Pages

makalah unsur-unsur transisi periode ke empat (Kimia)

7 komentar

BAB I
PENDAHULUAN



A. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari,kita sering mendengar sepeti tembaga,besi, emas dan perak. Bagaimana posisi unsure-unsur terseutdalam table periodik? Unsur-unsur tersebut terletak pada golongan transisi periode ke empat dan ke lima. Disini kami hanya menjelaskan tentang unsure-unsur transisis periode ke empat.
1.      Titanium
Tentunya kalian mempunyai jam tangan bukan? Ada jam yang terbuat dari logam, tidak berat ketika dipakai, tidak berkarat ketika kena air, dan tetap mengilap walaupun sudah lama dipakai.
Pernahkah kalian perhatikan dari logam apakah jam itu? Salah satu bahan yang digunakan dalam pembuatan jam tangan adalah titanium.
2.   Vanadium
Vanadium adalah logam abu-abu yang keras dan tersebar luas dikulit bumi sekitar 0,02 % massa.
3.   Kromium
Kromium, terletak pada golongan VI B periode keempat dan merupakan salah satu logam yang penting.
4.      Mangan
Bijih mangan yang utama adalah pirolusit (MnO2).
5.      Besi
Besi bersifat logam dan terletak pada golongan VIII B periode empat dalam tabeln periodic. Besi di dunia, dengan produksi tahunan mendekati satu miliar ton merupakan logam penting dalam peradaban modern.
6.      Kobalt
Kobalt di alam diperoleh sebagai bijih smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu.
7.   Nikel
Bijih nikel di alam banyak ditemukan dalam mineral petlantdit [(Fe,Ni)9S8) dan garnirit [(Ni, Mg)SiO3. nH2O].


8.      Tembaga
Tentunya kalian sering melihat kawat tembaga bukan ? kawat tembaga yang berwarna kuning dan digunakan untuk kawat listrik.
9.      Zink
Zink di alam merupakan senyawa yang tersebar luas sebagai bijih tambang. Umumnya senyawa tersebut adalah zink blende (ZnS) dan calamine (ZnCO3).



B.     Rumusan Masalah
1.      Bagaimana cara pembuatan unsur-unsur transisi periode ke empat ?
2.      Bagaimana sifat fisis dan sifat kimia unsur-unsur transisi periode ke empat ?
3.      Bagaimana penggunaan unsur-unsur transisi periode ke empat ?


C.    Tujuan
1.      Untuk menjelaskan bagaimana cara pembuatan unsur-unsur periode ke empat.
2.      Untuk menjelaskan sifat fisis dan sifat kimia unsur-unsur periode ke empat.
3.      Untuk menjelaskan penggunaan unsur-unsur periode ke empat.





















BAB II
PEMBAHASAN



A.    Cara Pembuatan unsur-unsur transisi periode ke empat
1.      Cara pembuatan Titanium
Produksi titanium yang makin banyak disebabkan karena kebutuhan dalam bidang militer dan industry pesawat terbang makin meningkat. Hal ini disebabkan karena titanium lebih disukai daripada aluminium dan baja. Aluminium akan kehilangan kekuatannya pada temperatur tinggi dan baja terlalu rapat (mempunyai kerapatan yang tinggi).

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.
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.

4.      Cara pembuatan mangan
Logam ,mangan diperoleh dengan
1.     mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.
2.     Proses aluminothermy dari senyawa MnO2, persamaan reaksinya:
Tahap 1 :    3MnO2 (s)                      à      Mn3O4 (s)    +       O2(g)
Tahap 2 :    3Mn3O4 (s)   +       8Al (s)          à      9Mn (s)        +       4AL203 (s)


5.      Cara pembuatan Besi

Bahan dasar : Bijih besi hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, bahan tambahan batu gamping, CaCO3 atau pasir (SiO2). Reduktor kokes (C)
Dasar reaksi : Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna C
Tempat : Dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.
Reaksi dalam dapur tinggi adalah kompleks. Secara sederhana dapat dilihat pada penjelasan berikut. Dalam 24 jam rata-rata menghasilkan 1.000 – 2.000 ton besi kasar dan 500 ton kerak (terutama CaSiO3). Kira-kira 2 ton bijih, 1 ton kokes dan 0,3 ton gamping dapat menghasilkan 1 ton besi kasar.
Reaksi yang terjadi :





1. Reaksi pembakaran.
Udara yang panas dihembuskan , membakar karbon terjadi gas CO2 dan panas. Gas CO2 yang naik direduksi oleh C menjadi gas CO.
C + O2 CO2
CO2 + C 2CO
2. Proses reduksi
Gas CO mereduksi bijih.
Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3 CO2
Fe3O4 + 4CO 3 Fe + 4 CO2
Besi yang terjadi bersatu dengan C, kemudian meleleh karena suhu tinggi (1.5000C)
3. Reaksi pembentukan kerak
CaCO3 CaO + CO2
CaO + SiO2 CaSiO3 kerak
pasir
Karena suhu yang tinggi baik besi maupun kerak mencair. Besi cair berada di bawah. Kemudian dikeluarkan melalui lubang bawah, diperoleh besi kasar dengan kadar C hingga 4,5%. Disamping C mengandung sedikit S, P, Si dan Mn. Besi kasar yang diperoleh keras tetapi sangat rapuh lalu diproses lagi untuk membuat baja dengan kadar C sebagai berikut :
baja ringan kadar C : 0,05 – 0,2 %
baja medium kadar C : 0,2 – 0,7 %
baja keras kadar C : 0,7 – 1,6 %


Pembuatan baja :
Dibuat dari besi kasar dengan prinsip mengurangi kadar C dan unsur-unsur campuran yang lain. Ada 3 cara :
1. Proses Bessemer :
Besi kasar dibakar dalam alat convertor Bessemer. Dari lubang-lubang bawah dihembuskan udara panas sehingga C dan unsur-unsur lain terbakar dan keluar gas. Setelah beberapa waktu kira-kira ¼ jam dihentikan lalu dituang dan dicetak.
     2. Open-hearth process
Besi kasar, besi tua dan bijih dibakar dalam alat open-hearth. Oksida-oksida besi (besi tua, bijih) bereaksi dengan C dan unsur-unsur lain Si, P, Mn terjadi besi dan oksida-oksida SiO2, P2O5, MnO2 dan CO2. dengan demikian kadar C berkurang.
3. Dengan dapur listrik.
Untuk memperoleh baja yang baik, maka pemanasan dilakukan dalam dapur listrik. Hingga pembakaran dapat dikontrol sehingga terjadi besi dengan kadar C yang tertentu.

6.      Cara Pembuatan Kobalt
Kobalt di alam diperoleh sebagai biji smaltit (CoAs2) dan kobaltit (CoAsS) yang biasanya berasosiasi dengan Ni dan Cu. Untuk pengolahan biji kobalt dilakukan sebagai berikut :
Pemanggangan :
CoAs (s)            Co2O3(s) + As2O3(s)
Co2O3(s) + 6HCl        2 CoCl3(aq) + 3 H2O(l)
Zat-zat lain seperti Bi2O3 dan PbO diendapkan dengan gas H2S
Bi2O3(s) + 3 H2S(g)             Bi2S3 (aq) + 3 H2O(l)
PbO(s) +  H2S(g)                   PbS(s)  +      H2O(l)

Pada penambahan CoCO3 (s) dengan pemanasan akan diendapkan As dan Fe sebagai karbonat. Dengan penyaringan akan diperoleh CoCl3. Tambahan zat pencuci mengubah CoCl3 menjadi Co2O3. Selanjutnya CoCO3 direduksi dengan gas hydrogen, menurut reaksi :
Co2O3 (s)  + H2(g)              2 CO(s) + 3 H2O (g)
Penggunaan kobalt antara lain sebagai aloi, seperti alnico, yaitu campuran Al, Ni, dan Co.

7.      Cara pembuatan nikel
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:
- Pengeringan di Tanur Pengering bertujuan untuk menurunkan kadar air bijih laterit yang dipasok dari bagian Tambang dan memisahkan bijih yang berukuran 25 mm.
- Kalsinasi dan Reduksi di Tanur untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi.
- Peleburan di Tanur Listrik untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte dan terak
- Pengkayaan di Tanur Pemurni untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen.
- Granulasi dan Pengemasan untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas.
8.      Cara pembuatan tembaga
Pada umumnya bijih tembaga mengandung 0,5 % Cu, karena itu diperlukan pemekatan biji tembaga. Langkah-langkah pengolahan bijih tembaga adalah seperti skema berikut
Reaksi proses pengolahannya adalah :
1.      2 CuFeS2(s)  + 4 O2       800 0 C   Cu2S(l) + 2 FeO (s) + 3 SO2 (g)
2.      FeO(s) + SiO2 (s)         14000C       FeSiO3 (l)

Cu2S dan kerak FeSiO3 (l) dioksidasi dengan udara panas, dengan reaksi sebagai berikut    :

2 Cu2S(l) + 3 O2 (g)                  2 Cu2O(l)  + 2 SO2(g)
2 Cu2O(l) + Cu2S(s)                 6 Cu(l) + SO2 (g)
3 Cu2S(l) + 3 O2                     6 Cu(l) + 3 SO2(g)

Pada reaksi oksidasi tersebut diperoleh 98% - 99% tembaga tidak murni. Tembaga tidak murni ini disebut tembaga blister atau tembaga lepuh. Tembaga blister adalah tembaga yang mengandung gelembung gas SO2 bebas.

Untuk memperoleh kemurnian Cu yang lebih tinggi, tembaga blister dielektrolisis dengan elektrolit CuSO4 (aq). Pada elektrolisis, sebagai electrode negatif (katode) adalah tembaga murni dan sebagai electrode positif (anode) adalah tembaga blister.

9.      Cara pembuatan zink
Logam seng telah diproduksi dalam abat 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.









B.     Sifat fisis dan kimia unsur-unsur periode ke empat

Semua unsur- unsure periode ke empat ditemukan di alam dalam bentuk senyawa.

Unsur
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Jari-jari atom (nm)
0,16
0,15
0,14
0,13
0,14
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
Titik leleh (0C)
1540
1680
1900
1890
1240
1540
1500
1450
1080
420
Titik didih (0 C)
2370
3260
3400
2480
2100
3000
2900
2730
2600
910
Kerapatan (g/cm3)
3,0
4,5
6,1
7,2
7,4
7,9
8,9
8,9
8,9
7,1
E ionisasi I (kJ/mol)
6,30
660
650
6500
720
760
760
740
750
910
E ionisasi II (kJ/mol)
1240
1310
1410
1590
1510
1560
1640
1750
1960
1700
E ionisasi III (kJ/mol)
2390
2650
2870
2990
3260
2960
3230
3390
3560
3800
E0 red M2+ (aq)
-
-
-1,2
-0,91
-1,19
-0,44
-0,28
-0,25
+0,34
0,76
E0 red M3+ (aq)
-2,1
-1,2
-0,-86
-0,74
-0,28
-0,04
+0,44
-
-
-
Kekerasan ( skala mohs)
-
-
-
9,0
5,0
4,5
-
-
3,0
2,5
Unsure transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat khas yang membedakannya dari unsure golongan utama. Sifat-sifat khas unsure transisi berkaitan dengan adanya sub kulit d yang terisi penuh.
1.      Sifat logam
Semua unsure transisi periode keempat bersifat logam, baik dalam sifat kimia maupun dalam sifat fisis. Harga energy ionisasi yang relative rendah (kecuali seng yang agak tinggi), sehingga, mudah membentuk ion positif. Demikian pula, harga titik didih dan titik lelehnya relative tinggi (kecuali Zn yang membentuk TD dan TL relative rendah). Hal ini disebabkan orbital subkulit d pada unsure transisi banyak orbital yang kosong atau tersisi tidak penuh. Adanya orbital yang kosong memungkinkan atom-atom membentuk ikatan kovalen (tidak permanen) disamping ikatan logam. Orbital subkulit 3d pada seng terisi penuh sehingga titik lelehnya rendah. Bandingkan dengan unsure utama yang titik didih dan titik lelehnya juga relative rendah.
2.      Sifat magnet
Adanya electron-elektron yang tidak berpasangan pada sub kulit d menyebabkan unsur-unsur transisi bersifat paramagnetic (sedikit ditarik ke dalam medan magnet). Makin banyak electron yang tidak berpasangan, maka makin kuat pula sifat paramagnetknya. Pada seng dimana orbital pada sub kulit d terisi penuh, maka bersifat diamagnetic (sedikit ditolak keluar medan magnet).
3.      Membentuk senyawa-senyawa berwarna
Senyawa unsure transisi (kecuali scandium dan seng), memberikan bermacam warna baik padatan maupun larutannya. Warna senyawa dari unsure transisi juga berkaitan dengan adanya orbital sub kulit d yang terisi tidak penuh. Peralihan electron yang terjadi pada pengisian subkulit d (sehingga terjadi perubahan bilangan oksidasi) menyebabkan terjadinya warna pada senyaa logam transisi.
Senyawa dari Sc3+  dan Ti4+  tidak berwarna karena subkulit 3d-nya kosong, serta senyawa dari Zn2+ tidak berwarna karena subkulit 3d-nya terisi penuh, sehingga tidak terjadi peralihan electron.
4.      Mempunyai beberapa tingkat oksidasi
Kecuali Sc dan Zn, unsure-unsur transisi periode keempat mempunyai beberapa tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi yang mungkin bergantung pada bilangan oksidasi yang dapat dicapai kestabilannya.
Kestabilan senyawa logam transisi diantaranya bergantung pada jenis atom yang mengikat logam transisi, senyawa berbentuk Kristal atau larutan, PH dalam air. Kestabilan bilangan oksidasi yang tinggi dapat dicapai melalui pembentukan senyawa dengan oksoaniaon, fluoride, dan oksofluorida.



Warna senyawa logam transisi dengan berbagai bilangan oksidasi

Unsure
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
Sc
-
-
Tb
-
-
-
-
Ti
-
-
ungu
Tb
-
-
-
V
-
Ungu
Hijau
biru
Merah
-
-
Cr
-
Biru
Hijau
-
-
Jingga
-
Mn
-
Merah muda
Coklat
Coklat tua
Biru
Hijau
Ungu
Fe
-
Hijau
Kuning
-
-
-
-
Co
-
Merah muda
Ungu
-
-
-
-
Ni
-
Hijau
-
-
-
-
-
Cu
Tb
Biru
-
-
-
-
-
Zn
-
Tb
-


-
-
5.      Banyak di antaranya dapat membentuk ion kompleks
Ion kompleks adalah ion yang terdiri atas atom pusat dan ligan. Biasanya atom pusat merupakan logam transisi yang bersifat elektropositif dan dapat menyediakan orbital kosong sebagai tempat masuknya ligan. Contohnya ion besi (III) membentuk ion kompleks [Fe(CN)6].
6.      Beberapa diantaranya dapat digunakan sebagai katalisator
Salah satu sifat penting unsure transisi dan senyawanya, yaitu kemampuannya untuk menjadi katalis-katalis reaksi-reaksi dalam tubuh. Di dalam tubuh, terdapat enzim sitokrom oksidase yang berperan dalam mengoksidasi makanan. Enzim ini dapat bekerja bila terdapat ion Cu2+. Beberapa logam transisi atau senyawanya telah digunakan secara komersial sebagai katalis pada proses industry seperti TiCl3 (Polimerasasi alkena pada pembuatan plastic), V2O5 (proses kontak pada pembuatan margarine), dan Cu atau CuO (oksidasi alcohol pada pembuatan formalin).




C.    Kegunaan unsure-unsur periode keempat

1.       Kegunaan Titanium
Ø  Sebagai bahan kontruksi, karena mempunyai sifat fisik
1.      Rapatannya rendah (logam ringan)
2.      Kekuatasn struktrurnya tinggi
3.      Tahan panas
4.      Tahan terhadap korosi
Ø  Sebagai badan pesawat terbang dan pesawat supersonic
Ø  Sebagai pigmen putih, bahan pemutih kertas, kaca, keramik, dan kosmetik
2.      Kegunaan Vanadium
Ø  Banyak digunakan dalam industry-industri,
-          Untuk membuat peralatan yang membutuhkan kekuatan dan kelenturan yang tinggi seperti per mobil dan alat mesin berkecepatan tinggi
-          Untuk membuat logam campuran
3.      Kegunaan Kromium
Ø  Logam kromium banyak digunakan dalam bidang industry
-          Logam kromium dapat dicampur dengan besi kasar membentuk baja yang bersifat keras dan permukaanya tetap mengkilap.
-          Kromium digunakan untuk penyepuhan, karena indah, mengkilap, dan tidak kusam
Ø  Larutan kromium (III) oksida, dalam asam sulfat pekat, adalah oksidator kuat yang biasanya digunakan untuk mencuci alat-alat laboratorium.
4.      Kegunaan Mangan
Ø  Untuk produksi baja
Ø  Menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor besi
Ø  Banyak tersebar dalam tubuh yang merupakan unsure yang penting untuk penggunaan vitamin B1.
5.      Kegunaan Besi
Ø  Membuat baja
Ø  Banyak digunakan di dalam pembuatan alat-alat keperluan sehari-hari seperti, cangkul, pisau, sabit, paku, mesin, dan sebagainya.

6.      Kegunaan kobalt
Ø  Sebagai aloi
Ø  Larutan Co2+ digunakan sebagai tinta rahasia untuk mengirim pesan dan juga dalam system peramalan cuaca
7.      Kegunaan Nikel
Ø  Pembuatan aloi, electrode baterai, dan keramik
Ø  Zat tambahan pada besi tuang dan baja, agar mudah ditempa dan tahan karat
Ø  Pelapis besi (pernekel)
Ø  Sebagai katalis
8.      Kegunaan Tembaga
Ø  Bahan kabel listrik
Ø  Bahan uang logam
Ø  Untuk bahan mesin tenaga uap
Ø  Dan untuk aloi
9.      Kegunaan Zink
Ø  Bahan cat putih
Ø  Pelapis lampu TL
Ø  Layar TV dan monitor computer
Ø Campuran logam dengan metal lain







BAB III
PENUTUP

A.    Kesimpulan
1.      Unsur – unsur golongan transisi periode keempat diperoleh dari dalam bumi dengan cara metalurgi. Proses metalurgi meliputi konsentrasi, reduksi, dan pemurnian.
2.      Sifat-sifat unsure periode keempat
·         Sifat logam sangat keras, tahan panas, elektropositif, dan penghantar listrik yang baik. Pengecualian untuk Cu merupakan logam yang lembut dan elastis.
·          Banyak di antaranya dapat membentuk ion – ion berwarna yang berubah – ubah menurut keadaan bilangan oksidasinya.
·         Mempunyai bilangan oksidasi yang harganya 0 atau positif.
·         Dapat membentuk senyawa kompleks.
·          Memiliki elektron tidak berpasangan yang mengakibatkan titik didih atau titik leleh tinggi, bersifat paramagnetik,berwarna dan bersifat katalis.
3.      Kegunaan unsure-unsur periode keempat
a.       Skandium digunakan pada lampu intensitas tinggi
b.      Titanium digunakan pada industri pesawat terbang dan industri kimia.
c.       Vanadium digunakan untuk membuat per mobil dan sebagai katalis pembuatan belerang.
d.      Kromium digunakan untuk bahan pembuatan baja, nikrom, stanless steel.
e.      Mangan digunakan untuk bahan pembuatan baja, manganin dalam pembuatan alat-alat listrik dan sebagai alloy mangan-besi atau ferromanganese.
f.        Besi digunakan untuk pembuatan baja, perangkat elektronik, memori komputer, dan pita rekaman.
g.       Kobalt digunakan untuk membuat aliansi (paduan logam)
h.      Nikel digunakan untuk melapisi logam supaya tahan karat dan paduan logam
i.         Tembaga digunakan untuk kabel – kabel, pipi – pipa, kaleng makanan dan untuk alat – alat elektronik.
j.        Seng digunakan sebagai logam pelapis antikarat, paduan logam, pembuatan bahan cat putih, dan antioksidan dalam pembuatan ban mobil.

B.     Saran

Mengingat banyaknya kegunaan unsure-unsur periode ke empat dalam kehidupan sehari-hari, maka siswa harus benar-benar memahami mengenai unsure-unsur periode ke empat, sehingga menjadi sebuah pengetahuan di masa depan.





























DAFTAR PUSTAKA






Muchtaridi.Sandri Justiana.2007.Kimia Tiga.Yudistira.Jakarta.