Kimia Unsur Unsur Transisi Perdiode Keem

(1)

UNSUR-UNSUR

TRANSISI PERIODE

KEEMPAT

UNSUR-UNSUR

TRANSISI PERIODE

KEEMPAT

KELOMPOK 5 :

Darmawati

KELOMPOK 5 :

(2)

Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

terdiri dari :

1.Skandium (Sc)

2.Titanium (Ti)

3.Vanadium (V)

4.Kromium (Cr)

5.Mangan (Mn)

6.Besi (Fe)

7.Kobalt (Co)

8.Nikel (Ni)

(3)

KEBERADAAN UNSUR UNSUR LOGAM TRANSISI DI ALAM

Unsur Keberadaan di Alam

Skandium Sc terutama terdapat pada mineral tortveitil

(~34% Sc), wikit, bijih Sn, dan tungsten. Bentuk dasar adalah Sc₂O₃. Logam Sc diperoleh sebagai produk samping pemurnian uranium.

Titanium Ti merupakan unsur peringkat ke-10 terbanyak di kerak bumi. Ti biasanya terdapat dalam bentuk mineral

rutile (TiO₂) atau ilmenite (FeTiO₃ ).

Vanadium V terdapat di kerak bumi dengan kadar ~0,02%. V terdapat pada mineral patronit (VS₄), Vanadinit

(4)

Unsur Keberadaan di Alam

Mangan Mn terutama terdapat pada pirolusit (MnO₂),

psilomelan[(Ba,H₂0)2Mn₅O₁₀], dan rodokrosit (MnCO₃). Logam Mn diekstraksi dari pirolusit.

Besi Fe merupakan unsur kedua terbanyak di alam. Besi ditemukan dalam mineral hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄ ) ,

siderit (FeCO₃), limonit (2Fe₂O₃∙3H₂O), dan pirit (FeS₂) Kobalt Co berada sebagai senyawa kobaltin (CoAsS) dan

(5)

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

Tembaga Cu ditemukan dalam bentuk unsur maupun senyawa sulfida dalam mineral kalkopirit (CuFeS₂) ,kovelin

(CuS), kalkosit (Cu₂S) atau seperti kuprit (Cu₂O)

(6)

(7)

SIFAT FISIS UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT

SIFAT

ATOMIK

Sifat Atomik Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Jari-jari logam (pm) 14

4 Energi Ionisasi I

(kJ/mol) Keelektronegatifan 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,8 1,8 1,9 1,6

(8)

SIFAT

FISIS

Sifat fisis Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Kerapatan (kg/m3₎ _2.990 _4.500 _5.960 _7.200 _7.200 _7.860 _8.900 _8.900 _8.920 _7.140

Kekerasan (Mohs) - 6,0 7,0 8,5 6,0 4,0 5,0 4,0 3,0 2,5 Titik Leleh (0_C) _1.541 _1.668 _1.890 _1.857 _1.244 _1.535 _1.495 _1.453 _1.083 ₄₁₉

Titik Didih (0_C) _2.830 _3.287 _3.407 _2.672 _2.061 _2.861 _2.927 _2.913 _2.567 ₉₀₇

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

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

Daya Hantar Listrik (MΩ-1_cm-1 ₎

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

Daya Hantar Panas (W/cmK)

(9)

SIFAT

KIMIA

Untuk dapat mempelajari

kereaktifan

unsur-unsur

transisi periode keempat,

dapat digunakan data

Sifat

Atomik

dan

Konfigurasi

(10)

KONFIGURASI

ELEKTRON

(11)

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

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

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

Dengan demikian, diharapkan kereaktifan

unsur-unsur transisi akan berkurang dari Sc ke Zn.

(12)

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

E⁰ (Volt)

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

M + 2e⁻ ↔ M - -1,63 -1,1

3

-0,9

(13)

SIFAT-SIFAT KARAKTERISTIK

UNSUR-UNSUR TRANSISI

(14)

Sifat Karakteristik Unsur-Unsur Transisi

Periode Keempat :

1.Sifat Magnetik

2.Tingkat Oksidasi

(15)

SIFAT

MAGNETI K

SIFAT

MAGNETI K

Sifat magnetik suatu unsur disebabkan keberadaan elektron yang tidak berpasangan di dalam orbital

atomnya.

Kemungkinan adanya elektron tidak berpasangan cenderung ditemui pada atom dari unsur dengan subkulit

yang terdiri dari banyak orbital, yakni subkulit d dan f. Seperti diketahui, sebagian besar unsur-unsur transisi periode keempat memiliki elektron-elektron yang tidak

berpasangan dalam orbital-orbital di subkulit d –nya, Hal ini menyebabkan unsur-unsur ini menjadi mudah

(16)

Elektron yang Tidak Berpasangan

(17)

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

a.Diamagnetik

Sifat diamagnetik dimiliki zat yang semua

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

oleh medan magnet.

b. Paramagnetik

Sifat paramagnetik dimiliki zat yang mempunyai

(18)

Tingkat Oksidasi Unsur-Unsur Transisi Periode

Keempat

Tingkat Oksidasi Unsur-Unsur Transisi Periode

(19)

(20)

Proses Ekstraksi Besi

Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi :

-_{Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C)}

dimasukkan dari bagian atas tanur.

-_{Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian}

bawah tungku agar C bereaksi dengan O₂ membentuk CO₂.

-_{Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan}

bergerak ke atas dan bereaksi lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO.

C

(s)

+ O₂

(g)

→

CO₂

(g)

(21)

-_{Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak}

naik dan mulai mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi.

Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut :

Fe yang terbentuk akan mengalir dan

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

(22)

-_{Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai}

menjadi CaO

-_{CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan}

pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini

menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag).

(23)

-_{Lelehan terak kemudian akan mengalir ke}

bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan

secara terpisah. (Secara tidak langsung,

lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali).

Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat

(24)

Proses Ekstraksi Tembaga

Bijih tembaga diolah dulu

agar kandungann

ya menjadi sekitar

25-35% Cu.

Bijih tembaga diolah dulu

agar kandungann

ya menjadi sekitar 25-Tembaga anode

dengan

Tembaga anode dengan

(25)

Aplikasi Unsur dan Senyawa Transisi

Periode Keempat dalam Kehidupan Sehari-hari

Aplikasi Unsur dan Senyawa Transisi

(26)

a. Sebagai Katalis

Katalis Aplikasi Industri

V₂O₅ Untuk produksi H₂SO₄ menggunakan proses kontak.

Fe

Serbuk Fe dan garam lainnya digunakan sebagai katalis dalam proses Haber-Bosch

untuk produksi NH₃.

Ni

Untuk hidrogenasi (penambahan hidrogen) ke dalam minyak dari

tumbuh-tumbuhan

TiCl₃ Untuk polimerisasi etena menjadi polietena.

Penggunaan unsur-unsur transisi periode keempat sebagai katalis terkait dengan sifat karakteristiknya, yakni memiliki berbagai tingkat oksidasi.

(27)

b. Sebagai Bahan Struktur

Logam transisi mempunyai ikatan logam yang lebih kuat dibandingkan logam utama

(non-transisi), dan struktur kristal yang rapat. Hal ini menyebabkan logam transisi

memiliki kekuatan mekanik yang tinggi sehingga digunakan sebagai bahan

(28)

c. Sebagai mineral penting dalam tubuh

Ion Logam Transisi Fungsi dalam tubuh

Fe

Peredaran O₂ ke seluruh tubuh, penyimpanan O₂ dalam jaringan

otot, respirasi, pembelahan sel

Cu Respirasi