Segenggam Cahaya: Makalah kimia ‘’ Unsur-unsur Transisi Perioda Keempat ‘’

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

1.2.1 Untuk mengetahui unsur apa saja yang terdapat pada unsur transisi periode keempat.

1.2.2 Manfaat dan kegunaan dari unsur transisi periode keempat

1.2.3 Untuk menjelaskan sifat fisis dan sifat kimia unsur-unsur periode ke empat.

1.3 Metode

Metode yang kami gunakan pada penulisan makalah ini adalah metode deskriptif.

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Unsur Transisi Periode Keempat dan Logam Transisi Periode Keempat

Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain.

1. Skandium (Sc) skandium ditemukan dalam berbagai bijih logam, tetapi keberadaannya di alam jarang ditemukan. Keberadaannya di alam diperkirakan antara 5 ppm hingga 30 ppm. Contoh senyawa yang mengandung skandium adalah Sc(OH)₃ dan Na₃ScF₆.

2. Titanium (Ti) merupakan logam ke sembilan terbanyak 0,6 persen kerak bumi. Titanium di alam dapat ditemukan dalam mineral rutil (TiO₂) dan ilmenit (FeTiO₃). Contohnya senyawa yang mengandung unsur Titanium TiCl₄.

3. Vanadium (V) adalah logam abu-abu yang keras dan tersebar luas dikulit bumi sekitar 0,02 % massa. Vanadium ditemukan dalam mineral vanadit (Pb₃(VO₄)₂), patronit (V₂S₅), dan karnotit (K₂(UO₂)₂(VO₄)₃H₂O). Contoh senyawa yang mengandung unsur vanadium adalah V₂O₅ yang digunakan untuk katalis pada pembuatan asam sulfat.

4. Kromium (Cr), terletak pada golongan VI B periode keempat dan merupakan salah satu logam yang penting ditemukan sekitar 122 ppm dalam kerak bumi. Kromonium ditemukan dalam mineral kromit (FeCr₂O₄).

5. Mangan (Mn), ditemukan dalam mineral pirolusit (MnO₂). Contoh senyawa yang mengandung unsur mangan adalah KMnO₄, yang banyak digunakan sebagai zat pengoksidasi dalam analisi di labolatorium.

6. 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 Fe^2+. Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III) adalah Fe₂O₃ (coklat-merah) dan FeCl₃ (coklat).

7. Kobalt (Co) di alam diperoleh sebagai bijih smaltit (CoAs₂) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu.

8. Bijih nikel (Ni) di alam banyak ditemukan dalam mineral petlantdit [(Fe,Ni)₉S₈) dan gernarit(H₂(NiMg)SiO₄^-_.2H₂O).

9. 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).

10. Seng (Zn) terdapat di alam sebagai senyawa sulfida seperti seng blende (ZnS), dan calamine (ZnCO₃), dan senyawa silikat seperti hemimorfit (ZnO.ZnSiO₃.H₂O).

2.2 Konfigurasi Elektron Unsur Transisi Periode Keempat

Konfigurasi elektron Cr bukan (Ar) 3d⁴ 4s² tetapi (Ar) 3d⁵ 4s¹. Demikian halnya dengan konfigurasi elektron Cu bukan (Ar) 3d⁹ 4s² tetapi (Ar) 3d¹⁰ 4s¹. Hal ini berkenaan dengan kestabilan orbitalnya, yaitu orbital-orbital d dan s stabil jika terisi penuh, bahkan ¹/₂ penuh pun lebih stabil daripada orbital lain.

2.3 Sifat Logam / Kimia

Semua unsur transisi periode keempat bersifat logam. Sifat itu disebabkan semua unsur transisi memiliki energi ionisasi yang rendah, yaitu kurang dari 1.000 kJ mol^-1 dan keelektronegatifannya rendah, yaitu kurang dari 2.

Unsur	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn
Jari-jari atom (nm)	0,16	0,15	0,14	0,13	0,14	0,13	0,13	0,13	0,13	0,13
Titik leleh (⁰C)	1540	1680	1900	1890	1240	1540	1500	1450	1080	420
Titik didih (⁰C)	2370	3260	3400	2480	2100	3000	2900	2730	2600	910
Kerapatan (g/cm³)	3,0	4,5	6,1	7,2	7,4	7,9	8,9	8,9	8,9	7,1
E ionisasi I (kJ/mol)	6,30	660	650	6500	720	760	760	740	750	910
E ionisasi II (kJ/mol)	1240	1310	1410	1590	1510	1560	1640	1750	1960	1700
E ionisasi III (kJ/mol)	2390	2650	2870	2990	3260	2960	3230	3390	3560	3800
E⁰red M²⁺(aq)	-	-	-1,2	-0,91	-1,19	-0,44	-0,28	-0,25	+0,34	0,76
E⁰red M³⁺(aq)	-2,1	-1,2	-0,-86	-0,74	-0,28	-0,04	+0,44	-	-	-
Kekerasan ( skala mohs)	-	-	-	9,0	5,0	4,5	-	-	3,0	2,5

2.4 Sifat Magnet

Adanya elektron-elektron yang tidak berpasangan pada sub kulit d menyebabkan unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik (sedikit ditarik ke dalam medan magnet). Makin banyak elektron yang tidak berpasangan, maka makin kuat pula sifat paramagnetknya. Pada seng dimana orbital pada sub kulit d terisi penuh, maka bersifat diamagnetik (sedikit ditolak keluar medan magnet).

2.5 Membentuk senyawa-senyawa Berwarna

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

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

2.6 Tingkat Oksidasi

Unsur transisi periode keempat memiliki beberapa tingkat oksidasi. Misalnya, Mn dapat memiliki tingkat oksidasi +2 (terdapat pada MnSO₄), +4 (terdapat pada MnO₂), +6 (terdapat pada K₂MnO₄), dan +7 (terdapat pada KMnO₄).

Unsur	Tingkat Oksidasi	Tingkat Oksidasi yang stabil
Sc	+3	+3
Ti	+2,+3,+4	+4
V	+2,+3,+4,+5	+5
Cr	+2,+3,+4,+5,+6	+3,+6
Mn	+2,+3,+4,+6,+7	+2,+4,+7
Fe	+2,+3	+2,+3
Co	+2,+3	+2,+3
Ni	+2	+2
Cu	+1,+2	+1,+2
Zn	+2	+2

Keberagaman tingkat oksidasi unsur transisi periode ke empat disebabkan elektron valensinya menempati subkulit 3d dan 4s. Tingkat energi ke 2 subkulit itu sangat berdekatan sehingga unsur transisi periode keempat dapat menggunakan elektron pada sub kulit 3d dan 4s untuk membentuk ikatan. Misalnya, besi (Fe) dapat memiliki tingkat oksidasi +2 dan +3. Tingkat oksidasi +2 terjadi karena besi melepaskan 2 elektron pada subkulit 4s. Serta tingkat oksidasi +3 terjadi karena besi melepaskan 2 elektron pada subkulit 4s dan 1 elektron pada subkulit 3d.

₂₆Fe : [Ar] 3d⁶, 4s² ₂₆Fe²⁺ : [Ar] 3d⁶

₂₆Fe³⁺ : [Ar] 3d⁵

Skandium (Sc) dan Seng (Zn) hanya memiliki satu tingkat oksidasi. Sc dengan konfigurasi ₂₁Sc: [Ar] 3d¹,4s² cenderung melepaskan semua elektron valensinya sehingga memiliki konfigurasi sama dengan argon. Zn dengan konfigurasi ₃₀Zn: [Ar] 3d¹⁰,4s² cenderung melepaskan elektron pada subkulit 4s sehingga memiliki konfigurasi elektron argon ditambah dengan subkulit d yang penuh. Konfigurasi itu disebut pseudo gas mulia.

₂₁Sc: [Ar] 3d¹,4s² ₃₀Zn: [Ar] 3d¹⁰,4s²

₂₁Sc³⁺: [Ar] ₃₀Zn²⁺: [Ar] 3d¹⁰

2.7 Ion Kompleks

Ion kompleks adalah ion yang berbentuk dari suatu kation (biasanya ion logam transisi) yang mengikat beberapa anion atau molekul netral. Selanjutnya, kation itu disebut ion pusat dan anion atau molekul netral yang terikat pada ion pusat disebut ligan. Pada ion kompleks [Cu(CN)₄]^2- dan [Fe(H₂O)₆]²⁺, Cu²⁺ dan Fe²⁺ adalah ion pusat, sedangkan CN^- dan H₂O adalah ligan.

2.7.1 Bilangan Koordinasi

Bilangan koordinasi menyatakan jumlah ligan atau jumlah atom donor yang terkait pada ion pusat. Bilangan koordinasi ion Cu²⁺ pada [Cu(CN)₄]^2- adalah 4 dan bilangan koordinasi ion Fe²⁺ pada [Fe(H₂O)₆]²⁺ adalah 6. Biasanya, bilangan koordinasi suatu ion pusat sama dengan 2 kali bilangan oksidasinya.

Ion pusat	Bilangan koordinasi	Ion pusat	Bilangan koordinasi
Cu²⁺	2,4	Zn²⁺	4,6
Ag⁺	2	Al³⁺	4,6
Au⁺	2,4	Sc³⁺	6
Cr²⁺	6	Cr³⁺	6
Fe²⁺	6	Fe³⁺	6
Co²⁺	4,6	Co³⁺	6
Ni²⁺	4,6	Au³⁺	4
Cu²⁺	4,6

2.7.2 Ligan

Ligan adalah spesi yang memiliki atom yang dapat menjadi donor sepasang elektron pada ion pusat. Ligan merupakan basa Leuwis, sedangkan ion pusat sebagai asam Leuwis. Ligan dapat berupa ion monoatomik (tapi bukan atom netral), seperti ion halida ; berupa anion, seperti CN^- dan NO₂^-,berupa molekul sederhana, seperti NH₃ dan H₂O ; berupa molekul kompleks ; seperti piridin (C₅H₅N).

Ion kompleks positif :

[Ag(NH₃)₂]⁺ = Diamin Perak (I)

[Cu(NH₃)₄]²⁺= Tetra amin Tembaga (II)

[Zn(NH₃)₄]²⁺= Tetra amin Seng (II)

[Co(NH₃)₆]³⁺= Heksa amin Kobal (III)

[Cu(H₂O)₄]²⁺ = Tetra Aquo Tembaga (II)

[Co(H₂O)₆]³⁺ = Heksa Aquo Kobal (III)

Contoh : [Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺ → atom pusat : Cr³⁺

Ligan : NH₃ (amina) dan Cl (kloro) bilangan koordinasi : 4 + 2 = 6

Nama ionnya = tetraamin dikloro krom (III)

Ion kompleks negatif :

[Ni(CN)4]2- = Tetra siano Nikelat (II)

[Fe(CN)6]3- = Heksa siano Ferat (III)

[Fe(CN)6]4- = Heksa siano Ferat (II)

[Co(CN)6]4- = Heksa siano Kobaltat (II)

[Co(Cl6]3- = Heksa kloro Kobaltat (III)

Contoh : [Ni(CN)₄]^2- → atom pusat : Ni²⁺

Ligan : CN (siano) Bilangan koordinasi : 4

Nama ionnya = tetrasiano nikelat (II)

Aturan penamaan senyawa kompleks menurut IUPAC :

1. Kation selalu disebutkan terlebih dahulu dari pada anion

2. Nama ligan disebutkan secara berurut sesuai abjad.

Ligan adalah gugus molekul netral, ion atau atom yang terikat pada suatu atom logam melalui ikatan koordinasi.

Daftar ligan sesuai abjad.

Amino = NH₃ (bermuatan 0)

Akuo = H₂O (bermuatan 0)

Bromo = Br^- (bermuatan -1)

Hidrokso = OH^- (bermuatan -1)

Iodo = I^- (bermuatan -1)

Kloro = Cl^- (bermuatan -1)

Nitrito = NO₂^- (bermuatatn-1)

Oksalato = C₂O₄^2- (bermuatan -2)

Siano = CN^- (bermuatan -1)

Tiosianato = SCN^- (bermuatan -1)

Tiosulfato = S₂O₃^2- (bermuatan -2)

3.Bila ligan lebih dari 1 maka dinyatakan dengan awalan di- untuk 2, tri- untuk 3, tetra- untuk 4, penta- untuk 5 dan seterusnya.

Unsur	Nama	Kation	Anion
Al	Aluminim	Aluminium	Aluminat
Ag	Perak	Perak	Argentat
Cr	Krom	Krom	Kromat
Co	Kobalt	Kobal	Kobaltat
Cu	Tembaga	Tembaga	Kuprat
Ni	Nikel	Nikel	Nikelat
Zn	Seng	Seng	Zinkat
Fe	Besi	Besi	Ferrat
Mn	Mangan	Mangan	Manganat
Pb	Timbale	Timbale	Plmbat
Au	Emas	Emas	Aurat
Sn	Timah	Timah	Stannat

4. Nama ion kompleks bermuatan positif nama usur logamnnya menggunakan bahasa Indonesia dan diikuti bilangan oksidasi logam tesebut dengan angka romawi dalam tanda kurung. Sedangkan untuk ion kompleks bermuatan negative nama unsur logamnya dalam bahasa latin diakhiri –at dan di ikuti bilangan oksidasi logam tersebut dengan angka romawi dalam tanda kurung.

2.7.3 Muatan ion Kompleks

Muatan ion kompleks sama dengan muatan ion pusat ditambah muatan ligannya. Ion kompleks yang terdiri atas ion pusat Al³⁺, 4 ligan H₂O, dan 2 ligan OH^- : memiliki muatan (+3) + (4.0) + (2x-1) = +1 sehingga ion kompleksnya dapat ditulis [Al(H₂O)₄(OH)₂]⁺.

2.7.4 Geometri Ion Kompleks

Ikatan yang terjadi antara ion pusat dan ligan adalah ikatan kovalen koordinasi. Bilangan koordinasi pada suatu ion kompleks menunjukkan jumlah pasangan elektron. Menurut teori tolakan pasangan elektron valensi (VSEPR), ion kompleks yang memiliki bilangan koordinasi 2, bentuk molekulnya linier, yang memiliki bilangan koordinasi 4 bentuk molekulnya tetra hedron (tetra hedral) atau segi empat dasar bergantung. Pada jenis orbital yang digunakan oleh pusatnya.

2.7.5 Warna senyawa kompleks

Unsur transisi periode keempat membentuk senyawa berwarna karena adanya subkulit 3d yang terisi tidak penuh. Jika tidak ada pengaruh luar, semua orbital pada sub kulit yang sama memiliki tingkat energi sama. Setelah mengikat ligan, terjadilah pemisahan tingkat energi pada orbital (splitting). Pada sistem oktahedral (ion kompleks dengan bilangan koordinasi 6), terjadilah pemisahan tingkat energi dengan orbital d_x2–y2 dan dz₂ menjadi lebih tinggi daripada orbital d_xy, d_yz, dan d_xz. Perbedaan tingkat energi orbital itu sama dengan energi sinar tampak dengan demikian ion pusat dari ion kompleks yang memiliki sub kulit d yang tidak penuh dapat menyerap radiasi dari sinar tampak. Jika sinar itu dipancarkan, ion kompleks menjadi tampak berwarna.

Unsur	+1	+2	+3	+4	+5	+6	+7
Sc	-	-	Tidak berwarna	-	-	-	-
Ti	-	Ungu	Hijau	Tidak berwarna	-	-	-
V	-	Ungu	Hijau	biru	Merah	-	-
Cr	-	Biru	Ungu	-	-	Jingga	-
Mn	-	Merah muda	Merah	Coklat tua	Biru	Hijau	Ungu
Fe	-	Hijau	Jingga	-	-	-	-
Co	-	Merah muda	Biru	-	-	-	-
Ni	-	Hijau	Merah	-	-	-	-
Cu	Tidak berwarna	Biru	-	-	-	-	-
Zn	-	Tidak berwarna	-			-	-

Kecuali Sc dan Zn, unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai beberapa tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi yang mungkin bergantung pada bilangan oksidasi yang dapat dicapai kestabilannya.

Kestabilan senyawa logam transisi diantaranya bergantung pada jenis atom yang mengikat logam transisi, senyawa berbentuk Kristal atau larutan, PH dalam air.

2.8 Kegunaan

2.8.1 Skandium = SC

Kegunaan :

a. Untuk menghasilkan cahaya berintesitas tinggi

b. Radioaktifnya sebagai perunut pada pemurnian minyak bumi

c. Senyawanya sebagai aditif lampu uap-Hg dan transmisi TV warna

2.8.2 Titanium = Ti

Kegunaan :

a. Komponen penting logam paduan untuk pesawat, peluru kendali

b. Karena ketahanannya terhadap air laut maka digunakan juga untuk pembuatan peralatan kapal yang langsung bersentuhan dengan laut, seperti kipas body kapal dan sebagainya.

2.8.3 Vanadium = V

Kegunaan :

a. Reactor nuklir

b. Pembuatan baja tahan karat, untuk per, serta peralatan kecepatan tinggi

c. Oksidanya (V₂O₅) untuk keramik dan katalisator.

2.8.4 Kromium = Cr

Kegunaan :

a. Paduan logam untuk pembuatan baja.

b. Pewarna logam dan gelas

c. Sebagai katalisator

2.8.5 Mangan = Mn

Kegunaan :

a. Komponen penting paduan logam, karena sifatnya keras, kuat,dan ketahanannya tinggi

b. Memperbesar fungsi Vitamin B dalam tubuh

c. KMnO₄ sebagai oksidator kuat dalam bidang kesehatan

2.8.6 Besi = Fe

Kegunaan :

a. Sebagai logam utama pada pembuatan baja

b. Besi dengan paduannya digunakan untuk pembuatan rel, tulangan beton.

c. Digunakan untuk berbagai peralatan dalam kehidupan sehari-hari.

2.8.7 Kobal = Co

Kegunaan :

a. Karena keras, tahan karat dan penampilannya menarik maka sering digunakan untuk menyepuh logam lain

b. Pewarna biru pada porselen, kaca, genting

c. Pewarna sumber sinar gamma dalam bidang kesehatan

2.8.8 Nikel = Ni

Kegunaan :

a. Paduan logam baja dan logam lain

b. Pelapis permukaan logam

c. Sebagai katalisator

d. Pewarna hijau pada keramik/porselen

e. Komponen pada baterai

2.8.9 Tembaga = Cu

Kegunaan :

a. Peralatan kelistrikan, sebagai rangkian dan kawat kabel.

b. Logam paduan pada kuningan dan perunggu

2.8.10 Seng = Zn

Kegunaan :

a. Komponen paduan pada huruf mesin cetak

b. Sebagai logam patri

c. ZnO untuk industry cat, kosmetik, farmasi, tekstil.

d. Zns untuk sinar X dan layar TV.

2.9 Cara Pembuatan unsur-unsur transisi periode ke empat

1. Cara pembuatan Titanium

Produksi titanium yang makin banyak disebabkan karena kebutuhan dalam bidang militer dan industry pesawat terbang makin meningkat. Hal ini disebabkan karena titanium lebih disukai daripada aluminium dan baja. Aluminium akan kehilangan kekuatannya pada temperatur tinggi dan baja terlalu rapat (mempunyai kerapatan yang tinggi).

Langkah awal produksi titanium dilakukan dengan mengubah bijih rutil yang mengandung TiO2 menjadi TiCl4, kemudian TiCl4 dureduksi dengan Mg pada temperature tinggi yang bebas oksigen.

Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

TiO2 (s) + C(s) + 2Cl2(g) TiCl4(g) + CO2(g)

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

Reaksi dilakukan pada tabung baja. MgCl2 dipindahkan dan dielektrolisis menjadi Mg dan Cl2. Keduanya kemudian didaurulangkan. Ti didapatkan sebagai padatan yang disebut sepon. Sepon diolah lagi dan dicampur dengan logam lain sebelum digunakan.

2. Cara pembuatan Vanadium

Produksi vanadium sekitar 80% digunakan untuk pembuatan baja. Dalam penggunaannya vanadium dibentuk sebagai logam campuran besi. Fero vanadium mengandung 35% - 95% vanadium. Ferrovanadium dihasilkan dengan mereduksi V205 dengan pereduksi campuran silicon dan besi. SiO2 yang dihasilkan direaksikan dengan CaO membentuk kerak CaSiO3(l). reaksinya sebagai berikut.

2 V205(s) + 5Si(s) { 4V(s) + Fe(s) } + 5 SiO2(s)

SiO2(s) + CaO(s) CaSiO3

Kemudian ferrovanadium dipisahkan dengan CaSiO3.

3.Cara Pembuatan kromium

Krom merupakan salahsatu logam yang terpenting dalam industry logam dari bijih krom utama yaitu kromit, Fe(CrO2)2 yang direduksi dapat dihasilkan campuran Fe dan Cr disebut Ferokrom.

Reksinya sebagai berikut :

Fe(CrO2)2(s) +4C(s) Fe(s)+2Cr(s) + 4CO(g)

Ferokrom ditambahkan pada besi membentuk baja.

4.Cara pembuatan mangan

Logam ,mangan diperoleh dengan

1. mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.

2. Proses aluminothermy dari senyawa MnO2, persamaan reaksinya:

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

Tahap 2 : 3Mn3O4 (s) + 8Al (s) à 9Mn (s) + 4AL203 (s)

5. Cara pembuatan Besi

Bahan dasar : Bijih besi hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, bahan tambahan batu gamping, CaCO3 atau pasir (SiO2). Reduktor kokes (C)

Dasar reaksi : Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C

Tempat : Dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.

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

Reaksi yang terjadi :

1. Reaksi pembakaran.

Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO2 dan panas. Gas CO2 yang naik direduksi 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

Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian meleleh 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. Kemudian dikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan kadar C hingga 4,5%. Disamping C mengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh lalu 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. Ada 3 cara :

1. Proses Bessemer :

Besi kasar dibakar dalam alat convertor Bessemer. Dari lubang-lubang bawah dihembuskan udara panas sehingga C dan unsur-unsur lain terbakar dan keluar gas. Setelah beberapa waktu kira-kira ¼ 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, bijih) bereaksi dengan C dan unsur-unsur lain Si, P, Mn terjadi besi dan oksida-oksida SiO2, P2O5, MnO2 dan CO2. dengan demikian kadar C berkurang.

3. Dengan dapur listrik.

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

6. Cara Pembuatan Kobalt

Kobalt di alam diperoleh sebagai biji smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu. Untuk pengolahan biji kobalt dilakukan sebagai berikut :

Pemanggangan :

CoAs (s) Co2O3(s) + As2O3(s)

Co2O3(s) + 6HCl 2 CoCl3(aq) + 3 H2O(l)

Zat-zat lain seperti Bi2O3 dan PbO diendapkan dengan gas H2S

Bi2O3(s) + 3 H2S(g) Bi2S3 (aq) + 3 H2O(l)

PbO(s) + H2S(g) PbS(s) + H2O(l)

Pada penambahan CoCO3 (s) dengan pemanasan akan diendapkan As dan Fe sebagai karbonat. Dengan penyaringan akan diperoleh CoCl3. Tambahan zat pencuci mengubah CoCl3 menjadi Co2O3. Selanjutnya CoCO3 direduksi dengan gas hydrogen, menurut reaksi :

Co2O3 (s) + H2(g) 2 CO(s) + 3 H2O (g)

Penggunaan kobalt antara lain sebagai aloi, seperti alnico, yaitu campuran Al, Ni, dan Co.

7. Cara pembuatan nikel

Proses pengolahan biji nikel dilakukan untuk menghasilkan nikel matte yaitu produk dengan kadar nikel di atas 75 persen. Tahap-tahap utama dalam proses pengolahan adalah sebagai berikut:

- Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran 25 mm.

- Kalsinasi dan Reduksi di Tanur untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi.

- Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak

- Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen.
- Granulasi dan Pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas.

8.Cara pembuatan tembaga

Pada umumnya bijih tembaga mengandung 0,5 % Cu, karena itu diperlukan pemekatan biji tembaga. Langkah-langkah pengolahan bijih tembaga adalah seperti skema berikut

Reaksi proses pengolahannya adalah :

1. 2 CuFeS2(s) + 4 O2 800 0 C Cu2S(l) + 2 FeO (s) + 3 SO2 (g)

2. FeO(s) + SiO2 (s) 14000C FeSiO3 (l)

Cu2S dan kerak FeSiO3 (l) dioksidasi dengan udara panas, dengan reaksi sebagai berikut :

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

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

3 Cu2S(l) + 3 O2 6 Cu(l) + 3 SO2(g)

Pada reaksi oksidasi tersebut diperoleh 98% - 99% tembaga tidak murni. Tembaga tidak murni ini disebut tembaga blister atau tembaga lepuh. Tembaga blister adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 bebas.
Untuk memperoleh kemurnian Cu yang lebih tinggi, tembaga blister dielektrolisis dengan elektrolit CuSO4 (aq). Pada elektrolisis, sebagai electrode negatif (katode) adalah tembaga murni dan sebagai electrode positif (anode) adalah tembaga blister.

9. Cara pembuatan zink

Logam seng telah diproduksi dalam abat ke-13 di Indina dengan mereduksi calamine dengan bahan-bahan organik seperti kapas. Logam ini ditemukan kembali di Eropa oleh Marggraf di tahun 1746, yang menunjukkan bahwa unsur ini dapat dibuat dengan cara mereduksi calamine dengan arang. Bijih-bijih seng yang utama adalah sphalerita (sulfida), smithsonite (karbonat), calamine (silikat) dan franklinite (zine, manganese, besi oksida). Satu metoda dalam mengambil unsur ini dari bijihnya adalah dengan cara memanggang bijih seng untuk membentuk oksida dan mereduksi oksidanya dengan arang atau karbon yang dilanjutkan dengan proses distilasi.

BAB 3 Analisis dan Pertanyaan

Analisis

Dari materi yang telah dibahas dapat di analisis. Bahwa 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).

Dari sepuluh unsur tersebut masing – masing unsur memiliki sifat yang berbeda, tingkat oksidasi yang berbeda, dan kegunaan yang berbeda.

Pertanyaan

1. Urutan yang tepat pada proses pengolahan tembaga dari bijih tembaga adalah ….
A. elektrolisis-reduksi-pemekatan-pemanggangan
B. reduksi-elektrolisis-pemanggangan-pemekatan
C. pemekatan-pemanggangan-reduksi-elektrolisis
D. pemanggangan-reduksi-pemekatan-elektrolisis
E. reduksi-pemanggangan-elektrolisis-pemekatan

2. Konfigurasi elektron atom unsur transisi berikut yang memiliki sifat magnet paling kuat adalah ….
A. [Ar] 4s² 3d²
B. [Ar] 4s² 3d³
C. [Ar] 4s¹ 3d⁵
D. [Ar] 4s² 3d⁵
E. [Ar] 4s² 3d⁶

3. . Pada reaksi pembentukan kompleks berikut.
Fe³⁺(aq) + 6CN^–(aq) →Fe(CN)₆^3–
Ikatan antara atom pusat dan ligan adalah ….
A. logam
B. ionik
C. kovalen polar
D. kovalen koordinasi
E. van der Waals

4. Ion kompleks berikut yang namanya tidak tepat adalah ….
A. [Ni(CN)₄]^2– : ion tetrasianonikelat(II)
B. [Ag(NH₃)₂]⁺ : ion diaminargentat(I)
C. [Co(H₂O)₆]³⁺ : ion heksaa uokobalt(III)
D. [PtCl6]^2– : ion heksakloroplatinat(IV)
E. [Co(NH₃)4Cl₂]⁺ : ion diklorotetramin kobalt(III

5. Apa yang dimaksud dengan ion kompleks, ligan, dan bilangan koordinasi? Jelaskan

6. Tuliskan nama senyawa kompleks berikut.
a. [Zn(NH3)4]²⁺
b. [Co(NH₃)4Cl₂]Cl
c. K[Co(C₂O₄)₂(NH₃)₂]
d. [PtCl₄(en)]
e. [Ni(H₂O)₆]Br₂
f. [Cr(NH₃)₄Cl₂]ClO₄
g. K₃[Fe(C₂O₄)₃]

Jawaban

1. C

2. D

3. D

4. B

5. Ion kompleks adalah senyawa ionik yang terdiri atas kation logam transisi (atom pusat) dan 2 atau lebih anion atau molekul netral. Ligan adalah anion atau molekul netral terikat pada atom pusat. Bilangan koordinasi adalah jumlah atom donor yang terikat pada atom pusat.

6. a. ion tetraaminseng(II)
b. diklorotetraaminkobalt(III) klorida
c. kalium diaminobis(oksalat)kobaltat(III)
d. tetrakloro(etilendiamin)platina(IV)
e. heksa uonikel(II) bromida
f. diklorotetraminkrom(III) perklorat
g. kalium tris(oksalat)ferat(III)

BAB 4 Penutup

4.1 Kesimpulan

Dari pembahasan Unsur Transisi Periode 4 ini kami dapat menyimpulkan bahwa di dalam Unsur Transisi Periode 4 memiliki Sifat yang tidak dimiliki Unsur lainnya. Unsur Transisi Periode 4 memiliki 10 Senyawa yang terdapat diantara golongan III B dan II B.

Dan kita Unsur Transisi Periode 4 banyak digunakan dalam kehidupan seperti di bidang Analisis Kimia, Industri, dll.

4.2 Saran

Mengingat banyaknya kegunaan unsur-unsur periode ke empat dalam kehidupan sehari-hari, maka siswa/siswi harus benar-benar memahami mengenai unsur-unsur periode ke empat, sehingga menjadi sebuah pengetahuan di masa depan.

Daftar Pustaka

· http://chemistry35.blogspot.com/2011/10/kimia-unsur-unsur-transisi-periode-4.html

· http://www2.jogjabelajar.org/modul/adaptif/kimia/22UNSUR_TRANSISI_PERIODE_KEEMPAT.swf

· http://www.google.co.id

· http://andykimia03.wordpress.com/2009/10/15/kimia-unsur-golongan-transisi-periode-keempat/

· http://yu-mhi.blogspot.com/2011/12/makalah-kimia-unsur-transisi-periode.html

· http://belovediinsblog.blogspot.com/2012/01/makalah-unsur-unsur-transisi-periode-ke.html

· http://www.scribd.com/upload-document?archive_doc=49928932#files