kimia unsur transisi

6
 Kimia Unsur : Unsur Transisi Periode 4 (logam Transisi) 15:45 Susilo Tri Atmojo  No comments Adanya susunan elektron yang khas pada subkulit 3d dan 4s menyebabkan unsur transisi periode keempat mempunyai sifat yang khas, yang berbeda dengan sifat keperiodikan pada logam-logam golongan utama (A).  Beberapa sifat umum unsur transisi :  Dari tabel sifat keperiodikan di atas, kita dapat simpulkan beberapa sifat atomik dan sifat fisis dari logam transisi :  1. 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 kulit terluar ke inti semakin keci l. 2. 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 4s 2 , sedangkan pada Cr dan Cu adalah 4s 1 . 

Upload: heaven-ho

Post on 16-Jul-2015

127 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 1/6

 

Kimia Unsur : Unsur Transisi Periode 4 (logam Transisi) 

15:45 Susilo Tri Atmojo  No comments 

Adanya susunan elektron yang khas pada subkulit 3d dan 4s menyebabkan unsur transisi periokeempat mempunyai sifat yang khas, yang berbeda dengan sifat keperiodikan pada logam-loggolongan utama (A). 

Beberapa sifat umum unsur transisi : 

Dari tabel sifat keperiodikan di atas, kita dapat simpulkan beberapa sifat atomik dan sifat fisis dlogam transisi : 

1.  Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengansemakin bertambahnya elektpada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, Sehingga jarak elektron pada kterluar ke inti semakin kecil. 

2.  Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit fluktuatif, namsecara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau kita perhatikan, ada sesuhal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam transisi. Setelah pengisian elektr

pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga kalidan kalsium terlebih dahulu dibanding Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yafluktuatif dan selisih nilai energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu besKarena ketika logam menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s lah yang terlebih dahterionisasi. 

3. Konfigurasi elektron 

Kecuali unsur Cr dan Cu, semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron pada kterluar 4s2, sedangkan pada Cr dan Cu adalah 4s1. 

Page 2: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 2/6

 

4. Bilangan oksidasi

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

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

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

Page 3: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 3/6

 

semakin penting untuk unsur-unsur pada periode yang lebih bes

Sifat sifat yang lain seperti kemagnetan, warna ion dan senyawa, dan sifat katalitik akan dijelasksecara terperinci pada halaman lain.

Sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk senyawa. Hanya sebagian kecil terdadalam keadaan bebas seperti emas, perak dan sedikit tembaga. Pada umumnya terdapat dalabentuk senyawa sulfida dan oksida, karena senyawa ini sukar larut dalam air. Contohnya : Fe 2

Cu2S, NiS, ZnS, MnO2. 

Pengolahan logam dari bijih disebutmetalurgi. Bijih adalah mineral atau benda alam lainnyang secara ekonomis dapat diambil logamnya. Karena logam banyak terdapat dalam bensenyawa (oksida, sulfida), maka prosesnya selalu reduksi. 

Ada tiga tingkat proses pengolahan, yaitu : 1. Menaikan konsentrasi bijih. 2. proses reduksi 3. Pembersihan, pembuatan aliase dan pemurnian 

1. Menaikan Konsentrasi Bijih. Memisahkan bijih dari campurannya misalnya dengan ditumbuk, lalu dipisahkan deng

berbagai cara, misalnya : a. Dicuci dengan air. b. Diapungkan dengan deterjen atau zat pembuih (flotasi) 

c. Dipisahkan dengan magnet d. Dengan pemanggangan. Bijih dipanaskan di udara terbuka, menghasilkan oksidanya.  

2 ZnS + 3 O2 2ZnO + 2 SO2 e. Dilarutkan sehingga terbentuk senyawa kompleks 

2. Proses Reduksi Umumnya menggunakan reduktor yang murah yaitu karbon (kokes). Untuk logam yang rea

digunakan reduktor yang lebih kuat seperti hidrogen, logam alkali tanah dan alumunium. Logalogam yang sangat reaktif dilakukan reduksi elektrolisis (reduksi katodik) 

a. Reduksi dengan karbon (C) : ZnO + C Zn + CO 

Fe2O3 + 3 CO 2 Fe + 3CO2 b. Reduksi dengan logam yang lebih reaktif : 

Page 4: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 4/6

 

TiCl4 + 2 Mg Ti + 2MgCl2 

Cr2O3 + 2 Al 2 Cr + Al2O3 

3. Proses Pemurnian (refining) Dengan proses-proses peleburan, destilasi atau dengan elektrolisis. Proses pelebu

misalnya untuk memperoleh tembaga 99% untuk membuat baja dan sebagainya. Untuk memperotembaga yang murni untuk keperluan teknik listrik dilakukan dengan elektrolisis. Dengan destilmisalnya pada pembuatan air raksa dan seng. Berikut ikhtisar mineral dan cara memperoleh logatransisi periode 4. 

Tabel 55.1 Mineral dan cara memperoleh logam transisi periode keempat. 

Unsur  Bijih/mineral  Senyawa yangdireduksi 

Pereduksi  Keterangan 

Sc  Tidak dibuat dalamskala industri 

Ti  Rutile, TiO2  TiCl4  Mg atau Na 

V  Carnolite, V2O5  V2O5  Al 

Cr  Chromite, FeCr2O4  Na2Cr2O7  C lalu Al 

Mn  Pyrolucite, MnO2  Mn3O4  Al Fe  Haematite, Fe2O3  Fe2O3  C atau CO  Dapur tinggi 

Magnetite, Fe3O4 

Co  Cobaltite, Co As S  Co3O4  Al 

Ni  Millerite, NiS  NiO  C 

Cu  Copper glance, CuS  Cu2S  S* 

Zn  Zink blende, ZnS  ZnO  C(CO)  Dapur tinggi * Reduksi sendiri : Cu2S(s) + O2 (g) 2 Cu(s) + SO2(g) 

B. BESI DIEKSTRAKSI DARI OKSIDA BESI DENGAN REDUKTOR KARBON 

PENGOLAHAN BESI BAJA Bijih besi hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, bahan tambahan batu gamping, CaCO3 atau pasir (SiO

Reduktor kokes (C) eduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api. apur Tinggi  

Reaksi dalam dapur tinggi adalah kompleks. Secara sederhana dapat dilihat pada penjelasberikut. Dalam 24 jam rata-rata menghasilkan 1.000  – 2.000 ton besi kasar dan 500 ton ke(terutama CaSiO3). Kira-kira 2 ton bijih, 1 ton kokes dan 0,3 ton gamping dapat menghasilkan 1 besi kasar. Reaksi yang terjadi : 

1. Reaksi pembakaran. Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO2 dan panas. Gas CO2yang ndireduksi oleh C menjadi gas CO. 

C + O2 CO2 CO2 + C 2CO 

2. Proses reduksi Gas CO mereduksi bijih. 

Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3 CO2 

Fe3O4 + 4CO 3 Fe + 4 CO2 

Page 5: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 5/6

 

Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian mleleh karena suhu tinggi (1.5000C) 3. Reaksi pembentukan kerak 

CaCO3 CaO + CO2 

CaO + SiO2 CaSiO3 kerak pasir  Karena suhu yang tinggi baik besi maupun kerak mencair. Besi cair berada di bawah. Kemuddikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan kadar C hingga 4,5%. Disampingmengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh l

diproses lagi untuk membuat baja dengan kadar C sebagai berikut : baja ringan kadar C : 0,05  – 0,2 % 

baja medium kadar C : 0,2  – 0,7 % 

baja keras kadar C : 0,7  – 1,6 % 

Pembuatan baja : Dibuat dari besi kasar dengan prinsip mengurangi kadar C dan unsur-unsur campuran yang lain. A3 cara : 

1. Proses Bessemer : Besi kasar dibakar dalam alat convertor Bessemer. Dari lubang-lubang bawah dihembuskan udapanas sehingga C dan unsur-unsur lain terbakar dan keluar gas. Setelah beberapa waktu kira-kira

 jam dihentikan lalu dituang dan dicetak. 

2. Open-hearth process Besi kasar, besi tua dan bijih dibakar dalam alat open-hearth. Oksida-oksida besi (besi tua, bibereaksi dengan C dan unsur-unsur lain Si, P, Mn terjadi besi dan oksida-oksida SiO2, P2

MnO2 dan CO2. dengan demikian kadar C berkurang. 3. Dengan dapur listrik. 

Untuk memperoleh baja yang baik, maka pemanasan dilakukan dalam dapur listrik. Hingpembakaran dapat dikontrol sehingga terjadi besi dengan kadar C yang tertentu.  

C. EKSTRAKSI TEMBAGA DARI BIJIHNYA DILAUKAN MELALUI RANGKAIAN REAKSI REDOKS.

Pengolahan tembaga 

Tembaga terdapat di alam dalam bentuk senyawa Cu2S, Cu2O. Bijih tembaga dinaikkonsentrasinya dengan proses pengapungan (flotasi) lalu dikenakan proses pemanggangan. Materjadi proses reduksi intramolekuler, diperoleh tembaga. Reaksinya : 

Cu2S + O2 2 Cu + SO2 

2 Cu2S + 3 O2 2 Cu2O + 2 SO2 

Cu2S + 2 Cu2O 6 Cu + SO2 Tembaga yang diperoleh belum murni tetapi sudah dapat digunakan untuk berbagai keperlu

seperti pipa, bejana, dan lain-lain, tetapi belum baik untuk penghantar listrik. Untuk memurnikdilakukan proses elektrolis. Proses pemurnian tembaga : 

Susunan : - Katode : logam Cu dilapis tipis dengan karbon grafit. - Anode : logam Cu tak murni - Elektrolit : larutan CuSO4 

Reaksi : Katode : Cu+2 + 2 e- Cu menempel katode. Anode : Cu (An) Cu+2 + 2e- 

Cu(An) Cu (katode) 

 

  Yang dapat tereduksi pada katode hanya Cu, sedang logam yang kurang reak(Ag, Au) mengendap di dasar bejana, dan logam yang lebih reaktif (Fe) tetap dalalarutan, sebagai ion Fe2+, Ag dan Au merupakan hasil tambahan. 

Page 6: Kimia Unsur transisi

5/14/2018 Kimia Unsur transisi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kimia-unsur-transisi 6/6