KIMIA UNSUR-UNSUR TRANSISI

Pengertian Unsur Transisi Unsur transisi : unsur yang dalam atom netralnya atau dalam senyawanya mengandung konfigurasi elektronik belum penuh pada orbital d.

Sifat Unsur-Unsur Transisi Oksida dan hidroksida logam transisi (M2+, M3+) kurang basa & sukar larut. Garam logam transisi kurang bersifat ionik & kurang stabil terhadap pemanasan. Garam & ion logam transisi dalam air lebih mudah terhidrat & terhidrolisis menghasilkan sifat asam. Ion logam transisi lebih mudah tereduksi.

Konfigurasi Elektronik Tabel 1. Konfigurasi Elektronik Beberapa Unsur Simbol Konfigurasi Elektronik Ion yang Umum Tingkat Oksidasi K [18Ar] 4s1 K+ +1 Ca [18Ar] 4s2 Ca2+ +2 Sc [18Ar] 3d14s2 Sc3+ +3 Ti [18Ar] 3d1 4s2 Ti4+ +2, +3, +4 V [18Ar] 3d2 4s2 V3+ +2, +3, +4, +5 Cr [18Ar] 3d5 4s1 Cr3+ +2, +3, +6 Mn [18Ar] 3d5 4s2 Mn2+ +2, +3, +4, +6, +7 Fe [18Ar] 3d6 4s2 Fe2+, Fe3+ +2, +3 Co [18Ar] 3d7 4s2 Co2+, Co3+ Ni [18Ar] 3d8 4s2 Ni2+ Cu [18Ar] 3d10 4s1 Cu+, Cu2+ +1, +2 Zn [18Ar] 3d10 4s2 Zn2+

Hasil Rasionalisasi Eksperimen Energi ionisasi untuk elektron (n-1)d lebih besar dari Ei elektron ns. Dengan bertambahnya nomor atom, elektron (n-1)d lebih stabil dari elektron ns. Jika atom unsur transisi melepaskan satu elektron, maka ion positifnya mempunyai konfigurasi elektron yang berbeda dari tingkat dasarnya.

Kecenderungan dalam Periode & Golongan Variasi tingkat oksidasi mengalami penggelembungan pada pertengahan deret. Kecenderungan dalam golongan Unsur-unsur periode 5 & 6 memiliki kemiripan yang sangat kuat dalam satu kelompok. Unsur-unsur seri 4d & 5d memiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi daripada unsur seri 3d.

Tingkat Oksidasi Ti +4 V +3, +4 Cr +3, +6 Mn +2, +3, +7 Fe +2, +3 Co Ni +2 Cu +1, +2 Zr Nb +5 Mo +6 Tc +4, +7 Ru +3 Rh Pd Ag +1 Hf Ta W Re Os +4, +8 Ir Pt +2, +4 Au

Sifat Magnetik 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.

Untuk menyatakan ukuran besar sifat paramagnetik dipakai besaran momen magnetik. 𝜇𝑠 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 𝐵𝑜ℎ𝑟 𝑀𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑜𝑛 𝐵𝑀 1 BM = 𝑒 ℎ 4 𝜋 𝑚 𝑐

Hubungan jumlah elektron tak berpasangan dengan sifat paramagnetik spin yaitu: 𝜇𝑠=2 𝑛𝑠 𝑛𝑠+1 𝐵𝑀 Atau 𝜇𝑠= 𝑛 𝑛+2 𝐵𝑀

Suseptibilitas Magnetik dan Pengukurannya Suseptibilitas(kerentanan atau sifat kemudahan) magnetik. Pengukuran suseptibilitas didasari adanya perbedaan massa sampel. Karena dalam hal ini besara n massa atau besaran molar lebih instruktif, maka suseptibilitas volume, k, diubah menjadi suseptibilitas massa, Xg, atau suseptibilitas molar, XM menurut hubungan berikut: Xg = 𝑘 𝑑 XM = Xg.Mr

Hubungan massa sampel dan kuat medan magnetik yang menunjuk pada gaya magnetik yang bekerja pada sampel dapat dinyatakan dalam rumusan berikut: Xm = ∆𝑤1 − ∆𝑤2 .𝑙.𝑔.𝑀 𝑤. 𝐻 2

Harga ini masih harus dikoreksi dengan suseptibilitas diamagnetik, XA sehingga XM’ = XM – XA Selanjutnya momen magnetik dapat dihitung: 𝜇𝑠=2,828 (XM’.T)

Sifat Katalitik Logam Transisi Banyak unsur golongan transisi digunakan sebagai katalisator (katalis) dalam berbagai reaksi. Berperan menurunkan energi aktifasi suatu reaktan. Tidak berperan sebagai pembentuk produk. Contoh : TiCl3 (Polimerasasi alkena pada pembuatan plastic), V2O5(proses kontak pada pembuatan margarine), dan Cu atau CuO (oksidasi alcohol pada pembuatan formalin). Point 1 : katalis yang dimaksud adalah katalis yang mempercepat tarjadinya reaksi. Point 2 : dengan cara membentuk senyawa kompleks antara yang tidak stabil, dengan kata lain unsur transisi hanya berperan sebagai pengaktif yang menyediakan sisi aktif agar reaktan-reaktan dalam suatu reaksi dapat bereaksi lebih cepat. Point 3 : didapatkan lagi (seperti sebelum bereaksi) setelah reaksi menghasilkan produk. Logam transisi dan senyawa-senyawanya dapat berfungsi sebagai katalis karena memiliki kemampuan mengubah tingkat oksidasi atau, pada kasus logam, dapat meng-adsorp substansi yang lain pada permukaan logam dan mengaktivasi substansi tersebut selama proses berlangsung.

Jenis-jenis katalisator Katalisator Homogen Reaktan dan katalis berfase sama Katalisator Heterogen Reaktan dan katalis berbeda fase/wujud

Aktifnya reaktan dalam kompleks Katalisator Homogen Membentuk kompleks antara Keterlibatan proses redoks katalis Reaktan + katalis Kompleks antara Aktifnya reaktan dalam kompleks Produk + katalis Reaktan menjadi aktif karena pengaruh proses perubahan bilok (menerima 1 elektron) Contoh : Cu2+ menjadi Cu+ Co3+ menjadi Co2+ Mn3+ menjadi Mn2+

Contoh reaksi katalitik homogen Reaksi hidrocarbonilasi alkena menjadi aldehid : Reaksioksidasi etena menjadi metanal : Sintesis asam asetat dengan proses karbonilasi metanol :

Katalisator Heterogen Biasanya berwujud padatan (logam murni, paduan/alloy, dan senyawa oksidanya). Dapat langsung terpisah dengan produk setelah reaksi berlangsung. Menyediakan permukaan serap kepada reaktan untuk dapat bereaksi dengan cepat. Contoh : paduan Pt-Rh dalam alat gas buang kendaraan. logam Pt dalam persenyawaan hidrogen dan oksigen. Point 1 : dipakai dalam dunia industri untuk reaksi fase gas.

Interaksi molekul reaktan dengan logam katalis Fisisorpsi kemisorpsi Reaktan mengumpul pada permukaan katalis. Ikatan antar molekul reaktan melemah karena berikatan lemah dengan logam katalis.

Cara kerja katalisator Molekul reaktan menempel pada permukaan katalis Reaktan mengalami perpindahan menuju sisi aktif Interaksi antar molekul/atom terjadi lebih aktif Pembentukan produk Pelepasan produk dari permukaan katalis Produk + katalis

Tabel Kecenderungan beberapa logam transisi melakukan proses kemisorpsi terhadap beberapa gas

Contoh reaksi Hidrogenasi etena menjadi etana (katalis : Ni) Fisisorpsi kemisorpsi Hidrogenasi etena menjadi etana (katalis : Ni) Sintesis amonia dari nitrogen dan hidrogen (Fe + alumina + garam K) Sintesis asam sulfat dalam skala industri (garam K3VO4) Proses elektrolisis (menghasilkan gas Cl2 menggunakan RuO2 , menghasilkan gas O2 dengan tetrafinilporfirinkobalt(II)).