Kompetensi Dasar
3.8. Menganalisis kelimpahan, kecenderungan sifat fisika dan kimia, manfaat, dan proses pembuatan unsur-unsur periode 3 dan golongan transisi (periode 4)
4.8. Menyajikan data hasil penelusuran informasi sifat dan pembuatan unsur-unsur Periode 3 dan unsur golongan transisi (periode 4).
Deskripsi Singkat Materi
Pada kehidupan sehari-hari tentunya kalian sering menjumpai unsur-unsur kimia khususnya yang termasuk dalam unsur periode 3 atau unsur – unsur transisi periode 4.
Misalnya unsur silikon dan belerang (periode 3) atau tembaga dan besi (unsur transisi periode 4). Tentu kalian ingin mengetahui lebih lanjut informasi tentang unsur-unsur periode 3 dan golongan transisi (periode 4) tersebut kan?.
Pada materi yang berjudul Unsur – Unsur Periode 3 dan Transisi Periode 4 ini meliputi kelimpahan, sifat fisika dan kimia, proses pembuatan, manfaat (kegunaan) unsurunsur periode 3 dan Unsur – Unsur transisi periode 4 dalam kehidupan sehari – hari.
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 UNSUR – UNSUR PERIODE 3
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan kalian mampu menjelaskan kelimpahan, sifat – sifat, manfaat dan proses pembuatan unsur – unsur periode 3
B. Uraian Materi
Unsur – unsur kimia di alam jumlahnya sangat banyak dan memiliki sifat yang berbeda – beda antara unsur yang satu dengan unsur yang lain. Untuk mempelajari unsur – unsur kimia yang begitu banyak jumlahnya, maka dibuatlah table pengelompokkan unsur yang dinamakan sistem periodik unsur yang sudah pernah kalian pelajari saat kalian kelas X.
Sistem Periodik yang kita gunakan sekarang adalah Sistem Periodik Modern (Bentuk Panjang). Berikut ini adalah gambar Sistem Periodik Modern.
Penyusunan sistem periodik modern didasarkan pada kenaikkan atom serta kemiripan sifatnya. Berdasarkan hal tersebut, dalam sistem periodik modern terdapat 2 buah lajur, yaitu lajur tegak yang disebut golongan dan lajur mendatar yang disebut periode.
Periode dibedakan menjadi 2 jenis yaitu, periode panjang (4,5,6, dan 7) serta periode pendek (1,2,dan 3).
Unsur – unsur yang terletak pada periode 3 memiliki jumlah kulit elektron yang sama, yaitu tiga kulit. Dari kiri ke kanan unsur periode ketiga berturut – turut adalah Natrium (Na), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Silikon (Si), Phosfor (P), Belerang (S),Klorin (Cl) dan Argon (Ar).
1. Kelimpahan Unsur – Unsur Periode 3
Keberadaan unsur-unsur periode 3 di alam tidak terdapat dalam bentuk unsur tunggalnya tapi dalam bentuk senyawa mineralnya (kecuali S dan Ar). Pada tabel berikut dapat Ananda ketahui informasi tentang % massa unsur periode 3 di kulit bumi serta nama-nama senyawa mineralnya. Kelimpahan atau keberadaan unsur periode 3 di kulit bumi disajikan pada tabel berikut.
Tabel 1.1. Kelimpahan Unsur Periode 3 di Kulit Bumi
Dari tabel 1.1 diatas, manakah yang kelimpahan di kulit bumi paling besar ?
2. Sifat – Sifat Unsur – Unsur Periode 3
a. Sifat Fisis
Sifat fisis unsur periode ketiga dapat kita pelajari kecendrungannya dengan menggunakan data sifat atomik dan struktur unsurnya. Simaklah tabel berikut ini!
Dari table 1.2 diatas, terlihat adanya keteraturan sifat atomik dari Na ke Ar yang secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut:
• Nilai jari – jari atom berkurang dai Na ke Ar
Jari – jari atom adalah jarak antara kulit inti atom samapai kulit terluar yang ditempati elektron.
Hal ini dikarenakan unsur – unsur dari Na ke Ar memiliki jumlah proton dan elektron pada inti semakin banyak. Hal ini mengakibatkan gaya tarik menarik antara inti atom dengan elektron-elektronnya semakin kuat. Oleh karena itu jarijari atom unsur-unsur perioda ketiga dari kiri ke kanan semakin mengecil.
• Titik Leleh bertambah dari Na ke Si, lalu berkurang dari Si ke Ar.
Titik leleh adalah : suhu dimana tekanan uap zat padat sama dengan tekanan uap zat cairnya.
Kenaikan titik leleh dari Na ke Si dijelaskan dengan kekuatan ikatan logamnya yang meningkat dari Na ke Al, dan kekuatan ikatan kovalen pada Si. Sedangkan kecendrungan penurunan titik leleh dan ΔH fus dari Si ke Ar terkait dengan variasi kekuatan gaya London S > P > Cl > Ar.
• Titik Didih bertambah dari Na ke Si, lalu berkurang dari Si ke Ar.
Titik didih adalah : suhu dimana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan disekitarnya.
Kenaikan titik didih dari Na ke Si dijelaskan dengan kekuatan ikatan logamnya yang meningkat dari Na ke Al, dan kekuatan ikatan kovalen pada Si. Sedangkan kecendrungan penurunan titik leleh dan ΔH fus dari Si ke Ar terkait dengan variasi kekuatan gaya London S > P > Cl > Ar.
• Kerapatan bertambah dari Na ke Al, lalu berkurang dari Al ke Ar
Kerapatan adalah : perbandingan antara massa atom – atom dengan suatu unit volum yang ditempatinya.
Nilai kerapatan bergantung pada massa atom, jari – jari atom. Semakin besar massa atom maka jari – jari atom akan semakin kecil, karena kekuatan tarik menarik antara inti atom dengan kulit terluar semakin kuat, sehingga menyebabkan kerapatan dari Na ke Al semakin besar (ikatan logam). Nilai kerapatan semi logam Si tinggi terkait dengan kekeuatan ikatan kovalennya dalam struktur kovalen raksasa. Selanjutnya variasi nilai kerapan non logam P sampai Ar terkait dengan kekuatan gaya London S > P > Cl > Ar.
• Nilai energi ionisasi bertambah dari Na ke Ar, penyimpangan terjadi pada Mg ke Al dan dari P ke S.
Energi Ionisasi adalah : energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron pada kulit terluar yang terikat lemah ke inti dalam fasa gas.
Peningkatan energi ionisasi ini berkaitan dengan bertambahnya muatan inti,sehingga daya tarik inti terhadap elektron terluar makin kuat, sehingga energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron pada kulit terluar semakin besar.
Data dari gambar juga menunjukkan adanya penyimpangan, yaitu energi ionisasi Mg lebih besar dari energi ionisasi Al, dan energi ionisasi P lebih besar dari S.
Penyimpangan ini terkait dengan kestabilan konfigurasi elektron, yaitu unsur golongan IIA (Mg) dan golongan VA (P) mempunyai konfigurasi elektron yang relatif stabil, yaitu konfigurasi penuh dan setengah penuh sehingga membutuhkan energi yang lebih besar untuk melepaskan elektronnya.
Sedangkan Al dan S mempunyai satu elektron yang terikat agak lemah sehingga lebih mudah dilepaskan.
• Nilai afinitas Elektron dari Na ke Cl, dengan penyimpangan nilai untuk Al dan P. (abaikan tanda negative pada nilai afinitas elektron, yang berarti energi dilepaskan).
Afinitas elektron adalah : energi yang terlibat pelepasan energi (-) / penyerapan energi (+) jika suatu atom / ion dalam fasa gas menerima satu elekron membentuk ion negatif. Peningkatan afinitas elektron ini berkaitan dengan muatan inti yang semakin positif dan jari – jari atom semakin kecil. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik antara inti dengan elektron yang ditambahkan semakin kuat sehingga afinitas elektronnya bertambah.
• Nilai keelektronegatifan bertambah dari Na ke Cl.
Keelektronegatifan adalah : suatu ukuran kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dalam suatu ikatan kimia.
Dari kiri ke kanan (Na ke Cl) keelektronegatifan unsur - unsur semakin besar, karena muatan inti bertamabah positif dan jari – jari atom berkurang, keadaan ini ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron semakin kuat, akibatnya kemampuan atom untuk menarik elektron semakin besar. Hal ini juga memperlihatkan semakin kekanan unsur periode ketiga semakin mudah menarik elektron. Unsur-unsur dengan keelektronegatifan kecil cenderung bersifat logam
(elektropositif). Sehingga sifat logam dari Na ke Ar semakin berkurang karena nilai keelektronegatifannya semakin besar
b. Sifat Kimia
Sifat kimia berhubungan dengan reaki kimia, sifat kimia unsur – unsur periode 3 dapat kalian loihat pada table dibawah ini.
Dari table diatas dapat dilihat, bahwa natrium merupakan reduktor terkuat, sedangkan klorin merupakan oksidator terkuat. Meskipun natrium, magnesium, dan aluminium merupakan reduktor kuat, tetapi kereaktifannya berkurang dari Na ke Al. Sedangkan silikon merupakan reduktor yang sangat lemah, jadi hanya dapat bereaksi dengan oksidator-oksidator kuat, misalnya klorin dan oksigen. Di lain pihak selain sebagai reduktor, fosfor juga merupakan oksidator lemah yang dapat mengoksidasi reduktor kuat, seperti logam aktif.
Sedangkan belerang yang mempunyai daya reduksi lebih lemah daripada fosfor ternyata mempunyai daya pengoksidasi lebih kuat daripada fosfor. Sementara klorin dapat mengoksidasi hampir semua logam dan nonlogam karena klorin adalah oksidator kuat.
Dari table diatas, kalian dapat dilihat juga hidroksida unsur-unsur periode ketiga, yaitu NaOH, Mg(OH)₂, Al(OH)₃, H₂SiO₃ , H₃PO₄ , H₂SO₄ , dan HClO₄ . Sifat hidroksida unsur-unsur periode ketiga tergantung pada energi ionisasinya. Hal ini dapat dilihat dari jenis ikatannya. Jika ikatan M – OH bersifat ionik dan hidroksidanya bersifat basa karena akan melepas ion OH– dalam air, maka energi ionisasinya rendah. Tetapi jika ikatan M – OH bersifat kovalen dan tidak lagi dapat melepas ion OH– , maka energi ionisasinya besar. Selain itu NaOH tergolong basa kuat dan mudah larut dalam air, Mg(OH)₂ lebih lemah daripada NaOH tetapi masih termasuk basa kuat. Namun Al(OH)₃ bersifat amfoter, artinya dapat bersifat asam sekaligus basa. Hal ini berarti bila Al(OH)₃ berada pada lingkungan basa kuat, maka akan bersifat sebagai asam, sebaliknya jika berada pada lingkungan asam kuat, maka akan bersifat sebagai basa. Sedangkan H₂SiO₃ atau Si(OH)₄ , merupakan asam lemah dan tidak stabil, mudah terurai menjadi SiO₂ dan H₂O. Begitu pula dengan H₃PO₄ atau P(OH)₅yang juga merupakan asam lemah. Sementara H₂SO₄ atau S(OH)₆ merupakan asam kuat, begitu juga HClO₄ atau Cl(OH)₇ yang merupakan asam sangat kuat (Sumber: www.chem-is-try.org).
3. Proses Pembuatan Unsur – Unsur Periode 3
a. Natrium
Perlu kalian ketahui bahwa Natrium merupakan unsur alkali dengan daya
reduksi paling rendah, dengan sumber utamanya adalah halit (umumnya
dalam bentuk NaCl). Pembuatan natrium dapat dilakukan dengan proses
Downs, yaitu elektrolisis lelehan NaCl. Air asin yang mengandung NaCl
diuapkan sampai kering kemudian padatan yang terbentuk dihancurkan untuk kemudian dilelehkan. Sedangkan untuk mengurangi biaya pemanasan, NaCl (titik lebur 801°C) dicampur dengan 1½ bagian CaCl₂ untuk menurunkan suhu lebur hingga 580°C (Martin S. Silberberg, 2000: 971).
b. Magnesium
Magnesium dapat diperoleh melalui proses Downs:
• Magnesium diendapkan sebagai magnesium hidroksida dengan
menambahkan Ca(OH)₂ ke dalam air laut.
• Tambahkan asam klorida untuk mendapatkan kloridanya, yang kemudian diperoleh kristal magnesium klorida (MgCl.₆H₂O).
• Elektrolisis leburan kristal magnesium dengan terlebih dahulu menambahkan magnesium klorida yang mengalami hidrolisis sebagian ke campuran leburan natrium dan kalsium klorida. Hal ini dilakukan untuk menghindari terbentuknya MgO saat kristal MgCl.₆H₂O dipanaskan.
• Magnesium akan terbentuk pada katode.
c. Aluminium
Aluminium diperoleh dari elektrolisis bauksit yang dilarutkan dalam kriolit cair. Proses ini dikenal dengan proses Hall Heroult. Pada proses ini bauksit ditempatkan dalam tangki baja yang dilapisi karbon dan berfungsi sebagai katode. Adapun anode berupa batang-batang karbon yang dicelupkan dalam campuran.
4. Manfaat Unsur _ Unsur Periode 3
Setelah kalian mengetahui proses pembuatan unsur-unsrur periode 3, berikut informasi kegunaan atau manfaat unsur-unsur periode 3 atau senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.
Tabel 1.3. Kegunaan Unsur Periode 3 dan Senyawanya
C. Rangkuman
1. Unsur-unsur periode ketiga dari natrium ke argon, sifat logamnya berkurang atau sifat nonlogamnya bertambah.
2. Variasi sifat-sifat unsur dalam satu periode dapat dijelaskan berdasarkan struktur elektron atom dan energi ionisasinya.
3. Sifat pengoksidasi unsur-unsur periode ketiga, dari natrium ke argon, makin bertambah. Sebaliknya, sifat pereduksi mereka makin berkurang.
4. Sifat asam senyawa hidroksida unsur-unsur periode makin bertambah dari natrium sampai klor atau sebaliknya sifat basanya makin berkurang.
5. Perubahan sifat reduktor dan oksidator unsur-unsur periode ketiga sepanjang periode dapat dijelaskan berdasarkan energi ionisasi dan struktur elektronnya.
6. Unsur-unsur periode ketiga terdapat di alam dalam keadaan terikat, kecuali belerang dan argon.
7. Kerapatan muatan Al³⁺ berpengaruh terhadap:
a. Sifat ikatan ion/kovalen aluminium oksida dan sifat amfoternya.
b. Polarisasi anion.
8. Aluminium oksida dan aluminium bersifat amfoter.
9. Unsur-unsur periode 3 dapat diperoleh melalui proses yang berbeda-beda. Natrium dan Magnesium melalui proses Down, Aluminium melalui proses Hall Heroult, Silikon melalui reduksi SiO₂ murni, Phosphor menggunakan tanur listrik, Sulfur melalui proses Frasch dan Klor melalui proses elektrolisis dan proses Deacon.
10. Unsur-unsur periode 3 maupun senyawanya banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari
D. Penugasan Mandiri
Berikut adalah grafik kecenderungan Energi Ionisasi unsur – unsur periode 3
PERTANYAAN
1. Berdasarkan grafik kecenderungan Energi Ionisasi diatas, bagaimanakah kecendrungan energi ionisasi unsur-unsur periode ketiga dari kiri ke kanan? (bertambah/berkurang)
Jawab: ...
2. Berdasarkan jawaban soal nomor 1, mengapa energi ionisasi dari kiri ke kanan cenderung bertambah? (hubungkan dengan daya tarik inti terhadap elektron terluar)
Jawab: ...
3. Berdasarkan Grafik Kecenderungan Energi Ionosasi diatas, mengapa energi ionisasi magnesium lebih besar daripada aluminium, dan energi ionisasi fosfor lebih besar daripada belerang?(hubungkan dengan konfigurasi elektron)
Jawab: ...
E. Latihan Soal
Pilihlah Salah Satu Jawaban yang Tepat !
1. Empat unsur periode ketiga, yaitu : P, Mg, Cl, dan Na. Urutan unsur-unsur tersebut dari yang paling kecil sifat pereduksinya sampai yang paling besar adalah…
A. Na, Cl, Mg, P
B. Cl, P, Mg, Na
C. Cl, P, Na, Mg
D. P, Cl, Na, Mg
E. Na, Mg, P, Cl
2. Tiga senyawa hidroksida unsur periode ketiga yang bersifat asam, dari yang paling lemah sampai yang paling kuat adalah…
A. Al(OH)₃, Si(OH)₂, PO(OH)₃
B. PO(OH)₃, SO₂(OH)₂, ClO₃(OH)
C. ClO₃(OH), SO₂(OH)₂, Mg(OH)₂
D. Si(OH)₂, SO₂(OH)₂, Mg(OH)₂
E. ClO₃(OH), PO(OH)₃, SO₂(OH)₂
3. Unsur-unsur periode ketiga di alam terdapat dalam bentuk senyawa kecuali unsur belerang yang bebas, karena belerang…….
A. Memiliki bentuk dua alotrop
B. Terletak pada perubahan sifat molekul raksasa menuju molekul sederhana
C. Mempunyai sifat afinitas elektron yang besar
D. Mempunyai nilai energi ionisasi yang kecil
E. Membentuk molekul sangat stabil
4. Tiga buah unsur periode ketiga yang semuanya diperoleh melalui elektrolisis adalah…
A. Natrium, argon, magnesium
B. Magnesium, aluminium, argon
C. Natrium, magnesium, aluminium
D. Aluminium, silikon, klor
E. Aluminium, klor, magnesium
5. Perhatikan sifat berikut
• Bereaksi dengan oksigenn membentuk lapisan tipis oksida yang melindungi dari oksida lebih lanjut
• Bereaksi dengan asam membebaskan gas hidrogen
• Apabila dipanaskan kuata diudara akan terbakar membentuk oksida dan sedikit nitride
• Dari pernyataan diatas termasuk ciri-ciri sifat unsur …..
A. Natrium
B. Magnesium
C. Aluminium
D. Silikon
E. Fosfor
6. Tabel keteraturan sifat unsur dari kiri ke kanan dalam satu periode adalah sebagai berikut:
Sifat yang tepat untuk unsur-unsur periode ketiga adalah …….
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
7. Alumunium tergolong logam tahan korosi. Sifat inilah yang menyebabkan alumunium dipakai dalam industri kecil…
A. Untuk membuat logam campur
B. Untuk membuat reaksi termit
C. Sebagai pereduksi berbagai macam oksida
D. Untuk membuat berbagai peralata dapur
E. Untuk membuat roda pesawat terbang
8. Pengolahan aluminium secara industri dilakukan dengan cara elektrolisis lelehan Al₂O₃ dalam kriolit cair dengan menggunakan elektroda grafit (karbon). Kriolit berfungsi menurunkan titik leleh Al₂O₃ dari 2.000°C menjadi 1.000°C melalui reaksi berikut:
Nama proses pembuatan/pengolahan aluminium tersebut adalah....
A. kamar timbal
B. kontak
C. Haber-Bosch
D. tanur tinggi
E. Hall
9. Perhatikan unsur-unsur dengan nomor atom berikut :
Jika unsur ₁₁X, ₁₅Y, ₁₇Z adalah unsur-unsur periode ketiga. Pertanyaaan yang benar tentang sifat unsur tersebut adalah ….
A. Unsur x bersifat non logam
B. Kelektronegatifan unsur X>Y>Z
C. Ketiga unsur tersebut memiliki jumlah elektron valensi yang sama.
D. Y dan Z dapat membentuk senyawa dengan rumus Y₃Z
E. Jari-jari atom unsur X>Y>Z
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 UNSUR – UNSUR TRANSISI PERIODE 4
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan kalian mampu menjelaskan kelimpahan, sifat – sifat, manfaat dan proses pembuatan unsur – unsur Transisi periode 4
B. Uraian Materi
Unsur Transisi adalah unsur – unsur dan konfigurasi elektronnya berakhir pada subkulit d dan subkulit f. Unsur transisi yang elektron terakhirnya berada pada subkulit d disebut dikelompokkan sebagai unsur transisi luar, Unsur transisi yang elektron terakhirnya berada pada subkulit f disebut dikelompokkan sebagai unsur transisi dalam. Berikut akan diuraikan kelimpahan, sifat – sifat, proses pembuatan dan manfaat/kegunaan unsur – unsur transisi periode 4
1. Kelimpaham Unsur – Unsur Transisi Periode 4 di Alam
Unsur logam transisi periode 4 terdapat di alam dalam bentuk mineralnya.
- Skandium (Sc)
Skandium (Sc) terdapat dalam mineral torvetit (Sc₂SiO₇).
- 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.
- Vanadium (V)
Vanadium terdapat dalam senyawa karnotit (K-uranil-vanadat)
[(K₂(UO₂)₂ (VO₄)₂.3H₂)], dan vanadinit (Pb₅(VO₄)₃Cl).
- Kromium (Cr)
Bijih utama dari kromium di alam adalah kromit (FeO.Cr₂O₂) dan sejumlah kecil dalam kromoker.
- Mangan (Mn)
Bijih utamanya berupa pirulosit (batu kawi) (MnO₂), dan rodokrosit (MnCO₃) dan diperkirakan cadangan Mn terbesar terdapat di dasar lautan.
- 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).
- Kobalt (Co)
Kobalt terdapat di alam sebagai arsenida dari Fe, Co, Ni, dan dikenal sebagai smaltit, kobaltit (CoFeAsS) dan eritrit C0₃(AsO₄)₂.8H₂O.
- Nikel (Ni)
Nikel ditemukan dalam beberapa senyawa berikut ini.
1. Sebagai senyawa sulfida : penladit (FeNiS), milerit (NiS)
2. Sebagai senyawa arsen : smaltit (NiCOFeAs₂)
3. Sebagai senyawa silikat : garnierit (Ni.MgSiO₃)
- Tembaga (Cu)
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).
- 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).
Secara mudah kalian dapat melihat nama-nama mineral yang mengandung unsur logam transisi periode 4 pada tabel 3 berikut.
Tabel 2.1. Mineral Logam Transisi Periode 4
2. Sifat – Sifat Unsur Transisi Periode 4
Tentu
kalian sudah mengetahui bahwa unsur logam transisi periode 4 pada
Sistem Periodik Unsur (SPU) berada pada blok d, sehingga akan mempunyai
elektron valensi yang berada pada sub kulit nd n-1s.
Agar dapat mengingat Kembali, perhatikanlah konfigurasi elektron logam transisi periode 4 pada tabel 2.2 berikut.
Konfigurasi elektron dan kedudukan elektron valensi logam transisi periode 4 menentukan kecenderungan sifat fisika dan kimia dari unsur tersebut. Sifat fisika logam transisi periode 4 dapat Ananda lihat pada tabel 2.3 berikut
Dari table diatas, berikut ini penjabaran dari beberapa sifat fisika unsur logam transisi periode 4.
a. Sifat Logam
Kecuali seng logam-logam transisi memiliki elektron-elektron yang berpasangan. Hal ini lebih memungkinkan terjadinya ikatan-ikatan logam dan ikatan kovalen antaratom logam transisi. Ikatan kovalen tersebut dapat terbentuk antara elektron-elektron yang terdapat pada orbital d. Dengan demikian, kisi kristal logam-logam transisi lebih sukar dirusak dibanding kisi kristal logam golongan utama. Itulah sebabnya logam-logam transisi memiliki sifat keras, kerapatan tinggi, dan daya hantar listrik yang lebih baik dibanding logam golongan utama.
b. Titik Leleh dan Titik Didih
Unsur-unsur transisi umumnya memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena ikatan antaratom logam pada unsur transisi lebih kuat. Titik leleh dan titik didih seng jauh lebih rendah dibanding unsur transisi periode keempat lainnya karena pada seng orbital d-nya telah terisi penuh sehingga antaratom seng tidak dapat membentuk ikatan kovalen.
c. Sifat Magnetik
Jenis sifat magnetik ada 3 :
• paramagnetik, di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medan magnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada
orbital d-nya
• diamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medan magnet karena seluruh elektron pada orbital d-nya berpasangan.
• feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetik hanya saja dalam keadaan padat.
Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn bersifat paramagnetik, sedangkan Cu dan Zn
bersifat diamagnetik. Untuk Fe, Co, dan Ni bersifat feromagnetik. (Brady,
1990: 698).
d. Jari-Jari Atom
Tidak seperti periode ketiga, jari-jari atom unsur-unsur transisi periode keempat tidak teratur dari kiri ke kanan. Hal ini dipengaruhi oleh banyaknya elektron-elektron 3d yang saling tolak-menolak yang dapat memperkecil gaya tarik inti atom terhadap elektron-elektron. Akibatnya elektron-elektron akan lebih menjauhi inti atom, sehingga jari-jari atomnya lebih besar.
e. Ion Berwarna
Tingkat energi elektron pada unsur-unsur transisi yang hampir sama menyebabkan timbulnya warna pada ion-ion logam transisi. Hal ini terjadi karena elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak. Pada golongan transisi, subkulit 3d yang belum terisi penuh menyebabkan elektron pada subkulit itu menyerap energi cahaya, sehingga elektronnya tereksitasi dan memancarkan energi cahaya dengan warna yang sesuai dengan warna cahaya yang dapat dipantulkan pada saat kembali ke keadaan dasar. Misalnya Ti²⁺ berwarna ungu, Ti⁴⁺ tidak berwarna, Co²⁺ berwarna merah muda, Co³⁺ berwarna biru, dan lain sebagainya.
Sedangkan sifat kimia golongan transisi periode 4 dapat kalian lihat dari
penjabaran berikut.
a. Kereaktifan
Dari data potensial elektroda, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki harga potensial elektroda negatif kecuali Cu (E° = + 0,34 volt). Ini menunjukkan logam-logam tersebut dapat larut dalam asam kecuali tembaga. Kebanyakan logam transisi dapat bereaksi dengan unsur-unsur nonlogam, misalnya oksigen, dan halogen
b. Pembentukan Ion Kompleks
Semua unsur transisi dapat membentuk ion kompleks, yaitu suatu struktur dimana kation logam dikelilingi oleh dua atau lebih anion atau molekul netral yang disebut ligan. Antara ion pusat dengan ligan terjadi ikatan kovalen koordinasi, dimana ligan berfungsi sebagai basa Lewis (penyedia pasangan elektron).
Contoh: [Cu(H₂O)₄]²⁺; [Fe(CN)₆]4–; [Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺
Senyawa unsur transisi umumnya berwarna. Hal ini disebabkan perpindahan elektron yang terjadi pada pengisian subkulit d dengan pengabsorbsi sinar tampak. Senyawa Sc dan Zn tidak berwarna.
3. Proses Pembuatan Unsur – Unsur Transisi Periode 4
Proses pembuatan masing-masing logam transisi periode 4 dapat Ananda baca pada paparan berikut.
• Skandium (Sc)
Dibuat dengan elektrolisis cairan ScCl₃ yang dicampurkan dengan kloridaklorida lain.
• Titanium (Ti)
Salah satu metode yang digunakan dalam proses pembuatantitanium adalah Metode Kroll yang banyak menggunakan klor dan karbon. Hasil reaksinya adalah titanium tetraklorida yang kemudian dipisahkan dengan besi triklorida dengan menggunakan proses distilasi. Senyawa titanium tetraklorida, kemudian direduksi oleh magnesium menjadi logam murni. Udara dikeluarkan agar logam yang dihasilkan tidak dikotori oleh unsur oksigen dan nitrogen. Sisa reaksi adalah antara magnesium dan magnesium diklorida yang kemudian dikeluarkan dari hasil reaksi menggunakan air dan asam klorida sehingga meninggalkan spons titanium. Spon ini akan mencair di bawah tekanan helium atau argon yang pada akhirnya membeku dan membentuk batangan titanium murni.
• Vanadium (V)
Frevonadium (logam campuran dengan besi) dihasilkan dari reduksi V₂O₅ dengan campuran silikon (Si) dan besi (Fe), reaksinya:
₂V₂O₅(s) + ₅Si(s) + Fe(s) → ₄V(s) + Fe(s) + ₅SiO₂(s)
Senyawa SiO₂ ditambah dengan CaO menghasilkan suatu terak yaitu bahan yang dihasilkan selama pemurnian logam.
• Krom (Cr)
Logam krom dibuat menurut proses goldschmidt dengan jalan mereduksi Cr₂O₃ dengan logam aluminium. Reaksinya:
Cr₂O₃(s) + ₂Al(s) → Al₂O₃(s) + ₂Cr(s)
• Mangan (Mn)
Pembuatan feromangan dilakukan dengan mereduksi MnO₂ dengan campuran besi oksida dan karbon. Reaksinya:
MnO₂ + Fe₂O₃ + ₅C → Mn + ₂Fe + ₅CO
• Besi (Fe)
Besi diperoleh dari bijih besi dengan cara mereduksi bijih dalam tanur (tungku). Bahan-bahan yang diperlukan meliputi:
a. bijih besi (hematit) Fe₂O₃ sebagai bahan baku,
b. batu kapur CaCO₃ untuk mengikat zat pengotor,
c. kokas (C) sebagai reduktor,
d. udara untuk mengoksidasi C menjadi CO.
• Kobalt (Co)
Unsur Kobalt diproduksi Ketika hidroksida hujan, akan timbul (NaOCl). Berikut reaksinya :
₂Co²⁺(aq) + NaOCl(aq) + ₄OH-(aq) + H₂O → ₂Co(OH)₃(aq) + NaCl(aq)
Co(OH)₃ yang dihasilkan kemudian dipanaskan untuk membentuk oksida dan kemudian ditambah dengan karbon sehingga terbentuklah unsur kobalt metal.
• Nikel (Ni)
Proses pembuatan nikel adalah melalui proses berikut :
✓ Pengeringan di tanur pengering
✓ Kalsinasi dan reduksi di tanur
✓ Peleburan di tanur listrik
✓ Pengkayaan di tanur pemurni
✓ Granulasi dan pengemasan
• Tembaga (Cu)
Tembaga diperoleh dari bijih kalkopirit CuFeS₂ melalui beberapa tahap, yaitu:
a) Pengapungan (flotasi)
b) Pemanggangan
c) Reduksi
d) Elektrolisis
Bagan pengolahan tembaga seperti berikut.
• Seng (Zn)
Pembuatan logam seng dilakukan dengan pemanggangan seng sulfida (ZnS) kemudian oksida seng direduksi dengan karbon pijar.
4. Manfaat/Kegunaan Unsur – Unsur Transisi Periode 4
Kegunaan atau manfaat unsur transisi periode 4 dalam kehidupan sehari-hari diberikan pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Kegunaan Unsur Transisi Periode 4 dan Senyawanya
C. Rangkuman
1. Unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat yang khas. Sifat-sifat khas unsur transisi periode keempat antara lain:
a. Bersifat logam, maka sering disebut logam transisi.
b. Bersifat logam, maka mempunyai bilangan oksidasi positif dan pada
umumnya lebih dari satu.
c. Banyak di antaranya dapat membentuk senyawa kompleks.
d. Pada umumnya senyawanya berwarna.
e. Beberapa di antaranya dapat digunakan sebagai katalisator
2. Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalah unsurunsur golongan B, dimulai dari IB – VIIB dan VIII. Sesuai dengan pengisian elektron pada subkulitnya, unsur ini termasuk unsur blok d, yaitu unsur-unsur dengan elektron valensi yang terletak pada subkulit d dalam konfigurasi elektronnya.
3. Beberapa kegunaan unsur-unsur transisi, antara lain:
a. Skandium, digunakan pada lampu intensitas tinggi.
b. Titanium, digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia
(pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik).
c. Vanadium, digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat.
d. Kromium, digunakan sebagai plating logam-logam lainnya.
e. Mangan, digunakan pada produksi baja dan umumnya alloy mangan-besi.
f. Kobalt, digunakan untuk membuat aliansi logam.
g. Nikel, digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat, membuat monel.
h. Tembaga, digunakan pada alat-alat elektronik dan perhiasan.
D. Penugasan Mandiri
Berikut adalah table sifat – sifat unsur – unsur transisi periode 4
1. Berdasarkan tabel diatas, bagaimanakah sifat logam unsur – unsur transisi periode 4 ?
Jawab ...
2. Pada unsur – unsur transisi tersebut, terdapat perbedaan sifat kemagnetannya.
Apakah yang menyebabkan perbedaan sifat dari sifat kemagnetan unsur – unsur transisi tersebut ?
Jawab ...
E. Latihan Soal
Pilihlah Salah Satu Jawaban yang Tepat!
1. Unsur transisi yang paling banyak terdapat didalam kulit bumi adalah …
A. Krom
B. Mangan
C. Besi
D. Nikel
E. Tembaga
2. Pada umunya unsur transisi bersifat paramagnetik. Hal ini disebabkan oleh …
A. Elektron terluarnya berada pada subkulit d
B. Adanya elektron-elektron tidak berpasangan pada subkulit d
C. Orbital-orbital pada subkulit d terisi penuh elektron
D. Semua unsur transisi bersifat logam
E. Adanya perpindahan elektron pada subkulit d yang tidak penuh
3. Pernyataan berikut yang bukan merupakan sifat unsur transisi adalah …
A. Bersifat nonlogam
B. Mempunyai beberapa bilangan oksidasi
C. Bersifat paramagnetik
D. Dapat membentuk senyawa kompleks
E. Senyawanya berwarna
4. Berikut ini yang bukan merupakan mineral yang mengandung bijih besi adalah….
A. Hematit
B. Magnetit
C. Siderit
D. Rutil
E. Pirit
5. Senyawa unsur-unsur transisi periode keempat pada umumnya berwarna. Hal ini disebabkan karena….
A. Orbital d-nya terisi penuh
B. Orbital d-nya tidak terisi
C. Pengisisan terakhir pada orbital d
D. Bersifat paramagnetic
E. Elektron dalam keadaan berpasangan
6. Nama mineral yang mengandung mangan adalah….
A. Bauksit
B. Kobaltit
C. Pirolusit
D. Kriolit
E. Pirit
7. Beberapa reaksi kimia berikut:
Reaksi yang terjadi pada peleburan besi pada tanur tinggi adalah….
A. 1,2 & 3
B. 1, 2, & 4
C. 2,3 & 4
D. 2,3 & 5
E. 2,4 & 5
8. Kuningan Merupakan salah satu jenis aliasi logam….
A. Sn dengan Cu
B. Zn dengan Cu
C. Ag dengan Cu
D. Zn dengan Ni
E. Ni dengan Cr
9. Nama senyawa kompleks [Ag(CN)₂]⁻ …
A. Ion sianoargentat (I)
B. Ion disianoargentat (I)
C. Ion disianida argentat
D. Ion Trisianoargentat
E. Ion disianidaargentum (I)
10. Cat tembok sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari yang mana mengandung senyawa kimia, salah satu diantaranya cat berwarna putih. Senyawa kimia yang terkandung dalam cat putih tersebut adalah….
A. V₂O₅
B. Cr
C. TiCl₃
D. Fe
E. TiO₂
PENILAIAN AKHIR BAB VIII
Pilihlah jawaban yang paling tepat !
1. Sifat-sifat unsur periode ketiga dari Na sampai Cl berikut adalah yang benar kecuali…
A. Sifat basa makin berkurang
B. Sifat asam makin bertambah
C. Afinitas elektron cenderung berkurang
D. Energi ionisasi cenderung bertambah
E. Keelektronegatifan unsur bertambah
2. Jika tingkat keasaman dan kebasaan senyawa hidroksida unsur-unsur periode ketiga dibandingkan, maka…
4. Urutan unsur-unsur periode ketiga, dimana sifat pereduksinya makin besar adalah..
A. Na, Al, Si, S
B. S, Si, Al, Na
C. Al, Na, S, Si
D. Si, Na, S, Al
E. Na, S, Si, Al
5. Jika dibandingkan sifat antara unsur-unsur natrium dengan magnesium maka natrium ….
A. lebih bersifat basa
B. lebih bersifat asam
C. energi ionisasinya lebih tinggi
D. jari-jari atomnya lebih kecil
E. keelektronegatifannya lebih tinggi
6. Perhatikan unsur-unsur dengan nomor atom berikut :
Jika unsur X,Y,Z adalah unsur-unsur periode ketiga. Pertanyaaan yang benar tentang
sifat unsur tersebut adalah ….
A. Unsur x bersifat non logam
B. Kelektronegatifan unsur X>Y>Z
C. Ketiga unsur tersebut memiliki jumlah elektron valensi yang sama.
D. Y dan Z dapat membentuk senyawa dengan rumus Y3Z
E. Jari-jari atom unsur X>Y>Z
7. Perhatikan sifat berikut
• Bereaksi dengan oksigenn membentuk lapisan tipis oksida yang melindungi dari oksida lebih lanjut
• Bereaksi dengan asam membebaskan gas hidrogen
• Apabila dipanaskan kuata diudara akan terbakar membentuk oksida dan sedikit nitrida
Dari pernyataan diatas termasuk ciri-ciri sifat unsur …..
A. Natrium
B. Magnesium
C. Aluminium
D. Silikon
E. Fosfor
8. Unsur periode ketiga yang dibuat dengan cara elektrolisis adalah …
A. Na, Cl, Al, Mg
B. Si, Na, Al, P
C. Al, Si, P, S
D. P, S, Cl, Ar
E. Mg,Al,Si,P
9. Bahan baku utama dalam pembuatan almunium adalah ….
A. Dolomit
B. Magnesit
C. Pirit
D. Bauksit
E. Kalkopirit
10. Alumunium tergolong logam tahan korosi. Sifat inilah yang menyebabkan alumunium
dipakai dalam industri kecil .…
A. Untuk membuat logam campur
B. Untuk membuat reaksi termit
C. Sebagai pereduksi berbagai macam oksida
D. Untuk membuat berbagai peralatan dapur
E. Untuk membuat roda pesawat terbang
11. Beberapa sifat unsur sebagai berikut :
1) Titik didih tinggi
2) Titik lebur rendah
3) Dapat membentuk senyawa kompleks
4) Diamagnetik
5) Paramagnetik
Sifat unsur transisi periode 4 ditunjukkan oleh ….
A. 1, 2, 3
B. 1, 3, 5
C. 2, 3, 4
D. 2, 3, 5
E. 3, 4, 5
12. Logam golongan transisi terbagi menjadi beberapa sifat magnetik sesuai dengan jumlah elektron tidak berpasangan di orbital d yang dimilikinya. Pernyataan yang benar mengenai sifat tersebut adalah ….
A. Logam transisi yang semua elektronnya berpasangan bersifat paramagnetik
B. Logam transisi bersifat diamagnetik karena mempunyai elektron tidak
berpasangan
C. Sifat diamagnetik unsur logam transisi semakin besar seiring jumlah elektron tidak berpasangan
D. Semakin banyak elektron tidak berpasangan, sifat kemagnetan unsur logam transisi semakin meningkat
E. Logam-logam unsur transisi bersifat feromagnetik akibat tidak mempunyai elektron tidak berpasangan
13. Beberapa mineral berikut ini terdapat di alam.
1) Vanadit 4) Kalkoporit
2) Hematit 5) Limonit
3) Siderit 6) Kalkosit
Di antara mineral-mineral di atas yang mengandung besi adalah …
A. Vanadit, hematit, dan kalkoporit
B. Hematit, kalkosit, dan kalkoporit
C. Hematit, siderit, dan timonit
D. Vanadit, siderit, dan kalkosit
E. Siderit, limonit, dan kalkosit
14. Tabel berikut berisi data nama unsur serta proses pembuatannya.
Pasangan data yang keduanya berhubungan dengan tepat ditunjukkan oleh nomor ….
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 2 dan 4
E. 3 dan 4
15. Berikut ini tabel tentang nama bijih mineral dan unsur yang terkandung dalam bijih tersebut :
Hubungan yuang sesuai antyara bijih dan unsur yang dikandungnya adalah nomor …
A. 1 dan 5
B. 2 dan 3
C. 2 dan 4
D. 2 dan 5
E. 3 dan 5
