UNSUR GOLONGAN TRANSISI PERIODE EMPAT

Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan

kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain.Unsur-unrut transisi di

dalam sistem periodik unsur dinyatakan sebagai unsur golongan B. Golongan ini dimulai dari

IB, IIB, IIB, IVB, VB, VIB, VIIB dan VIIIB. Berdasakan konfigurasi elektronnya, unsur-

unsur transisi dalam sistem periodik unsur terletak pada blok d. Keberadaan unsur-unsur

transisi dalam sistem periodik unsur dimulai dari periode 4, sehingga unsur transisi terdapat

pada periode 4, periode 5, periode 6 dan periode 7.

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki elektron valensi pada subkulit 3d

yang belum terisi penuh (kecuali unsur seng (Zn)). Hal ini menyebabkan unsur transisi

periode keempat memiliki beberapa sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur golongan

utama seperti sifat magnetik, warna ion dan beberapa sifat lainnya. Unsur transisi periode

keempat terdiri sepuluh unsur, yaitu skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), kromium

(Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu) dan Seng (Zn)

A. Sifat-Sifat Unsur Golongan Transisi Periode Empat

Secara umum, unsur-unsur transisi periode 4 mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1. Unsur-unsur transisi merupakan unsur logam

2. Memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali Sc dan Zn.

3. Memiliki bilangan oksidasi 0 atau positif.

4. Senyawa yang dibentuk dari unsur transisi sebagian besar memiliki warna yang

menarik sesuai dengan keadaan bilangan oksidasinya.

5. Senyawanya dapat ditarik oleh medan magnet, meskipun daya tariknya lemah

(bersifat paramagnetik).

6. Unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks dan senyawa koordinasi.

7. Memiliki titik lebur dan titik didih yang tinggi

8. Mempunyai daya hantar listrik dan panas yang baik (bersifat konduktor)

Secara terinci, sifat-sifat unsur-unsur transisi periode empat dijelaskan sebagai berikut :

1. Sifat Logam

Semua unsur transisi mempunyai sifat logam. Sifat ini dipengaruhi oleh kemudahan

unsur transisi melepaskan elektrin valensi. Selain itu, keberadaan elektron-elektron

pada blok d yang belum penuh mengakibatkan unsur transisi memiliki lebih banyak

elektron tidak berpasangan. Elektron-elektron tidak berpasangan tersebut akan

bergerak bebasa sehingga membentuk ikatan logam yang lebih kuat dibandingkan

dengan unsur utama. Adanya ikatan logam ini mengakibatkan titik leleh, titik didih

dan densitas unsur transisi cukup besar sehingga bersifat keras dan kuat.

Karakteristik Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

Nomor atom 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Konfigurasi elektron valensi

4s2d1 4s2d2 4s2d3 4s1d5 4s2d5 4s2d6 4s2d7 4s2d8 4s1d10 4s2d10

Densitas (g/cm3) 3,0 4,51 6,1 7,19 7,43 7,86 8,9 8,9 8,96 7,14Titik leleh oC 1.539 1.668 1.900 1.845 1.245 1.536 1.495 1.453 1.083 419,5Titik didih oC 2.730 3.260 3.450 2.665 2.150 3.000 2.900 2.730 2.595 905Jari-jari atom (M) (pm)

162 147 134 130 135 126 125 124 128 138

M2+ - 90 88 85 80 77 75 69 72 -M3+ 81 77 74 64 66 60 64 - - -Energi ionisasi pertama (kJ/mol)Pertama 631 658 650 652 717 759 760 736 745 906Kedua 1.235 1.309 113 1.591 1.509 1.561 1.645 1.751 1.958 1.733Ketiga 2.389 2.650 2.828 2.986 3.250 2.956 2.231 3.393 3.578 3.833Elektronegativitas 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,9 1,9 1,9 -Potensial Reduksi Standar

-2,08 -1,63 -1,2 -0,74 -1,18 -0,44 -0,28 -0,25 +0,34 -0,76

Kekerasan - - - 9,0 5,0 4,5 - - 2,8 2,5Bilangan oksidasi 3 2,3,4 2,3,4,

52,3,6 2,3,4,7 2,3 2,3 2 1,2 2

Untuk unsur Cr dan Cu, pengisian elektron di subkulit menyimpang dari aturan

Aufbau. Hal tersebut dijelaskan pada gambar berikut:

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa terjadi pertambahan elektron pada kulit d dari

unsur Sc ke Zn, akibatnya gaya tarik dari inti semakin besar. Sehingga jari-jari atom

dari Sc ke Zn cenderung semakin mengecil.

Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan dalam orbital, semakin kuat ikatan

logamnya dan semakin tinggi titik lelehnya. Bersdasarkan konfigurasi valensinya

terlihat bahwa unsur krom memiliki jumlah elektron tidak berpasangan paling

banyak, sedangkan seng tidak memiliki elektron tidak berpasangan. Hal ini

mengakibatkan titik leleh krom tinggi, sementara titik leleh seng paling rendah.

Jika dibandingkan dengan unsur alkali dan alkali tanah, unsur transisi periode 4

memiliki elektronegativitas yang lebih besar. Akibatnya, unsur ini lebih sulit

bereaksi dibandingkan dengan unsur alkali dan alkali tanah.

Hampir semua unsur di golongan transisi periode empat mudah teroksidasi

(memiliki Eored

negatif) kecuali Cu yang mudah teroksidasi. Hal ini berarti secara

teoritis, hampir seluruh golongan unsur periode empat dapat bereaksi dengan asam

kuat untuk menghasilkan gas hidrogen. Namun, pada kenyataannya, unsur-unsur

transisi periode empat lambat bereaksi dengan asam kuat. Hal ini disebabkan oleh

terbentuknya lapisan oksida yang menghalangi terjadinya reaksi lebih lanjut.

Pada golongan transisi periode empat, antara unsur-unsur yang berdeketan, selisih

energi ionisasinya tidak terlalu besar. Selain itu, walaupun terjadi fluktuatif, dapat

disimpulkan terjadi kenaikan energi ionisasi dari Sc ke Zn. Kedua hal itu terjadi

karena adanya keunikan tertentu dalam pengisian elektron pada orbital kulit unsur

golongan transisi periode empat. Di mana setelah pengisian elektron di subkulit 3s

dan 3p, pengisian tidak dilanjutkan ke subkulit 3d melainkan lansung ke subkulit 4s

dan 4d. Sehingga ketika terjadi perubahan loga menjadi ion, elektron pada subkulit

4s lah yang lebih dulu terionisasi.

Pergerakan elektron-elektron yang tidak berpasangam mengakibatkan logam bersifat

konduktor atau penghantar panas yang baik. Apabila logam transisi diberikan kalor

atau panas, energi kinetik elektron akan meningkat. Dengan demikian, elektron

memindahkan energinya ke elektron yang lain sehingga panas merambat ke seluruh

bagian logam transisi tersebut.

2. Bilangan oksidasi

Hampir semua elektr on dari unsur transisi pada orbital d dapat digunakan bersama-

sama dengan elektron-elektron pada orbital s dalam membentuk senyawa. Perbedaan

energi elektron pada subkulit 4s dan 3d cukup kecil sehingga elektron pada subkulit

3d juga terlepas ketika terjadi ionisasi selain elektron pada subkulit 4s. Hal inilah

yang mengakibatkan unsur transisi mempunyai beberapa bilangan oksidasi.

Unsur-unsur transisi periode empat bersifat elektropositif (mudah melepaskan

elektron) sehingga bilangan oksidasinya bertanda positif. Bilangan oksidasi

maksimum yang dicapai suatu unsur transisi menyatakan jumlah elektron pada

subkulit 3d dan 4s.

Bilangan Oksidasi

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn+3 +2

+3+4

+1+2+3+4+5

+2+3+6

+2+3+4+6+7

+2+3+4+6

+2+3

+2+3

+1+2

+2

Konfigurasi elektron

4s2d1 4s2d2 4s2d3 4s1d5 4s2d5 4s2d6 4s2d7 4s2d8 4s1d10 4s2d10

Keterangan : Biloks yang ditulis tebal berarti stabil.

Berdasarkan tabel, jumlah elektron tidak berpasangan unsur skandium = 1, titanium

= 2, vanadium = 3, krom = 6, mangan = 5, besi = 4, kobalt = 3, nikel = 2, tembaga =

1 dan seng = 0. Semua elektron dari unsur skandium sampai mangan pada orbital d

nya tidak berpasangan sehingga elektronnya relatif lebih mudah untuk dilepaskan.

Hal ini mengakibatkan atom-atomnya cenderung mencapai bilangan oksidasi

maksimum. Pada unsur besi sampai seng, elektron pada orbital d nya mulai

berpasangan dan terisi penuh. Dengan demikian, unsur-unsur ini cenderung lebih

sukar mencapai bilangan oksidasi maksimum. Elektron-elektron pada orbital

tersebut lebih kuat terikat pada muatan ini. Umunya, unsur transisi periode empat

mempunyai bilangan oksidasi +2 karena dua elektron pada subkulit 4s sangat mudah

dilepaskan terlebih dahulu membentuk kation.

Unsur skandium dan seng hanya memiliki satu macam bilangan oksidasi. Bilangan

oksidasi skandium = +3 karena melepaskan 3 elektron (2 elektron pada orbital 4s

dan 1 elektron pada orbital 3d) untuk memiliki konfigurasi elektron yang stabil.

Sementara itu, bilangan oksidasi seng = +2 karena dengan melepaskan 2 elektronnya

saja (dari orbital 4s), seng telah mencapai kestabilan tanpa melepaskan elektron dari

subkulit 3d.

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 Co, Ni, Cu dan 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

untu unsur-unsur pada periode yang lebih besar.

3. Senyawa Berwarna

Senyawa yang dibentuk dari ion-ion logam transisi sebagian besar berwarna. Warna

ini disebabkan oleh tingkat energi elektron pada unsur-unsur transisi hampir sama.

Oleh karena itu, elektron-elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi

dengan mengabsorpsi sinar yang tampak.

Unsur Ion Konfigurasi Elektron Warna

Sc Sc3+ 4s0 3d0 Tidak berwarna

Ti Ti2+ 4s0 3d2 Ungu

Ti3+ 4s0 3d1 Ungu hijau

Ti4+ 4s0 3d0 Tidak Berwarna

V

V2+ 4s0 3d3 Ungu

V3+ 4s0 3d2 Hijau

VO2+ 4s0 3d1 Biru

VO43- 4s0 3d0 Merah

Cr

Cr2+ 4s0 3d4 Biru

Cr3+ 4s0 3d3 Hijau

CrO42- 4s0 3d0 Kuning

Cr2O72- 4s0 3d0 Jingga

Mn

Mn2+ 4s0 3d5 Merah Muda

Mn3+ 4s0 3d4 Merah kecoklatan

MnO42- 4s0 3d1 Hijau

MnO4- 4s0 3d0 Coklat ungu

FeFe2+ 4s0 3d6 Hijau

Fe3+ 4s0 3d5 Jingga

CoCo2+ 4s0 3d7 Merah muda

Co3+ 4s0 3d6 Biru

NiNi2+ 4s0 3d8 Hijau

Ni3+ 4s0 3d7 Merah

CuCu+ 4s0 3d10 Tidak berwarna

Cu2+ 4s0 3d9 Biru

Zn Zn2+ 4s0 3d10 Tidak Berwarna

Berdasarkan tabel terlihat bahwa ion Sc3+ (4s0 3d0) dan Ti4+ (4s0 3d0) tidak bewarna,

sedangkan ion Cu+ (4s0 3d10) dan Zn2+(4s0 3d10) juga tidak berwarna. Berdasarkan

konfigurasi elektron tersebut dapat disimpulkan bahwa adanya subkulit 4s yang

kosong atau 3d yang terisi penuh mengakibatkan ion-ion tidak berwarna. Sementara

itu, ion-ion berwarna terjadi jika subkulit 3d belum terisi penuh sehingga elektron-

elektron pada subkulit 3d dapat menyerap energi cahaya. Akibatnya ketika elektron-

elektron tereksitasi (berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi) dan kembali ke

keadaan dasarnya akan memancarkan energi yang sesuai dengan panjang gelombang

cahayanya.

Namun terdapat beberapa perkecualian pada ion VO43-, ion CrO4

2-, ion Cr2O72- dan

ion MnO4-. Ion-ion tersebut memiliki konfigurasi elektron 4s0 3d0 sehingga

seharusnya tidak berwarna. Pada kenyataannya senyawa dari ion-ion tersebut

berwarna. Warna yang terbentuk ini dipengaruhi oleh atom-atom lain yang diikat.

Ion yang sama dapat membentuk senyawa-senyawa dengan warna berbeda apabila

atom yang diikat juga berbeda.

4. Sifat Magnetik

Berdasarkan sifat magnetiknya, unsur-unsur transisi periode empat dikelompokkan

menjadi diamagnetik, paramagnetik dan feromagnetik.

a. Diamagnetik yaitu unsur transisi yang menolak medan magnet. Sifat ini dimiliki

unsur transisi yang seluruh elektron pada orbitalnya telah berpasangan.

Contohnya unsur Zn dengan konfigurasi elektron sebagai berikut.

30Zn : [Ar] 3d10 4s2

Semua elektron Zn pada orbital s dan d

telah berpasangan sehingga bersifat diamagnetik.

b. Paramagnetik yaitu unsur transisi yang sedikit dapat ditarik medan magnet. Sifat

ini dimiliki unsur transisi yang memiliki elektron tidak berpasangan pada

orbitalnya. Sebagian besar unsur transisi periode empat bersifat paramagnetik.

Contohnya unsur Sc dengan konfigurasi elektron sebagai berikut:

21Sc : [Ar] 3d1 4s2

Terdapat satu elektron Sc yang tidak berpasangan pada orbital d sehingga unsur

Sc bersifat paramagnetik.

c. Feromagnetik yaitu unsur transisi yang dapat ditarik dengan sangat kuat oleh

medan magnet. Semakin banyak elektron dari unsur transisi yang tidak

berpasangan pada orbitalnya mengakibatkan unsur tersebut bersifat

feromagnetik. Unsur Fe, Co, dan Ni termasuk bersifat feromagnetik. Perhatikan

konfigurasi elektron unsur Fe berikut:

20Fe : [Ar] 3d6 4s2

Empat elektron Fe yang tidak

berpasangan pada orbital d mengakibatkan Fe bersifat feromagnetik. Sifat unik

logam feromagnetik yaitu induksi magnet tetap terkandung dalam logam (tidak

menghilang) meskipun logam telah dijauhkan dari medan magnet. Oleh karena

itu, logam feromagnetik dapat dijadikan magnet permanen.

5. Ion Kompleks

Unsur tramsisi dapat membentuk ion kompleks karena memiliki orbital-orbital yang

masih kosong. Ion kompleks merupakan gabungan antara atom pusat dengan

molekul atau ion-ion yang disebut ligan. Ion logam transisi bertindak sebagai atom

pusat. Ion logam transisi menyediakan orbital-orbital kosong. Sedangkan molekul

netral atau ligan akan menyediakan pasangan elektron untuk mengisi orbital-orbital

kosong yang tersedia. Ligan-ligan tersebut akan berikatan dengan atom pusat

melalui ikatan kovalen koordinasi.

Contoh pembentukan ion kompleks:

Cu2+ + 4CN [Cu(CN4)]2-

Selain sifat-sifat fisik, unsur-unsur transisi juga memiliki sifat kimia yaitu

kereaktifan dan kelarutan. Unsur-unsur transisi bereaksi lambat dengan air, oksigen

dan halogen. Kereaktifan yang lemah tersebut membuat unsur golongan transisi

periode empat sukar berkarat. Sementara itu, sebagian besar unsur transisi bersifat

larut dalam asam mineral encer.

Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu

Kelarutan

dalam asam

HCl panas,

HF

HNO3, HF,

H2SO4

HCl encer, H2SO4

HCl encer, H2SO4

HCl encer,H2SO4

HCl encer

HCl encer,H2SO4

HNO3, H2SO4

Kereaktifan Tahan korosi

Tahan korosi

Tahan korosi

reaktif reaktif Tahan korosi

Tahan korosi

6. Tata Nama Senyawa Kompleks

Senyawa kompleks adalah senyawa yang mengandung ion kompleks. Ion kompleks

tersebut dapat bertindak sebagai kation maupun anion. Tata nama senyawa atau ion

kompleks menurut IUPAC sebagai berikut:

a. Nama kation terlebih dahulu diikuti oleh nama anion.

Contoh :

[Ag(NH3)2]Cl : diamin perak (I) klorida

Kation : diamin perak (I) anion : klorida

Na2[Cu(OH)4] : natrium tetrahidrokso kuprat (II)

Kation : natrium anion : tetrahidrokso

b. Jumlah ligan yang sama diberi awalan sebagai berikut

1 = mono

2 = di

3 = tri

4 = tetra

5 = penta

6 = heksa

Khusus untuk ligan tertentu seperti etilendiamin diberi awalan sebagai berikut

2 = bis

3 = tris

4 = tetrakis

c. Apabilan ion kompleks terdapat lebih dari satu ligan, penamaan ligan diurutkan

abjad.

d. Dalam ion kompleks, ligan disebutkan terlebih dahulu diikuti nama logam atom

pusat.

e. Nama ligan anion diakhiri dengan huruf O

f. Ligan molekul netral sesuai nama molekulnya, kecuali H2O, NH3, NO dan CO.

Muatan Ligan Rumus Nama Ligan

Netral H2O

NH3

NO

CO

-CH3

-C6H5

NH2-CH2-CH2-NH3 (en)

py

Akua/akuo

Amin/amina

Nitrosil

Karbonil

Metil

Fenil

Etilendiamin

Piridin

-1 OH-

OH2-

F-

Cl-

Br-

I-

SCN-

Hidrokso

Nitro

Fluoro

Kloro

Bromo

Iodo

Tiosianto

CN-

CH3COO-

Siano

Asetato

-2 O2-

SO42-

S2O32-

CO32-

C2O42-

Okso

Sulfato

Tiosulfato

Karbonato

Oksalato

g. Nama ion kompleks bermuatan positif diawali dengan nama ligan diikuti

dengan nama atom pusatnya. Bilangan oksidasi atom pusat ditulis dengan

bilangan romawi dalam tanda kurung.

Contoh:

[Fe(H2O)6]2+ : ion heksaaquo (II)

[Cr(NH3)4Cl2]+ : ion tetraamin dikloro krom (III)

h. Nama ion kompleks bermuatan negatif diawali dengan nama ligan diikuti dengan

nama atom pusat (nama latin) yang diberi akhiran ‘at’. Bilangan oksidasi atom

pusat ditulis dengan bilangan romawi dalam tanda kurung.

Contoh :

[Co(Br)6]3- : ion heksabromo kobaltat (III)

[Cu(NO2)2(OH)2]2- : ion dihidrokso dinitro kuprat (II)

i. Bilangan koordinasi merupakan jumlah ligan yang diikat oleh atom pusat.

j. Muatan ion kompleks merupakan jumlah dari muatan ion pusat dan muatan

ligan-ligan yang diikatnya.

B. Kelimpahan, Manfaat, Dampak dan Proses Pembuatan Unsur-Unsur Golongan

Transisi Periode Empat

Unsur-unsurt transisi periode empat di alam sebagian bear ditemukan dalam bentuk

senyawa oksida dan sulfia. Hak itu terjadi karena unsur-unsur transisi periode empat

sangat mudah teroksidasi dan mempunyai afinitas yang cukup besar terhadap oksigen

dan belerang. Selain itu, oksigen dan belerang termasuk unsur yang sangat reaktif

terhadap logam dan tersebar di kerak bumi.

Unsur Mineral Rumus Kimia Daerah Penghasil

Sc Thorveitite Sc2Si2O

Ti Ruti

Ilmenit

TiO2

FeTiO3

V Vanadit Pb3(VO4)3

Cr Kromit FeCr2O4 Sulawesi Tengah

Mn Pirolusit MnO2 Kalimantaan Barat,

Yogyakarta

Fe Hematit

Magnetit

Limonit

Sidenit

Pirit

Kobaltit

Smaltit

Pentlandite

Garnerit

Fe2O3

Fe3O4

Fe2O3.H2O

FeCO3

FeS2

CoAsS

CoAs2

(FeNi)S

H2(NiMg)SiO4.2H2O

Kalimantan Barat

Sumatra Barat

Sumatra Selatan

Sulawesi Tengah

Sulawesi Tengah

Sulawesi Tengah

Sulawesi Tenggara

Sulawesi Tengah

Sulawesi Tenggara

Co Kalkopirit CuFeS2 Kalimantan Barat

Ni Malasit Cu2(OH)2CO3 Papua

Cu Kalkosit Cu2S Sumatra Barat

Zn Seng blende/sphalerite

Calamine

ZnS

ZnCO3

Sumatra Barat

Sulawesi Tengah

Unsur tembaga selain sebagai senyawa juga terdapat dalam bentuk bebas. Hal ini karena

tembaga relatif lebih sukar mengalami oksidasi.

1. Skandium (Sc)

Kelimpahan skandium di kulit bumi sekitar 0,0025%. Jumlah skandium yang

terdapat di alam sangat terbatas. Di alam, skandium hanya terdapat sedikit bersama

lantanida. Kandungan unsur ini dalam mineral hanya berkisar 5 sampai 30 ppm dan

sangat sulit dipisahkan dari mineralnya. Akibatnya, produksi skandium hanya dalam

satuan gram atau kilogram. Oleh karena itu, harganya sangat mahal sehingga sangat

jarang ditemukan dan digunakan.

Ion Sc3+ tidak berwarna dan bersifat amfoter mirip dengan Al3+. Skandium memiliki

reaktivitas yang tinggi dan bersifat isotop radioaktof dengan waktu paruh yang

singkat. Skandium-45 merupakan satu-satunya isotop alami yang tidak bersifat

radioaktif.

Skandium digunakan sebagai komponen pada lampu berintensitas tinggi. Selain itu,

skandium juga dapat menghasilkan larutan asam pada proses hidrolisis [Sc(H2O)6]3+

dan membentuk senyawa Na3ScF6 yang mirip kriolit (Na3AlF6). Skandium juga

dimanfaatkan sebagai bahan pembentukan gelatin hidroksida (Sc(OH)3) yang bersifat

amfoter. Logam skandium dibuat dengan elektrolisis cairan ScCl3 yang dicampurkan

dengan klorida-klorida lain.

2. Titanium (Ti)

Kelimpaha titanium di kulit bumi cukup banyak sekitar 0,6%. Selain ruti dan ilmenit,

mineral yang mengandung titanium yaitu perovskite (CaTiO3) dan titanit

(CaTiOSiO4). Densitas titanium rendah, karena kekuatan strukturnya tinggi pada

suhu tinggi dan tahan terhadap korosi (karat). Oleh karena itu, titanium banyak

digunakan dala industri pesawat terbang, mesin turbin dan peralatan kelautan.

Titanium juga bersifat amfoter, inert, putih cerah, tidak tembus cahaya dan tidak

beracun (nontoksik). Sifat-sifat ini dimanfaatkan untuk membuat pemutih dan

pengilap kertas, pigmen putih dalam cat, keramik, kaca, plastik dan bahan-bahan lain

dalam industri kimia.

Logam titan (Ti) diperoleh dengan jalan mengalirkan gas klorin pada TiO2 sehingga

terbentuk TiCl. Reaksinya:

TiO2(s) + 2C(s) + 2Cl(g) TiCl4(s) + 2CO(g)

TiCl4 yang terjadi direduksi dengan logam Mg pada suhu tinggi yang bebas oksigen.

Reaksinya:

TiCl4(s) + 2Mg(s) Ti(s) + 2MgCl2(s)

3. Vanadium (V)

Vanadium di kulit bumi terdapat sekitar 0,2%. Meskipun sedikit, vanadium tersebar

luas di alam. Vanadium juga dapat diperoleh dari pembakaran oksidanya berupa

vanadium pentaoksida (V2O5). Vanadium pentaoksida digunakan sebagai katalis pada

pembuatan asam sulfat dalam proses kontak. Sementara itu, vanadium dalam bentuk

logam campuran (aliase) dengan besi menghasilkan ferovanadium yang bersifat

keras, kuat dan tahan korosi. Oleh karena itu, ferovanadium banyak digunakan dalam

pembuatan peralatan teknik yang tahan getaran, misal pegas, per mobil, pesawat

terbang dan kereta api.

Ferovanadium dihasilkan dari reduksi V2O5 dengan campuran silikon (Si) dan besi

(Fe). Reaksinya :

2V2O5(s) + 5Si(s) + Fe(s) 4V (+Fe)(s) + 5SiO2(s)

Senyawa SiO2 ditambah dengan CaO menghasilkan suatu terak CaSiO3, yaitu bahan

yang dihasilkan selama pemurnian logam. Reaksinya:

SiO2(s) + CaO(s) CaSiO3(s)

4. Krom (Cr)

Kelimpahan krom di kulit bumi hanya 0,012%. Meskipun demikian, krom banyak

digunakan dalam industri logam karena merupakan komponen paling penting. Logam

krom reaktif terhadap oksifen dan membentuk oksida yang berupa lapisan tipis di

permukaan logam. Lapisan tersebut melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut.

Oleh karena itu, logam krom banyak digunakan untuk melapisi logam lain agar tahan

karat secara elektroplating, misal nikrom pada alat pemanas (stainless steel)

mengandung 18% krom. Selain itu, krom juga digunakan sebagai bahan dasar dalam

industri baja sehingga dihasilkan baja yang lebih kuat dan mengilap.

Kromit (FeCr2O4) direduksi oleh karbon menghasilkan terokrom. Reaksinya:

FeCr2O4(s) + 4C(s) Fe(s) + 2Cr(s) +4CO(s)

Logam krom dibuat menurut proses Goldschmidt dengan jalan mereduksi Cr2O3

dengan logam aluminium. Reaksinya:

Cr2O3(s) + 2Al(s) Al2O3(s) + 2Cr(s)

5. Mangan (Mn)

Mangan terdapat di alam dalam jumlah melimpah, sekitar 0,10% di bumi. Selain

dalam bentuk mineral pirolusit, mangan terdapat di alam dalam bentuk spat mangan

(MnO2) dan manganit (Mn2O3H2O).

Mangan banyak digunakan pada industri baja sebagai campuran (alloy) mangan

dengan besi yang disebut feromangan. Feromangan digunakan sebagai bahan

pembuat mesin dan alat berat karena sifatnya yang sangat keras, kuat dan tahan

gesekan. Selain itu, mangan dalam bentuk senyawa MnO2 digunakan pada baterai

kering.

Pembuatan feromangan dilakukan dengan mereduksi MnO2 dengan campuran besi

oksida dan karbon. Reaksinya:

MnO2(s) + Fe2O3(s) + 5C(s) 2Fe(s) + Mn(s) + 5CO(s)

Pada proses ini mangan dalam baja feromangan berfungsi untuk mengikat oksigen

agar pada proses penuangan tidak terjadi gelembung-gelembung udara yang

mengakibatkan baja keropos (berongga di dalamnya).

Logam mangan murni dibuat dengan proses alumino thermi seperti pembuatan logam

krom. Reaksinya:

Tahap 1 : 3MnO2(s) Mn3O4(g) + O2(g)

Tahap 2 : 3Mn3O4(s) + 8Al(s) 9Mn(s) + 4Al2O3(s)

6. Besi (Fe)

Kelimpahan besi di alam menempati urutan keempat terbanyak di kulit bumi (5%).

Besi merupakan logam yang sangat penting dalam industri sehingga logam besi

paling banyak kegunaanya dalam kehidupan sehari-hari.

Besi bersifat feromagnetik. Oleh karena itu, banyak oksida besi digunakan sebagai

perangkat elektronik, memori komputer dan pita rekaman. Kompleks besi juga

berperan penting dalam proses biologis, di antaranya untuk membentuk hemoglobin

dalam darah dan klorofil dalam tanaman.

Besi murni bersifat lunak, liat dan cukup reaktif. Oleh karena itu, besi selalu

dipadukan dengan logam lain membentuk aliase, misal baja atau stainless steel agar

lebih keras. Baja dibuat dari bei kasar yang ditambah Mn, Cr, Ni atau unsur lain

sesuai dengan tujuan penggunaan baja tersebut.

Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur

tinggi. Prinsip kerjanya dengan mereduksi oksida besi menggunakan gas karbon

monoksida.

Adapun langkah-langkah proses pengolahan besi dari bijihnya sebagai berikut:

a. Bahan-bahan dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur. Bahan-bahan

tersebut meliputi hal-hal berikut.

1) Bahan utama, yaitu bijih besi hematit (Fe2O3) dicampur dengan pasir (SiO2)

dan oksida-oksida asam lain. Bahan ini akan direduksi.

2) Bahan pereduksi, yaitu kokas (karbon).

3) Bahan tambahan, yaitu batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat

zat-zat pengotor.

b. Udara panas dimasukkan dari bagian bawah tanur sehingga suhu tanur semakin

ke atas semakin rendah. Hal ini mengakibatkan kokas terbakar dengan reaksi.

C(s) + O2(g) CO2(g)

c. Gas CO2 yang terbentuk direduksi oleh kokas yang panas menjadi gas CO.

CO2(g) + C(s) 2CO(g)

d. Gas CO yang terbentuk dan kokas akan mereduksi bijih besi (Fe2O3) dengan

tahapan sebagai berikut:

1) Berlansung pada bagian atas tanur

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

2) Berlansung pada bagian yang lebih rendah pada tanur

Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g)

3) Berlansung pada bagian yang lebih bawah lagi

FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g)

e. Besi cair yang terbentuk mengalir ke bawah dan berkumpul di dasar tanur.

f. Pada bagian tengah tanur, batu kapur terurai.

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

g. Selanjutnya CaO akan mengikat zat pengotor dan membentuk terak pada dasar

tanur dengan reaksi.

CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)

3CaO(s) + P2O5(g) Ca3(PO4)2(l)

CaO(s) + Al2O3(g) Ca(AlO2)2(l)

Terak yang terbentuk akan mengapung di permukaan besi cari dan keluar melalui

saluran tersendiri. Terak tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan

beton jalan raya.

Besi cair pada dasart tanur disebut besi kasar. Selanjutnya, besi kasar dikeluarkan

dari tanur dengan dituang dalam cetakan-cetakan menjadi besi tuang atau besi cor

yang bersifat keras dan rapuh. Besi kasar mengandung 95% besi, 4% karbon dan

sisanya berupa fosforus, silikon, belerang dan mangan.

Besi dapat dibentuk jika kadar karbonnya dikurangi dengan memanaskannya

sehingga karbon yang terkandung dalam besi teroksidasi menjadi gas CO2. Besi yang

memiliki kadar karbon cukup rendap disebut besi tempa. Besi ini digunakan untuk

berbagai perlatan seperti cangkul, mur, baut dan pembuatan baja.

7. Kobalt (Co)

Kobalt bersifat mirip dengan nikel. Kobalt bersama-sama dengan nikel terdapat

dalam senyawa besi. Unsur kobalt tidak reaktif, namun stabil terhadap panas. Kobalt

digunakan untuk membuat paduan loga. Campuran besi-kobalt mempunyai sifat

tahan karat. Alnico merupakan paduan aluminium, nikel, kobalt dan tembaga yang

bersifat magnet kuat. Kobalt juga banyak dimanfaatkan dalam pembuatan mesin jet,

mesin turbin dan peralatan tahan panas. Isotop radioaktif kobalt (Co-60) berguna

dalam pengobatan kanker.

Ion Co2+ dalam bentuk larutan digunakan sebagai bahan tinta yang tidak berwarna.

Sementara itu, kertas yang mengandung ion Co2+ digunakan untuk mendeteksi

perubahan cuaca. Jika cuaca lembap (akan turun hujan), kertas berwarna merah

karena mengandung ion Co2+. Jika cuaca cerah, kertas berwarna biru karena

mengandung ion Co3+.

8. Nikel (Ni)

Nikel merupakan logam putih mengilap seperti perak dan dijadikan sebagai

penghantar panas atau listrik yang baik. Selain dalam bentuk senyawa mineral, nikel

juga dijumpai sebagai senyawa kompleks, misal [Ni(NH3)6]Cl2 dan [Ni(NH3)6]SO4

yang digunakan dalam elektroplating.

Nikel juga berfungsi untuk melapisi logam agar taham karat dan sebagai campuran

logam, misal monel (paduan logam 60% Ni, 40% Cu dan sedikit Fe, Mn, Si,C) dan

alnico. Serbuk nikel biasa digunakan sebagai katalis dalam reaksi reduksi senyawa

hidrokarbon, contohnya proses hidrogenasi lemak pada pembuatan margarin.

Nikel(III) oksida (Ni2O3) digunakan dalam sel edison.

9. Tembaga (Cu)

Di alam tembaga terdapat dalam bentuk bijih tembaga. Sekitar 80% tembaga

diperoleh sebagai sulfida. Namun, ada pula yang ditemukan dalam keadaan bebas.

Tembaga merupkan logam yang berwarna kemerahan. Logam ini termasuk

penghantar panas dan listrik yang baik. Oleh karena itu, tembaga banyak digunakan

sebagai kabel listrik (alat-alat elektronik). Tembaga juga mudah ditempa dan

bercampur dengan emas sehingga digunakan pada pembuatan kerajinan.

Tembaga juga banyak digunakan untuk membuat paduan logam seperti kuningan

(tembaga dan seng), perunggu (tembaga dan timah), monel, alnico dan sebagainya.

Kegunaan tembaga lainnya sebagai berikut:

a. Menguji kemurnian alkohol dengan memasukkan serbuk putih CuSO4 ke dalam

alkohol yang mengandung air. Serbuk putih menjadi biru karena mengikat air.

Reaksinya:

b. Membuat rayon/sutra buatan dengan melarutkan selulosa ke dalam larutan

Scheweitser (larutan ion kompleks kupri tetraamin [Cu(NH3)4]2+ dari Cu(OH)2

yang dilarutkan dalam larutan NH4OH.

c. Mematikan serangga atau hama tanaman menggunakan bubur bordeaux

(campuran Cu(OH)2 + CaSO4 yang dibuat dari CuSO4 + Ca(OH)2).

d. Menguji sifat pereduksi dari senyawa yang mengandung gugus aldehid/alkanal.

Tembaga dapat diidentifikasi dengan cara mengaliri gas H2S pada senyawa yang

mengandung Cu2+ sehingga menghasilkan endapan yang berwarna hitam. Reaksinya:

Cu2+(aq) + H2S(g) CuS + 2H+(aq)

Proses pengolahan tembaga diawali dengan pemanggangan kalkopirit (CuFeS2) atau

bijih tembaga lain. Hasil pemanggangan dioksidasi dalam oksiden. Reaksinys:

4CuFeS2(s) + 9O2(g) 2Cu2S(s) + 2Fe2O3(s) + 6SO2(g)

2Cu2S(s) + 3O2(g) 2Cu2O(s) + 2SO2(g)

2Cu2O(s) + Cu2S(s) 6Cu(s) + SO2(g)

Tembaga yang dihasilkan dimurnikan secara elektrolisis dan flotasi. Pemurnian

tembaga dengan elektrolisis dilakukan dengan menempatkan tembaga kotor di anode

menggunakan larutan elektrolit CuSO4 sehingga tembaga murni akan diperoleh di

katode. Reaksinya:

CuSO4(aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)

Anode (Cu kotor) : Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-

Katode (Cu murni) : Cu2+ + 2e- Cu(s)

10. Seng (Zn)

Seng merupakan unsur terakhir pada deret logam transisi periode empat. Seng

digunakan sebagai logam pelapis besi agar tahan karat. Seng juga berguna untuk

paduan logam (misal kuningan), zat antioksidan pada pembuatan ban mobil, bahan

pembuat cat putih dan bahan untuk melapisi tabung gambar televisi karena dapat

berfluoresensi (mengubah berkas elektron menjadi cahaya tampak). Lembaran seng

dapat dimanfaatkan sebagai atap bangunan.

Pembuatan logam seng dilakukan dengan pemanggangan seng sulfida (ZnS)

kemudian oksida seng direduksi dengan karbon pijar. Reaksinya:

2ZnS(s) + 3O2(g) 2ZnO(s) + 2SO2(g)

ZnO(s) + C(s) Zn(g) + CO(g)

Proses ini berlansung pada suhu ± 1.200oC. seng dalam bentuk gas dikondensasikan

menjadi debu seng.