Saturday, August 3, 2013

Unsur Transisi Periode Ke 4, Keempat, Sifat, Konfigurasi Elektron, Titik Didih dan Leleh, Jari-jari Atom, Logam, Magnet, Bilangan Oksidasi, Warna Ion, Kimia

Unsur Transisi Periode Ke 4, Keempat, Sifat, Konfigurasi Elektron, Titik Didih dan Leleh, Jari-jari Atom, Logam, Magnet, Bilangan Oksidasi, Warna Ion, Kimia - Kalian tentu sudah tahu besi, nikel, zink (seng) ataupun tembaga. Unsur-unsur tersebut merupakan logam yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Logam tersebut banyak sekali manfaatnya, antara lain dalam bangunan, dan peralatan rumah tangga. Unsur-unsur tersebut tergolong unsur transisi atau logam transisi. Apa saja unsur yang tergolong unsur transisi? Bagaimana sifat-sifatnya dan kelimpahannya?

Marilah kita pelajari lebih lanjut agar lebih jelas.

A. Anggota Unsur Transisi

Unsur transisi dalam sistem periodik berada di antara unsur alkali tanah dan unsur golongan boron. Unsur-unsur transisi adalah unsur-unsur blok d di dalam sistem periodik. Perhatikan unsur-unsur transisi dalam tabel berikut.

Tabel 1. Unsur-Unsur Transisi

Unsur Transisi

Keterangan :
Baris 1 = Periode 4
Baris 2 = Periode 5
Baris 3 = Periode 6

Pada tabel di atas unsur transisi dalam (periode 7) tidak diperlihatkan karena unsur-unsur tersebut sangat jarang ditemukan dan tidak stabil.

B. Sifat-Sifat Unsur Transisi

Unsur-unsur transisi memiliki sifat fisika, sifat kimia, dan sifat khusus lainnya.

2.1. Sifat Fisika Unsur Transisi Periode Empat

Sifat-sifat unsur peralihan deret pertama dari Sc sampai Cu adalah mempunyai titik cair yang tinggi, daya hantar listrik yang baik, dan kekerasan yang sedang sampai tinggi. Skandium dan zink berwarna putih, tidak seperti senyawa unsur lain yang pada umumnya berwarna. Hal ini karena skandium dan zink masing-masing mempunyai satu macam bilangan oksidasi yaitu +3 dan +2.

Tabel 2. Sifat Fisika Unsur-Unsur Transisi


Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Nomor atom
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Konfigurasi elektron
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s2
3d64s2
3d74s2
3d74s2
3d84s2
3d104s2
Jari-jari logam (pm)
161
145
132
127
124
124
125
125
128
Energi ionisasi pertama (kJmol-1)
631
658
650
653
718
759
758
737
740
Energi ionisasi kedua(kJmol-1)
1235
1310
1414
1592
1509
1561
1646
1753
1950
Energi ionisasi ketiga(kJmol-1)
2389
2653
2828
2987
3249
2457
3232
3394
3554
Potensial elektrode (V)
-2,08
-1,63
-1,18
-0,91
-1,19
-0,44
-0,28
-0,23
+0,34
Bilangan oksidasi
3
2,3,4
2,3,4,5
2,3,6
2,3,4,7
2,3
2,3
2
1,2
Titik didih (°C)
1397
1672
1710
1900
1244
1530
1495
1455
1083
Kerapatan (gcm-3)
2,09
4,49
5,96
7,20
7,20
7,86
8,90
8,91
8,92
Kekerasan
-
-
-
9,0
5,0
4,5
-
-
-
Daya hantar listrik
-
2
3
10
2
17
24
24
97

2.1.1. Kecenderungan Periodik Unsur Transisi [1]

Di antara unsur golongan IIA dan IIIA terdapat sepuluh kolom unsur-unsur golongan B. Unsur-unsur tersebut dinamakan unsur transisi. Istilah transisi artinya peralihan, yaitu peralihan dari blok s ke blok p. Unsur-unsur transisi didefinisikan sebagai unsur-unsur yang memiliki subkulit d atau subkulit f yang terisi sebagian. Misalnya, tembaga mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 4s1 3d10. Unsur-unsur transisi yang lain ditunjukkan pada Gambar 1.
Kecenderungan Periodik Unsur Transisi
Gambar 2. Kecenderungan Periodik Unsur Transisi.
Unsur-unsur transisi yang terdapat dalam blok d adalah unsur-unsur yang memiliki subkulit d yang belum terisi penuh. Akibatnya, unsur-unsur transisi memiliki beberapa sifat yang khas, yaitu:
  1. Semua unsur transisi adalah logam keras dengan titik didih dan titik leleh tinggi.
  2. Setiap unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali unsur golongan IIB dan IIIB. Misalnya vanadium, memiliki bilangan oksidasi dari +2 sampai dengan +5.
  3. Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dan bersifat paramagnetik. Semua sifat-sifat akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum terisi penuh.
2.1.2. Konfigurasi Elektron [1]

Berdasarkan aturan membangun dari Aufbau, pengisian elektron dalam orbital d mulai terjadi setelah elektron menghuni orbital 4s2 atau setelah atom kalsium, 20Ca : [Ar] 4s2. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi dimulai pada periode keempat dalam tabel periodik, sesuai dengan bilangan kuantum utama terbesar (4s 3d).

Oleh karena orbital d maksimum dihuni oleh sepuluh elektron maka akan terdapat sepuluh unsur pada periode keempat, yaitu mulai dari Sc dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d1 4s2 sampai dengan Zn dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s2. Konfigurasi elektron unsur-unsur transisi periode keempat dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

Nomor Atom
Lambang Unsur
Konfigurasi Elektron
Nomor Golongan pada Tabel Periodik
21
Sc
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2
IIIB
22
Ti
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
IVB
23
V
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2
VB
24
Cr
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
VIB
25
Mn
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
VIIB
26
Fe
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
VIIIB
27
Co
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2
VIIIB
28
Ni
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2
VIIIB
29
Cu
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
IB
30
Zn
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
IIB

Menurut aturan Aufbau, konfigurasi elektron krom adalah [Ar] 3d4 4s2, tetapi faktanya bukan demikian melainkan [Ar] 3d10 4s1. Demikian juga pada konfigurasi elektron atom tembaga, yaitu [Ar] 3d5 4s1. Hal ini disebabkan oleh kestabilan subkulit d yang terisi penuh atau setengah penuh.

2.1.3. Titik Didih dan Titik Leleh [1]

Berdasarkan Tabel 1, kenaikan titik leleh mencapai maksimum pada golongan VB (vanadium) dan VIB (kromium). Hal itu disebabkan oleh kekuatan ikatan antaratom logam, khususnya bergantung pada jumlah elektron yang tidak berpasangan di dalam subkulit d. Pada awal periode unsur transisi, terdapat satu elektron pada orbital d yang tidak berpasangan. Jumlah elektron pada orbital d yang tidak berpasangan meningkat sampai dengan golongan VIB dan VIIB, setelah itu elektron pada orbital d mulai berpasangan sehingga titik didih dan titik leleh turun.

2.1.4. Jari-Jari Atom

Jari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur. Pada Tabel 1. tampak bahwa jari-jari atom menurun secara drastis dari skandium (1,44 Å) hingga vanadium (1,22 Å), kemudian berkurang secara perlahan. Penurunan ini akibat dari kenaikan muatan inti yang menarik elektron valensi lebih kuat.

Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan jumlah proton bertambah, sedangkan kulit valensi tetap. Akibat bertambahnya jumlah proton, daya tarik muatan inti terhadap elektron valensi bertambah kuat sehingga ukuran atau jari-jari atom semakin kecil.

2.1.5. Sifat Logam [1]

Semua unsur transisi merupakan unsur-unsur logam. Kulit terluar dari unsur-unsur transisi hanya mengandung satu atau dua elektron pada orbital 4s sehingga mudah melepaskan elektron pada kulit terluarnya. Sifat logam dari unsur-unsur transisi lebih kuat jika dibandingkan dengan sifat logam dari golongan utama. Hal ini disebabkan pada unsur-unsur transisi terdapat lebih banyak elektron bebas dalam orbital d yang tidak berpasangan.

Mengapa jumlah elektron yang belum berpasangan dapat dijadikan ukuran kekuatan logam? Semakin banyak elektron bebas dalam suatu atom logam memungkinkan ikatan antar atom semakin kuat sehingga sifat logam dari unsur itu juga semakin kuat.

Pengaruh nyata dari kekuatan ikatan antar atom pada logam transisi tercermin dari sifat kekerasan tinggi, kerapatan tinggi, titik didih dan titik leleh yang juga tinggi, serta sifat hantaran listrik yang lebih baik.

2.2. Sifat Kimia

Unsur transisi mempunyai sifat khas yang berbeda dengan unsur lain. Adapun sifat khasnya antara lain, sebagai berikut.

a. Mempunyai Berbagai Macam Bilangan Oksidasi

Perhatikan konfigurasi elektron dan bilangan oksidasi unsur transisi deret pertama pada Tabel 4. dan Tabel 5.

Tabel 4. Konfigurasi Elektron Unsur Transisi Deret Pertama

Unsur
Konfigurasi Elektron
Sc
(Ar) 3d14s
Ti
(Ar)3d24s2
V
(Ar)3d24s2
Cr
(Ar)3d54s2
Mn
(Ar)3d54s2
Fe
(Ar)3d64s2
Co
(Ar)3d74s2
Ni
(Ar)3d84s2
Cu
(Ar)3d104s1
Zn
(Ar)3d104s2

Unsur transisi memiliki elektron pada orbital d. Energi elektron dalam orbital d hampir sama besar. Untuk mencapai kestabilan, unsur-unsur ini membentuk ion dengan cara melepaskan elektron dalam jumlah yang berbeda. Oleh karena itu unsur-unsur ini mempunyai dua macam bilangan oksidasi atau lebih dalam senyawanya.

Umumnya, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki biloks lebih dari satu. Hal ini disebabkan tingkat energi orbital s dan orbital d tidak berbeda jauh sehingga memungkinkan elektron-elektron pada kedua orbital itu digunakan melalui pembentukan orbital hibrida sp3d2. [1]

Jika Anda simak Tabel 5, biloks maksimum sama dengan jumlah elektron valensi dalam orbital s dan orbital d atau sama dengan nomor golongan. Jadi, titanium (IVB) memiliki biloks maksimum +4, vanadium (VB), kromium (VIB), dan mangan (VIIB) memiliki biloks maksimum berturut-turut +5, +6, dan +7. [1]

Tabel 5. Bilangan Oksidasi Unsur Transisi

Bilangan Oksidasi Unsur Transisi
b. Banyak Senyawaannya Bersifat Paramagnetik

Sifat magnetik suatu zat apakah terdiri atas atom, ion atau molekul ditentukan oleh struktur elektronnya. Interaksi antara zat dan medan magnet dibedakan menjadi dua, yaitu diamagnetik dan paramagnetik. Zat paramagnetik tertarik oleh medan magnet, sedangkan zat diamagnetik tidak.

Banyak unsur transisi dan senyawaannya bersifat paramagnetik. Hal ini disebabkan adanya elektron yang tidak berpasangan. Perkiraan momen magnetik yang disebabkan oleh spin elektron tak berpasangan ditentukan dengan persamaan berikut.


Keterangan:

μ = momen magnetik dalam Bohr Magneton
n = jumlah elektron yang tak berpasangan
1 Bohr magneton (1 B.M) = 9,273 erg/gauss.

Perhatikan harga momen magnetik pada tabel berikut.

Tabel 6. Harga Momen Magnetik

Ion
Jumlah elektron tak berpasangan
Momen menurut perhitungan BM
Momen menurut
pengamatan BM
V4+
1
1,73
1,7 – 1,8
Cu2+
1
1,73
1,7 – 2,2
V3+
2
2,83
2,6 – 2,8
Ni2+
2
2,83
2,8 – 4,0
Cr3+
3
3,87
3,8
Co2+
3
3,87
4,1 – 5,2
Fe3+
4
4,90
5,1 – 5,5
Co3+
4
4,90
5,4
Mn2+
5
5,92
5,9
Fe3+
5
5,92
5,9

Makin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, makin besar momen magnetiknya sehingga makin besar sifat paramagnetik. Hubungan ini dapat kita buat grafik seperti pada Gambar 5. berikut.
Momen Magnetik
Gambar 2. Momen Magnetik dan Jumlah Elektron yang Tidak Berpasangan.
Berdasarkan grafik ini, dapat kita lihat bahwa dalam satu periode dari kiri ke kanan hingga pada ion Mn2+ momen magnetiknya makin besar, selanjutnya makin berkurang secara teratur. Begitu juga dengan sifat paramagnetiknya.

Contoh Soal Sifat Unsur Transisi [1]

Di antara unsur transisi periode keempat, manakah yang memiliki sifat magnet?

Jawaban :

Suatu logam akan bersifat magnet jika memiliki elektron tidak berpasangan. Semakin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya. Berdasarkan penjelasan tersebut unsur-unsur transisi periode keempat yang memiliki sifat magnet adalah: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.

Kekuatan magnet dari unsur transisi adalah: Cr > Mn > Fe > V > Co.

c. Ion Unsur Transisi Berwarna

Berbeda dengan unsur-unsur alkali dan alkali tanah, pada umumnya ion unsur transisi membentuk senyawa berwarna. Beberapa di antaranya dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Warna Ion Unsur Transisi Deret Pertama

Warna Ion Unsur Transisi Deret Pertama

Suatu benda atau zat dikatakan berwarna jika ada cahaya yang jatuh kepadanya, khususnya cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki frekuensi berkisar di antara cahaya inframerah dan ultraviolet. Cahaya tampak terdiri atas cahaya merah-kuning-hijau-biru-ungu. [1]
Spektrum elektromagnetik Cahaya tampak
Gambar 3. Spektrum elektromagnetik Cahaya tampak adalah salah satu bagian dari radiasi elektromagnetik.
Ion-ion dengan tingkat oksidasi yang berbeda mempunyai warna yang berbeda. Misalnya, perhatikan warna ion unsur mangan pada Tabel 7. di atas.

Terjadinya warna pada ion unsur transisi karena ion unsur transisi mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada subkulit 3d dan elektron-elektron itu terpecah dengan tingkat energi yang berbeda. Elektron-elektron itu tereksitasi dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi. Perubahan tingkat energi ini setara dengan energi cahaya tampak.Adapun pada ion zink tidak berwarna, karena orbital d sudah penuh elektron sehingga tidak terjadi perpindahan energi pada orbital d.

d. Unsur-Unsur Transisi dapat Membentuk Senyawa Kompleks (Senyawa Koordinasi)

Senyawa koordinasi terdiri atas ion logam positif yang disebut juga atom pusat dan sejumlah gugus koordinasi yang disebut ligan.

Ion positif bertindak sebagai asam Lewis dan ligan merupakan basa Lewis. Pada umumnya kation yang dapat membentuk senyawa kompleks adalah ion-ion unsur transisi, namun dikenal pula beberapa senyawa koordinasi unsur representatif seperti Mg (III), Ca (II), Al (III), Pb (II), Sn (II), Sn (IV), dan Sb (III).

Ligan yang merupakan basa Lewis sekurang-kurangnya harus mempunyai sepasang elektron bebas dalam orbital ikatan. Perbandingan besarnya ligan dan atom pusat menentukan jumlah ligan maksimum yang dapat diikat. Jumlah ikatan kovalen koordinasi yang dapat terbentuk pada pembentukan kompleks disebut bilangan koordinasi dari ion pusat. Contohnya ion Cu2+ mempunyai bilangan koordinasi 4 dalam [Cu(H2O)4]2+, [Cu(NH3)4]2+, dan dalam [CuCl4]2¯. Ion Fe3+ mempunyai bilangan koordinasi 6 dalam [Fe(H2O)6]3+, [FeF6]3-, dan dalam [Fe(CN)6]3¯. Adapun Ag+ mempunyai bilangan koordinasi 2 dalam [Ag(NH3)2]+dan dalam [Ag(CN)2]¯.

Bagaimana aturan penamaan senyawa koordinasi?

Berikut merupakan tata nama senyawa atau ion kompleks menurut IUPAC.

1) Penamaan Ligan

a) Beberapa ligan diberi nama khusus.

Contoh :

NH3 = amin 
H2O = aqua 
NO = nitrosil
CO = karbonil

b) Logam anion diberi nama yang umum dan diberi akhiran -o.

Contoh :

F¯ = fluoro 
Cl¯ = kloro OH¯ = hidrokso
Br¯ = bromo 
CO32¯ = karbonato
CH3COO¯ = asetato 
C2O42¯ = oksalato
CN¯ = siano

c) Alkil diberi nama seperti tata nama alkana.

Contoh :

CH3 = metil 
C6H5 = fenil

d) Ligan yang menggunakan nama biasa tanpa diberi spasi

Contoh :

(CH3)2SO4 = dimetilsulfatsida
C5N2N = piridin
(C6H5)3P = trifenilfosfin

e) Ligan N2 dan O2 disebut dinitrogen dan dioksigen

2) Untuk menyebut banyaknya ligan yang sejenis digunakan awalan Yunani (misalnya di-, tri-, tetra-, penta-, heksa-).

3) Nama atom pusat diikuti bilangan oksidasinya yang ditulis dengan angka romawi.

4) Untuk kompleks berupa kation atau molekul netral maka nama atom pusat tidak berubah. Adapun senyawa berupa anion kompleks negatif maka nama atom pusat diakhiri dengan -at).

Contoh :

Kompleks kation :

[Cu(NH3)4]2+ = ion tetraamin tembaga (II)
[Ag(NH3)2]+ = ion diamin perak (I)
[Co(NH3)4Cl2]+ = ion tertraamin diklorokobalt (III)

Kompleks netral :

[Co(NH3)4(H2O)CN]Cl2 = tetraamin aquasianokobalt (II) klorida
[Co(NH3)5CO3]Cl = pentaamin karbonatokobalt (II) klorida

Anda sekarang sudah mengetahui Unsur Transisi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Sukmanawati, W. 2009. Kimia 3 : Untuk SMA/ MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 266.

Referensi Lainnya :

[1] Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 298.

No comments:

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.