Golongan Halogen Unsur-Unsur Golongan Halogen Halogen adalah kelompok unsur kimia yang berada pada golongan VIIA di tabel periodik. Kelompok ini dari: fluor (F), klor (Cl), brom (Br), yodium (I), astatin (At), dan unsur ununseptium (Uus) yang belum ditemukan. Halogen menandakan unsur-unsur yang menghasilkan garam jika bereaksi dengan logam. Istilah ini berasal dari istilah ilmiah bahasa Perancis dari abad ke-18 yang diadaptasi dari bahasa Yunani. Sifat unsure-unsur golongan ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Sifat
Flour
Klor
Brom
Massa atom
19
35,5
80
127
210
Jari-jari atom (A)
72
99
115
133
155
Titik leleh (0C)
-220
-101
-7
-113
302
Titik didih (0C)
-188
-35
59
183
337
Keelektronegatipan
4,1
2,8
2,8
2,5
2,2
Wujud
gas
gas
cair
padat
Padat
Kuning
Hijau
Merah
muda
kekuningan
coklat
Warna
Iodium Astatin
ungu
Berdasarkan tabel di atas dapat di ketahui sifat unsur-unsur golongn hologen sebagai berikut: Sangat reaktif (oksidator kuat), beracun. Oksidator : F2>Cl2>Br2>I2 Reduktor : I->Br->Cl->F Jari-jari atomnya dari bawah ke atas semakin kecil. Elektronegatifanya dari kiri kekanan semakin besar.
Energi ionosasi dadari kiri ke kanan semakin besar. Afinitas electron dari bawah keatas semakin kecil
Kelimpahan unsur halogen Disebut halogen (bahasa Yunani : Pembentuk garam) karena sifatnya yang mudah sekali bereaksi terutama dengan logam membentuk garam. Karena sifatnya yang reaktif, maka halogen hanya dijumpai dalam bentuk senyawa. Kelimpahan halogen akan dijelaskan di bawah ini. 1. Fluorine Terdapat dalam senyawa fluorspar CaF2, kriolit Na3AlF6, dan fluorapatit Ca(PO4)3F. dengan penambahan asam sulfat ke dalam fluorspar maka akan diperoleh HF dan garam Calsium sulfat. Selanjutnya lelehan asam florida di elektrolisis untuk menghasilkan gas F2. CaF2 + H2SO4 --> CaSO4 + 2HF 2. Klorin Terdapat dalam senyawa NaCl, KCl, MgCl2, dan CaCl2. Senyawa klorida ditemukan di air laut dan garam batu/endapan garam yang terbentuk akibat penguapan air laut di masa lalu. Setiap 1 kg air laut mengandung sekitar 30 gram NaCl. Proses untuk mendapatkan unsure klorin adalah melalui elektrolisis larutan NaCl pekat (brine) akan menghasilkan Cl2 pada anode dan gas H2, dan NaOH pada katode. 3. Bromin Terdapat dalam senyawa logam bromide. Senyawa ini juga ditemukan di air laut, endapan garam, dan air mineral. Ditemukan di perairan laut Mati dengan kadar 4500 - 5000 ppm. Garamgaram bromine juga diperoleh dari Arkansas 4. Iodine Terdapat dalam senyawa natrium iodat NaIO3, yang ditemukan dalam jumlah kecil pada deposit NaNO3 di Chili. Juga dalam larutan bawah tanah di Jepang dan Amerika dengan kadar sampai 100 ppm. Untuk memperoleh iodine dari natrium iodat, dilakukan penambahan zat pereduksi natrium bisulfit NaHSO3 dengan reaksi sebagai berikut : 2IO3- + 5HSO3- --> I2 + 3HSO4- + 2SO42- + H2O 5. Astatine Jumlah astatine di kerak bumi sangat sedikit kurang dari 30 gram.
Sifat fisik dan sifat kimia unsur Halogen X2 1. Molekulnya 2. Wujud zat (suhu kamar)
Fluor (F2)
3. Warna gas/uap 4. Pelarutnya (organik) 5. Warna larutan (terhadap pelarut 4)
Klor (Cl2) Brom (Br2) Iodium (I2) Diatom Gas Gas Cair Padat Kuning Coklat Kuning muda Ungu hijau merah CCl4, CS2 Tak Tak berwarna Coklat Ungu berwarna
6. Kelarutan oksidator 7. Kereaktifan terhadap gas H2
8. Reaksi pengusiran pada senyawa halogenida 9. Reaksi dengan logam (M) 10. Dengan basa kuat MOH (dingin) 11. Dengan basa kuat (panas) 12. Pembentukan asam oksi
(makin besar sesuai dengan arah panah) X = Br X = Cl, Br, I dan I X=I Tidak dapat F2 + 2KX® Cl2 + Br2 + KX® mengusir F, 2KF X2 2KX ® 2KBr + X2 Cl, Br 2KCl + X2 2 M + nX2 ® 2MXn (n = valensi logam tertinggi) X2 + 2MOH ® MX + MXO + H2O (auto redoks) 3X2 + 6MOH ® 5MX + MXO3 + 3H2O (auto redoks) Membentuk asam oksi kecuali F
Catatan : I2 larut dalam KI membentuk garam poli iodida I2 + KI ® Kl3 I2 larut terhadap alkohol coklat
Beberapa Kegunaan Senyawa Halogen Senyawa AgBr, AgI Film fotografi
Kegunaan
CCl4
Industri fluorocarbon
CH3Br
Pestisida
C2H4Br2
Penangkapan timbal dalam gasolin
C2H4Cl
Industri polivinil klorida dan plastik
C2H5Cl
Industri TEL
HCl
Pengolahan logam dan makanan
NaClO
Pemutih pakaian dan industri hidrazin
NaClO3
Pemutih kertas dan pulp
KI
Nutrisi manusia dan suplemen makanan hewan
Daya Pengoksidasi dan Daya Pereduksi “Unsur halogen merupakan unsur yang sangat reaktif. Dengan memiliki elektron valensi 7, sangat mudah bagi unsur untuk menarik elektron menjadi ion negatif” “Unsur-unsur halogen mudah menerima elektron (keelektronegatifan besar) dan bersifat sebagai oksidator. Semakin ke atas dalam golongan VIIA, sifat oksidator semakin kuat”
Membandingkan daya oksidasi halogen :
1. Halogen yang dapat mengoksidasi ion Fe2+ adalah unsur Cl2 dan Br2 2. Persamaan reaksi untuk reaksi tersebut adalah, sbb: Fe2+
→Fe3+ + e
Eo= – o.77
Cl2 + 2e
→ 2 Cl-
Eo= + 1.33
2 Fe2+ + Cl2 → 2 Fe3+ + 2 Cl-
Eo= + 0.59
Fe2+
→ Fe3+ + e
Eo= – o.77
Br2 + 2e
→ 2 Br-
Eo= + 1.01
2 Fe2+ + Br2 → 2 Fe3+ + 2 Br
Eo= + o.24
Membandingkan daya reduksi ion halide :
1. Ion halida yang dapat mereduksi ion Fe3+ adalah ion I2. Persamaan reaksi untuk reaksi tersebut adalah, sbb: Fe3+ + e
→ Fe2+
Eo= + 0.77
2 I-
→ I2 + 2e
Eo= – 0.54
2 Fe3+ + 2 I- → 2 Fe2+ + I2
Eo= + 0.23
Kesimpulan
Daya oksidasi halogen dari Cl2 ke I2 makin berkurang. Terlihat dari warna larutan yang semakin muda, sehingga mendekati warna larutan FeSO4. Daya reduksi ion halida dari Cl- ke I- makin bertambah. Terlihat dari warna larutan yang terbentuk setelah penambahan larutan KSCN. Larutan KI yang ditetesi Larutan Fe2(SO4)3 dan dicampur dengan larutan KSCN memiliki warna yang mendekati larutan FeSO4 yang ditetesi larutan KSCN. Hal ini menunjukan bahwa ion I- berhasil mereduksi ion Fe3+ menjadi ion Fe2+.
Senyawa Oksi Halogen A. ASAM HALIDA (HX) ―Semakin ke atas dalam golongan VIIA, ikatan antara atom H dan X semakin kuat sehingga molekul HX yang terbentuk cukup stabil dan hanya sedikit menghasilkan ion H+, jadi HF merupakan asam terlemah dan hanya HF yang termasuk asam lemah‖ Urutan Keasaman HF < HCl < HBr < HI Urutan titik didih asam halida : HF > HI > HBr > HCl B. ASAM OKSIHALIDA Asam oksihalida adalah asam yang mengandung oksigen sehingga halogen memiliki bilangan oksidasi positif (+1,+3,dan+7). Pada halogen bilangan oksidasi positif hanya berlaku untuk Cl, Br, I Semakin banyak jumlah atom oksigen pada asam oksihalida, sifat asam semakin kuat sehingga urutan kekuatan asam adalah : HClO4 > HClO3 > HClO2 > HCl
Golongan Alkali dan Alkali Tanah
Golongan Alkali Contoh unsur-unsur golongan alkali yakni unsur Na yang membentuk senyawa yang dapat bermanfaat sebagai berikut:
a. b. c.
d. e. f. g. h. i.
NaCl, garam dapur ( garam meja ), dapat digunakan sebagai pengawet makanan, bahab baku pembuatan NaOH, Na2CO3, logam Na dan gas klorin Na2CO3 dapat dimanfaatkan sebagai soda cuci , pelunak kesadahan air , zat pembersih peralatan rumah tangga , pembuat gelas , industri kertas , sabun, deterjen, dan minuman botol. NaHCO3 dapat dimanfaatkan sebagai soda kue, campuran pada minuman dalam botol agar menghasilkan CO2, bahan pemadam api, obat-obatan, bahan pembuat kue , dan sebagai larutan penyangga. NaOCl, adalah zat pengelantang untuk kain. NaNO3, dapat dimanfaatkan sebagai pupuk dan bahan pembuat senyawa nitrat yang lain. Na2SO4, yang disebut garam glauber atau garam inggris , yang dapat dimanfaatkan sebagai obat pencahar dan zat pengering untuk senyawa organik. KBr digunakan sebagai obat penenang saraf (sedatif) dan pembuat plat fotografi. KIO3 dapat digunakan sebagai campuran garam dapur. K2Cr2O7 dapat digunakan sebagai zat pengoksidasi
Golongan Alkali Tanah Contoh unsur golongan alkali tanah yang dapat bermanfaat sebagai berikut: a. Berilium Adapun berilium dapat digunakan sebagai berikut: Campuran logam Berilium dengan logam lain digunakan mencegah korosi logam. Logam ini digunakan untuk membuat alloy tembaga dan nikel dengan kekuatan yang tinggi. Digunakan sebagai campuran bahan-bahan dari bagian-bagian pesawat supersonic, hal ini karena berilium mempunyai sifat mengkilat, kuat dan stabil. Karena berilium murni mudah menghantarkan sinyal-sinyal elektronik dan dilalui sinar x, maka digunakan sebagai jendela pada tabung sinar x. Berilium dan oksidanya digunakan sebagai moderator pada reactor nuklir, karena berilium mempunyai kecenderungan menangkap neutron. Digunakan dalam pembuatan komputer, laser, televisi, dan alat-alat oseanografi b. Magnesium Adapun magnesium dapat digunakan sebagai berikut: Magnesium karbonat (MgCl2.6H2O) digunakan sebagai refaktor dan bahan isolasi. Magnesium Sitrat, digunakan sebagai bahan obat-obatan dan minuman bersoda. Magnesium Hidroksida, digunakan sebagai obat (laxative), dan digunakan pada proses penyulingan gula. Magnesium Sulfat, yang dikenal sebagai dengan garam inggris (Epsom Salt) dan magnesium oksida (MgO), digunakan pada pembuatan kosmetik, kertas dan obat cuci perut. Campuran magnesium, aluminium dan baja digunakan pada bahan pembuatan bagian-bagian pesawat, kaki atau tangan buatan, Vacuum cleaner, alat-alat optic dan furniture. Digunakan secara luas untuk konstruksi karena ringan.
Digunakan untuk membuat reagen Grignard. c. Kalsium
Adapun kalsium dapat digunakan sebagai berikut: Digunakan sebagai deoxidizer untuki tembaga, nikel dan stainless steel. Campuran logam kalsium-timbal (lead-calsium) digunakan pada akumulator. Digunakan dalam pembuatan kapur, semen dan mortar. Digunakan untuk membuat gigi, dan tulang atau rangka tiruan. Kalsium hidroksida digunakan untuk uji keasaman gas karbon dioksida d. Stronsium Adapun stronsium dapat digunakan sebagai berikut: Digunakan pada pembuatan kembang api, petasan dan lampu jalan kereta api. Stronsium oksida digunakan pada proses pembuatan gula pasir. Isotop stronsium-85 digunakan untuk mendeteksi kanker tulang. Isotop stronsium-90 digunakan sebagai senjata nuklir. e. Barium Adapun barium dapat digunakan sebagai berikut: Logam barium digunakan sebagai pelapis konduktor listrik. Barium sulfat digunakan dalam industry karet, cat dan linolium. Barium nitrat digunakan untuk membuat petasan dan kembang api. Digunakan untuk pengujian system gastroinstinal sinar X. f. Radium Adapun radium dapat digunakan sebagai berikut: Digunakan untuk membuat cat berbahaya (luminous paint) yang digunakan piringan jam, tombol pintu atau benda-benda lain agar tampak berbahaya (berpijar) dalam kegelapan. Penggunaan isotop radioaktif dalam kedokteran oleh Henri Danlos yang menggunakan radium untuk pengobatan penyakit tubercolusis pada kulit serta beberapa penyakit kanker.
Unsur-unsur golongan logam golongan alkali dan alkali tanah Unsur-unsur dalam golongan alkali dan alkali tanah meliputi unsur-unsur golonggan IA ( 3Li 11Na 19K 37Rb 55Cs 87Fr ) dan IIA ( 4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra ). Berikut tabel mengenai sifat-sifat unsur logam tersebut: Sifat Fisika Unsur-Unsur Logam Alkali Tanah Sifat nomor atom Jari-jari atom (pm) Jari-jari ion M+(pm)
Li 3 155 60
Na 11 190 95
K 19 235 133
Rb 37 248 148
Cs 55 267 169
Titik leleh (0C) Titik didih (0C) Kerapatan (g/cm3) Kekerasan (skala Mohs) Warna nyala
181 1.347 0,53 0,6 Merah
97,8 883 0,97 0,4 Kuning
63,6 774 0,86 0,5 Ungu
38,9 688 1,59 0,3 Merah
Li 4 90 3 1.278 2.970 1,86 5 Putih
Na 12 130 65 649 1.090 1,72 2,0 Putih
K 20 174 99 839 1.484 1,55 1,5 Merah
Rb 38 192 113 769 1.384 2,54 1,8 Merah tua
28,4 678 1,90 0,3 biru
Sifat Kimia Unsur-Unsur Alkali Sifat nomor atom Jari-jari atom (pm) Jari-jari ion M+(pm) Titik leleh (0C) Titik didih (0C) Kerapatan (g/cm3) Kekerasan (skala Mohs) Warna nyala
Cs 56 198 135 725 1.640 3,59 2 hijau
Sifat Kimia Unsur-Unsur Alkali tanah Sifat Li Na K Rb Konfigurasi electron [He]2s1 [Ne]3s1 [Ar]4s1 [Kr]5s2 Energi ionisasi pertama (kj/mol) 519 498 418 401 Keelektronegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 Potensial elektrode standar -3,045 -2,714 -2,925 -2,925 (volt) Dari tabel-tabel di atas dapat disimpulkan sebagai berikut:
Cs [Xe]6s1 376 0,7 -2,923
1. Golongan alkali (IA) Mempunyai satu elektron terluar (ns1) Mempunyai satu elektron terluar (ns1) Energi ionisasi rendah (mudah melepaskan elektron) Reduktor kuat (mudah mengalami oksidasi) Sangat reaktif (di alam tidak ada unsur bebasnya). Reaksinya dengan air berlangsung cepat. Titik leleh rendah (lunak), sebab ikatan logam lemah. Jari-jari atom makin ke bawah makin besar: makin ke bawah kereaktifan bertambah. makin ke bawah basanya makin kuat. makin ke bawah titik leleh makin rendah. Logam-logam alkali diperoleh dari elektrolisis leburan garam halidanya. Senyawa-senyawa alkali berikatan ion, berwujud padat, dan memiliki titik leleh tinggi. Reaksi menyala dengan nyala Na berwarna kuning dan K ungu.
Semua senyawa alkali larut baik dalam air.
2. Golongan alkali tanah (IIA) Mempunyai dua elektron terluar (ns2): energi ionisasi rendah, tetapi IA lebih rendah. reduktor kuat, meskipun tidak sekuat IA. sangat reaktif, tetapi IA lebih reaktif. reaksinya dengan air berlangsung lambat. titik leleh cukup tinggi (keras), sebab ikatan logam lebih kuat dari IA. Jari-jari atom makin ke bawah makin besar:makin ke bawah kereaktifan bertambah. makin ke bawah basanya makin kuat. makin ke bawah titik leleh makin rendah. Logam-logam alkali diperoleh dari elektrolisis leburan garam halidanya. Senyawa-senyawa alkali berikatan ion, berwujud padat, dan memiliki titik leleh tinggi Reaksi menyala dengan nyala Sr merah dan Br hijau Senyawa Cl-, S2-, dan NO3 dari IIA larut baik dalam air. Senyawa C032- dari IIA tidak ada yang larut. Kelarutan senyawa 504 2- dari IIA makin ke bawah makin kecil (makin sukar larut). Kelarutan basa (OH-) dari IIA semakin ke bawah semakin besar (semakin mudah larut)
Reaksi logam alkali
UNSUR-UNSUR PERIODE TIGA UNSUR UNSUR PERIODE 3 DI ALAM
Unsur-unsur periode ketiga dialam dapat dilihat dalam tabel dibawah ini: Unsur
Sebagai senyawa
Na Mg
Al
Si P S
Cl
NaNO3 NaCl MgCO3 MgSO4.7H2O KCl.MgCl2.6H2O MgCO3.CaCO3 MgCl2 Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3.nH2O Na3AlF6 SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O Ca3(Po4)2 Bebas di alam FeS2 CaSO4.2H2O NaCl
kegunaan
Chlor (Cl) Dipakai pada proses pemurnian air Cl2 dipakai pada disinfectan KCl digunakan sebagai pupuk ZnCl2 digunakan sebagai solder NH4Cl digunakan sebagai pengisi batere
: Senyawa Chili : Dalam air lauit : Magnesit : Garam Inggris : Karnalit : Dormalit : Dalam air laut : Kaolin : Bauksit : Kriolit : Pasir : Tanah liat : Fosfit, dalam tulang : Pirit : Gips : Dalam air laut
Digunakan untuk menghilangkan tinta dalam proses daur ulang kertas Dipakai untuk membunuh bakteri pada air minum Dipakai pada berbagai macam industri
Fosfor (P) Kegunaan fosfor yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen.
Sulfur (S) Dipakai sebagai bahan dasar pembuatan asam sulfat Digunakan dalam baterai Dipakai pada fungisida dan pembuatan pupuk Digunakan pada korek dan kembang api Digunakan sebagai pelarut dalam berbagai proses
2. Unsur-unsur transisi periode keempat di alam Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain. Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn) pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur golongan utama, seperti sifat magnetik, warna ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks. Unsur transisi periode keempat terdiri dari sepuluh unsur, yaitu Skandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan Seng (Zn).
Dalam satu periode dari kiri (Sc) ke kanan (Zn), keelektronegatifan unsur hampir sama, tidak meningkat maupun menurun secara signifikan. Selain itu, ukuran atom (jari-jari unsur) serta energi ionisasi juga tidak mengalami perubahan signifikan. Oleh sebab itu, dapat disimpulkan bahwa semua unsur transisi periode keempat memiliki sifat kimia dan sifat fisika yang serupa. Hal ini berbeda dengan unsur utama yang mengalami perubahan sifat yang sangat signifikan dalam satu periode. Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki keelektronegatifan yang lebih besar dibandingkan unsur Alkali maupun Alkali tanah, sehingga kereaktifan unsur transisi tersebut lebih rendah bila dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah teroksidasi (memiliki E°red negatif), kecuali unsur Tembaga yang cenderung mudah tereduksi (E°Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali unsur Tembaga. Akan tetapi, pada kenyataanya, kebanyakan unsur transisi periode keempat sulit atau bereaksi lambat dengan larutan asam akibat terbentuknya lapisan oksida yang dapat menghalangi reaksi lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas pada unsur Kromium. Walaupun memiliki potensial standar reduksi negatif, unsur ini sulit bereaksi dengan asam akibat terbentuknya lapisan oksida (Cr2O3) yang inert. Sifat inilah yang dimanfaatkan dalam proses perlindungan logam dari korosi (perkaratan). Dibandingkan unsur Alkali dan Alkali Tanah, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki susunan atom yang lebih rapat (closed packing). Akibatnya, unsur transisi tersebut memiliki kerapatan (densitas) yang jauh lebih besar dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Dengan demikian, ikatan logam (metallic bonds) yang terjadi pada unsur transisi lebih kuat. Hal ini berdampak pada titik didih dan titik leleh unsur transisi yang jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama. Selain itu, entalpi pelelehan dan entalpi penguapan unsur transisi juga jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama. Unsur transisi periode keempat memiliki tingkat oksidasi (bilangan oksidasi) yang bervariasi. Hal ini disebabkan oleh tingkat energi subkulit 3d dan 4s yang hampir sama. Oleh sebab itu, saat unsur transisi melepaskan elektron pada subkulit 4s membentuk ion positif (kation), sejumlah elektron pada subkulit 3d akan ikut dilepaskan. Bilangan oksidasi umum yang dijumpai pada tiap unsur transisi periode keempat adalah +2 dan +3. Sementara, bilangan oksidasi tertinggi pada unsur transisi periode keempat adalah +7 pada unsur Mangan (4s2 3d7). Bilangan oksidasi rendah umumnya ditemukan pada ion Cr3+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Cu+, dan Cu2+,
sedangkan bilangan oksidasi tinggi ditemukan pada anion oksida, seperti CrO42-, Cr2O72-, dan MnO4-.
UNSUR UNSUR TRANSISI PERIODE EMPAT 1.
KELIMPAHAN UNSUR-UNSUR DI ALAM DAN PRODUK-PRUDUK YANG MENGANDUNG UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT
Unsur unsur yang termasuk periode keempat meliputi tembaga (Cu), seng (Zn), skadium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), kromium (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), dan nikel (Ni). Unsur transisi dapat ditemukan dikerak bumi terutama sebagai bijih mineral (bijih logam) dengan kadar tertentu. Bijih besi merupakan mineral terbanyak di alam setelah O, Si, dan Al. Untuk lebih jelasnya keberadaan unsur transisi di alam dapat dilihat dalam uraian berikut. a.
Skandium (Sc) Skandium (Sc) terdapat dalam mineral torvetit (Sc2SiO7). Gambar Unsur Skandium
b. Titanium (Ti) Unsur ini terdapat dalam mineralrutil (TiO2) yang terdapat dalam bijih besi sebagai ilmenit (FeTi)2O3 dan ferrotitanate (FeTiO3) juga terdapat dalam karang, silikat, bauksit batubara, dan tanah liat. c.
Vanadium (V) Vanadium terdapat dalam senyawa karnotit (K-uranil-vanadat) [(K2(UO2)2 (VO4)2.3H2)], dan vanadinit (Pb5(VO4)3Cl). Gambar vanadium
d. Kromium (Cr)
Bijih utama dari kromium di alam adalah kromit (FeO.Cr2O2) dan sejumlah kecil dalam kromoker.
Gambar Kromium e.
Mangan (Mn) Bijih utamanya berupa pirulosit (batu kawi) (MnO2), dan rodokrosit (MnCO3) dan diperkirakan cadangan Mn terbesar terdapat di dasar lautan. Gambar Mangan
f.
Besi (Fe) Besi (Fe) adalah unsur yang cukup melimpah di kerak bumi (sekitar 6,2% massa kerak bumi). Besi jarang ditemukan dalam keadaan bebas di alam. Besi umumnya ditemukan dalam bentuk mineral (bijih besi), seperti hematite (Fe2O3), siderite (FeCO3), dan magnetite (Fe3O4). Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Fe(s) + 2 H+(aq) ——> Fe2+(aq) + H2(g) Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe3+. Sementara larutan asam nitrat pekat akan membentuk lapisan oksida Fe3O4 yang dapat menghambat reaksi lebih lanjut. Umumnya, Besi dijumpai dalam bentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +3. Beberapa contoh senyawa Besi (II) antara lain FeO (hitam), FeSO4. 7H2O (hijau), FeCl2 (kuning), dan FeS (hitam). Ion Fe2+ dapat dengan mudah teroksidasi menjadi ion Fe3+ bila terdapat gas oksigen yang cukup dalam larutan Fe2+. Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III) adalah Fe2O3 (coklat-merah) dan FeCl3 (coklat).
g. Kobalt (Co) Kobalt terdapat di alam sebagai arsenida dari Fe, Co, Ni, dan dikenal sebagai smaltit, kobaltit (CoFeAsS) dan eritrit Co3(AsO4)2.8H2O. Gambar Kobalt
h. Nikel (Ni) Nikel ditemukan dalam beberapa senyawa berikut ini. Sebagai senyawa sulfida
: penladit (FeNiS), milerit (NiS)
Sebagai senyawa arsen
: smaltit (NiCOFeAs2)
Sebagai senyawa silikat
: garnierit (Ni.MgSiO3)
Gambar Nikel i.
Tembaga (Cu) Tembaga (Cu) merupakan unsur yang jarang ditemukan di alam (precious metal). Tembaga umumnya ditemukan dalam bentuk senyawanya, yaitu bijih mineral, seperti Pirit tembaga (kalkopirit) CuFeS2, bornit (Cu3FeS3), kuprit (Cu2O), melakonit (CuO), malasit (CuCO3.Cu(OH)2). Semua senyawa Tembaga (I) bersifat diamagnetik dan tidak berwarna (kecuali Cu2O yang berwarna merah), sedangkan semua senyawa Tembaga (II) bersifat paramagnetik dan berwarna. Senyawa hidrat yang mengandung ion Cu2+ berwarna biru. Beberapa contoh senyawa yang mengandung Tembaga (II) adalah CuO (hitam), CuSO4.5H2O (biru), dan CuS (hitam). Gambar Tembaga
j.
Seng (Zn) Seng (Zn) terdapat di alam sebagai senyawa sulfida seperti seng blende (ZnS), sebagai senyawa karbonat kelamin (ZnCO3), dan senyawa silikat seperti hemimorfit (ZnO.ZnSiO3.H2O). Tabel beberapa mineral dari unsur-unsur transisi periode keempat Logam
Nama Mineral
Rumus
Sc
Torvetit
Sc2SiO7
Ti
Rutile
TiO2
Ilmenit
(FeTi)2O3 FeTiO3
Ferrotitanate
V
Karnotit (K-uranil-vanadat)
K2(UO2)2 (VO4)2.3H2 Pb5(VO4)3Cl
vanadinit
Cr
Kromit
Cr2O3.FeO
Mn
Pirolusit
MnO2
Manganit
Mn2O3.H2O
Rodokrosit
MnCO3
Hematit
Fe2O3
Magnetit
Fe3O4
Pirit
FeS2
Siderit
FeCO3
Limonit
Fe2O3.H2O
Kobaltit
CoAsS
Eritrit
Co3(AsO4)2.8H2O
Pentlandit
FeNiS
Milerit
NiS
Smaltit
NiCOFeAs2
Garnierit
Ni.MgSiO3
Garnerit
H2(NiMg)SiO4.2H2O
Kalkopirit
CuFeS2
Kalkosite
Cu2S
Malachit
Cu2(OH)2CO3
Bornit
Cu3FeS3
Kuprit
Cu2O
Melkonit
CuO
Seng blende
ZnS
Smith sonite
ZnCO3
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
2. SIFAT FISIK DAN SIFAT KIMIA UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT
Unsur-unsur transisi periode keempat memiliki beberapa sifat, baik secara fisis maupun kimia. Berikut adalah tabel yang menunjukkan sifat-sifat dari unsur-unsur transisi periode keempat. Beberapa sifat umum unsur-unsur transisi periode keempat :
A. SIFAT FISIS UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT I. Unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat yang khas. Sifat-sifat khas unsurunsur transisi periode keempat antara lain : (1)
Unsur-unsur transisi bersifat logam, maka sering disebut logam transisi.
(2)
Bersifat logam, maka mempunyai bilangan oksidasi positif dan pada umumnya lebih dari satu.
(3)
Banyak diantaranya dapat membentuk senyawa kompleks.
(4)
Pada umumnya senyawanya berwarna.
(5)
Beberapa diantaranya dapat digunakan sebagai katalisator.
(6)
Titik didih dan titik leburnya sangat tinggi.
(7)
Mudah dibuat lempengan atau kawat dan mengkilap.
(8)
Sifatnya makin lunak dari kiri ke kanan.
(9)
Dapat menghantarkan arus listrik.
(10)
Persenyawaan dengan unsur lain mempunyai oksida positif.
II. Senyawa yang dibentuk pada umumnya berwarna. Hal ini disebabkan karena konfigurasi elektron unsur transisi menempati sub kulit d, elektron-elektron pada orbital d yang tidak penuh memungkinkan untuk berpindah tempat. Elektron dengan energi rendah akan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (tereksitasi) dengan menyerap warna misalnya energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu karena energi yang diserap besarnya pun tertentu. Struktur elektron pada orbital d yang bebeda akan mengasilkan warna yang pula. Warna senyawa unsur-unsur transisi periode keempat dengan bilangan oksidasi Biloks Unsur
+2
+3
+4
+5
+6
+7
Sc
-
Tidak
Tidak
berwarna
berwarna
-
-
-
Ti
-
Ungu
Biru
-
-
-
V
Ungu
Hijau
-
Merah
Jingga
-
Cr
Biru
Hijau
-
-
Hijau
-
Mn
Merah
-
-
-
-
Ungu
Kuning
-
-
-
-
Biru
-
-
-
-
muda Fe
Hijau muda
Co
Merah muda
Ni
Hijau
-
-
-
-
-
Cu
Biru
-
-
-
-
-
Zn
Tidak
-
-
-
-
-
berwar na III. Dapat membentuk ion kompleks, yaitu ion yang terdiri dari ion logam sebagai ion pusat yang menyediakan orbital d,s, dan p-nya yang kosong untuk elektron-elektron yang berasal dari ion atau molekul yang diikatnya yang disebut dengan ligan. Sebagai contoh, pada ion [PtCl6]2-, bilangan oksidasi masing-masing ligan (ion Cl-) adalah -1. Dengan demikian, bilangan oksidasi Pt (kation logam transisi) adalah +4. Contoh lain, pada ion [Cu(NH3)4]2+, bilangan oksidasi masing-masing ligan (molekul NH3) adalah 0 (nol). Dengan demikian, bilangan oksidasi Cu (kation logam transisi) adalah +2. ikatan yang terjadi antara ion pusat dengan ligan, yaitu ikatan kovalen koordinasi. Banyaknya pasangan elektron yang diterima oleh ion logam dinamakan bilangan koordinasi. Bilangan koordinasi adalah jumlah ligan yang terikat pada kation logam transisi. Sebagai contoh, bilangan koordinasi Ag+ pada ion [Ag(NH3)2]+ adalah dua, bilangan koordinasi Cu2+ pada ion [Cu(NH3)4]2+ adalah empat, dan bilangan koordinasi Fe3+ pada ion [Fe(CN)6]3- adalah enam. Bilangan koordinasi yang sering dijumpai adalah 4 dan 6.
Pada umumnya ligan merupakan basa Lewis, yaitu ion yang dapat memberikan (donor) sepasang atau lebih elektron bebas. Seperti NH3, NO, H2O, F-, Cl-, CO32-, NO2-. Berdasarkan jumlah atom donor yang memiliki pasangan elektron bebas (PEB) pada ligan, ligan dapat dibedakan menjadi monodentat, bidentat, dan polidentat. H2O dan NH3 merupakan ligan monodentat (mendonorkan satu pasang elektron). Sedangkan Etilendiamin (H2N-CH2-CH2-NH2, sering disebut dengan istilah en) merupakan contoh ligan bidentat (mendonorkan dua pasang elektron). Ligan bidentat dan polidentat sering disebut sebagai agen chelat (mampu mencengkram kation logam transisi dengan kuat). Secara umum penulisan ion kompleks adalah sebagai berikut.
L adalah ion transisi,
x adalah ligan,
n muatan ion kompleks,
m bilangan koordinasi. Umumnya bilangan koordinasi, dua kali lipat dari biloks transisi terbesar. Contohnya besi (Fe) mempunyai biloks +2 dan +3 maka umumnya bilangan koordinasinya 6, sehingga jika membentuk ion kompleks misalnya dengan ion CN- maka terbentuk ion kompleks sebagai berikut Fe(CN)64-
Fe(CN)63Ligan
Ion Fe2+ sebagai ion pusat
Ligan Ion Fe3+ sebagai ion pusat
Dari kedua contoh diatas ion Fe(CN)64- dan Fe(CN)63- masing-masing memiliki muatan ion -4 dan -3. Bilangan oksidasi (biloks) ion pusat dapat kita tentukan dengan cara sebagai berikut. Biloks [Fe(CN)6]4- = -4
BO [Fe(CN)6]3- = -3
Biloks (Fe) + (6CN) = -4
BO (Fe) + (6CN) = -3
Biloks (Fe) + (6 x -1) = -4
BO (Fe) + (6 x -1) = -3
Biloks Fe -6 = -4
BO (Fe) -6 = -3
Biloks Fe = -4 + 6
BO (Fe) = -3 + 6
Biloks Fe = +2
BO (Fe) = +3
Penamaan ion/senyawa kompleks dilakukan dengan aturan sebagai berikut.
1.
Nama kation ditulis lebih dahulu diikuti anionnya, sama seperti panamaan senyawa ionik pada umumnya.
2.
Penamaan untuk ion kompleks, disebutkan nama ligannya dengan jumlahnya dan diberi akhiran o.
3.
Jumlah ligan yang diikat lebih dari satu diberi awalan di (2), tri(3), tetra(4), penta (5) dan sebagainya.
4.
Bilangan oksidasi logam ditulis dengan angka romawi.
5.
Jika ion kompleks bermuatan negatif, maka nama logam diberi akhiran at. Nama kation logam bermuatan negatif dapat dilihat pada Tabel Nama Kation dan Anion Kompleks.
6.
Dalam ion kompleks, nama ligan disusun menurut abjad, kemudian dilanjutkan dengan nama kation logam transisi.
7.
Nama ligan yang sering terlibat dalam pembentukan ion kompleks dapat dilihat pada Tabel Nama Ligan.
Tabel Nama Ligan Kompleks Ligan
Nama
Amonia, NH3
Amino
Sianida, CN-
Siano
Air, H2O
Aquo
Hidroksida, OH-
Hidrokso
F-
Fluoro
Klorida, Cl-
Kloro
Nitrit, NO2-
Nitrito
SCN-
Tiosiano
Bromida, Br-
Bromo
Oksida, O2-
Okso
Karbonat, CO32-
Karbonato
Oksalat, C2O42-
Oksalato
Karbon Monoksida, CO
Karbonil
Etilendiamin
Etilendiamin (en)
Tabel Nama Kation pada Anion Kompleks Kation
Nama Kation pada Anion Kompleks
Aluminium, Al
Aluminat
Kromium, Cr
Kromat
Kobalt, Co
Kobaltat
Cuprum, Cu
Cuprat
Aurum, Au
Aurat
Ferrum, Fe
Ferrat
Plumbum, Pb
Plumbat
Mangan, Mn
Manganat
Molibdenum, Mo
Molibdat
Nikel, Ni
Nikelat
Argentum, Ag
Argentat
Stannum, Sn
Stannat
Tungsten, W
Tungstat
Zink, Zn
Zinkat
Tabel Nama Ion Pusat Jika Muatannya Negatif Ligan
Nama
Mn
Manganat
Cu
Kuprat
Co
Kobaltat
Cr
Kromat
Ni
Nikelat
Fe
Ferrat
Contohnya adalah sebagai berikut. Ag(NH3)22+ [Cr(NH3)4Cl2]+
: ion diamino argentum I : ion tetra amino dikloro kromium III
Fe(CN)63-
: ion heksasiano ferrat III
K4[Fe(CN)6]
: Kalium heksasiano ferrat II
[Co(NH3)6]4 [Fe(CN)6]3
: Heksa amino kobalt III heksasiano ferrat II
Berikut ini adalah beberapa contoh penulisan nama maupun rumus kimia dari berbagai senyawa kompleks : 1. Ni(CO)4 Bilangan koordinasi = 4 Muatan ion kompleks = 0 Muatan ligan = 0 Muatan kation logam transisi = 0 Nama senyawa = tetrakarbonil nikel (0) atau nikel tetrakarbonil 2. NaAuF4 Terdiri dari kation sederhana (Na+) dan anion kompleks (AuF4-) Bilangan koordinasi = 4 Muatan anion kompleks = -1 Muatan ligan = -1 x 4 = -4 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = natrium tetrafluoro aurat (III) 3. K3[Fe(CN)6] Terdiri dari kation sederhana (3 ion K+) dan anion kompleks ([Fe(CN)6]-3) Bilangan koordinasi = 6
Muatan anion kompleks = -3 Muatan ligan = -1 x 6 = -6 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = kalium heksasiano ferrat (III) atau kalium ferrisianida 4. [Cr(en)3]Cl3 Terdiri dari kation kompleks ([Cr(en)3]3+) dan anion sederhana (3 ion Cl-) Bilangan koordinasi = 3 x 2 (bidentat) = 6 Muatan kation kompleks = +3 Muatan ligan = 3 x 0 = 0 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = tris-(etilendiamin) kromium (III) klorida 5. Pentaamin kloro kobalt (III) klorida Terdapat 5 NH3, satu Cl-, satu Co3+, dan ion ClMuatan kation kompleks = (5 x 0) + (1 x -1) + (1 x +3) = +2 Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion ClRumus senyawa kompleks = [Co(NH3)5Cl]Cl2 6. Dikloro bis-(etilendiamin) platinum (IV) nitrat Terdapat 2 Cl-, 2 en, satu Pt4+, dan ion NO3Muatan kation kompleks = (2 x -1) + (2 x 0) + (1 x +4) = +2 Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion NO3Rumus senyawa kompleks = [Pt(en)2Cl2](NO3)2 7. Natrium heksanitro kobaltat (III) Terdapat 6 NO2-, satu Co3+, dan ion Na+ Muatan anion kompleks = (6 x -1) + (1 x +3) = -3 Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan tiga ion Na+
Rumus senyawa kompleks = Na3[Co(NO2)6] 8. Tris-(etilendiamin) kobalt (III) sulfat Terdapat 3 en, satu Co3+, dan ion SO42Muatan kation kompleks = (3 x 0) + (1 x +3) = +3 Untuk membentuk senyawa kompleks, dua kation kompleks membutuhkan tiga ion SO42Rumus senyawa kompleks = ([Co(en)3])2(SO4)3 Bentuk ion kompleks dipengaruhi oleh jumlah ligan, jenis ligan, dan jenis kation logam transisi. Secara umum, bentuk ion kompleks dapat ditentukan melalui bilangan koordinasi. Hubungan antara bilangan koordinasi terhadap bentuk ion kompleks dapat dilihat pada tabel berikut : Bilangan Koordinasi
Bentuk Ion Kompleks
2
Linear
4
Tetrahedral atau Square Planar
6
Oktahedral
a. Sifat Magnetik Ada beberapa sifat magnet dari unsur-unsur transisi diantaranya: 1.
Diamagnetik, tidak tertarik oleh medan magnet, hal ini disebabkan karena atom atau molekul dimana elektron dalam orbitalnya semua berpasangan.
2.
Paramagnetik, dapat ditarik oleh medan magnet, hal ini disebabkan karena ada atom atau molekul dimana elektron dalam orbitalnya ada yang tidak berpasangan. Jika sifat paramagnetiknya sangat kuat maka disebut feromagnetik. Pada unsur-unsur logam transisi periode keempat, umumnya mempunyai elektron yang tidak berpasangan dalam orbital d sehingga umumnya bersifat paramagnetik. Perhatikan contoh berikut. 30
Zn : (Ar)
Jadi, logam transisi periode keempat yang bersifat diamagnetik adalah Zn dan Cu. Sedangkan yang bersifat paramagnetik antara lain Sc, Ti, Cr, dan Mn, dan yang bersifat Feromagnetik adalah Fe, Co, dan Ni. B. SIFAT KIMIA UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT 1. Jari-Jari Atom Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengan semakin bertambahnya elektron pada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, sehingga jarak elektron pada jarak terluar ke inti semakin kecil. 2. Energi Ionisasi Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit fluktuatif, namun secara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau kita perhatikan, ada sesuatu hal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam transisi. Setelah pengisian elektron pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga kalium dan kalsium terlebih dahulu dibanding Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yang fluktuatif dan selisih nilai energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu besar. Karena ketika logam menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s-lah yang terlebih dahulu terionisasi. 3. Konfigurasi Elektron Kecuali unsur Cr dan Cu, Semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron pada kulit terluar 4s2, sedangkan pada Cr dan Cu terdapat pada subkulit 4s1. 4. Bilangan Oksidasi Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s) dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1) d1ns2, bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1) d5ns2, akan berbilangan oksidasi maksimum +7. Bila jumlah elektron d melebihi 5, situasinya berubah. Untuk besi Fe dengan konfigurasi elektron (n-1) d6ns2, bilangan oksidasi utamanya adalah +2 dan +3. Sangat jarang ditemui bilangan oksidasi +6. Bilangan oksidasi tertinggi sejumlah logam transisi penting seperti Kobal (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu) dan Zink (Zn) lebih rendah dari bilangan oksidasi atom yang
kehilangan semua elektron (n-1) d dan ns-nya. Di antara unsur-unsur yang ada dalam golongan yang sama, semakin tinggi bilangan oksidasi semakin tinggi unsur-unsur pada periode yang lebih besar. 3.
MANFAAT, DAMPAK DAN PROSES PEMBUATAN UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT
A. MANFAAT UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT 1. Skandium (Sc) Skandium merupakan unsur yang jarang terdapat di alam, walaupun ada cenderung dalam bentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +3 misalnya ScCl3, Sc2O3. Senyawa tidak berwarna dan bersifat diamagnetik, hal ini disebabkan ion Sc3+ sudah tidak memiliki elektron dalam orbital d nya.
Kira-kira 20 kg (dalam bentuk Sc2O3) skandium digunakan setiap tahun di Amerika Serikat untuk membuat lampu berkeamatan tinggi. Skandium iodida yang dicampur ke dalam lampu wap raksasa akan menghasilkan sumber cahaya buatan kecekapan tinggi yang menyerupai cahaya matahari dan membolehkan salinan warna yang baik untuk kamera televisi. Lebih kurang 80 kg skandium digunakan sejagat setiap tahun dalam pembuatan lampu mentol. Isotop radioaktif Sc-46 digunakan dalam peretak pelapis minyak sebagai agen penyurih. Penggunaan utamanya dari segi isi padu adalah aloi aluminium-skandium untuk industri aeroangkasa dan juga untuk peralatan sukan (basikal, bet besbol, senjata api, dan sebagainya) yang memerlukan bahan berprestasi tinggi. Apabila dicampur dengan aluminium. 2. Titanium (Ti) Titanium banyak digunakan dalam industri dan konstruksi : a.
Titanium digunakan sebagai bahan konstruksi karena mempunyai sifat fisik :
1. Rapatannya rendah (logam ringan), 2. Kekuatan strukturnya tinggi, 3. Tahan panas, 4. Tahan terhadap korosi,. b.
Titanium digunakan sebagai badan pesawat terbang dan pesawat supersonik, karena pada temperatur tinggi tidak mengalami perubahan kekuatan (strenght).
c.
Titanium digunakan sebagai bahan katalis dalam industri polimer polietlen.
d. Titanium digunakan sebagai pigmen putih, bahan pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik. e.
Titanium digunakan sebagai katalis pada industri polimer.
f.
Karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasannya tinggi. Logam ini digunakan untuk bahan struktural terutama dalam mesin jet, karena mesin jet memerlukan massa yang ringan tetapi stabil pada suhu tinggi.
g. Karena logam titanium tahan terhadap cuaca, sehingga dapat digunakan untuk bahan pembuatan pipa, pompa, dan tabung reaksi dalam industri kimia.
3. Vanadium (V) Vanadium banyak digunakan dalam industri-industri seperti : a.
Untuk membuat peralatan yang membutuhkan kekuatan dan kelenturan yang tinggi seperti per mobil dan alat mesin berkecepatan tinggi,
b. Untuk membuat logam campuran, c.
Oksida vanadium (V2O5) digunakan sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat dengan proses kontak.
d. Umumnya digunakan untuk paduan dengan logam lain seperti baja tahan karat dan baja untuk peralatan berat karena sifatnya merupakan logam putih terang, relatif lunak dan liat, tahan terhadap korosif, asam, basa, dan air garam. e.
V2O5 digunakan sebagai katalis pada proses pembuatan asam sulfat dan digunakan sebagai reduktor.
4. Khromium (Cr) Adapun kegunaan kromium antara lain sebagai berikut : 1.
Khromium digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna.
2.
Kebanyakan khromium digunakan dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan permukaan logam yang keras dan indah dan juga dapat mencegah korosi.
3. Khromium juga dapat memberikan warna hijau emerald pada kaca. 4. Khromium juga luas digunakan sebagai katalis. 5. Industri refraktori menggunakan khromit untuk membentuk batu bata, karena khromit memiliki titik cair yang tinggi, pemuaian yang relatif rendah dan kestabilan struktur kristal. 6. Digunakan untuk katalis dan untuk pewarna gelas.
7. Campuran kromium (IV) oksida dan asam sulfat pekat mengahasilkan larutan pembersih yang dapat digunakan untuk mengeluarkan zat organik yang menempel pada alat-alat laboratorium dengan hasil yang sangat bersih, tetapi larutan ini bersifat karsinogenik (menyebabkan penyakit kanker). 5. Mangan (Mn) Mangan merupakan logam putih kemerahan atau putih kehijauan, keras (lebih keras dari besi), sangat mengkilap, dan sangat reaktif banyak digunakan untuk panduan logam dan membentuk baja keras yang digunakan untuk mata bor pada pemboran batuan. Di samping itu, Mangan Oksida (sebagai pilorusit) digunakan sebagai depolariser dan sel kering baterai dan untuk menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor besi. Mangan sendiri memberi warna lembayung pada kaca. Dioksidanya berguna untuk pembuatan oksigen dan khlorin, dan dalam pengeringan cat hitam. Senyawa permanganat adalah oksidator yang kuat dan digunakan dalam analisis kuantitatif dan dalam pengobatan. Mangan juga banyak tersebar dalam tubuh. Mangan merupakan unsur yang penting untuk penggunaan vitamin B. 6. Besi (Fe) Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua aloi dari besi (aliase). Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dengan sifat yang diinginkan. Salah satu contoh baja yang terkenal adalah stainless steel, yang merupakan baja tahan karat. Berikut urai beberapa kegunaan dari besi : 1.
Sebagai logam, besi memiliki kegunaan paling luas dalam kehidupan, seperti untuk kontruksi atau rangka bangunan, landasan, untuk badan mesindan kendaraan, tulkit mobil, untuk berbagai peralatan pertanian, bangunan dan lain-lain. Mutu dari semua bahan yang terbuat dari besi tergantung pada jenis besi yang digunakan, seperti:
a.
Baja krom (95,9% Fe; 3,5%Cr; 0,3%Mn; 0,3%C)
b. Baja mangan (11-14%Mn) c.
Baja karbon (98,1% Fe; 1% Mn; 0,9%C)
d. Baja wolfram (94%Fe; 5%W; 0,3%Mn; 0,7%C) 2. Fe(OH)3 digunakan untuk bahan cat seperti cat minyak, cat air, atau cat tembok. 3. Fe2O3 sebagai bahan cat dikenal nama meni besi, digunakan juga untuk mengkilapkan kaca.
4. FeSO4 digunakan sebagai bahan tinta. 7. Kobalt (Co) Kobalt merupakan logam putih keperakan dengan sedikit kebiruan bila digosok langsung mengkilap lebih keras dan lebih terang dari pada nikel, tahan terhadap udara, sehingga banyak digunakan untuk pelapis logam. Selain itu juga digunakan sebagai katalis, untuk paduan logam (baja kobalt) digunakan sebagai bahan magnet permanen. Campuran Co, Cr, dan W digunakan untuk peralatan berat dan alat bedah atau operasi. Campuran Co, Fe, dan Cr (logam festel) digunakan untuk elemen pemanas listrik. Kobalt yang dicampur dengan besi, nikel, dan logam lainnya untuk membuat alnico, alloy dengan kekuatan magnet luar biasa untuk berbagai keperluan. Alloy stellit, mengandung kobalt, khromium, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat, peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan pada kecepatan yang tinggi. Kobalt juga diguanakan untuk baja magnet dan tahan karat lainnya. Selain alloy, digunakan dalam turbin jet, dan generator turbin gas. Logam diguanakan dalam elektropalting karena sifat penampakannya, kekerasannya, dan sifat tahan oksidasinya. Garam kobalt telah digunakan selama berabad-abad untuk menghasilkan warna biru brilian yang permanen pada porselen, kaca, pot, keramik, dan lapis e-mail gigi. Garam kobalt adalah komponen utama dalam membuat biru Sevre dan biru Thenard. Larutan kobalt klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta. Kobalt digunakan secraa hati-hati dalam bentuk klorida, sulfat, asetat, dan nitrat karena telah dibuktikan efektif dalam memperbaiki penyakit kekurangan mineral tertentu pada binatang. Tanah yang layak mengandung hanya 0.13 – 0.30 ppm kobalt untuk makanan binatang. 8. Nikel (Ni) Nikel banyak digunakan untuk hal-hal berikut ini: 1.
Merupakan logam putih perak keabuan, dapat ditempa, penghantar panas yang baik dan tahan terhadap udara, tetapi tidak tahan terhadap air yang mengandung asam sehingga banyak digunakan sebagi komponen pemanas listrik (nikrom) yang merupakan campuran dari Ni, Fe, dan Cr.
2.
Perunggu-nikel digunakan untuk uang logam.
3.
Perak jerman (paduan Cu, Ni, Zn) digunakan untuk barang perhiasan.
4.
Logam rasein (paduan Ni, Al, Sn, Ag) untuk barang perhiasan.
5.
Pembuatan aloi, battery electrode, dan keramik.
6.
Zat tambahan pada besi tuang dan baja, agar mudah ditempa dan tahan karat.
7.
Pelapis besi (pernekel).
8.
Sebagai katalis.
9.
Tembaga (Cu) Tembaga merupakan logam berwarna kemerahan, mengkilap bila digosok dapat ditempa, penghantar panas pada listrik yang baik, tidak mudah berkarat tetapi bila terkena udara warnanya menjadi hijau oleh terbentuknya tembaga karbonat. Banyak digunakan sebagai rangakian atau peralatan listrik, kabel listrik, dan untuk paduan logam. CuSO4 (terusi) banyak digunakan untuk larutan elektrolit dalam sel elektrokimia, campuran terusi dan Ca(OH)2 dengan sedikit air dapat digunakan memberantas kutu dan jamur. Tembaga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti untuk kabel listrik, bahan uang logam, untuk bahan mesin pembangkit tenaga uap dan untuk aloi.
10. Seng (Zn) Logam seng berguna untuk hal-hal sebagai berikut: 1.
Merupakan logam cukup keras, terang berwarna putih kebiruan, tahan dalam udara lembab dibanding Fe. Hal ini disebabkan diatas lapisan permukaan seng terbentuk lapisan karbonat basa (Zn2(OH)2CO3) yang dapat menghambat oksidasi lebih lanjut. Karena sifat tersebut, maka seng banyak digunakan untuk melapisi logam besi (disebut kaleng)
2.
Digunakan juga sebagai elektroda pada elektroda (katoda) pada sel elektrokimia dan untuk pembuatan paduan logam.
3.
ZnO digunakan untuk bahan cat untuk memberikan warna putih dan digunakan untuk pembuatan salep seng (ZnO-vaselin).
4.
Logam ini digunakan untuk membentuk berbagai campuran logam dengan metal lain. Kuningan, perak nikel, perunggu, perak Jerman, solder lunak dan solder aluminium adalah beberapa contoh campuran logam tersebut.
5.
Seng dalam jumlah besar digunakan untuk membuat cetakan dalam industri otomotif, listrik, dan peralatan lain semacamnya.
6.
Campuran logam Prestal, yang mengandung 78% seng dan 22% aluminium dilaporkan sekuat baja tapi sangat mudah dibentuk seperti plastik. Prestal sangat mudah dibentuk dengan cetakan murah dari keramik atau semen.
7. Seng juga digunakan secara luas untuk menyepuh logam-logam lain dengan listrik seperti besi untuk menghindari karatan. 8.
Seng oksida banyak digunakan dalam pabrik cat, karet, kosmetik, farmasi, alas lantai, plastik, tinta, sabun, baterai, tekstil, alat-alat listrik dan produk-produk lainnya.
9. Lithopone, campuran seng sulfida dan barium sulfat merupakan pigmen yang penting. Seng sulfida digunakan dalam membuat tombol bercahaya, sinar X, kaca-kaca TV, dan bola-bola lampu fluorescent. Klorida dan kromat unsur ini juga merupakan senyawa yang banyak gunanya. 10. Seng juga merupakan unsur penting dalam pertumbuhan manusia dan binatang. Banyak tes menunjukkan bahwa binatang memerlukan 50% makanan tambahan untuk mencapai berat yang sama dibanding binatang yang disuplemen dengan zat seng yang cukup. B. DAMPAK NEGATIF UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT Logam besi mudah terkorosi dalam udara lembap, dalam bentuk senyawa kompleks [k4Fe(CN)6.3H2O], unsur ini bersifat racun bagi tumbuhan. Tembaga mudah terbakar dalam bentuk serbuk, dalam bentuk senyawa CuCl2 melalui pernapasan dapat menyebabkan keracunan. Asam kromium CrO3 beracun dan bersifat karsinogenik.
Senyawa kompleks (koordinasi) Senyawa Koordinasi adalah senyawa yang terbentuk dari ion sederhana (kation maupun anion) serta ion kompleks. Unsur transisi periode keempat dapat membentuk berbagai jenis ion kompleks. Ion kompleks terdiri dari kation logam transisi dan ligan. Ligan adalah molekul atau ion yang terikat pada kation logam transisi. Interaksi antara kation logam transisi dengan ligan merupakan reaksi asam-basa Lewis. Menurut Lewis, ligan merupakan basa Lewis yang berperan sebagai spesi pendonor (donator) elektron. Sementara itu,kation logam transisi merupakan asam Lewis yang berperan sebagai spesi penerima (akseptor) elektron. Dengan demikian, terjadi ikatankovalen koordinasi (datif) antara ligan dengan kation logam transisipada proses pembentukan ion kompleks. Kation logam transisikekurangan elektron, sedangkan ligan memiliki sekurangnya sepasang elektron bebas (PEB). Beberapa contoh molekul yang dapat berperan sebagai ligan adalah H2O, NH3, CO, dan ion Cl-. Bilangan koordinasi adalah jumlah ligan yang terikat pada kation logam transisi. Sebagai contoh, bilangan koordinasi Ag+ pada ion [Ag(NH3)2]+ adalah dua, bilangan koordinasi Cu2+ pada ion [Cu(NH3)4]2+ adalah empat, dan bilangan koordinasi Fe3+ pada ion [Fe(CN)6]3- adalah enam. Bilangan koordinasi yang sering dijumpai adalah 4 dan 6.
Berdasarkan jumlah atom donor yang memiliki pasangan elektron bebas (PEB) pada ligan, ligan dapat dibedakan menjadi monodentat,bidentat, dan polidentat. H2O dan NH3 merupakan ligan monodentat (mendonorkan satu pasang elektron). Sedangkan Etilendiamin (H2N-CH2-CH2-NH2, sering disebut dengan istilah en) merupakan contohligan bidentat (mendonorkan dua pasang elektron). Ligan bidentat dan polidentat sering disebut sebagai agen chelat (mampu mencengkram kation logam transisi dengan kuat).
Muatan ion kompleks adalah penjumlahan dari muatan kation logam transisi dengan ligan yang mengelilinginya. Sebagai contoh, pada ion [PtCl6]2-, bilangan oksidasi masing-masing ligan (ion Cl) adalah -1. Dengan demikian, bilangan oksidasi Pt (kation logam transisi) adalah +4. Contoh lain, pada ion [Cu(NH3)4]2+, bilangan oksidasi masing-masing ligan (molekul NH3) adalah 0 (nol). Dengan demikian, bilangan oksidasi Cu (kation logam transisi) adalah +2. Berikut ini adalah beberapa aturan yang berlaku dalam penamaan suatu ion kompleks maupun senyawa kompleks : 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 kompleksdapat 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 kompleks bermuatan negatif dapat dilihat pada Tabel Nama Kation pada Anion Kompleks. Tabel Nama Ligan Ligan Bromida, Br-
Nama Ligan Bromo
Klorida, ClSianida, CN-
Kloro Siano
Hidroksida, OHOksida, O2-
Hidrokso Okso
Karbonat, CO32Nitrit, NO2-
Karbonato Nitro
Oksalat, C2O42Amonia, NH3
Oksalato Amina
Karbon Monoksida, CO Air, H2O
Karbonil Akuo
Etilendiamin
Etilendiamin (en)
Tabel Nama Kation pada Anion Kompleks Kation Aluminium, Al
Nama Kation pada Anion Kompleks Aluminat
Kromium, Cr Kobalt, Co
Kromat Kobaltat
Cuprum, Cu Aurum, Au
Cuprat Aurat
Ferrum, Fe Plumbum, Pb
Ferrat Plumbat
Mangan, Mn Molibdenum, Mo
Manganat Molibdat
Nikel, Ni Argentum, Ag
Nikelat Argentat
Stannum, Sn
Stannat
Tungsten, W Zink, Zn
Tungstat Zinkat
Berikut ini adalah beberapa contoh penulisan nama maupun rumus kimia dari berbagai senyawa kompleks : 1. Ni(CO)4 Bilangan koordinasi = 4 Muatan ion kompleks = 0 Muatan ligan = 0 Muatan kation logam transisi = 0 Nama senyawa = tetrakarbonil nikel (0) atau nikel tetrakarbonil 2. NaAuF4 Terdiri dari kation sederhana (Na+) dan anion kompleks (AuF4-) Bilangan koordinasi = 4 Muatan anion kompleks = -1 Muatan ligan = -1 x 4 = -4 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = natrium tetrafluoro aurat (III) 3. K3[Fe(CN)6] Terdiri dari kation sederhana (3 ion K+) dan anion kompleks ([Fe(CN)6]-3) Bilangan koordinasi = 6 Muatan anion kompleks = -3 Muatan ligan = -1 x 6 = -6 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = kalium heksasiano ferrat (III) atau kalium ferrisianida 4. [Cr(en)3]Cl3 Terdiri dari kation kompleks ([Cr(en)3]3+) dan anion sederhana (3 ion Cl-) Bilangan koordinasi = 3 x 2 (bidentat) = 6 Muatan kation kompleks = +3 Muatan ligan = 3 x 0 = 0 Muatan kation logam transisi = +3 Nama senyawa = tris-(etilendiamin) kromium (III) klorida 5. Pentaamin kloro kobalt (III) klorida Terdapat 5 NH3, satu Cl-, satu Co3+, dan ion ClMuatan kation kompleks = (5 x 0) + (1 x -1) + (1 x +3) = +2 Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion ClRumus senyawa kompleks = [Co(NH3)5Cl]Cl2 6. Dikloro bis-(etilendiamin) platinum (IV) nitrat Terdapat 2 Cl-, 2 en, satu Pt4+, dan ion NO3Muatan kation kompleks = (2 x -1) + (2 x 0) + (1 x +4) = +2 Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan dua ion NO3Rumus senyawa kompleks = [Pt(en)2Cl2](NO3)2 7. Natrium heksanitro kobaltat (III) Terdapat 6 NO2-, satu Co3+, dan ion Na+ Muatan anion kompleks = (6 x -1) + (1 x +3) = -3
Untuk membentuk senyawa kompleks, dibutuhkan tiga ion Na+ Rumus senyawa kompleks = Na3[Co(NO2)6]
8. Tris-(etilendiamin) kobalt (III) sulfat Terdapat 3 en, satu Co3+, dan ion SO42Muatan kation kompleks = (3 x 0) + (1 x +3) = +3 Untuk membentuk senyawa kompleks, dua kation kompleks membutuhkan tiga ion SO42Rumus senyawa kompleks = ([Co(en)3])2(SO4)3 Bentuk ion kompleks dipengaruhi oleh jumlah ligan, jenis ligan, dan jenis kation logam transisi. Secara umum, bentuk ion kompleks dapat ditentukan melalui bilangan koordinasi. Hubungan antara bilangan koordinasi terhadap bentuk ion kompleks dapat dilihat pada tabel berikut : Bilangan Koordinasi 2
Bentuk Ion Kompleks Linear
4 6
Tetrahedral atau Square Planar Oktahedral
