Laporan Reaksi Deret Unsur Transisi pertama Mochamad Cahyoh Harianto 1

Studi Reaksi Unsur-Unsur Deret Transisi Pertama

 

Oleh :

Mochamad Cahyoh Harianto
XI Analis Kimia A

      I.   Judul                             : “ Studi Reaksi Unsur-Unsur Deret Transisi Pertama ”

   II.   Tujuan                      :

1. Mempelajari reaksi-reaksi garam logam transisi
2. Mengenal pembentukan kompleks ion logam transisi
3. Mengamati perubahan warna karena perubahan bilangan oksidasi dari senyawa logam transisi.

   III.    Dasar Teori :

Unsur transisi deret pertama adalah unsur – unsur logam transisi yang terletak pada periode paling atas dalam kelompok logam transisi pada tabel periodik unsur. Unsur – unsur tersebut antara lain Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, dan Zn. unsur ini memiliki elektron valensi pada orbital d sehingga memiliki beberapa sifat seperti katalis. Muatan inti efektif, jari–jari kation yang berbeda–beda sehingga memiliki reaktifitas yang berbeda terhadap anion tertentu. Pada beberapa kasus, reaktifitas ion – ion logam transisi berhubungan dengan sifat kekerasan dan kelunakan dari kation dan anionnya. Reaktifitas suatu senyawa dapat diamati dari adanya perubahan warna maupun terbentuknya

1. Sifat-sifat umum.

Unsur transisi mempunyai siat-sifat khas yang membedakan dari unsure glongan utama, antara lain :

a

a)      Sifat logam, semua unsure transisi tergolong logam dengan titk cair dan titik didih yang relatif tinggi.

b)      Bersifat paramegnetik (sedikit tertarik ke dalam medan magnet).

c)      Membentuk senyawa-senyawa yang berwarna.

d)      Mempunyai beberapa tingkat oksidasi.

e)      Membentuk berbagai macam ion kompleks. 
f)       Berdaya katalitik, banyak unsur transisi atau senyawanya yang berfungsi sebagai katalis, baik dalam proses industri maupun dalam metabolisme.

Zink dan unsur-unsur golongan IIB lainnya (Cd dan Hg) mempunyai titik leleh dan titik didih yang relatif rendah (raksa bahkan adalah satu-satunya logam yang berupa cairan pada suhu kamar); tidak paramagnetik, melainkan bersifat diamagnetik (sedikit ditolak keluar medan magnet); dan senyawa-senyawa tidak berwarna (putih). Zink hanya mempunyai satu tingkat oksidasi, yaitu 2+.

Sifat-sifat khas unsur transisi berkaitan dengan adanya subkulit d yang terisi tidak penuh. Semua unsur transisi periode keempat memenuhi definisi ini, kecuali zink. Pada tingkat oksidasi nol (sebagian unsur) maupun pada tingkat oksidasi +2 (satu-satunya tingkat oksidasi zink), subkulit 3d-nya terisi penuh

UNSUR	21Sc	22Ti	23V	24Cr	25Mn	26Fe	27Co	28Ni	29Cu	30Zn
Konfigurasi Elektron	[Ar] 3d1 4s2	[Ar] 3d2 4s2	[Ar] 3d3 4s2	[Ar] 3d5 4s1	[Ar] 3d5 4s2	[Ar] 3d6 4s2	[Ar] 3d7 4s2	[Ar] 3d8 4s2	[Ar] 3d10 4s1	[Ar] 3d10 4s2
Massa jenis (g/mL) keelektro-negatifan	Antara 3.4 - 8.92 (makin besar sesuai dengan arah panah) --------------------------------------------------------> Antara 1.3 - 1.9 (makin besar sesuai dengan arah panah)
Bilangan oksidasi	0;3	0;2; 3;4	0;2;3; 4;5	0;2; 3;6	0;2;3; 4;6;7	0;2;3	0;2;3	0;2;3	0;1;2	0;2
Titik lebur (oC)	Di atas 1000oC (berbentuk padat)
Energi ionisasi (kJ/mol)	Antara 1872 - 2705 (sukar melepaskan elektron terluarnya)
Jumlah elektron tunggal	Satu	Dua	Tiga	Enam	Lima	Empat	Tiga	Dua	Satu	-
Sifat para-magnetik/ fero-magnetik	Sifat yang disebabkan karena adanya elektron yang tidak berpasangan (=elektron tunggal) Makin banyak elektron tunggalnya, makin bersifat feromagnetik									diama-gnetik
Warna ion M2+	-	-	Ungu	Biru	Merah muda	Hijau muda	Merah muda	Hijau	Biru	-
Warna ion M3+	Tak ber-warna	Ungu	Hijau	Hijau	-	Kuning	-	-	-	-
Ion-ion tak berwarna	Sc3+ , Ti4+ , Cu+ , Zn2+
Catatan : MnO4- = ungu Cr2O72- = jingga

2. Sifat logam.

Semua unsur transisi periode keempat secara meyakinkan tergolong logam, baik dalam sifat kimia maupun sifat fisis. Semua unsur transisi periode keempat mempunyai energi ionisasi yang relatif rendah (kurang dari 1.000 kJ/mol) kecuali zink yang energi ionisainya agak besar (906 kJ / mol). Sifat logam unsur transisi juga dicerminkan oleh harga keelektronegatifannya yang rendah (kurang dari 2). Pada kenyataannya, semua unsur transisi periode keempat membentuk kation tunggal dengan bilangan oksidasi +1, +2, atau +3. pada tingkat oksidasi yang rendah, senyawa unsur transisi bersifat ionik.

Sifat megnet dari suatu zat dapat ditunjukkan dan diukur dengan neraca. Zat yang bersifat diamagnetik akan menunjukkan berat kurang, sedangkan yang bersifat paramagnetik menunjukkan berat lebih. Sifat magnet zat berkaitan dengan konfigurasi elektronnya. Zat yang bersifat paramagnetik mempunyai setidaknya satu elektron tak berpasangan. Semakin banyak elektron tak berpasangan, semakin bersifat paramagnetik. Pengukuran sifat magnet dapat digunakan untuk menentukan jumlah elektron tak berpasangan dalam satu spesi.

3. Sifat Kemagnetan

Setiap unsur transisi mempunyai sifat magnetik:

a.    Paramagnetik,di mana atom, molekul, atau ion sedikit dapat ditarik oleh medan magnet karena ada elektron yang tidak berpasangan pada orbitalnya

contoh: Logam Sc, Ti, V, Cr, dan Mn

b.   Diamagnetik, di mana atom, molekul, atau ion dapat ditolak oleh medan magnet karena seluruh elektron pada orbitnya berpasangan.

contoh Cu dan Zn.

c.    Feromagnetik, yaitu kondisi yang sama dengan paramagnetik hanya saja dalam keadaan padat contoh  Fe, Co, dan N

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

5. Ion Kompleks

a. Pengertian Ion Kompleks

Ion kompleks merupakan ion yang tersusun dari ion pusat (atom pusat) yang dikelilingi oleh molekul atau ion (disebut ligan). Antara ion pusat dengan ligan terjadi ikatan koordinasi. Jumlah ikatan koordinasi yang terjadi antara ion pusat dengan ligan disebut  bilangan koordinasi.

b. Sruktur Ion Kompleks

Terbentuknya ion kompleks disebabkan oleh adanya ikatan koordinasi antara atom pusat dengan ligan. Atom pusat menyediakan orbital kosong yang nantinya akan ditempati oleh pasangan electron dari ligan.

  IV.    Alat dan Bahan     :

a. Alat 

No	Nama Alat	Spesifikasi	Jumlah
1	Tabung Reaksi	Kaca	15
2	Pembakar Spiritus		1
3	Gegep	Besi	2
4	Batang Pengaduk	Kaca	1
5	Pipet Tetes	Kaca	5
6	Rak Tabung Reaksi	Kayu	1
7	Spatula	Besi	1

b. Bahan

No	Nama Alat	Spesifikasi	Jumlah
1	Kromium (iii) Klorida	2 M	3 ml
2	Mangan (ii) Klorida	2 M	3 ml
3	Cobalt (ii) Klorida	2 M	3 ml
4	Tembaga (ii) Klorida	2 M	3 ml
5	Besi (ii) Klorida	2 M	3 ml
6	NaOH	2 M	10 ml
7	Na2CO3	2 M	10 ml
8	Amonium Hidroksida	2 M	10 ml
9	Hidrogen Peroksida	3 %	5 ml

V.   Prosedur Kerja          :

A.    Reaksi Cromium (Cr)

1.   Menyediakan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml larutan CrCl3.

2.      Tabung 1, menambahkan 1.5 ml larutan Hidrogen Peroksida 3% dan memanaskan.

3.      Tabung 2, menambahkan 1.5 ml larutan Natrium Carbonat 2 M.

4.      Tabung 3, menambahkan 1.5 ml larutan Amonium Hidroksida 2 M.

5.      Mengamati reaksi yang terjadi pada masing-masing tabung.

B.   Reaksi Mangan (Mn)

1.   Menyediakan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml larutan mangan (ii) klorida 2 M

2.      Tabung 1, menambahkan 1,5 ml larutan Natrium Hidroksida 2 M

3.      Tabung 2, menambahkan 1.5 ml larutan Natrium Carbonat 2 M

4.      Tabung 3, menambahkan 1.5 ml larutan Amonium Hidroksida 2 M

5.      Mengamati reaksi yang terjadi pada masing-masing tabung.

C.   Reaksi Besi (Fe)

1.      Menyediakan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml larutan besi (ii) klorida 2 M

2.      Tabung 1, menambahkan 1,5 ml larutan Natrium Hidroksida 2 M

3.      Tabung 2, menambahkan 1.5 ml larutan Natrium Carbonat 2 M

4.      Tabung 3, menambahkan 1.5 ml larutan Amonium Hidroksida 2 M

5.      Mengamati reaksi yang terjadi pada masing-masing tabung.

D.   Reaksi Cobalt (Co)

1.   Menyediakan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml larutan Cobalt (ii) klorida 2 M

2.      Tabung 1, menambahkan 1,5 ml larutan Natrium Hidroksida 2 M

3.      Tabung 2, menambahkan 1.5 ml larutan Natrium Carbonat 2 M

4.      Tabung 3, menambahkan 1.5 ml larutan Amonium Hidroksida 2 M

5.      Mengamati reaksi yang terjadi pada masing-masing tabung.

E.   Reaksi Tembaga (Cu)

1.   Menyediakan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml larutan Tembaga (ii) sulfat 2 M

2.      Tabung 1, menambahkan 1,5 ml larutan Natrium Hidroksida 2 M

3.    Tabung 2, menambahkan 1.5 ml larutan Natrium Carbonat 2 M kemudian memanaskan

4.      Tabung 3, menambahkan 1.5 ml larutan Amonium Hidroksida 2 M

5.      Mengamati reaksi yang terjadi pada masing-masing tabung.

VI.   Data Pengamatan       :

NO	Prosedur Kerja	Pengamatan
		Sebelum			Sesudah
		Warna	Gas	Wujud	Warna	Gas	Wujud
Cromium (Cr)
1	Tabung 1	Hijau	-	Cair	Hijau Lumut	-	Cair
2	Penambahan H2O2	Hijau Lumut	-	Cair	Hijau Lumut	-	Cair
3	Pemanasan	Hijau Lumut	-	Cair	Hijau Lumut		endapan hijau
4	Tabung 2	Hijau	-	Cair	abu-abu		Endapan abu-abu
5	Tabung 3	Hijau	-	Cair	Ungu	-	Endapan abu-abu
Mangan (Mn)
1	Tabung 1	Bening	-	Cair	Coklat Muda	-	Endapan Coklat
2	Tabung 2	Bening	-	Cair	Putih	-	Endapn Putih
3	Tabung 3	Bening	-	Cair	Coklat Muda	-	Endapan Coklat
Cobalt (Co)
1	Tabung 1	Merah	-	Cair	Merah Jambu	-	Endapan Pink
2	Tabung 2	Merah	-	Cair	Ungu	-	Endapan Ungu
3	Tabung 3	Merah	-	Cair	Hijau Lumut	-	Endapan Biru
Cuprum (Cu)
1	Tabung 1	Hijau	-	Cair	Biru	-	Endapan Biru
2	pemanasan	Biru	-	Endapan Biru	Biru Muda		Endapan Biru
3	Tabung 2	Hijau	-	Cair	Biru Muda		Endapan Biru
4	Pemanasan	Biru Muda		Endapan Biru	Hijau Muda		Endapan Hijau
5	Tabung 3	Hijau	-	Cair	Biru	-	Endapan Biru muda
Besi (Fe)
1	Tabung 1	Merah Betadin	-	Cair	Coklat	-	Endapan Coklat Muda
2	Tabung 2	Merah Betadin	-	Cair	Coklat	-	Endapan Coklat
3	Tabung 3	Merah Betadin	-	Cair	Coklat	-	Endapan Coklat

keterangan     :

  = terbentuk gas

VII.   Pembahasan   : 
Pada praktkum kali ini terdapat 5 unsur dari transisi deret pertama yang praktikan identifikasi yaitu: 

A. Cromium

Tabung 1, ketika penambahan CrCl3 dengan NaOH terjadi reaksi:

CrCl3    +   3NaOH ↔ Cr(OH)3¯ + 3NaCl

Hijau          bening        hijau           bening

Reaksi ini reversible, dalam penambahan reagen berlebih endapan melarut dengan mudah dan memebentuk ion tetrahidroksokromat(III) (atau ion kromit):

Cr(OH)3 + OH^- ↔ [Cr(OH)4]^-

                        Hijau

Penambahan hydrogen peroksida kepada larutan tetrahidroksokromat yang bersuasana basa, menghasilkan larutan kuning yang disebabkan oleh oksida kromium(III) menjadi kromat:

2[Cr(OH)4]^-  +  3H2O2  +  2OH^-   →  2CrO4^-↓ +  8H2O

Tabung 2, penambahan Na2CO3 dalam larutan CrCl3 dengan reaksi:

2CrCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O  → 2Cr(OH)3¯  +  3CO2­

Pada penambahan natrium karbonat endapan akan berwarna hijau dan terdapat gas CO2 yang dihasilkan

Tabung 3, penambahan NH4OH           

2CrCl3   +  3NH3  +  3H2O  →  Cr(OH)3¯  +  3NH4⁺

Akan terdapat endapan seperti gelatin yang berwarna hijau yaitu Cromium (III) hidroksida, dalam keadaan dingin akan membentuk larutan lembayung atau merah jambu karena mengandung ion kompleks heksaaminakromat (III) [Cr(NH3)6]3+.

B. Mangan

Tabung 1, denagan penambahan NaOH kedalam 1 ml MnCl2 terjadi reaksi:

MnCl2  +  2NaOH  → Mn(OH)2¯  +  2NaCl

Endapan Mn(OH)2 cepat teroksidasi bila terkena udara menjadi mangan dioksida berhidrat MnO(OH)2 yang berwarna coklat 

Mn(OH)2¯  +  O2  +  H2O  → MnO(OH)2¯  +  2NaCl

Tabung 2, Penambahan Na2CO3

MnCl2  +  Na2CO3  +  H2O  →  Mn(OH)2¯  +  2NaCl  +  CO2­

Pada reaksi ini menghasilkan mangan dioksida terhidrat yang berwarna coklat akibat oksidasi mangan (II) hidroksida dan juga terdapat gas CO2 yang dihasilkan

Tabung 3, penambahan amina (NH4OH)

MnCl2  +  2NH3  +  2H2O  ↔ Mn(OH)2¯  +  2NH4Cl

reaksi ini bersifat reversibel sehingga jika terdapat garam amonium maka pengendapan tak terjadi karna turunnya konsentrasi ion hidroksil, Setelah terkena udara mangan dioksida berhidrat akan mengendap dari larutan amoniakal ini.

C. Cobalt (Co) 

Tabung 1, Penambahan natrium Hidroksida (NaOH)

CoCl2 + 2NaOH  →  Co(OH)2  +  2NaCl

Pada pemanasan dengan alkali berlebih (atau adang hanya dengan penambahan reagensia berlebih), garam basa itu diubah menjadi endapan kobalt (II) hidroksida yang berwarna merah jambu.

 Ion hidroksida dapat menghilangkan ion hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat ke ion kobal. Setelah ion hidrogen dihilangkan dari dua molekul air, maka akan diperoleh kompleks tidak bermuatan - kompleks netral. Kompleks ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan [Co(H2O)6]2+. 

Tabung 2, Penambahan Natrium Carbonat (Na2CO3)

Na₂CO₃ + CoCl₂ + 2H₂O = Co(OH)₂ + H₂CO₃ + 2NaCl

Pada penambahan natrium karbonat, dalam reaksi akan terbentuk senyawa Co(OH)3 yang berwarna merah jambu, dengan kelebihan reagensia warna larutan akan menjadi semakin tua.  dalam reaksi ini terbenruk asam karbonat dan juga NaCl yang berwarna bening.

  

Tabung 3, Penambahan Amonia (NH4OH)

 [Co(H2O)6]2+  +  2NH3  →  [Co(NH3)6]3+.  +  2NH4+

Amonia dapat berperan sebagai basa maupun ligan. Dengan jumlah kecil amonia, ion hidrogen  ditarik  ion  heksaaquo  dengan  tepat  seperti  pada  kasus  perubahan  ion  hidroksida menjadi kompleks netral. Endapan tersebut melarut jika kamu menambahkan amonia berlebih. Amonia menggantikan air sebagai ligan untuk menghasilkan ion heksaaminkobal(II) yang berwarna hijau tua [Co(NH3)6]3+.

D. Cuprum (Cu)

Tabung 1, Penambahan Natrium Hidroksida (NaOH)

CuSO4  +  2NaOH  →  Cu(OH)2↓  +  Na2SO4  

akan terbentuk endapan biru tak larut yang berasal dari Cu(OH)2, Bila dipanaskan endapan diubah menjadi tembaga (II) oksida hitam oleh dehidratasi, namun adanya asam sitrat akan membuat larutan menjadi biru membentuk ion kompleks [Cu(COO.CHO)]2-

Tabung 2, Penambahan Natrium Carbonat (Na2CO3) 

 CuSO4  +  2Na2CO3  +  H2O   →  Cu(OH)2↓  +  Na2SO4  +  CO2↑

Akan terbentuk endapan biru tak larut yang berasal dari Cu(OH)2, dan gas CO2 Bila dipanaskan endapan diubah menjadi tembaga (II) oksida hitam oleh dehidratasi, 

Cu(OH)2  →  CuO  +  H2O

dengan adanya asam sitrat dalam larutan tembaga (II) yang bersifat basa akan terbentuk larutan biru, biasa dikenal dengan larutan Fehling ia mengandung ion kompleks [Cu(COO.CHO)]2- 

Tabung 3, Penambahan Amonia (NH3)

2CuSO4  +  2NH3  +  2H2O  →  Cu(OH)2.CuSO4↓  +  2NH4+

larutan amonia bila ditambahkan ke dalam Cu2+ akan membentuk endapan biru suatu garam (tembaga sulfat basa) yang larut dalam reagen berlebih, jika terjadi warna biru tua maka kemungkinan disebabkan terbentuknya ion kompleks tetraaminokuprat (II) 

[Cu(NH3)4]2+Cu(OH)2.CuSO4↓  +  8NH3  →  2[Cu(NH3)4]2+  +  SO4  +  2OH-

E. Besi (Fe) 

Tabung 1, Penambahan Natrium Hidroksida (NaOH)

FeCl3  +  3NaOH  →  Fe(OH)3↓  +  3NaCl

Pada reaksi ini terbentuk endapan coklat kemerahan besi (III) hidroksida yang tak larut dalam reagensia berlebih. 

Tabung 2, Penambahan Natrium Carbonat (Na2CO3) 

FeCl3  +  Na2CO3  +  H2O  →  Fe(OH)3↓  +  NaCl  +  CO2↑

Pada penambahan ion carbonat akan membentuk endapan coklat akibat besi (III) hidroksida dan gas CO2 

Tabung 3, Penambahan Amonia (NH4OH)

FeCl3  +  3NH3  +  3H2O  →  Fe(OH)3↓  + 3NH4Cl 

endapan coklat merah seperti gelatin dari besi (III) hidroksida, yang tak larut dalam reagensia berlebih, tetapi larut dalam asam hasil kali kelarutan Besi (III) Hidroksida begitu kecil sehingga terjadi pengendapan sempurna, bahkan dengan adanya garam-garam amonium. 

 
IX.   Kesimpulan         :
Berdasarkan hasil pada percobaan ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Mempelajari reaksi – reaksi pada ion logam transisi dapat dilakukan dengan mereaksikan garam logam transisi dengan NaOH, NH3, dan Na2CO3 sehingga didapatkan perubahan bentuk fisik larutan seperti terjadinya perubahan warna dan perubahan pada endapan yang menunjukkan adanya reaksi antara garam logam transisi dengan pereaksinya dalam membentuk kompleks dengan ligan, warna-warna yang khas dan terdapat endapan pada senyawa tersebut,

2. Endapan yang terbentuk memiliki warna yang berbeda-beda sesuai dengan jenis raksi dan muatan logam pusat senyawa kompleks.

3. Perubahan warna yang terjadi pada larutan dengan logam transisi di dalamnya dapat dikarenakan terjadinya perubahan bilangan oksidasi logam tersebut akibat adanya pengaruh masuknya ligan. 

X.  Daftar Pustaka  :
Svehla,G. 1985.Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan SemiMikro.Jakarta:PT.Kalman Media Pusaka.
https://shinnypadelecki.blogspot.com/2009/12/sifat-sifat-unsur-transisi-periode.html

 XI.  Lampiran            :
kumpulan foto-foto selama praktikum :
https://drive.google.com/folderview?id=1AibfMImO5kVIeUNGezg5asa73iWMUnef