UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

KELOMPOK 4 :

DIVA MAHARANI

HUNAFA

NOUSSEVA RENNA

NOVIDA AYU LESTARI

SHOFIANI

STEPHANIE TAMARA

XII IPA 5

Kata Pengantar

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, saya panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan makalah Kimia ini.

Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dengan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu saya menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu di makalah tentang unsure transisi periode keempat ini.

Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu, kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki dari makalah Kimia ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah kimia tentang unsur transisi periode keempat ini untuk masyarakat dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Jakarta, Agustus 2015

Penulis

A. Pengertian Unsur Transisi Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan

kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain. Unsur transisi periode keempat umumnya amemiliki 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.

B. Unsur – unsur periode keempat

C. Keberadaan Unsur Di Alam

Unsur Keberadaan di Alam

Skandium Sc terutama terdapat pada mineral tortveitil (~34% Sc), wikit, bijih Sn, dan tungsten. Bentuk dasar adalah Sc2O3. Logam Sc diperoleh

sebagai produk samping pemurnian uranium.

Besi (Fe)Kobalt (Co)Nikel (Ni)Seng (Zn)Tembaga (Cu)Skandium (Sc)Titanium (Ti)Vanadium (V)Kromium (Cr)Mangan (Mn)

Titanium Ti merupakan unsur peringkat ke-10 terbanyak di kerak bumi. Ti biasanya terdapat dalam bentuk mineral rutile (TiO2) atau ilmenite (FeTiO3 ).

Vanadium V terdapat di kerak bumi dengan kadar ~0,02%. V terdapat pada mineral patronit (VS4), Vanadinit [Pb5(VO4)3Cl], dan kamotit

[K2(UO2)2(VO4) 2·3H2O ]

Kromium Cr terdapat pada mineral kromit [Fe,Mg(CrO4].

Mangan Mn terutama terdapat pada pirolusit (MnO₂),psilomelan[(Ba,H₂0)2Mn₅O₁₀], dan rodokrosit (MnCO₃). Logam Mn diekstraksi dari pirolusit.

Besi Fe merupakan unsur kedua terbanyak di alam. Besi ditemukan dalam mineral hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄ ) , siderit (FeCO₃), limonit (2Fe₂O₃ 3H₂O), dan pirit (FeS₂)∙

Kobalt Co berada sebagai senyawa kobaltin (CoAsS) dan lineit (CO₃S₄). Co murni dihasilkan dari produk samping pemurnian Ni,Cu, dan Fe.

Nikel Ni ditemukan dalam mineral pentlandit [(NiFe)₉S₈] . Logam Ni diperoleh dengan memanaskan bijih besi dalam tungku pembakaran.

Tembaga Cu ditemukan dalam bentuk unsur maupun senyawa sulfida dalam mineral kalkopirit (CuFeS₂) ,kovelin (CuS), kalkosit (Cu₂S) atau seperti kuprit (Cu₂O)

Seng Zn ditemukan di dalam mineral zinkblende/spalerit (ZnS), kalamin, franklinit, smitsonit, (ZnCO3), wilemit, dan zincite (Zn0).

D. Sifat – sifat Unsur Periode Keempat Sifat Atomik

Sifat Atomik Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Jari-jari logam (pm) 144 132 122 11

8 117 117 116 115 117 125

Energi Ionisasi I (kJ/mol)

631 658 650 653

717 759 758 737 746 906

Keelektronegatifan 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,8 1,8 1,9 1,6 Biloks (maksimum) +3 +4 +5 +6 +7 +6 +5 +4 +3 +2

Sifat Fisis

Sifat fisis Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Kerapatan

(kg/m3)

2.990 4.500 5.960 7.200 7.200 7.860 8.900 8.900 8.920 7.140

Kekerasan (Mohs)

- 6,0 7,0 8,5 6,0 4,0 5,0 4,0 3,0 2,5

Titik Leleh (0C) 1.541 1.668 1.890 1.857 1.244 1.535 1.495 1.453 1.083 419

Titik Didih (0C) 2.830 3.287 3.407 2.672 2.061 2.861 2.927 2.913 2.567 907

∆Hfus (KJ/mol) 14.1 15,5 20,9 16,9 12,1 13,8 16,2 17,5 13,1 7,32

∆Hv (KJ/mol) 314 421 452 344 226 350 377 370 300 115

Daya Hantar

Listrik (MΩ-1

cm-1 )

0.018 0,023 0,049 0,077 0,007 0,099 0,172 0,143 0,596 0,166

Daya Hantar Panas

(W/cmK)

0.158 0,219 0,307 0,937 0,078 0,802 1,00 0,907 4,01 1,16

Sifat KimiaUntuk dapat mempelajari kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat, dapat digunakan data Sifat Atomik dan Konfigurasi Elektron. KONFIGURASI ELEKTRON

Dalam upaya mencapai konfigurasi gas mulia, logam transisi akan melepas elektron-elektron di subkulit s dan d –nya.

Karena jumlah elektron di subkulit d yang tergolong banyak, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk melepas elektron-elektron tersebut.

Hal ini ditunjukkan dari kecenderungan nilai energi ionisasi nya yang secara umum bertambah dari Sc ke Zn, meski ada fluktuasi. Dengan

demikian, diharapkan kereaktifan unsur-unsur transisi akan berkurang dari Sc ke Zn.

Namun demikian, di dalam prakteknya, ada faktor lain yang mempengaruhi kereaktifan logam transisi, yakni : karakteristik lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan unsur sewaktu unsur teroksidasi/ bereaksi.

Kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat juga ditunjukkan dari nilai Potensial reduksi standar (E⁰) pada tabel berikut :

E⁰ (Volt)

Periode 4 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

M+2 + 2e⁻ ↔ M - -1,63 -1,13 -0,90 -1,18 -0,44 -0,28 -0,25 +0,34 -0,76

E. Sifat- sifat Kharakteristik Unsur Transisi Periode Empat1. Sifat Logam

Semua unsur transisi periode keempat bersifat logam, baik dalam sifat kimia maupun dalam sifat fisis. Harga energy ionisasi yang relative rendah (kecuali seng yang agak tinggi), sehingga, mudah membentuk ion positif.

Demikian pula, harga titik didih dan titik lelehnya relative tinggi (kecuali Zn yang membentuk TD dan TL relative rendah). Hal ini disebabkan orbital subkulit d pada unsure transisi banyak orbital yang kosong atau tersisi tidak penuh.

Adanya orbital yang kosong memungkinkan atom-atom membentuk ikatan kovalen (tidak permanen) disamping ikatan logam. Orbital subkulit 3d pada seng terisi penuh sehingga titik lelehnya rendah. Bandingkan dengan unsure utama yang titik didih dan titik lelehnya juga relative rendah.

2. Tingkat Oksidasi

Bilangan Oksidasi Unsur TransisiSenyawa- senyawa unsur transisi alam ternyata mempunyai bilangan

oksidasi lebih dari satu. Adnya bilok lebih dari satu ini karena mudahnya melepaskan elektron valensinya. dengan demikian energi ionisasi pertama, kedua dan seterusnya relative lebih kecil daripada golongan utama.

NOMOR ATOM

LAMBANG UNSUR

KONFIGURASI ELEKTRON NO. GOLONGAN TABEL PERIODIK

21 Sc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 III B

22 Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 IV B

23 V 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 V B

24 Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 VI B

25 Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 VII B

26 Fe 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 VIII B

27 Co 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 VIII B

28 Ni 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 VIII B

29 Cu 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4

s1

I B

30 Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4

s2

II B

3. Sifat MagnetikAdanya electron-elektron yang tidak berpasangan pada sub kulit d menyebabkan unsur-unsur transisi bersifat paramagnetic (sedikit ditarik ke dalam medan magnet). Makin banyak electron yang tidak berpasangan, maka makin kuat pula sifat paramagnetknya. Pada seng dimana orbital

pada sub kulit d terisi penuh, maka bersifat diamagnetic (sedikit ditolak keluar medan magnet).

Berdasarkan sifatnya dalam medan magnet luar, sifat magnetik zat dapat dibedakan menjadi : 1. Diamagnetik

Sifat diamagnetik dimiliki zat yang semua elektronnya sudah berpasangan (↑↓) dimana momen magnetiknya saling meniadakan. Sewaktu diletakkan dalam medan magnet, zat ini akan ditolak sedikit oleh medan magnet.

2. Paramagnetik Sifat paramagnetik dimiliki zat yang mempunyai setidaknya 1 elektron tidak berpasangan (↑). Dalam medan magnet luar, momen-momen

Elektron yang Tidak Berpasangan

magnetik atom yang terdistribusi acak akan tersusun berjajar. Zat akan tertarik ke medan magnet luar tersebut.

4. Warna senyawaSenyawa unsur transisi (kecuali scandium dan seng), memberikan

bermacam warna baik padatan maupun larutannya. Warna senyawa dari unsur transisi juga berkaitan dengan adanya orbital sub kulit d yang terisi tidak penuh. Peralihan electron yang terjadi pada pengisian subkulit d (sehingga terjadi perubahan bilangan oksidasi) menyebabkan terjadinya warna pada senyaa logam transisi.

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

5. Mempunyai Beberapa Tingkat Oksidasi Kecuali Sc dan Zn, unsure-unsur transisi periode keempat

mempunyai beberapa tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi yang mungkin bergantung pada bilangan oksidasi yang dapat dicapai kestabilannya.

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

Warna Senya

wa

TINGKAT OKSIDASI UNSUR-UNSUR

TRANSISI PERIODE KEEMPAT

6. Banyak Diantaranya Dapat Membentuk Ion KompleksIon kompleks adalah ion yang terdiri atas atom pusat dan ligan.

Biasanya atom pusat merupakan logam transisi yang bersifat elektropositif dan dapat menyediakan orbital kosong sebagai tempat masuknya ligan. Contohnya ion besi (III) membentuk ion kompleks [Fe(CN)6].

1) Penamaan kation mendahului anion; sama seperti penamaan senyawa ionik pada umumnya.

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

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

4) Ketika beberapa ligan sejenis terdapat dalam ion kompleks, digunakan awalan di-, tri-, tetra-, penta-, heksa-, dan sebagainya.

5) Bilangan oksidasi kation logam transisi dinyatakan dalam bilangan Romawi.

6) Ketika ion kompleks bermuatan negatif, nama kation logam transisi diberi akhiran –at. Nama kation logam transisi pada ion

Tata nama senyawa

kompleks

kompleks bermuatan negatif dapat dilihat pada Tabel Nama Kation pada Anion Kompleks.

Contoh: [NiCl4]2− → ion tetrakloronikelat(II) [CuNH3Cl5]3− → ion aminapentaklorokuprat(II) [Cd(en)2(CN)2] → disianobis(etilendiamin)kadmium(II) [Co(NH3)5Cl]SO4 → pentaaminaklorokobalt(III) sulfat

Ligan Nama Ligan

Bromida, Br- Bromo

Klorida, Cl- Kloro

Sianida, CN- Siano

Hidroksida, OH- Hidrokso

Oksida, O2- Okso

Karbonat, CO32- Karbonato

Nitrit, NO2- Nitro

Oksalat, C2O42- Oksalato

Amonia, NH3 Amina

Karbon Monoksida, CO Karbonil

Air, H2O Akuo

Etilendiamin Etilendiamin (en)

Kation Nama Kation pada Anion Kompleks

Aluminium, Al Aluminat

Kromium, Cr Kromat

Kobalt, Co Kobaltat

Cuprum, Cu Cuprat

Aurum, Au Aurat

Ferrum, Fe Ferrat

Plumbum, Pb Plumbat

Mangan, Mn Manganat

Molibdenum, Mo Molibdat

Nikel, Ni Nikelat

Argentum, Ag Argentat

Stannum, Sn Stannat

Tungsten, W Tungstat

Zink, Zn Zinkat

7. Beberapa Diantaranya Dapat Digunakan Sebagai KatalisatorSalah satu sifat penting unsur transisi dan senyawanya, yaitu

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

Unsur Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Jari-jari atom (nm) 0,16 0,15 0,14 0,13 0,14 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13

Titik leleh (0C) 1540 1680 1900 1890 1240 1540 1500 1450 1080 420

Titik didih (0 C) 2370 3260 3400 2480 2100 3000 2900 2730 2600 910

Kerapatan (g/cm3) 3,0 4,5 6,1 7,2 7,4 7,9 8,9 8,9 8,9 7,1

E ionisasi I (kJ/mol) 6,30 660 650 6500 720 760 760 740 750 910

E ionisasi II (kJ/mol)

1240 1310 1410 1590 1510 1560 1640 1750 1960 1700

E ionisasi III (kJ/mol)

2390 2650 2870 2990 3260 2960 3230 3390 3560 3800

E0 red M2+ (aq) - - -1,2 -0,91 -1,19 -0,44 -0,28 -0,25 +0,34 0,76

E0 red M3+ (aq) -2,1 -1,2 -0,-86 -0,74 -0,28 -0,04 +0,44 - - -

Kekerasan (skala mohs) - - - 9,0 5,0 4,5 - - 3,0 2,5

F. Kegunaan Unsur – Unsur Periode Keempat1. Kegunaan Titanium

Sebagai bahan kontruksi, karena mempunyai sifat fisik :1. Rapatannya rendah (logam ringan)2. Kekuatas struktrurnya tinggi3. Tahan panas4. Tahan terhadap korosi

Sebagai badan pesawat terbang dan pesawat supersonic Sebagai pigmen putih, bahan pemutih kertas, kaca, keramik, dan

kosmetik

2. Kegunaan Vanadium Banyak digunakan dalam industri-industri:

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

2. Untuk membuat logam campuran.

3. Kegunaan Kromium Logam kromium banyak digunakan dalam bidang industry :

1. Logam kromium dapat dicampur dengan besi kasar membentuk baja yang bersifat keras dan permukaannya tetap mengkilap.

2. Kromium digunakan untuk penyepuhan, karena indah, mengkilap, dan tidak kusam

Larutan kromium (III) oksida, dalam asam sulfat pekat, adalah oksidator kuat yangbiasanya digunakan untuk mencuci alat-alat laboratorium.

4. Kegunaan Mangan Untuk produksi baja Menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor

besi Banyak tersebar dalam tubuh yang merupakan unsur yang penting

untuk penggunaan vitamin B1

5. Kegunaan Besi Membuat baja Banyak digunakan di dalam pembuatan alat-alat keperluan sehari-hari

seperti, cangkul, pisau, sabit, paku, mesin, dan sebagainya.

6. Kegunaan kobalt Sebagai aloi Larutan Co2+ digunakan sebagai tinta rahasia untuk mengirim pesan dan

juga dalam system peramalan cuaca7. Kegunaan Nikel

Pembuatan aloi, electrode baterai, dan keramik Zat tambahan pada besi tuang dan baja, agar mudah ditempa dan tahan

karat Pelapis besi (pernekel) Sebagai katalis

8. Kegunaan Tembaga Bahan kabel listrik Bahan uang logam Untuk bahan mesin tenaga uap

Dan untuk aloi

9. Kegunaan Zink Bahan cat putih Pelapis lampu TL Layar TV dan monitor computer Campuran logam dengan metal lain

G. Proses Ekstrasi Besi dan Tembaga

Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi :- Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas

tanur.- Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian bawah tungku agar C bereaksi

dengan O₂ membentuk CO₂.

- Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan bereaksi lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO.

Proses Ekstraksi Besi

C (s)+ O₂(g) → CO₂(g)

CO₂(g) + C(s) → 2CO (g)

- Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi.

Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut :

Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena suhu di bawah lebih tinggi sekitar 2000⁰C, Fe akan berada dalam bentuk lelehannya.

- Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai menjadi CaO

- CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag).

- Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali).

3Fe₂O₃(s) + CO(g) → 2Fe₃O₄ (s) + CO₂(g)

Fe₃O ₄(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO₂(g)

FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)

Fe₂O₃(s) + 3CO → 2Fe(l) + 3CO₂(g)

CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l)

- Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi tuang atau diproses lebih lanjut menjadi baja, tergantung dari aplikasinya.

Diagram proses ekstraksi tembaga : • Bijih tembaga diolah dulu agar kandungannya menjadi sekitar 25-35% Cu. • Tungku Peleburan • Tungku Pemisahan Perak • Tungku Konversi • Pemurnian dengan Pembakaran • Pembuatan anode Cu • Tembaga anode dengan kandungan 99,4% Cu masuk ke proses elektrolisis

untuk menghasilkan ~99,999% CU

H. Soal – Soal1. Sifat paramagnetik dari unsur transisi ditentukan oleh banyaknya...

a. Elektron tunggal pada orbital f b. Elektron tunggal pada orbital p c. Elektron tunggal pada orbital d d. Pasangan elektron pada orbital p e. Pasangan elektron pada orbital d Jawaban : C (unsur transisi bersifat elektromagnetik jika pada orbital d-nya minimal mempunyai satu elektron tak berpasangan tunggal)

2. Muatan ion kompleks yang terdiri dari atom pusat Fe3+ dengan 4 ligan NH3

dan 2 ligan CN- adalah .. a. +3

Proses Ekstraksi Tembaga

b. +1 c. -1 d. -2 e. -3 Jawaban : B muatan ion kompleks = muatan Fe3+ + 4(NH3) + 2 (CN-)

= (3+) + 4(0) + 2(-1) = (+1 )

3. Dari sifat-sifat unsur berikut : 1. Mudah teroksidasi 2. Dapat membetuk oksida dengan rumus L2O3 3. Mempunyai beberapa tingkat oksidasi 4. Titik didihnya rendah 5. Senyawanya mempunyai warna Yang merupakan sifat unsur transisi adalah . . . . a. 1 dan 3 b. 3 dan 5 c. 2 dan 4 d. 2 dan 5 e. 3 dan 4 Jawaban : B Pembahasan Sifat unsur transisi : - Mempunyai beberapa tingkat oksidasi - Senyawanya mempunyai warna

4. Senyawa seng dari unsur transisi tidak berwarna, hal ini disebabkan oleh . . . . a. Orbital d telahpenuhterisi electron b. Tidakadanya electron pada orbital c. Orbital d telahterisi electron setengahpenuh d. Tidakadanya electron pada orbital s e. Orbital s telahterisi electron setengahpenuh

Jawaban : A Senyawa seng tidak berwarna karena orbital d telah terisi electron

5. Manfaat langkah elektrolisis pada pembuatan tembaga adalah . . . . a. Menaikan kadar tembaga dalam bijinya b. Untuk memisahkan biji dari kotorannya c. Untuk menghilangkan kandungan peraknya d. Agar tembaga yang dihasilkan lebih murni e. Agar tembaga hasil elektrolisis tidak berkarat Jawaban : D Logam tembaga dimurnikan dengan cara elektrolisis