Kecenderungan Periodik Unsur Transisi-
Di antara unsur golongan IIA dan IIIA terdapat sepuluh kolom
unsur-unsur golongan B. Unsur-unsur tersebut dinamakan unsur transisi.
Istilah transisi artinya peralihan, yaitu peralihan dari blok s ke blok
p. Unsur-unsur transisi didefinisikan sebagai unsur-unsur yang memiliki
subkulit d atau subkulit f yang terisi sebagian. Misalnya, tembaga
mempunyai konfigurasi elektron [Ar] 4s1 3d10.
Unsur-unsur transisi yang terdapat dalam blok d adalah unsur-unsur yang
memiliki subkulit d yang belum terisi penuh. Akibatnya, unsur-unsur
transisi memiliki beberapa sifat yang khas, yaitu:
1. Semua unsur transisi adalah logam keras dengan titik didih dan titik leleh tinggi.
2. Setiap unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali unsur golongan IIB dan IIIB. Misalnya vanadium, memiliki bilangan oksidasi dari +2 sampai dengan +5.
3. Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dan bersifat paramagnetik. Semua sifat-sifat akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum terisi penuh. Beberapa sifat fisika unsur transisi ditunjukkan pada Tabel 4.1.
1. Semua unsur transisi adalah logam keras dengan titik didih dan titik leleh tinggi.
2. Setiap unsur transisi memiliki beberapa bilangan oksidasi, kecuali unsur golongan IIB dan IIIB. Misalnya vanadium, memiliki bilangan oksidasi dari +2 sampai dengan +5.
3. Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dan bersifat paramagnetik. Semua sifat-sifat akibat dari konfigurasi elektron pada orbital d belum terisi penuh. Beberapa sifat fisika unsur transisi ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Beberapa Sifat Fisika Unsur Transisi Periode Keempat
| Sifat Fisika | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu |
| Titik leleh (°C) | 1.541 | 1.660 | 1.890 | 1.857 | 1.244 | 1.535 | 1.495 | 1.453 | 1.083 |
| Titik didih (°C) | 2.831 | 3.287 | 3.380 | 2.672 | 1.962 | 2.750 | 2.870 | 2.732 | 2.567 |
| Kerapatan (g cm–3) | 3,0 | 4,5 | 6,0 | 7,2 | 7,2 | 7,9 | 8,9 | 8,9 | 8,9 |
| Keelektronegatifan | 1,3 | 1,5 | 1,6 | 1,6 | 1 ,5 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,9 |
| Jari-jari atom ( ) | 1,44 | 1,32 | 1,22 | 1,18 | 1,17 | 1,17 | 1,16 | 1,15 | 1,17 |
| Jari-jari ion ( ) | – | 1,0 | 0,93 | 0,87 | 0,81 | 0,75 | 0,79 | 0,83 | 0,87 |
1. Konfigurasi Elektron Unsur Transisi
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. Konfigurasi elektron unsur-unsur transisi periode keempat dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat
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. Konfigurasi elektron unsur-unsur transisi periode keempat dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Konfigurasi Elektron Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat
| Nomor Atom | Lambang Unsur |
Konfigurasi
Elektron | Nomor Golongan pada Tabel Periodik |
| 21 | Sc | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2 | IIIB |
| 22 | Ti | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 | IVB |
| 23 | V | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2 | VB |
| 24 | Cr | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1 | VIB |
| 25 | Mn | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 | VIIB |
| 26 | Fe | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 | VIIIB |
| 27 | Co | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 | VIIIB |
| 28 | Ni | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2 | VIIIB |
| 29 | Cu | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 | IB |
| 30 | Zn | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 | IIB |
Menurut aturan Aufbau, konfigurasi elektron krom adalah [Ar]3d4 4s2, tetapi faktanya bukan demikian melainkan [Ar]3d5 4s1. Demikian juga pada konfigurasi elektron atom tembaga, yaitu [Ar]3d10 4s1. Hal ini disebabkan oleh kestabilan subkulit d yang terisi penuh atau setengah penuh.
2. Titik Didih dan Titik Leleh Unsur Transisi
Berdasarkan Tabel 4.1, kenaikan titik leleh mencapai maksimum pada golongan VB (vanadium) dan VIB (kromium). Hal itu disebabkan oleh kekuatan ikatan antaratom logam, khususnya bergantung pada jumlah elektron yang tidak berpasangan di dalam subkulit d. Pada awal periode unsur transisi, terdapat satu elektron pada orbital d yang tidak berpasangan. Jumlah elektron pada orbital d yang tidak berpasangan meningkat sampai dengan golongan VIB dan VIIB, setelah itu elektron pada orbital d mulai berpasangan sehingga titik didih dan titik leleh turun.
Berdasarkan Tabel 4.1, kenaikan titik leleh mencapai maksimum pada golongan VB (vanadium) dan VIB (kromium). Hal itu disebabkan oleh kekuatan ikatan antaratom logam, khususnya bergantung pada jumlah elektron yang tidak berpasangan di dalam subkulit d. Pada awal periode unsur transisi, terdapat satu elektron pada orbital d yang tidak berpasangan. Jumlah elektron pada orbital d yang tidak berpasangan meningkat sampai dengan golongan VIB dan VIIB, setelah itu elektron pada orbital d mulai berpasangan sehingga titik didih dan titik leleh turun.
3. Jari-Jari Atom Unsur Transisi
Jari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur. Pada Tabel 4.1 tampak bahwa jari-jari atom menurun secara drastis dari skandium (1,44 ) hingga vanadium (1,22 ), kemudian berkurang secara perlahan. Penurunan 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.
Jari-jari atom menentukan sifat-sifat unsur. Pada Tabel 4.1 tampak bahwa jari-jari atom menurun secara drastis dari skandium (1,44 ) hingga vanadium (1,22 ), kemudian berkurang secara perlahan. Penurunan 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. Sifat Logam Unsur Transisi
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. Mengapa jumlah elektron yang belum berpasangan dapat dijadikan ukuran kekuatan logam? 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.
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. Mengapa jumlah elektron yang belum berpasangan dapat dijadikan ukuran kekuatan logam? 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.
5. Bilangan Oksidasi Unsur Transisi
Umumnya, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki biloks lebih dari satu. Hal ini disebabkan tingkat energi orbital s dan orbital d tidak berbeda jauh sehingga memungkinkan elektron-elektron pada kedua orbital itu digunakan melalui pembentukan orbital hibrida sp3d2. Biloks unsur-unsur transisi periode keempat ditunjukkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Bilangan Oksidasi Unsur Transisi Periode Keempat
Umumnya, unsur-unsur transisi periode keempat memiliki biloks lebih dari satu. Hal ini disebabkan tingkat energi orbital s dan orbital d tidak berbeda jauh sehingga memungkinkan elektron-elektron pada kedua orbital itu digunakan melalui pembentukan orbital hibrida sp3d2. Biloks unsur-unsur transisi periode keempat ditunjukkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Bilangan Oksidasi Unsur Transisi Periode Keempat
| III B | I B | B | I B | II B | III B | I B | II B | ||
| Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | n |
| +1 | +1 | ||||||||
| +2 | +2 | +2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 3 | +3 | +3 | 3 | 3 | 3 | +3 | +3 | +3 | |
| 4 | 4 | +4 | 4 | +4 | +4 | +4 | |||
| 5 | +5 | +5 | +5 | ||||||
| 6 | +6 | +6 | |||||||
| 7 |
Jika
Anda simak Tabel 4.3, biloks maksimum sama dengan jumlah elektron
valensi dalam orbital s dan orbital d atau sama dengan nomor golongan.
Jadi, titanium (IVB) memiliki biloks maksimum +4, vanadium (VB), kromium
(VIB), dan mangan (VIIB) memiliki biloks maksimum berturut-turut +5,
+6, dan +7.
6. Warna Ion Logam Transisi
Suatu benda atau zat dikatakan berwarna jika ada cahaya yang jatuh kepadanya, khususnya cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki frekuensi berkisar di antara cahaya inframerah dan ultraviolet. Cahaya tampak terdiri atas cahaya merah-kuning-hijau-biru-ungu. Kation logam unsur-unsur transisi umumnya berwarna. Hal ini disebabkan oleh adanya elektron tidak berpasangan dan tingkat energi orbital tidak berbeda jauh. Akibatnya, elektron mudah tereksitasi ke tingkat energi lebih tinggi menimbulkan warna tertentu. Jika senyawa transisi baik padat maupun larutannya tersinari cahaya maka senyawa transisi akan menyerap cahaya pada frekuensi tertentu, sedangkan frekuensi lainnya diteruskan. Cahaya yang diserap akan mengeksitasi elektron ke tingkat energi lebih tinggi dan cahaya yang diteruskan menunjukkan warna senyawa transisi pada keadaan tereksitasi.
Suatu benda atau zat dikatakan berwarna jika ada cahaya yang jatuh kepadanya, khususnya cahaya tampak. Cahaya tampak adalah cahaya yang memiliki frekuensi berkisar di antara cahaya inframerah dan ultraviolet. Cahaya tampak terdiri atas cahaya merah-kuning-hijau-biru-ungu. Kation logam unsur-unsur transisi umumnya berwarna. Hal ini disebabkan oleh adanya elektron tidak berpasangan dan tingkat energi orbital tidak berbeda jauh. Akibatnya, elektron mudah tereksitasi ke tingkat energi lebih tinggi menimbulkan warna tertentu. Jika senyawa transisi baik padat maupun larutannya tersinari cahaya maka senyawa transisi akan menyerap cahaya pada frekuensi tertentu, sedangkan frekuensi lainnya diteruskan. Cahaya yang diserap akan mengeksitasi elektron ke tingkat energi lebih tinggi dan cahaya yang diteruskan menunjukkan warna senyawa transisi pada keadaan tereksitasi.
7. Sifat Magnet Unsur Transisi
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, 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. Mengapa elektron yang tidak berpasangan dapat memiliki sifat magnet? 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.
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, 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. Mengapa elektron yang tidak berpasangan dapat memiliki sifat magnet? 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.
Contoh Sifat Unsur Transisi
Di antara unsur transisi periode keempat, manakah yang memiliki sifat magnet?
Jawab:
Suatu logam akan bersifat magnet jika memiliki elektron tidak berpasangan. Semakin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya. Berdasarkan penjelasan tersebut unsur-unsur transisi periode keempat yang memilikisifat magnet adalah: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.
Kekuatan magnet dari unsur transisi adalah: Cr Mn Fe V Co.
Suatu logam akan bersifat magnet jika memiliki elektron tidak berpasangan. Semakin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, semakin kuat sifat magnetnya. Berdasarkan penjelasan tersebut unsur-unsur transisi periode keempat yang memilikisifat magnet adalah: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.
Kekuatan magnet dari unsur transisi adalah: Cr Mn Fe V Co.