BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Hingga saat ini, unsur

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Hingga saat ini, unsur-unsur kimia berjumlah sekitar 114 unsur. Unsur-unsur
tersebut dikelompokkan berdasarkan kesamaan sifatnya ke dalam beberapa golongan,
yaitu golongan A (golongan utama) dan golongan B (golongan transisi). Selain itu,
unsur-unsur kimia dapat dikelompokkan menjadi unsur logam, nonlogam,
semilogam, dan gas mulia. Dalam kehidupan sehari-hari, unsur-unsur kimia banyak
membantu kita dalam melaksanakan kegiatan. Sulit dibayangkan jika kita hidup tanpa
adanya unsur kimia karena semua benda yang ada di alam ini mengandung unsur
kimia, baik dalam bentuk logam atau unsur bebasnya, senyawanya, atau paduan
logamnya. Tak bisa dipungkiri, selain memberikan manfaat, beberapa unsur kimia
memberikan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan. Kegunaan dan
dampak dari unsur-unsur kimia beserta cara mencegah dan menanganinya tidak
terlepas dari sifat yang dimiliki unsur-unsur tersebut.Unsur transisi adalah unsur yang
dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk
berikatan dengan unsur-unsur yang lain.
Dalam kehidupan sehari-hari,kita sering mendengar sepeti tembaga,besi, emas
dan perak. Bagaimana posisi unsure-unsur tersebutdalam table periodik? Unsur-unsur
tersebut terletak pada golongan transisi periode ke empat dan ke lima. Disini kami
hanya menjelaskan tentang unsure-unsur transisis periode ke empat.
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).
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.
Tentunya kalian mempunyai jam tangan bukan? Ada jam yang terbuat dari
logam, tidak berat ketika dipakai, tidak berkarat ketika kena air, dan tetap mengilap
walaupun sudah lama dipakai. Pernahkah kalian perhatikan dari logam apakah jam
itu? Salah satu bahan yang digunakan dalam pembuatan jam tangan adalah titanium.
Vanadium adalah logam abu-abu yang keras dan tersebar luas dikulit bumi
sekitar 0,02 % massa. Kromium, terletak pada golongan VI B periode keempat dan
merupakan salah satu logam yang penting.Bijih mangan yang utama adalah pirolusit
(MnO2).
Besi bersifat logam dan terletak pada golongan VIII B periode empat dalam
tabeln periodic.Besi di dunia, dengan produksi tahunan mendekati satu miliar ton
merupakan logam penting dalam peradaban modern.Kobalt di alam diperoleh sebagai
bijih smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan
Cu.
Bijih nikel di alam banyak ditemukan dalam mineral petlantdit [(Fe,Ni) 9S8) dan
garnirit [(Ni, Mg)SiO3.nH2O].
Tentunya kalian sering melihat kawat tembaga bukan?kawat tembaga yang
berwarna kuning dan digunakan untuk kawat listrik.Zink di alam merupakan senyawa
yang tersebar luas sebagai bijih tambang.Umumnya senyawa tersebut adalah zink
blende (ZnS) dan calamine (ZnCO3).
Mengingat banyaknya kegunaan unsure-unsur transisi pada periode ke empat dalam
kehidupan sehari-hari, maka kita harus memahami mengenai unsur-unsur periode ke
empat, sehingga menjadi sebuah pengetahuan di masa depan
1.2.
Rumusan Masalah
1. Apa pengertian unsur-unsur transisi?
2. Bagaimana sifat unsur-unsur transisi?
3. Bagaimana konfigurasi elektronik unsur-unsur transisi?
4. Bagaimana kecenderungan dalam periode dan golongan?
5. Bagaimana sifat katalitik unsur-unsur transisi?
6. Bagaimana sifat magnetik senyawa kompleks?
7. Bagaimana reaksi unsur-unsur transisi?
8. Bagaimana ekstraksi unsur-unsur transisi?
9. Bagaimana keberadaan dan kegunaan dari unsur-unsur transisi?
10. Apa dampak negatif penggunaan unsur transisi?
1.3
Tujuan
Setelah mempelajari makalah inidapat mengetahui dan menjelaskan:
1. Pengertianunsur-unsur transisi
2. Sifat unsur-unsur transisi
3. Konfigurasi elektron unsur transisi
4. Kecenderungan dalam periode dan golongan
5. Sifat katalitik unsur-unsur transisi
6. Sifat magnetik senyawa kompleks
7. Reaksi unsur-unsur transisi
8. Ekstaksi unsur-unsur transisi
9. Keberadaan dan kegunaan unsur-unsur transisi
10. Dampak negatif unsur transisi
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
PERKEMBANGAN SISTEM PERIODIK UNSUR
A. Pengelompokan Unsur Logam dan Non Logam
Pada pengelompokan unsur-unsur secara sederhana berdasarkan pada sifat
fisika yang mudah dikenal, seperti logam, titik didih, leleh. Selanjutnya
pengelompokan unsur berkembang tidak lagi berdasarka pada sifat fisika saja tetapi
berdasarkan pada sifat fisika, kimia, dan kenaikan massa atom unsur.
Ketika ilmu kimia lahir, Ilmuwan Arab dan Persia
membagi unsur-unsur
menjadi dua kelompok, yaitu lugham (logam) dan laysa lugham (bukan logam)
Pengelompokan unsur-unsur menjadi logam dan bukan logam berlangsung sampai
abad ke-19. Pengelompokan unsur ini didasarkan pada sifat kelogamannya
Sifat logam
Sifat Non Logam
1. Mengkilap.
1. Tidak mengkilap.
2. Pada suhu kamar umumnya
2. Pada suhu kamar dapat
berwujud padat.
berwujud padat, cair, dan gas.
3. Mudah ditempa/dibentuk.
3. Sulit dibentuk dan rapuh.
4. Penghantar panas dan
4. Bukan penghantar panas
listrik yang baik.
dan listrik yang baik.
Kemudian dilanjutkan oleh Lavoiser yang membagi unsur berdasarkan sifat
kimianya yaitu logam, nonlogam, gas, dan tanah.
Kelemahan dari pengelompokkan unsur ini adalah Pengelompokan ini masih
sangat sederhana, sebab antara unsur-unsur logam sendiri masih terdapat banyak
perbedaan. Akan tetapi pengelompokkan ini merupakan awalnya dari pemikiran para
ahli untuk mengelompokkan unsur- unsur
B. John Dalton
Dalton mengelompokkan unsur-unsur yang jumlahnya 36 unsur (pada waktu itu
diketahui 36 unsur) berdasarkan kenaikan massa atomnya. Hal ini berdaarkan pada
teorinya yang menyatakan bahwa unsur dari atom yang bebeda mempunyai sifat dan
massa atom yang berbeda pula, Masa atom tersebut adalah perbandingan assa atom
unsur terhadap massa atom unsur hidrogen.
C. Jons Jacob Berzelius
Para ilmuwan pada waktu itu menemukan kesalahan yang dilakukan olehDalton
yaitu pada pengukuran unsur Oksigen yang seharusnya massanya 16 kali massa
hidrogen tetapi Dalton menghitung massa oksigen yatu, 7 kali massa hidrogen.
Selanjutnya Berzelius berhasil membuat dan mempublikasikan daftar massa atom
unsur-unsur dengan akurat. Dari daftar tersebut para ilmuwan yang lain berusaha
mengelompokkan unsur-unsur berdsarkan pada hubungan antara sifat dan massa atom
unsur.
Berikut ini pengelompokkan unsur berdsarkan pada kemiripan sifat-sifatnya
dan melihat adanya hubungan antara sifat dan massa atom unsur
1. Triade Dobereiner
Ilmuwan yang mengembangkan sistem periodik unsur ini adalah Johan W.
Dobereiner.
Sistem
periodik
unsur-unsur
yang
dikelompokkan didasarkan pada massa atom. Menurut Dobereiner, jika massa atom
unsur A ditambah massa atom unsur C, kemudian dirata-ratakan maka akan
dihasilkan massa atom unsur B. Ketiga unsur ini akan memiliki sifat yang mirip.
Kelompok unsur tersebut oleh Dobereiner dinamakan triad.
Contoh:
Triade Litium (Li), Natrium (Na) dan Kalium (K)
Triade Kalsium ( Ca ),Stronsium ( Sr) dan Barium ( Ba )
Triade Klor ( Cl ), Brom ( Br ) dan Iod ( I )
Unsur
Massa Atom
Wujud
Li
6,94
Padat
Na
22,99
Padat
K
39,10
Padat
Massa Atom Na (Ar Na) = 6,94 +39,10 = 23,02
2
Kelemahan atom Triade : ada beberapa unsur lain yang tidak termasuk dalam satu
triad, tetapi mempunyai sifat-sifat mirip dengan triad tersebut.
2. Hukum Oktaf Newlands
John Newlands menyusun unsur berdasarkan kenaikan massa atom
relatifnya. Jika
unsur-unsur
dideretkan
menurut kenaikan
massa
atom
relatifnya maka unsur kedelapan memiliki sifat mirip dengan unsur pertama.
ternyata unsur yang berselisih 1 oktaf (unsur ke-1 dan ke-8, unsur ke-2 dan unsur ke9), menunjukkan kemiripan sifat. Pola ini dinamakan Hukum Oktaf.
Kelemahan Hukum Oktaf karena hanya berlaku untuk unsur-unsur ringan. Jika
diteruskan, ternyata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya, Zn mempunyai
sifat yang cukup berbeda dengan Be, Mg, dan Ca.
Sifat-sifat unsur yang ditemukan berkala atau periodik setelah 8 unsur disebut
Hukum Oktaf.
H
F
Cl
Li
Na
K
Be
Mg
Ca
B
Al
Cr
C
Si
Ti
N
P
Mn
O
S
Fe
Berdasarkan Daftar Oktaf Newlands di atas; unsur H, F dan Cl mempunyai kemiripan
sifat
3. Sistem Periodik Lothar Meyer
Pada tahun 1864, Lothar Meyer melakukan eksperimen yaitu mengamati
hubungan antara kenaikan massa atom denan sifat unsur. Hal tersebut dilakukan
dengan membuat kurva volume atom versus massa atom atom, grafik tersebut
ditampilakna di bawah ini :
Dari grafik tersebut, ia melihat adanya keteraturan pada unsur-unsur dengan
sifat yang mirip. Sebagai contoh, lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), dan
Rubidium (Rb) berada pada puncak. Yang lebih penting adalah ia mengamti jumlah
unsur-unsur diantara puncak-puncak tersebut berbeda-beda. Dengan demikian,
pengulangan pada hukum oktaf tidak berlaku.
4. Sistem Periodik Mendeleev
Sistem periodik Mendeleev didasarkan pada massa atom relatif, sedangkan
sistem periodik Meyer didasarkan pada massa jenis atom. Walaupun dasar
penggolongan sistem periodik berbeda, tetapi hasilnya hampir sama. Mendeleev
menyusun sistem periodik unsur-unsur dengan cara menempatkan unsur-unsur ke
dalam bentuk baris dan kolom. Unsur-unsur dalam kolom yang sama ini memiliki
sifat-sifat yang mirip. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai
kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal, yang disebut golongan. Lajur-lajur
horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya,
disebut periode.
Kelemahan Sistem ini adalah penempatan beberapa unsur tidak sesuai dengan
kenaikan massa atom relatifnya. Selain itu masih banyak unsur yang belum dikenal.
Keunggulan Sistem periodik Mendeleev adalah bahwa Mendeleev berani
mengosongkan beberapa tempat dengan keyakinan bahwa masih ada unsur yang
belum dikenal (James E. Brady, 1990)
5. Sistem Periodik Modren
Tahun 1914, Henry G. J. Moseley menemukan bahwa urutan unsur dalam tabel
periodik sesuai kenaikan nomor atom. Tabel periodik modern yang disebut juga
tabel periodik bentuk panjang, disusun menurut kenaikan nomor atom dan
kemiripan sifat. Tabel periodik modern ini dapat dikatakan sebagai penyempurnaan
Tabel Periodik Mendeleyev.Tabel periodik bentuk panjang terdiri atas lajur vertikal
(golongan) yang disusun menurut kemiripan sifat dan lajur horizontal (periode) yang
disusun berdasarkan kenaikan nomor atomnya.
Awalnya sistem periodik modern adalah gambar yang diatas dimana letak unsur
lantanida dan aktinida ada di antara golongan utama dan golongan transisi akan tetapi
agar terlihat lebih menarik dan huruf – hurufnya mudah dibaca maka dibuat unsur
unsur transisi dalam pada bagian bawah seperti pada gambar berikut ini
Dengan cara ini maka unsur transisi terletak pada golongan 3 sampai golongan
12. Pada periode 6 dan 7 terdapat masing-masing 14 unsur yang disebut unsur-unsur
transisi dalam, yaitu unsur-unsur antanida dan aktinida. Unsur-unsur transisi dalam
semua termasuk golongan IIIB.Unsur-unsur lantanida pada periode 6 golongan IIIB,
dan unsur-unsur aktinida pada periode 7 golongan IIIB.Penempatan unsur-unsur
tersebut di bagian bawah tabel periodik adalah untuk alasan teknis, sehingga daftr
tidak terlalu panjang.
2.2
Sejarah Penemuan Unsur Transisi
2.2.1 Skandium
Sejarah
(Latin: scandia, Scandinavia). Mendeleev telah memprediksi keberadaan unsur
ekaboron berdasarkan prinsip sistim periodik yang ditemukannya. Unsur ini
diperkirakan memiliki berat atom antara 40 (kalsium) dan 48 (titanium). Elemen
skandium ditemukan oleh Nilson pada tahun 1878 di dalam mineral-mineral euxenite
dan gadolinite, yang belum pernah ditemukan dimanapun kecuali di Skandinavia.
Dengan memproses 10 kg euxenite dan hasil sampingan mineral-mineral langka
lainnya, Nilson berhasil memproduksi 2 gram skandium oksida murni. Ilmuwanilmuwan berikutnya kemudian menunjukkan bahwa skandium yang ditemukan
Nilson sama dengan ekaboronnya Mendeleev.
Sifat-sifat
Skandium adalah logam perak-putih yang berubah warna menjadi kekuningan atau
kemerahjambuan jika diekspos dengan udara. Elemen ini lunak dan lebih menyerupai
itrium dan metal-metal langka lainnya ketimbang aluminium atau titanium. Ia ringan
dan memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada aluminium, menjadikannya bahan
yang sangat diminati oleh perangcang pesawat antariksa. Skandium tidak terserang
dengan
21
campuran
1:1
kalsium ← skandium → titanium
HNO3
dan
48%
HF.
↑
Sc
↓
Y
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
skandium, Sc, 21
Deret kimia
transition metals
Golongan, Periode, Blok
3, 4, d
silvery
white
Penampilan
Massa atom
44.955912(6) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d1 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 9, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
2.985 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
2.80 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
1814
K
(1541 °C, 2806 °F)
3109
K
(2836 °C, 5136 °F)
Kalor peleburan
14.1 kJ/mol
Kalor penguapan
332.7
kJ/mol
2.2.2 Titanium
Sejarah
(Latin: titans, anak pertama bumi dalam mitologi romawi) Ditemukan oleh Gregor di
tahun 1791 dan dinamakan oleh Klaproth di tahun 1795. Titanium yang tidak murni
dipersiapkan oleh Nilson dan Pettersson di tahun 1887, tetapi unsur yang murni tidak
dibuat sampai pada tahun 1910 oleh Hunter dengan cara memanaskan TiCl 4 dengan
natrium dalam bom baja.
Sifat-sifat
Titanium murni merupakan logam putih yang sangat bercahaya. Ia memiliki berat
jenis rendah, kekuatan yang bagus, mudah dibentuk dan memiliki resistansi korosi
yang baik. Jika logam ini tidak mengandung oksigen, ia ductile. Titanium merupakan
satu-satunya logam yang terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium juga memiliki
resistansi terhadap asam sulfur dan asam hidroklorida yang larut, kebanyakan asam
organik lainnya, gas klor dan solusi klorida. Titanium murni diberitakan dapat
menjadi radioaktif setelah dibombardir dengan deuterons. Radiasi yang dihasilkan
adalah positrons dan sinar gamama. Logam ini dimorphic. Bentuk alfa heksagonal
berubah menjadi bentuk beta kubus secara perlahan-lahan pada suhu 880 derajat
Celcius. Logam ini terkombinasi dengan oksigen pada suhu panas merah dan dengan
klor pada suhu 550 derajat Celcius. Logam titanium tidak bereaksi dengan fisiologi
tubuh manusia (physiologically inert). Titanium oksida murni memiliki indeks
refraksi yang tinggi dengan dispersi optik yang lebih tinggi daripada berlian.
Isotop
Titanium alami memiliki lima isotop dengan masa atom dari 46 sampai 50. Semuanya
stabil. Ada delapan isotop titanium yang labil.
22
↑
scandium ← titanium → vanadium
Ti
↓
Zr
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
titanium, Ti, 22
Deret kimia
transition metals
Golongan, Periode, Blok
4, 4, d
silvery
metallic
Penampilan
Massa atom
47.867(1) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d2 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 10, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
4.506 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
4.11 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
1941
K
(1668 °C, 3034 °F)
3560
(3287 °C, 5949 °F)
Kalor peleburan
14.15 kJ/mol
Kalor penguapan
425 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 °C) 25.060 J/(mol·K)
Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti
dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, 'lustrous', tahan
K
korosi (termasuk tahan terhadap air laut dan chlorine dengan warna putih-metalikkeperakan. Titanium digunakan dalam alloy kuat dan ringan (terutama dengan besi
dan aluminum) dan merupakan senyawa terbanyaknya, titanium dioxide, diguankan
dalam pigmen putih.
Unsur ini terdapat di banyak mineral dengan sumber utama adalah rutile dan ilmenite,
yang tersebar luas di seluruh Bumi. Ada dua bentuk allotropic dan lima isotop alami
dari unsur ini; Ti-46 sampai Ti-50 dengan Ti-48 yang paling banyak terdapat di alam
(73,8%). Sifat Titanium mirip dengan zirconium secara kimia maupun fisika.
Keunggulan Titanium

Salah satu karakteristik Titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat
dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.

Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi daripada paduan aluminium.

Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 C maka
dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara
nyata.

Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi daripada aluminium dan
baja.

Dengan rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium, maka
komponen-komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang
lebih sedikit dibanding aluminium.
2.2.2 Vanadium
Sejarah
Vanadium ditemukan pertama kali oleh del Rio pada tahun 1801. Sayangnya, seorang
ahli kimia Perancis dengan salah menyatakan bahwa unsur baru del Rio hanyalah
krom yang tidak murni. Del Rio pun menyangka dirinya salah dan menerima
pernyataan ahli kimia Perancis itu.
Unsur ini akhirnya ditemukan ulang pada tahun 1830 oleh Sefstrom, yang
menamakan unsur itu untuk memuliakan dewi Skandinavia, Vanadis, karena aneka
warna senyawa yang dimilikinya. Vanadium berhasil diisolasi hingga nyaris murni
oleh Roscoe, pada tahun 1867 dengan mereduksi garam kloridanya dengan hidrogen.
Vanadium tidak dapat dimurnikan hingga kadar 99.3% – 99.8% hingga tahun 1922.
Vanadium alam merupakan campuran dari 2 isotop, yakni Vanadium-50 sebanyak
0.24% dan Vanadium -51 sebanyak 99.76%. Vanadium-50 sedikit radioaktif,
memiliki masa paruh lebih dari 3.9 x 1017 tahun. Ada sembilan isotop lainnya yang
tidak stabil
Sifat-sifat
Vanadium murni adalah logam berwarna putih cemerlang dan lunak. Tahan korosi
terhadap larutan basa, asam sulfat, dan asam klorida, juga air garam. Tetapi logam ini
teroksidasi di atas 660oC. Vanadium memiliki kekuatan struktur yang baik dan
memiliki kemampuan fisi neutron yang rendah , membuatnya sangat berguna dalam
penerapan nuklir .
Penanganan
Vanadium dan semua senyawanya adalah beracun dan harus ditangani dengan hatihati. Konsentrasi maksimum V2O5 yang masih diizinkan terdapat di udara adalah 0.05
(selama 8 jam kerja rata-rata selama 40 jam per minggu)
23
titanium ← vanadium → kromium
↑
V
↓
Nb
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
vanadium, V, 23
Deret kimia
transition metals
Golongan, Periode, Blok
5, 4, d
gray-white
metal
Penampilan
Massa atom
50.9415(1) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d3 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 11, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
6.0 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
5.5 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
2183
K
(1910 °C, 3470 °F)
3680
K
(3407 °C, 6165 °F)
Kalor peleburan
21.5 kJ/mol
Kalor penguapan
459 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 C) 24.89 J/(mol·K)
2.2.4 Kromium
Ditemukan pada tahun 1797 oleh Vauquelin, yang membuat logam khrom pada
tahun berikutnya. Khrom adalah logam berwarna abu-abu, berkilau, keras sehingga
memerlukan proses pemolesan yang cukup tinggi.
Khrom digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan
membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna. Kebanyakan digunakan
dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan permukaan logam yang keras dan
indah dan juga dapat mencegah korosi. Khrom memberikan warna hijau emerald
pada kaca. Khrom juga luas digunakan sebagai katalis.Industri refraktori
menggunakan khromit untuk membentuk batu bata, karena khromit memiliki titik cair
yang tinggi, pemuaian yang relatif rendah dan kstabilan struktur kristal.
Senyawa komponen khrom berwarna. Kebanyakan senyawa khromat yang
penting adalah natrium dan kalium, dikromat, dan garam dan ammonium dari
campuran aluminum dengan khrom . Dikhromat bersifat sebagai zat oksidator dalam
analisis kuantitatif, juga dalam proses pemucatan kulit.Senyawa lainnya banyak
digunakan di industri; timbal khromat berwarna kuning khrom, merupakan pigmen
yang sangat berharga.Senyawa khrom digunakan dalam industri tekstil sebagai
mordan atau penguat warna. Dalam industri penerbangan dan lainnya,senyawa
khrom berguna untuk melapisi aluminum.
24
vanadium ← kromium → mangan
↑
Cr
↓
Mo
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
kromium, Cr, 24
Deret kimia
logam transisi
Golongan, Periode, Blok
6, 4, d
perak
metalik
Penampilan
Massa atom
51.9961(6) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d5 4s1
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 13, 1
Ciri-ciri fisik
Fase
solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
7.15 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
6.3 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
2180
K
(1907 °C, 3465 °F)
2944
(2671 °C, 4840 °F)
Kalor peleburan
21.0 kJ/mol
Kalor penguapan
339.5 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 °C) 23.35 J/(mol·K)
Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki
lambang Cr dan nomor atom 24.
Kromium trivalen (Cr(III), atau Cr3+) diperlukan dalam jumlah kecil dalam
metabolismegula pada manusia. Kekurangan kromium trivalen dapat menyebabkan
penyakit yang disebut penyakit kekurangan kromium (chromium deficiency).
K
Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles
menjadi mengkilat. Dengan sifat ini, kromium (krom) banyak digunakan sebagai
pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan, seperti knalpot pada
sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan seperti emas, emas yang dilapisi
oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih. Perpaduan Kromium
dengan besi dan nikel menghasilkan baja tahan karat.
2.2.5 Mangan
Sejarah
Pertama kali dikenali oleh Scheele, Bergman dan ahli lainnya sebagai unsur dan
diisolasi oleh Gahn pada tahun 1774, dengan mereduksi mangan dioksida dengan
karbon.
Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk; oksida, silikat,
karbonat adalah senyawa yang paling umum.Penemuan sejumlah besar senyawa
mangan di dasar lautan merupakan sumber mangan dengan kandungan 24%,
bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yang lebih sedikit.
Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia,
Afrika Selatan, Gabon, dan India.Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineral mangan
yang paling banyak dijumpai.Logam ,mangan diperoleh dengan mereduksi oksida
mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.
Sifat-sifat
Mangan berwarna putih keabu-abuan, dengan sifat yang keras tapi rapuh.
Mangan sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai dengan air dingin perlahan-lahan.
Mangan digunakan untuk membentuk banyak alloy yang penting. Dalam baja,
mangan meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan,dan
kemampuan pengerasan.
Logam mangan bersifat ferromagnetik setelah diberi perlakuan. Logam
murninya terdapat sebagai bentuk allotropik dengan empat jenis. Salah satunya, jenis
alfa, stabil pada suhu luar biasa tinggi; sedangkan mangan jenis gamma, yang
berubah menjadi alfa pada suhu tinggi, dikatakan fleksibel, mudah dipotong dan
ditempa.
Penanganan
Terpapar dengan debu mangan, uap dan senyawanya tidak boleh melebihi
angka 5 ppm bahkan untuk periode yang sangat pendek karena tingkat toksisitas
unsurnya.
25
kromium ← mangan → besi
↑
Mn
↓
Tc
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
mangan, Mn, 25
Deret kimia
transition metals
Golongan, Periode, Blok
7, 4, d
silvery
Penampilan
Massa atom
54.938045(5) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d5 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 13, 2
metallic
Ciri-ciri fisik
Fase
solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
7.21 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
5.95 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
1519
(1246 °C, 2275 °F)
2334
(2061 °C, 3742 °F)
Kalor peleburan
12.91 kJ/mol
Kalor penguapan
221 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 C) 26.32 J/(mol·K)
2.2.6 Besi
Besi merupakan salah satu unsur logam transisi golongan VIIIB yang mudah
ditempa, mudah dibentuk, berwarna putih perak, dan mudah dimagnetisasi pada suhu
normal.Logam besi terdapat dalam 3 bentuk, yaitu α-iron (alpha-iron), γ-iron
(gamma-iron), dan δ-iron (delta-iron). Perbedaan tiap bentuk besi tersebut adalah dari
susunan atom-atom pada kisi kristalnya. Secara kimia besi merupakan logam yang
cukup aktif, hal ini karena besi dapat bersenyawa dengan unsur-unsur lain, seperti
unsur-unsur halogen (fluorin, klorin, bromin, iodin, dan astatin), belerang, fosfor,
karbon, oksigen, dan silikon.
1.
Asal-usul nama dan lambang unsur
Kata Anglo-Saxon asal simbol Fe (Ferrum) berasal dari bahasa Latin yang berarti
“Elemen Suci”. Diberi nama Ferrum, ketika pemerintahan Romawi, kaisar Roma
yang bernama Marcus Aurelius dan Commodus menghubungkan dengan mitos Planet
Mars. Ferrum ini dulunya digunakan untuk membuat pedang yang digunakan dalam
Perang Salib.
K
K
2.
Sejarah penemuan
Sejarah penemuan besi belum jelas sampai sekarang. Ada referensi dalam mitologi
TheOld Testement (Wasiat Kuno) yang mengacu pada keturunan Adam sebagai
"instruktur besi atau semua pencipta loyang dan besi." Artefak arkeologi yang terbuat
dari besi lebur dikenal dari sekitar 3000 SM. Besi tampaknya telah diperkenalkan
sebagai tahap terakhir dalam "zaman logam." Hanya dalam jumlah kecil yang
diketahui sampai menjelang akhir Zaman Perunggu di sekitar 1500 SM. Dibutuhkan
suhu 1.0830 C untuk dapat mencairkan besi. Oleh karena itu, tidak secara luas besi
digunakan untuk pembuatan alat-alat pabrik dan senjata sampai sekitar 1000 SM
sebagai seni metalurgi berkembang. Bijih besi banyak ditemukan diberbagai daerah
di seluruh dunia. Seperti metalurgi yang berkembang di Asia Kecil, Cina, Turki,
Mesir, Siprus, Yunani, dan Semenanjung Liberia, begitu pula penyebaran kegunaan
terkait besi. Kemudian, teknik metalurgi besi menyebar ke negara-negara Eropa. Pada
zaman logam berikutnya, produksi ini kemudian adalah alat-alat dari besi, kendaraan,
seni, dan koin, serta senjata, yang menciptakan peluang dan manfaat yang
menghasilkan bangunan permanen dan kota-kota dan penyebaran peradaban.
26
mangan ← besi → kobalt
↑
Fe
↓
Ru
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
besi, Fe, 26
Deret kimia
logam transisi
Golongan, Periode, Blok
8, 4, d
Penampilan
metalik
mengkilap
keabu-abuan
Massa atom
55,845(2) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d6 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 14, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
padat
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
7,86 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
6,98 g/cm³
Titik lebur
Titik didih
1811
(1538 °C, 2800 °F)
3134
(2861 °C, 5182 °F)
Kalor peleburan
13,81 kJ/mol
Kalor penguapan
340 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 C) 25,10 J/(mol·K)
2.2.7 Kobal
Sejarah
Kobalt adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang
Co dan nomor atom27.Elemen ini biasanya hanya ditemukan dalam bentuk campuran
di alam.Elemen bebasnya, diproduksi dari peleburan reduktif, adalah logam berwarna
abu-abu perak yang keras dan berkilau.Ketersediaan: unsur kimia kobal tersedia di
dalam banyak formulasi yang mencakup kertas perak, potongan, bedak, tangkai, dan
kawat.
K
K
Sejarah ditemukan oleh Brandt pada tahun 1735.Di alam, kobalt terdapat dalam
bentuk senyawa, seperti mineral kobalt glans (CoAsS), linalit (Co3S4), dan smaltit
(CoAs2) dan eritrit.Sering terdapat bersamaan dengan nikel, perak, timbal, tembaga
dan bijih besi, yang mana umum didapatkan sebagai hasil samping produksi.Kobal
juga terdapat dalam meteorit.
Sifat-sifat
Kobal bersifat rapuh, logam keras, menyerupai penampakan besi dan nikel.
Kobal memiliki permeabilitas logam sekitar dua pertiga daripada besi. Kobal
cenderung terdapat sebagai campuran dua allotrop pada kisaran suhu yang sangat
lebar. Transformasi antara dua bentuk ini bersifat lembam dan ditemukan dengan
variasi tinggi sebagaimana dilaporkan pada sifat fisik kobal.
Penanganan
Terpapar dengan kobal (baik uap logam maupun debu)tidak boleh lebih dari
0.05 mg/m3 (8 jam kerja per hari-40 jam seminggu)
Warna: sedikit berkilauan, metalik, keabu-abuan Penggolongan: Metalik
Ketersediaan: unsur kimia kobal tersedia di dalam banyak formulasi yang mencakup
kertas perak, potongan, bedak, tangkai, dan kawat. contoh besar Dan kecil unsur
kimia. Unsur kimia kobalt juga merupakan suatu unsure dengan sifat rapuh agak
kerasdan mengandung metal serta kaya sifat magnetis yang serupa setrika. Unsur
kimia kobalt adalah batu bintang. Deposit bijih. Cobalt-60 ( 60Co) adalah suatu
isotop yang diproduksi menggunakan suatu sumber sinar ( radiasi energi tinggi).
unsur kimia/kobalt mewarnai gelas/kaca serta memiliki suatu keindahan warna
kebiruan.
Secara umum dapat kita deskripsikan sebagai berikut :
• Nama: unsur kimia kobal • Lambang: Co • Nomor-Atom: 27 • Berat atom:
58.933200 ( 9) • Golongkan nomor;jumlah: 9 • Nomor periode;Jumlah: 4
Salah satu makanan yang kita konsumsi ber sumber vitamin B12 yang merupakan
suatu campuran yang berisi unsur kobalt, adalah marmite, tetapi unsure yang
dikandung didalamnya tergolong unsur lebih lemah dan lembut. Di Australia dikenal
dengan Vegemite, sedangkan di Amerika, Marmite dicampur dengan pindakas.
2.2.8
Nikel
Sejarah
Nikel ditemukan oleh Cronstedt pada tahun 1751 dalam mineral yang
disebutnya kupfernickel (nikolit)
Sifat-sifat
Nikel berwarna putih keperak-perakan dengan pemolesan tingkat tinggi.
Bersifat keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang
agak baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal,
yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga.
Penanganan
Terpapar dengan logam nikel dan senyawa nikel yang mudah larut tidak boleh
melebih 0.05 mg/cm3 (selama 8 jam kerja perhari- 40 jam seminggu). Uap dan debu
nikel sulfida beresiko karsinogenik.
28
kobal ← nikel → tembaga
↑
Ni
↓
Pd
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom
nikel, Ni, 28
Deret kimia
logam transisi
Golongan, Periode, Blok
10, 4, d
Penampilan
kemilau,
Massa atom
58.6934(2) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d8 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 16, 2
Ciri-ciri fisik
metalik
Fase
padat
Massa jenis (sekitar suhu kamar)
8,908 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur
7,81 g/cm³
Titik lebur
1728
K
(1455 °C, 2651 °F)
Titik didih
3186
K
(2913 °C, 5275 °F)
Kalor peleburan
17,48 kJ/mol
Kalor penguapan
377,5 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 °C) 26,07 J/(mol·K)
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni
dan nomor atom 28.
Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat
lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat
membentuk baja tahan karat yang keras.
Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel)
yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak),
ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri.
2.8.9
Tembaga
Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang
Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa LatinCuprum.Tembaga
merupakan konduktorpanas dan listrik yang baik.Selain itu unsur ini memiliki korosi
yang lambat sekali
2.2.10 Seng
30
tembaga ← seng → galium
↑
Zn
↓
Cd
Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor
atom
seng, Zn, 30
Deret kimia
logam transisi
Golongan, Periode, Blok
12, 4, d
abu-abu muda kebiruan
Penampilan
Massa atom
65,409(4) g/mol
Konfigurasi elektron
[Ar] 3d10 4s2
Jumlah elektron tiap kulit
2, 8, 18, 2
Ciri-ciri fisik
Fase
padat
Massa jenis (sekitar suhu
kamar)
Massa jenis cair pada titik
lebur
Titik lebur
Titik didih
7,14 g/cm³
6,57 g/cm³
692,68
K
(419,53 °C, 787,15 °F)
1180
K
(907 °C, 1665 °F)
Kalor peleburan
7,32 kJ/mol
Kalor penguapan
123,6 kJ/mol
Kapasitas kalor
(25 °C) 25,390 J/(mol·K)
Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn,
nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan
12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal
ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga
memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di
kerak Bumi dan memiliki limaisotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang
adalah sfalerit (seng sulfida).
Kuningan, yang merupakan campuran aloi tembaga dan seng, telah lama
digunakan paling tidak sejak abad ke-10 SM. Logam seng tak murni mulai diproduksi
secara besar-besaran pada abad ke-13 di India, manakala logam ini masih belum di
kenal oleh bangsa Eropa sampai dengan akhir abad ke-16. Paraalkimiawan membakar
seng untuk menghasilkan apa yang mereka sebut sebagai "salju putih" ataupun "wol
filsuf". Kimiawan Jerman Andreas Sigismund Marggraf umumnya dianggap sebagai
penemu logam seng murni pada tahun 1746. Karya Luigi Galvani dan Alessandro
Volta berhasil menyingkap sifat-sifat elektrokimia seng pada tahun 1800. Pelapisan
seng pada baja untuk mencegah perkaratan merupakan aplikasi utama seng. Aplikasiaplikasi lainnya meliputi penggunaannya pada baterai dan aloi. Terdapat berbagai
jenis senyawa seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat
(suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada sampo anti
ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar), dan seng metil ataupun seng dietil di
laboratorium organik.
Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat penting bagi tubuh.[1]
Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan
asupan seng. Defisiensi ini juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anakanak,
defisiensi
ini
menyebabkan
gangguan
pertumbuhan,
mempengaruhi
pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan
kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia.[1] Konsumsi seng yang
berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga.
Dalam bahasa sehari-hari, seng juga dimaksudkan sebagai pelat seng yang
digunakan sebagai bahan bangunan.
Sifat fisik
Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifat
diamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. [2]
Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal.Lehto
1968, p. 826
Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan suhu, namun menjadi dapat
ditempa antara 100 sampai dengan 150 °C.[2] Di atas 210 °C, logam ini kembali
menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-mukulnya. [3]
Seng juga mampu menghantarkan listrik. Dibandingkan dengan logam-logam
lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif
rendah.[4] Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang terendah di antara
semua logam-logam transisi selain raksa dan kadmium.[4]
Terdapat banyak sekali aloi yang mengandung seng. Salah satu contohnya
adalah kuningan (aloi seng dan tembaga). Logam-logam lainnya yang juga diketahui
dapat membentuk aloi dengan seng adalah aluminium, antimon, bismut, emas, besi,
timbal, raksa, perak, timah, magnesium, kobalt, nikel, telurium, dan natrium.[5]
Walaupun seng maupun zirkonium tidak bersifat feromagnetik, aloi ZrZn2
memperlihatkan feromagnetisme di bawah suhu 35 K.
Sifat kimiawi
Reaktivitas
Seng memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d104s2 dan merupakan unsur golongan
12 tabel periodik. Seng cukup reaktif dan merupakan reduktor kuat.. Permukaan
logam seng murni akan dengan cepat mengusam, membentuk lapisan seng karbonat,
Zn5(OH)6CO3, seketika berkontak dengan karbon dioksida. Lapisan ini membantu
mencegah reaksi lebih lanjut dengan udara dan air.
Seng yang dibakar akan menghasilkan lidah api berwarna hijau kebiruan dan
mengeluarkan asap seng oksida. Seng bereaksi dengan asam, basa, dan non-logam
lainnya.[19] Seng yang sangat murni hanya akan bereaksi secara lambat dengan asam
pada suhu kamar. Asam kuat seperti asam klorida maupun asam sulfat dapat
menghilangkan lapisan pelindung seng karbonat dan reaksi seng dengan air yang ada
akan melepaskan gas hidrogen.
Seng secara umum memiliki keadaan oksidasi +2. Ketika senyawa dengan
keadaan oksidasi +2 terbentuk, elektron pada kelopak elektron terluar s akan terlepas,
dan ion seng yang terbentuk akan memiliki konfigurasi [Ar]3d10. Hal ini mengijinkan
pembentukan empat ikatan kovalen dengan menerima empat pasangan elektron dan
mematuhi kaidah oktet. Stereokimia senyawa yang dibentuk ini adalah tetrahedral
dan ikatan yang terbentuk dapat dikatakan sebagai sp3. Pada larutan akuatik,
kompleks oktaherdal, [Zn(H2O)6]2+, merupakan spesi yang dominan. Penguapan seng
yang dikombinasikan dengan seng klorida pada temperatur di atas 285 °C
mengindikasikan adanya Zn2Cl2 yang terbentuk, yakni senyawa seng yang
berkeadaan oksidasi +1.[18] Tiada senyawa seng berkeadaan oksidasi selain +1 dan +2
yang diketahui. Perhitungan teoritis mengindikasikan bahwa senyawa seng dengan
keadaan oksidasi +4 sangatlah tidak memungkinkan terbentuk.
Sifat kimiawi seng mirip dengan logam-logam transisi periode pertama seperti
nikel dan tembaga. Ia bersifat diamagnetik dan hampir tak berwarna. Jari-jari ion
seng dan magnesium juga hampir identik. Oleh karenanya, garam kedua senyawa ini
akan memiliki struktur kristal yang sama. Pada kasus di mana jari-jari ion merupakan
faktor penentu, sifat-sifat kimiawi keduanya akan sangat mirip. Seng cenderung
membentuk ikatan kovalen berderajat tinggi. Ia juga akan membentuk senyawa
kompleks dengan pendonor N- dan S-. Senyawa kompleks seng kebanyakan
berkoordinasi 4 ataupun 6 walaupun koordinasi 5 juga diketahui ada.
Senyawa seng
Seng klorida
Kebanyakan metaloid dan non logam dapat membentuk senyawa biner dengan seng,
terkecuali gas mulia. Oksida ZnO merupakan bubuk berwarna putih yang hampir
tidak larut dalam larutan netral. Ia bersifat amfoter dan dapat larut dalam larutan asam
dan basa kuat. Kalkogenida lainnya seperti ZnS, ZnSe, dan ZnTe memiliki banyak
aplikasinya dalam bidang elektronik dan optik. Pniktogenida (Zn3N2, Zn3P2, Zn3As2
dan Zn3Sb2), peroksida ZnO2, hidrida ZnH2, dan karbida ZnC2 juga dikenal
keberadaannya.[30] Dari keempat unsur halida, ZnF2 memiliki sifat yang paling ionik,
sedangkan sisanya (ZnCl2, ZnBr2, dan ZnI2) bertitik lebur rendah dan dianggap lebih
bersifat kovalen.
Seng asetat basa
Dalam larutan basa lemah yang mengandung ion Zn 2+, hidroksida dari seng Zn(OH)2
terbentuk sebagai endapat putih. Dalam larutan yang lebih alkalin, hidroksida ini akan
terlarut dalam bentuk [Zn(OH)4]2- Senyawa nitrat Zn(NO3)2, klorat Zn(ClO3)2, sulfat
ZnSO4, fosfat Zn3(PO4)2, molibdat ZnMoO4, sianida Zn(CN)2, arsenit Zn(AsO2)2,
arsenat Zn(AsO4)2•8H2O dan kromat ZnCrO4 merupakan beberapa contoh senyawa
anorganik seng. Salah satu contoh senyawa organik paling sederhana dari seng adalah
senyawa asetat Zn(O2CCH3)2.
Senyawa organoseng merupakan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan kovalen
seng-karbon. Dietilseng ((C2H5)2Zn) merupakan salah satu reagen dalam kimia
sintesis. Senyawa ini pertama kali dilaporkan pada tahun 1848 dari reaksi antara seng
dengan etil iodida dan merupakan senyawa yang pertama kali diketahui memiliki
ikatan sigma logam-karbon. Dekametildizinkosena mengandung ikatan seng-seng
kovalen yang kuat pada suhu kamar.
2.3 Pengertian Unsur Transisi
Unsur-unsur transisi didefinisikan sebagai suatu unsur yang memiliki kulit d
atau f yang terisi sebagian. Unsur transisi semuanya adalah logam, kebanyakan
berupa logam keras yang menghantar panas dan listrik yang baik. Diambil definisi
yang lebih luas dan mencakup juga unsur-unsur yang mempunyai kulit d dan f yang
terisi sebagian dalam senyawaan. Ini berarti bahwa logam-logam mata uang, Cu, Ag,
dan Au. Sebagai logam-logam transisi, karena
3 d9 ,
konfigurasi
Ag 11
mempunyai konfigurasi
Cu
11
mempunyai konfigurasi
4 d 9 , dan
A u11
mempunyai
5 d 8 . Secara tepat, dianggap bahwa unsur-unsur ini adalah unsur
transisi karena perilaku kimiawinya sangat mirip dengan unsur-unsur transisi lainnya.
Jadi ada 56 unsur-unsur transisi, dihitung dari unsur yang terberat sampai
dengan yang bernomor atom 104. Unsur-unsur transisi yang banyak ini dibagi lagi
dalam tiga golongan utama: (a) unsur-unsur transisi utama atau unsur blok d, (b)
unsur-unsur lantanida, dan (c) unsur-unsur aktinida.
Golongan transisi utama atau blok d mengandung unsur-unsur yang hanya
mempunyai kulit d yang terisi sebagian. Jadi, unsur skandium, dengan konfigurasi
elektron terluar
4 s 2 3 d 1 , adalah anggota yang teringan. Kedelapan unsur
berikutnya, deret pertama transisi, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, dan Cu, semuanya
mempunyai kulit 3d yang terisi sebagian baik dalam keadaan dasar dari atom bebas
(kecuali Cu) atau dalam satu atau lebih ion-ion yang kimiawinya penting (kecuali Sc).
Konfigurasi seng adalah
3 d 10 4 s 2
dan unsurnya tidak membentuk senyawaan di
mana kulit 3d terionisasi, juga ionisasi tidak terjadi pada setiap sembilan unsur
berikutnya. Ini tidak terjadi sampai pada ytrium, dengan konfigurasi elektron terluar
pada keadaan dasar
5 s 2 4 d 1 , yang ditemui sebagai unsur transisi berikutnya.
Kedelapan unsur berikutnya, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Pd, dan Ag, semuanya mempunyai
kulid 4d yang terisi sebagian baik dalam unsur bebas (kecuali Ag) atau dalam satu
atau lebih ion yang penting (kecuali Y). Golongan dari sembilan unsur ini menyusun
deret transisi kedua.
Demikian juga bila diikuti deretan unsur-unsurnya, tidak pernah ada
kekosongan pada kulit d pada kondisi kimiawi yang berarti sampai dicapai unsur
lantanum, bila pola yang telah diamati dua kali kemudian diulang lagi, akan diikuti 8
unsur degan set besar elektron 5d yang tidak penuh. Meskipun demikian hal ini tidak
terjadi . kulit 4f sekarang menjadi sedikit lebih stabil dari pada kulit 5d, dan melalui
14 unsur berikutnya, elektron-elektron memasuki kulit 4f sampai luretium menjadi
terisi. Lutetium mempunyai konfigurasi elektron terluar
4 f 14 5 d 1 6 s2 . Karena La
dan Lu keduanya mempunyai kulit d yangterisi sebagian dan tidak ada kulit lainnya
yang terisi sebagian, maka keduanya harus dianggap sebagai unsur blok d. Meskipin
demikian, sebagai alasan kimia, tidaklah bijaksana untuk menggolongkannya dengan
cara demikian, karena semua dari 15 unsur La (Z = 57) sampai Lu (Z = 71)
mempunyai sifat fisik dan kimiawi yang mirip, di mana lantanum menjadi pedoman;
dengan demikian, unsur-unsur ini disebut lantanida.
Dilanjutkan dengan air raksa, yang mengikuti emas, melalui gas mulia radon
dari unsur radio Fr dan Ra sampailah pada aktinium, dengan konfigurasi elektron
terluar
7 s 2 6 d1 . Dengan analogi seperti yang terjadi pada lantanum, bahwa pada
unsur berikutnya, elektron memasuki orbital 5f, menghasilkan deret mirip lantanida
dengan 15 unsur. Sayangnya apa yang sesungguhnya terjadi adalah tidak sederhana.
Meskipun, segera setelah lantanum, orbital 4f secara pasti lebih disukai dari pada
orbital 5d bagi elektron untuk memasuki unsur berikutnya, tampaknya tidak ada
perbedaan yang besar antara orbital-orbital 5f dan 6d sampai nanti. Jadi, untuk unsur-
unsur yang langsung mengikuti Ac, dan ion-ionnya, mungkin akan ada elektron pada
orbital-orbital 5f dan 6d, atau keduanya. Karena hal ini akan tampak kemudian,
setelah 4 atau 5 elektron ditambahkan pada konfigurasi Ac, orbital 5f menjadi lebih
stabil, dan karena unsur-unsur dari amerisium menunjukkan perilaku yang cukup
homolog, maka dapatlah diterima secara praktis untuk menyebut kelima belas unsur
tersebut diawali dengan Ac sebagai unsur aktinida (catton dan wilkinson,1989:234236)
2.4
Sifat unsur-unsur transisi
Logam-logam transisi mempunyai struktur kemas rapat (closest pack), artinya
setiap atom memiliki persinggungan yang maksimal dengan atok—atom yang lain
yaitu sebanyak dua belas atom tetangganya. Dalam periode, elektron mengisi orbital
(n-1)d (artinya orbital ini terletak disebelah dalam dari orbital
ns
2
) yang semakin
banyak dengan naikknya nomor atom, sehingga jari-jari atomiknya relatif semakin
pendek. Akibat dari struktur kemas rapat dan kecilnya ukuran atomik adalah bahwa
logam-logam transisi membentuk ikatan logam yang kuat antara atom-atomnya
sehingga logam-logam ini dapat ditempa dan kuat. Maka relatif terhadap logamlogam golongan s seperti kalium dan kalsium, logam-logam transisi mempunyai titik
leleh lebih tinggi, titik didih lebih tinggi, densitas lebih tinggi, dan panas penguapan
yang lebih tinggi pula. Perbandingan beberapa sifat fisik dengan logam golongan s
dalam periode yang sama ditunjukkan dalam tabel 1.2
Berdasarkan pada nilai potensian reduksinya,
°
E,
logam-logam transisi
kurang elektropositif dibandingkan dengan logam-logam golongan s (alkali dan alkali
tanah), namun kecuali Cu, logam-logam transisi tetap bereaksi dengan asam kuat
encer,
1,0 M HCl
dengan menghasilkan gas
H 2 . Kenyataanya untuk beberapa
logam, reaksi berlangsung secara perlahan karena terbentuknya lapisan oksida
nonpori yang melapisis dan menghalangi logam bagian dalam dari serangan asam
Cr 2 O3
lebih lanjut. Kromium (II) oksida
, adalah pelindung yang terbaik dari
Al 2 O 3 .
oksida lanjut maupun korosi, seperti halnya
Tabel 1.2 Beberapa data fisik logam-logam periode 4
Unsur
℃
K
64
Ca
850
Sc
1540
Ti
1680
V
1900
Cr
1890
Mn
1240
Fe
1540
Co
1500
Ni
1450
Cu
1080
Zn
420
Titik didih / ℃
770
1490
2730
3260
3400
2480
2100
3000
2900
2730
2600
910
Densitas/
0,86
1,54
3,0
4,5
6,1
7,2
7,4
7,9
8,9
8,9
8,9
7,1
-
-
2
3
10
2
17
24
24
97
-
197
161
145
132
127
124
124
125
125
128
133
114
-
100
93
87
81
75
79
83
87
89
81
78
94
76
97
72
92
69
89
69
79
79
75
Titik Leleh/
gcm−1
hantaranlistrik (a) Jari-jari
atom
+¿¿
M
ppm)
(dalam
Ion
+¿¿
M
Ion
M
2+(b )
M
3+(b )
Ion
235
152
E ° /V :
+¿ → M
¿
M
2+¿ → M
M¿
-2,93
+0,52
-2,76
-1,36
-1,18
-0,91
-1,19
-0,44
-0,28
-0,23
+0,34
-0,76
3+¿ → M
¿
M
-2,08
(a) Angka ini merupakan nilai sembarang dibandingkan dengan nilai 100 untuk perak
(b) Nilai di atas adalah nilai terendah (low-spin) dan nilai di bawah adalah nilai tertinggi
(high-spin)
Ion-ion logam transisi lebih kecil ukurannya dibanding dengan ion-ion logam
kelompok s dalam periode yang sama. Hal ini menghasilkan rasio muatan per jari-jari
yang lebih besar bagi logam-logam transisi. Atas dasar ini, relatif terhadap logam
kelompok s diperoleh sifat-sifat logam transisi sebagai berikut:
(1) Oksida-oksida dan hidroksida logam-logam transisi
3+¿
¿
2+¿ , M
¿
M
¿
kurang bersifat
basa dan lebih sukar larut
(2) Garam-garam logam-logam transisi kurang bersifat ionik dan juga kurang stabil
terhadap pemanasan
(3) Garam-garam dan ion-ion logam transisi dalam air lebih mudah terhidrat dan
juga lebih mudah terhidrolisis menghasilkan sifat agak asam
(4) Ion-ion logam transisi lebih mudah tereduksi
Walaupun senyawa logam-logam transisi dengan tingkat oksidasi +2 dan +3
sering dipertimbangkan ionik, namun tingginya muatan kation atau tingginya tingkat
oksidasi ini dan pengaruhnya pada polarisasi anion sekalipun hanya kecil
mengakibatkan beberapa oksida menunjukkan sifat asam dan senyawaanya menjadi
bersifat kovalen. Sebagai contoh,
Cr 2 O3 dan
Mn2 O 3
menunjukkan sifat
amfoterik, dan semakin tinggi tingkat oksidasinya seperti pada
CrO 3
dan
Mn2 O7 , oksida ini menjadi oksida asam
Perubahan ukuran ion yang sangat kecil dari Sc hingga Cu, mengakibatkan
senyawa-senyawa hidrat untuk ion-ion dengan tingkat oksidasi +2 dan +3 mempunyai
struktur kristal, jumlah air kristal dan sifat kelarutan yang mirip satu sama lain.
Misalnya, semua
3+¿ ( M=Sc−Cu )
M¿
SO
¿
, tetapi semua
¿
K 2 SO 4 M 2 ¿
tipe
membentuk senyawa tawas (alum) dengan
2+¿
M¿
membentuk isomorf sulfat rangkap,
NH
¿
¿ .
¿
2.5 Konfigurasi Elektronik Unsur-unsur Transisi
Konfigurasi elektronik suatu atom dapat dituliskan secara lebih sederhana yaitu
dengan menuliskan lambang pada atom gas mulia terdekat yang mempunyai nomor
atom lebih kecil, kemudiaan diikuti dengan konfigurasi elektronik “kekurangannya”;
ini berarti bahwa pada bagian dalam atom ini dibangun oleh konfigurasi elektronik
gas mulia terdekat sebelumnya. Oleh karena gas mulia bersifat stabil dalam arti sukar
mengadakan perubahan, maka konfigurasi elektronik “kekurangannya” ini sajalah
yang justru menjadi penting. Konfigurasi elektronik dua atom unsur pertama untuk
periode
4,
yaitu
1
K : [ Ar 18 ] 4 s
dan
K 19
Ca 20 ,
dan
Ca: [ Ar 18 ] 4 s
2
masing-masing
dapat
dituliskan
. Menurut diagram aufbau, elektron selanjutnya
tentu mengisi orbital 3d secara berkelanjutan, yaitu
3 d 1−3 d 10
, untuk atom-atom
Sc-Zn.
Tiga simpulan yang sangat penting perlu diketahui dari hasil rasionalisasi data energi
ionisasi hasil eksperimen adalah bahwa:
1) Energi ionisasi untuk elektron-elektron
( n−1 ) d
dengan enegi ionisasi untuk elektron-elektron ns.
lebih besar dibandingkan
2) Dengan naiknya muatan inti atau nomor atom, elektron-elektron
( n−1 ) d
menjadi lebih stabil dari pada elektron-elektron ns.
3) Jika atom unsur transisi melepskan satu elektron, maka ion positif yang
dihasilkan mempunyai konfigurasi elektronik yang berbeda dari konfigurasi
elektronik atom-atom netral sebelumnya dalam peringkat dasar (ground state),
misalnya:
+¿ : [ Ar 18 ] 3 d 1 4 s 1 +e
Sc 21 : [ Ar 18 ] 3 d 1 4 s2 → 21¿ Sc
Konfigurasi elektronik
[ Ar 18 ] 3 d1 4 s 1
tidak pernah dijumpai pada atom netral
dalam peringkat dasa. Hal ini berbeda dengan atom-atom unsur kelompok s dan p,
misalnya:
+¿ : [ Ar 18 ] 4 s1 +e
Ca20 : [ Ar18 ] 4 s 2 →Ca ¿20
−¿ : [ Ne10 ] 3 s2 3 p 4 +e
Cl17 : [ Ne10 ] 3 s 2 3 p5 →Cl ¿17
Konfigurasi elektronik
[ Ar 18 ] 4 s1
dan
[ Ne10 ] 3 s2 3 p 4
masing-masing
menunjuk pada konfigurasi elektronik atom netral sebelumnya yaitu
K 19 dan S16 .
Tabel 1.3 Konfigurasi elektronik dan tingkat oksidasi logam periode 4
Unsur
Lambang
Konfigurasi
Ion
Elektronik
[ Ar 18 ] 4 s1
Umum
+¿¿
K
yang Tongkat Oksidasi
Kalium
K 18
Kalsium
Ca20
[ Ar 18 ] 4 s2
2+¿
¿
Ca
+2
Skandium
Sc 21
[ Ar 18 ] 3 d1 4 s 2
3+¿
Sc ¿
+3
Titanium
Ti 22
[ Ar 18 ] 3 d 2 4 s 2
Ti+ 4
+2, +3, +4
+1
Vanadium
V 23
[ Ar 18 ] 3 d3 4 s 2
3+¿
¿
V
+2, +3, +4, +5
Kromium
Cr 24
[ Ar 18 ] 3 d5 4 s 1
3+¿
Cr ¿
+2, +3, +6
Mangan
Mn25
[ Ar 18 ] 3 d5 4 s 2
2+¿
¿
Mn
+2, +3, +4, +6, +7
Besi
Fe26
[ Ar 18 ] 3 d 6 4 s 2
3+¿
2+¿ , Fe ¿
Fe¿
+2, +3
Kobalt
Co 27
[ Ar 18 ] 3 d7 4 s 2
3+¿
¿
2+¿ , Co
Co ¿
+2, +3
Nikel
¿28
[ Ar 18 ] 3 d 8 4 s 2
2+¿
¿¿
+2
Tembaga
Cu 29
[ Ar 18 ] 3 d10 4 s 1
2+¿
¿
+¿ , Cu
¿
Cu
+1, +2
Zink
Zn30
[ Ar 18 ] 3 d10 4 s 2
2+¿
Zn¿
+2
Secara sederhana dapat dikatakan bahwa energi orbital 3d yang terisi elektron
selalu lebih rendah dibandingkan dengan energi orbital 4s yang juga sudah terisi.
Perbedaan tingkat energi antara keduanya semakin besar dengan bertambahnya
elektron pada orbital 3d, sehingga urutan penulisannya juga mendahuluinya. Jadi,
konfigurasi elektronik atom Sc dituliskan
[ Ar 18 ] 3 d1 4 s 2 , bukan [ Ar18 ] 4 s2 3 d 1 ,
demikian seterusnya untuk yang lain sebagaimana ditunjukkan Tabel 1.3. hal ini
sangat penting untuk pemahaman proses ionisasi, bahwa elektron yang mudah dilepas
lebih dahulu adalah elektron terluar dalam arti pula elektron dengan energi tertinggi.
Dengan kata lain, pada proses ionisasi elektron-elektron 4s akan selalu dilepas lebih
dahulu sebelum elektron-elektron 3d. Perubahan energi ikat elektron pada “daerah
kritis” unsur-unsur transisi ditunjukkan pada gambar 1.2 (masukkan gambar yang ada
di dalam buku hal 8)
Gambar 1.1 Diagram energi orbital atom sebagai fungsi nomor atom
Gambar 1.2 Perubahan energi ikat elektron menurut nomor atom
Analisis spektoskopi menyarankan adanya penyimpangan atau perkecualian
dari konfigurasi elektronik menurut diagram aufbau yaitu bagi atom kromium dan
5
bukan
[ Ar 18 ] 3 d 4 4 s2
sebagaimana diramalkan oleh aturan aufbau. Ini berarti
[ Ar 18 ] 3 d5 4 s 1
bahwa energi konfigurasi
energi konfigurasi
1
Cr 24 adalah [ Ar 18 ] 3 d 4 s
tembaha untuk seri transisi 3d. Konfigurasi elektronik
[ Ar 18 ] 3 d 4 4 s2
. Hal
lebih rendah (atau lebih stabil) dari pada
ini sering dikaitkan dengan stabilitas
konfigurasi elektronik setengah penuh baik untuk orbital 3d maupun 4s. Dalam hal
ini elektron-elektron terdistribusi secara lebih merata di sekeliling inti yang
mengakibatkan energi tolakan antar-elektronnya menjadi minimum dan akibatnya
energi total konfigurasi menjadi lebih rendah. Dengan argumentasi yang sama dapat
dijelaskan
bahwa
konfigurasi
[ Ar 18 ] 3 d10 4 s 1 dan bukan [ Ar18 ] 3 d 9 4 s 2
elektronik
8
1
14
9
seri 5 d : Pt 78 : [ Xe ] 4 f 5 d 6 s
14
adalah
. Perkecualian konfigurasi elektronik bagi
unsur-unsur transisi seri 4d dan 5 d adalah:
4
1
5
1
seri 4 d : Nb41 : [ Kr ] 4 d 5 s
Mo 42 : [ Kr ] 4 d 5 s
Rh45 : [ Kr ] 4 d 5 s
Cu 29
Pd 46 : [ Kr ] 4 d
7
Ru44 : [ Kr ] 4 d 5 s
10
1
10
1
Ag 47 : [ Kr ] 4 d 5 s
1
10
Au79 : [ Xe ] 4 f 5 d 6 s
1
2.6 Kecenderungan dalam Periode dan Golongan
Bagi unsur-unsur seri 3d, elektron-elektron 4s 1-2 menempati
energi paling luar atau paling tinggi, dan oleh karena itu elektronelektron inilah yang paling mudah dilepas dalam membentuk
ionnya. Namun demikian, energi elektron 4 s 1-2 ini tidak berbeda
banyak dengan energi elektron-elektron 3d x. Oleh karena itu unsur-
unsur transisi dapat membentuk ion-ion yang hampir sama
kestabilannya
dengan
melepaskan
pula
elektron-elektron
3d x,
hingga diperoleh berbagai macam tingkat oksidasi dari terendah +1
(Cu) hingga tertinggi +7 (Mn). Tetapi, dari berbagai macam
senyawa oksida dan klorida-nya, ternyata tingkat oksidasi yang
paling umum dijumpai adalah +2 dan +3.
Kecenderungan dalam periode
Untuk
kelompok
transisi
seri
3d
ternyata
diperoleh
kecenderungan bahwa terdapat satu atau dua variasi tingkat
oksidasi pada awal seri, Sc(III), dan akhir seri, Cu(I) dan Cu(II), dan
Zn(II), tetapi variasi tingkat oksidasi menggelembung semakin
banyak pada pertengahan deret, Mn: +2, +3, +4, +6, +7. Mengapa
demikian ? hal ini dapat dikaitkan dengan jumlah elektron 3d. Pada
awal deret, jumlah elektron 3d terlalu sedikit (d1-2) untuk berperan
dalam ikatan baik ionik ataupun kovalen. Tetapi, pada deret jumlah
elektron 3d terlalu banyak (yaitu d 9-10), sehingga orbital yang sudah
penuh atau yang setengah penuh terlalu sedikit untuk dapat
berperan dalam ikatan. Seri 4d dan 5d ternyata tidak menunjukkan
variasi tingkat oksidasi sebagaimana seri 3d.
Kestabilan tingkat oksidasi tingkat dari awal hingga akhir seri
menunjukkan kecenderungan yang menurun. Hal ini dikaitkan
dengan semakin kuatnya pengaruh muatan inti terhadap elektron
3d dengan naiknya nomor atom, khususnya mulai dari pertengahan
seri atau dengan kata lain, elektron 3d semakin tertarik kedalam
oleh inti sehingga elektron ini semakin sukar dilepas. Ion Sc2+(3d1)
tidak dikenal melainkan Sc3+, karena tarikan muatan inti terhadap
3d1 lemah hingga hanya membentuk satu macam tingkat oksidasi,
+2, +3 dan +4, tetapi secara berurutan Ti4+ paling stabil. Pada
pertengahan deret, tingkat oksidasi tertinggi logam mangan adalah
+7 misalnya dalam MnO4-yang sangat stabil, tetapi untuk unsurunsur berikutnya tingkat oksidasi tertinggi menjadi menurun. Untuk
tembaga dikenal sebagai Cu+ dan Cu2+, tetapi untuk zink hanya
Zn2+.
Kecenderungan dalam golongan
Untuk golongan utama, yaitu s dan p, terdapat kecenderungan
golongan yang sangat jelas. Untuk golongan-golongan transisi,
unsur-unsur periode 5 dan 6 menunjukkan kemiripan sifat kimia
yang sangat kuat dalam satu kelompok. Kemiripan sifat ini sebagai
akibat elektron yang mengisi orbital 4f 14 tidak mampu menamengi
elektron-elektron dalam orbital lebih luar, 5d dan 6s.
Tabel 5.1.4 kecenderungan jari-jari kationik dan dan jari-jari atom
(dalam pm) beberapa unsur periode 4,5 dan 6 untuk golongan
2,4,5,6,7 dan 11
Ion
r+
Ion
r+
Ion
r+
Ato
r
Ato
r
Ato
r
Ca2+
Sr2+
Ba2+
114
132
149
Ti4+
Zr4+
Hf4+
60,5
72
71
V3+
Nb3+
Ta3+
64
72
72
m
Cr
Mo
W
128
139
139
m
Mn
Tc
Re
127
136
137
m
Cu
Ag
Au
128
144
144
Dengan muatan inti efektif yang lebih besar, jari-jari otomik,
jari-jari kovalen dan jari-jari ionik unsur-unsur periode 6 (seri 5d)
mengalami penyusutan hingga besarnya hampir sama dengan jarijari unsur-unsur periode 5 (seri 4d). Ilustrasi kecenderungan ini
dapat dilihat pada tabel diatas, yang menunjukkan jari-jari ionik
golongan 2 (alkali tanah) dari atas kebawah naik secara signifikan,
tetapi tidak demikian bagi kelompok 4d dan 5d dalam golongannya.
Unsur-unsur transisi seri 4d dan 5d umumnya mempunyai tingkat
oksidasi yang lebih tinggi dari pada tingkat oksidasi dari 3d
sebagaimana ditunjukkan tabel 5.1.5.
Tabel 5.1.5 tingakat oksidasi yang paling umum logam-logam
transisi periode 4, 5 dan 6
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
+4
+3,+4
+3,+6
+2,+3,
+2,+3
+2,+3
+2
+1,+2
Ru
Rh
Pd
Ag
Zr
Nb
Mo
+7
Tc
+4
Hf
+5
Ta
+6
W
+4,+7
Re
+3
Os
+3
Ir
+2
Pt
+1
Au
+4
+5
+6
+4,+7
+4,+8
+3,+4
+2,+4
+3
2.7 Sifat Katalitik Unsur-unsur Transisi
Banyak sekali dijumpai bahwa suatu reaksi kimia yang
mestinya
dapat
berlangsung
secara
termodinamik,
namun
kenyataannya reaksi berjalan sangat sukar atau sangat lambat. Hal
ini dapat diatasi dengan melibatkan zat “pemicu” agar reaksi
berlangsung dengan laju lebih cepat atau lebih mudah seperti yang
diharapkan, sedangkan zat pemicu itu sendiri tidak dikonsumsi
menjadi produk, melainkan diperoleh kembali pada akhir reaksi. Zat
pemicu demikian ini disebut sebagai katalisator atau katalis, dan
reaksinya
dikatakan
reaksi
katalitik.
Reaksi
katalitik
ini
sesungguhnya banyak dijumpai dialam, dalam tubuh, lebih-lebih
dalam bidang industri kimia maupun dilaboratorium.
Tentu merupakan suatu keuntungan apabila dapat ditemukan
suatu
katalisator
untuk
jenis
reaksi
tertentu
yang
sukar
berlangsung, dan untuk itu perlu dipelajari cara kerja katalis dan
materi apa yang cocok untuk memenuhi persyaratan sebagai
katalis. Cara kerja katalisator ditinjau dari aspek kimiawi secara
umum, mungkin terlibat dalam pembentukan senyawa-senyawa
kompleks “antara” yang tidak stabil, namun dapat mengakibatkan
reaktan menjadi aktif, atau mungkin menyediakan media pusatpusat aktif bagi reaktan. Katalisator dapat dibedakan menjadi
katalisator homogen, artinya reaktan dan katalisator keduanya
mempunyai fase atau wujud yang sama, dan katalisator heterogen
jika keduanya mempunyai fase berbeda.
Katalisator homogen
Cara
kerja
katalis
homogen
umumnya
melibatkan
pembentukan senyawa-senyawa kompleks antara yang bersifat
tidak stabil dalam tahap-tahap reaksi. Katalis dengan reaktan
membentuk kompleks antara yang mengakibatkan reaktan dalam
kompleks menjadi aktif membentuk produk baru dengan disertai
pelepasan kembali katalisatornya. Oleh karena itu, unsur-unsur
transisi sangat berperan dalam reaksi katalitik karena sifatnya
mudah membentuk senyawa kompleks, misalnya pada banyak
reaksi organik dipakai senyawa Pd(II) dan Pt(II).
Selain pembentukan senyawa kompleks, reaktan sering dibuat
aktif oleh karena keterlibatan proses redoks pada katalisnya, dan
demikian
unsur-unsur
kemampuannya
transisi
membentuk
variasi
sangat
tingkat
berperan
karena
oksidasi.
Sebagai
contoh, pasangan Cu2+ / Cu+, Co3+ / Co2+, dan pasangan Mn3+ / Mn2+
yang merupakan pasangan transfer satu elektron, banyak dipakai
pada oksidasi hidrokarbon dalam skala besar-besaran.
Berikut ini dikemukakan beberapa contoh reaksi organik katalitik :
1) Pada reaksi hidrokarbonilasi alkena menjadi aldehid (artinya
pengikat hidrogen dan karbonil, CO) dipakai katalisator Co (I)
atau Rh(I) :
RHC =CH2 + H2 +CO → RH2C – CH2 – C
Reaksi ini walaupun kurang tepat, sering juga disebut sebagai
reaksi hidroformilasi yang mengacu pada terikatnya formaldehid
pada
alkena.
Katalisator
Co(I)
dalam
bentuk
kompleks
hidrokarbonil diduga mengalami perubahan sebagai berikut :
HCo(CO)4 ↔ HCo(CO)3 + CO
2) Pada reaksi oksidasi etena menjadi metanol (proses wacker)
dipakai katalisator Pd(II) an Cu(II) :
H2C = CH2 + O2 → CH3 – C
Pada proses ini dipakai katalisator PdCl2 yang pada awalnya
diduga terjadi reaksi dengan etena :
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl
Oksidasi
Pd
kembali
menjadi
Pd(II)
dipercepat
dengan
penambahan katalisator Cu(II) :
Pd + 2Cu2+ → Pd2+ + 2Cu+, dan Cu+ mudah teroksidasi oleh
udara kembali menjadi Cu2+ :
4Cu+ + O2 + 4H+ → 4Cu2+ + 2H2O
3) Pada sintesis asam asetat dengan proses karbonilasi metanol
(proses monsanto) dipakai katalisator Co(III), atau Rh(III), atau
Ir(III), namun yang paling efektif adalah Rh(III) dalam bentuk
kompleks [RhI2(CO)2]- :
CH3OH + CO → CH3COOH
Peran katalisator disini sesungguhnya merupakan media
penyalur CO kepada iodometana membentuk asetil iodida yang
kemudian mengalami hidrolisis membentuk asam asetat dan
asam hidrogen iodida. Asam hidrogen iodida ini kemudian
bereaksi dengan metanol membentuk iodometana, demikian
seterusnya. Persamaan reaksinya adalah :
CH3I + CO
CH3 – C
+ [ RhI 2 ( CO ) 2 ]−¿
→
¿
CH3 – C
+ H2O → CH3COOH + HI
CH3OH + HI → CH3I + H2O
Katalisator heterogen
Katalisator heterogen dalam bentuk padatan banyak dipakai
dalam
industri
untuk
reaksi-reaksi
fase
gas
yang
biasanya
berlangsung pada temperatur relatif tinggi. Oleh karena logamlogam transisi mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan kuat,
maka
dapat
memenuhi
syarat
untuk
berperan
sebagai
katalisator.salah satu keuntungan pemakaian katalis heterogen
adalah bahwa produk reaksi langsung berpisah dari fase katalisnya,
sehingga tidak memerlukan tahapan pemisahan khusus. Biasanya,
reaktan dilewatkan pada lorong katalis melalui satu ujung dan
keluar menjadi produk pada ujung yang lain. Katalisator padatan ini
dapat berupa logam murni, paduan maupun senyawa oksidanya.
Selain memberikan permukaan yang luas, fase padat
dimaksudkan memberikan bentuk pori-pori yang sesuai untuk
media terjadinya reaksi secara efektif. Untuk itu, katalisator dapat
dibuat dalam bentuk serbuk yang sebarkan pada suatu wadah atau
suporter. Sebagai contoh, serbuk paduan Pt-Rh, yang disebarkan
pada suporter Y-Al2O3, dipakai dalam alat gas buang auto-mobil
untuk media terjadinya reaksi oksidasi gas buang CO dan reduksi
gas-gas oksida nitrogen yang sangat berbahaya agar keluar sebagai
CO2 dan N2.
Laju reaksi persenyawaan antara gas hidrogen dengan oksigen
pada temperatur 800 K juga dipercepat dengan pemakaian
katalisator logam platina, Pt :
Pt ; ∆
2H2 (g) + O2 (g)
2H2O(g)
→
Interaksi molekul-molekul gas reaktan dengan logam katalis
dibedakan
dalam
dua
jenis,
physisorption
(fisisorpsi)
dan
chemisorption (kemisorpsi). Pada jenis pertama molekul-molekul
gas reaktan sekedar mengumpul terkonsentrasi pada permukaan
lorong-lorong katalis. Pada jenis kedua molekul-molekul gas reaktan
terpecah ikatannya sebagaian atau seluruhnya karena melekat
berikatan secara lemah dengan logam katalis, sehingga ikatan
dalam reaktan menjadi lemah dan reaktan berubah menjadi atomatomnya yang bersifat aktif sehingga dengan mudah dapat
membentuk ikatan baru antar reaktan.
Dari hasil penelitian ternyata diperoleh kesimpulan bahwa
logam-logam transisi mempunyai kecenderungan lebih mudah
melakukan kemisorpsi terhadap molekul gas-gas tertentu relatif
terhadap
logam-logam
lain
sehingga
cocok
dipakai
sebagai
katalisator.
Molekul atau atom rektan yang mengalami fisisorpsi ataupun
kemisorpsi ternyata dapat melakukan migrasi pada permukaan
dengan aktif sehingga interaksi antara molekul-molekul atau atomatom reaktan terjadi lebih aktif membentuk molekul produk,
molekul produk ini kemudian akan mengalami desorpsi (pelepasan)
dari permukaan logam katalisnya.
Tabel 5.1.6 kecenderungan melakukan proses kemisorpsi
beberapa
logam (logam transisi
3d
dicetak
tebal)
terhadap
beberapa molekul gas (+=kuat,±=lemah, dan -= tak teramati)
Unsur
Gas
O2
C2H2
C2H4
CO
H2
CO2
N2
Ti, V, Cr, Fe
+
Zr, Nb, Ta, +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Mo
Hf, W, Ru, +
+
+
+
+
+
+
Os
Ni, Co
Rh, Pd, Pt, Ir
Mn, Cu
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
±
+
-
-
Al, Au
Na, K
Ag, Zn, Cd
In, Si, Ge,
+
+
+
+
+
+
-
+
-
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Sn
Pb, As, Sb, +
Bi
Contoh reaksi katalitik fisorpsi adalah hidrogenasi etena menjdi
etana dengan katalisator logam nikel yang ditemukan oleh Paul
Sabatier pada tahun 1900, menurut persamaan reaksi berikut :
¿;∆
CH2 = CH2 + H2
C2H4
→
Reaksi sintesis amonia dari gas nitrogen dan hidrogen dengan
katalis logam besi dan dengan sedikit aluminia dan garam kalium
sebagai promotor, diduga berlangsung secara kemisorpsi. Adanya
ikatan rangkap tiga dalam molekul nitrogen tentu mengakibatkan
proses kemisorpsi gas hidrogen. Tahapan reaksinya mungkin dapat
dituliskan sebagai berikut :
Kemisorpsi peruraian N2 : N2 (g)
Kemisorpsi peruraian H2 : 3H2(g)
Fe ; ∆
→
Fe ; ∆
→
N2(Fe) → 2N(Fe)
6H(Fe)
Fe ; ∆
Penggabungan atom-atom reaktan : 2N(Fe) + 6H(Fe)
→
2NH3(Fe)
Desorpsi (pelepasan molekul produk NH3 : 2NH3(Fe) → 2NH3(Fe)(g)
Reaksi total :N2 (g) + 3H2 (g)
Fe ; ∆
2NH3 (g)
→
Contoh lain adalah pemakaian garam kalium vanadat (K 3VO4) dalam
industri asam sulfat yang melibatkan tiga tahapan reaksi sebagai
berikut :
1) S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
2) SO2 (g) +1/2O2 (g) → SO3 (g)
3) SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq)
Reaksi tahap (2) ternyata berlangsung sangat lambat, dan oleh
karena itulah pada tahap ini dipakai katalisator vanadat dengan
atom pusat V5+ yang ditempatkan dalam wadah suport silika, SiO 2,
dengan luar permukaan yang besar. Namun pada temperatur tingga
~600 oC, vanadat meleleh sehingga terjadi reaksi redoks dengan
laju yang cukup tinggi sebagai berikut :
SO2 (g) + 2V5+ O2- → 2V4+ + SO3 (g)
2V4+ + O2 → 2V5+ + O2Jadi, laju reaksi oksidasi tahap (2) dipercepat oleh proses reduksi
vanadat yang kemudian diperoleh kembali.
Satu jenis lagi pemakaian katalisator heterogen adalah pada
proses
elektrolisis.
Dalam
hal
ini
molekul-molekul
gas
hasil
elektrolisis biasanya mengumpul disekitar elektrode, sehingga
menghambat
proses
elektrolisis
lebih
lanjut.
Akibatnya,
sel
elektrolisis mengalami overpotential (tegangan berlebihan), dan
semakin panas. Untuk mengurangi hambatan ini dapat dipakai
oksida-oksida logam transisi yang diserahkan diseputar elektrode,
sehingga memperlancar evolusi gas hasil. Misalkan untuk gas hasil
Cl2, dapat dipakai RuO2, dan untuk gas hasil O2 dapat dipakai
kompleks
tetrafenilporfirinakobalt(II),
Co(TPP).
Sesungguhnya,
masih banyak lagi peran unsur-unsur transisi sebagai katalisator
enzimatik, namun tidak mungkin dibicarakan pada kesempatan ini.
2.8 Sifat Magnetik Senyawa Kompleks
Senyawa kompleks banyak ditemui bersifat paramagnetik,
yaitu tertarik oleh medan diamagnetik, yaitu tertolak oleh medan
magnetik. Ukuran sifat magnetik suatu spesies sering dinyatakan
dengan besaran momen magnetik, μ, dalam satuan bohr magnetom
(BM). Sifat paramagnetik suatu senyawa disebabkan oleh adanya
elektron nirpasangan (elektron tak berpasangan, unpaired elektron)
dalam konfigurasi elektronik spesies yang bersangkutan. Hubungan
antara banyaknya elektron nirpsangan dengan sifat paramagnetik
spin atau momen magnetik spin, μs, adalah :
μs = 2
√ ns( ns+1)
BM
dengan s = ½ = bilangan kuantum spin dan n = banyaknya
elektron nirpasangan
atau μs =
n+2
n¿
√¿
BM
Sebagai contoh, harga momen magnetik untuk suatu ion yang
mempunyai hanya satu elektron nirpasangan (n=1) adalah : μ s = √3
= 1,73 BM. Dengan demikian secara teoritik, momen magnetik
suatu spesies dapat diramalkan berdasarkan pada jumlah elektron
nirpasangan yang dapat diketahui dari konfigurasi elektron spesies
yang bersangkutan spesies dengan konfigurasi elektronik dX,
menghasilkan 1 hingga 5 elektron nirpasangan, dan harga momen
magnetiknya sebagaimana ditunjukan pada tabel 5.1.7.
Sebagai
contoh,
garam
FeCl2
dan
FeSO4,
keduanya
memberikan kation Fe(II). Untuk anion Cl- maupun SO42-, semua
elektron
dalam
berpasangan,
orbital-orbital
sehingga
tidak
yang
bersangkutan
menentukan
sifat
selalu
paramagnetik
melainkan hanya diperhitungkan sifat koreksi diamagnetiknya saja.
Untuk mempermudah pemahaman, cara penulisan konfigurasi
elektronik ion besi(II), 26Fe2+ ditunjukkan sebagai berikut :
↓↑
26Fe2+ : [18Ar]3d6 →
↑
↑
↑
↑
3d6
Dari diagram konfigurasi elektronik tersebut dapat dimengerti
bahwa ion Fe2+ memiliki empat elektron nirpasangan dalam orbital
3d6. Dengan demikian dapat diramalkan bahwa ion ini mempunyai
nilai μs sebesar 4,90 BM. Dengan cara yang sama, nilai μs spesies
yang lain dapat ditentukan.
Tabel 5.1.7 nilai momen magnetik spin, μs, untuk senyawa unsurunsur transisi (n=jumlah elektron nirpasangan)
3dx
3d0
3d1
3d2
3d3
3d4
3d5
n
0
1
2
3
4
5
μ
s
0
1,73
2,83
3,87
4,90
5,92
=
n+2
n¿
√¿
Contoh, ion
BM
Sc3+, Ti+4, V5+
Ti3+, V4+
Ti2+, V3+
Cr3+, V2+
Cr2+, Mn3+
Mn2+, Fe3+
3d6
3d7
3d8
3d9
3d10
4
3
2
1
0
4,90
3,87
2,83
1,73
0
Fe2+, Co3+
Co2+
Ni2+
Cu2+
Cu+, Zn2+
Asal-Usul Sifat Magnetik
Benda magnet mempunyai kemampuan menarik bendabenda lain (tentunya yang lebih ringan) kearah dirinya. Dalam hal
ini ada magnet permanen atau magnet tetap, artinya kemampuan
menarik
ini
tidak
lenyap,
dan
magnet
sementara
artinya
kemampuan menarik menjadi lenyap jika menyebabkan timbulnya
sifat magnet dihilangkan. Misalnya, logam yang dililiti kumparan
arus listrik menjadi magnet yang kemudian disebut sebagai
elektromagnet. Namun jika arus listrik dihilangkan maka sifat
magnet menjadi hilang pula. Logam besi dapat ditarik atau
dipengaruhi oleh magnet sehingga dikatakan bersifat magnetik.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa banyak senyawa kimia
khususnya dari logam transisi yang dipengaruhi oleh magnet,
artinya berinteraksi tertarik oleh medan magnetik dari luar.
Senyawa demikIan dikatakan bersifat paramagnetik. Sebaliknya
terdapat senyawa-senyawa yang berinteraksi tertolak oleh medan
magnetik, dan dengan demikian senyawa ini bersifat diamagnetik.
Sesungguhnya masih ada jenis magnetik lain namun untuk
kesempatan ini hanya akan dibicarakan kedua sifat magnetik
tersebut.
Menurut teori fisika klasik, secara sederhana dapat dikatakan
bahwa setiap benda atau partikel yang berputar pada porosnya
akan menghasilkan sifat magnet. Misalnya planet bumi, oleh karena
putaran pada porosnya menghasilkan sifat magnet yang terdiri atas
kutub magnet utara (N) dan kutub magnet selatan (S). sebuah
elektron yang secara individu dapat dipandang sebagai partikel
solid
yang
bermuatan,
juga
berputar
pada
porosnya
yang
diasosiasikan dengan bilangan kuantum spin, s, dengan nilai ½.
Dengan demikian, spin elektron tentulah menghasilkan magnet
atau
dengan
kata
lain
elektron
sendiri
merupakan
magnet
elementer, dan inilah yang merupakan sumber munculnya sifat
magnetik khususnya dalam senyawa kimia; sifat magnetik seperti
ini sering dikatakan sebagai sifat magnetik spin. Namun, dua
elektron yang berada dalam satu orbital akan saling berpasangan
dengan arah spin yang saling antiparalel atau nilai spin yang saling
berlawanan, +1/2 dan -1/2. Oleh karena itu, sifat magnetik yang
dihasilkan saling melenyapkan atau dengan kata lain resultante
sifat magnetiknya berharga nol. Sesungguhnya, revolusi elektron
pada orbitalnya juga menghasilkan sifat magnetik, namun nilainya
ternyata relatif lebih kecil dibandingkan dengan sifat magnetik spin.
Oleh karena itu, sifat magnetik orbital ini hanya merupakan faktor
kontribusi
saja
terhadap
sifat
magnetik
senyawa
yang
bersangkutan.
Sifat Diamagnetik
Diamagnetik adalah sifat yang selalu dimiliki oleh setiap atom
dalam materi atau senyawa tanpa memandang tipe sifat magnetik
total dari senyawa yang bersangkutan. Sifat ini hanya muncul jika
ada medan magnetik dari luar yang dikenakan pada atom yang
bersangkutan sehingga terjadi interaksi antara medan magnetik
luar dengan medan terinduksi dalam kulit-kulit yang terisi penuh
elektron. Medan terinduksi ini harus melawan medan magnetik luar
sejauh mungkin untuk melenyapkan interaksi tersebut, sehingga
suseptibilitas (kerentenan) diamagnetik berharga negatif.
Sifat magnetik spin dari elektron-elektron dalam orbital yang
terisi penuh saling meniadakan karena arah spin yang saling
berlawanan; namun, eletron-elektron yang
berpasangan dalam
kulit/orbital, menurut teori fisika klasik dapat diperlakukan sebagai
loop-loop arus, sehingga berinteraksi menolak medan magnet dari
luar yang mengenainya. Oleh karena itu, sifat diamagnetik ini tidak
dipengaruhi
oleh
temperatur
maupun
besarnya
kuat
medan
magnetik luar, tetapi hanya ditentukan oleh ukuran dan bentuk
orbital.
Tabel; 5.1.8 suseptibilitas diamagnetik molar, X1, berbagai spesies
(semua harga dikalikan dengan 10-6 mol-1)
Ion
Ag+
Ba2+
Bi3+
Ca2+
Cd2+
Co2+
Co3+
Cr2+
Cr3+
Cs+
Cu+
Ligan
H2O
NH3
N2H4
CO
CHO2-
XL
-28,0
-24,0
-25,0
-10,0
-22,0
-12,0
-10,0
-15,0
-11,0
-35,0
-12,0
Air
Amonia
Hidrazin
Carbonil
Format
Ion
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Hg2+
K+
Li+
Mg2+
Mn2+
Na+
NH4+
Ni2+
XL
-13
-18
-20
-10
-17
XL
-11,0
-13,0
-10,0
-40,0
-14,9
-1,0
-5,0
-14,0
-6,8
-13,3
-12,0
Ion
Pb2+
Rb+
Zn2+
FClBrIBF4CNCNOCNS-
Ligan
C2H8N2
C2O42C3H2O42C5H7O2C5H5
XL
-28,0
-22,5
-15,0
-9,1
-23,4
-34,6
-50,6
-39,0
-13,0
-21,0
-31,0
Ion
CO32ClO4NO2NO3OHO2PtCl62S2SO32SO42SO4H-
etilendiamin
Oksalat
Malonat
Asetilasetonat
Siklopentadien
il
XL
-28,0
-32,0
-10,0
-18,9
-12,0
-7,0
-148,0
-38,0
-38,0
-40,1
-35,0
XL
-46
-25
-45
-52
-68
CH4N2O
CH4N2S
C2H4
C2H3O2C2H3NO2-
Urea
Tiourea
Etilen
Asetat
Glisinat
-34
-42
-15
-30
-37
C5H5N
C6H6
C10H8N2
C12H8N2
-
Piridina
Benzena
Bipiridina
Fenantrolina
-
-49
-55
-105
-128
-
Dalam molekul, nilai sifat diamagnetik total merupakan
jumlah
dari
masing-masing
atomnya.
Besarnya
suseptibilitas
diamagnetik tiap atom adalah:
XA = -2,83 x 10-10 ∑ri2, dengan ri = rata-rata jari-jari rotasi elektron
(dengan asumsi rotasi elektron tidak selalu terbentuk lingkaran).
Harga ini untuk tiap-tiap atom unsur, molekul, ion, gugus ion,
maupun berbagai jenis ikatan telah berhasil ditentukan, dan
kemudian disebut sebagai tetapan pascal. Nilai ini sangat kecil, kirakira hanya 10-1 – 10-3 kali dari nilai sifat paramagnetik, sehingga
hanya merupakan faktor koreksi saja terhadap sifat magnetik
senyawanya. Nilai tetapan pascal tersebut sebagai faktor koreksi
diamagnetik,
dan
untuk
barbagai
spesies
telah
berhasil
ditabulasikan oleh Lewis sebagaimana ditunjukkan pada tabel 5.1.8.
Sifat Paramagnetik
Sistem atomik, molekuler, radikal bebas, atau ion yang
memiliki atau satu lebih elektron nirpasangan akan memiliki
momen magnetik yang ditimbulkan oleh momentum sudut spin dan
momentum sudut orbital elektron nirpasangan ini. Elektron ini dapat
berasal dari orbital s misalnya untuk uap atom logam alkali, orbital
p misalnya pada O2, NO, ClO2, dan radikal bebas, orbital d untuk seri
logam transisi 3d, 4d, dan 5d, dan orbital f untuk seri lantanoida
dan aktinoida.
Semua
senyawa
menunjukkan
sifat
paramagnetik
dikenai
molekul-molekul
yang
momen
paramagnetik
medan
magnetik
normal.
magnet
luar,
permanen
Jika
senyawa
atom-atom
magnet permanen akan menata
diri
atau
searah
dengan arah medan sehingga tertarik kearah medan. Hal ini
menghasilkan
suseptibilitas
magnetik
(X)
positif
yang
tidak
bergantung pada besar medan mgnetik yang mengenainya, tetapi
bergantung pada temperatur karena agitasi termal akan melawan
orientasi dwi kutub magnetik. Maka, efektivitas medan magnetik
akan
hilang
dengan
naiknya
suhu.
Secara
matematik,
C
,
T
kebergantungan ini telah dilukiskan menurut hum curie, X =
atau Curie – Weiss, X =
C
T −θ , dengan C = tetapan Curie dan
θ
= tetapan Weiss. Nilai ini merupakan sifat individual senyawa dan
harus ditentukan secara eksperimen dengan variasi temperatur.
Dalam pengukuran suseptibilitas molar suatu senyawa, nilai
koreksi
diamagnetik
atom-atom
konstituennya
harus
diperhitungkan, dan hasilnya adalah suseptibilitas molar terkoreksi,
XM; hubungan antara suseptibilitas molar dengan momen magnetik
menurut mekanik kuantum dinyatakan dalam rumusan :
XM’ =
Nβ 2 μ 2
3 kl
q
……………………(1.1)
Dengan N = bilangan avogadro = 6,02205.10 23 mol-1,
β
= 1BM =
0,9273.1023 JT-1, k = TETAPAN BOLTZMANN = 1,38066.1023 JK-1, dan
μ
= momen magnetik permanen dalam BM. Dengan memasukan
nilai-nilai tetapan tesebut diperoleh formula :
μ
ef
= 2,83
√÷
’
M
T BM
……………………(1.2)
2.9 Reaksi Unsur-unsur Transisi
2.9.1 Besi
Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Fe(s) + 2 H+(aq) ——> Fe2+(aq) + H2(g)
Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe 3+.
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 Fe 3+ bila terdapat gas oksigen yang
cukup dalam larutan Fe2+.Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III)
adalah Fe2O3 (coklat-merah) dan FeCl3 (coklat).
 Reaksi ion besi dalam larutan
Ion-ion yang paling sederhana dalam larutan adalah:

Ion heksaaquobesi(II) – [Fe(H2O)6]2+.

Ion heksaaquobesi(III) – [Fe(H2O)6]3+.
Kedua-duanya bersifat asam, tetapi ion besi(III) lebih kuat sifat asamnya.
 Reaksi ion besi dengan ion hidroksida
Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksda) dapat menghilangkan ion
hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat pada ion besi.
Setelah ion hidrogen dihilangkan, kamu memperoleh kompleks tidak muatan –
kompleks netral.Kompleks netral ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan.
Pada kasus besi(II):
Pada kasus besi(III):
Pada
tabung
reaksi,
perubahan
warna
yang
terjadi
adalah:
Pada kasus besi(II):
Besi sangat mudah di oksidasi pada kondisi yang bersifat basa. Oksigen di
udara mengoksidasi endapan besi(II) hidroksida menjadi besi(III) hidroksida terutama
pada bagian atas tabung reaksi. Warna endapan yang menjadi gelap berasal dari efek
yang sama.Pada kasus besi(III):
 Reaksi ion besi dengan larutan amonia
Amonia dapat berperan sebagai basa atau ligan.Pada kasus ini, amonia berperan
sebagai basa – menghilangkan ion hidrogen dari kompleks aquo. Pada kasus besi(II):
Kejadian yang sama terjadi ketika kamu menambahkan larutan natrium
hidroksida. Endapan kembali berubah warna yang menunjukkan kompleks besi(II)
hidroksida teroksidasi oleh udara menjadi besi(III) hidroksida.
Pada kasus besi(III):
Reaksi yang sama ketika kamu menambahkan larutan natrium hidroksida.
Perbedaan yang penting antara sifat ion besi(II) dan ion besi(III).
1. Reaksi antara Ion besi(II) dan ion karbonat
Kita dapat memperoleh dengan mudah endapan besi(II) karbonat sesuai dengan
yang kamu pikirkan.
Ion besi(III) dan ion karbonat
Ion heksaaquobesi(III) cukup asam untuk bereaksi dengan ion karbonat yang
bersifat basa lemah.
Jika anda menambahkan larutan natrium karbonat ke larutan yang mengandung
ion heksaaquobesi(III), dengan pasti kamu akan memperoleh endapan seperti jika
kamu menambahkan larutan natrium hidroksida atau larutan amonia. Saat ini, ion
karbonat yang menghilangkan ion hidrogen dari ion heksaaquo dan menghasilkan
kompleks netral.
Berdasarkan pada perbandingan ion karbonat dengan ion heksaaquo, anda akan
memperoleh ion hidrogen karbonat maupun gas karbon dioksida dari reaksi antara ion
hidrogen dengan ion karbonat. Persamaan reaksi menunjukkan pembentukan karbon
dioksida.
Selain karbon dioksida, tidak terdapat sesuatu yang baru pada reaksi ini:

Pengujian untuk ion besi(III) dengan ion tiosianat
Pengujian ini merupakan tes yang sangat sensitif untuk ion besi(III) dalam
larutan. Jika anda menambahkan ion tiosianat, SCN -, (dari, katakanlah, larutan
natrium atau kalium atau amonium tiosianat) ke dalam larutan yang mengandung ion
besi(II), kamu akan memperoleh larutan berwarna merah darah kuat yang
mengandung ion [Fe(SCN)(H2O)5]2+.

Penentuan konsentrasi ion besi(II) dalam larutan dengan cara titrasi
a. Anda dapat menentukan konsentrasi ion besi(II) dalam larutan melalui cara titrasi
dengan
menggunakan
larutan
kalium
manganat(VII)
atau
larutan
kalium
dikromat(VI). Reaksi berlangsung dengan adanya asam sulfat encer. Pada kasus yang
lain, kamu dapat mempipet larutan yang mengandung ion besi(II) yang sudah
diketahui volumenya ke dalam labu, dan kemudian menambahkan asam sulfat encer
secukupnya. Apa yang akan terjadi kemudian tergantung pada penggunaan larutan
kalium manganat(VII) atau larutan kalium dikromat(VI).
2. Reaksi Menggunakan larutan kalium manganat(VII)
Larutan kalium manganat(VII) diteteskan melalui buret. Pada awalnya, larutan
tersebut menjadi tidak berwarna yang menunjukkan larutan tersebut bereaksi. Pada
titik akhir titrasi warna merah muda permanen dalam larutan menunjukkan ion
manganat(VII) sedikit berlebih.
Ion manganat(VII) mengoksidasi ion besi(II) menjadi ion besi(III). Dua
persamaan setengah-reaksinya adalah:
Penggabungan keduanya memberikan persamaaan ion untuk reaksi:
Persamaan yang lengkap menunjukkan bahwa 1 mol ion manganat(VII)
bereaksi dengan 5 mol ion besi(II). Melalui informasi tersebut, perhitungan titrasi
sama seperti yang lainnya.
 Reaksi Menggunakan larutan kalium dikromat(VI)
Larutan kalium dikromat(VI) berubah menjadi hijau menunjukkan larutan
tersebut bereaksi dengan ion besi(II), dan kamu tidak akan bisa mendeteksi
perubahan warna ketika anda meneteskan larutan jingga berlebih ke dalam larutan
berwarna hijau kuat.
Dengan larutan kalium dikromat(VI) kamu harus menggunakan indikator
tertentu, dikenal dengan indikator redoks. Perubahan warna menunjukkan keberadaan
agen pengoksidasi.Berikut adalah beberapa indikator – seperti difenilamin sulfonat.
Indikator ini memberikan warna ungu-biru yang menandakan adanya kelebihan
larutan kalium dikromat(VI).Dua persamaan setengah-reaksinya adalah:
Penggabungan keduanya memberikan:
Anda dapat melihat bahwa perbandingan reaksi antara 1 mol ion dikromat(VI)
dengan 6 mol ion besi(II).
2.9.2
Krom
Ion yang paling sederhana dalam bentuk krom dalam larutan adalah ion
heksaaquokrom(III) – [Cr(H2O)6]3+
 Keasaman ion heksaaquo
Biasanya dengan ion 3+, ion heksaaquokrom(III) agak asam ? dengan pH pada
larutan tertentu antara 2 -3.Ion bereaksi dengan molekul air dalam larutan. Ion
hidrogen terlepas dari salah satu ligan molekul air:


Ion kompleks berperan sebagai asam dengan memberikan ion hidrogen kepada
molekul air dalam larutan.Air, sudah tentu, berperan sebagai basa yang menerima ion
hidrogen. Karena keberadaan air ada berasal dari dua sumber yang berbeda cukup
membingungkan (dari ligan dan larutan), maka lebih mudah menyederhanakannya
seperti berikut ini:


Akan tetapi, jika kamu menuliskannya seperti ini, harus diingat bahwa ion
hidrogen tidak terletak pada ion kompleks.Ion hidrogen tertarik oleh molekul air
dalam larutan. Sewaktu-waktu kamu dapat menulis "H +(aq)" yang dimaksud
sebenarnya adalah ion hidroksonium, H3O+.
 Reaksi pertukaran ligan yang melibatkan ion klorida dan ion sulfat
a) Penggantian air oleh ion sulfat
Kamu dapat melakukan hal ini secara sederhana dengan memanaskan larutan
krom(III) sulfat.
Satu molekul air digantikan oleh ion sulfat.Perhatikan perubahan muatan pada
ion. Dua muatan positif dibatalkan oleh keberadaan dua muatan negatif pada ion
sulfat.
b) Penggantian air oleh ion klorida
Pada saat adanya ion klorida (sebagai contoh dengan krom(III) klorida), warna
yang biasanya dapat dilihat adalah hijau. Hal ini terjadi ketika dua molekul air
digantikan oleh ion klorida untuk menghasilkan ion tetraaquodiklorokrom(III) –
[Cr(H2O)4Cl2]+.
Sekali lagi, perhatikan bahwa penggantian molekul air oleh ion klorida mengubah
muatan pada ion.
 Reaksi ion heksaaquokrom(III) dengan ion hidroksida
Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksida (NaOH) dapat
menghilangkan ion hidrogen dari ligan air kemudian didempetkan pada ion krom.
Sekali waktu ion hidrogen dapat dihilangkan dari tiga molekul air, kamu akan
memperoleh kompleks yang tidak bermuatan – komplek netral. Kompleks netral ini
tidak larut dalam air dan endapan terbentuk.
Tetapi proses tidak berhenti sampai disini. Ion hidrogen yang lebih benyak akan
dihilangkan untuk menghasilkan ion seperti [Cr(H2O)2(OH)4]- dan [Cr(OH)6]3-.
Sebagai contoh:


Endapan larut kembali karena ion tersebut larut dalam air. Pada tabung reaksi,
perubahan warna yang terjadi adalah:
 Reaksi ion heksaaquokrom(III) dengan larutan ammonia
Amonia dapat berperan sebagai basa maupun sebagai ligan. Dengan jumlah
amonia yang sedikit, ion hidrogen tertarik oleh ion heksaaquo seperti pada kasus ion
hidroksida untuk menghasilkan kompleks netral yang sama.
Endapan tersebut larut secara luas jika kamu menambahkan amonia berlebih
(terutama jika amonianya pekat). Amonia menggantikan air sebagai ligan untuk
menghasilkan ion heksaaminkrom(III).


Perubahan warna yang terjadi adalah:
 Reaksi ion heksaaquokrom(III) dengan ion karbonat
Jika kamu menambahkan larutan natrium karbonat pada larutan ion
heksaaquokrom(III), kamu akan memperoleh endapan yang sama jika kamu
menambahkan larutan natrium hidroksida atau larutan amonia.
Pada saat seperti ini, ion karbonat ion yang menghilangkan ion hidrogen dari
ion heksaaquo dan menghasilkan kompleks netral.Berdasarkan pada proporsi ion
karbonat dan ion heksaaqua, kamu akan memperoleh salah satu diantara ion
hidrogenkarbonat atau gas karbon dioksida dari reaksi antara ion hidrogen dan ion
karbonat. Persamaan hasil bagi menunjukkan lebih memungkinkan terjadinya
pembentukan karbon dioksida:
Selain karbon dioksida, tidak terjadi sesuatu yang baru pada reaksi ini:
 Oksidasi krom(III) menjadi krom(VI)
Sebagai akibat dari penambahan larutan natrium hidroksida pada ion
heksaaquokrom(III) menghasilkan larutan ion heksahidroksokromat(III) yang
berwarna hijau.
Larutan ion heksahidroksokromat(III) yang berwarna hijau kemudian di
oksidasi dengan memanaskan larutan tersebut dengan larutan hidrogen peroksida.
Setelah itu kamu akan memperoleh larutan berwarna kuning terang yang
mengandung ion kromat(VI).
Persamaan untuk tahap oksidasi adalah:


Reduksi ion dikromat(VI) dengan seng dan basa
Ion dikromat(VI) (sebagai contoh, pada larutan kalium dikromat(VI)) dapat di
reduksi menjadi ion krom(III) dan kemudian menjadi ion krom(II) dengan
menggunakan seng dan salah satu diantara asam sulfat encer atau asam klorida.
Hidrogen dihasilkan dari reaksi antara seng dengan asam.Hidrogen harus
dibiarkan keluar, tetapi kamu perlu untuk tetap menjaga agar udara tidak terlibat
dalam reaksi. Oksigen di udara me-re-oksidasi krom(II) menjadi krom(III) dengan
cepat.
Suatu hal yang mudah untuk meletakkan sedikit kapas mentah pada bagian atas
labu (atau tabung reaksi) selama kamu mengunakannya.Hal ini dilakukan untuk
menyediakan jalan keluar bagi hidrogen, tetapi menghentikan udara yang mengalir
berlawanan dengan aliran hidrogen.
Alasan untuk membubuhkan tanda kutip pada ion krom(III) adalah untuk
penyederhanaan. Khuluk yang pasti yang dimiliki oleh ion kompleks akan tergantung
pada asam yang kamu gunakan pada proses reduksi. Hal ini sudah didiskusikan pada
bagian awal halaman ini.
Persamaan untuk dua tahap reaksi adalah:
Untuk reduksi dari +6 menjadi +3:
Untuk reduksi dari +3 menjadi +2:
Penggunaan kalium dikromat(VI) sebagai agen pengoksidasi pada kimia organic
Larutan Kalium dikromat(VI) yang diasamkan dengan asam sulfat encer biasa
digunakan sebagai agen pengoksidasi pada kimia organik. Hal ini beralasan karena
larutan kalium dikromat(VI) yang diasamkan dengan asam sulfat encer merupakan
agen pengoksidasi yang kuat disamping memiliki kekuatan yang mampu menjadikan
senyawa organik menjadi terpotong-potong (larutan kalium manganat(VII) juga
memberikan kecenderungan yang sama).Larutan Kalium dikromat(VI) yang
diasamkan dengan asam sulfat encer digunakan untuk:

Mengoksidasi alkohol sekunder menjadi keton;

Mengoksidasi alkohol primer menjadi aldehid;

Mengoksidasi alkohol primer menjadi asam karboksilat;
Sebagai contoh, dengan etanol (alkohol promer), kamu dapat memperoleh salah
satu antara etanal (aldehid) atau asam etanoat (asam karboksilat) tergantung pada
kondisinya.

Jika kelebihan alkohol, dan kamu mendetilasi aldehid yang terbentuk, kamu
akan memperoleh etanal sebagai produk utama.

Jika kelebihan agen pengoksidasi, dan kamu tidak membiarkan bagi produk
untuk keluar, sebagai contoh, dengan pemanasan campuran dibawah refluk
(pemanasan labu dengan menempatkan kondensor secara vertikal pada leher
labu) – kamu akan memperoleh asam etanoat.
Dalam kimia organik, persamaan tersebut sering kali disederhanakan untuk
proses pemekatan yang terjadi pada molekul organik. Sebagai contoh, dua yang
terakhir dapat ditulis:
Oksigen ditulis dengan kurung kuadrat hanya memberikan arti oksigen berasal dari
agen pengoksidasi
Penggunaan reaksi yang sama untuk membuat kristal krom alum
Krom alum dapat ditemukan dalam berbagai nama yang berbeda

Krom alum

Kalium krom(III) sulfat

Krom(III) kalium sulfat

Krom(III) kalium sulfat-12-air

Krom(III) kalium sulfat dodekahidratchrome alum

dan berbagai variasi yang lain
Berbagai variasi rumus kimia krom alum, sebagai contoh:

CrK(SO4)2,12H2O

Cr2(SO4)3,K2SO4,24H2O

K2SO4,Cr2(SO4)3,24H2O
Rumus yang pertama hanya salah satu bentuk penulisan dan dapat disusun
kembali. Secara pribadi, saya lebih suka yang kedua karena sangat mudah untuk
dimengerti tentang apa yang terjadi.
Krom alum dikenal dengan double salt (garam ganda). Jika kamu
mencampurkan larutan kalium sulfat dan krom(III) sulfat yang memiliki konsentrasi
molar yang sama, larutan akan dikira hanya seperti sebuah campuran. Pencampuran
ini memberikan reaksi ion krom(III), ion kalium, dan ion sulfat.Akan tetapi, jika
kamu mengkristalkannya, untuk memperoleh campuran kristal kalium sulfat dan
krom(III) sulfat, larutan akan mengkristal sebagai kristal yang berwarna ungu tua.
Kristal krom alum dapat dibuat dengan mereduksi larutan kalium dikromat(VI)
yang telah diasamkan dengan menggunakan etanol, dan kemudian kristalisasi larutan
yang dihasilkan.
Dengan asumsi kamu dapat mengunakan kelebihan etanol, produk organik
utama yang akan diperoleh adalah etanal – dan kita perhatikan persamaan di bawah
ini:
Persamaan ionik jelas tidak mengandung ion spektator, kalium dan sulfat. Lihat
kembali melalui persamaan lengkap:
Jika kamu memperhatikan baris paling atas pada sisi kanan persamaan, kamu
akan melihat bahwa krom(III) sulfat dan kalium sulfat diproduksi secara pasti pada
proporsi bagian kanan untuk memperolah double salt. yang dilakukan, kemudian,
adalah:
 awali dengan larutan kalium dikromat(VI) yang telah ditambahkan sedikit asam
sulfat pekat. Larutan kemudian didinginkan dengan meletakkannya dalam es.
 Kelebihan etanol ditambahkan secara perlahan sambil diaduk dengan kenaikan
suhu yang tidak terlalu tinggi.
 Ketika semua etanol telah ditambahkan, larutan dibiarkan sepanjang malam,
lebih baik dalam lemari pendingin, untuk kristalisasi. Kristal dipisahkan dari
larutan sisa, dicuci dengan sedikit air murni dan kemudian dikeringkan dengan
kertas saring.
Penggunaaan kalium dikromat(VI) sebagai agen pengoksidasi dalam titrasi
Kalium dikromat(VI) seringkali digunakan untuk menentukan konsentrasi ion
besi(II) dalam larutan. Hal ini dilakukan sebagai alternatif penggunaan larutan
kalium permanganat(VII).Berikut ini keuntungan dan kerugian dalam penggunaan
kalium dikromat(VI).
Keuntungan:

Kalium dikromat(VI) dapat digunakan sebagai standar primer. Hal ini berarti
bahwa kalium dikromat(VI) dapat dijadikan sebagai larutan stabil yang
konsentrasinya diketahui dengan tepat. Hal ini tidak terjadi pada kalium
permanganat(VII).

Kalium dikromat(VI) dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan ion
klorida (selama ion klorida tidak berada pada konsentrasi yang sangat tinggi).

Kalium manganat(VII) mengoksidasi ion klorida menjadi klorin; kalium
dikromat(VI) tidak benar-benar cukup kuat sebagai agen pengoksidasi. Hal ini
berarti bahwa kamu tidak akan mendapatkan reaksi yang tidak diinginkan
dengan larutan kalium dikromat(VI).
Kerugian:

Kerugian yang paling utama adalah pada perubahan warna. Titrasi kalium
manganat(VII) menunjukkan dirinya sendiri. Ketika kamu menyertakan larutan
kalium manganat(VII) pada reaksi, larutan menjadi tidak berwarna.
Jika kamu menambahkannya terlalu banyak, larutan menjadi merah muda – dan
kamu tahu bahwa kamu telah melewati titik akhir. Sayangnya larutan kalium
dikromat(VI) berubah menjadi hijau pada saat kamu memasukkannya ke dalam
reaksi, dan disana tidak ada jalan yang memungkinkan bagi kamu untuk mendeteksi
perubahan warna ketika kamu menuangkan larutan jingga berlebih pada larutan
berwarna hijau yang kuat.
Dengan larutan kalium dikromat(VI) kamu dapat menggunakan indikator
terpisah, dikenal dengan redox indicator. Warna berubah melalui kehadiran agen
pengoksidasi.
Berikut beberapa contoh indikator – seperti difenil sulfonat. Indikator memberikan
warna ungu-biru dengan adanya larutan kalium dikromat(VI) yang berlebih. Akan
tetapi, warna menjadi lebih sulit diinterpretasikan dengan munculnya warna hijau
yang kuat. Titik akhir titrasi kalium dikromat(VI) tidak mudah untuk dilihat seperti
titik akhir kalium manganat(VII)
Tes untuk ion kromat(VI) dalam larutan
Secara khusus, kamu dapat perhatikan pada larutan yang mengandung natrium,
kalium atau amonium kromat(VI). Sebagian besar kromat sangat larut; beberapa
diantaranya dapat kita golongkan tidak larut.Warna larutan kuning terang
menunjukkan bahwa larutan tersebut bermanfaat untuk tes ion kromat.

Tes dengan penambahan asam
Jika kamu menambahkan beberapa larutan asam sulfat encer pada larutan yang
mengandung ion kromat(VI), perubahan warna berubah menjadi jingga ion
dikromat(VI).
Kamu tidak dapat dapat menggunakan tes ini sebagai tes untuk ion kromat(VI),
walau bagaimanapun. Ini mungkin terjadi bahwa kamu memiliki larutan yang
mengandung indikator asam-basa yang memiliki perubahan warna yang sama! Tes
dengan penambahan larutan klorida (atau nitrat)
Ion kromat(VI) dapat memberikan endapan kuning barium kromat(VI).
2.9.3
Tembaga –Cu
Logam Tembaga bereaksi hanya dengan campuran asam sulfat dan asam nitrat
pekat panas (dikenal dengan istilah aqua regia).Bilangan oksidasi Tembaga adalah
+1 dan +2.Ion Cu+ kurang stabil dan cenderung mengalami disproporsionasi dalam
larutan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
2Cu+(aq) ——> Cu(s) + Cu2+(aq)
2.9.4 Skandium - Sc
Reaksi dengan air:
Ketika dipanaskan maka Skandium akan larut dalam air membentuk larutan yang
terdiri dari ion Sc (III) dan gas hydrogen.
2Sc(s) + 6H2O(aq) 2Sc3+(aq) + 6OH-(aq) + 3H2(g)
Reaksi dengan oksigen
Pada reaksi dengan udara atau pembakaran secara cepat maka akan membentuk
scandium (III)oksida
4Sc(s) + 3O2(g) 2Sc2O3(s)
Reaksi dengan halogen
Skandium sangat reaktif ketika bereaksi dengan semua unsur halogen membentuk
trihalida
2Sc(s) + 3F2(g) 2ScF3(s)
2Sc(s) + 3Cl2(g) 2ScCl3(s)
2Sc(s) + 3Br2(l) 2ScBr3(s)
2Sc(s) + 3I2(s) 2ScI3(s)
Reaksi dengan asam
Skandium mudah larut dalam asam klrida untuk membentuk larutan yang
mengandung ion Sc (III) dan gas hydrogen
2Sc(s) + 6HCl(aq) 2Sc3+(aq) + 6Cl-(aq) + 3H2(g)
2.10Ekstraksi beberap unsur transisi
2.10.1 Kobalt
Kobalt di alam diperoleh sebagai biji smaltit (CoAs 2) dan kobaltit (CoAsS)
yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu. Untuk pengolahan biji kobalt dilakukan
sebagai berikut :
Pemanggangan :
CoAs (s)
Co2O3(s) + As2O3(s)
Co2O3(s) + 6HCl  2 CoCl3(aq) + 3 H2O(l)
Zat-zat lain seperti Bi2O3 dan PbO diendapkan dengan gas H2S
Bi2O3(s) + 3 H2S(g) Bi2S3 (aq) + 3 H2O(l)
PbO(s) + H2S(g) PbS(s) + H2O(l)
Pada penambahan CoCO3
(s)
dengan pemanasan akan diendapkan As dan Fe
sebagai karbonat. Dengan penyaringan akan diperoleh CoCl3. Tambahan zat pencuci
mengubah CoCl3 menjadi Co2O3. Selanjutnya CoCO3 direduksi dengan gas hydrogen,
menurut reaksi :
Co2O3 (s) + H2(g) 2 Co(s) + 3 H2O (g)
2.10.2 Ekstraksi Nikel
Bijih alam sulfida banyak diproduksi membentuk nikel. Bijih dipekatkan oleh
flotasi dan magnetik , kemudian dipanaskan dengan SiO2. FeS diuraikan menjadi FeO
yang direaksikan dengan SiO2 membentuk FeS SiO3 , kemudian didinginkan
dihasilkan bagian atas, itu layar perak dari Ca 2S3 dibakar dengan udara dan menjadi
NiO direaksikan membentuk metal dengan bantuan karbon. Logam dihasilkan pada
pemurniaan melalui elektrolisis larutan NiSO4.
2.10.3 Ekstraksi Tembaga
Pada umumnya bijih tembaga mengandung 0,5 % Cu, karena itu diperlukan
pemekatan biji tembaga.
Proses yang terjadi adalah sebagai berikut :
a) Bahan alam sulfida Cu mengandung 0,4 %-1% Cu kemudian dipekatkan
melalui flotasi menghasilkan konsentrasi Cu 15 % dengan bereaksi dengan
udara
2 CuFeS2
Cu2S + FeO3 + 2SO2
b) Peleburan untuk menghasilkan oksida dan sulfida
Cu2S + O2
Cu2O + SO2
c) Setelah beberapa waktu oksida dan sulfida Cu direaksikan sehingga dihasilkan
dan kemudian Cu 98 – 99 %
Cu2S + 2 Cu2O2
6 Cu + SO2
Logam Tembaga dapat diperoleh melalui pemanggangan kalkopirit, seperti
yang dinyatakan dalam persamaan reaksi di bawah ini :
O2(g) ——> Cu2S(s) + 2 FeO(s) + 3 SO2(g)
Cu2S(s) + O2(g) ——> 2Cu(l) + SO2(g)
Logam Tembaga dapat dimurnikan melalui proses elektrolisis
d) Cu dimurnikan melalui elektrolisis menggunakan elektroda Cu dengan larutan
encer H2SO4 dan CuSO4
2.10.4 Ekstraksi Kadmium
Cd ditemukan dalam bijih alam Zn dan diekstraksi bijih alam dalam larutan
mengandung sejumlah kecil CdSO4 ditambah melalui logam elektropositif tersebut.
Zn ditambahkan ZnSO4 atau CdSO4 ketka Zn dilarutkan dan logam Cd terhadap
potensial lebih tinggi dari Vd pekat dilarutan alam dan dimurnikan melaui elektrolisis
ZnC+g + Cd2+ (aq)
Cd (aq)
Cd ditemukan dalam bijih alam Zn dan diekstraksi bijih alam dalam larutan
mengandung sejumlah kecil CdSO4 ditambah melalui logam elektropositif tersebut.
Zn ditambahkan ZnSO4 ketika Zn dilarutkan dan logam Cd terhadap logam Cd
terhadap potensial lebih tinggi dari Cd pekat dilarutkan dalam dan dimurnikan
melalui elektrolisis
ZnC+g + Cd2+ (aq)
Cd (aq)
2.10.5 Ekstraksi Seng
Logam seng telah diproduksi dalam abat ke-13 di Indina dengan mereduksi
calamine dengan bahan-bahan organik seperti kapas. Logam ini ditemukan kembali
di Eropa oleh Marggraf di tahun 1746, yang menunjukkan bahwa unsur ini dapat
dibuat dengan cara mereduksi calamine dengan arang. Bijih-bijih seng yang utama
adalah sphalerita (sulfida), smithsonite (karbonat), calamine (silikat) dan franklinite
(zine, manganese, besi oksida). Satu metoda dalam mengambil unsur ini dari bijihnya
adalah dengan cara memanggang bijih seng untuk membentuk oksida dan mereduksi
oksidanya dengan arang atau karbon yang dilanjutkan dengan proses distilasi.
ZnO direduksi dengan karbon monoksida pada 12000C .Reaksinya berlangsung
reversibel dan terjadi pada temperatur yang tinggi sehingga campuran gas Zn dan
CO2 dipanaskan dan didinginkan.
Alternatif lain yang dapat dilakukan adalah dengan jalan memanaskan ZnS di
udara pada temperatur rendah , lalu dilarutkan dalam H 2SO4 , Zn kotor ditambahkan
pada endapan Cd dan kemudian larutan ZnSO4 dielektrolisis sehingga dihasilkan
logam Zn murni melalui proses elektrolisis. Tetapi , proses ini membutuhkan biaya
yang mahal dan tidak digunakan
2.10.6 Ekstraksi Besi
Besi diekstraksi dari oksidanya dalam tungku pemanas.Bijih besi direduksi
dengan agen karbon dan pembentukan substansi kalsium karbonat. Jumlah CaCO3
yang terurai tergantung pada jumlah material silikat dalam bijih alam udara dialirkan
dan dari bawah karbon dibakar sehigga membebaskan panas dan gas CO. Temperatur
pada tungku mendekati 20000C pada titik di mana udara dimasukkan . Tetapi, pada
15000C di bagian bawah dan 2000 C di bagian atas
Besi oksida direduksi memebentuk mineral besi oleh CO. lelehan besi terlarut
dalam 3-4% karbon dan karbon dihasilkan membentuk besi tuang.
2.10.7 Kromium
Pembuatan kristal dikromat(VI) Berawal dari sumber ion kromium(III) seperti
larutan kromium klorida: Kamu tambahkan larutan kalium hidroksida untuk
menghasilkan endapan hijau-biru dan kemudian larutan hijau tua yang mengandung
ion [Cr(OH)6]3- Hal ini akan dijelaskan dengan lebih mendalam pada halaman
berikutnya. Harap diperhatikan bahwa kamu harus menggunakan kalium hidroksida.
Jka kamu menggunakan natrium hidroksida, maka akan berakhir dengan
pembentukan natrium dikromat(VI).
Sekarang kamu oksidasi larutan ini dengan cara memanaskannya dengan
menggunakan larutan hidrogen peroksida. Larutan berubah menjadi kuning
menunjukkan pembentukan kalium kromat(VI). Reaksi ini juga dijelaskan secara
lebih mendalam pada halaman berikutnya.Semua yang berada pada bagian sebelah
kiri mengubah larutan kalium kromat(VI berwarna kuning menjadi larutan kalium
dikromat(VI) yang berwarna jingga. Kamu dapat mengingatnya bahwa hal ini terjadi
dengan penambahan asam.Hal ini untuk mengingatkan bagian yang telah disebut di
atas jika kamu melupakannya.
Sayangnya terdapat sebuah masalah. Kalium dikromat akan bereaksi dengan
kelebihan hidrogen peroksida kemudian selanjutnya memberikan prakarsa pada
pembentukan larutan biru tua yang tidak stabil dan sejak itu terbentuk ion
kromium(III) lagi! Untuk memecahkan masalah ini, kamu terlebih dahulu harus
menghilangkan kelebihan hidrogen peroksida.
Hal ini dapat dilakukan dengan mendidihkan larutan.Hidrogen peroksida
terdekomposisi pada pemanasan dengan menghasilkan air dan oksigen.Larutan
dididihkan
sampai
tidak
terbentuk
lagi
gelembung
gas
oksigen
yang
dihasilkan.Larutan dipanaskan lebih lanjut untuk memekatkannya, dan kemudian
asam etanoat pekat ditambahkan untuk mengasamkannya. Kristal kalium dikromat
yang berwarna jingga terbentuk melalui proses pendinginan.
2.10.8 Titanium
Produksi titanium yang makin banyak disebabkan karena kebutuhan dalam
bidang militer dan industry pesawat terbang makin meningkat.Hal ini disebabkan
karena titanium lebih disukai daripada aluminium dan baja. Aluminium akan
kehilangan kekuatannya pada temperatur tinggi dan baja terlalu rapat (mempunyai
kerapatan yang tinggi).
Langkah awal produksi titanium dilakukan dengan mengubah bijih rutil yang
mengandung TiO2 menjadi TiCl4, kemudian TiCl4 dureduksi dengan Mg pada
temperature tinggi yang bebas oksigen.
Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
TiO2 (s) + C(s) + 2Cl2(g)
TiCl4(g) + 2Mg(s) 
TiCl4(g) + CO2(g)
Ti(s) + 2MgCl2(g)
Reaksi dilakukan pada tabung baja. MgCl2 dipindahkan dan dielektrolisis
menjadi Mg dan Cl2. Keduanya kemudian didaurulangkan.Ti didapatkan sebagai
padatan yang disebut sepon. Sepon diolah lagi dan dicampur dengan logam lain
sebelum digunakan.
2.10.9 Vanadium
Produksi vanadium sekitar 80% digunakan untuk pembuatan baja. Dalam
penggunaannya vanadium dibentuk sebagai logam campuran besi.Fero vanadium
mengandung 35% - 95% vanadium.Ferrovanadium dihasilkan dengan mereduksi V205
dengan pereduksi campuran silicon dan besi. SiO2 yang dihasilkan direaksikan
dengan CaO membentuk kerak CaSiO3(l).
Reaksinya sebagai berikut.
2 V205(s) + 5Si(s) 
{ 4V(s) + Fe(s) } + 5 SiO2(s)
SiO2(s) + CaO(s) 
CaSiO3
Kemudian ferrovanadium dipisahkan dengan CaSiO3.
2.10.10
Mangan
Mangan diperoleh dengan ekstraksi oksida-oksidanya dari tambang bijihnya.
Prosesnya ada beberapa cara antara lain:
Reduksi dengan karbon
Oksida mangan yang telah diekstraksi dicampur dengan karbon lau dipanaskan,
sehingga terjadi reaksi:
Mn3O4 + 4C → 3Mn + 4CO
MnO + 2C → Mn + 2CO
Proses dicuci dengan mengalirkan air dan dipanggang dengan dialiri udara lalu
dipanaskan terus sampai pijar (merah) dimana MnO2 akan berubah menjadi Mn3O4
MnO2 → Mn3O4 + O2
Oksidasi yang terbentuk dicampur dengan bubuk almunium dalam krus, lalu
ditimbuni dengan bubuk magnesium dan barium peroksida. Reduksi terjadi dalam
pemanasan
3Mn3O4 + 8A1 → 4A12O3 + 9Mn
Metode elektrolisa
Mangan secara besar-besaran diproduksi dengan cara ini:
Bijih digiling dan dipekatkan dengan proses gravity. Bijih yang sudah
dipekatkan dipanggang (elumino proses) sampai terbentuk Mn 3O4, Mn3O4 diubah
menjadi MnSO4.Mn3O4 dipanaskan bersam H2SO4 encer maka terbentuk MnSO4
(larut) dan MnO2 (tak larut).MnO2 dapat dipijarkan lagi menjadi Mn3O4 dan diproses
diulang seperti diatas.Elektrolisa larutan MnSO4 dielektrolisa menggunakan katoda
merkuri. Mangan dibebaskan pada katoda ini membentuk amalgam. Selanjutnya
amalgam didestilasi dimana Hg akan menguap lebih dulu dan tingggal mangan.
2.11Keberadaan dan Kegunaan Unsur-unsur Transisi
2.11.1 keberadaan
skandium
Skandium ternyata lebih banyak ditemukan di matahari dan beberapa bintang
lainnya (terbanyak ke-23) dibandingkan di bumi (terbanyak ke-50). Elemen ini
tersebar banyak di bumi, terkandung dalam jumlah yang sedikit di dalam banyak
mineral (sekitar 800an spesies mineral). Warna biru pada beryl (satu jenis makhluk
hidup laut) disebutkan karena mengandung skandium. Ia juga terkandung sebagai
komponen utama mineral thortveitite yang terdapat di Skandinavia dan Malagasi.
Unsur ini juga ditemukan dalam hasil sampingan setelah ekstrasi tungsten dari
Zinwald wolframite dan di dalam wiikite dan bazzite.
Kebanyakan skandium sekarang ini diambil dari throtvitite atau diekstrasi
sebagai hasil produksi pemurnian uranium. Skandium metal pertama kali diproses
pada tahun 1937 oleh Fischer, Brunger dan Grienelaus yang mengelektrolisis cairan
eutectic kalium, litium dan skandium klorida pata suhu 700 dan 800 derajat Celcius.
Kabel tungsten dan genangan seng cair digunakan sebagai elektroda dalam graphite
crucible. Skandium muruni sekarang ini diproduksi dengan cara mereduksi skandium
florida dengan kalsium metal. Produksi pertama 99% skandium metal murni
diumumkan pada tahun 1960.
Titanium
Titanium ditemukan di meteor dan di dalam matahari. Bebatuan yang diambil
oleh misi Apollo 17 menunjukkan keberadaan TiO2 sebanyak 12,1%. Garis-garis
titanium oksida sangat jelas terlihat di spektrum bintang-bintang tipe M. Unsur ini
merupakan unsur kesembilan terbanyak pada kerak bumi. Titanium selalu ada dalam
igneous rocks (bebatuan) dan dalam sedimen yang diambil dari bebatuan tersebut. Ia
juga terdapat dalam mineral rutile, ilmenite dan sphene dan terdapat dalam titanate
dan bijih besi. Titanium juga terdapat di debu batubara, dalam tetumbuhan dan dalam
tubuh manusia. Logam ini hanya dikutak-kutik di laboraturium sampai pada tahun
1946, Kroll menunjukkan cara memproduksi titanium secara komersil dengan
mereduksi titanium tetraklorida dengan magnesium. Metoda ini yang dipakai secara
umum saat ini. Selanjutnya logam titanium dapat dimurnikan dengan cara
medekomposisikan iodanya.
Vanadium
Vanadium ditemukan dalam 65 mineral yang berbeda, di antaranya karnotit,
roskolit, vanadinit, dan patronit, yang merupakan sumber logam yang sangat penting.
Vanadium juga ditemukan dalam batuan fosfat dan beberapa bijih besi, juga terdapat
dalam minyak mentah sebagai senayawa kompleks organik. Vanadium juga
ditemukan dalam sedikit dalam batu meteor.
Produksi komersial berasal dari abu minyak bumi dan merupakan sumber
Vanadium yang sangat penting. Kemurnian yang sangat tinggi diperoleh dengan
mereduksi vanadium triklorida dengan magnesium atau dengan campuran
magnesium-natrium.
Sekarang, kebanyakan logam vanadium dihasilkan dengan mereduksi V2O5
dengan kalsium dalam sebuah tabung bertekanan, proses yang dikembangkan oleh
McKenie dan Seybair.
Mangan
Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk; oksida, silikat,
karbonat adalah senyawa yang paling umum. Penemuan sejumlah besar senyawa
mangan di dasar lautan merupakan sumber mangan dengan kandungan 24%,
bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yang lebih sedikit.
Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia,
Afrika Selatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineral mangan
yang paling banyak dijumpai. Logam ,mangan diperoleh dengan mereduksi oksida
mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.
Mangan juga banyak tersebar dalam tubuh. Mangan merupakan unsur yang
penting untuk penggunaan vitamin B1
Besi
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).
Besi merupakan unsur transisi periode keempat yang paling banyak digunakan
dalam kehidupan sehari-hari karena sifatnya yang luwes , kuat, dan mudah dibentuk.
Pemisahan unsur ini sangat mudah dilakukan dan harganya tergolong murah.
Tembaga
Tembaga (Cu) merupakan unsur yang jarang ditemukan di alam (precious
metal).Tembaga umumnya ditemukan dalam bentuk senyawanya, yaitu bijih mineral,
seperti kalkopirit (CuFeS2) dan kalkosit (Cu2S).
Kobal
Kobal terdapat dalam mineral kobaltit, smaltit dan eritrit. Sering terdapat
bersamaan dengan nikel, perak, timbal, tembaga dan bijih besi, yang mana umum
didapatkan sebagai hasil samping produksi. Kobal juga terdapat dalam meteorit.
Bijih mineral kobal yang penting ditemukan di Zaire, Moroko, dan Kanada.
Survei badan geologis Amerika Serikat telah mengumumkan bahwa di dasar bagian
tengah ke utara Lautan Pasifik kemungkinan kaya kobal dengan kedalaman yang
relatif dangkal, lebih dekat ke arah Kepulauan Hawai dan perbatasan Amerika Serikat
lainnya.
Nikel
Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan menjadi
ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau
siderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh
secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah
daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel. Deposit nikel lainnya
ditemukan di Kaledonia Baru, Australia, Cuba, Indonesia.
2.11.2 Kegunaan
Skandium
Sekitar 20 kg skandium (Sc2O3) sekarang ini digunakan setiap tahun di Amerika
untuk memproduksi lampu intensitas tinggi, dan isotop radioaktif
46
Sc digunakan
sebagi agen pelacak dalam kilang minyak mentah. Skandium ioda yang ditambahkan
ke lampu uap merkuri memberikan pancaran sinar mirip matahari yang efisien, yang
penting untuk penerangan ruangan atau TV bewarna malam hari.
Titanium
Titanium sangat penting sebagai agen campuran logam dengan aluminium,
molibdenum, manggan, besi dan beberapa logam lainnya. Campuran logam titanium
digunakan terutama untuk bahan pesawat terbang dan misil, dimana logam ringan,
kuat dan tahan suhu tinggi diperlukan. Titanium sekuat baja, tetapi 45% lebih ringan.
Ia 60% lebih berat daripada aluminium, tetapi dua kali lebih kuat. Titanium memiliki
kegunaan potensial di pabrik desalinasi untuk mengkonversi air laut menjadi air
tawar. Logam ini memiliki resistansi yang baik terhadap air laut dan digunakan untuk
baling-baling kapal dan bagian kapal lainnya yang terekspos pada air asin. Anoda
titanium yang dilapisi platinum telah digunakan untuk memberikan perlindungan dari
korosi air garam. Titanium diproduksi secara buatan untuk permata. Safir dan rubi
menunjukkan asterism sebagai hasil keberadaan TiO2. Titanium dioksida sangat
banyak digunakan untuk cat rumah dan cat lukisan karena permanen dan memilki
sifat penutup yang baik. Pigmen titanium oksida merupakan aplikasi yang terbanyak
untuk unsur ini. Cat titanium merupakan reflektor sinar infra yang sangat bagus dan
banyak digunakan pada tempat-tempat pengamatan matahari (solar observatories)
dimana panas dapat mengganggu pengamatan. Titanium tetraklorida digunakan untuk
mengiridasi gelas. Senyawa ini mengeluarkan asap tebal di udara.
Aplikasi Titanium

Militer. Oleh karena kekuatannya, unsur ini digunakan untuk membuat
peralatan perang (tank) dan untuk membuat pesawat ruang angkasa.

Industri. Beberapa mesin pemindah panas (heat exchanger)dan bejana
bertekanan tinggi serta pipa-pipa tahan korosi memakai bahan titanium.

Kedokteran. Bahan implan gigi, penyambung tulang, pengganti tulang
tengkorak, struktur penahan katup jantung.

Mesin. Material pengganti untuk batang piston.
Vanadium
Vanadium digunakan dalam memproduksi logam tahan karat dan peralatan
yang digunakan dalam kecepatan tinggi. Vanadium karbida sangat penting dalam
pembuatan baja.
Sekitar 80% Vanadium yang sekarang dihasilkan, digunakan sebagai ferro
vanadium atau sebagai bahan tambahan baja. Foil vanadium digunakan sebagai zat
pengikat dalam melapisi titanium pada baja. Vanadium petoksida digunakan dalam
pembuatan keramik dan sebagai katalis.
Vanadium juga digunakan untuk menghasilkan magnet superkonduktif dengan
medan magnet sebesar 175000 Gauss.
Mangan
Mangan dioksida (sebagai pirolusit) 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 B1.
Besi
Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak
digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan
yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom
26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.
Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal
itu karena beberapa hal, diantaranya:

Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar,

Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan

Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi.
Kobal
Kobal dicampur dengan besi, nikel, dan logam lainnya untuk membuat Alnico,
alloy dengan kekuatan magnet luar biasa untuk berbagai keperluan. Alloy stellit,
mengandung kobal, khrom, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat,
peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan
dengan kecepatan tinggi.
Kobal juga digunakan untuk baja magnet dan tahan karat lainnya. Sebagai
alloy, digunakan dalam turbin jet, dan generator turbin gas. Logam digunakan dalam
elektroplating karena sifat penampakannya, kekerasannya, dan sifat tahan
oksidasinya.
Garam kobal telah digunakan selama berabad-abad untuk menghasilkan warna
biru brilian yang permanen pada porselen, kaca, pot, keramik dan lapis e-mail gigi.
Garam kobal adalah komponen utama dalam membuat biru Sevre dan biru Thenard.
Larutan kobal klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta. Kobal digunakan
secara hati-hati dalam bentuk klorida, sulfat, asetat, nitrat karena telah ditemukan
efektif dalam memperbaiki penyakit kekurangan mineral tertentu pada binatang.
Nikel
Nikel digunakan secara besar-besaran untuk pembuatan baja tahan karat dan
alloy lain yang bersifat tahan korosi, seperti Invar, Monel, Inconel, dan Hastelloys.
Alloy tembaga-nikel berbentuk tabung banyak digunakan untuk pembuatan instalasi
proses penghilangan garam untuk mengubah air laut menjadi air segar.
Nikel, digunakan untuk membuat uang koin,dan baja nikel untuk melapisi
senjata dan ruangan besi (deposit di bank), dan nikel yang sangat halus, digunakan
sebagai katalis untuk menghidrogenasi minyak sayur (menjadikannya padat). Nikel
juga digunakan dalam keramik, pembuatan magnet Alnico dan baterai penyimpanan
Edison
Zink – Zn
Kegunaan Zink
 Bahan cat putih
 Pelapis lampu TL
 Layar TV dan monitor computer
Campuran logam dengan metal lain
2.12Dampak Negatif Unsur Transisi
Pada dasarnya dampak dari unsur transisi disebabkan adanya pemanfaatan
unsur transisi.Jadi selain bermanfaat ternyata juga menimbulkan masalah lingkungan.
Adapun contoh dari dampak negatif dari pemanfaatan unsur transisi antara lain,
sebagai berikut.
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.
Cr dalam penyamakan kulit
Krom digunakan dalam penyamakan kulit untuk mencegah mengerutnya bahan
sewaktu pencucian.Krom ini sangat beracun dan menyebabkan kanker.
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
.
2.13Manfaat Unsur Transisi