KIMIA UNSUR
Dosen Pembimbing : Eka Putra Ramdhani, Ramdhani, S.T., M.Si M.Si
UNSUR PERIODE 3 DAN TRANSISI PERIODE 4
Disusun oleh Kelompok 4 :
MARISHA RAMADANI
(150384204010) (150384204010)
VABIOLA ANGGRIANI SAKRI
(150384204022) (150384204022)
RYZKIE AKBAR DIPAMARANNU
(150384204038) (150384204038)
HANNIKY PERTIWI
(150384204048) (150384204048)
DIAH AYU SUSILOWATI
(150384204029) (150384204029)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MARITIM RAJA ALI HAJI TANJUNGPINANG 2017
KATA PENGANTAR Segala puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah,
kesehatan serta umur yang panjang sehingga makalah yang berjudul “ Unsur Periode Tiga dan Unsur Transisi Periode Empat” ini dapat terselesaikan.
Sholawat serta salam senantiasa kita haturkan kepada junjungan alam nabi besar Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari alam jahiliyah menuju alam yang kaya dengan ilmu pengetahuan. Aamiin Tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada bapak Eka Putra Ramdhani, S.T., M. Si. yang merupakan dosen pembimbing kami karena dengan bimbingannya kami dapat menyelesaikan menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan makalah ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun menuju kesempurnaan kesempurnaan dari pada pembaca untuk kesempurnaan makalah selanjutnya.
Tanjungpinang, Tanjungpinang, 25 Februari 2017
penulis
i
KATA PENGANTAR Segala puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah,
kesehatan serta umur yang panjang sehingga makalah yang berjudul “ Unsur Periode Tiga dan Unsur Transisi Periode Empat” ini dapat terselesaikan.
Sholawat serta salam senantiasa kita haturkan kepada junjungan alam nabi besar Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari alam jahiliyah menuju alam yang kaya dengan ilmu pengetahuan. Aamiin Tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada bapak Eka Putra Ramdhani, S.T., M. Si. yang merupakan dosen pembimbing kami karena dengan bimbingannya kami dapat menyelesaikan menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan makalah ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun menuju kesempurnaan kesempurnaan dari pada pembaca untuk kesempurnaan makalah selanjutnya.
Tanjungpinang, Tanjungpinang, 25 Februari 2017
penulis
i
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ ..................................... ...............i Daftar Isi ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ............................................. .......................... ...ii BAB I PENDAHULUAN ............................... ..................................................... ............................................. .............................................. ................................. .......... 1 1.1 Latar Belakang ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. .......................... ...1 1.2 Rumusan Masalah .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ......................2 1.3 Tujuan Penulisan......................... ................................................ ............................................. ............................................ ......................................... ...................2 1.4 Manfaat Penulisan..................................................... ............................................................................ .............................................. ................................. ..........2 BAB II PEMBAHASAN ...................................................... ............................................................................. .............................................. ................................. .......... 3 2.1 Unsur-Unsur Periode 3 .......................................... ................................................................ ............................................ ..................................... ...............3 2.2 Unsur Transisi ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. .......................... ...14 2.3 Sifat-sifat Unsur Transisi ............................................................. ................................................................................... ..................................... ...............14 2.3.1 Sifat Fisik Unsur Transisi ........................................................... .................................................................................. .......................... ... 14 2.3.2 Sifat Kimia Unsur Transisi ......................................................... ................................................................................ .......................... ... 16 2.4 Kegunaan Unsur Transisi dalam Kehidupan ................................................. .................................................................... ...................17 2.5 Dampak Keberadaan Unsur Tansisi Bagi Kehidupan ...................................................... ......................................................25 BAB III PENUTUP ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. .............................. ....... 26 3.1 Kesimpulan ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. .............................. ....... 26 Daftar Pustaka .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ......................................... ...................27
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di jagat raya ini kaya akan kadungan unsur-unsur kimia. Hingga saat ini, unsur-unsur kimia berjumlah sekitar 114 unsur. Ada beberapa hal yang mendasari pengelompokan unsurunsur kimia, yaitu sifat logam,elektron valensi, dan jumlah kulit elektron. Brdasarkan sifat logamnya, unsur kimia dikelompokan menjadi logam, semilogam, nonlogam, dan gas mulia. Berdasarkan elektron valensinya unsur kimia dikelompokan menjadi golongan utama dan transisi. Golongan utama terdiri dari golongan, IA, IIA. IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, dan VIIIA. Adapun golongan transisi dapat dibagi lagi menjadi golongan transisi dalam, lantanida dan aktinida. Berdasarkan jumlah kulit elektron yang dimilikinya, unsur kimia dapat dikelompokan menjadi 7 periode yaitu periode 1 sampai 7. Sifat logam unsur-unsur seperiode dari kiri kekanan semakin bersifat nonlogam. Dalam hal ini, Unsur-unsur periode ketiga memiliki sifat kimia dan sifat fisika yang bervariasi. Unsur-unsur yang terdapat pada periode ketiga adalah Natrium (Na), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Silikon (Si), Fosfor (P), Belerang (S), Klor (Cl), dan Argon (Ar). Dari kiri (Natrium) sampai kanan (Argon), jari-jari unsur menyusut, sedangkan energi ionisasi, afinitas elektron, dan keelektronegatifan meningkat. Selain itu, terjadi perubahan sifat unsur dari logam (Na, Mg, Al) menjadi semilogam/metaloid (Si), nonlogam (P, S, Cl), dan gas mulia (Ar). Unsur logam umumnya membentuk struktur kristalin, sedangkan unsur semilogam/metaloid membentuk struktur molekul raksasa (makromolekul). Sementara, unsur nonlogam cenderung membentuk struktur molekul sederhana. Sebaliknya, unsur gas mulia cenderung dalam keadaan gas monoatomik. Variasi inilah yang menyebabkan unsur periode ketiga dapat membentuk berbagai senyawa dengan sifat yang berbeda unsur-unsur logam umumnya diperoleh sebagai bijih logam dalam batuan. Alam Indonesia sangat kaya akan sumber mineral bijih logam, karena itu perlu penguasaan teknologi untuk mengolahnya menjadi logam yang dibutuhkan. Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalah unsur-unsur golongan B, dimulai dari IB – VIIIB. 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. Pada bagian ini unsur-unsur transisi yang akan dibahas adalah unsur transisi pada periode 4, yang terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V),krom (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn). 1
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa saja Unsur-unsur periode ke-3? 2. Apa yang dimaksud dengan unsur transisi? 3. Bagaimana sifat-sifat fisik dan kimia dari unsur transisi? 4. Apa kegunaan unsur transisi dalam kehidupan? 1.3 Tujuan Penulisan
1. Untuk mengetahui apa saja Unsur-unsur periode ke-3. 2. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan unsur transisi. 3. Untuk mengetahui sifat-sifat fisik dan kimia dari unsur transisi. 4. Untuk mengetahui kegunaan unsur transisi dalam kehidupan. 1.4 Manfaat Penulisan
Dari tujuan yang diharapkan penulis dalam makalah ini dapat ditarik beberapa manfaat baik untuk pembaca maupun penulis sendiri, yaitu: 1. Bagi Pembaca Pembaca dapat menambah pengetahuannya mengenai unsur periode tiga dan unsur transisi periode empat. 2. Bagi Penulis Penulisan makalah ini menjadi suatu pembelajaran, sebagai pengetahuan kami untuk lebih mengetahui berbagai pengetahuan mengenai unsur periode tiga dan unsur transisi periode empat.
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Unsur-Unsur Periode 3
Unsur-unsur periode ketiga memiliki jumlah kulit elektron yang sama yaitu tiga kulit. Akan tetapi konfigurasi elektron dari masing-masing unsur berbeda, hal ini akan menyebabkan sifat-sifat kimia yang berbeda. Dari kiri ke kanan unsur periode ketiga berturut-turut adalah natrium (Na),magnesium (Mg), aluminium (Al), silikon (Si), fosfor (P), belerang (S), klor(Cl) dan argon (Ar). Na, Mg, dan Al merupakan unsur logam, Si semilogam, P, S dan Cl nonlogam, Ar gas mulia. Unsur-unsur tersebut mempunyai konfigurasi elektron sebagai berikut: Unsur
Konfigurasi Elektron
11 Na
[Ne] 3s
12Mg
[Ne] 3s2
13Al
[Ne] 3s2 3p1
14Si
[Ne] 3s2 3p2
15P
[Ne] 3s2 3p3
16S
[Ne] 3s2 3p4
17Cl
[Ne] 3s2 3p5
18Ar
[Ne] 3s2 3p6
Sifat-Sifat Unsur Periode Ketiga.
a. Sifat Logam dan Non Logam Unsur-Unsur periode ketiga Secara fisis, unsur-unsur periode ketiga dikelompokan ke dalaam 3 sifat, yaitu logam, semilogam, dan non logam. Sifat dari unsur logam adalah mengilap, massa jenis tinggi, t itik lebur tinggi, dapat dibentuk, dan mempunyai kekerasan serta daya hantar listrik tinggi. Unsur nonlogam bersifat tidak mengilap, rapuh, kekerasan rendah, massa jenis dan titik leburnya rendah, serta daya hantar listrik kecil. Sedangkan unsur semilogam memiliki sebagian sifat unsur logam dan non logam. Dalam satu periode dari kiri ke kanan sifat logam semakin berkurang. Oleh karenanya unsur-unsur periode ketiga dikelompokan menjadi 3 berikut. 1. Kelompok unsur logam
: Na, Mg, Al
2. Kelompok unsur semilogam
: Si
3. Kelompok unsur nonlogam
: P, S, Cl, dan Ar. 3
Berkurangnya sifat logam unsur-unsur periode ketiga dari kiri ke kanan disebabkan oleh harga keelektronegatifannya semakin besar, sehingga semakin sukar membentuk ion positif. Maka dari itu, sifat logamnya semakin ke kanan semakin berkurang. b. Sifat-Sifat Keperiodikan Unsur-unsur Periode Ketiga Sifat keperiodikan unsur-unsur periode ketiga meliputi jari-jari atom, energi ionisasi, kelektronegatifan, titik leleh, dan titik didih. Harga dari setiap sifat periodik tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : No Sifat Keperiodikan
Na
1
Jari-jari atom (pm)
2
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
157 136
125
117
110
104
99
-
Energi Ionisasi (kJ 495 738
577
787
1.060 1.000 1.260 1.520
100 1,25
1,45
1,75
2,05
660
1.410 44
mol-1) 3
Kelektronegatifan
2,45
2,85
-
119
-101
-189
445
-35
-186
(skala pauling) 4
Titik Leleh
98
651
5
Titik Didih (oC)
892 1.107 2.467 2.355 280
c. Sifat Reduktor dan Oksidator Unsur-Unsur Periode Ket iga Sifat reduktor dan oksidator berkaitan dengan jari-jari atom. Dalam satu periode, dari kiri ke kanan jari-jari atom semakin kecil. Oleh karena itu, semakin sukar melepaskan elektron atau semakin sukar teroksidasi. Berarti sifat reduktornya semakin lemah. Sebaiknya, atom dengan jari-jari kecil akan mudah menerima elektron atau semakin mudah tereduksi. Artinya sifat oksidatornya semakin kuat. Sifat reduktor dan oksidator juga dapat ditentukan dari besarnya harga potensial reduksi standar (EO) masing-masing unsur dalam periode ketiga.
4
Unsur Periode
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
-2,71
-2,38
-1,66
-0,86
-0,51
+0,36
+1,36
Agak
Agak
lemah
Sangat
Sangat-
kuat
lemah
lemah
sangat lemah
Kuat
Sangat lemah
ketiga Potensial reduksi standar
Sangat kuat
Kekuatan
kuat
reduktor Kekuatan
Sangat-
Sangat lemah
Agak
Agak
oksidator
sangat lemah
lemah
lemah
kuat
Harga potensial reduksi standar semakin ke kanan semakin positif. Akibatnya unsurunsur tersebut semakin ke kanan semakin mudah mengalami reaksi reduksi. Oleh karenanya, sifat oksidatornya semakin bertambah dan sifat reduktornya semakin berkurang. Unsur-unsur periode ketiga makin ke kanan memiliki harga energi ionisasi yang cenderung bertambah. Hal ini berarti unsur-unsur tersebut makin kuat menarik elektron. Semakin kuat suatu unsur menarik elektron, sifat basanya semakin berkurang dan sifat asamnya semakin bertambah. Aluminium (Al)
Sifat fisik Aluminium
1. Titik leleh 660oC. 2. Titik didih 2.400oC. 3. Sebagai konduktor panas dan listrik yang baik. 4. Kerapatannya 2,7 g/ml. 5. Merupakan logam putih keperakan. 6. Tahan terhadap korosi karena mampu membentuk lapisan oksida pada permukaannya. Oleh karenanya dapat mencegah reaksi oksidasi lebih lanjut. Sifat kimia
1. Aluminium bersifat amfoter sehingga dapat bereaksi dengan asam dan basa. Dengan asam : 2Al + 6HCl
2AlCl3 + 3H2
Dengan basa : 2Al + 2NaOH + 2H 2O
2NaAlO2 + 3H2
2. Aluminium merupakan reduktor kuat Al
Al3+ + 3e-
EO = 1,66 V
5
3. Aluminium dalam bentuk bubuk mudah terbakar menghasilkan panas reasi sebesar 399 Kkal. 2Al + 3/2 O2
Al2O3
H = -339 Kkal
Cara pembuatan
Dalam industri, logam aluminium dibuat dengan cara elektrolisis lebburan aluminium oksida. Cara ini ditemukan oleh Charles Martin Hall pada tahun 1886, sehingga prosesnya dikenal dengan proses Hall. Oksida yang digunakan berupa bauksit yang dicampur dengan oksida-oksida lain seperti besi oksida, dan silikon oksida. Langkah pertama sebelum proses elektrolisis auminium adalah memperoleh aluminium oksida dari bauksit. Bauksit kotor dicuci dengan larutan NaOH pekat untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat lain yang ada dalam bauksit. Selanjutnya, larutan yang dihasilkan ditambahkan
asam
agar
terbentuk
endapan
(Al(OH) 3).
Kemudian,
endapan
Al(OH)3dipanaskan agar agar terurai menjadi Al 2O3 murni. Leburan aluminium oksida yang diperoleh di elektrolisis. Saat ini, penggunaan kreolit telah digantikan dengan material-material lain. Material ini memungkinkan proses berjalan pada suhu rendah. Selain itu, lelehan yang terjadi lebih kecil kerapatannya dibandingkan dengan lelehan yang terbentuk dari kreolit. Oleh karenanya lelehan aluminium yang terdapat di dsar sel lebih mudah dipisahkan dari kelebihan campuran antara Al2O3 dengan material penurunan suhu. Kegunaan dan senyawanya
1. Banyak dipakai dalam industri pesawat terbang karena aluminium bersifat ringan. 2. Sebagai katalis pada industri plastik 3. Digunakan untuk mereduksi oksida-oksida logam seperti MnO 2 dan CrO3. 4. Sebagai thermit, yaitu campuran antara serbuk aluminium dengan oksida besi, digunakan untuk mengelas baja, karena reaksinya menghasilkan kalor yang cukup tinggi. 2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
H = -185 Kkal
5. Garam sulfatnya (Al 2(SO4)3 . 17H2O) digunakan dalam proses pewarnaan di industri tekstil dan digunakan di industri kertas. 6. Untuk membuat logam campuran agar menghasilkan paduan yang lebih keras, lebih kuat, dan lebih tahan karat. Contoh:
Duralumin (96% Al, 4% Cu)
sangat tahan karat
Alnico (50% Fe, 20% Ni, 20% Al, 10% Co)
Magnet yang sangat kuat
Magnalium ( 90% Al, 10% Mg)
Membuat pesawat terbang
7. Untuk membuat konstruksi bangunan 6
8. Dipakai pada berbagai macam aloi 9. Tawas sebagai penjernih air 10. Untuk membuat logam hybrid yang dipakai pada pesawat luar angkasa 11. Membuat berbagai alat masak 12. Menghasilkan permata bewarna-warni: Sapphire, Topaz, dll Keberadaan di alam dan mineralnya
Di alam aluminium banyak dijumpai dalam bentuk silikat, yaitu aluminium silikat (KalSi3O6) dengan mineral karolit (Na3AlF6). Aluminium silikat dalam keadaan murni dikenal dengan tanah liat proselin atau kaolin. Sementara itu, aluminium silikat kurang disebut tanah liat. Selain dalam bentuk silikat dan mineral, aluminium dapat juga ditemukan dalam bentuk oksidasinya yaitu Al 2O3. Oksida aluminium ini mempunyai berbagai bentuk, diantaranya sebagai batu permata yang mengandung air dan batu yang sangat kasar. Batu kasar ini dikenal dengan baukasit. Silikon (Si)
Sifat fisik silikon
1. Nomor atom
: 14
2. Konfigurasi e-
: [Ne] 3s2 3p 2
3. Massa Atom relatif
: 28,0855
4. Jari-jari atom
: 1,46 Å
5. Titik Didih
: 2355 °C
6. Titik Lebur
: 1410 °C
7. Elektronegatifitas
: 1,74
8. Energi Ionisasi
: 787 kJ/mol
9. Tingkat Oks. Max
: 4+
10. Struktur Atom
: Kristal Kovalen raksasa
11. Engan
: Padat
Sifat Kimia Silikon
Silikon bersifat semikonduktor sehingga banyak digunakan untuk membuat transistor, kalkulator, mikrokomputer, dan serat sel-sel energi matahari. Untuk dapat membuat alat-alat tersebut diperlukan silikon ultra murni. Silikon murni dapat diperoleh dengan cara mereduksi campuran pasir dengan gas klorin sambil dipanaskan. Reduksi ini menghasilkan cairan SiCl4 yang titik didihnya cukup rendah (58OC). Selanjutnya SiCl4 yang terbentuk diuapkan 7
dan uap SiO4 segera direaksikan dengan gas H 2 agar tereduksi kembali menjadi silikon yang betul-betul murni. Persamaan reaksinya: SiCl4(g) + 2H2(g)
Si(s) + 4HCl(s)
Cara Pembuatan
Secara komersial, silikon diperoleh dengan cara mereduksi SiO 2. Reaksi reduksi ini dilakukan dalam tungku pembakaran listrik dengan batang karbon atau kalsium karbida (CaC2). Didalam tungku ini, batang karbon di aliri alur listrik hingga berpijar sehingga kristal SiO2tereduksi. Reaksi yang terjadi adalah : SiO2(S) + 2C(s)
Si(s) + 2CO(g)
Selain dengan reduksi SiO 2 silikon juga dapat diperoleh dengan cara memanaskan silikon tertrahalida. Proses pemanasan ini dilakukan pada suhu tinggi dengan menggunakan pereduksi gas hidrogen. Reaksi yang terjadi: SiCl4 + 2H2
Si + 4HCl
Kegunaan dan senyawanya
1. Dipakai dalam pembuatan kaca 2. Terutama dipakai dalam pembuatan semi konduktor 3. Digunakan untuk membuat aloi bersama alumunium, magnesium, dan tembaga 4. Untuk membuat enamel 5. Untuk membuat IC Senyawa-senyawa siikon yang penting yakni:
i.
Gelas dan kaca Gelas dan kaca merupakan senyawa silikon yang sudah dimanfaatkan sejak zaman Mesompotamia dan Mesir purba. Gelas dan kaca merupakan campuran senyawasenyawa silikat. Gelas dibuat dengan cara memanaskan campuran Na 2CO3 dan CaCO3dengan pasir (SiO2) pada suhu 1.500 oC. proses ini menghasilkan campuran natrium silikat dan kalsium silikat. Na2CO3 + SiO2 CaCO3 + SiO2
Na2SiO3 + CO2 CaSiO3 + CO2
Campuran ini merupakan jenis gelas yang umum digunakan untuk membuat botol dan berbagai peralatan kaca. ii.
Semen Semen merupakan senyawa silikon yang terdiri atas campuran kalsium dan kalsium aluminat. Semen dibuat dengan cara memanaskan batuan yang mengandung batu kapur (CaCO3) dengan tanah liat (Al2O3.2SiO2.2H2O) dengan perbandingan tertentu pada suhu sekitar 1.500 oC. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 8
CaCO3
CaO + CO2
Al2O3.2SiO2.2H2O + 3CaO
Ca(AlO2)2 + 2CaSiO3 + 2H2O
Keberadaanya di alam dan mineralnya
Di alam silikon ditemukan dalam bentuk mineral. Mineral-mineral silikon yang banyak ditemukan diantaranya ortoklase (K 2O.Al2O3.6SiO2), kaoulin (Al2O3.SiO2.2H2O), atau albit (Na2O.Al2O3.6SiO2). selain sebagai mineral juga dapat ditemukan sebagai silikat atau sebagai silikon dioksida (SiO2). Senyawa silikon dioksida dapat ditemui dalam berbagai bentuk diantaranya pasir kuarsa dan sebagai batu-batuan seperti akik dan opal. Tanah liat yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan keramik juga mengandung silikon. Sementara itu, senyawa silikon yang berasal dari jasad renik misalnya tanah diatome. Fosfor (P)
Sifat-sifat fosfor
Fosfor memiliki dua bentuk alotrop, yaitu fosfor merah dan fosfor putih. Perbedaan sifat antara fosfor merah dengan fosfor putih dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel perbedaan Sifat Fosfor Merah dengan Fosfor Putih No
Sifat-sifat
Fosfor Merah
Fosfor Putih
1
Bentuk kristal
Amorf
Tetrahedron
2
Titik didih
Menyublim tanpa meleleh
280o
pada suhu 420 oC 3
Titik lebur
>44o C
44,1oC
4
Massa jenis
2,05 – 2,34 g/cm
1,83 g/cm
5
Kelarutan
Tidak larut dalam pelarut
Larutan dalam CS2, atau terpentin
eter, terpentin, atau CS 2
tetapi tidak larut dalam air
6
Sifat racun
Tidak beracun
Beracun
7
Kereaktifan
Tidak reaktif
Sangat reaktif dan harus disimpan dalam air
8
Kestabilan
Stabil terhadap suhu
Tidak stabil pada suhu tertentu
Tidak bersinar dalam gelap
Bersinar dalam gelap
terhadap suhu 9
Sifat dalam keadaan gelap
9
Sifat umum dari fosfor yaitu:
1. Fosfor mudah beraksi dengan oksigen (O 2) membentukoksidanya. Reaksi yang terjadi: P4 + 5O2
2P2O5
2. Oksidanya fosfor dengan air membentuk asam fosfat (H 3PO4) persamaan reaksinya: P2O5 + 3H2O
2H3PO4
Pembuatan fosfor
a. Pembuatan fosfor putih Fosfor putih pertama kali dibuat oleh Hening Brand pada tahun 1669. Ilmuan kimia ini awalnya mebuat fosfor putih dengan cara memanaskan urine dan pasir kemudian mengkondensasikan uapnya melalui air. Unsur yang diperoleh dapat mengeluarkan cahaya, sehingga unsur tersebut dinamakan phosphorus. Selanjutnya, Wohler memperkenalkan cara modern untuk memperoleh fosfor putih. Caranya dengan mereduksi kalsium fosfat, pasir dan batang karbon pada suhu 1.300oC dalam tungku pembakaran listrik. Fosfor yang diperoleh distilasi kemudian dikondensasikan di dalam air sebagai molekul P 4. Reaksi utama terjadi adalah: 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C
6CaSiO3 + 10CO + P4
Uap P4 dan CO selanjutnya dikondensasi kedalam air hingga diperoleh kristal fosfor putih murni. Fosfor putih sangat reaktif terhadap oksigen sehingga terbakar dan menghasilkan gelembung-gelembung. Oleh karena itu fosfor disimpan dalam air. b. Pembuatan fosfor merah Fosfor merah dibuat dengan cara memanaskan fosfor putih. Fosfor merah dalam keadaan murni dapat diperoleh dengan cara kristalisasi larutanya menggunakan Pb. Namun, fosfor merah sulit diperoleh dalam keadaan murni. Kegunaan dan senyawanya
Fosfor mempunyai berbagai kegunaan yang bermanfaat bagi kehidupan kita sehari-hari. Kegunaan fosfor tersebut diantaranya sebagai berikut. a. Digunakan untuk membuat dinding korek dalam indurtri korek api. b. Untuk membuat asam fosfat c. Sebagai bahan dasar pada pembuatan pupuk fosfat dan superfosfat, amhopos, atau NPK di industri pupuk. d. Dipakai pada proses produksi logam, kaca, dan semen e. Untuk membuat konstruksi pesawat. Logamnya disebut magnalum 10
f. Pemisah sulfur dari besi dan baja g. Dipakai pada lempeng yang digunakan di industri percetakan h. Untuk membuat lampu kilat i. Sebagai katalis reaksi organik Keberadaannya dialam dan mineralnya.
Di alam fosfor ditemukan tidak dalam bentuk keadaan bebas melainkan dalam bentuk senyawa. Sebagian besar fosfor ditemukan dalam bentuk mineral-mineral apatit seperti Ca9(PO4)6.CaF2, Ca9(PO4)6.CaCl2, atau Ca9(PO4)6.Ca(OH)2. Selain itu fosfor juga ditemukan dalam mineral fosforit seperti Ca3(PO4)2. Dalam jasad hidup, fosfor dapat kita jumpai dalam putih telur, tulang, dan fosfolipid. Keberadaan fosfor dalam bahan-bahan tersebut sebagai senyawa fosfat berperan penting dalam DNA dan pembentukan membran. Selain itu sennyawa fosfat juga terdapat dalam tanah pertanian. Belerang (S)
Sifat-sifat belerang
a. Belerang mempunyai dua bentuk alotropi, yaitu belerang monoklin dan belerang rhombik. Belerang monoklin ditemukan diatas suhu 96 oC dan dibawah suhu 96 oC belerang lebih stabil dalam bentuk rhombik. Keadaan seperti ini dinamakan sifat enantiotropi belerang. Suhu 96 oC merupakan suhu peralihan dan pada suhu ini terjadi kesetimbangan dari belerang monoklin ke belerang rhombik. b. Larut dalam pelarut-pelarut organik seperti alkohol (C 2H5O4), karbon disulfida (CS2), dan eter (CH3-O-OH3), tetapi tidak larut dalam air. Kegunaan belerang dan senyawanya
Belerang merupakan salah satu unsur periode ketiga yang mempunyai banyak kegunaan. Kegunaan belerang tersebut diantaranya sebagai berikut: a. Sebagai bahan baku pembuatan asam sulfat. b. Asam sulfat sangat diperlukan dalam berbagai industri, karena merupakan bahan baku di pabrik obat, pupuk, detergen, atau pengolahan logam. c. Sebagai bahan baku pembuatan korek api d. Sebagai bahan pada proses vulkanisasi karet e. Seng sulfida digunakan sebagai bahan pelapis pada layar televisi.
11
Beberapa senyawa belerang yang penting
a. Belerang dioksida (SO2 ) Belerang dioksida terbentuk dari reaksi pembakaran senyawa-senyawa belerang. Selain itu, dapat juga dengan cara memanaskan sulfida-sulfida logam di udara. Sementara itu di laboratorium, belerang dioksida diperoleh dengan cara mereaksikan garam-garam sulfit dengan asam kuat. Misalnya : Na2SO3 + H2SO4
Na2SO4 + SO2 + H2O
Belerang dioksida banyak dihasilkan di negara-negara industri. Senyawa ini dibebaskan ke udara dan sebagian teroksidasi menjadi belerang trioksida (SO 3). Apabila terjadi huajn, maka baik SO 2 dan SO3 akan terlarut dalam air hujan menghasilkan senyawa asam dan turun di bumi sebagai hujan asam (acid rain). Hujan asam membawa dampak negatif bagi lingkungan maupun ekosistem air. Hujan asam dapat menurunkan pH air laut dan air sungai, sehingga mengakibatkan kerusakan bagi ekosistem air dan tumbuh-tumbuhan. Hujan asam juga bersifat korosif sehingga dapat merusak bangunan. b. Belerang trioksida (SO3 ) Belerang trioksida dihasilkan dengan cara mengoksidasi belerang dioksida dengan oksida. 2SO2 + O2
2CO3
Pada suhu kamar, belerang trioksida berbentuk padat. Padatan SO 3 mudah menguap. Apabila SO3 dilarutkan kedalam air akan menghasilkan asam sulfat (H 2SO4). SO3 + H2O
H2SO4
c. Asam sulfat (H 2SO4 ) 1. Pembuatan asam sulfat Dalam dunia industri asam sulfat dibuat de-ngan 2 cara, yaitu: a) Menurut proses kontak. b) Menurut proses bilik timbal/kamar timbal. Proses kontak dengan proses kamar timbal mempunyai persamaan dan perbedaan.
Persamaan : bahan dasar SO 2 dari pembakaran belerang.
Perbedaan : katalis yang digunakan pada proses kamar timbal adalah campuran NO dan NO2 (uap nietreusa).
Hasil kemurniannya: 1) Proses kontak : 98 – 100% 2) Proses kamar timbal : ± 77% 12
2. Sifat-sifat asam sulfat a. Asam sulfat murni merupakan cairan yang tidak berwarna b. Merupakan asam kuat yang larut ke dalam air dengan menghasilkan suhu tinggi. c. Merupakan oksidator dan dehidrator sehingga digunakan sebagai zat pengering. 3. Kegunaan asam sulfat. a. Asam sulfat dengan kadar 25% digunakan sebagai elektrolit, untuk pengisi aki pada kendaraan bermotor, dipasarkan dengan nama air aki (accu zuur) b. Asam sulfat sebagai bahan pembersih logam pada galvanisasi dan penyepuhan. c. Asam sulfat digunakan pada proses pemurnian minyak bumi dan pada pembuatan berbagai produk industri seperti tekstil, penyamakan kulit, zat warna, atau obat-obatan. d. Asam sulfat sebagai bahan baku pembuaatan pupuk ZA (zwavel zuur ammonia). e. Asam sulfat digunakan sebagai bahan baku untuk membuat senyawa-senyawa sulfat seperti :
NaHSO4 digunakan sebagai pembersih kamar mandi untuk melarutkan endapan dan air sadah/air ledeng
Na2SO4 (garam Glauber) dan MgSO4 (garam Inggris) sebagai obat pencahar
ZnSO4 sebagai obat emesis (obat pembuat muntah)
Al2(SO4)3 (tawas) sebagai zat penjernih air
BaSO4 pigmen putih untuk membuat cat
CaSO4 (gips) untuk menyambung tulang patah atau retak
CuSO4.5H2O (terusi) sebagai fungisida atau pembasmi jamur pada tanaman atau kayu
FeSO4.7H2O sebagai bahan pembuat tinta
Keberadaan belerang di alam dan mineralnya
Unsur belerang mudah ditemukan, baik dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawa. Dalam bentuk unsur bebas, belerang banyak terdapat di dekat kawah gunung berapi dan ada sebagian yang berada di dalam tanah. Di indonesia, unsur belerang banyak ditemukan di daerah Dieng. Sementara itu, dalam bentuk senyawa, belerang dapat ditemukan sebagai sulfida dan sulfat. Sulfida yang banyak ditemukan yaitu timbal glans (PbS), seng blende (ZnS), t embaga kis (CuS), dan yang paling banyak yaitu pirit (FeS). Sebagai senyawa sulfat, belerang ditemukan dalam batu tahu atau gips anhidrit (CaSO 4), barium sulfat (BaSO4), dan magnesium sulfat (MgSO4). Selain ditemukan dalam keadaan bebas dan sebagai sulfida dan sulfat belerang dapat juag ditemukan dalam hewan sebagai penyusun putih telur dan tanah pertanian. 13
2.2 Unsur Transisi
Unsur transisi terletak antara unsur golongan alkali tanah dan golongan boron, merupakan unsur logam dan unsur-unsur blok d dalam sistem periodik. Adapun sifat-sifat khas dari unsur transisi yaitu mempunyai berbagai bilangan oksidasi, kebanyakan senyawanya bersifat paramagnetik, senyawa berwarna, dan unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks. Semua sifat-sifat khas itu akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum terisi penuh. Unsur transisi dalam bentuk logam umumnya bersifat keras, tahan panas, penghantar panas dan listrik yang baik serta bersifat inert. Ada beberapa pengecualiaan untuk logam transisi. Tembaga (Cu) bersifat lunak dan mudah ditarik. Mangan (Mn) dan besi (Fe) bersifat sangat reaktif terutama dengan oksigen, halogen, sulfur, dan non logam lain (seperti karbon dan boron). 2.3 Sifat-Sifat Unsur Transisi
Unsur-unsur transisi di dalam sistem periodik unsur dinyatakan sebagai unsur golongan B. Golongan ini dimulai dari IB, II, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, dan VIIIB. Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur-unsur transisi terletak pada blok d dalam sistem periodik unsur. Unsur-unsur transisi periode 4, yaitu Skandium (Sc) Titanium (Ti), Vanadium (V), krom (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co) nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn). 2.3.1
Sifat Fisik Unsur Transisi
A. Sifat Magnetik pada Unsur Transisi
Pada umumnya unsur-unsur transisi bersifat paramagnetik karena mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital d-nya. Sifat paramagnetik ini akan semakin kuat jika jumlah elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya semakin banyak. Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn bersifat paramagnetik, sedangkan Cu dan Zn bersifat diamagnetik. Untuk Fe, Co, dan Ni bersifat feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetik hanya saja dalam keadaan padat. B. Sifat Logam
Semua unsur transisi adalah logam, yang bersifat lunak, mengkilap, dan penghantar listrik dan panas yang baik. Perak merupakan unsur transisi yang mempunyai konduktivitas listrik paling tinggi pada suhu kamar dan tembaga di tempat kedua. Dibandingkan dengan 14
golongan IA dan IIA, unsur logam transisi lebih keras, punya titik leleh, titik didih, dan kerapatan lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena unsur transisi berbagi elektron pada kulit d dan s, sehingga ikatannya semakin kuat. Kecuali seng logam-logam transisi memiliki elektron-elektron yang berpasangan. Hal ini lebih memungkinkan terjadinya ikatan-ikatan logam dan ikatan kovalen antar atom 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. C. Bilangan Oksidasi
Tidak seperti golongan IA dan IIA yang hanya mempunyai bilangan oksidasi +1 dan +2, unsur-unsur logam transisi mempunyai bilangan oksidasi yang lebih sejenis. Hal ini disebabkan karena beberapa atau semua elektron pada orbital d dapat digunakan bersamasama dengan elektron valensi (elektron pada orbital s) dalam membentuk senyawa. D. 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. Tabel 1. Ion Berwarna Untuk Unsur Transisi. Unsur
Ion
Warna
Sc
Sc
+
Tak berwarna
Ti
Ti
+
Ungu
Ti3+ Ti V
+
Ungu-hijau Tak berwarna
V +
Ungu
V +
Hijau
VO +
Biru 15
Cr
Mn
Fe Co
Merah
Cr +
Biru
Cr 3+
Hijau
CrO4 -
Kuning
Cr 2O7 -
Jingga
Mn2+
Merah muda
Mn3+
Merah cokelat
MnO4 -
Hijanu
MnO4-
Ungu
Fe +
Hijau
Fe +
Jingga
Co
+
Merah muda
Co +
Biru
Ni
Ni +
Hijau
Cu
Cu+
Tak berwarna
Cu +
Biru
Zn 2.3.2
VO4 -
Zn
+
Tak berwarna
Sifat Kimia Unsur Transisi
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. 2Fe(s) + 3O2(g)
2Fe2O3(s)
Skandium dapat bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen. 2Se(s) + 6H2O(l)
3H2(g) + 2Sc(OH)3(aq)
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)4 Cl2]+ 16
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. 2.4 Kegunaan Unsur Transisi dalam Kehidupan
Umumnya unsur-unsur transisi periode keempat terdapat dalam bentuk oksida, sulfida, dan karbonat. Hanya tembaga yang dapat ditemukan dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawanya. Hal ini disebabkan tembaga tergolong unsur logam yang relatif sukar dioksidasi. Keberadaan unsur-unsur transisi dalam bentuk oksidasi dan sulfida disebabkan unsur-unsur logam yang berasal dari perut bumi terdesak menuju kerak bumi akibat tekanan magma. Selama dalam perjalanan menuju kerak bumi, unsur-unsur logam bereaksi dengan belerang atau oksigen yang terdapat di kerak bumi sehingga terbentuk mineral dari unsur-unsur transisi. Tabel 2. Sumber Mineral Unsur Transisi Logam
Mineral
Komposisi
Rutil
TiO2
Ilmenit
FeTiO3
Vanadium
Vanadit
Pb3(VO4)2
Kromium
Kromit
FeCr2O4
Mangan
Pirolusit
MnO2
Besi
Hematit
Fe2O3
Magnetit
Fe3O4
Pirit
FeS
Siderit
FeCO3
Smaltit
CoAs2
Kobaltit
CoAsS
Nikel
Nikelit
NiS
Tembaga
Kalkosit
Cu2S
Kalkofirit
CuFeS
Malasit
Cu2CO3(OH)2
Spalerit
ZnS
Titanium
Kobalt
Seng
Sumber: General Chemistry , 1990
17
Oleh sebab itu, mineral dari logam-logam transisi pada umumnya dalam bentuk oksida atau sulfida dan sebagian dalam bentuk senyawa karbonat. Jika dilihat pada Tabel 2, tampak bahwa bentuk oksida merupakan mineral paling banyak ditemukan di alam sebab hampir semua material alam mengandung oksigen. Mineral dapat dijadikan sumber material untuk memproduksi bahan-bahan komersial yang disebut bijih logam. d. Skandium (Sc)
Scandium adalah unsur yang jarang terdapat di alam. Walaupun ada, umumnya terdapat dalam bentuk senyawa dengan biloks +3. Misalnya, ScCl 3, Sc2O3, dan Sc2(SO4)3. Sifat-sifat senyawa skandium semuanya mirip, tidak berwarna dan bersifat diamagnetik. Hal ini disebabkan dalam semua senyawanya skandium memiliki konfigurasi elektron ion Sc 3+, sedangkan sifat warna dan kemagnetan ditentukan oleh konfigurasi elektron dalam orbital d . Logam skandium dibuat melalui elektrolisis lelehan ScCl 3. Dalam jumlah kecil, scandium digunakan sebagai filamen lampu yang memiliki intensitas tinggi.
Gambar 1. Scandium Penggunaan utamanya dari segi isi padu adalah aloi aluminium-skandium untuk peralatan sukan (basikal, bet besbol, senjata api, dan sebagainya) yang memerlukan bahan berprestasi tinggi. Apabila dicampur dengan aluminium. e. Titanium (Ti)
Titanium merupakan unsur yang tersebar luas dalam kulit bumi (sekitar 0,6% massa kulit bumi). Oleh karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasan tinggi, titanium banyak dipakai untuk bahan struktural, terutama pesawat terbang bermesin jet, seperti Boeing 747. Mesin pesawat terbang memerlukan bahan yang bermassa ringan, keras, dan stabil pada suhu tinggi. Selain ringan dan tahan suhu tinggi, logam titanium tahan terhadap cuaca sehingga banyak digunakan untuk material, seperti pipa, pompa, tabung reaksi dalam industri kimia, dan mesin mobil. Umumnya, senyawa titanium digunakan sebagai pigmen warna putih. Titanium (IV) oksida merupakan material padat yang digunakan sebagai pigmen putih dalam kertas, cat, plastik, fiber sintetik, dan kosmetik. Sumber utama titanium(IV) oksida adalah bijih rutil (matrik TiO2) dan ilmenit (FeTiO3). 18
Rutil diolah dengan klorin membentuk TiCl 4 yang mudah menguap, kemudian dipisahkan dari pengotor dan dibakar menjadi TiO 2. Senyawa titanium(III) dapat diperoleh melalui reduksi senyawa titan yang memiliki biloks +4. Dalam larutan air, Ti 3+ terdapat sebagai ion Ti(H2O)63+ berwarna ungu, yang dapat dioksidasi menjadi titanium(IV) oleh udara. Titanium(II) tidak stabil dalam bentuk larutan, tetapi lebih stabil dalam bentuk oksida padat sebagai TiO atau sebagai senyawa halida TiX 2.
Gambar 2. Titanium f.
Vanadium (V)
Vanadium tersebar di kulit bumi sekitar 0,02% massa kulit bumi. Sumber utama vanadium adalah vanadit, Pb3(VO4)2. Vanadium umumnya digunakan untuk paduan dengan logam besi dan titanium. Vanadium(V) oksida digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat. Logam vanadium murni diperoleh melalui reduksi elektrolitik leburan garam VCl2. Logam vanadium menyerupai baja berwarna abu-abu dan bersifat keras serta tahan korosi. Untuk membuat paduan tidak perlu logam murninya. Contohnya, ferrovanadium dihasilkan melalui reduksi campuran V2O5 dan Fe2O3 oleh aluminium, kemudian ditambahkan besi untuk membentuk baja vanadium, baja sangat keras yang digunakan pada bagian mesin dan poros as.
Gambar 3. Vanadium Vanadium banyak digunakan dalam industri-industri seperti : a. Untuk membuat peralatan yang membutuhkan kekuatan dan kelenturan yang tinggi seperti per mobil dan alat mesin berkecepatan tinggi, b. Untuk membuat logam campuran, c. Oksida vanadium (V2O5) digunakan sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat dengan proses kontak.
19
g. Kromium (Cr)
Bijih kromium paling murah adalah kromit, FeCr2O4, yang dapat direduksi oleh karbon menghasilkan ferrokrom. FeCr2O4( s) + 4C( s)
→ Fe– 2Cr( s) + 4C( g )
⎯⎯
Logam kromium banyak digunakan untuk membuat pelat baja dengan sifat keras, getas, dan dapat mempertahankan permukaan tetap mengkilap dengan cara mengembangkan lapisan film oksida. Kromium dapat membentuk senyawa dengan biloks +2, +3, +6.
Gambar 4. Warna hijau emerald pada baju perhiasan disebabkan adanya ion Cr 3+ Adapun kegunaan kromium antara lain sebagai berikut : a. Khromium digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna. b. Kebanyakan khromium digunakan dalam proses pelapisan logam utntuk menghasilkan permukaan logam yang keras dan indah dan juga dapat mencegah korosi. c. Khromium juga luas digunakan sebagai katalis. h. Mangan (Mn)
Mangan relatif melimpah di alam (0,1% kulit bumi). Salah satu sumber mangan adalah batuan yang terdapat di dasar lautan dinamakan pirolusit . Suatu batuan yang mengandung campuran mangan dan oksida besi. Kegunaan umum mangan adalah untuk membuat baja yang digunakan untuk mata bor (pemboran batuan). Mangan terdapat dalam semua biloks mulai dari +2 hingga +7, tetapi umumnya +2 dan +7. Dalam larutan, Mn 2+ membentuk Mn(H2O)62+, yang berwarna merah muda. Mangan(VII) terdapat sebagai ion permanganat (MnO4 – ) yang banyak digunakan sebagai pereaksi analitik. Pembuatan feromangan dilakukan dengan mereduksiMnO 2 dengan campuran besi oksida dan karbon. Reaksinya: MnO2 + Fe2O3 + 5C
Mn + 2Fe + 5CO.
20
Gambar 5. Mangan i.
Besi (Fe)
Besi merupakan logam yang cukup melimpah dalam kulit bumi (4,7%). Besi murni berwarna putih kusam yang tidak begitu keras dan sangat reaktif terhadap zat oksidator sehingga besi dalam udara lembap teroksidasi oleh oksigen dengan cepat membentuk karat.
Gambar 6. Besi Besi umumnya ditemukan dalam bentuk mineral (bijih besi), seperti hematite Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Fe (s) + 2H+(aq) Fe2+(aq) + H2(g) Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe 3+. Sementara larutan asam nitrat pekat akan membentuk lapisan oksida Fe 3O4 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 Fe 2+ 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 Fe 2O3 (coklat-merah) dan FeCl3 (coklat). j.
Kobalt (Co)
Walaupun kobalt relatif jarang terdapat di alam, tetapi dapat ditemukan dalam bijih smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) dalam kadar yang memadai jika diproduksi secara
ekonomis. Kobalt bersifat keras, berwarna putih kebiruan, dan banyak digunakan untuk membuat paduan, seperti baja perak ( stainless steel ). Baja perak merupakan paduan antara besi, tembaga, dan tungsten yang digunakan dalam instrumentasi dan alat-alat kedokteran. 21
Gambar 7. Isotop kobalt digunakan untuk perawatan pasien kanker Kobalt (Co): Unsur cobalt diproduksi ketika hidroksida hujan, akan timbul hipoklorit sodium (NaOCl) . Berikut reaksinya : 2Co2+(aq) + NaOCl(aq) + 4OH-(aq) + H2O
2Co(OH)3(s) + NaCl(aq)
Trihydroxide Co(OH)3 yang dihasilkan kemudian dipanaskan untuk membentuk oksida dan kemudian ditambah dengan karbon sehingga terbentuklah unsur kobalt metal. Berikut reaksinya 2Co(OH)3 (heat) Co2O3 + 3H2O 2Co2O3 + 3C
4Co(s) + 3CO2(g)
k. Nikel (Ni)
Kelimpahan nikel dalam kulit bumi berada pada peringkat ke-24, terdapat dalam bijih bersama-sama dengan arsen, antimon, dan belerang. Logam nikel berwarna putih seperti perak dengan konduktivitas termal dan listrik tinggi, tahan terhadap korosi, dan digunakan untuk melapisi logam yang lebih reaktif. Nikel juga digunakan secara luas dalam bentuk paduan dengan besi membentuk baja.
Gambar 8. Paduan logam nikel dengan tembaga membentuk alloy yang disebut monel, digunakan untuk membuat baling-baling kapal laut. 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: 22
a. Pengeringan. Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran 25 mm. b. Kalsinasi dan Reduksi Kalsinasi dan reduksi di Tanur untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi. c. Peleburan Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak d. Pengkayaan Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen. e. Granulasi dan Pengemasan Granulasi dan pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas. l.
Tembaga (Cu)
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)(Fe2O3),
siderite (FeCO3),
dan magnetite (Fe3O4). Semua senyawa
Tembaga (I) bersifat diamagnetik dan tidak berwarna (kecuali Cu 2O 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), CuSO 4.5H2O (biru), dan CuS (hitam). Tembaga memiliki sifat konduktor listrik sangat baik sehingga banyak digunakan sebagai penghantar listrik, misalnya untuk kabel listrik ( Gambar 9).
Gambar 9. Tembaga digunakan untuk kabel listrik
23
Selain itu, tembaga tahan terhadap cuaca dan korosi. Walaupun tembaga tidak begitu reaktif, tetapi dapat juga terkorosi. Warna kemerah-merahan dari tembaga berubah menjadi kehijau-hijauan akibat terkorosi oleh udara membentuk patina. m. Zink (Zn)
Merupakan logam cukup keras, terang berwarna putih kebiruan, tahan dalam udara lembab dibanding Fe. Hal ini disebabkan diatas lapisan permukaan seng terbentuk lapisan karbonat basa (Zn 2(OH)2CO3) yang dapat menghambat oksidasi lebih lanjut. Karena sifat tersebut, maka seng banyak digunakan untuk melapisi logam besi (disebut kaleng). 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). Kegunaan zink yaitu: a. Digunakan sebagai elektroda pada elektroda (katoda) pada sel elektrokimia dan untuk pembuatan paduan logam. b. ZnO digunakan untuk bahan cat untuk memberikan warna putih dan digunakan untuk pembuatan salep seng (ZnO-vaselin). c. Logam ini digunakan untuk membentuk berbagai campuran logam dengan metal lain . Logam seng telah diproduksi dalam abad 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.
24
2.5 Dampak Keberadaan Unsur Tansisi Bagi Kehidupan
Dampak Keberadaan Unsur Skandium
1. Kerusakan membran sel, sistem reproduksi, & saraf bagi hewan air.
Titanium
1. Dapat menyebabkan gangguan pada sistem pernapasan, kontak pada kulit & mata dapat menyebabkan iritasi.
2. Dapat terakumulasi dalam tubuh manusia yang memberi efek 2. Dalam bentuk negatif pada hati. bubuk logam, mudah terbakar & meledak. 3. Kerusakan paru-paru & Kanker. Besi
1. Kontaminasi dengan besi secara berlebihan dapat menyebabkan keracunan. 2. Kontaminasi dengan besi berkarat dapat membahayakan tubuh, salah satunya terkena tetanus.
Kobalt
1. Bersifat toksik namun lebih rendah dibanding logam-logam lain dalam tanah. 2. Dapat menyebabkan iritasi & gangguan pada pernapasan & paru-paru.
Vanadium
1. Dalam jumlah terlalu tinggi, dapat menimbulkan iritasi pada mata, kulit, paru paru, hidung, & tenggorokan.
Kromium
Mangan
1. Kekurangan kromium dalam tubuh dapat memicu masalah kesehatan, begitu pula jika berlebih.
1. Selain diperlukan, Mangan juga dapat menyebabkan keracunan, pada hewan, manusia, maupun tumbuhan dan lingkungan.
2. Penghambatan enzim pada hewan tertentu.
2. Menyebabkan gangguan metabolisme pada organisme air.
Nikel
Tembaga
1. Kerusakan tanaman, lahan & hutan, dapat pula menyebabkan hujan asam & polusi akibat asap, kesemuanya akibat pertambangan karena unsur ini diperoleh dari proses penambangan.
1. Polutan di perairan laut akibat buangan industri yang mengandung Cu, bersifat toksik bagi organisme laut. 2. Dapat menimbulkan efek negatif bagi pertumbuhan karang.
Seng
1. Dapat mencemari lingkungan. 2. Kekurangan unsur Zn dalam tubuh dapat mengakibatkan gangguan, sedangkan kelebihan dapat memicu keracunan & gangguan reproduksi.
25
BAB III PENUTUP
4.1 Kesimpulan 1. Unsur-unsur periode ketiga dikelompokan menjadi 3 berikut: -
Kelompok unsur logam
: Na, Mg, Al
-
Kelompok unsur semilogam : Si
-
Kelompok unsur nonlogam
: P, S, Cl, dan Ar
2. Unsur Transisi yaitu Unsur yang terletak antara unsur golongan alkali tanah dan golongan boron, merupakan unsur logam dan unsur-unsur blok d dalam sistem periodik. 3. Adapun Sifat-sifat Unsur Transisi, yaitu: 1. Sifat Fisik. -
Sifat Magnetik pada Unsur Transisi
-
Sifat Logam
-
Bilangan Oksidasi
-
Ion Berwarna
2. Sifat Kimia. -
Kereaktifan
-
Pembentukan Ion Kompleks
4. Kegunaan Unsur Transisi dalam Kehidupan Keberadaan unsur-unsur transisi dalam bentuk oksidasi dan sulfida disebabkan unsurunsur logam yang berasal dari perut bumi terdesak menuju kerak bumi akibat tekanan magma. Selama dalam perjalanan menuju kerak bumi, unsur-unsur logam bereaksi dengan belerang atau oksigen yang terdapat di kerak bumi sehingga terbentuk mineral dari unsur-unsur transisi.
26
DAFTAR PUSTAKA
Harnanto. Ari. 2009. Kimia untuk SMA/MA kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
Muchtaridi.Sandri Justiana.2007.Kimia Tiga.Yudistira.Jakarta. Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII
Purba, Michael. 2007. Unsur-unsur Periode ke3 http:/purba.blogspot.com/2012/11/unsur-unsurperiode3.html.
Sunardi. 2009. Makalah Unsur Periode ke3. http://sunardi.blogspot.com/2009/09/makala-unsurperodeke3.html.
http://www.scribd.com/doc/35189708/Kelimpahan-Unsur-Di-Alam
http://akatsukispread.wordpress.com/2011/05/24/kimia
https://id.wikipedia.org/wiki/Logam_transisi
27
Pertanyaan dan Jawaban dari Diskusi pada Tanggal 5 April 2017 Muhammad al Rasyid (Kelompok 1)
1. Bagaimana sistem kerja Larutan Co2+ yang digunakan sebagai tinta rahasia untuk mengirim pesan dan juga dalam sistem peramalan cuaca? Jawaban: Sistem kerjanya dilakukan dengan permainan warna. Untuk larutan Co 2+ yang berwarna merah jambu sering digunakan untuk tinta rahasia karena sifatnya yang mudah menyerap pada kertas sehingga cocok digunakan untuk tinta rahasia pada militer dalam penyampaian surat rahasia. Dan untuk Kertas yang mengandung Co 2+ biru digunakan dalam sistem peramalan cuaca. Ari Andesta Mirwandi (Kelompok 3)
2. Apakah sifat dari nikel saat di buat menjadi aloy akan menghilangkan sifat aslinya? Berikan alasan! Jawaban: Tidak, karena percampuran aloy tersebut bertujuan untuk membuat nikel bekerja melindungi campuran logam lainnya agar tidak berkarat, itu dilakukan karena nikel mempunyai sifat tahan terhadap korosi. Untuk sifat nikel lainnya seperti konduktivitas termal dan listrik tinggi tidak hilang dari sifat nikel saat dijadikan aloy, nikel akan memiliki sifat tersebut jika dialiri aliran listrik. 3. Fosfor merupakan unsur nonlogam tetapi mengapa dipakai pada proses produksi logam, kaca dan semen? Jawaban: Setelah dikaji melalui literatur ternyata fosfor memiliki empat efek besar pada logam terutama besi: peningkatan kekerasan dan kekuatan, temperatur solidus rendah, fluiditas meningkat, dan sesak dingin. Tergantung pada tujuan penggunaan untuk besi, efek ini baik atau buruk.
M. Ikhsan (Kelompok 5)
4. Apa arti dari unsur transisi? Jawaban: Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia arti unsur yaitu bagian terkecil dari suatu benda; bagian benda yang tidak dapat dibagi-bagi lagi dengan proses kimia; bahan asal; zat asal; elemen sedangkan transisi artinya masa peralihan atau keadaan belum stabil. Jadi unsur transisi yaitu elemen yang dalam keadaan belum stabil. Jika dikaitkan dengan sistem periodik unsur transisi ini berakhir pada sub kulit d.
28
Ove Roza Putri R.linge (Kelompok 2)
5. Jelaskan reaksi dari pembentukan kobalt! Jawaban : Kobalt (Co): Unsur cobalt diproduksi ketika hidroksida hujan, akan timbul hipoklorit sodium (NaOCl) . Berikut reaksinya : 2Co2+(aq) + NaOCl(aq) + 4OH-(aq) + H2O 2Co(OH)3(s) + NaCl(aq) Trihydroxide Co(OH)3 yang dihasilkan kemudian dipanaskan untuk membentuk oksida dan kemudian ditambah dengan karbon sehingga terbentuklah unsur kobalt metal. Berikut reaksinya 2Co(OH)3 (heat) Co2O3 + 3H2O 2Co2O3 + 3C 4Co(s) + 3CO2(g) Rismawaty Ruth Theodora Limbong (Kelompok 3)
6. Mengapa unsur-unsur transisi periode keempat dari kiri ke kanan jari-jari atomnya relatif tidak berubah? Jawaban: Disebabkan karena pengisian elektron dari Scandium sampai Zink masuk pada subkulit 3d yang merupakan bagian dari kulit ketiga padahal kulit keempat (4s) sudah terisi, sehingga pengaruhnya terhadap pertambahan jari-jari elektron sangat kecil bahkan kadang-kadang tidak berpengaruh sama sekali.
Aprilia Suraini (Kelompok 2)
7. Salah satu pemanfaatan logam kromium adalah untuk membuat baja stainless steel. Bagaimana komposisi dan kegunaan stainless steel? Jawaban: Untuk membuat stainless steel minimum mengandung 10,5 % kromium. Kegunaannya sebagai baja tahan karat. Zesa Maulana Kasogi (Kelompok 5)
8. Besi yang didapat dari tanur tinggi tidak dapat langsung digunakan, tetapi diolah dulu menjadi baja. Apa prinsip pengolahan besi menjadi baja? Tuliskan proses pengolahan besi menjadi baja! Jawaban : Prinsip pengolahan besi menjadi baja yaitu penurunan kadar karbon dan penghilangan pengotor dan penambahan logam paduan. Tahapannya adalah a. Menurunkan kadar karbon dari 3-4% dalam besi kasar menjadi 0-1,5% dalam baja. b. Membuang Si, Mn, dan P yang kadarnya dalam besi kasar sekitar 1% melalui pembentukan terak bersama-sama dengan pengotor lainnya. 29
