Kimia Dasar

Download!

Kimia Unsur Golongan Transisi Periode Keempat

        sifat unsur transisi periode keempat, reaksi kimia dan pengolahan unsur transisi periode keempat, pemanfaatan unsur transisi periode keempat dalam kehidupan sehari-hari, sifat senyawa kompleks yang terbentuk dari berbagai unsur transisi periode keempat, serta penulisan nama senyawa kompleks yang terbentuk.

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki elektron valensi pada subkulit 3d yang belum terisi penuh (kecuali unsur Seng (Zn) pada Golongan IIB). Hal ini menyebabkan unsur transisi periode keempat memiliki beberapa sifat khas yang tidak dimiliki oleh unsur-unsur  golongan utama, seperti sifat magnetik, warna ion, aktivitas katalitik, serta kemampuan membentuk senyawa kompleks. Unsur transisi periode keempat terdiri dari sepuluh unsur, yaitu Skandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Kromium (Cr), Mangan (Mn), Besi (Fe), Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan Seng (Zn).

Dalam satu periode dari kiri (Sc) ke kanan (Zn), keelektronegatifan unsur hampir sama, tidak meningkat maupun menurun secara signifikan. Selain itu, ukuran atom (jari-jari unsur) serta energi ionisasi juga tidak mengalami perubahan signifikan. Oleh sebab itu, dapat disimpulkan bahwa semua unsur transisi periode keempat memiliki sifat kimia dan sifat fisika yang serupa. Hal ini berbeda dengan unsur utama yang mengalami perubahan sifat yang sangat signifikan dalam satu periode (lihat materi Unsur –Unsur Periode Ketiga).

Unsur transisi periode keempat umumnya memiliki keelektronegatifan yang lebih besar dibandingkan unsur Alkali maupun Alkali tanah, sehingga kereaktifan unsur transisi tersebut lebih rendah bila dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Sebagian besar unsur transisi periode keempat mudah teroksidasi (memiliki E°_red negatif), kecuali unsur Tembaga yang cenderung mudah tereduksi (E°_Cu = + 0,34 V). Hal ini berarti bahwa secara teoritis, sebagian besar unsur transisi periode keempat dapat bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) menghasilkan gas hidrogen, kecuali unsur Tembaga.

 Akan tetapi, pada kenyataanya, kebanyakan unsur transisi periode keempat sulit atau bereaksi lambat dengan larutan asam akibat terbentuknya lapisan oksida yang dapat menghalangi reaksi lebih lanjut. Hal ini terlihat jelas pada unsur Kromium. Walaupun memiliki potensial standar reduksi negatif, unsur ini sulit bereaksi dengan asam akibat terbentuknya lapisan oksida (Cr₂O₃) yang inert. Sifat inilah yang dimanfaatkan dalam proses perlindungan logam dari korosi (perkaratan).

Dibandingkan unsur Alkali dan Alkali Tanah, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki susunan atom yang lebih rapat (closed packing). Akibatnya, unsur transisi tersebut memiliki kerapatan (densitas) yang jauh lebih besar dibandingkan Alkali maupun Alkali Tanah. Dengan demikian, ikatan logam (metallic bonds) yang terjadi pada unsur transisi lebih kuat. Hal ini berdampak pada titik didih dan titik leleh unsur transisi yang jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama. Selain itu, entalpi pelelehan dan entalpi penguapan unsur transisi juga jauh lebih tinggi dibandingkan unsur logam golongan utama.

Unsur transisi periode keempat memiliki tingkat oksidasi (bilangan oksidasi) yang bervariasi. Hal ini disebabkan oleh tingkat energi subkulit 3d dan 4s yang hampir sama. Oleh sebab itu, saat unsur transisi melepaskan elektron pada subkulit 4s membentuk ion positif (kation), sejumlah elektron pada subkulit 3d akan ikut dilepaskan. Bilangan oksidasi umum yang dijumpai pada tiap unsur transisi periode keempat adalah +2 dan +3. Sementara, bilangan oksidasi tertinggi pada unsur transisi periode keempat adalah +7 pada unsur Mangan (4s² 3d⁷).

Bilangan oksidasi rendah umumnya ditemukan pada ion Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cu⁺, dan Cu²⁺, sedangkan bilangan oksidasi tinggi ditemukan pada anion oksida, seperti CrO₄^2-, Cr₂O₇^2-, dan MnO₄^-.

Perubahan bilangan oksidasi ditunjukkan oleh perubahan warna larutan. Sebagai contoh, saat ion Cr⁺⁷ direduksi menjadi ion Cr³⁺_, warna larutan berubah dari orange (jingga) menjadi hijau.

Cr­₂O₇^2-_(aq) +  14 H⁺_(aq) +  6 e^- ——>  2 Cr³⁺_(aq) +  7 H₂O_(l)

Besi (Fe) adalah unsur yang cukup melimpah di kerak bumi (sekitar 6,2% massa kerak bumi). Besi jarang ditemukan dalam keadaan bebas di alam. Besi umumnya ditemukan dalam bentuk mineral (bijih besi), seperti hematite (Fe₂O₃), siderite (FeCO₃), dan magnetite (Fe₃O₄).

Logam Besi bereaksi dengan larutan asam klorida menghasilkan gas hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Fe_(s) +  2 H⁺_(aq) ——>  Fe²⁺_(aq) +  H_2(g)

Larutan asam sulfat pekat dapat mengoksidasi logam Besi menjadi ion Fe³⁺. Sementara larutan asam nitrat pekat akan membentuk lapisan oksida Fe₃O₄ yang dapat menghambat reaksi lebih lanjut. Umumnya, Besi dijumpai dalam bentuk senyawa dengan tingkat oksidasi +2 dan +3. Beberapa contoh senyawa Besi (II) antara lain FeO (hitam), FeSO₄. 7H₂O (hijau), FeCl₂ (kuning), dan FeS (hitam). Ion Fe²⁺ dapat dengan mudah teroksidasi menjadi ion Fe³⁺ bila terdapat gas oksigen yang cukup dalam larutan Fe²⁺. Sementara itu, senyawa yang mengandung ion Besi (III) adalah Fe₂O₃ (coklat-merah) dan FeCl₃ (coklat)

A.    Sifat Kimia Logam Transisi

Dari tabel sifat keperiodikan di atas, kita dapat simpulkan beberapa sifat atomik dan sifat fisis dari logam transisi :

1.      Jari-jari atom berkurang dari Sc ke Zn, hal ini berkaitan dengansemakin bertambahnya elektron pada kulit 3d, maka semakin besar pula gaya tarik intinya, Sehingga jarak elektron pada kulit terluar ke inti  semakin kecil.

Energi ionisasi cenderung bertambah dari Sc ke Zn. Walaupun terjadi sedikit fluktuatif, namun secara umum Ionization Energy (IE) meningkat dari Sc ke Zn. Kalau kita perhatikan, ada sesuatu hal yang unik terjadi pada pengisian elektron pada logam transisi. Setelah pengisian elektron pada subkulit 3s dan 3p, pengisian dilanjutkan ke kulit 4s tidak langsung ke 3d, sehingga  kalium dan kalsium terlebih dahulu dibanding Sc. Hal ini berdampak pada grafik energi ionisasinya yang fluktuatif dan selisih  nilai energi ionisasi antar atom yang berurutan tidak terlalu  besar. Karena ketika logam  menjadi ion, maka elektron pada kulit 4s lah yang terlebih dahulu terionisasi.

3. Konfigurasi elektron

Kecuali unsur Cr dan Cu, semua unsur transisi periode keempat mempunyai elektron pada kulit terluar 4s², sedangkan pada Cr dan Cu adalah 4s¹.

4. Bilangan oksidasi

Senyawa-senyawa unsur transisi di alam ternyata mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu. Adanya bilangan oksidasi lebih dari satu ini disebabkan mudahnya melepaskan elektron valensi. Dengan demikian, energi ionisasi pertama, kedua dan seterusnya memiliki harga yang relatif lebih kecil dibanding unsur golongan utama.

Walaupun unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, keteraturan dapat dikenali. Bilangan oksidasi tertinggi atom yang memiliki lima elektron yakni jumlah orbital d berkaitan dengan keadaan saat semua elektron d (selain elektron s) dikeluarkan. Jadi, dalam kasus skandium dengan konfigurasi elektron (n-1)d¹ns², bilangan oksidasinya 3. Mangan dengan konfigurasi (n-1)d⁵ns², akan berbilangan oksidasi maksimum +7.

Bila jumlah elektron d melebihi 5, situasinya berubah. Untuk besi Fe dengan konfigurasi elektron (n-1)d⁶ns², bilangan oksidasi utamanya adalah +2 dan +3. Sangat jarang ditemui bilangan oksidasi +6. Bilangan oksidasi tertinggi sejumlah logam transisi penting seperti kobal Co, Nikel Ni, tembaga Cu dan zink Zn lebih rendah dari bilangan oksidasi atom yang kehilangan semua elektron (n–1)d dan ns-nya. Di antara unsur-unsur yang ada dalam golongan yang sama, semakin tinggi bilangan oksidasi semakin penting untuk unsur-unsur pada periode yang lebih besar.

Struktur elektronik unsur-unsur blok d adalah sebagai berikut:

Sc		[Ar] 3d14s2
Ti		[Ar] 3d24s2
V		[Ar] 3d34s2
Cr		[Ar] 3d54s1
Mn		[Ar] 3d54s2
Fe		[Ar] 3d64s2
Co		[Ar] 3d74s2
Ni		[Ar] 3d84s2
Cu		[Ar] 3d104s1
Zn		[Ar] 3d104s2

Sifat sifat yang lain seperti kemagnetan, warna ion dan senyawa, dan sifat katalitik akan dijelaskan secara terperinci pada halaman lain.

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.

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.

2 ZnS + 3 O₂ 2ZnO + 2 SO₂

e. Dilarutkan sehingga terbentuk senyawa kompleks

2. Proses Reduksi

Umumnya menggunakan reduktor yang murah yaitu karbon (kokes). Untuk logam yang reaktif digunakan reduktor yang lebih kuat seperti hidrogen, logam alkali tanah dan alumunium. Logam-logam yang sangat reaktif dilakukan reduksi elektrolisis (reduksi katodik)

a. Reduksi dengan karbon (C) :

ZnO + C Zn + CO

Fe₂O₃ + 3 CO 2 Fe + 3CO₂

b. Reduksi dengan logam yang lebih reaktif :

TiCl₄ + 2 Mg Ti + 2MgCl₂

Cr₂O₃ + 2 Al 2 Cr + Al₂O₃

3. Proses Pemurnian (refining)

Dengan proses-proses peleburan, destilasi atau dengan elektrolisis. Proses peleburan misalnya untuk memperoleh tembaga 99% untuk membuat baja dan sebagainya. Untuk memperoleh tembaga yang murni untuk keperluan teknik listrik dilakukan dengan elektrolisis. Dengan destilasi misalnya pada pembuatan air raksa dan seng. Berikut ikhtisar mineral dan cara memperoleh logam transisi periode 4.

Tabel 55.1 Mineral dan cara memperoleh logam transisi periode keempat.

Unsur	Bijih/mineral	Senyawa yang direduksi	Pereduksi	Keterangan
Sc		Tidak dibuat dalam skala industri
Ti	Rutile, TiO2	TiCl4	Mg atau Na
V	Carnolite, V2O5	V2O5	Al
Cr	Chromite, FeCr2O4	Na2Cr2O7	C lalu Al
Mn	Pyrolucite, MnO2	Mn3O4	Al
Fe	Haematite, Fe2O3	Fe2O3	C atau CO	Dapur tinggi
	Magnetite, Fe3O4
Co	Cobaltite, Co As S	Co3O4	Al
Ni	Millerite, NiS	NiO	C
Cu	Copper glance, CuS	Cu2S	S*
Zn	Zink blende, ZnS	ZnO	C(CO)	Dapur tinggi

* Reduksi sendiri : Cu₂S_(s) + O_{2 (g)} 2 Cu_(s) + SO_2(g)

B. BESI DIEKSTRAKSI DARI OKSIDA BESI DENGAN REDUKTOR KARBON

PENGOLAHAN BESI BAJA                                                                                                                                                                     

Bahan da                         Bahan Dasar : Bijih besi hematit Fe₂O₃, magnetit Fe₃O₄, bahan tambahan batu gamping, CaCO₃ atau    pasir (S_iO₂). Reduktor kokes (C)

Dasar                               Dasar Reduksi : Reduksi dengan gas CO, dari pembakaran tak sempurna (C).

Tempat                            Tempat : dapur tinggi (tanur tinggi), yang dindingnya terbuat dari batu tahan api.

Gb.55.1. Dapur Tinggi

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 CO₂yang 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 mleleh 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.

C. EKSTRAKSI TEMBAGA DARI BIJIHNYA DILAUKAN MELALUI RANGKAIAN REAKSI REDOKS.

Pengolahan tembaga

Tembaga terdapat di alam dalam bentuk senyawa Cu₂S, Cu₂O. Bijih tembaga dinaikan konsentrasinya dengan proses pengapungan (flotasi) lalu dikenakan proses pemanggangan. Maka terjadi proses reduksi intramolekuler, diperoleh tembaga.

Reaksinya :

   Cu₂S + O₂       2 Cu + SO₂

      2 Cu₂S + 3 O₂      2 Cu₂O + 2 SO₂

Cu₂S + 2 Cu₂O 6 Cu + SO₂

Tembaga yang diperoleh belum murni tetapi sudah dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti pipa, bejana, dan lain-lain, tetapi belum baik untuk penghantar listrik. Untuk memurnikan dilakukan proses elektrolis.

Proses pemurnian tembaga :

Susunan : - Katode : logam Cu dilapis tipis dengan karbon grafit.

- Anode : logam Cu tak murni

- Elektrolit : larutan CuSO₄

Reaksi : Katode : Cu⁺² + 2 e^- Cu menempel katode.

Anode : Cu _(An) Cu⁺² + 2e^-

Cu_(An) Cu _(katode)

Yang dapat tereduksi pada katode hanya Cu, sedang logam yang kurang reaktif (Ag, Au) mengendap di dasar bejana, dan logam yang lebih reaktif (Fe) tetap dalam larutan, sebagai ion Fe²⁺, Ag dan Au merupakan hasil tambahan.

B.   Sifat Fisika Logam Transisi

Pada sistem periodik unsur, yang termasuk dalam golongan transisi adalah unsur-unsur golongan B, dimulai dari IB – VIIB dan VIII. Sesuai dengan pengisian elektron pada subkulitnya, unsur ini termasuk unsur blok d, yaitu unsur-unsur dengan elektron valensi yang terletak pada subkulit d dalam konfigurasi elektronnya. Pada bagian ini unsur-unsur transisi yang akan dibahas adalah unsur transisi pada periode 4, yang terdiri dari skandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), krom (Cr), mangan (Mn), besi (Fe), kobalt (Co), nikel (Ni), tembaga (Cu), dan seng (Zn).

1. Sifat Logam Transisi
Semua unsur transisi adalah logam, yang bersifat lunak, mengkilap, dan penghantar listrik dan panas yang baik. Perak merupakan unsur transisi yang mempunyai konduktivitas listrik paling tinggi pada suhu kamar dan tembaga di tempat kedua. Dibandingkan dengan golongan IA dan IIA, unsur logam transisi lebih keras, punya titik leleh, titik didih, dan kerapatan lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena unsur transisi berbagi elektron pada kulit d dan s, sehingga ikatannya semakin kuat.


2. Bilangan Oksidasi
Tidak seperti golongan IA dan IIA yang hanya mempunyai bilangan oksidasi +1 dan +2, unsur-unsur logam transisi mempunyai beberapa bilangan oksidasi. Seperti vanadium yang punya bilangan oksidasi +2, +3, dan +4.
3. Sifat Kemagnetan
Setiap atom dan molekul mempunyai sifat magnetik, yaitu paramagnetik, di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medan magnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya dan diamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medan magnet karena seluruh elektron pada orbitnya berpasangan. Sedangkan 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.
4. Ion Berwarna
Tingkat energi elektron pada unsur-unsur transisi yang hampir sama menyebabkan timbulnya warna pada ion-ion logam transisi. Hal ini terjadi karena elektron dapat bergerak ke tingkat yang lebih tinggi dengan mengabsorpsi sinar tampak. Pada golongan transisi, subkulit 3d yang belum terisi penuh menyebabkan elektron pada subkulit itu menyerap energi cahaya, sehingga elektronnya tereksitasi dan memancarkan energi cahaya dengan warna yang sesuai dengan warna cahaya yang dapat dipantulkan pada saat kembali ke keadaan dasar. Misalnya Ti2+ berwarna ungu, Ti4+ tidak berwarna, Co2+ berwarna merah muda, Co3+ berwarna biru, dan lain sebagainya.

.

Warna Unsur Transisi Beserta Bilangan Oksidasi nya

1.                                   Sumber dan Kegunaan Skandium (Sc)

       

 Scandium adalah unsur yang jarang terdapat di alam. Walaupun ada, umumnya terdapat dalam bentuk senyawa dengan biloks +3. Misalnya, ScCl₃, Sc₂O₃, dan Sc₂(SO₄)₃. Sifat-sifat senyawa skandium semuanya mirip, tidak berwarna dan bersifat diamagnetik. Hal ini disebabkan dalam semua senyawanya skandium memiliki konfigurasi elektron ion Sc3+, sedangkan sifat warna dan kemagnetan ditentukan oleh konfigurasi elektron dalam orbital d. Logam skandium dibuat melalui elektrolisis lelehan ScCl₃. Dalam jumlah kecil, scandium digunakan sebagai filamen lampu yang memiliki intensitas tinggi.

2.                                   Sumber dan Kegunaan Titanium (Ti)

       Titanium merupakan unsur yang tersebar luas dalam kulit bumi (sekitar 0,6% massa kulit bumi). Oleh karena kerapatan titanium relatif rendah dan kekerasan tinggi, titanium banyak dipakai untuk bahan struktural, terutama pesawat terbang bermesin jet, seperti Boeing 747. Mesin pesawat terbang memerlukan bahan yang bermassa ringan, keras, dan stabil pada suhu tinggi. Selain ringan dan tahan suhu tinggi, logam titanium tahan terhadap cuaca sehingga banyak digunakan untuk material, seperti pipa, pompa, tabung reaksi dalam industri kimia, dan mesin mobil. Umumnya, senyawa titanium digunakan sebagai pigmen warna putih. Titanium(IV) oksida merupakan material padat yang digunakan sebagai pigmen putih dalam kertas, cat, plastik, fiber sintetik, dan kosmetik. Sumber utama titanium(IV) oksida adalah bijih rutil (matrik TiO₂) dan ilmenit (FeTiO₃). Rutil diolah dengan klorin membentuk TiCl₄ yang mudah menguap, kemudian dipisahkan dari pengotor dan dibakar menjadi TiO₂.

TiCl₄(g) + O₂(g) → TiO₂(s) + Cl₂(g)

Ilmenit diolah dengan asam sulfat membentuk senyawa sulfat yang mudah larut dalam air.

FeTiO₃(s) + H₂SO₄(aq) → Fe²⁺(aq) + TiO₃²⁺(aq) + 2SO₄^2–(aq) + 2H₂O(l)

Campuran hasil reaksi dimasukkan ke dalam vakum agar terbentuk FeSO₄.7H₂O padat yang mudah dikeluarkan. Sisa campuran dipanaskan menjadi titanium(IV) oksida hidrat (TiO₂.H₂O), selanjutnya hidrat dikeluarkan melalui pemanasan membentuk TiO₂ murni.

TiO₂.H₂O(s) → TiO₂(s) + H₂O(g)

Senyawa titanium(III) dapat diperoleh melalui reduksi senyawa titan yang memiliki biloks +4. Dalam larutan air, Ti3+ terdapat sebagai ion Ti(H₂O)₆³⁺ berwarna ungu, yang dapat dioksidasi menjadi titanium(IV) oleh udara. Titanium(II) tidak stabil dalam bentuk larutan, tetapi lebih stabil dalam bentuk oksida padat sebagai TiO atau sebagai senyawa halida TiX₂.

3.                                   Sumber dan Kegunaan Vanadium (V)

       Vanadium tersebar di kulit bumi sekitar 0,02% massa kulit bumi. Sumber utama vanadium adalah vanadit, Pb₃(VO₄)₂. Vanadium umumnya digunakan untuk paduan dengan logam besi dan titanium. Vanadium(V) oksida digunakan sebagai katalis pada pembuatan asam sulfat. Logam vanadium murni diperoleh melalui reduksi elektrolitik leburan garam VCl₂. Logam vanadium menyerupai baja berwarna abu-abu dan bersifat keras serta tahan korosi. Untuk membuat paduan tidak perlu logam murninya. Contohnya, ferrovanadium dihasilkan melalui reduksi campuran V₂O₅ dan Fe₂O₃ oleh aluminium, kemudian ditambahkan besi untuk membentuk baja vanadium, baja sangat keras yang digunakan pada bagian mesin dan poros as.

4.                                   Sumber dan Kegunaan Kromium (Cr)

         Bijih kromium paling murah adalah kromit, FeCr₂O₄, yang dapat direduksi oleh karbon menghasilkan ferrokrom.

FeCr₂O₄(s) + 4C(s) → Fe–2Cr(s) + 4C(g)

          Logam kromium banyak digunakan untuk membuat pelat baja dengan sifat keras, getas, dan dapat mempertahankan permukaan tetap mengkilap dengan cara mengembangkan lapisan film oksida.

         Kromium dapat membentuk senyawa dengan biloks +2, +3, +6. Kromium(II) dalam air merupakan reduktor kuat. Kromium(VI) dalam larutan asam tergolong oksidator kuat. Misalnya, ion dikromat (Cr₂O₇^2–)dapat direduksi menjadi ion Cr³⁺:

Cr₂O₇^2–(aq) + 14H⁺(aq) + 6e– → 2Cr³⁺(aq) + 7H₂O(l)

Biloks	Senyawa
+2	CrX2
+3	CrX3, Cr2O3, dan Cr(OH)3
+6	K2Cr2O7, Na2CrO4, dan CrO3

Dalam larutan basa, kromium(VI) terdapat sebagai ion kromat, tetapi daya oksidatornya berkurang.

CrO₄^2–(aq) + 4H₂O(l) + 3e– → Cr(OH)₃(s) + 5OH^–(aq)

Kromium(VI) oksida (CrO₃) larut dalam air membentuk larutan asam kuat yang berwarna merah-jingga:

2CrO₃(s) + H₂O(l) → 2H⁺(aq) + Cr₂O₇^2–(aq)

Campuran krom(VI) oksida dan asam sulfat pekat digunakan sebagai pembersih untuk menghilangkan bahan organik pada alat-alat laboratorium. Akan tetapi, larutan ini bersifat karsinogen (berpotensi menimbulkan kanker).

5.                                   Sumber dan Kegunaan Mangan (Mn)

         Mangan relatif melimpah di alam (0,1% kulit bumi). Salah satu sumber mangan adalah batuan yang terdapat di dasar lautan dinamakan pirolusit. Suatu batuan yang mengandung campuran mangan dan oksida besi. Kegunaan umum mangan adalah untuk membuat baja yang digunakan untuk mata bor (pemboran batuan). Mangan terdapat dalam semua biloks mulai dari +2 hingga +7, tetapi umumnya +2 dan +7. Dalam larutan, Mn²⁺membentuk Mn(H₂O)₆²⁺, yang berwarna merah muda. Mangan(VII) terdapat sebagai ion permanganat (MnO₄^–) yang banyak digunakan sebagai pereaksi analitik.

Biloks	Senyawa
+2	Mn(OH)2, MnS, MnSO4, dan MnCl2
+4	MnO2
+7	KMnO4

6.                                   Sumber dan Kegunaan Besi (Fe)

        Besi merupakan logam yang cukup melimpah dalam kulit bumi (4,7%). Besi murni berwarna putih kusam yang tidak begitu keras dan sangat reaktif terhadap zat oksidator sehingga besi dalam udara lembap teroksidasi oleh oksigen dengan cepat membentuk karat.

Biloks	Senyawa
+2	FeS, FeSO4.7H2O, dan K4Fe(CN)6
+3	FeCl3, Fe2O3, K3[Fe(CN)6], dan Fe(SCN)3
Campuran +2 dan +3	Fe3O4 dan KFe[Fe(CN)6]

Di dalam air, garam besi(II) berwarna hijau terang akibat membentuk ion Fe(H₂O)₆²⁺. Besi(III) dalam bentuk ion Fe(H₂O)6³⁺ tidak berwarna, tetapi larutan garamnya berwarna kuning-cokelat akibat terbentuknya ion Fe(OH)(H₂O)₅²⁺ yang bersifat basa.

7.                                   Sumber dan Kegunaan Kobalt (Co)

       Walaupun kobalt relatif jarang terdapat di alam, tetapi dapat ditemukan dalam bijih smaltit (CoAs₂) dan kobaltit (CoAsS) dalam kadar yang memadai jika diproduksi secara ekonomis. Kobalt bersifat keras, berwarna putih kebiruan, dan banyak digunakan untuk membuat paduan, seperti baja perak (stainless steel). Baja perak merupakan paduan antara besi, tembaga, dan tungsten yang digunakan dalam instrumentasi dan alat-alat kedokteran

       Kobalt utamanya memiliki biloks +2 dan +3, walaupun senyawa kobalt dengan biloks 0, +1, dan +4 juga dikenal. Larutan garam kobalt(II) mengandung ion Co(H₂O)₆²⁺ yang memberikan warna merah muda. Kobalt dapat membentuk berbagai senyawa koordinasi.

Biloks	Senyawa
+2	CoSO4, [Co(H2O)6]Cl2, [Co(H2O)6](NO3)2, dan CoS
+3	CoF3, Co2O3, K3[Co(CN)6], dan [Co(NH3)6]Cl3

8.                                   Sumber dan Kegunaan Nikel (Ni)

         Kelimpahan nikel dalam kulit bumi berada pada peringkat ke-24, terdapat dalam bijih bersama-sama dengan arsen, antimon, dan belerang. Logam nikel berwarna putih seperti perak dengan konduktivitas termal dan listrik tinggi, tahan terhadap korosi, dan digunakan untuk melapisi logam yang lebih reaktif. Nikel juga digunakan secara luas dalam bentuk paduan dengan besi membentuk baja. Senyawa nikel umumnya memiliki biloks +2. Larutan garam nikel(II) dalam air mengandung ion Ni(H₂O)₆²⁺ yang berwarna hijau emerald.

Biloks	Senyawa
+2	NiCl2, [Ni(H2O)6]Cl2, NiS, NiO, Co2O3, [Ni(H2O)6]SO4

9.                                   Sumber dan Kegunaan Tembaga (Cu)

          Tembaga memiliki sifat konduktor listrik sangat baik sehingga banyak digunakan sebagai penghantar listrik, misalnya untuk kabel listrik (Gambar 4.8). Selain itu, tembaga tahan terhadap cuaca dan korosi. Walaupun tembaga tidak begitu reaktif, tetapi dapat juga terkorosi. Warna kemerah-merahan dari tembaga berubah menjadi kehijau-hijauan akibat terkorosi oleh udara membentuk patina.

3Cu(s) + 2H₂O(l) + SO₂(g) + 2O₂(g) → Cu(OH)₄SO₄

Tabel 4.11 Senyawa Tembaga dan Biloksnya

Biloks	Senyawa
+1	Cu2O, Cu2S, dan CuCl
+2	CuO, CuSO4.5H2O, CuCl2.2H2O, dan [Cu(H2O)6](NO3)2

Tembaga dalam jumlah sedikit diperlukan oleh tubuh sebagai perunut, tetapi dalam jumlah besar sangat beracun. Oleh karena beracun, garamtembaga digunakan untuk membunuh jamur, bakteri, dan alga.