyawa kompleks.

(4). Pada umumnya senyawanya berwarna.

(5). Beberapa diantaranya dapat digunakan sebagai katalisator.

(6). Titik didih dan titik leburnya sangat tinggi.

(7). Mudah dibuat lempengan atau kawat dan mengkilap.

(8). Sifatnya makin lunak dari kiri ke kanan.

(9). Dapat menghantarkan arus listrik.

(10). Persenyawaan dengan unsur lain mempunyai oksida positif.

II.Senyawa yang dibentuk pada umumnya berwarna. Hal ini disebabkan karena konfigurasi elektron unsur transisi menempati sub kulit d, elektron-elektron pada orbital d yang tidak penuh memungkinkan untuk berpindah tempat. Elektron dengan energi rendah akan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (tereksitasi) dengan menyerap warna misalnya energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu karena energi yang diserap besarnya pun tertentu. Struktur elektron pada orbital d yang bebeda akan mengasilkan warna yang pula.

C. Warna Senyawa Unsur-unsur Transisi Periode Keempat Dengan Bilangan Oksidasi

Biloks Unsur	+2	+3	+4	+5	+6	+7
Sc	-	Tbw	-	-	-	-
Ti	-	Ungu	Tbw	-	-	-
V	Ungu	Hijau	Biru	Merah	-	-
Cr	Biru	Hijau	-	-	Jingga	-
Mn	Merah muda	Coklat	Coklat tua	Biru	Hijau	ungu
Fe	Hijau	Kuning	-	-	-	-
Co	Merah muda	Ungu	-	-	-	-
Ni	Hijau	-	-	-	-	-
Cu	Biru	-	-	-	-	-
Zn	Tbw	-	-	-	-	-

Tbw : Tidak berwarna

III. Dapat membentuk ion kompleks, yaitu ion yang terdiri dari ion logam sebagai ion pusat yang menyediakan orbital d,s, dan p-nya yang kosong untuk elektron-elektron yang berasal dari ion atau molekul yang diikatnya yang disebut dengan ligan. Sebagai contoh, pada ion [PtCl₆]^2-, bilangan oksidasi masing-masing ligan (ion Cl^-) adalah -1. Dengan demikian, bilangan oksidasi Pt (kation logam transisi) adalah +4. Contoh lain, pada ion [Cu(NH₃)₄]²⁺, bilangan oksidasi masing-masing ligan (molekul NH₃) adalah 0 (nol). Dengan demikian, bilangan oksidasi Cu (kation logam transisi) adalah +2.

Ikatan yang terjadi antara ion pusat dengan ligan, yaitu ikatan kovalen koordinasi. Banyaknya pasangan elektron yang diterima oleh ion logam dinamakan bilangan koordinasi. Bilangan koordinasi adalah jumlah ligan yang terikat pada kation logam transisi. Sebagai contoh, bilangan koordinasi Ag⁺pada ion [Ag(NH₃)₂]⁺ adalah dua, bilangan koordinasi Cu²⁺pada ion [Cu(NH₃)₄]²⁺ adalah empat, dan bilangan koordinasi Fe³⁺ pada ion [Fe(CN)₆]^3- adalah enam. Bilangan koordinasi yang sering dijumpai adalah 4 dan 6.

Pada umumnya ligan merupakan basa Lewis, yaitu ion yang dapat memberikan (donor) sepasang atau lebih elektron bebas. Seperti NH₃, NO, H₂O, F^-, Cl^-, CO₃^2-, NO^2-. Berdasarkan jumlah atom donor yang memiliki pasangan elektron bebas (PEB) pada ligan, ligan dapat dibedakan menjadi monodentat, bidentat, dan polidentat. H₂O dan NH₃merupakan ligan monodentat (mendonorkan satu pasang elektron). Sedangkan Etilendiamin (H₂N-CH₂-CH₂-NH₂, sering disebut dengan istilah en) merupakan contoh ligan bidentat (mendonorkan dua pasang elektron). Ligan bidentat dan polidentat sering disebut sebagai agen chelat (mampu mencengkram kation logam transisi dengan kuat).

Secara umum penulisan ion kompleks adalah sebagai berikut.

· L adalah ion transisi,

· x adalah ligan,

· n muatan ion kompleks,

· m bilangan koordinasi.

Umumnya bilangan koordinasi, dua kali lipat dari biloks transisi terbesar.

Contohnya besi (Fe) mempunyai biloks +2 dan +3 maka umumnya bilangan koordinasinya 6, sehingga jika membentuk ion kompleks misalnya dengan ion CN^- maka terbentuk ion kompleks sebagai berikut.

Fe(CN)₆^4- Fe(CN)₆^3-

Ligan Ligan

Ion Fe²⁺sebagai ion pusat Ion Fe³⁺sebagai ion pusat

Dari kedua contoh diatas ion Fe(CN)₆^4- dan Fe(CN)₆^3- masing-masing memiliki muatan ion -4 dan -3. Bilangan oksidasi (biloks) ion pusat dapat kita tentukan dengan cara sebagai berikut.

Biloks [Fe(CN)₆]^4-= -4 BO [Fe(CN)₆]^3- = -3

Biloks (Fe) + (6CN) = -4 BO (Fe) + (6CN) = -3

Biloks (Fe) + (6 x -1) = -4 BO (Fe) + (6 x -1) = -3

Biloks Fe -6 = -4 BO (Fe) -6 = -3

Biloks Fe = -4 + 6 BO (Fe) = -3 + 6

Biloks Fe = +2 BO (Fe) = +3

D. Penamaan ion/senyawa kompleks dilakukan dengan aturan sebagai berikut.

1. Nama kation ditulis lebih dahulu diikuti anionnya, sama seperti panamaan senyawa ionik pada umumnya.

2. Penamaan untuk ion kompleks, disebutkan nama ligannya dengan jumlahnya dan diberi akhiran o.

3. Jumlah ligan yang diikat lebih dari satu diberi awalan di (2), tri(3), tetra(4), penta (5) dan sebagainya.

4. Bilangan oksidasi logam ditulis dengan angka romawi.

5. Jika ion kompleks bermuatan negatif, maka nama logam diberi akhiran at. Nama kation logam bermuatan negatif dapat dilihat pada Tabel Nama Kation dan Anion Kompleks.

6. Dalam ion kompleks, nama ligan disusun menurut abjad, kemudian dilanjutkan dengan nama kation logam transisi.

7. Nama ligan yang sering terlibat dalam pembentukan ion kompleks dapat dilihat pada Tabel Nama Ligan.

1.Tabel Nama Ligan Kompleks

Ligan	Nama
Amonia, NH₃	Amino
Sianida, CN^-	Siano
Air, H₂O	Aquo
Hidroksida, OH^-	Hidrokso
F‑	Fluoro
Klorida, Cl^-	Kloro
Nitrit, NO₂^-	Nitrito
SCN^-	Tiosiano
Bromida, Br^-	Bromo
Oksida, O^2-	Okso
Karbonat, CO₃^2-	Karbonato
Oksalat, C₂O₄^2-	Oksalato
Karbon Monoksida, CO	Karbonil
Etilendiamin	Etilendiamin (en)

2. Tabel Nama Kation pada Anion Kompleks

Kation	Nama Kation pada Anion Kompleks
Aluminium, Al	Aluminat
Kromium, Cr	Kromat
Kobalt, Co	Kobaltat
Cuprum, Cu	Cuprat
Aurum, Au	Aurat
Ferrum, Fe	Ferrat
Plumbum, Pb	Plumbat
Mangan, Mn	Manganat
Molibdenum, Mo	Molibdat
Nikel, Ni	Nikelat
Argentum, Ag	Argentat
Stannum, Sn	Stannat
Tungsten, W	Tungstat
Zink, Zn	Zinkat

3. Tabel Nama Ion Pusat Jika Muatannya Negatif

Ligan	Nama
Mn	Manganat
Cu	Kuprat
Co	Kobaltat
Cr	Kromat
Ni	Nikelat
Fe	Ferrat

Contohnya adalah sebagai berikut.

Ag(NH₃)₂²⁺ : ion diamino argentum I

[Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺: ion tetra amino dikloro kromium III

Fe(CN)₆^3- : ion heksasiano ferrat III

K₄[Fe(CN)₆] : Kalium heksasiano ferrat II

[Co(NH₃)₆]₄ [Fe(CN)₆]₃ : Heksa amino kobalt III heksasiano ferrat II

Berikut ini adalah beberapa contoh penulisan nama maupun rumus kimia dari berbagai senyawa kompleks :

1. Ni(CO)₄

Bilangan koordinasi = 4

Muatan ion kompleks = 0

Muatan ligan = 0

Muatan kation logam transisi = 0

Nama senyawa = tetrakarbonil nikel (0) atau nikel tetrakarbonil

2. NaAuF₄

Terdiri dari kation sederhana (Na⁺) dan anion kompleks (AuF₄^-)

Bilangan koordinasi = 4

Muatan anion kompleks = -1

Muatan ligan = -1 x 4 = -4

Muatan kation logam transisi = +3

Nama senyawa = natrium tetrafluoro aurat (III)

3. K₃[Fe(CN)₆]

Terdiri dari kation sederhana (3 ion K⁺) dan anion kompleks ([Fe(CN)₆]^-3)

Bilangan koordinasi = 6

Muatan anion kompleks = -3

Muatan ligan = -1 x 6 = -6

Muatan kation logam transisi = +3

Nama senyawa = kalium heksasiano ferrat (III) atau kalium ferrisianida

4. [Cr(en)₃]Cl₃

Terdiri dari kation kompleks ([Cr(en)₃]³⁺) dan anion sederhana (3 ion Cl^-)

Bilangan koordinasi = 3 x 2 (bidentat) = 6

Muatan kation kompleks = +3

Muatan ligan = 3 x 0 = 0

Muatan kation logam transisi = +3

Nama senyawa = tris-(etilendiamin) kromium (III) klorida

5. Pentaamin kloro kobalt (III) klorida

Terdapat 5 NH₃, satu Cl^-, satu Co³⁺, dan ion Cl^-

Muatan kation kompleks = (5 x 0) + (1 x -1) + (1 x +3) = +2

Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion Cl^-

Rumus senyawa kompleks = [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

6. Dikloro bis-(etilendiamin) platinum (IV) nitrat

Terdapat 2 Cl^-, 2 en, satu Pt⁴⁺, dan ion NO₃^-

Muatan kation kompleks = (2 x -1) + (2 x 0) + (1 x +4) = +2

Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion NO₃^-

Rumus senyawa kompleks = [Pt(en)₂Cl₂](NO₃)₂

7. Natrium heksanitro kobaltat (III)

Terdapat 6 NO₂^-, satu Co³⁺, dan ion Na⁺

Muatan anion kompleks = (6 x -1) + (1 x +3) = -3

Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan tiga ion Na⁺

Rumus senyawa kompleks = Na₃[Co(NO₂)₆]

8. Tris-(etilendiamin) kobalt (III) sulfat

Terdapat 3 en, satu Co³⁺, dan ion SO₄^2-

Muatan kation kompleks = (3 x 0) + (1 x +3) = +3

Untuk membentuk senyawa kompleks, dua kation kompleks membutuhkan tiga ion SO₄^2-

Rumus senyawa kompleks = ([Co(en)₃])₂(SO₄)₃

Bentuk ion kompleks dipengaruhi oleh jumlah ligan, jenis ligan, dan jenis kation logam transisi. Secara umum, bentuk ion kompleks dapat ditentukan melalui bilangan koordinasi. Hubungan antara bilangan koordinasi terhadap bentuk ion kompleks dapat dilihat pada tabel berikut :

Bilangan Koordinasi	Bentuk Ion Kompleks
2	Linear
4	Tetrahedral atau Square Planar
6	Oktahedral

Dalam satu periode dari kiri (Sc) ke kanan (Zn), keelektronegatifan unsur hampir sama, tidak meningkat maupun menurun secara signifikan. Selain itu, ukuran atom (jari-jari unsur) serta energi ionisasi juga tidak mengalami perubahan signifikan. Oleh sebab itu, dapat disimpulkan bahwa semua unsur transisi periode keempat memiliki sifat kimia dan sifat fisika yang serupa. Hal ini berbeda dengan unsur utama yang mengalami perubahan sifat yang sangat signifikan dalam satu periode

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki keelektronegatifan yang lebih besar dibandingkan unsur Alkali maupun Alkali tanah, sehingga kereaktifan unsur transisi tersebut lebih rendah bila dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah teroksidasi (memiliki E°_red negatif), kecuali unsur Tembaga yang cenderung mudah tereduksi (E°_Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali unsur Tembaga. Akan tetapi, pada kenyataanya, kebanyakan unsur transisi periode keempat sulit atau bereaksi lambat dengan larutan asam akibat terbentuknya lapisan oksida yang dapat menghalangi reaksi lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas pada unsur Kromium. Walaupun memiliki potensial standar reduksi negatif, unsur ini sulit bereaksi dengan asam akibat terbentuknya lapisan oksida (Cr₂O₃) yang inert. Sifat inilah yang dimanfaatkan dalam proses perlindungan logam dari korosi (perkaratan).

Dibandingkan unsur Alkali dan Alkali Tanah, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki susunan atom yang lebih rapat (closed packing). Akibatnya, unsur transisi tersebut memiliki kerapatan (densitas) yang jauh lebih besar dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Dengan demikian, ikatan logam (metallic bonds) yang terjadi pada unsur transisi lebih kuat. Hal ini berdampak pada titik didih dan titik leleh unsur transisi yang jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama. Selain itu, entalpi pelelehan dan entalpi penguapan unsur transisi juga jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama.

Unsur transisi periode keempat memiliki tingkat oksidasi (bilangan oksidasi) yang bervariasi. Hal ini disebabkan oleh tingkat energi subkulit 3d dan 4s yang hampir sama. Oleh sebab itu, saat unsur transisi melepaskan elektron pada subkulit 4s membentuk ion positif (kation), sejumlah elektron pada subkulit 3d akan ikut dilepaskan. Bilangan oksidasi umum yang dijumpai pada tiap unsur transisi periode keempat adalah +2 dan +3. Sementara, bilangan oksidasi tertinggi pada unsur transisi periode keempat adalah +7 pada unsur Mangan (4s²3d⁷). Bilangan oksidasi rendah umumnya ditemukan pada ion Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cu⁺, dan Cu²⁺, sedangkan bilangan oksidasi tinggi ditemukan pada anion oksida, seperti CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, dan MnO₄^-.

4. Konfigurasi Elektron Unsur Transisi Periode Keempat

Unsur

Nomor Atom

Konfigurasi Elektron

Orbital

Skandium (Sc)

(Ar) 3d¹ 4s²

áâ

Titanium (Ti)

(Ar) 3d² 4s²

áâ

Vanadium (V)

(Ar) 3d³ 4s²

áâ

Krom (Cr)

(Ar) 3d⁵ 4s¹

Mangan (Mn)

(Ar) 3d⁵ 4s²

áâ

Besi (Fe)

(Ar) 3d⁶ 4s²

áâ

Kobalt (Co)

(Ar) 3d⁷ 4s²

áâ

Nikel (Ni)

(Ar) 3d⁸ 4s²

áâ

Tembaga (Cu)

(Ar) 3d¹⁰ 4s¹

áâ

Seng (Zn)

(Ar) 3d¹⁰ 4s²

áâ

Konfigurasi elektron Cr bukan (Ar) 3d⁴ 4s² tetapi (Ar) 3d⁵ 4s¹. Demikian halnya dengan konfigurasi elektron Cu bukan (Ar) 3d⁹ 4s² tetapi (Ar) 3d¹⁰ 4s¹. Hal ini berkenaan dengan kestabilan orbitalnya, yaitu orbital-orbital d dan s stabil jika terisi penuh, bahkan ¹/₂ penuh pun lebih stabil daripada orbital lain.

2. KELIMPAHAN UNSUR-UNSUR DI ALAM DAN PRODUK-PRUDUK YANG MENGANDUNG UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

1. Unsur-unsur transisi periode keempat

Unsur unsur yang termasuk periode keempat meliputi tembaga (Cu), seng (Zn), skadium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), dan nikel (Ni). Unsur transisi dapat ditemukan dikerak bumi terutama sebagai bijih mineral (bijih logam) dengan kadar tertentu. Bijih besi merupakan mineral terbanyak di alam setelah O, Si, dan Al. Untuk lebih jelasnya keberadaan unsur transisi di alam dapat dilihat dalam uraian berikut.

a. Skandium (Sc)

Skandium (Sc) terdapat dalam mineral torvetit (Sc₂SiO₇).

b. Titanium (Ti)

Unsur ini terdapat dalam mineralrutil (TiO₂) yang terdapat dalam bijih besi sebagai ilmenit (FeTi)₂O₃dan ferrotitanate (FeTiO₃) juga terdapat dalam karang, silikat, bauksit batubara, dan tanah liat.

c. Vanadium (V)

Vanadium terdapat dalam senyawa karnotit (K-uranil-vanadat) [(K₂(UO₂)₂(VO₄)_2.3H₂)], dan vanadinit (Pb₅(VO₄)3Cl).

d. Kromium (Cr)

Bijih utama dari kromium di alam adalah kromit (FeO.Cr₂O₂) dan sejumlah kecil dalam kromoker.

e. Mangan (Mn)

Bijih utamanya berupa pirulosit (batu kawi) (MnO₂), dan rodokrosit (MnCO₃) dan diperkirakan cadangan Mn terbesar terdapat di dasar lautan.

f. Besi (Fe)

Besi (Fe) adalah unsur yang cukup melimpah di kerak bumi (sekitar 6,2% massa kerak bumi). Besi jarang ditemukan dalam keadaan bebas di alam. Besi umumnya ditemukan dalam bentuk mineral (bijih besi), seperti hematite (Fe₂O₃), siderite (FeCO₃), dan magnetite (Fe₃O₄).

Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Fe_(s)+ 2 H⁺_(aq) ——> Fe²⁺_(aq)+ H_2(g)

Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe³⁺. Sementara larutan asam nitrat pekat akan membentuk lapisan oksida Fe₃O₄ yang dapat menghambat reaksi lebih lanjut. Umumnya, Besi dijumpai dalam bentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +3. Beberapa contoh senyawa Besi (II) antara lain FeO (hitam), FeSO₄. 7H₂O (hijau), FeCl₂(kuning), dan FeS (hitam). Ion Fe²⁺dapat dengan mudah teroksidasi menjadi ion Fe³⁺ bila terdapat gas oksigen yang cukup dalam larutan Fe²⁺. Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III) adalah Fe₂O₃(coklat-merah) dan FeCl₃(coklat).

g. Kobalt (Co)

Kobalt terdapat di alam sebagai arsenida dari Fe, Co, Ni, dan dikenal sebagai smaltit, kobaltit (CoFeAsS) dan eritrit Co₃(AsO₄)₂.8H₂O.

h. Nikel (Ni)

Nikel ditemukan dalam beberapa senyawa berikut ini.

Sebagai senyawa sulfida : penladit (FeNiS), milerit (NiS)

Sebagai senyawa arsen : smaltit (NiCOFeAs₂)

Sebagai senyawa silikat : garnierit (Ni.MgSiO₃)

i. Tembaga (Cu)

Tembaga (Cu) merupakan unsur yang jarang ditemukan di alam (precious metal). Tembaga umumnya ditemukan dalam bentuk senyawanya, yaitu bijih mineral, seperti Pirit tembaga (kalkopirit) CuFeS₂, bornit (Cu₃FeS₃), kuprit (Cu₂O), melakonit (CuO), malasit (CuCO₃.Cu(OH)₂).

Semua senyawa Tembaga (I) bersifat diamagnetik dan tidak berwarna (kecuali Cu₂O yang berwarna merah), sedangkan semua senyawa Tembaga (II) bersifat paramagnetik dan berwarna. Senyawa hidrat yang mengandung ion Cu²⁺berwarna biru. Beberapa contoh senyawa yang mengandung Tembaga (II) adalah CuO (hitam), CuSO₄.5H₂O (biru), dan CuS (hitam).

j. Seng (Zn)

Seng (Zn) terdapat di alam sebagai senyawa sulfida seperti seng blende (ZnS), sebagai senyawa karbonat kelamin (ZnCO₃), dan senyawa silikat seperti hemimorfit (ZnO.ZnSiO₃.H₂O).

2. Tabel beberapa mineral dari unsur-unsur transisi periode keempat

Logam	Nama Mineral	Rumus
Sc	Torvetit	Sc₂SiO₇
Ti	Rutile Ilmenit Ferrotitanate	TiO₂ (FeTi)₂O₃ FeTiO₃
V	Karnotit (K-uranil-vanadat) vanadinit	K₂(UO₂)₂(VO₄)_2.3H₂ Pb₅(VO₄)3Cl
Cr	Kromit	Cr₂O_3.FeO
Mn	Pirolusit Manganit Rodokrosit	MnO₂ Mn₂O_3.H₂O MnCO₃
Fe	Hematit Magnetit Pirit Siderit Limonit	Fe₂O₃ Fe₃O₄ FeS₂ FeCO₃ Fe₂O_3.H₂O
Co	Kobaltit Eritrit	CoAsS Co₃(AsO₄)₂.8H₂O
Ni	Pentlandit Milerit Smaltit Garnierit	FeNiS NiS NiCOFeAs₂ Ni.MgSiO₃
Cu	Garnerit Kalkopirit Kalkosite Malachit Bornit Kuprit Melkonit	H₂(NiMg)SiO_4.2H₂O CuFeS₂ Cu₂S Cu₂(OH)₂CO₃ Cu₃FeS₃ Cu₂O CuO
Zn	Seng blende Smith sonite	ZnS ZnCO₃

3. SIFAT KIMIA UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

1. Jari-Jari Atom

Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengan semakin bertambahnya elektron pada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, sehingga jarak elektron pada jarak terluar ke inti semakin kecil.

2. Energi Ionisasi

Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit fluktuatif, namun secara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau kita perhatikan, ada sesuatu hal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam transisi. Setelah pengisian elektron pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga kalium dan kalsium terlebih dahulu dibanding Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yang fluktuatif dan selisih nilai energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu besar. Karena ketika logam menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s-lah yang terlebih dahulu terionisasi.

3. Konfigurasi Elektron

Kecuali unsur Cr dan Cu, Semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron pada kulit terluar 4s², sedangkan pada Cr dan Cu terdapat pada subkulit 4s¹.

4. Sifat-sifat kimia

1. Sifat Logam

Semua unsur transisi periode keempat bersifat logam, baik dalam sifat kimia maupun dalam sifat fisis. Harga energi ionisasi yang relatif rendah (kecuali seng yang agak tinggi), sehingga mudah membentuk ion positif. Demikian pula, harga titik didih dan titik lelehnya relatif tinggi (kecuali Zn yang membentuk TD dan TL relatif rendah). Hal ini disebabkan orbital subkulit d pada unsur transisi banyak orbital yang kosong atau tersisi tidak penuh. Adanya orbital yang kosong memungkinkan atom-atom membentuk ikatan kovalen (tidak permanen) disamping ikatan logam. Orbital subkulit 3d pada seng terisi penuh sehingga titik lelehnya rendah.

Semua unsur transisi periode keempat bersifat logam. Sifat itu disebabkan semua unsur transisi memiliki energi ionisasi yang rendah, yaitu kurang dari 1.000 kJ mol^-1 dan keelektronegatifannya rendah, yaitu kurang dari 2.

2. Bilangan oksidasi

Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s) dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1) d¹ns², bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1) d⁵ns², akan berbilangan oksidasi maksimum +7.

Bila jumlah elektron d melebihi 5, situasinya berubah. Untuk besi Fe dengan konfigurasi elektron (n-1) d⁶ns², bilangan oksidasi utamanya adalah +2 dan +3. Sangat jarang ditemui bilangan oksidasi +6. Bilangan oksidasi tertinggi sejumlah logam transisi penting seperti Kobal (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu) dan Zink (Zn) lebih rendah dari bilangan oksidasi atom yang kehilangan semua elektron (n-1) d dan ns-nya. Di antara unsur-unsur yang ada dalam golongan yang sama, semakin tinggi bilangan oksidasi semakin tinggi unsur-unsur pada periode yang lebih besar.

Senyawa- senyawa unsur transisi alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Adanya biloks lebih dari satu ini karena mudahnya melepaskan elektron valensinya. dengan demikian energi ionisasi pertama, kedua dan seterusnya relatif lebih kecil daripada golongan utama.

NOMOR ATOM	LAMBANG UNSUR	KONFIGURASI ELEKTRON	NOMOR GOLONGAN PADA TABEL PERIODIK
21	Sc	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²	III B
22	Ti	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s²	IV B
23	V	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s²	V B
24	Cr	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹	VI B
25	Mn	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s²	VII B
26	Fe	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²	VIII B
27	Co	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s²	VIII B
28	Ni	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²	VIII B
29	Cu	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹	I B
30	Zn	1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s²	II B

3. Sifat Magnet

Adanya elektron-elektron yang tidak berpasangan pada sub kulit d menyebabkan unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik (sedikit ditarik ke dalam medan magnet). Makin banyak elektron yang tidak berpasangan, maka makin kuat pula sifat paramagnetiknya. Pada seng dimana orbital pada sub kulit d terisi penuh, maka bersifat diamagnetik (sedikit ditolak keluar medan magnet).

4. Membentuk Senyawa-Senyawa Berwarna

Senyawa unsur transisi (kecuali scandium dan seng), memberikan bermacam warna baik padatan maupun larutannya. Warna senyawa dari unsur transisi juga berkaitan dengan adanya orbital sub kulit d yang terisi tidak penuh. Peralihan elektron yang terjadi pada pengisian subkulit d (sehingga terjadi perubahan bilangan oksidasi) menyebabkan terjadinya warna pada senyawa logam transisi.

Senyawa dari Sc³⁺ dan Ti⁴⁺ tidak berwarna karena subkulit 3d-nya kosong, serta senyawa dari Zn²⁺ tidak berwarna karena subkulit 3d-nya terisi penuh, sehingga tidak terjadi peralihan elektron.

5. Mempunyai Beberapa Tingkat Oksidasi

Kecuali Sc dan Zn, unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai beberapa tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi yang mungkin bergantung pada bilangan oksidasi yang dapat dicapai kestabilannya.

Kestabilan senyawa logam transisi diantaranya bergantung pada jenis atom yang mengikat logam transisi, senyawa berbentuk Kristal atau larutan, PH dalam air. Kestabilan bilangan oksidasi yang tinggi dapat dicapai melalui pembentukan senyawa dengan oksoaniaon, fluoride, dan oksofluorida.

Tabel Tingkatan Oksidasi Golongan Transisi

Unsur	Tingkat Oksidasi	Tingkat Oksidasi yang Stabil
Sc	+3	+3
Ti	+2,+3,+4	+4
V	+2,+3,+4,+5	+5
Cr	+2,+3,+4,+5,+6	+3,+6
Mn	+2,+3,+4,+5,+6,+7	+2,+4,+7
Fe	+2,+3	+2,+3
Co	+2,+3	+2,+3
Ni	+2	+2
Cu	+1,+2	+1,+2
Zn	+2	+2

6. Membentuk Ion Kompleks

Ion kompleks adalah ion yang berbentuk dari suatu kation (biasanya ion logam transisi) yang meningkat beberapa anion atau molekul netral. Selanjutnya, kation itu disebut ion pusat dan anion atau molekul netral yang terikat pada ion pusat disebut ligan. Pada ion kompleks [Cu(Cn)₄]^2-dan [Fe(H₂O)₆]^2+,Cu²⁺dan Fe²⁺adalah ion pusat, sedangkan Cn^-dan H₂O adalah ligan.

Bilangan koordinasi menyatakan jumlah ligan atau jumlah atom donor yang terkait pada ion pusat. Bilangan koordinasi ion Cu²⁺ pada [Cu(Cn)₄]^2-adalah 4 dan bilangan koordinasi ion Fe²⁺pada [Fe(H₂O)₆]²⁺adalah 6.

Ligan adalah spesi yang memiiliki atom yang dapat menjadi donor sepasang elektron pada ion pusat. Ligan merupakan basa Leuwis, sedangkan ion pusat sebagai asam Leuwis. Ligan dapat berupa ion monoatomik (tapi bukan atom netral), seperti ion halida ; berupa anion, seperti CN^- dan NO₂^-,berupa molekul sederhana, seperti NH₃ dan H₂O ; berupa molekul kompleks ; seperti piridin (C₅H₅N).

Ion kompleks positif :

[Ag(NH₃)₂]⁺ = Diamin Perak (I)

[Cu(NH₃)₄]²⁺= Tetra amin Tembaga (II)

[Zn(NH₃)₄]²⁺= Tetra amin Seng (II)

[Co(NH₃)₆]³⁺= Heksa amin Kobal (III)

[Cu(H₂O)₄]²⁺ = Tetra Aquo Tembaga (II)

[Co(H₂O)₆]³⁺ = Heksa Aquo Kobal (III)

Contoh : [Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺ → atom pusat : Cr³⁺

Ligan : NH₃ (amina) dan Cl (kloro) bilangan koordinasi : 4 + 2 = 6

Nama ionnya = tetraamin dikloro krom (III)

Ion kompleks negatif :

[Ni(CN)4]2- = Tetra siano Nikelat (II)

[Fe(CN)6]3- = Heksa siano Ferat (III)

[Fe(CN)6]4- = Heksa siano Ferat (II)

[Co(CN)6]4- = Heksa siano Kobaltat (II)

[Co(Cl6]3- = Heksa kloro Kobaltat (III)

Contoh : [Ni(CN)₄]^2- → atom pusat : Ni²⁺

Ligan : CN (siano) Bilangan koordinasi : 4

Nama ionnya = tetrasiano nikelat (II)

7. Sebagai Katalisator

Salah satu sifat penting unsur transisi dan senyawanya, yaitu kemampuannya untuk menjadi katalis-katalis reaksi-reaksi dalam tubuh. Katalis adalah zat yang dapat mempercepat reaksi. Di dalam tubuh, terdapat enzim sitokrom oksidase yang berperan dalam mengoksidasi makanan. Enzim ini dapat bekerja bila terdapat ion Cu²⁺. Beberapa logam transisi atau senyawanya telah digunakan secara komersial sebagai katalis pada proses industry seperti TiCl₃ (Polimerasasi alkena pada pembuatan plastic), V₂O₅(proses kontak pada pembuatan margarine), dan Cu atau CuO (oksidasi alcohol pada pembuatan formalin).

4. MANFAAT, DAMPAK DAN PROSES PEMBUATAN UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

A. MANFAAT UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

1. Skandium (Sc)

Skandium merupakan unsur yang jarang terdapat di alam, walaupun ada cenderung dalam bentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +3 misalnya ScCl₃, Sc₂O₃. Senyawa tidak berwarna dan bersifat diamagnetik, hal ini disebabkan ion Sc³⁺sudah tidak memiliki elektron dalam orbital d nya.

Kira-kira 20 kg (dalam bentuk Sc₂O₃) skandium digunakan setiap tahun di Amerika Serikat untuk membuat lampu berkeamatan tinggi. Skandium iodida yang dicampur ke dalam lampu wap raksasa akan menghasilkan sumber cahaya buatan kecekapan tinggi yang menyerupai cahaya matahari dan membolehkan salinan warna yang baik untuk kamera televisi. Lebih kurang 80 kg skandium digunakan sejagat setiap tahun dalam pembuatan lampu mentol. Isotop radioaktif Sc-46 digunakan dalam peretak pelapis minyak sebagai agen penyurih.

Penggunaan utamanya dari segi isi padu adalah aloi aluminium-skandium untuk industri aeroangkasa dan juga untuk peralatan sukan (basikal, bet besbol, senjata api, dan sebagainya) yang memerlukan bahan berprestasi tinggi. Apabila dicampur dengan aluminium.

2. Titanium (Ti)

Titanium banyak digunakan dalam industri dan konstruksi :

a. Titanium digunakan sebagai bahan konstruksi karena mempunyai sifat fisik :

1. Rapatannya rendah (logam ringan),

2. Kekuatan strukturnya tinggi,

3. Tahan panas,

4. Tahan terhadap korosi,.

b. Titanium digunakan sebagai badan pesawat terbang dan pesawat supersonik, karena pada temperatur tinggi tidak mengalami perubahan kekuatan (strenght).

c. Titanium digunakan sebagai bahan katalis dalam industri polimer polietlen.

d. Titanium digunakan sebagai pigmen putih, bahan pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik.

e. Titanium digunakan sebagai katalis pada industri polimer.

f. Karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasannya tinggi. Logam ini digunakan untuk bahan struktural terutama dalam mesin jet, karena mesin jet memerlukan massa yang ringan tetapi stabil pada suhu tinggi.

g. Karena logam titanium tahan terhadap cuaca, sehingga dapat digunakan untuk bahan pembuatan pipa, pompa, dan tabung reaksi dalam industri kimia.

3. Vanadium (V)

Vanadium banyak digunakan dalam industri-industri seperti :

a. Untuk membuat peralatan yang membutuhkan kekuatan dan kelenturan yang tinggi seperti per mobil dan alat mesin berkecepatan tinggi,

b. Untuk membuat logam campuran,

c. Oksida vanadium (V₂O₅) digunakan sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat dengan proses kontak.

d. Umumnya digunakan untuk paduan dengan logam lain seperti baja tahan karat dan baja untuk peralatan berat karena sifatnya merupakan logam putih terang, relatif lunak dan liat, tahan terhadap korosif, asam, basa, dan air garam.

e. V₂O₅ digunakan sebagai katalis pada proses pembuatan asam sulfat dan digunakan sebagai reduktor.

4. Khromium (Cr)

Adapun kegunaan kromium antara lain sebagai berikut :

1. Khromium digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna.

2. Kebanyakan khromium digunakan dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan permukaan logam yang keras dan indah dan juga dapat mencegah korosi.

3. Khromium juga dapat memberikan warna hijau emerald pada kaca.

4. Khromium juga luas digunakan sebagai katalis.

5. Industri refraktori menggunakan khromit untuk membentuk batu bata, karena khromit memiliki titik cair yang tinggi, pemuaian yang relatif rendah dan kestabilan struktur kristal.

6. Digunakan untuk katalis dan untuk pewarna gelas.

7. Campuran kromium (IV) oksida dan asam sulfat pekat mengahasilkan larutan pembersih yang dapat digunakan untuk mengeluarkan zat organik yang menempel pada alat-alat laboratorium dengan hasil yang sangat bersih, tetapi larutan ini bersifat karsinogenik (menyebabkan penyakit kanker).

5. Mangan (Mn)

Mangan merupakan logam putih kemerahan atau putih kehijauan, keras (lebih keras dari besi), sangat mengkilap, dan sangat reaktif banyak digunakan untuk panduan logam dan membentuk baja keras yang digunakan untuk mata bor pada pemboran batuan.

Di samping itu, Mangan Oksida (sebagai pilorusit) digunakan sebagai depolariser dan sel kering baterai dan untuk menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor besi. Mangan sendiri memberi warna lembayung pada kaca. Dioksidanya berguna untuk pembuatan oksigen dan khlorin, dan dalam pengeringan cat hitam. Senyawa permanganat adalah oksidator yang kuat dan digunakan dalam analisis kuantitatif dan dalam pengobatan. Mangan juga banyak tersebar dalam tubuh. Mangan merupakan unsur yang penting untuk penggunaan vitamin B.

6. Besi (Fe)

Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua aloi dari besi (aliase). Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dengan sifat yang diinginkan. Salah satu contoh baja yang terkenal adalah stainless steel, yang merupakan baja tahan karat.

Berikut urai beberapa kegunaan dari besi :

1. Sebagai logam, besi memiliki kegunaan paling luas dalam kehidupan, seperti untuk kontruksi atau rangka bangunan, landasan, untuk badan mesindan kendaraan, tulkit mobil, untuk berbagai peralatan pertanian, bangunan dan lain-lain. Mutu dari semua bahan yang terbuat dari besi tergantung pada jenis besi yang digunakan, seperti:

a. Baja krom (95,9% Fe; 3,5%Cr; 0,3%Mn; 0,3%C)

b. Baja mangan (11-14%Mn)

c. Baja karbon (98,1% Fe; 1% Mn; 0,9%C)

d. Baja wolfram (94%Fe; 5%W; 0,3%Mn; 0,7%C)

2. Fe(OH)₃ digunakan untuk bahan cat seperti cat minyak, cat air, atau cat tembok.

3. Fe₂O₃ sebagai bahan cat dikenal nama meni besi, digunakan juga untuk mengkilapkan kaca.

4. FeSO₄ digunakan sebagai bahan tinta.

7. Kobalt (Co)

Kobalt merupakan logam putih keperakan dengan sedikit kebiruan bila digosok langsung mengkilap lebih keras dan lebih terang dari pada nikel, tahan terhadap udara, sehingga banyak digunakan untuk pelapis logam. Selain itu juga digunakan sebagai katalis, untuk paduan logam (baja kobalt) digunakan sebagai bahan magnet permanen. Campuran Co, Cr, dan W digunakan untuk peralatan berat dan alat bedah atau operasi. Campuran Co, Fe, dan Cr (logam festel) digunakan untuk elemen pemanas listrik.

Kobalt yang dicampur dengan besi, nikel, dan logam lainnya untuk membuat alnico, alloy dengan kekuatan magnet luar biasa untuk berbagai keperluan. Alloy stellit, mengandung kobalt, khromium, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat, peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan pada kecepatan yang tinggi.

Kobalt juga diguanakan untuk baja magnet dan tahan karat lainnya. Selain alloy, digunakan dalam turbin jet, dan generator turbin gas. Logam diguanakan dalam elektropalting karena sifat penampakannya, kekerasannya, dan sifat tahan oksidasinya.

Garam kobalt telah digunakan selama berabad-abad untuk menghasilkan warna biru brilian yang permanen pada porselen, kaca, pot, keramik, dan lapis e-mail gigi. Garam kobalt adalah komponen utama dalam membuat biru Sevre dan biru Thenard. Larutan kobalt klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta. Kobalt digunakan secraa hati-hati dalam bentuk klorida, sulfat, asetat, dan nitrat karena telah dibuktikan efektif dalam memperbaiki penyakit kekurangan mineral tertentu pada binatang. Tanah yang layak mengandung hanya 0.13 – 0.30 ppm kobalt untuk makanan binatang.

8. Nikel (Ni)

Nikel banyak digunakan untuk hal-hal berikut ini:

1. Merupakan logam putih perak keabuan, dapat ditempa, penghantar panas yang baik dan tahan terhadap udara, tetapi tidak tahan terhadap air yang mengandung asam sehingga banyak digunakan sebagi komponen pemanas listrik (nikrom) yang merupakan campuran dari Ni, Fe, dan Cr.

2. Perunggu-nikel digunakan untuk uang logam.

3. Perak jerman (paduan Cu, Ni, Zn) digunakan untuk barang perhiasan.

4. Logam rasein (paduan Ni, Al, Sn, Ag) untuk barang perhiasan.

5. Pembuatan aloi, battery electrode, dan keramik.

6. Zat tambahan pada besi tuang dan baja, agar mudah ditempa dan tahan karat.

7. Pelapis besi (pernekel).

8. Sebagai katalis.

9. Tembaga (Cu)

Tembaga merupakan logam berwarna kemerahan, mengkilap bila digosok dapat ditempa, penghantar panas pada listrik yang baik, tidak mudah berkarat tetapi bila terkena udara warnanya menjadi hijau oleh terbentuknya tembaga karbonat. Banyak digunakan sebagai rangakian atau peralatan listrik, kabel listrik, dan untuk paduan logam.

CuSO₄ (terusi) banyak digunakan untuk larutan elektrolit dalam sel elektrokimia, campuran terusi dan Ca(OH)₂dengan sedikit air dapat digunakan memberantas kutu dan jamur.

Tembaga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti untuk kabel listrik, bahan uang logam, untuk bahan mesin pembangkit tenaga uap dan untuk aloi.

10. Seng (Zn)

Logam seng berguna untuk hal-hal sebagai berikut:

1. Merupakan logam cukup keras, terang berwarna putih kebiruan, tahan dalam udara lembab dibanding Fe. Hal ini disebabkan diatas lapisan permukaan seng terbentuk lapisan karbonat basa (Zn₂(OH)₂CO₃) yang dapat menghambat oksidasi lebih lanjut. Karena sifat tersebut, maka seng banyak digunakan untuk melapisi logam besi (disebut kaleng)

2. Digunakan juga sebagai elektroda pada elektroda (katoda) pada sel elektrokimia dan untuk pembuatan paduan logam.

3. ZnO digunakan untuk bahan cat untuk memberikan warna putih dan digunakan untuk pembuatan salep seng (ZnO-vaselin).

4. Logam ini digunakan untuk membentuk berbagai campuran logam dengan metal lain. Kuningan, perak nikel, perunggu, perak Jerman, solder lunak dan solder aluminium adalah beberapa contoh campuran logam tersebut.

5. Seng dalam jumlah besar digunakan untuk membuat cetakan dalam industri otomotif, listrik, dan peralatan lain semacamnya.

6. Campuran logam Prestal, yang mengandung 78% seng dan 22% aluminium dilaporkan sekuat baja tapi sangat mudah dibentuk seperti plastik. Prestal sangat mudah dibentuk dengan cetakan murah dari keramik atau semen.

7. Seng juga digunakan secara luas untuk menyepuh logam-logam lain dengan listrik seperti besi untuk menghindari karatan.

8. Seng oksida banyak digunakan dalam pabrik cat, karet, kosmetik, farmasi, alas lantai, plastik, tinta, sabun, baterai, tekstil, alat-alat listrik dan produk-produk lainnya.

9. Lithopone, campuran seng sulfida dan barium sulfat merupakan pigmen yang penting. Seng sulfida digunakan dalam membuat tombol bercahaya, sinar X, kaca-kaca TV, dan bola-bola lampu fluorescent. Klorida dan kromat unsur ini juga merupakan senyawa yang banyak gunanya.

10. Seng juga merupakan unsur penting dalam pertumbuhan manusia dan binatang. Banyak tes menunjukkan bahwa binatang memerlukan 50% makanan tambahan untuk mencapai berat yang sama dibanding binatang yang disuplemen dengan zat seng yang cukup.

B. Dampak negative unsur-unsur transisi periode keempat

Logam besi mudah terkorosi dalam udara lembap, dalam bentuk senyawa kompleks [k₄Fe(CN)₆.3H₂O], unsur ini bersifat racun bagi tumbuhan. Tembaga mudah terbakar dalam bentuk serbuk, dalam bentuk senyawa CuCl₂ melalui pernapasan dapat menyebabkan keracunan. Asam kromium CrO₃ beracun dan bersifat karsinogenik. Dan dampak negative sebagai berikut:

1. Limbah Fe

Pada pengolahan logam besi, jika limbahnya dibuang ke sungai dapat menyebabkan pertumbuhan fitoplankton yang tidak terkendali. Hal ini menyebabkan penurunan kadar oksigen dalam air sehingga akan mengganggu pertumbuhan ikan dan hewan air lainnya.

2. Cr dalam penyamakan kulit

Krom digunakan dalam penyamakan kulit untuk mencegah mengerutnya bahan sewaktu pencucian. Krom ini sangat beracun dan menyebabkan kanker.

3. Mn dalam pengelasan dan pembuatan baja

Pada pengelasan dan pembuatan baja dengan logam Mn akan dihasilkan suatu asap dalam jumlah yang banyak. Asap ini bersifat racun dan dapat mengganggu sistem saraf pusat.

4. Cu

Pada penambangan tembaga, akan terbuang pasir sisa yang masih mengandung logam Cu. Jika pasir sisa ini dibuang ke perairan maka akan membahayakan organisme-organisme di perairan tersebut.

C. PROSES PEMBUATAN UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

A. PENGOLAHAN LOGAM DARI BIJIH (METALURGI)

Sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk senyawa. Hanya sebagian kecil terdapat dalam keadaan bebas seperti emas, perak dan sedikit tembaga. Pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa sulfida dan oksida, karena senyawa ini sukar larut dalam air. Contohnya : Fe₂O₃, Cu₂S, NiS, ZnS, MnO_2.

Pengolahan logam dari bijih disebut metalurgi. Bijih adalah mineral atau benda alam lainnya yang secara ekonomis dapat diambil logamnya. Karena logam banyak terdapat dalam bentuk senyawa (oksida, sulfida), maka prosesnya selalu reduksi.

Ada tiga tingkat proses pengolahan, yaitu :

1. Menaikan konsentrasi bijih.

2. proses reduksi

3. Pembersihan, pembuatan aliase dan pemurnian

1. Menaikan Konsentrasi Bijih.

Memisahkan bijih dari campurannya misalnya dengan ditumbuk, lalu dipisahkan dengan berbagai cara, misalnya :

a. Dicuci dengan air.

b. Diapungkan dengan deterjen atau zat pembuih (flotasi)

c. Dipisahkan dengan magnet

d. Dengan pemanggangan. Bijih dipanaskan di udara terbuka,menghasilkan oksidanya. 2 ZnS + 3 O₂ 2ZnO + 2 SO₂

e. Dilarutkan sehingga terbentuk senyawa kompleks.

2. Proses Reduksi

Umumnya menggunakan reduktor yang murah yaitu karbon (kokes). Untuk logam yang reaktif digunakan reduktor yang lebih kuat seperti hidrogen, logam alkali tanah dan alumunium. Logam-logam yang sangat reaktif dilakukan reduksi elektrolisis (reduksi katodik)

a. Reduksi dengan karbon (C) :

ZnO + C Zn + CO

Fe₂O₃ + 3 CO 2 Fe + 3CO₂

b. Reduksi dengan logam yang lebih reaktif :

TiCl₄ + 2 Mg Ti + 2MgCl₂

Cr₂O₃ + 2 Al 2 Cr + Al₂O₃

3. Proses Pemurnian (refining)

Dengan proses-proses peleburan, destilasi atau dengan elektrolisis. Proses peleburan misalnya untuk memperoleh tembaga 99% untuk membuat baja dan sebagainya. Untuk memperoleh tembaga yang murni untuk keperluan teknik listrik dilakukan dengan elektrolisis. Dengan destilasi misalnya pada pembuatan air raksa dan seng. Berikut ikhtisar mineral dan cara memperoleh logam transisi periode 4.

Tabel Mineral dan cara memperoleh logam transisi periode keempat

Unsur	Bijih/mineral	Senyawa yang direduksi	Reduktor (Keterangan)
Sc	Thorvitit	kompleks	Elektrolisis
Ti	Rutile, TiO₂	TiCl₄	Mg atau Na
V	Carnolite, V2O5	V2O5	Al
Cr	Chromite, FeCr₂O₄	Na₂Cr₂O₇	C atau Al
Mn	Pyrolucite, MnO₂	Mn₃O₄	Al
Fe	Haematite, Fe₂O₃	Fe₂O₃	C atau CO
	Magnetite, Fe₃O₄
Co	Cobaltite, Co As S	Co₃O₄	Al
Ni	Millerite, NiS	NiO	C
Cu	Copper glance, CuS	Cu₂S	C
Zn	Zink blende, ZnS	ZnO	C atau CO

* Reduksi sendiri : Cu₂S_(s) + O_{2 (g)} 2 Cu_(s) + SO_2(g)

4. B. BESI DIEKSTRAKSI DARI OKSIDASI BESI DENGAN REDUKTOR KARBON

PENGOLAHAN BESI BAJA

Bahan dasar : Bijih besi hematit Fe₂O₃, magnetit Fe₃O₄, bahan tambahan batu gamping, CaCO₃ atau pasir (S_iO₂). Reduktor kokes (C)

Dasar reaksi : Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C

Tempat : Dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.

Reaksi dalam dapur tinggi adalah kompleks. Secara sederhana dapat dilihat pada penjelasan berikut. Dalam 24 jam rata-rata menghasilkan 1.000 – 2.000 ton besi kasar dan 500 ton kerak (terutama CaSiO₃). Kira-kira 2 ton bijih, 1 ton kokes dan 0,3 ton gamping dapat menghasilkan 1 ton besi kasar.

Reaksi yang terjadi :

1. Reaksi pembakaran.

Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO₂ dan panas. Gas CO₂ yang naik direduksi oleh C menjadi gas CO.

C + O₂ CO₂

CO2 + C 2CO

2. Proses reduksi

Gas CO mereduksi bijih.

Fe₂O₃ + 3CO 2 Fe + 3 CO₂

Fe₃O₄ + 4CO 3 Fe + 4 CO₂

Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian mleleh karena suhu t inggi (1.500⁰C)

3. Reaksi pembentukan kerak

CaCO₃ CaO + CO₂

CaO + SiO₂ CaSiO₃ kerak

Karena suhu yang tinggi baik besi maupun kerak mencair. Besi cair berada di bawah. Kemudian dikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan kadar C hingga 4,5%. Disamping C mengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh lalu diproses lagi untuk membuat baja dengan kadar C sebagai berikut :

1. baja ringan kadar C : 0,05 – 0,2 %

2. baja medium kadar C : 0,2 – 0,7 %

3. baja keras kadar C : 0,7 – 1,6 %

Pembuatan baja :

Dibuat dari besi kasar dengan prinsip mengurangi kadar C dan unsur-unsur campuran yang lain. Ada 3 cara :

1. Proses Bessemer

Besi kasar dibakar dalam alat convertor Bessemer. Dari lubang-lubang bawah dihembuskan udara panas sehingga C dan unsur-unsur lain terbakar dan keluar gas. Setelah beberapa waktu kira-kira ¼ jam dihentikan lalu dituang dan dicetak.

2. Open-hearth process

Besi kasar, besi tua dan bijih dibakar dalam alat open-hearth. Oksida-oksida besi (besi tua, bijih) bereaksi dengan C dan unsur-unsur lain Si, P, Mn terjadi besi dan oksida-oksida SiO₂, P₂O₅, MnO₂ dan CO₂. dengan demikian kadar C berkurang.

3. Dengan dapur listrik.

Untuk memperoleh baja yang baik, maka pemanasan dilakukan dalam dapur listrik. Hingga pembakaran dapat dikontrol sehingga terjadi besi dengan kadar C yang tertentu.

5. Kesimpulan

Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain. Unsur transisi periode keempat terdiri dari sepuluh unsur, yaitu Skandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan Seng (Zn).

Beberapa sifat logam:

· Sifat logam sangat keras, tahan panas, elektropositif, dan penghantar listrik yang baik. Pengecualian untuk Cu merupakan logam yang lembut dan elastis. Banyak di antaranya dapat membentuk ion – ion berwarna yang berubah – ubah menurut keadaan bilangan oksidasinya :

1. Mempunyai bilangan oksidasi yang harganya 0 atau positif.

2. Dapat membentuk senyawa kompleks.

· Memiliki elektron tidak berpasangan yang mengakibatkan titik didih atau titik leleh tinggi, bersifat paramagnetik,berwarna dan bersifat katalis.

Kegunaan unsure-unsur periode keempat :

a. Skandium digunakan pada lampu intensitas tinggi

b. Titanium digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia.

c. Vanadium digunakan untuk membuat per mobil dan sebagai katalis pembuatan belerang.

d. Kromium digunakan untuk bahan pembuatan baja, nikrom, stanless steel.

e. Mangan digunakan untuk bahan pembuatan baja, manganin dalam pembuatan alat-alat listrik dan sebagai alloy mangan-besi atau ferromanganese.

f. Besi digunakan untuk pembuatan baja, perangkat elektronik, memori komputer, dan pita rekaman.

g. Kobalt digunakan untuk membuat aliansi (paduan logam)

h. Nikel digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat dan paduan logam

i. Tembaga digunakan untuk kabel – kabel, pipi – pipa, kaleng makanan dan untuk alat-alat elektronik.

j. Seng digunakan sebagai logam pelapis antikarat, paduan logam, pembuatan bahan cat putih, dan antioksidan dalam pembuatan ban mobil.

6.Saran

Manfaatkanlah unsur transisi periode keempat yang ada di bumi dengan sebaik-baiknya dan tidak berlebihan karena dapat menimbulkan dampak negatif juga serta jangan disalahgunakan dalam penggunaannya.

Study Ajaib

Wednesday, April 4, 2018

Materi Transisi Pada Kimia

Related Posts

0 komentar

Followers

Comments

Paling Populer

Labels

Recent Posts

Study Ajaib

Wednesday, April 4, 2018

Materi Transisi Pada Kimia

Related Posts

0 komentar

Followers

Comments

Paling Populer

Labels

Recent Posts

Formulir Kontak