O slideshow foi denunciado.
Seu SlideShare está sendo baixado. ×

Kimia unsur (Unsur Transisi Periode Keempat)

Mais Conteúdo rRelacionado

Kimia unsur (Unsur Transisi Periode Keempat)

  1. 1. Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat terdiri dari : 1. Skandium (Sc) 2. Titanium (Ti) 3. Vanadium (V) 4. Kromium (Cr) 5. Mangan (Mn) 6. Besi (Fe) 7. Kobalt (Co) 8. Nikel (Ni) 9. Tembaga (Cu) 10.Seng (Zn)
  2. 2. KEBERADAAN UNSUR UNSUR LOGAM TRANSISI DI ALAM Unsur Keberadaan di Alam Skandium Sc terutama terdapat pada mineral tortveitil (~34% Sc), wikit, bijih Sn, dan tungsten. Bentuk dasar adalah Sc2O3. Logam Sc diperoleh sebagai produk samping pemurnian uranium. Titanium Ti merupakan unsur peringkat ke-10 terbanyak di kerak bumi. Ti biasanya terdapat dalam bentuk mineral rutile (TiO2) atau ilmenite (FeTiO3 ). Vanadium V terdapat di kerak bumi dengan kadar ~0,02%. V terdapat pada mineral patronit (VS4), Vanadinit [Pb5(VO4-)3Cl], dan kamotit [K2(UO2)2(VO4-) 2·3H2O ] Kromium Cr terdapat pada mineral kromit [Fe,Mg(CrO4].
  3. 3. Unsur Keberadaan di Alam Mangan Mn terutama terdapat pada pirolusit (MnO₂), psilomelan*(Ba,H₂0)2Mn₅O₁₀+, dan rodokrosit (MnCO₃). Logam Mn diekstraksi dari pirolusit. Besi Fe merupakan unsur kedua terbanyak di alam. Besi ditemukan dalam mineral hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄ ) , siderit (FeCO₃), limonit (2Fe₂O₃∙3H₂O), dan pirit (FeS₂) Kobalt Co berada sebagai senyawa kobaltin (CoAsS) dan lineit (CO₃S₄). Co murni dihasilkan dari produk samping pemurnian Ni,Cu, dan Fe.
  4. 4. Nikel Ni ditemukan dalam mineral pentlandit [(NiFe)₉S₈+ . Logam Ni diperoleh dengan memanaskan bijih besi dalam tungku pembakaran. Tembaga Cu ditemukan dalam bentuk unsur maupun senyawa sulfida dalam mineral kalkopirit (CuFeS₂) ,kovelin (CuS), kalkosit (Cu₂S) atau seperti kuprit (Cu₂O) Seng Zn ditemukan di dalam mineral zinkblende/spalerit (ZnS), kalamin, franklinit, smitsonit, (ZnCO3), wilemit, dan zincite (Zn0).
  5. 5. SIFAT FISIS UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT Sifat Atomik Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Jari-jari logam (pm) 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125 Energi Ionisasi I (kJ/mol) 631 658 650 653 717 759 758 737 746 906 Keelektronegatifan 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,8 1,8 1,9 1,6 Biloks (maksimum) +3 +4 +5 +6 +7 +6 +5 +4 +3 +2
  6. 6. Sifat fisis Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Kerapatan (kg/m3) 2.990 4.500 5.960 7.200 7.200 7.860 8.900 8.900 8.920 7.140 Kekerasan (Mohs) - 6,0 7,0 8,5 6,0 4,0 5,0 4,0 3,0 2,5 Titik Leleh (0C) 1.541 1.668 1.890 1.857 1.244 1.535 1.495 1.453 1.083 419 Titik Didih (0C) 2.830 3.287 3.407 2.672 2.061 2.861 2.927 2.913 2.567 907 ∆Hfus (KJ/mol) 14.1 15,5 20,9 16,9 12,1 13,8 16,2 17,5 13,1 7,32 ∆Hv (KJ/mol) 314 421 452 344 226 350 377 370 300 115 Daya Hantar Listrik (MΩ-1 cm-1 ) 0.018 0,023 0,049 0,077 0,007 0,099 0,172 0,143 0,596 0,166 Daya Hantar Panas (W/cmK) 0.158 0,219 0,307 0,937 0,078 0,802 1,00 0,907 4,01 1,16
  7. 7. Untuk dapat mempelajari kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat, dapat digunakan data Sifat Atomik dan Konfigurasi Elektron.
  8. 8. Dalam upaya mencapai konfigurasi gas mulia, logam transisi akan melepas elektron-elektron di subkulit s dan d –nya. Karena jumlah elektron di subkulit d yang tergolong banyak, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk melepas elektron-elektron tersebut. Hal ini ditunjukkan dari kecenderungan nilai energi ionisasi nya yang secara umum bertambah dari Sc ke Zn, meski ada fluktuasi. Dengan demikian, diharapkan kereaktifan unsur- unsur transisi akan berkurang dari Sc ke Zn. Namun demikian, di dalam prakteknya, ada faktor lain yang mempengaruhi kereaktifan logam transisi, yakni : karakteristik lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan unsur sewaktu unsur teroksidasi/ bereaksi.
  9. 9. Kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat juga ditunjukkan dari nilai Potensial reduksi standar (E⁰) pada tabel berikut : E⁰ (Volt) Periode 4 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M + 2e⁻ ↔ M - -1,63 -1,13-0,90 -1,18 -0,44 -0,28 -0,25 +0,34 -0,76
  10. 10. Sifat magnetik suatu unsur disebabkan keberadaan elektron yang tidak berpasangan di dalam orbital atomnya. Kemungkinan adanya elektron tidak berpasangan cenderung ditemui pada atom dari unsur dengan subkulit yang terdiri dari banyak orbital, yakni subkulit d dan f. Seperti diketahui, sebagian besar unsur-unsur transisi periode keempat memiliki elektron-elektron yang tidak berpasangan dalam orbital-orbital di subkulit d –nya, Hal ini menyebabkan unsur-unsur ini menjadi mudah tertarik ke medan magnet luar.
  11. 11. Elektron yang Tidak Berpasangan
  12. 12. Berdasarkan sifatnya dalam medan magnet luar, sifat magnetik zat dapat dibedakan menjadi : a. Diamagnetik Sifat diamagnetik dimiliki zat yang semua elektronnya sudah berpasangan (↑↓) dimana momen magnetiknya saling meniadakan. Sewaktu diletakkan dalam medan magnet, zat ini akan ditolak sedikit oleh medan magnet. b. Paramagnetik Sifat paramagnetik dimiliki zat yang mempunyai setidaknya 1 elektron tidak berpasangan (↑). Dalam medan magnet luar, momen-momen magnetik atom yang terdistribusi acak akan tersusun berjajar. Zat akan tertarik ke medan magnet luar tersebut.
  13. 13. Tingkat Oksidasi Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat
  14. 14. Warna Senyawa
  15. 15. Proses Ekstraksi Besi Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi : -Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas tanur. -Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian bawah tungku agar C bereaksi dengan O₂ membentuk CO₂. -Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan bereaksi lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO. C (s)+ O₂(g) → CO₂(g) CO₂(g) + C(s) → 2CO (g)
  16. 16. -Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi. Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut : Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena suhu di bawah lebih tinggi sekitar 2000⁰C, Fe akan berada dalam bentuk lelehannya. 3Fe₂O₃(s) + CO(g) → 2Fe₃O₄ (s) + CO₂(g) Fe₃O ₄(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO₂(g) FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g) Fe₂O₃(s) + 3CO → 2Fe(l) + 3CO₂(g)
  17. 17. -Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai menjadi CaO -CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag). CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l)
  18. 18. -Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali). Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi tuang atau diproses lebih lanjut menjadi baja, tergantung dari aplikasinya.
  19. 19. Proses Ekstraksi Tembaga Bijih tembaga diolah dulu agar kandungannya menjadi sekitar 25-35% Cu. Tungku Peleburan Tungku Pemisahan Perak Tungku Konversi Pemurnian dengan Pembakaran Pembuatan anode Cu Tembaga anode dengan kandungan 99,4% Cu masuk ke proses elektrolisis untuk menghasilkan ~99,999% CU Diagram proses ekstraksi tembaga :
  20. 20. a. Sebagai Magnet
  21. 21. b. Sebagai Katalis Katalis Aplikasi Industri V₂O₅ Untuk produksi H₂SO₄ menggunakan proses kontak. Fe Serbuk Fe dan garam lainnya digunakan sebagai katalis dalam proses Haber-Bosch untuk produksi NH₃. Ni Untuk hidrogenasi (penambahan hidrogen) ke dalam minyak dari tumbuh-tumbuhan TiCl₃ Untuk polimerisasi etena menjadi polietena. Penggunaan unsur-unsur transisi periode keempat sebagai katalis terkait dengan sifat karakteristiknya, yakni memiliki berbagai tingkat oksidasi. Hal ini memberikan alternatif bagi jalur reaksi dengan energi aktivasi yang lebih rendah, sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
  22. 22. c. Sebagai Bahan Struktur Logam transisi mempunyai ikatan logam yang lebih kuat dibandingkan logam utama (non-transisi), dan struktur kristal yang rapat. Hal ini menyebabkan logam transisi memiliki kekuatan mekanik yang tinggi sehingga digunakan sebagai bahan struktur.
  23. 23. d. Sebagai Pewarna
  24. 24. e. Sebagai mineral penting dalam tubuh Ion Logam Transisi Fungsi dalam tubuh Fe Peredaran O₂ ke seluruh tubuh, penyimpanan O₂ dalam jaringan otot, respirasi, pembelahan sel Cu Respirasi Zn Kontrol pH darah Co Pembelahan Sel
  25. 25. Pertanyaan & Jawaban 1. Nama : Yogi Sundana Pertanyaan : Sebutkan dampak positif dan negatif pada unsur transisi periode keempat! Jawaban : Dampak Positif : a. Kromium : untuk melapisi logam lain, pewarna keramik dan tekstil b. Tembaga : sebagai insektisida, anti lumut pada kolam, pewarna gelas dan katalis Dampak Negatif : Penggunaan Cu mudah terbakar dalam bentuk serbuk halus
  26. 26. 2. Nama : Mutia Radiana Pertanyaan : Jelaskan proses ekstraksi besi dan tembaga! Jawaban : Proses Ekstraksi Besi : Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi : -Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas tanur. -Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian bawah tungku agar C bereaksi dengan O₂ membentuk CO₂. C (s)+ O₂(g) → CO₂(g) -Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan bereaksi lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO. CO₂(g) + C(s) → 2CO (g)
  27. 27. -Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi. Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut : Fe₂O₃(s) + 3CO → 2Fe(l) + 3CO₂(g) Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena suhu di bawah lebih tinggi sekitar 2000⁰C, Fe akan berada dalam bentuk lelehannya. 3Fe₂O₃(s) + CO(g) → 2Fe₃O₄ (s) + CO₂(g) Fe₃O ₄(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO₂(g) FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)
  28. 28. -Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai menjadi CaO -CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag). Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali). Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi tuang atau diproses lebih lanjut menjadi baja, tergantung dari aplikasinya. CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l)
  29. 29. Gambar Tanur Besi
  30. 30. Proses Ekstraksi Tembaga : Diagram proses ekstraksi tembaga : Bijih tembaga diolah dulu agar kandungannya menjadi sekitar 25-35% Cu. Tungku Peleburan Tungku Pemisahan Perak Tungku Konversi Pemurnian dengan Pembakaran Pembuatan anode Cu Tembaga anode dengan kandungan 99,4% Cu masuk ke proses elektrolisis untuk menghasilkan ~99,999% CU
  31. 31. 3. Nama : M. Arif Maulana Pertanyaan: Jelaskan proses pembuatan Titanium, Vanadium dan Kromium pada unsur transisi periode keempat! Jawaban : 1. Cara Pembuatan Titanium : Langkah awal produksi titanium dilakukan dengan mengubah bijih rutil yang mengandung TiO2 menjadi TiCl4, kemudian TiCl4 dureduksi dengan Mg pada temperature tinggi yang bebas oksigen. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut : TiO2 (s) + C(s) + 2Cl2(g) → TiCl4(g) + CO2(g) TiCl4(g) + 2Mg(s) → Ti(s) + 2MgCl2(g) Reaksi dilakukan pada tabung baja. MgCl2 dipindahkan dan dielektrolisis menjadi Mg dan Cl2. Keduanya kemudian didaurulangkan. Ti didapatkan sebagai padatan yang disebut sepon. Sepon diolah lagi dan dicampur dengan logam lain sebelum digunakan.
  32. 32. 2. Cara pembuatan Vanadium Produksi vanadium sekitar 80% digunakan untuk pembuatan baja. Dalam penggunaannya vanadium dibentuk sebagai logam campuran besi. Fero vanadium mengandung 35% - 95% vanadium. Ferrovanadium dihasilkan dengan mereduksi V205 dengan pereduksi campuran silicon dan besi. SiO2 yang dihasilkan direaksikan dengan CaO membentuk kerak CaSiO3(l). reaksinya sebagai berikut. 2 V205(s) + 5Si(s) → { 4V(s) + Fe(s) } + 5 SiO2(s) SiO2(s) + CaO(s) → CaSiO3 Kemudian ferrovanadium dipisahkan dengan CaSiO3. 3. Cara Pembuatan kromium Krom merupakan salahsatu logam yang terpenting dalam industry logam dari bijih krom utama yaitu kromit, Fe(CrO2)2 yang direduksi dapat dihasilkan campuran Fe dan Cr disebut Ferokrom. Reksinya sebagai berikut : Fe(CrO2)2(s) +4C(s) → Fe(s)+2Cr(s) + 4CO(g) Ferokrom ditambahkan pada besi membentuk baja.

×