Sifat-Sifat Unsur Transisi

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

 

 

1. Sifat Fisika Unsur Transisi Periode Empat

            Sifat unsur peralihan deret pertama dari Sc sampai Cu adalah mempunyai titik cair 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 3.14 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 electron

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. Kecenderungan Periodik Unsur Transisi

            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 didefenisikan sebagi 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  3.22.

 

Gambar 3.22 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:

·           Semua unur transisi adalah logam keras dengan titik didih dan titik leleh tinggi.

·           Setiap unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali unsur golongan IIB dan IIIB. Misalnya vanadium, memiliki bilangan oksidasi dari +2 sampai dengan +5.

·           Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dan bersifat paramagnetik. Semua sifat-sifat akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum terisis penuh.

 

 

 

3. Konfigurasi Elektron

            Berdasarkan aturan membangun dari Aufbau, pengisian elektron dalam orbital d mulai terjadi setelah elektron menghuni orbital 4s2 atau setelah atom kalsium, 20Ca : [Ar] 4s1. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi dimulai pada periode keempat dalam tabel periodik, sesuai dengan bilngan 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 dilaihat pada Tabel 3.15.

 

 

Tabel 3.15 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] 3d5 4s1. Demikian juga pada konfigurasi elektron atom tembaga, yaitu [Ar] 3d10 4s1. Hal ini disebabkan oleh kestabilan subkulit d yang terisi penuh atau setengah penuh.

 

 

4. Titik Didih Dan Titik Leleh

            Berdasarkan Tabel 3.14, 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 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 VIIIB, setelah itu elektron pada orbital d mulai berpasangan sehingga titik didih dan titik leleh turun

 

 

4. Jari-Jari Atom

            Jari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur. Pada Tabel 3.14, 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 ebih 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.

 

 

5. Sifat Logam

            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 elektronbebas 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 juga tinggi, serta sifat hantaran listrik yang lebih baik.

 

 

 

C. Sifat Kimia

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

 

 

1. Mempunyai Berbagai Macam Bilangan Oksidasi

            Perhatikan konfigurasi elektron dan bilangan oksidasi unsur transisi deret pertama pada Tabel 3.14 dan Tabel 3.15

 

Tabel 3.16 Konfigurasi Elektron Unsur Transisi Deret Pertama

Unsur

Konfigurasi Elektron

   Sc

         [Ar] 3d1  4s2

   Ti

         [Ar] 3d2  4s2

   V

         [Ar] 3d2  4s2

   Cr

         [Ar] 3d5  4s2

   Mn

         [Ar] 3d5  4s2

   Fe

         [Ar] 3d6  4s2

   Co

         [Ar] 3d7  4s2

   Ni

     [Ar] 3d8  4s2

   Cu

     [Ar] 3d10  4s1

    Zn

     [Ar] 3d10  4s2

 

          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.

            Jika kita lihat Tabel 3.14, biloks maksimum sama dengan jumlah elektron valensi dalam orbital s dan orbital d atau sama dengan nomor golongan. Jadi, titanium (IVB) memiliki bilkos maksimum +4, vanadium  (VB), kromium (VIB), dan mangan (VIIB) memiliki biloks maksimum berturut-turut +5, +6, dan +7.

 

Tabel 3.17 Bilangan Oksidasi Unsur Transisi

 

Sc        Ti        V        Cr        Mn        Fe        Co        Ni        Cu       Zn

       (+2)     (+2)      +2        +2         +2         +2        +2        +2         +1       +2

                   (+3)      +3         +3        (+3)       +3        +3         +3      (+2)

                                                +4         +4        (+4)       +4       (+4)      (+4)

                                                              +5         +6        (+6)     (+6)

                                                                                         +7

 

 

2. 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 paramegnetik. Zat paramagnetik tertarik oleh medan magnet, sedangkan zat diamagnetik tidak tertarik oleh medan magnet.

            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 3.18 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 paramagentik. Hubungan ini dapat kita buat grafik seperti pada Gambar 3.23.

 

 


 

Gambar  3.22. 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 3.4

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

 

 

Penyelesaian:

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

 

 

 

 

 

3. 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 3.19.

 

 

 

 

Tabel 3.19 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 cahay inframerah dan ultraviolet. Cahaya tampak terdiri atas cahay merah-kuning-hijau-biru-ungu.

 

 

 

 

Gambar 3.23 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 3.19 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 elekron sehingga tidak terjadi perpindahan energi pada orbital d. 

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

  III. Persamaan Reaksi             Persamaan reaksi kimia adalah pernyataan yang ditulis dengan rumus kimia yang memberikan informasi identitas dan kuantitas zat-zat yang terlibat dalam suatu perubahan kimia ataupun fisika. Semua zat yang terlibat dalam reaksi yang di mana jumlahnya berkurang setelah reaksi, disebut pereaksi (reaktan) , ditempatkan di sebelah kiri tanda panah yang mengarah ke kanan. Pada sebelah kanan tanda panah terdapat hasil reaksi (produk), yakni semua zat yang dihasilkan dari reaksi.             Dalam rumus kimia, terdapat indeks, yaitu angka yang ditulis dalam format subscript (berukuran kecil dengan posisi agak ke bawah) pada sebelah kanan simbol unsur atau kelompok atom unsur (gugus), yang menyatakan jumlah atom unsur atau kelompok atom unsur. Contoh: Br 2 menunjukkan terdapat 2 atom Br yang saling berikatan; dan Fe(NO 3 ) 3 menunjukkan terda...
Read more
    Evaluasi A.   Pilihlah Jawaban Yang Benar 1.     Susunan elektron valensi gas mulia di bawah ini mengikuti aturan oktet, kecuali....... A.     Kr              B.    Xe              C.    Ne              D.    Ar              E.    He   2.     Unsur X dengan konfigurasi elektron 2, 8, 2 dapat mencapai kestabilan dengan cara......... A.     melepas 1 elektron                                         B.    ...
Read more
C . Tata Nama Senyawa Oleh karena di alam semesta ini terdapat berjuta-juta jenis senyawa, dan setiap tahun para ahli kimia di seluruh dunia mensintesis ribuan jenis senyawa baru, maka Komisi Tatanama IUPAC ( International Union for Pure Applied Chemistry ), suatu badan di bawah UNESCO, telah menyusun aturan tatanama senyawa-senyawa yang digunakan secara seragam di seluruh penjuru bumi. Pertama-tama kita akan membahas tatanama senyawa biner , yaitu senyawa yang terbentuk dari dua jenis unsur (senyawa yang mengandung dua jenis atom ). Aturan umumnya adalah sebagai berikut. 1.     Semua senyawa biner memiliki nama yang berakhiran -ida . 2.     Jika senyawa biner tersusun atas atom logam dan atom bukan logam , maka nama logam disebutkan (dituliskan) lebih dahulu lalu diikuti oleh nama bukan logam yang berakhiran -ida . 3.     Jika senyawa biner tersusun seluruhnya dari atom bukan logam , maka penulisan dilakukan berdasarkan urutan: ...
Read more