Unsur-unsur transisi periode keempat terdiri dari skandium hingga seng. Dokumen menjelaskan sifat kimia dan fisika unsur-unsur tersebut serta keberadaan mereka di alam, termasuk proses ekstraksi besi dan tembaga. Informasi ini berguna untuk mempelajari kereaktifan logam transisi.

2. Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat terdiri dari :
1. Skandium (Sc)
2. Titanium (Ti)
3. Vanadium (V)
4. Kromium (Cr)
5. Mangan (Mn)
6. Besi (Fe)
7. Kobalt (Co)
8. Nikel (Ni)
9. Tembaga (Cu)
10.Seng (Zn)

3. KEBERADAAN UNSUR UNSUR LOGAM TRANSISI
DI ALAM
Unsur Keberadaan di Alam
Skandium Sc terutama terdapat pada mineral tortveitil (~34% Sc), wikit,
bijih Sn, dan tungsten. Bentuk dasar adalah Sc2O3. Logam Sc
diperoleh sebagai produk samping pemurnian uranium.
Titanium Ti merupakan unsur peringkat ke-10 terbanyak di kerak bumi.
Ti biasanya terdapat dalam bentuk mineral
rutile (TiO2) atau ilmenite (FeTiO3 ).
Vanadium V terdapat di kerak bumi dengan kadar ~0,02%. V terdapat
pada mineral patronit (VS4), Vanadinit [Pb5(VO4-)3Cl], dan
kamotit [K2(UO2)2(VO4-) 2·3H2O ]
Kromium Cr terdapat pada mineral kromit [Fe,Mg(CrO4].

4. Unsur Keberadaan di Alam
Mangan Mn terutama terdapat pada pirolusit (MnO₂),
psilomelan*(Ba,H₂0)2Mn₅O₁₀+, dan rodokrosit (MnCO₃). Logam Mn
diekstraksi dari pirolusit.
Besi Fe merupakan unsur kedua terbanyak di alam. Besi ditemukan
dalam mineral hematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄ ) ,
siderit (FeCO₃), limonit (2Fe₂O₃∙3H₂O), dan pirit (FeS₂)
Kobalt Co berada sebagai senyawa kobaltin (CoAsS) dan lineit (CO₃S₄). Co
murni dihasilkan dari produk samping pemurnian Ni,Cu, dan Fe.

5. Nikel Ni ditemukan dalam mineral pentlandit [(NiFe)₉S₈+ . Logam Ni
diperoleh dengan memanaskan bijih besi dalam tungku
pembakaran.
Tembaga Cu ditemukan dalam bentuk unsur maupun senyawa sulfida dalam
mineral kalkopirit (CuFeS₂) ,kovelin (CuS), kalkosit (Cu₂S) atau
seperti kuprit (Cu₂O)
Seng Zn ditemukan di dalam mineral zinkblende/spalerit (ZnS), kalamin,
franklinit, smitsonit, (ZnCO3), wilemit, dan zincite (Zn0).

7. SIFAT FISIS UNSUR-UNSUR TRANSISI PERIODE KEEMPAT
Sifat Atomik Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Jari-jari logam (pm) 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125
Energi Ionisasi I (kJ/mol) 631 658 650 653 717 759 758 737 746 906
Keelektronegatifan 1,3 1,5 1,6 1,6 1,5 1,8 1,8 1,8 1,9 1,6
Biloks (maksimum) +3 +4 +5 +6 +7 +6 +5 +4 +3 +2

8. Sifat fisis Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Kerapatan (kg/m3) 2.990 4.500 5.960 7.200 7.200 7.860 8.900 8.900 8.920 7.140
Kekerasan (Mohs) - 6,0 7,0 8,5 6,0 4,0 5,0 4,0 3,0 2,5
Titik Leleh (0C) 1.541 1.668 1.890 1.857 1.244 1.535 1.495 1.453 1.083 419
Titik Didih (0C) 2.830 3.287 3.407 2.672 2.061 2.861 2.927 2.913 2.567 907
∆Hfus (KJ/mol) 14.1 15,5 20,9 16,9 12,1 13,8 16,2 17,5 13,1 7,32
∆Hv (KJ/mol) 314 421 452 344 226 350 377 370 300 115
Daya Hantar Listrik (MΩ-1 cm-1
)
0.018 0,023 0,049 0,077 0,007 0,099 0,172 0,143 0,596 0,166
Daya Hantar Panas (W/cmK) 0.158 0,219 0,307 0,937 0,078 0,802 1,00 0,907 4,01 1,16

9. Untuk dapat mempelajari kereaktifan
unsur-unsur transisi periode keempat,
dapat digunakan data Sifat Atomik
dan Konfigurasi Elektron.

11. Dalam upaya mencapai konfigurasi gas mulia, logam
transisi akan melepas elektron-elektron di subkulit s dan d –nya.
Karena jumlah elektron di subkulit d yang tergolong
banyak, maka dibutuhkan energi yang lebih besar untuk melepas
elektron-elektron tersebut.
Hal ini ditunjukkan dari kecenderungan nilai energi
ionisasi nya yang secara umum bertambah dari Sc ke Zn, meski
ada fluktuasi. Dengan demikian, diharapkan kereaktifan unsur-
unsur transisi akan berkurang dari Sc ke Zn.
Namun demikian, di dalam prakteknya, ada faktor lain
yang mempengaruhi kereaktifan logam transisi, yakni :
karakteristik lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan
unsur sewaktu unsur teroksidasi/ bereaksi.

12. Kereaktifan unsur-unsur transisi periode keempat juga ditunjukkan dari nilai
Potensial reduksi standar (E⁰) pada tabel berikut :
E⁰ (Volt)
Periode 4 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
M + 2e⁻ ↔ M - -1,63 -1,13-0,90 -1,18 -0,44 -0,28 -0,25 +0,34 -0,76

15. Sifat magnetik suatu unsur disebabkan keberadaan elektron yang tidak
berpasangan di dalam orbital atomnya.
Kemungkinan adanya elektron tidak berpasangan cenderung ditemui
pada atom dari unsur dengan subkulit yang terdiri dari banyak orbital, yakni
subkulit d dan f.
Seperti diketahui, sebagian besar unsur-unsur transisi periode keempat
memiliki elektron-elektron yang tidak berpasangan dalam orbital-orbital di
subkulit d –nya,
Hal ini menyebabkan unsur-unsur ini menjadi mudah tertarik ke medan
magnet luar.

16. Elektron yang Tidak Berpasangan

17. Berdasarkan sifatnya dalam medan magnet luar, sifat
magnetik zat dapat dibedakan menjadi :
a. Diamagnetik
Sifat diamagnetik dimiliki zat yang semua elektronnya sudah
berpasangan (↑↓) dimana momen magnetiknya saling meniadakan.
Sewaktu diletakkan dalam medan magnet, zat ini akan ditolak sedikit
oleh medan magnet.
b. Paramagnetik
Sifat paramagnetik dimiliki zat yang mempunyai setidaknya 1 elektron
tidak berpasangan (↑). Dalam medan magnet luar, momen-momen
magnetik atom yang terdistribusi acak akan tersusun berjajar. Zat akan
tertarik ke medan magnet luar tersebut.

18. Tingkat Oksidasi Unsur-Unsur
Transisi Periode Keempat

19. Warna Senyawa

21. Proses Ekstraksi Besi
Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi :
-Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C) dimasukkan dari
bagian atas tanur.
-Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian bawah tungku agar C
bereaksi dengan O₂ membentuk CO₂.
-Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan
bereaksi lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO.
C (s)+ O₂(g) → CO₂(g)
CO₂(g) + C(s) → 2CO (g)

22. -Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai
mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi.
Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut :
Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah.
Karena suhu di bawah lebih tinggi sekitar 2000⁰C, Fe akan berada
dalam bentuk lelehannya.
3Fe₂O₃(s) + CO(g) → 2Fe₃O₄ (s) + CO₂(g)
Fe₃O ₄(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO₂(g)
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)
Fe₂O₃(s) + 3CO → 2Fe(l) + 3CO₂(g)

23. -Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai menjadi CaO
-CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat
asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini
menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut
terak (slag).
CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l)

24. -Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur.
Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan
lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi
sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara
tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari
teroksidasi kembali).
Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih
mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut
juga besi gubal. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi
tuang atau diproses lebih lanjut menjadi baja, tergantung dari
aplikasinya.

25. Proses Ekstraksi Tembaga
Bijih tembaga
diolah dulu agar
kandungannya
menjadi sekitar
25-35% Cu.
Tungku
Peleburan
Tungku
Pemisahan
Perak
Tungku
Konversi
Pemurnian
dengan
Pembakaran
Pembuatan
anode Cu
Tembaga anode
dengan kandungan
99,4% Cu masuk ke
proses elektrolisis
untuk menghasilkan
~99,999% CU
Diagram proses ekstraksi tembaga :

27. a. Sebagai Magnet

30. b. Sebagai Katalis
Katalis Aplikasi Industri
V₂O₅ Untuk produksi H₂SO₄ menggunakan proses kontak.
Fe
Serbuk Fe dan garam lainnya digunakan sebagai
katalis dalam proses Haber-Bosch untuk produksi
NH₃.
Ni
Untuk hidrogenasi (penambahan hidrogen) ke
dalam minyak dari tumbuh-tumbuhan
TiCl₃ Untuk polimerisasi etena menjadi polietena.
Penggunaan unsur-unsur transisi periode keempat sebagai katalis
terkait dengan sifat karakteristiknya, yakni memiliki berbagai tingkat
oksidasi.
Hal ini memberikan alternatif bagi jalur reaksi dengan energi aktivasi
yang lebih rendah, sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat.

31. c. Sebagai Bahan Struktur
Logam transisi mempunyai ikatan logam yang lebih kuat
dibandingkan logam utama (non-transisi), dan struktur
kristal yang rapat. Hal ini menyebabkan logam transisi
memiliki kekuatan mekanik yang tinggi sehingga
digunakan sebagai bahan struktur.

32. d. Sebagai Pewarna

35. e. Sebagai mineral penting dalam tubuh
Ion Logam Transisi Fungsi dalam tubuh
Fe
Peredaran O₂ ke seluruh tubuh,
penyimpanan O₂ dalam jaringan otot,
respirasi, pembelahan sel
Cu Respirasi
Zn Kontrol pH darah
Co Pembelahan Sel

41. Pertanyaan & Jawaban
1. Nama : Yogi Sundana
Pertanyaan : Sebutkan dampak positif dan negatif
pada unsur transisi periode keempat!
Jawaban :
Dampak Positif :
a. Kromium : untuk melapisi logam lain, pewarna
keramik dan tekstil
b. Tembaga : sebagai insektisida, anti lumut pada kolam,
pewarna gelas dan katalis
Dampak Negatif :
Penggunaan Cu mudah terbakar dalam bentuk serbuk
halus

42. 2. Nama : Mutia Radiana
Pertanyaan : Jelaskan proses ekstraksi besi dan tembaga!
Jawaban :
Proses Ekstraksi Besi :
Tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi :
-Bijih besi, batu kapur (CaCO₃), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas
tanur.
-Kemudian, udara panas ditiupkan kebagian bawah tungku agar C bereaksi
dengan O₂ membentuk CO₂.
C (s)+ O₂(g) → CO₂(g)
-Gas CO₂ yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan bereaksi
lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO.
CO₂(g) + C(s) → 2CO (g)

43. -Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai
mereduksi senyawa-senyawa besi pada bijih besi.
Reaksi keseluruhannya dapat ditulis debagai berikut :
Fe₂O₃(s) + 3CO → 2Fe(l) + 3CO₂(g)
Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena
suhu di bawah lebih tinggi sekitar 2000⁰C, Fe akan berada dalam
bentuk lelehannya.
3Fe₂O₃(s) + CO(g) → 2Fe₃O₄ (s) + CO₂(g)
Fe₃O ₄(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO₂(g)
FeO(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g)

44. -Sementara itu, CaCO₃ dalam tanur akan terurai menjadi CaO
-CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada
dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik
didih rendah yang disebut terak (slag).
Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena
kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka
lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan
secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi
dari teroksidasi kembali).
Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor
dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal. Besi gubal dapat
dicetak langsung menjadi besi tuang atau diproses lebih lanjut menjadi baja,
tergantung dari aplikasinya.
CaO(s) + SiO₂(s) → CaSiO₃(l)

45. Gambar Tanur Besi

46. Proses Ekstraksi Tembaga :
Diagram proses ekstraksi tembaga :
Bijih tembaga
diolah dulu agar
kandungannya
menjadi sekitar
25-35% Cu.
Tungku
Peleburan
Tungku
Pemisahan
Perak
Tungku
Konversi
Pemurnian
dengan
Pembakaran
Pembuatan
anode Cu
Tembaga anode
dengan kandungan
99,4% Cu masuk ke
proses elektrolisis
untuk menghasilkan
~99,999% CU

47. 3. Nama : M. Arif Maulana
Pertanyaan: Jelaskan proses pembuatan Titanium, Vanadium
dan Kromium pada unsur transisi periode keempat!
Jawaban :
1. Cara Pembuatan Titanium :
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.

48. 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.