LOGAM TRANSISI DERET PERTAMA

A. Pendahuluan

Unsur-unsur yang terletak di tengah table periodik unsur-unsur di antara golongan

utama (II A dan IIIA) dikenal dengan unsur-unsur logam transisi. Unsur-unsur ini semua

bersifat logam. Unsur-unsur transisi sering didefinisikan sebagai unsur-unsur dengan

orbital d atau f yang belum terisi penuh (Cotton, 1987). Unsur-unsur blok –d mempunyai

tiga deret yang sering disebut deret pertama, kedua, dan ketiga (untuk masing-masing

periode ke-4, ke-5, dank e-6 dalam sitem periodic). Unsur-unsur transisi dalam

mencakup unsur deret lantanida dan deret aktanida yakni dalam dua deret dengan

panjang 14 yang diletakkan di bawah bodi utama dari tabel periodic. Seperti unsur-unsur

golongan utama kebanyakan unsur-unsur blok –d segolongan (vertical) mempunyai

kemiripan sifat kimia dan fisika sehingga ditandai dengan golongan B yaitu golongan

IIB, IVB…..VIIIB, IB dan IIB.

Sifat-sifat yang khas dari unsur transisi adalah mempunyai berbagai bilangan

oksidasi, kebanyakan senyawaannya bersifat paramagnetic, kebanyaan senyawaannya

berwarna, unsur transisi dapat membentuk senyawa kompleks. Unsur-unsur transisi

kebanyakan kuat, keras, menghantar panas dan listrik dengan baik. Kebanyakan

membentuk senyawa-senyawa komplek berwarna dan bersifat magnit yang berkaitan

dengan ketidakpenuhan pengisian electron orbital –d atau –f. Beberapa sifat unsur-unsur

logam transisi deret pertama disjikan dalam tabel berikut:

1

Semua logam transisi deret pertama keras dan memiliki titik leleh yang tinggi kecuali

tembaga yang agak lunak. Mangan dan besi reaktif pada suhu kamar, sedangkan yang

lain cukup tahan (kurang reaktif). Semua logam bereaksi dengan halogen, belerang dan

unsur non logam lainnya jika dipanaskan. Meskipun beberapa karakter logam transisi

berbeda, tetapi mempunyai kemiripan sifat umum seperti:

1. Kebanyakan mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu dengan hanya beberapa

perkecualian.

2. Banyak dari senyawanya bersifat paramagnetic

3. Banyak senyawanya berwarna

4. Memiliki kecenderungan kuat untuk membentuk ion kompleks.

B. Konfigurasi Elektronik Unsur-unsur Transisi

Konfigurasi elektronik suatu atom dapat dituliskan secara lebih sederhana yaitu

dengan menuliskan lambing atom gas mulia terdekat yaitu mempunyai nomor atom lebih

kecil, kemudian diikuti dengan konfigurasu elektroni “kekurangannya”, ini berarti bahwa

pada bagian dalam atom itu dibangun oleh konfigurasi elketronik gas mulia sebelumnya.

Oleh karena gas mulia bersifat stabil dalam arti sukar mengadakan perubahan, maka

konfigurasi elektronik “kekurangannya” ini sajalah yang justru menjadi penting.

Konfigurasi elektronik dua taom unsur pertama untuk periode 4, yaitu 21Sc dan 22Ti,

masing-masing dapat dituliskan Sc: [18Ar] 3d1 4s2 dan Ti: [18Ar] 3d2 4s2. Menurut

diagram aufbau, electron selanjutnya tentu mengisi orbital 3d secara berkelanjutan, yaitu

3d1-3d10, untuk atom-atom unsur Sc-Zn.

Berdasarkan aturan membangun dari Aufbau, pengisian elektron dalam orbital d

mulai terjadi setelah elektron menghuni orbital 4s2 atau setelah atom kalsium, 20Ca: [Ar]

4s2. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi dimulai pada periode keempat dalam tabel

periodik, sesuai dengan bilangan kuantum utama terbesar (4s 3d).

Oleh karena orbital d maksimum dihuni oleh sepuluh elektron maka akan terdapat

sepuluh unsur pada periode keempat, yaitu mulai dari Sc dengan konfigurasi elektron

[Ar] 3d1 4s2 sampai dengan Zn dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d10 4s2.

2

Tabel. Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat

Unsur LambangKonfigurasi

ElektronIon yang Umum

Tingkat Oksidasi Golongan

Skandium 21Sc [18Ar] 3d1 4s2 Sc3+

+3 IIIB

Titanium 22Ti [18Ar] 3d2 4s2 Ti4+

+2,+3,+4 IVB

Vanadium 23V [18Ar] 3d3 4s2 V3+

+2,+3,+4,+5 VB

Kromium 24Cr [18Ar] 3d5 4s1 Cr3+

+2,+3,+6 VIB

Mangan 25Mn [18Ar] 3d5 4s2 Mn2+

+2,+3,+4,+6,+7 VIIB

Besi 26Fe [18Ar] 3d6 4s2 Fe2+,Fe3+

+2,+3 VIIIB

Kobalt 27Co [18Ar] 3d7 4s2 Co2+,Co3+

+2,+3 VIIIB

Nikel 28Ni [18Ar] 3d8 4s2 Ni2+

+2 VIIIB

Tembaga 29Cu [18Ar] 3d10 4s1 Cu+,Cu2+

+1,+2 IB

Zink 30Zn [18Ar] 3d10 4s2 Zn2+

+2 IIB

Menurut aturan Aufbau, konfigurasi elektron krom adalah [18Ar] 3d4 4s2, tetapi

faktanya bukan demikian melainkan [18Ar] 3d5 4s1. Demikian juga pada konfigurasi

elektron atom tembaga, yaitu [18Ar] 3d10 4s1. Hal ini disebabkan oleh kestabilan subkulit

d yang terisi penuh atau setengah penuh.

Semua unsur transisi merupakan unsur-unsur logam. Kulit terluar dari unsur-unsur

transisi hanya mengandung satu atau dua elektron pada orbital 4s sehingga mudah

melepaskan elektron pada kulit terluarnya. Sifat logam dari unsur-unsur transisi lebih

kuat jika dibandingkan dengan sifat logam dari golongan utama. Hal ini disebabkan pada

unsur-unsur transisi terdapat lebih banyak elektron bebas dalam orbital d yang tidak

berpasangan. Semakin banyak elektron bebas dalam suatu atom logam memungkinkan

ikatan antaratom semakin kuat sehingga sifat logam dari unsur itu juga semakin kuat.

Pengaruh nyata dari kekuatan ikatan antaratom pada logam transisi tercermin dari sifat

kekerasan tinggi, kerapatan tinggi, titik didih dan titik leleh yang juga tinggi, serta sifat

hantaran listrik yang lebih baik.

Jika suatu atom memiliki elektron yang tidak berpasangan, atom tersebut akan bersifat

paramagnetik, artinya dapat dipengaruhi oleh medan magnet. Sebaliknya, jika suatu

atom tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan maka akan bersifat diamagnetik, 3

artinya tidak dipengaruhi oleh medan magnet. Unsur-unsur transisi baik sebagai unsur

bebas maupun senyawanya pada umumnya memiliki elektron tidak berpasangan

sehingga banyak unsur dan senyawa transisi bersifat paramagnetik. Semakin banyak

elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya. Setiap elektron memiliki

spin yang menghasilkan momen magnet. Momen magnet ini berperilaku seperti magnet.

Jika semua elektron berpasangan maka momen magnet elektron akan saling meniadakan

sesuai aturan Pauli (jika elektron berpasangan, spinnya harus berlawanan) sehingga atom

bersifat diamagnetik. Jika elektron tidak berpasangan maka spin elektron yang

menghasilkan momen magnet tidak ada yang meniadakan sehingga atom akan memiliki

momen magnet dan bersifat paramagnetik.

Tabel. Karakteristik Logam Unsur Transisi

Unsur Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu ZnJari-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 420Titik didih (0 C) 2370 3260 3400 2480 2100 3000 2900 2730 2600 910Kerapatan (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 0,76E0 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

Jari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur, penurunan jari-jari atom ini akibat dari

kenaikan muatan inti yang menarik elektron valensi lebih kuat. Pada periode yang sama,

dari kiri ke kanan jumlah proton bertambah, sedangkan kulit valensi tetap. Akibat

bertambahnya jumlah proton, daya tarik muatan inti terhadap elektron valensi bertambah

kuat sehingga ukuran atau jari-jari atom semakin kecil.

4

C. Kepadatan Unsur Transisi

Kepadatan dari unsur transisi umumnya lebih tinggi, (kecuali untuk skandium), dari

kepadatan logam blok s umumnya rendah; terutama golongan I. Kepadatan setiap atom

meningkat tajam di periode karena dipengaruhi oleh penurunan jari-jari atom sedangkan

massa atom meningkat. Perbedaan kepadatan antara logam transisi dan logam golongan I

ditekankan oleh fakta bahwa sebagian besar logam transisi memiliki struktur terjejal

sementara logam golongan I tidak.

Atom-atom pada sebagian besar logam transisi memiliki jari-jari kecil dan dikemas

dalam struktur terdekat dikemas dengan sejumlah koordinasi 12. Atom-atom tersebut

relatif padat dibandingkan dengan logam dari Golongan IA dan IIA yang lebih besar

atom dikemas dalam struktur tubuh berpusat dengan koordinasi nomor 8. Sesuai dengan

keperiodikan sifat unsur secara umum, dari kiri ke kanan dalam satu periode jari-jari

atom unsur semakin kecil. Perubahan ukuran atom suatu unsur transisi terhadap unsur

berikutnya dalam deret tidak sebesar yang ada pada unsur-unsur golongan utama karena

elektron yang ditambahkan pada sub kulit d berada di sebelah dalam sub kulit yang

terluar (4s). Elektron-elektron ini cukup efektif melindungi kulit yang lebih luar terhadap

muatan inti sehingga kenaikan muatan inti efektifnya hanya dirasakan oleh elektron yang

lebih luar (tidak sekuat pada unsur golongan utama) sehingga terjadi pengecilan ukuran

atom hanya sedikit.

D. Titik Leleh dan Titik Didih

Titik leleh logam transisi umumnya tinggi (> 15000C), kecuali untuk seng. Titik leleh

blok s umumnya rendah, terutama untuk golongan I. Titik lebur merupakan perkiraan

yang ditunjukkan dari kekuatan ikatan antara partikel. Ikatan yang kuat terjadi pada

logam transisi di mana jari-jari atom kecil dan struktur atom-padat.

Pada blok s ikatan logam-logamnya lemah karena jari-jari atom yang lebih besar.

Perbedaan ini kebanyakan ditandai ketika membandingkan logam transisi dengan logam

golongan I , yang memiliki jari-jari atom terbesar dan tidak memiliki struktur terjejal.

Selain itu, atom-atom tersebut hanya memiliki satu elektron valensi per atom untuk

berkontribusi pada 'lautan elektron ".

5

Titik didih logam transisi umumnya tinggi (~ 2000 0C), kecuali untuk seng,

dibandingkan dengan logam blok-s, yang umumnya rendah. Ini adalah alasan yang sama

seperti halnya untuk titik leleh, penguapan memisahkan partikel sepenuhnya.

Jika dibandingkan dengan unsur alkali dan alkali tanah, unsur transisi pada periode

pertama memiliki elektronegativitas yang lebih besar. Akibatnya, unsur-unsur ini lebih

sulit untuk bereaksi dibandingkan dengan unsur alkali dan alkali. Hampir semua elemen

dalam kelompok transisi, periode empat mudah teroksidasi (memiliki E0red negatif)

kecuali Cu mudah tereduksi. ini berarti bahwa secara teoritis; hampir semua elemen dari

empat periode dapat bereaksi dengan asam kuat untuk menghasilkan gas hidrogen.

Namun pada kenyataannya, unsur-unsur transisi periode empat lambat untuk bereaksi

dengan asam kuat. Hal ini disebabkan oleh pembentukan lapisan oksida yang mencegah

reaksi lebih lanjut.

Dalam peiode ini, antara unsur-unsur yang berdekatan, perbedaan energi ionisasi tidak

terlalu besar. Meskipun ada fluktuasi, dapat disimpulkan ada peningkatan energi ionisasi

dari Sc ke Zn. Keduanya terjadi karena keunikan tertentu dalam elektron mengisi kulit 3s

sub kulit dan 3p, pengisian tidak melanjutkan ke sub kulit 3d melainkan langsung ke 4s

dan sub kulit 4d. Jadi ketika ada logam perubahan ion, elektron pada sub kulit 4s adalah

terionisasi pertama.

Hampir semua elektron di orbital d dari unsur transisi dapat digunakan bersama-sama

dengan elektron dalam orbital s dalam membentuk senyawa. Perbedaan energi elektron

dalam sub kulit 3d dan sub kulit 3s cukup kecil sehingga elektron dalam sub kulit 3d juga

dilepaskan selama ionisasi selain elektron dalam sub kulit 4s. Hal ini telah menghasilkan

unsur-unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi. Unsur-unsur transisi periode

keempat memiliki beberapa bilangan oksidasi. Unsur-unsur transisi periode keempat

yang elektropositif (mudah melepaskan elektron) yang memiliki bilangan oksidasi

positif. Bilangan oksidasi maximun merupakan unsur dari keadaan transisi jumlah

elektron dalam sub kulit 3d dan 4s.

6

Tabel. Keadaan Oksidasi logam transis

Bilangan Oksidasi

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

+3 +2

+3

+4

+1

+2

+3

+4

+5

+2

+3

+6

+2

+3

+6

+2

+3

+6

+2

+3

+2

+3

+1

+2

+2

Semua elektron dari skandium mangan dalam orbital d yang mana elektronnya tidak

berpasangan sehingga relatif mudah untuk menghapus. Hal ini mengakibatkan atom

cenderung untuk mencapai oksidasi maksimal. Pada unsur besi dan seng, elektron dalam

orbital d berpasangan dan terisi penuh. Dengan demikian, unsur-unsur ini cenderung

lebih sulit untuk mencapai oksidasi maksimal. Elektron orbital yang lebih kuat terikat.

Umumnya, periode empat unsur transisi memiliki keadaan oksidasi +2 karena dua

elektron dalam sub kulit 4s sangat mudah untuk membentuk kation yang telah

dinyatakan sebelumnya.

Unsur skandium dan seng hanya memiliki satu jenis bilangan oksidasi. Scandium

dengan bilang oksidasi = +3 akan memperoleh 3 elektron (2 elektron dalam orbital 4s

dan satu elektron di orbital 3d) memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Sementara itu,

seng dengan bilangan oksidasi= +2 karena melepaskan dua elektron saja (dari orbital

4s), seng telah mencapai stabilitas tanpa melepas elektron dari sub kulit 3d.

7

DAFTAR PUSTAKA

Djulia Onggo, P. (2004). Kimia Anorganik II. Bandung: ITB

Karyasa, I.W. (2014). Inorganic Chemistry 2: Chemistry of Metal Elements. Singaraja:

Undiksha Press.

Siregar Manimpan dan Sudria I.B. Nyoman. (2002). Kimia Anorganik II. Ikip Negeri

Singaraja

8