Kimia Unsur

Logam transisi adalah sesuatu yang dapat membentuk satu atau lebih ion stabil yang memiliki orbidal d yang tidak terisi (incompletely filled d orbitals). Berdasarkan pengertian ini, skandium dan seng tidak termasuk logam transisi, sekalipun termasuk anggota blok d.

Skandium memiliki struktur elektronik [Ar] 3d¹4s². Ketika skandium membentuk ion, skandium selalu kehilangan 3 elektron terluar dan pada akhirnya sesuai dengan struktur argon. Ion Sc³⁺ tidak memiliki elektron d dan karena itu tidak sesuai dengan definisi tersebut di atas.

Seng memiliki struktur elektronik [Ar] 3d¹⁰4s². Ketika seng membentuk ion, seng selalu kehilangan dua elektron 4s menghasilkan ion 2+ dengan struktur elektronik [Ar] 3d¹⁰. Ion seng memiliki tingkat d yang terisi penuh dan juga tidak sesuai dengan definisi tersebut di atas.

Hal yang berbeda, tembaga dengan struktur elektronik [Ar] 3d¹⁰4s¹, membentuk dua ion. Pada ion Cu⁺ struktur elektroniknya adalah [Ar] 3d¹⁰. Akan tetapi, pada umumnya membentuk ion Cu²⁺ yang memiliki struktur [Ar] 3d⁹. Tembaga termasuk logam transisi karena ion Cu²⁺ memiliki tingkat orbital d yang tidak terisi penuh.

            Jadi, Unsur transisi adalah unsur yang dapat menggunakan elektron pada kulit terluar dan kulit pertama terluar untuk berikatan dengan unsur-unsur yang lain.

Unsur	Nomor Atom	Konfigurasi Elektron	Orbital
			3d	4s
Skandium (Sc)	21	(Ar) 3d1 4s2	á	áâ
Titanium (Ti)	22	(Ar) 3d2 4s2	á á	áâ
Vanadium (V)	23	(Ar) 3d3 4s2	á á á	áâ
Krom (Cr)	24	(Ar) 3d5 4s1	á á á á á	á
Mangan (Mn)	25	(Ar) 3d5 4s2	á á á á á	áâ
Besi (Fe)	26	(Ar) 3d6 4s2	áâ á á á á	áâ
Kobalt (Co)	27	(Ar) 3d7 4s2	áâ áâ á á á	áâ
Nikel (Ni)	28	(Ar) 3d8 4s2	áâ áâ áâ á á	áâ
Tembaga (Cu)	29	(Ar) 3d10 4s1	áâ áâ áâ áâ áâ	á
Seng (Zn)	30	(Ar) 3d10 4s2	áâ áâ áâ áâ áâ	áâ

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.

B. KELIMPAHAN DI ALAM/SUMBER-SUMBERNYA

Di alam unsur-unsur transisi periode keempat terdapat dalam senyawa/mineral berupa oksida, sulfida, atau karbonat. Berikut ini tabel beberapa mineral terpenting dari unsur-unsur transisi periode keempat.

Logam	Nama mineral	Rumus
Ti Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn	rutile kromit pirolusit manganit hematit magnetit pirit siderit limonit kobaltit pentlandit garnerit kalkopirit kalkosite malachit seng blende smith sonite	TiO2 Cr2O3��FeO MnO2 Mn2O3��H2O Fe2O3 Fe3O4 FeS2 FeCO3 Fe2O3��H2O CoAsS FeNiS H2(NiMg)SiO4��2H2O CuFeS2 Cu2S Cu2(OH)2CO3 ZnS ZnCO3

Sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk senyawa. Hanya sebagian kecil terdapat dalam keadaan bebas seperti emas, perak dan sedikit tembaga. Pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa sulfida dan oksida, karena senyawa ini sukar larut dalam air. Contohnya : Fe₂O₃, Cu₂S, NiS, ZnS, MnO_2.

C.  SIFAT-SIFAT FISIKA DAN KIMIA

Adanya susunan elektron yang khas pada subkulit 3d dan 4s menyebabkan unsur transisi periode keempat mempunyai sifat yang khas, yang berbeda dengan sifat keperiodikan pada logam-logam golongan utama (A).

Beberapa sifat umum unsur transisi :

UNSUR	21Sc	22Ti	23V	24Cr	25Mn	26Fe	27Co	28Ni	29Cu	30Zn
Konfigurasi Elektron	[Ar] 3d1 4s2	[Ar] 3d2 4s2	[Ar] 3d3 4s2	[Ar] 3d5 4s1	[Ar] 3d5 4s2	[Ar] 3d6 4s2	[Ar] 3d7 4s2	[Ar] 3d8 4s2	[Ar] 3d10 4s1	[Ar] 3d10 4s2
Massa jenis (g/mL) keelektro-negatifan	Antara 3.4 - 8.92 (makin besar sesuai dengan arah panah) --------------------------------------------------------> Antara 1.3 - 1.9 (makin besar sesuai dengan arah panah)
Bilangan oksidasi	0;3	0;2; 3;4	0;2;3; 4;5	0;2; 3;6	0;2;3; 4;6;7	0;2;3	0;2;3	0;2;3	0;1;2	0;2
Titik lebur (oC)	Di atas 1000oC (berbentuk padat)
Energi ionisasi (kJ/mol)	Antara 1872 - 2705 (sukar melepaskan elektron terluarnya)
Jumlah elektron tunggal	Satu	Dua	Tiga	Enam	Lima	Empat	Tiga	Dua	Satu	-
Sifat para-magnetik/ fero-magnetik	Sifat yang disebabkan karena adanya elektron yang tidak berpasangan (=elektron tunggal) Makin banyak elektron tunggalnya, makin bersifat feromagnetik									diama-gnetik
Warna ion M2+	-	-	Ungu	Biru	Merah muda	Hijau muda	Merah muda	Hijau	Biru	-
Warna ion M3+	Tak ber-warna	Ungu	Hijau	Hijau	-	Kuning	-	-	-	-
Ion-ion tak berwarna	Sc3+ , Ti4+ , Cu+ , Zn2+
Catatan : MnO4- = ungu Cr2O72- = jingga

UNSUR	Oksida	Jenis oksida	Rumus Basa/Asam
24Cr (krom)	CrO	Oksida basa	Cr(OH)2
	Cr2O3	Oksida amfoter	Cr(OH)3 HCrO2
	CrO3	Oksida Asam	H2CrO4 H2CrO7
25Mn (mangan)	MnO	Oksida Basa	Mn(OH)2
	Mn2O3		Mn(OH)3
	MnO3	Oksida Asam	H2MnO4 HMnO4
	Mn2O7
26Fe (besi)	FeO	OKSIDA BASA	Fe(OH)2
	Fe2O3		Fe(OH)3
27Co (kobal)	CoO		Co(OH)2
	Co2O3		Co(OH)3
28Ni (nikel)	NiO		Ni(OH)2
	Ni2O3		Ni(OH)3
29Cu (tembaga)	Cu2O		CuOH
	CuO		Cu(OH)2

D. KEGUNAAN DAN PEMBUATAN

A. Scandium
Kira-kira 20 kg (dalam bentuk Sc2O3) skandium digunakan setiap tahun di Amerika Syarikat untuk membuat lampu berkeamatan tinggi. Skandium iodida yang dicampur ke dalam lampu wap raksa akan menghasilkan sumber cahaya buatan kecekapan tinggi yang menyerupai cahaya matahari dan membolehkan salinan warna yang baik untuk kamera TV. Lebih kurang 80 kg skandium digunakan sejagat setiap tahun dalam pembuatan lampu mentol. Isotop radioaktif Sc-46 digunakan dalam peretak penapis minyak sebagai agen penyurih.

B. Titanium
Titanium banyak digunakan dalam industri dan konstruksi.
1. Ti digunakan sebagai bahan konstruksi karena mempunyai sifat fisik:
a) Rapatannya rendah (logam ringan).
b) Kekuatan strukturnya tinggi.
c) Tahan panas.
d) Tahan terhadap korosi.

2. Ti digunakan sebagai badan pesawat terbang dan pesawat supersonik, karena pada temperatur tinggi tidak mengalami perubahan kekuatan (strenght).

3. Ti digunakan sebagai bahan katalis dalam industri polimer polietlen.

4. Ti digunakan sebagai pigmen putih, bahan pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik.

5. Sebagai katalis pada industri polimer.

C. 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 (V2¬O5) digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat dengan proses kontak.

D. Khrom
Khrom digunakan untuk mengeraskan baja, pembuatan baja tahan karat dan membentuk banyak alloy (logam campuran) yang berguna. Kebanyakan digunakan dalam proses pelapisan logam untuk menghasilkan permukaan logam yang keras dan indah dan juga dapat mencegah korosi. Khrom memberikan warna hijau emerald pada kaca. Khrom juga luas digunakan sebagai katalis.

E. Mangan
Mangan dioksida (sebagai pirolusit) digunakan sebagai depolariser dan sel kering baterai dan untuk menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor besi. Mangan sendiri memberi warna lembayung pada kaca. Dioksidanya berguna untuk pembuatan oksigen dan khlorin, dan dalam pengeringan cat hitam. Senyawa permanganat adalah oksidator yang kuat dan digunakan dalam analisis kuantitatif dan dalam pengobatan.
Mangan juga banyak tersebar dalam tubuh. Mangan merupakan unsur yang penting untuk penggunaan vitamin B1.

F. Besi
Kegunaan utama dari besi adalah untuk membuat baja. Baja adalah istilah yang digunakan untuk semua aloi dari besi (aliase). Baja aliase, yaitu baja spesial yang mengandung unsur tertentu sesuai dengan sifat yang diinginkan. Salah satu contoh baja yang terkenal adalah stainless steel, yang merupakan baja tahan karat.

G. Cobalt
Kobal dicampur dengan besi, nikel, dan logam lainnya untuk membuat Alnico, alloy dengan kekuatan magnet luar biasa untuk berbagai keperluan. Alloy stellit, mengandung kobal, khrom, dan wolfram, yang bermanfaat untuk peralatan berat, peralatan yang digunakan pada suhu tinggi, maupun peralatan yang digunakan dengan kecepatan tinggi.

H. Nickel
Nikel digunakan untuk:
1. Pembuatan aloi, battery electrode, dan keramik.
2. Zat tambahan pada besi tuang dan baja, agar mudah ditempa dan tahan karat.
3. Pelapis besi (pernekel).
4. Sebagai katalis

I. Tembaga
Tembaga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti untuk kabel listrik, bahan uang logam, untuk bahan mesin pembangkit tenaga uap dan untuk aloi.

J. Seng
Logam ini digunakan untuk membentuk berbagai campuran logam dengan metal lain. Kuningan, perak nikel, perunggu, perak Jerman, solder lunak dan solder aluminium adalah beberapa contoh campuran logam tersebut. Seng dalam jumlah besar digunakan untuk membuat cetakan dalam industri otomotif, listrik, dan peralatan lain semacamnya. Campuran logam Prestal, yang mengandung 78% seng dan 22% aluminium dilaporkan sekuat baja tapi sangat mudah dibentuk seperti plastik. Prestal sangat mudah dibentuk dengan cetakan murah dari keramik atau semen.

Pengolahan logam dari bijih disebut metalurgi. Bijih adalah mineral atau benda alam lainnya yang secara ekonomis dapat diambil logamnya. Karena logam banyak terdapat dalam bentuk senyawa (oksida, sulfida), maka prosesnya selalu reduksi.

Ada tiga tingkat proses pengolahan, yaitu :

1. Menaikan konsentrasi bijih.

2. proses reduksi

3. Pembersihan, pembuatan aliase dan pemurnian

1. Menaikan Konsentrasi Bijih.

Memisahkan bijih dari campurannya misalnya dengan ditumbuk, lalu dipisahkan dengan berbagai cara, misalnya :

a. Dicuci dengan air.

b. Diapungkan dengan deterjen atau zat pembuih (flotasi)

c. Dipisahkan dengan magnet

d. Dengan pemanggangan. Bijih dipanaskan di udara terbuka, menghasilkan oksidanya.