MATERI
PEMBELAJARAN KIMIA UNSUR
Unsur-Unsur Periode 3
Unsur – unsur periode ketiga terdiri dari logam Natrium
(Na), Magnesium (Mg), Aluminium (Al); semi logam: Silikon (Si);
dan non logam: Fosfor (P), Belerang (S), Klorin (Cl), Argon (Ar). Unsur periode ketiga umumnya berada di alam dalam
bentuk senyawanya. Pengecualian adalah S yang ditemukan dalam bentuk unsur dan
senyawa, dan Ar yang berada dalam bentuk unsur saja.
Pada periode ketiga dalam sistem periodik, terlihat bahwa paling kiri adalah unsur logam yang semakin kekanan berubah menjadi semi logam dan non logam.
Tabel
1.1 Kelimpahan Unsur Periode 3 di Kulit Bumi
A. Sifat
Fisis Unsur – Unsur Periode Ketiga
Sifat fisis unsur periode ketiga dapat kita
pelajari kecendrungannya dengan menggunakan data sifat atomik dan struktur
unsurnya. Simaklah tabel berikut ini!
Tabel
1. Sifat Atomik Unsur - Unsur Periode Ketiga
|
Sifat Atomik |
Na |
Mg |
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
Ar |
|
Jari – jari atom |
190 |
160 |
118 |
111 |
102 |
102 |
99 |
98 |
|
Energi ionisasi |
496 |
738 |
578 |
789 |
1013 |
1000 |
1250 |
1520 |
|
Afinitas elektron |
-52,8 |
>0 |
-42,5 |
-134 |
-72,0 |
-200 |
-349 |
>0 |
|
Keelektronegatifan |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,5 |
3,0 |
- |
|
Bilangan oksidasi
(maksimum) |
+1 |
+2 |
+3 |
+4 |
+5 |
+6 |
+7 |
- |
Dari tabel, terlihat adanya keteraturan sifat atomik
dari Na ke Ar yang secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut
1.
Nilai jari
– jari atom berkurang dari Na ke Ar
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
jari-jari atom unsur-unsur perioda ketiga dari kiri ke kanan
semakin mengecil.
Jari – jari atom
adalah jarak antara kulit inti atom samapai kulit terluar yang
ditempati elektron
2.
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.
3.
Nilai Afinitas
Elektron bertambah 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.
4.
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 bertambah
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.
5.
Bilangan
oksidasi maksimum bertambah dari Na ke Cl.
Selanjutnya,
simaklah bagaimana sifat atomik mendasari kecendrungan sifat fisis unsur –
unsur periode ketiga:
Tabel 2. Sifat Fisis Unsur - Unsur
Periode Ketiga
|
Sifat Atomik |
Na |
Mg |
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
Ar |
|
Fase |
padat |
padat |
padat |
padat |
padat |
padat |
gas |
gas |
|
Kerapatan
(kg/m3) |
970 |
1.740 |
2.702 |
2.330 |
1.820 |
2.070 |
3,214 |
1,78 |
|
Kekerasan (Mohs) |
0,5 |
2,5 |
2,75 |
6,5 |
- |
- |
- |
- |
|
Titik Leleh (0C) |
98 |
649 |
660 |
1.410 |
44,1 |
115 |
-101 |
-189 |
|
Titik Didih (0C) |
883 |
1.107 |
2.519 |
3.280 |
277 |
444 |
-35 |
-186 |
|
ΔHvus (kj/mol) |
2,60 |
8,95 |
10,79 |
50,55 |
0,657 |
1,718 |
5,9 |
1,19 |
|
ΔHvus (kj/mol) |
97 |
127 |
293 |
359 |
12,1 |
9,8 |
10,2 |
6,45 |
|
Daya hantar listrik
(MΩ-1cm-1) |
0,210 |
0,226 |
0,377 |
<< |
<< |
<< |
- |
- |
|
Daya hantar panas (W/cmK) |
1,41 |
1,56 |
2,37 |
1,48 |
0,00235 |
0,00269 |
0,00009 |
0,00018 |
Dari data pada tabel diatas, dapat kita amati secara
umum keraturan sifat fisis unsur periode ketiga sebagai berikut:
1. 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.
2. Kekerasan bertambah
dari Na ke Si
Kekerasan adalah : resistansi terhadap goresan / penetrasi permukaan
bahan. Pertambahan kekerasan dapat dijelaskan dari kekuatan ikatan logam
yang meningkat dari Na ke Al, dan kekuatan ikatan kovalen pada Si.
3. Titik Leleh dan ΔH fus 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.
Perubahan kalor leleh (ΔH fus) : menunjukkan energi yang diperlukan untuk mengubah 1 mol
padatan menjadi 1 mol cairan pada titik lelehnya.
Kenaikan titik leleh dan ΔH fus 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.
4. Titik Didih dan ΔH v bertambah dari Na ke Si, lalu berkurang
dari Si ke Ar.
Titik didih adalah : suhu dimana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan
disekitarnya.
Perubahan kalor didih (ΔH v) : menunjukkan energi yang diperlukan untuk mengubah 1 mol zat
cair menjadi 1 mol gas pada titik didihnya.
Kenaikan dan penurunan titik didh serta ΔH v dapat dijelaskan seperti halnya
kecendrungan titik leleh dan ΔH fus
5. Daya
hantar listrik dan daya hantar panas logam Na, Mg, dan Al lebih baik
dibandingkan semi logam Si dan non logam P,S,Cl,dan Ar.
Daya hantar
listrik berkaitan dengan pergerakan muatan listrik karena pengaruh
pergerakan elektron bebas.
Daya hantar
panas berkaitan dengan jumlah partikel untuk meneruskan energi kinetic ke
partikel lainnya.
· Logam
Na, Mg, dan Al memiliki daya hantar listrik dan panas yang baik karena memiliki
elektron valensi dalam ikatan logamnya dapat bergerak bebas.
· Semi
logam Si memiliki daya hanatar panas dan listrik yang cukup baik disbanding non
logam karena ikatan kovalen dimana elektron – elektronnya terikat ke inti atom.
· Non logam P,S,Cl, dan Ar tidak memiliki daya hantar listrik karena struktur unsurnya tidak memiliki elektron bebas. Dan memiliki daya hantar panas karena pengaruh melemahnya kekuatan ikatan London sehingga partikel menjadi mudah bergerak.
B. Sifat Kimia
Unsur – Unsur Periode Ketiga
Sifat kimia unsur periode
ketiga dipelajari dengan menggunakan data sifat
atomik dan konfigurasi elektronnya.
1. Kereaktifan
Kereaktifan untuk unsur
periode ketiga diperhatikan dari mudah tidaknya unsur – unsur melepas atau
menyerap elektron ini dapat dipahami dari kecendrungan nilai energi ionisasi
dan afinitas elektronnya. Kecuali Ar dapat memiliki konfigurasi elektron gas
mulia dengan cara melepas atau menyerap elektron dari atom lain.
· Nilai
energi ionisasi : bertambah dari kiri kekanan, yang berarti lebih mudah bagi
unsur – unsur disebelah kiri untuk melepas elektron.
· Afinitas elektron : semakin negatif dari kiri kekanan, yang berarti semakin mudah unsur – unsur non logam disebelah kanan untuk menarik elektron.
C. Sifat
Karakteristik / Sifat Khas Unsur Periode Ketiga
1. Sifat
asam-basa hidroksida unsur periode ketiga
Semua unsur periode ketiga
dapat bereaksi membentuk hidroksida M(OH)x, kecuali argon yang merupakan
gas mulia. M adalah unsur periode ketiga selain argon dan x adalah nomor
golongan.
Hidroksida-hidroksida dari
unsur - unsur periode ketiga dijelaskan sebagai berikut.
Hidroksida dari natrium, magnesium,
dan aluminium cukup stabil, yaitu NaOH, Mg(OH)2, dan Al(OH)3.
Hidroksida dari silikon, fosfor,
belerang, dan klor tidak stabil karena melepaskan molekul air. Sifat hidroksida
dari unsur periode ketiga dipengaruhi oleh energi ionisasi dari unsur tersebut.
Jika energi ionisasi rendah, maka
ikatan M–OH bersifat ionik dan hidroksida bersifat basa, dalam air akan
melepaskan ion OH–.
Jika energi
ionisasi tinggi, maka ikatan M–OH bersifat kovalen. Ikatan O–H bersifat polar
sehingga ikatan tersebut dapat mengalami hidrolisis dan melepaskan ion H+.
Dengan demikian larutannya bersifat asam.
Kecenderungan
energi ionisasi unsur periode ketiga adalah semakin bertambah dari natrium ke
klor. Oleh karena itu sifat basa dari unsur-unsur di sebelah kiri lebi kuat,
sedangkan unsur-unsur di sebelah kanan sifat asamnya lebih kuat. Untuk lebih
jelas dalam memahami sifat asam-basa hidroksida unsur periode ketiga.
2. Daya
pereduksi dan daya pengoksidasi unsur periode ketiga
Daya pereduksi dan daya
pengoksidasi berkaitan dengan kecenderungan melepas atau menyerap elektron. Zat
pereduksi (reduktor) merupakan zat yang melepaskan elektron dalam suatu reaksi
redoks atau zat yang mengalami oksidasi, sedangkan zat pengoksidasi (oksidator)
merupakan zat yang menyerap elektron atau mengalami reduksi.
Dengan demikian, semakin mudah zat melepaskan elektron, maka daya
pereduksinya semakin kuat. Sebaliknya, semakin sulit suatu zat untuk melepaskan
elektron, maka daya oksidasinya makin kuat. Harga potensial elektrode
menyatakan kecenderungan untuk mereduksi dan mengoksidasi reaksi-reaksi yang
berlangsung dalam larutan.
Jika harga potensial elektrodenya semakin positif, maka makin mudah
mengalami reduksi. Sebaliknya, semakin negatif harga potensial elektrodenya,
makin mudah mengalami oksidasi. Berdasarkan penjelasan di atas, dapat
disimpulkan bahwa reduktor kuat mempunyai harga potensial elektrode sangat
negatif, sedangkan oksidator kuat mempunyai harga potensial elektrode sangat
positif.
D. Manfaat Unsur Periode 3
Natrium
v NaCl digunakan pengolahan dan pengawetan makanan,
mencairkan salju,
v Na-benzoat dipakai dalam pengawetan makanan
v Na-glutamat dipakai untuk penyedap makanan
v NaOH dipakai untuk membuat sabun, deterjen,
kertas
v NaHCO3 dipakai
sebagai pengembang kue
v Na2CO3 Pembuatan
kaca, detergen, pelunak air (air sadah)
Magnesium
v Untuk
pembuatan paduan alloy (magnalium)
v Untuk
kerangka
v pesawat
terbang , lampu kilat dalam fotografi, kembag api
Aluminium
v Untuk
alat-alat dapur, rangka bangunan, badan pesawat terbang, velg ban mobil
v Untuk kemasan (kaleng , aluminium foil)
v Untuk jaringan tegangan tinggi
Silikon
v
Sebagai semikonduktor, transistor, chip komputer
v Untuk
pembuatan kaca, gelas,
v Sebagai
silika gel
Fosfor
v Untuk
pembuatan pupuk asam fosfat dan garamnya
v Untuk pembuatan korek api(fosfor merah)
v
Untuk racun tikus (fosfor putih)
Belerang
v Untuk bahan
baku pembuatan asam sulfat
v Dalam
industri untuk pembuatan pupuk, kertas, cat, plastik.
v Untuk obat
pemberantas jamur/ obat penyakit kulit
Klorin
v Untuk pemurnian
air, sanitasi limbah industry,kolam renag.
v Sebagai bahan
dasar industri plastik
v Untuk pemutih, pulp kertas dan tekstil ,
desinfektan, ,
Argon
v Sebagai pengisi bola lampu karena Argon tidak
bereaksi dengan kawat lampu
v
Sebagai penyambung (las) logam
v Sebagai gas
inert atau gas pelindung untuk peralatan laboratorium
v Untuk pengisi
tabung fluorescence
v Sebagai gas pelindung alat-alat kedokteran
Unsur-Unsur
Logam Transisi (Periode 4)
Unsur-unsur transisi
pada periode 4, terdiri dari scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), krom
(Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu) dan seng
(Zn).
Tabel 4.1 Kelimpahan unsur-unsur
transisi dan mineralnya
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.
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.
Unsur transisi mempunyai
sifat- sifat khas yang membedakannya dari unsur golongan utama, antara lain:
1. Bersifat
logam. Semua unsur transisi tergolong logam karena dengan titik leleh dan titik
didih yang relatif tinggi ( unsur – unsur golongan utama ada yang
tergolong logam, metaloid, dan logam).
2. Bersifat
paramagnetik (sedikit tertarik ke dalam medan magnet).
3. Membentuk
senyawa – senyawa yang berwarna (senyawa dari unsur logam golongan utama tidak
berwarna).
4. Mempunyai
beberapa tingkat oksidasi (unsur logam golongan utama umumnya hanya mempunyai
sejenis tingkat oksidasi).
5. Membentuk
berbagai macam ion kompleks (unsur logam golongan utama tidak banyak yang dapat
membentuk ion kompleks).
Sifat-sifat
khas unsur transisi dapat dijelaskan berdasarkan konfigurasi elekronnya. Secara
terinci, sifat-sifat unsur transisi periode keempat dijelaskan sebagai berikut.
A. Sifat
Fisis Unsur-unsur Transisi Periode Keempat
Simak kecenderungan
sifat-sifat fisis unsur-unsur transisi periode keempat pada tabel 1 berikut,
Tabel 1. Beberapa Sifat Unsur Transisi Periode Keempat
|
Sifat |
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
|
Jari-jari
atom (Å) |
1.44 |
1.32 |
1.22 |
1.18 |
1.17 |
1.17 |
1.16 |
1.15 |
1.17 |
1.25 |
|
Jari-jari ion X2+(Å) |
- |
1.00 |
0.93 |
0.87 |
0.81 |
0.75 |
0.79 |
0.83 |
0.87 |
0.88 |
|
Titik
leleh (0C) |
1541 |
1660 |
1890 |
1857 |
1224 |
1535 |
1495 |
1455 |
1083 |
420 |
|
Titik
didih (0C) |
2831 |
3287 |
3380 |
2672 |
1962 |
2750 |
2870 |
2732 |
2567 |
907 |
|
Massa
jenis (g cm-3) |
3 |
4.5 |
6 |
7.2 |
7.2 |
7.9 |
8.9 |
8.9 |
8.9 |
7.1 |
|
Kekerasan
(skala Mohs) |
- |
- |
- |
9 |
5 |
4.5 |
- |
- |
3 |
2.5 |
|
Energy
ionisasi (kJ mol-1) |
631 |
658 |
650 |
652 |
717 |
759 |
758 |
737 |
745 |
906 |
|
Keelektronegatifan |
1.3 |
1.5 |
1.6 |
1.6 |
1.5 |
1.5 |
1.8 |
1.8 |
1.9 |
1.6 |
|
E0red X2+(aq)(volt) |
- |
- |
-1.2 |
-0.91 |
-1.19 |
-0.44 |
-0.28 |
-0.25 |
+0.34 |
-0.76 |
|
E0red X3+(aq)(volt) |
-2.1 |
-1.2 |
-0.86 |
-0.74 |
-0.28 |
-0.4 |
- |
- |
- |
- |
Dari
tabel sifat keperiodikan di atas, kita dapat simpulkan beberapa sifat atomik
dan sifat fisis dari logam transisi :
1. Sifat
Logam
Semua unsur transisi
mempunyai sifat logam, sehingga berbeda dengan unsur-unsur utama yang dapat
bersifat logam maupun non logam. Sifat itu disebabkan semua unsur transisi
memiliki energi ionisasi yang rendah, yaitu kurang dari 1.000 kJ/mol
(sehingga mudah membentuk ion positif ) dan keelektronegatifannya rendah
yaitu kurang dari 2.
Ditinjau dari konfigurasi
elektronnya, hal ini terjadi karena unsure transisi memiliki lebih banyak
elektron tidak berpasangan. Elektron ini bebas bergerak pada kisi kristalnya
sehingga dapat membentuk ikatan logam yang lebih kuat dibandingkan dengan
unsure utama. Akibatnya, sifat
kekerasan dan kerapatan logam-logam transisi menjadi lebih tinggi. Akibat
lainnya, sifat penghantar listrik lebih baik dibandingkan dengan logam-logam
utama.
Demikian pula, harga titik
didih dan titik lelehnya relative tinggi (kecuali Zn yang membentuk TD dan TL
relative rendah). Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan dalam
orbital, semakin kuat ikatan logamnya dan semakin tinggi titik
lelehnya. Hal ini disebabkan orbital subkulit d pada unsure transisi
banyak orbital yang kosong atau tersisi tidak penuh. Adanya orbital yang kosong
memungkinkan atom-atom membentuk ikatan kovalen (tidak permanen) disamping
ikatan logam. Orbital subkulit 3d pada seng terisi penuh sehingga titik
lelehnya rendah. Bandingkan dengan unsure utama yang titik didih dan titik
lelehnya juga relative rendah.
Jadi berdasarkan tabel
(lihat titik lelehnya), kekuatan ikatan logam cenderung bertambah dari Sc
ke V dan berkurang dari Cr ke Zn. Hal ini terjadi karena dari Sc ke V
berdasarkan konfigurasi elektronnya semakin banyak elektron yang tidak
berpasangan, akibatnya elektron-elektron itu akan bergerak bebas pada kisi
kristalnya sehingga membentuk ikatan logam yang kuat. Sedangkan dari Cr ke Zn,
elektron mulai berpasangan sehingga kekuatannya semakin berkurang.
Berdasarkan konfigurasi
elektron valensinya terlihat bahwa seng tidak memiliki elektron tidak
berpasangan. Hal ini mengakibatkan titik leleh seng paling rendah di antara
unsur-unsur transisi periode empat
2. Jari-jari
Atom
Nilai jari-jari atom
cenderung berkurang dari Sc ke Ni, dan bertambah dari Ni ke Zn. Nilai jari-jari atom dipengaruhi oleh gaya tarik-menarik
antara inti dan elektron. Pada logam transisi, elektron yang terlibat tidak
hanya dari sub kulit terluar ns, tetapi juga dari subkulit sebelumnya yakni
(n-1)d. Hal ini dikarenakan tingkat energi subkulit ns dan (n-1)d yang hampir
sama. Penurunan jari-jari atom dari Sc ke Ni terjadi karena meski terdapat
lebih banyak elektron di subkulit 3d, namun elektron-elektron ini terikat semakin
kuat ke inti. Hal ini dikarenakan muatan inti yang bertambah positif dari kiri
ke kanan. Akan tetapi, penurunan jari-jari dari Cr ke Ni tidak terlalu
signifikan.
Penjelasannya adalah bahwa elektron-elektron mulai berpasangan sehingga
timbul gaya tolak menolak antara kedua elektron berpasangan tersebut, dan gaya
tolak menolak ini mampu mengimbangi gaya tarik menarik antara inti dan
elektron-elektron. Sementara itu kenaikan jari-jari atom dari Cu ke Zn
dikarenakan semua elektron di subkulit 3d telah berpasangan, sehingga gaya
tolak menolak antar-elektron lebih besar.
3. 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. Hal ini terjadi karena, 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, sehingaa
kecenderungan nilai energi ionisaninya secara umum bertambah dari sc ke Zn.
4. Kekerasan
berkurang dari Cr ke Zn. nilai kekerasan dari Cr ke Zn berkurang dapat
dijelaskan dari kekuatan ikatan logam. Ingat ! (Semakin banyak elektron yang
tidak berpasangan dalam orbital, semakin kuat ikatan logamnya). Jadi semakin ke kanan kekuatan ikatan logam semakin
berkurang karena elektron cenderung berpasangan.
5. Titik leleh dan
titik didih bertambah dari Sc ke V dan kemudian secara umum berkurang dari V ke
Zn. Kecenderungan nilai titik leleh dan titik didih menunjukkan kekuatan
ikatan logam yang meningkat dari Sc dan v dan kemudian berkurang dari v ke Zn.
6. Daya
hantar listrik dan panas secara umum bertambah dari Sc ke Zn. Daya hantar
listrik dan panas pada logam dipengaruhi oleh muatan inti dan jumlah elektron
valensi yang dapat bergerak bebas. Secara umum, logam transisi memiliki daya
hantar listrik dan panas yang semakin baik dari Sc ke Zn. Hal ini dikarenakan
jumlah elektron-elektron valensinya dapat bergerak bebas bertambah
dari Sc ke Zn.
B. Sifat
Kimia Unsur-unsur Transisi Periode Keempat
Unsur-unsur transisi memiliki sifat kimia yaitu
kerektifan dan kelarutan. Unsur-unsur transisi bereaksi lambat
dengan air, oksigen dan halogen. Unsur-unsur transisi periode empat kurang
reaktif dibanding alkali dan alkali tanah. Kereaktifan yang lemah mengakibatkan
unsur transisi tahan terhadap korosi. Korosi terjadi apabila suatu unsur
berekasi cepat dengan oksigen dan air. Sementara itu, sebagian besar transisi
bersifat larut dalam asam mineral encer.
1. Kereaktifan
Kereaktifan unsur-unsur
transisi periode keempat ditunjukkan dari nilai Potensial reduksi standar
(E0) pada tabel berikut.
Tabel 2. Nilai
(E0) dari unsur-unsur transisi periode keempat
|
|
E0 (volt) |
|||||||||
|
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
|
|
E0red X2+(aq)(volt) |
- |
- |
-1.2 |
-0.91 |
-1.19 |
-0.44 |
-0.28 |
-0.25 |
+0.34 |
-0.76 |
Dari
tabel terlihat, secara umum nilai E0 negatif. Hal ini berarti unsur-unsur
transisi ini mudah teroksidasi, berarti bersifat reaktif. Namun, kecenderungan
ini secara umum berkurang dari kiri ke kanan karena nilai E0 yang
bertambah besar. Sehingga kereaktifan cenderung semakin berkurang/rendah.
Perkecualian adalah Cu yang memiliki nilai E0 positif yang menunjukkan Cu
tidak mudah teroksidasi.
Kebanyakan
logam transisi bersifat inert terhadap asam atau bereaksi lambat karena adanya
lapisan oksida pelindung. Salah satu kasusnya adalah kromium ; unsur ini secara
kimia sangat inert karena pada permukaannya terbentuk kromium(III) oksida,
Cr2O3. Akibatnya, kromium biasa digunakan sebagai pelindung dan pelapis
nonkorosif pada logam lain.
C. Sifat-sifat
Karakteristik Unsur-unsur Transisi Periode Keempat
Unsure
transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat khas yang membedakannya dari
unsure golongan utama. Sifat-sifat khas unsure transisi berkaitan dengan adanya
sub kulit d yang terisi penuh.
1. Sifat
Magnet
Perhatikanlah gambar cara mengukur kemagnetan suatu zat dibawah ini!
Berdasarkan sifat
kemagnetannya, unsur-unsur transisi mempunyai sifat sebagai berikut.
1) Diamagnetik
yaitu dapat ditolak oleh medan magnet.
Sifat ini dimiliki oleh
atom, molekul, atau ion yang seluruh elektron pada orbitalnya berpasangan.
2) Paramagnetik
yaitu sedikit dapat ditarik oleh medan magnet.
Sifat ini dimiliki oleh
atom, molekul, atau ion yang memiliki elektron yang tidak berpasangan pada
orbitalnya.
Unsur-unsur logam transisi
pada umumnya memiliki elektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital d.
dengan demikian, kebanyakan dari unsur-unsur dan senyawa logam transisi
bersifat paramagnetic (tertarik oleh medan magnet) dan bukan bersifat
diamagnetik (tidak tertarik oleh medan magnet). Sifat paramagnetik pada
unsur-unsur transisi semakin kuat jika jumlah elektron yang tidak berpasangan
pada orbitalnya semakin banyak.
Logam transisi periode
keempat yang bersifat paramagnetik antara lain Sc, Ti, V, Cr, dan Mn,
sedangkan yang bersifat diamagnetik antara lain Cu dan Zn. Unsur Fe,
Co, dan Ni terdapat sedikit keunikan pada sifat kemagnetannya yang
disebut feromagnetik. Sifat unik yang dimiliki oleh unsur-unsur ini,
meskipun logam feromagnetik ini sudah dijauhkan dari medan magnet, tetapi
induksi magnet dari logam ini tidak ikut menghilang, melainkan tetap terkandung
dalam logam itu. Hal ini sangat berbeda dari sifat logam paramagnetik yang
segera kehilangan induksi magnet ketika dijauhkan dari medan magnet. Dengan
demikian dapat dikatakan bahwa logam ferromagnetic dapat dijadikan magnet
permanen, sedangkan logam paramagnetik hanya bersifat magnet jika berada di
lingkungan suatu medan magnet.
5. Banyak
di antaranya dapat membentuk ion kompleks
Ion kompleks adalah ion
yang terdiri atas atom pusat dan ligan. Biasanya atom pusat merupakan logam
transisi yang bersifat elektropositif dan dapat menyediakan orbital kosong
sebagai tempat masuknya ligan. Contohnya ion besi (III) membentuk ion kompleks
[Fe(CN)6].
6. Beberapa
diantaranya dapat digunakan sebagai katalisator
Salah satu sifat penting
unsure transisi dan senyawanya, yaitu kemampuannya untuk menjadi
katalis-katalis reaksi-reaksi dalam tubuh. Di dalam tubuh, terdapat enzim
sitokrom oksidase yang berperan dalam mengoksidasi makanan. Enzim ini dapat
bekerja bila terdapat ion Cu2+. Beberapa logam transisi atau senyawanya telah
digunakan secara komersial sebagai katalis pada proses industry seperti
TiCl3 (Polimerasasi alkena pada pembuatan plastic), V2O5 (proses
kontak pada pembuatan margarine), dan Cu atau CuO (oksidasi alcohol pada
pembuatan formalin).
D. Manfaat Unsur Periode 4 (Unsur Transisi)
Skandium (Sc)
Alloy aluminium-skandium
untuk industri aero angkasa dan peralatan sukan (basikal, bet besbol, senjata
api, dan sebagainya) yang memerlukan bahan berprestasi tinggi.
Titanium (Ti)
-
Sebagai bahan kontruksi
-
Sebagai badan pesawat terbang dan pesawat
supersonik, karena pada temperature tinggi tidak mengalami perubahan
kekuatan (strenght). \
-
Sebagai bahan katalis dalam industri polimer
-
Sebagai baham pemutih kkertas, kaca keramik
Vanadium
(V)
-
Untuk membuat peralatan yang membutuhkan
kekuatan dan kelenturan yang tinggi seperti per mobil dan alat mesin
berkecepatan tinggi
-
Untuk
alloy tahan karat dan baja untuk peralatan
-
Sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat
Krom
(Cr)
-
Untuk
mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat.
-
Untuk pelapisan logam
-
Untuk katalis
-
Untuk pewarna gelas.
-
Sebagai pemberi warna hijau emerald pada
kaca
Mangan (Mn)
-
Untuk panduan logam dan membentuk baja keras
yang digunakan untuk mata bor pada pemboran batuan.
-
Sebagai depolariser dan sel kering baterai
dan
-
Untuk menghilangkan warna hijau pada gelas
yang disebabkan oleh pengotor besi.
Besi
(Fe)
-
Sebagai
bahan utama pembuatan baja. Misalnya baja stainless steel (campuran
72% Fe, 19% Cr, dan 9% Ni). Adapun
manfaat baja untuk kontruksi atau rangka bangunan, landasan, untuk
badan mesin dan kendaraan, tulkit mobil, untuk berbagai peralatan
pertanian, bangunan.
-
Fe(OH)3 digunakan untuk bahan cat
seperti cat minyak, cat air, atau cat tembok.
-
Fe2O3 sebagai bahan cat dikenal nama
meni besi, dan untuk mengkilapkan kaca.
-
FeSO4digunakan sebagai bahan tinta.
Kobalt
(Co)
-
Kobalt yang dicampur dengan besi, nikel, dan
logam lainnya untuk membuat alnico
-
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.
-
Untuk paduan logam (baja kobalt) digunakan
sebagai bahan magnet permanen.
-
Larutan
kobalt klorida digunakan sebagai pelembut warna tinta
Nikel
(Ni)
-
Sebagai komponen pemanas listrik (nikrom)
yang merupakan campuran dari Ni, Fe, dan Cr.
-
Perunggu-nikel untuk uang logam. Perak
jerman (paduan Cu, Ni, Zn) untuk barang perhiasan.
-
Pembuatan alloy, battery electrode, dan
keramik
Tembaga
(Cu)
-
Sebagai peralatan listrik, kabel listrik
karena sifatnya yang menghantarkan listrik.
-
Untuk membuat pipa ledeng.
-
Alloy tembaga dan emas untuk membuat
perhiasan
-
Terusi (CuSO4) untuk larutan elektrolit
dalam sel elektrokimia
-
Campuran terusi, Ca(OH)2, sedikit
air untuk memberantas kutu dan jamur.
Seng
(Zn)
-
Untuk melapisi besi dan baja agar
tidak karat.
-
Untuk pembuatan alloy misalnya brazo
(tembaga dan zink).
-
ZnO untuk bahan cat, pemberi warna
putih , pembuatan salep seng (ZnO-vaselin).