Unsur Transisi

TUGAS ANORGANIK

UNSUR – UNSUR LOGAM TRANSISI

Disusun oleh:

Aplik Sumas Arifin

UNSUR – UNSUR LOGAM TRANSISI

A. Pengertian Unsur – unsur Transisi

Apakah unsur transisi itu?

Istilah unsur transisi dan unsur blok d kadang-kadang dapat digunakan secara bersamaan jika keduanya memberikan arti yang sama. Keduanya tidak sama terdapat perbedaan yang tidak kentara diantara dua istilah tersebut.

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

Unsur-unsur blok d

Unsur-unsur dalam tabel periodik yang bersesuaian dengan pengisian tingkat d disebut dengan unsur-unsur blok d. Baris pertama ditunjukkan melalui tabel periodik singkat di bawah ini.

Di bawah ini adalah struktur elektronik unsur-unsur blok d adalah sebagai berikut:

Unsur	Nomor Atom	Konfigurasi Elektron	Orbital
			3d	4s
Skandium (Sc)	21	(Ar) 3d1 4s2	á	áâ
Titanium (Ti)	22	(Ar) 3d2 4s2	á á	áâ
Vanadium (V)	23	(Ar) 3d3 4s2	á á á	áâ
Krom (Cr)	24	(Ar) 3d5 4s1	á á á á á	á
Mangan (Mn)	25	(Ar) 3d5 4s2	á á á á á	áâ
Besi (Fe)	26	(Ar) 3d6 4s2	áâ á á á á	áâ
Kobalt (Co)	27	(Ar) 3d7 4s2	áâ áâ á á á	áâ
Nikel (Ni)	28	(Ar) 3d8 4s2	áâ áâ áâ á á	áâ
Tembaga (Cu)	29	(Ar) 3d10 4s1	áâ áâ áâ áâ áâ	á
Seng (Zn)	30	(Ar) 3d10 4s2	áâ áâ áâ áâáâ áâ	áâ

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

B. Identifikasi Bahan Unsur-unsur Transisi

Unsur-unsur transisi terdapat di antara unsur-unsur golongan alkali tanah dan unsur-unsur golongan boron. Unsur-unsur ini disebut juga logam-logam transisi. Masih ada perbedaan pendapat di antara para ahli kimia untuk menentukan secara tegas unsur-unsur manakah yang termasuk dalam kelompok unsur-unsur transisi.

Mudahnya, unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur blok d di dalam sistem periodik dan merupakan logam berat. Anggota-anggotanya antara lain Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Au, Ag, Hg,dll. Skandium dan seng mempunyai sifat yang agak berbeda dari unsur-unsur transisi deret pertama lainnya dari Ti sampai dengan Cu. Skandium dan seng masing-masing mempunyai hanya satu macam bilangan oksidasi yaitu +3 dan +2, sedangkan unsur-unsur lainnya mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu macam.

Senyawa skandium dan seng berwarna putih, tidak seperti senyawa unsur lain yang pada umumnya berwarna. Pada umumnya unsur-unsur transisi bereaksi langsung dengan unsur nonlogam seperti oksigen dan halogen. Beberapa di antaranya seperti Sc, Y, La dapat bereaksi dengan air menghasilkan hidrogen.

M + 3H₂O                 M(OH)₃ +  H₂

Unsur-unsur seperti Pt dan Au sukar mengalami oksidasi. Kedua unsur ini tidak melarut baik dalam HCl atau HNO₃, tetapi dapat melarut dalam aquaregia (air raja) yaitu campuran 3 bagian HCl pekat dan 1 bagian HNO₃ pekat.

Di bawah ini adalah identifikasi bahan tentang unsur-unsur logam transisi :

a.   Skadium (Sc)

Belum banyak diketahui tentang sifat dan gunanya.

b.  Titan (Ti)

·      Di alam sebagai TiO₂ dan FeTiO₃

·      Logam Titan tahan karat dan bila bercampur dengan logam lain menghasilkan paduan logam yang sangat keras

·      Pembuatan logam Ti

TiO₂ dialirkan gas Cl₂ kemudian hasil reaksi direduksi dengan Mg

TiO₂ + 2 Cl₂ → TiCl₄ + O₂

     TiCl₄ + 2 Mg → Ti + MgCl₂

c.   Vanadium (V)

·      Dia alam sebagai V₂O₅ (vanadium pentaoksida)

·      Logam vanadium dicampur dengan besi menghasilkan baja vanadium yang keras, kuat, dan tahan karat → untuk membuat per mobil

·      Digunakan untuk/ sebagai katalis di industri

Misal : katalis pada pembuatan H2SO4 menurut kontak

SO₂ +V₂O₅               → SO₃ + V₂O₄

V₂O₄ +  O₂              → V₂O₅

SO₂ +  O₂ + V₂O₅   → SO₃ + V₂O₅

d.  Mangan (Mn)

·      Terdapat di alam sebagai oksidanya, misal MnO₂ (batu kawi)

·      MnO₂ digunakan sebagai/untuk :

-       Batu batere

-       Pembuatan baja yang berfungsi untuk mengikat O₂, sehingga pada proses pembekuan baja tidak mengelembung oleh gas sehingga mencegah keroposnya baja

·       KmnO₄ merupakan senyawaan mangan yang penting. Senyawa ini merupakan oksidator kuat.

Pembuatan KmnO₄ dilakukan dengan cara mengalirkan Cl₂ ke dalam larutan manganat (K₂MnO₄)

Cl_2(g) + 2MnO₄^2-_(aq) → 2Cl^-_(aq) + 2MnO₄^-_(aq)

Ungu

Larutan KmnO4 dalam suasana asam atau basa merupakan oksidator

Contoh : KMnO₄ + H₂SO₄ + H₂C₂O₄ →

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^-                 → Mn²⁺ + 4H₂O                       x2

H₂C₂O₄                                   → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^-                      x5

2MnO₄^- + 6H⁺ + 5H₂C₂O₄     → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10 CO₂

e.   Cobalt (Co)

·      Terdapat di alam sebagai kobalt glance (CoAsS) dan lemacite (Co₃S₄)

·      Bilangan oksida Co = +2 dikenal dalam senyawa CoCl₂ berwarna merah jambu

·      Larutan CoCl₂ encer digunakan untuk tinta tak berwarna setelah diruus → dikenai matahari → menjadi biru

·      Penambahan Co pada besi menyebabkan logam ini tahan karat

·      Paduan logam Co, Al, Ni, Cu, dan Fe disebut ALNICO

f.   Nikel (Ni)

·      Terdapat di alam sebagai pentlandite (FeS.NiS)

·      Logam Ni berwarna putih seperti Ag, bersifat konduktor yang bau

·      Biloks Ni +2 dalam senyawa NiSO4 yang berwarna hijau

·      Nikel diperoleh dengan cara sebagai berikut :

-       Bijih sulfida dipekatkan dengan cara plotasi

-       Konsentrat dilebur menjadi matte (75% Ni, 5% Cu, 1% Fe, 0,5% Co, 22% ZnS)

-       Nikel dalam matte dilarutkan dalam larutan amonia yang mengandung O2

NiS_(s) + 2O_2(g) + 6NH_3(aq) → Ni(NH₃)₆²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)

-       Disaring, kemudian kompleks nikel amonia direduksi dengan H₂

Ni(NH₃)₆²⁺_(aq) + H_2(g) → Ni_(s) + 2NH₄⁺_(aq) + 4NH_3(g)

·      Cara lain memperoleh Ni dan matte dan sumber lain

-       Ni direaksikan dengan Co pada 60^oC

Ni_(s) + 4Co_(g) → Ni(Co)_4(g)

-       Gas Ni(Co)₄ dipompa ke luar sehingga dipisahkan dari zat pengotor

-       Pemanasan pada suhu 180^oC nikel karbonil terurai

Ni(Co)_4(g) → Ni_(s) + 4Co_(g)

·      Nikel digunakan untuk

-       Melapisi logam lain

-       Katalis → pada pembuatan margarine atau mentega

-       Paduan logam

60% Ni dan 40% Cu         → Logam tahan karat

60% Ni, 25% Fe, 15% Cr → Logam tahan asam

g.  Tembaga (Cu)

·      Terdapat di alam dalam keadaan bebas, juga sebagai senyawa-senyawa cuprite (Cu₂O), chalcocite (Cu₂S), malachite (Cu(OH)₂.CO₃)

·      Cu dengan biloks +2, misal terusi CuSO₄.5H₂O berwarna biru

Senyawa ini mudah larut dalam air dan larutannya berwarna biru

Terusi yang dipanaskan akan menyebabkan warna biru hilang sebab air kristalnya lepas membentuk padatan putih

·      Cu dengan biloks +1 bersifat tidak stabil, berubah menjadi Cu²⁺

2Cu⁺_(aq) → Cu²⁺_(aq) + Cu_(s)

·      Logam Cu berwarna kemerahan dan bersifat konduktor yang baik

·      Cu diperoleh dengan cara sebagai berikut :

-       Pemekatan dengan cara flotasi

Konsentrate mengandung 25-30% Cu sebagai Cu₂S dengan FeS sebagai pengotor

-       Konsentrat dipanaskan dengan silika (SiO₂), terjasi dua cairan :

a)         Matte mengandung 30-60% Cu₂S dan sedikit FeS

b)        Terak yang mengandung FeSiO₃

-       Pemisahan terak

-       Matte dileburkan dengan silika, membentuk dua cairan :

a)         Logam putih Cu₂S dengan Cu₂O

b)        Terak

-       Logam putih dilebur pada 1200-1800^oC, sehingga diperoleh Cu kasar (blister Copper)

2Cu₂S_(l) + 3O_2(g) → 2Cu₂O_(l) + 2SO_2(g)

2Cu₂O_(l) + Cu₂S → 6Cu_(l) + SO_2(g)

-       Pemurnian (Refining)

Dilakukan dengan elektrolisis pada 50-60^oC dari larutan CuSO₄ yang diasamkan, Cu murni sebagai katoda, Cu tidak murni sebagai anoda. Cu tidak murni terendapkan di katoda

·      Penggunaan Cu dan senyawanya :

-       Campuran Cu(OH)₂ dan CuSO₄ disebut bubur BORDEAU digunakan untuk membunuh hama tumbuh-tumbuhan

-       Untuk paduan logam : Kuningan (Cu dan Zn)

                                          Perunggu (Cu dan Sn)

-       Kabel listrik

-       Pipa air

·      Beberapa reaksi kimia

Cu²⁺_(aq) + 4NH₄OH_(aq) → [Cu(NH₃)₃]²⁺_(aq) + 4H₂O

Biru tua

Cu²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) → Cu(OH)_2(s)

Biru

h.  Perak (Ag)

·      Di alam terdapat dalam keadaan bebas atau sebagai Ag₂S (argentite)

·      Ag merupakan logam berwarna putih dan konduktor yang baik

·      Senyawa-senyawa Ag umumnya mempunyai biloks +1

Misal : AgNO₃

·      Pembuatan Ag

Ag₂S_(s) + 4CN^-_(aq) → 2[Ag(CN)₂]^-_(aq) + S^2-_(aq)

Zn_(s) + 2[Ag(CN)₂]^-_(aq) + 4OH^-_(aq) → 2Ag_(s) + 4CN^-_(aq) + Zn(OH)₄^2-_(aq)

i.    Seng (Zn)

·      Terdapat di alam sebagai Zinche (ZnO) dan Spalarite (ZnS)

·      Zn dihasilkan dengan pemanggangan ZnS, kemudian ZnO direduksi dengan karbon pijar

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

ZnO + C → Zn + CO

Suhu proses  1200^oC, di atas suhu tersebut Zn menguap dan dikondensasi menjadi debu Zn

·      Zn mudah bereaksi dengan asam membentuk H₂

Zn_(s) + 2H⁺_(aq) → Zn²⁺_(aq) + H_2(g)

·      Zn²⁺ tidak berwarna dan dalam air terhidrolisis

·      ZnS digunakan sebagai pengubah berkas elektron menjadi cahaya tampak dalam layar TV

j.    Kadmium (Cd)

·      Terdapat sebagai senyawa, misal CdS (greenokite)

·      Dihasilkan sebagai hasil samping ekstraksi Pb dan Zn atau dihasilkan dengan mereduksi Cd²⁺ dengan Zn :

-       Mula-mula CdS dilarutkan dalam asam

-       Larutan Cd²⁺ direduksi dengan Zn

CdS_(s) + 2H⁺_(aq) → Cd²⁺_(aq) + H₂S_(g)

Cd²⁺_(aq) + Zn_(s) → Cd_(s) + Zn²⁺_(aq)

·       Digunakan pada paduan logam, cat, dan produksi beberapa plastik

·       Adanya Cd bebas di udara atau terlarut berbahaya bagi manusia

-       Adanya Cd dalam tulang menyebabkan tulang berpori dan mengalami keretakan

-       Cd dapat menggantikan Zn pada metabolisme lemak sehingga reaksi terhambat

k.  Emas (Au)

·      Terdapat di alam dalam keadaan bebas atau sebagai calarente (AuTl₂)

·      Biloks dalam senyawaan adalah +1 dan +3

·      Merupakan konduktor yang baik

·      Au murni bersifat lunak, agar keras dicampur logam lain

Emas 24 karat → emas murni

·      Cara memperoleh emas :

-       Pemekatan bijih emas dilakukan dengan cara flotasi

-       Konsentrat diaduk dengan larutan NaCN dan udara

4Au_(s) + 8CN^-_(aq) + O_2(g) + 2H₂O_(l) → 4Au(CN)₂^‑_(aq) + 4OH^-_(aq)

·      Larutan direduksi dengan Zn dan Au dipisahkan

2Au(CN)₂^-_(aq) + Zn_(s) → Zn(CN)₄^2-_(aq) + 2Au_(s)

·      Emas tidak termakan oleh udara dan asam, tetapi larut dalam air raja/aqu regia (HNO_3(p) : 3HCl_(p)) menghasilkan kompleks

Au_(s) + 4Cl^-_(aq) + 3NO_3(aq) + 6H⁺_(aq) → [AuCl₄]^-_(aq) + 3NO₃^-_(aq) + 3H₂O_(l)

·      Penggunaan Au :

-       Jaminan moneter

-       Perhiasan

-       Komponen listrik kualitas tinggi

l.    Raksa (Hg)

·      Terdapat dalam mineral, misal smabat (HgS)

·      Pada suhu kamar berwujud cair, mudah menguap dan uapnya bersifat racun

·      BO besar dan daya muatnya kecil → digunakan untuk termometer dan barometer

·      Bilangan oksidasi +1 dan +2

·      Hg dihasilkan dengan pemanggangan mineral HgS

HgS + O₂  Hg + SO₂

·      Hg melarutkan logam-logam Cu, Ag, Au dan logam-logam alkali

Larutan logam dalam raksa disebut ALMAGAMA

·      Senyawa Hg dengan biloks +1 contohnya Hg₂Cl₂

·      Hg₂Cl₂ sukar larut dalam air

·      Hg₂Cl₂­ bereaksi dengan larutan amonia membentuk padatan hitam

Hg₂Cl_2(s) + 2NH₃  HgNH₂Cl_(s) + Hg_(s) + NH₄⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

·      Larutan Hg₂₊ direaksikan dengan NaOH atau KOH endapan HgO berwarna kuning

Hg²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) → HgO_(s) + H₂O_(l)

 Kuning

·      Larutan Hg²⁺ ditambah larutan KI membentuk endapan jingga yang larut bila KI berlebihan membentuk senyawa kompleks HgI₄^2-

Hg²⁺_(aq) + 2I^-_(aq) → HgI_2(s)

  Jingga

HgI_2(s) + 2I^-_(aq) → HgI₄^2-_(aq)

·      Penggunaan

-       HgO (berwarna kuning) digunakan sebagai komponen obat/salep mata → tidak larut dalam air

-       Hg(NO₃)₂ digunakan pada pembuatan topi → berbahaya sebab menimbulkan gangguan jiwa

·      Tiga bentuk merkuri yang berbahaya dalam tubuh manusia

1)   Merkuri sebagai logam → merusak jaringan otak apabila masuk ke jaringan darah

2)   Senyawa Anorganik Merkuri

Yang berbahaya adalah merkuri yang dapat larut dalam air. Misal : Hg(NO3)2

3)   Senyawa Merkuri Organik

Sangat berbahaya : misal (CH₃)₂Hg atau (CH₃)HgX

X = halogen atau nitrat

Merkuri Anorganik di dasar sungai dapat diubah menjadi merkuri organik oleh bakteri

↓

Penyakit minamata

m.    Krom (Cr)

·         Terdapat di alam sebagai Cr2O3 atau FeOSrO3

·         Keras dan tahan karat

·         Titik leleh dan titik didihnya tinggi

·         Krom termasuk logam reaktif, bereaksi dengan O2 membentuk oksidanya

2Cr + 3O2 → 2CrO3

·         Pembuatannya

Dalam bidang industri, kromium diperlukan dalam dua bentuk, yaitu kromium murni dan aliasi besi-kromium yang disebut Ferokromium

Tahapan pengekstrakannya sebagai berikut :

1.      Cr (III) dalam bijih dirubah menjadi dikromat (VI)

FeO.CrO_3(s) +4OH^-_(aq) + O₂                 FeO_(s) + CrO₄^2-_(aq) + 2H₂O_(l)

            2CrO₄^2-_(aq)       asam       Cr₂O₇^2-_(aq)

2.      Reduksi Cr (VI) menjadi Cr (III)

Na₂Cr₂O_7(s) + 2C_(s)          200^oC           Cr₂O_3(s) + Na₂CO_3(s) + CO_(g)

3.      Reduksi Cr (III) oksida dengan alumunium (reaksi termit)

Cr₂O_3(s) + 2Al_(s)                                   Al₂O_3(s) + Cr_(s)

·         FeCr (ferokromium) diperoleh dari mereduksi biji FeO.CrO₃ dengan silicon atau kokus dalam tanur listrik

                  FeO.CrO_3(s) + 4C_(s)                              FeCr_(s) + 4CO_(g)

·         Kegunaan Cr:

Ø  Penyepuhan kromium

Ø  K₂Cr₂O₇ atau CrO₃ dalam H₂SO₄ pekat merupakan oksidator kuat  untuk pencucian peralatan laboratorium

Ø  Na₂Cr₂O₇. 2H₂O dalam jumlah sedikit digunakan dalam penyamakan kulit

Ø  Digunakan sebagai pigmen: PbCrO₄ (Kuning kromium) dan Cr₂O₃ (hijau kromium)

Ø  Ferokrom digunakan untuk membuat baja kromium

Ø  Senyawa kromium digunakan dalam alat penganalisis napas (untuk menangkap peminum alcohol saat mengemudi)

            Kromium (2+)

·         Logam Cr melarut dalam larutan HCl atau H₂SO₄ membentuk [Cr(H₂O)₆]²⁺ berwarna biru langit

                  Cr_(s) + 2H⁺_(aq)                Cr²⁺_(aq)  + H_2(g)

·         Ion Cr²⁺ dapat terbentuk dari reduksi larutan kromium (VI) misalnya kromat atau dikromat atau ion kromium (III) oleh Zn dan HCl

                  Cr₂O₇^2-_(aq)                                  Cr³⁺_(aq)                          Cr²⁺_(aq)

                    (jingga)                                    (hijau)                          (biru langit)

·         Potensial reduksi Cr³⁺       Cr²⁺ E^o = - 0.41 V sehingga ion Cr²⁺ mudah dioksidasi di udara menjadi ion Cr³⁺

                  2Cr²⁺_(aq) + 4H⁺_(aq) + O_2(g)                      2Cr³⁺_(aq) + 2H₂O_(l)

·         Ion Cr²⁺ dapat bereaksi dengan H⁺ atau H₂O apabila terdapat katalis serbuk logam

                  2Cr²⁺_(aq) + 2H₂O_(l)                                 2Cr³⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) + H_2(g)

                  2Cr³⁺_(aq) + 2H⁺_(aq)                     2Cr³⁺_(aq) + H_2(g)

            Kromium (3+)

·         Ion kromium (III) merupakan ion yang paling stabil di kation logam transisi

·         Dalam larutan, ion ini terdapat sebagai [Cr(H₂O)₆]³⁺ dan berwarna hijau

·         Apabila H₂O diganti dengan ion klorida, akan terjadi perubahan warna

                  [Cr(H₂O)₅Cl]²⁺ berwarna hijau muda

                  [Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺ berwarna hijau tua

·         Dengan basa [Cr(H₂O)₆]³⁺ akan membentuk Cr₂O₃.x H₂O berwarna hijau muda

                  [Cr(H₂O)₆]⁺³_(aq) + OH^-_(aq)                                  Cr₂O₃. x H₂O_(s)

      Dalam basa berlebih membentuk [Cr(OH)₆]^3-

                  Cr₂O₃.xH₂O_(s)                                      [Cr(OH)₆]^3-_(aq)

·         Kompleks Cr (III) umumnya berwarna hijau baik dalam bentuk anion maupun kation

Contoh : [Cr(H₂O)₆]⁺³ ; [Cr(NH₃)₆]³⁺ ; [CrCl₆]^3- ; [Cr(CN)₆]^3-

            Kromium (6+)

·         Kromium (VI) oksida CrO₃ bersifat asam, sehingga dapat bereaksi dengan basa membentuk ion kromat (VI)

                  CrO_3(s) + 2OH^-_(aq)                                  CrO₄^2-_(aq) + H₂O_(l)

·         Cr(OH)₃ dapat dioksidasi oleh Na₂O₂ menghasilkan ion kromat yang berwarna kuning

      2Cr(OH)_3(s) + 2Na₂O_2(s) + 2H⁺_(aq)                     2CrO₄^2-_(aq) + 6Na⁺_(aq) + 4H₂O

·         Pengasaman ion kromat menghasilkan ion dikromat yang berwarna jingga

                  2CrO₄^2-_(aq) + 2H⁺_{(aq )}                 Cr₂O₇^2-_(aq) + H₂O_(l)

Struktur CrO₄^2- adalah tetrahedral dan ion Cr₂O₇^2- mempunyai struktur tetrahedran rangkap

      n. Besi (Fe)

·         Terdapat di alam sebagai : Hematit merah ( Fe₂O₃)

                                            Magnetit (FeCO₄)

                                            Hematite coklat

                                            Siderit (FeCO₃)

                                            Pirit FeS (tidak digunakan sebagai sumber                                                             besi)

·         Banyak dikenal dengan biloks +2 (Fe²⁺) dan +3 (Fe³⁺)

·         Fe³⁺ lebih stabil dari pada Fe²⁺

Pengolahan besi :

Dikenal dengan menggunakan tanur hembus, tahapannya sebagai berikut :

Ø  daerah pengeringan (kurang lebih 500^oC)

kokas (C) dan bijih besi Fe₂O₃ dari atas di keringkan terlebih dahulu pada suhu 500^oC

Ø  daerah reduksi

                    C + O₂                         CO₂

                    CO₂ + C                      CO

                    3Fe₂O₃ + CO               2Fe₃O₄ + CO₂

                    Fe₃O₄ + CO                 3FeO + CO₂

                    FeO + CO                   Fe + CO₂

Ø  daerah karburasi (penyerapan)

                    sebagian besi menyerap karbon

Ø  daerah pencairan

-          Besi mencair pada suhu 1000^oC

-          Besi cair terlindungi oleh lapisan terak dari oksida

-          Terak merupakan garam silikat sebagai hasil tambahan

-          CaO + SiO₂                 CaSiO₃…..

-          besi yang dihasilkan pada proses tanur tinggi adalah besi kasar cair yang mengandung kurang lebih 5%C, mungkin terdapat silicon atau pospor

-          besi tuang dihasilkan dengan mengalirkan besi kasar cair tersebut ke dalam cetakan-cetakan dan grafit

-          Baja dibuat dari besi kasar cair dengan mengurangi kadar C (max 2%C)

-          Dengan proses Bessemer yaitu udara panas dialirkan melalui lubang-lubang kecil pada konvertor yang berisi besi kasar cair, sehingga karbon dioksidasi menjadi CO₂, Dihasilkan Baja.

·         Kegunaan Fe:

Ø  Baja sedang (0.06-0.2% C ; 0.05-1.0%Mn ; 0.2-0.75%Si) bersifat mudah dibentuk yang digunakan untuk jarum, pipa, dan badan mobil.

Ø  Baja berkadar carbon tinggi, bersifat keras digunakan untuk perkakas seperti paku dan pelat (0.4-0.9%C ; 0.5-1.0%Mn ; 0.2-0.75%Si)

Ø  Stainless steil(0.2-0.4%C ; 18%Cr ; 8%Ni) bersifat tahan korosi digunakan untuk pisau danperkakas lainnya.

Ø  Baja Mangan (0.4-0.9%C ; 13%Mn) bersifat kuat dank eras digunakan untuk per.

Ø  Baja Wolfram (0.4-0.9%C ; 5% W) bersifat sangat keras dan digunakan untuk ujung alat pemotes

·         Sifat besi dan senyawanya :

1.      besi bereaksi dengan uap air pada suhu tinggi

              3Fe_(s) + 4H₂O_(l)                        Fe₂O_4(s) + 4H_{2 (g)}

2.      besi bereaksi dengan HCl dan H2SO4 encer

              Fe_(s) + 2H₃O⁺_(aq)                        Fe²⁺ + H₂(g) + 2H₂O_(l)

3.      dalam larutan asam kompleks [Fe(H₂O)₆]²⁺(aq) relative stabil, tetapi dalam suasana netral dan basa akan teroksidasi oleh udara membentuk [Fe(H₂O)₆]³⁺

4.      larutan [Fe(H₂O)₆]³⁺ bersifat asam sebab mengalami hidrolisis

  [Fe(H₂O)₆]³⁺_(aq) + H₂O_(l)                       [Fe(H₂O)₅(OH)]²⁺_(aq) + H₃O⁺_(aq)

Cara membedakan Fe2+ dengan Fe3+

  Dengan NaOH

              Fe²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)                     Fe(OH)_2(s)  (endapan hijau)

              Fe³⁺_(aq) + 3OH^-_(aq)                      Fe(OH)_3(s)  (endapan coklat kemerahan)

C. Sifat - sifat unsur transisi

1.     Memiliki berbagai macam bilangan oksidasi

Dengan berbagai pengecualian, logam transisi pada umumnya memiliki berbagai macam bilangan oksidasi

Sc   :    +3

Ti    :    +2, +3, +4

V    :    +2, +3, +4, +5

Cr   :    +2, +3, +6

Mn :    +2, +3, +4, +5, +6,+7

Fe   :    +2, +3

Co   :    +2, +3

Ni   :    +2, +3

Cu   :    +2

Zn   :    +2

2.     Berbentuk logam padat dan bersifat konduktor yang baik

3.     Energi Ionisasi logam-logam transisi relatif rendah sehingga mudah membentuk ion positif

4.     Banyak senyawa logam transisi bersifat paramagnetik

·      Sifat magnetik ion kompleks dari senyawa transisi bergantung pada banyaknya elektron tidak berpasangan yang ada

·      Unsur-unsur transisi pada umumnya memiliki orbital d dan f yang belum terisi penuh, sehingga atom, unsur bebas maupun senyawanya dapat memiliki elektron tidak berpasangan

·      Jumlah elektron (spin) tidak berpasangan pada ion kompleks dapat diketahui lewat pengukuran magnetik, pada umumnya hasil percobaan akan mendukung prediksi yang diperoleh berdasarkan pembelahan medan kristal

·      Ada 2 interaksi zat terhadap medan magnet

Diamegnetik   →   Tidak tertarik medan magnet

↓

Elektron berpasangan

Paramagnetik →   Terdapat elektron yang tidak berpasangan

                                                                 ↓

                                               Tertarik medan magnet

5.     Banyak senyawa unsur transisi berwarna

·      Warna-warna cerah yang terlihat pada kebanyakan senyawa kompleks dapat dijelaskan dengan teori medan kristal

·      Apabila orbital d dari sebuah kompleks berpisah menjadi dua kelompok, maka ketika molekul tersebut menyerap proton dari cahaya tampak, satu atau lebih elektron yang berada dalam orbital tersebut akan meloncat dari orbital d yang berenergi lebih rendah, ke orbital d yang berenergi lebih tinggi menghasilkan keadaan atom yang tereksitasi

E  =   hv

E  =   h

Cahaya dengan x yang memiliki energi sama dengan energi eksitasi yang diserap, sedangkan yang lainnya tidak diserap akibatnya akan terlihat warna komplementer

·      Warna yang muncul bergantung dari jenis atom pusat dari ion logam dan jenis ligannya

 diserap vs warna terpantau

490 nm ungu diserap, hijau-kuning terpantau ( 560 nm)

450 nm biru diserap, kuning terpantau ( 600 nm)

490 nm biru-hijau diserap, merah terpantau ( 620 nm)

570 nm kuning-hijau diserap, ungu terpantau ( 410 nm)

590 nm kuning diserap, biru tua terpantau ( 430 nm)

600 nm jingga diserap, biru terpantau ( 450 nm)

650 nm merah diserap, hijau terpantau ( 520 nm)

Unsur-unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks (senyawa koordinasi) seperti contohnya :

[Cu(H₂O)₄]²⁺  [Cu(NH₃)2(H₂O)₂)]²⁺

Biru muda                  Biru tua

[Cu(H₂O)₄]²⁺ [CuCl₄]^2-

Biru muda           hijau

Ø  Sifat yang khas dari unsur transisi yaitu :

1.      Berbagai macam bilangan oksidasi

Dengan beberapa perkecualian unsur transisi pada umunya memiliki berbagai macam bilangan oksidasi.

2.      Banyak senyawanya bersifat paramagnetik

Unsur-unsur transisi pada umumnya memiliki orbital d atau f yang belum terisi penuh, sehingga atom, unsur bebas, maupun senyawanya dapat memiliki elektron tak berpasangan. Hal ini yang menunjang sifat paramagnetik.

3.   Banyak senyawa unsur transisi berwarna

4.   Unsur-unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks (senyawa koordinasi).

Ø  Konfigurasi elektron dan bilangan oksidasi

              a. Tabel konfigurasi elektron atom dan ion unsur-unsur transisi deret pertama 

Unsur	Konfigurasi elektron dari atom (Ar) ...	Ion yang umum	Konfigurasi elektron dari ion (Ar) ...
Sc	3d1 4s2	Sc3+
Ti	3d2 4s2	Ti4+
V	3d2 4s2	V3+	3d2
Cr	3d5 4s1	Cr3+	3d3
Mn	3d5 4s2	Mn2+	3d5
Fe	3d6 4s2	Fe2+	3d6
		Fe3+	3d5
Co	3d7 4s2	Co2+	3d7
Ni	3d8 4s2	Ni2+	3d8
Cu	3d10 4s1	Cu+	3d10
		Cu2+	3d9
Zn	2d104s2	Zn2+	3d10

Energi elektron dalam orbital 3d hampir sama besar. Hal ini berarti bahwa agar mencapai kestabilan, unsur-unsur ini membentuk ion dengan cara melepaskan elektron dalam jumlah yang berbeda. Oleh karena itu, unsur-unsur ini mempunyai dua macam bilangan oksidasi atau lebih dalam senyawanya.

              b. Bilangan oksidasi

Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Adanya bilangan oksidasi lebih dari satu ini disebabkan mudahnya melepaskan elektron valensi. Dengan demikian, energi ionisasi pertama, kedua dan seterusnya memiliki harga yang relatif lebih kecil dibanding unsur golongan utama.

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

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

Dari tabel terllihat bahwa untuk deret pertama, bilangan oksidasi maksimum bertambah secara teratur dari +3 untuk Sc ke +7 untuk Mn da berkurang menjadi +2 untuk Zn. Terlihat juga bahwa unsur-unsur transisi di bagian tengah mempunyai lebih banyak macam bilangan oksidasi.

Selain itu dalam satu sub golongan makin ke bawah bilangan oksidasi terbesar lebih menonjol, misalnya +2 dan +3 untuk Fe.

            Dengan mempelajari bilangan oksidasi unur-unsur transisi dapat disimpulkan bahwa :

1.      Bilangan oksidasi yang umum adalah +2 dan +3 atau kedua-duanya. Pada awal deret bilangan oksidasi yang umum adalah +3 dan pada akhir deret adalah +2.

2.      Sampai dengan Mn, dicapai bilangan oksidasi maksimum untuk memenuhi struktur elektron argon (4 untuk Ti, 5 untuk V, 6 untuk Cr dan 7 untuk Mn).

3.      Pada umumnya bilangan oksidasi maksimum dicapai dalam senyawa denganoksigen dan flour yang mempunyai keelektronegatifan terbesar.

Ø  Sifat Magnetik

Sifat magnetik suatu zat apakah terdiri atas atom, ion atau molekul ditentukan oleh struktur elektronnya. Ada dua macam interaksi antara zat dan medan magnit, yaitu diamagnetik dan paramagnetik. Zat paramagnetik tertarik oleh medan magnit, zat diamagnetik tidak. Banyak unsur transisi dan senyawanya bersifat paramagnetik. Hal ini disebabkan adanya elektron yang tidak berpasangan. Makin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, makin besar sifat paramagnetik.

Ø  Warna

Berbeda dengan unsur-unsur alkali dan alkali tanah, ada umumnya senyawa unsur transisi membentuk senyawa berwarna. Beberapa diantaranya dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Unsur	Jumlah elektron tak berpasangan	Bilangan oksidasi
		+2	+3	+4	+5	+6	+7
Sc	1		tak berwarna
Ti	2		ungu	tak berwarna
V	3	ungu	hijau	biru	merah
Cr	6	biru	hijau			jingga
Mn	5	merah jambu				hijau	ungu
Fe	4	hijau	kuning
Co	3	merah	biru
Ni	2	hijau
Cu	1	biru
Zn		tak berwarna

Setiap ion logam transisi membentuk senyawa kompleks yang mempunyai warna karakteristik. Contohnya :

	NH3

 

            [Cu(H₂O)]²⁺                            [Cu(NH₃)₂(H₂O₂)²⁺

HCl

                biru muda                                biru tua

            [Cu(H₂O)₄]²⁺                          [CuCl₄]^2-

            biru muda                           hijau

Ion-ion dengan tingkat oksidasi yang berbeda mempunyai warna yang berbeda.

Mn (VIII)	Ungu
Mn (VI)	Hijau
Mn (V)	Biru
Mn (IV)	Cokelat
Mn (III)	Hijau
Mn (II)	Merah jambu pucat

Ø  Sifat katalitis

Logam transisi dan persenyawaannya merupakan katalis yang baik. Beberapa kasus yang nyata dapat dilihat dibawah ini, tetapi kamu akan menemukan penjelasan katalisis secara mendalam pada bagian lain situs (ikuti link setelah contoh).

Logam transisi dan senyawa-senyawanya dapat berfungsi sebagai katalis karena memiliki kemampuan mengubah tingkat oksidasi atau, pada kasus logam, dapat meng-adsorp substansi yang lain pada permukaan logam dan mengaktivasi substansi tersebut selama proses berlangsung. Semua bagian ini dibahas pada bagian katalisis.

Logam transisi sebagai katalis

Besi pada Proses Haber

Prose Haber menggabungkan hidrogen dan nitrogen untuk membuat amonia dengan menggunakan katalis besi.

Nikel pada hidrogenasi ikatan C=C

Reaksi ini terdapat pada bagian inti pembuatan margarin dari minyak tumbuhan. Akan tetapi, contoh sederhana terjadi pada reaksi antara etana dengan hidrogen melalui keberadaan katalis nikel.

Vanadium(V) oksida pada Proses Contact

Bagian inti Proses Contact adalah reaksi konversi belerang dioksida menjadi belerang trioksida. Gas belerang dioksida dilewatkan bersamaan dengan udara (sebagai sumber oksigen) diatas padatan katalis vanadium(V) oksida.

 

      Ion-ion besi pada reaksi antara ion-ion persulfat dan ion-ion iodida

Ion persulfat (ion peroksodisulfat), S₂O₈^2-, merupakan agen pengoksidasi yang sangat kuat. Ion iodida sangat mudah dioksidasi menjadi iodin. Dan reaksi antara keduanya berlangsung sangat lambat pada larutan dengan pelarut air.

Reaksi di katalisis oleh keberadaan salah satu diantara ion besi(II) atau ion besi(III).

D. Senyawa Koordinasi dan Tata Nama Senyawa Koordinasi

a. Senyawa Koordinasi

Senyawa koordinasi terdiri dari ion logam positif yang disebut juga atom pusat dan sejumlah gugus koordinasi yang disebut ligan. Ion positif bertindak sebagai asam Lewis dan ligan merupakan basa Lewis. Pada umunya kation yang dapat membentuk senyawa koordinasi adalah ion-ion unsur transisi, namun dikenal pula beberapa senyawa koordinasi unsur representatif seperti Mg (III), Ca (II), Al (III), Pb (II), Sn (II), Sn (IV), Sb (III). Ligan yang merupakan basa Lewis sekurang-kurangnya harus mempunyai sepasang elektron bebas dalam orbital ikatan. Perbandingan besarnya ligan dan atom pusat merupakan faktor utama yang menentukan jumlah ligan maksimum yang dapat ditampung. Jumlah ikatan kovalen koordinasi yang dapat terbentuk pada pembentukan kompleks disebut bilangan koordinasi dari ion pusat. Ion Cu²⁺ mempunyai bilangan koordinasi 4 dalam [Cu(H₂O)₄]²⁺, [Cu(NH₃)₄]²⁺, dan dalam [CuCl₄]^2-. Ion Fe³⁺ mempunyai bilangan koordinasi 6 dalam [Fe(H₂O)₆]³⁺, [FeF₆]^3-, dan dalam [Fe(Cn)₆]^3-, sedankan Ag⁺ mempunyai bilangan koordinasi 2 dalam [Ag(NH₃)₂]⁺ dan dalam [Ag(CN)₂]^-.

b. Tata Nama Senyawa Koordinasi

ü  Penamaan Ligan

·      Beberapa ligan diberi nama khusus

NH₃   : amin

H₂O   : aqua

NO     : nitrosil

CO     : karbonil

·      Ligan anion diberi nama umum dan diberi akhiran O

F^-               : fluoro         CN^-        : siano

Cl^-              : kloro           OH^-        : hidrokso

Br^-             : bromo         CO₃^2-     : karbonato

CH₃COO^- : asetato        C₂O₄      : oksalato

·      Radikal diberi nama sesuai nama biasa

CH₃    : metil

C₆H₅ : fenil

·      Ligan yang menggunakan nama biasa tanpa diberi spasi

(CH₃)₂SO : dimetilsulfaksida

C₅H₅N      : piridin

(C₆H₅)₃P    : trifenilfosfin

·      Ligan Ni dan O₂ disebut dinitrogen dan dioksigen

Penyebutan banyaknya Ligan digunakan awalan Yunani (di-, tri-, tetra-, penta-, heksa-)

ü  Urutan Sebutan

Dalam menyebut nama garam, nama kation disajikan lebih dahulu kemudian nama anion. Misalnya Cu(NH₃)₄SO₄, mula-mula nama Cu(NH₃)₄²⁺, kemudian nama SO₄^2-.

Untuk ion kompleks atau molekul ligan, disajikan lebih dahulu dan logam yang terakhir.

Ligan disusun berdasarkan abjad dan biasanya ligan netral disajikan lebih dahulu, kemudian ligan anion.

ü  Ion Logam

Untuk kompleks netral dan kompleks kation, setelah nama ligan diikuti nama logam dan diberi bilangan oksidasi dengan angka Romawi dalam tanda kurung.

Contoh :

            Cu(NH₃)₄²⁺                       tetraammintembaga (II)

Untuk kompleks anion, logam diberi akhiran –at

            [Fe(Cn)₆]^4-                   heksasianoferat (II)

Contoh :

            Cu(NH₃)₄SO₄                                  tetraammintembaga (II) sulfat

            [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂                     pentaamminklorokobalt (III) klorida

            K₄[Fe(CN)₆]                            kalium heksaasionoferat (II)

            [Mo(NH₃)₃Br]NO₃                        tetraammintribromomolibdenum (IV) nitrat

            (NH₄)₂[CuBr₄]                         amoniumtetrabromokuprat (II)

            [Co(NH₃)₄(H₂O)CN]Cl₂         tetraamminaquasianokobalt (II) klorida

            [Co(NH₃)₅CO₃]Cl                   pentaamminkarbonatokobalt (II) klorida

            [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl                      tetraaquodiklorokromium (III) klorida

DAFTAR PUSTAKA

Hiskia. Ahmad, 1992. Kimia Unsur dan Radiokimia. PT Citra Adytia Bakti.

www.chem-is-try.com

http://Bebas.ui.ac.id

http://metaltransition.wordpress.com/2009/11/27/sifat-sifat-unsur-transisi-periode-keempat/

Andy. 2009. Pre-College Chemistry.

Cotton, F. Albert dan Geoffrey Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: Penerbit UI Press

Chang, Raymond. 2007. Chemistry Ninth Edition. New York: Mc Graw Hill.

Ratcliff, Brian, dkk. 2006. AS Level and A Level Chemistry. Dubai: Oriental Press.

Moore, John T. 2003. Kimia For Dummies. Indonesia: Pakar Raya.