Laporan Kimia Anorganik : Reaktivitas Ion-ion Logam Transisi

ABSTRAK

Unsur transisi deret pertama adalah unsur-unsur logam transisi yang terletak pada periode atas dalam kelompok logam transisi, diantaranya: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, dan Zn. Unsur ini memiliki electron valensi pada orbital d sehingga memiliki beberapa sifat seperti katalis, warna larutan dan kemagnetan. Pada beberapa kasus, reaktifitas ion – ion logam transisi. berhubungan dengan sifat kekerasan dan kelunakan dari kation dan anionnya Logam-logam transisi seri pertama (3d), kedua (4d), dan ketiga (5d), umumnya menunjukkan sifat-sifat kimiawi yang sangat berdekatan dalam satu periode. Kemiripan sifat maupun perbedaan yang khas ditunjukkan oleh kelompok golongan dari logam transisi tersebut. Untuk mengenali kemiripan maupun perbedaannya yang khas antar unsur, dapat dilakukan uji reaksi khusus. Logam transisi juga sangat erat kaitannya dengan senyawa kompleks. Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari ion logam dengan satu atau lebih ligan. Kompleks ini akan mempengaruhi reaksi yang terjadi pada unsur transisi tersebut dengan reaktannya. Reaktifitas suatu senyawa dapat diamati dari adanya perubahan warna maupun terbentuknya endapan. Melalui percobaan dengan penambahan reagen pada sample nikel dan zinc yakni NaOH 2M, NaOH pekat (50%), KSCN 1M, Amoniak 1M dan Natrium Karbonat 1M  bedasarkan perubahan yang terlihat dari warna dan endapan yang terbentuk didapat bahwa dari kelima pengujian didapat logam nikel lebih reaktif dari logam Zinc.

PENDAHULUAN

Logam-logam transisi seri pertama (3d), kedua (4d), dan ketiga (5d), menunjukkan sifat-sifat kimiawi yang sangat berdekatan dalam periodenya, dan kemiripan maupun perbedaan yang khas ditunjukkan oleh kelompok golongannya.

Unsur-unsur deret peralihan utama mengandung atom - atom atau ion-ion dengan orbital d yang belum terisi penuh. Sedangkan unsur-unsur peralihan dalam mengandung atom-atom dengan orbital f yang belum penuh. Sifat kimia unsur-unsur ini penting secara teoritis maupun secara praktis. Satu sifat penting unsur peralihan ialah kemampuannya untuk membentuk ion kompleks. Sifat-sifat unsur peralihan deret pertama, misalnya memiliki titik cair yang tinggi, daya hantar listrik yang baik, dan kekerasan sedang sampai tinggi adalah akibat dari cepat tersedianya elektron dan orbital untuk elektron dan orbital untuk membentuk ikatan logam. Potensial elektroda  baku meningkat sesuai dengan meningkatnya nomor atom sepanjang deret  peralihan. (Petrucci, 1987)

Teori medan kristal (Bahasa Inggris: Crystal Field Theory), disingkat CFT, adalah sebuah model yang menjelaskan struktur elektronik dari senyawa logam transisi yang semuanya dikategorikan sebagai kompleks koordinasi. Teori ini dikembangkan menurut perubahan energi dari lima degenerat orbital-d ketika dikelilingi oleh ligan-ligan. Ketika ligan mendekati ion logam, elektron dari ligan akan berdekatan dengan beberapa orbital-d logam dan menjauhi yang lainnya, menyebabkan hilangnya kedegeneratan (degeneracy). Elektron dari orbital-d dan dari ligan akan saling tolak menolak. Oleh karena itu, elektron-d yang berdekatan dengan ligan akan memiliki energi yang lebih besar dari yang berjauhan dengan ligan, menyebabkan pemisahan energi orbital-d.

Pemisahan ini dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: sifat-sifat ion logam, keadaaan oksidasi logam. Keadaan oksidasi yang lebih besar menyebabkan pemisahan yang lebih besar. Susunan ligan disekitar ion logam. sifat-sifat ligan yang mengelilingi ion logam.  Efek ligan yang lebih kuat akan menyebabkan perbedaan energi yang lebih besar antara orbital 3d yang berenergi tinggi dengan yang berenergi rendah. Besarnya perbedaan energi Δ antara dua kelompok orbital tergantung pada beberapa faktor, seperti sifat-sifat ligan dan struktur geometri kompleks. Beberapa ligan selalu menghasilkan nilai Δ yang kecil, sedangkan beberapa lainnya akan selalu menghasilkan nilai yang lebih besar. Keadaan oksidasi logam juga memengaruhi besarnya Δ antara energi (energy level) yang tinggi dan rendah.

Dalam senyawa, unsur transisi selalu mempunya bilangan oksidasi positif dan nilainya dapat bervatiasi dari +1 sampai +8. Ada beberapa hal penting, yang pertama kebanyakan unsur transisi mempunyai lebih dari satu bilangan oksidasi. Kedua, kestabilan unsur tansisi cenderung yang memiliki bilangan oksidasi tinggi, umumnya bilangan oksidasi tertinggi unsur ini mempunyai sama dengan golongannya. Ketiga, unsur transisi bagian bawah cenderung mempunyai lebih dari satu bilangan oksidasi yang stabil. (Syukri, 1999)

BAHAN, ALAT DAN METODE PERCOBAAN

Bahan dan Alat

                Bahan yang digunakan dalam percobaan ini merupakan logam-logam campuran dalam bentuk cair, diantaranya :  NaOH 2M, NaOH pekat (50%), KSCN 1M, Amoniak 1M dan Natrium Karbonat 1M, MnCl₂, CrCl₃.H₂O, NiCl₂ CoCl₂,_, Fe(NO₃)₃, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.H₂O, ZnCl₂, CuCl_2..

                        Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini meliputi tabung reaksi, rak tabung, pipet tetes, gelas ukur 5 mL, batang pengaduk, dan botol semprot.

Metode Percobaan

Larutan NaOH 2M sedikit demi sedikit dimasukkan ke dalam 2 mL larutan MnCl₂ 1M sehingga berlebih. Lakukan hal yang sama untuk larutan logam (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.H₂O, Fe(NO₃)₃, CrCl₃.H₂O, CoCl₂, CuCl₂, NiCl₂. Percobaan pertama diulang untuk semua larutan logam namun dengan pereaksi NaOH pekat (50%), KSCN 1M, Amonia 1M, Natrium Karbonat 1M. Percobaan tersebut diulang namun untuk larutan sampel yang tidak diketahui.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Percobaan

Bahan	Pereaksi
	a	B	c	d	e
MnCl2	Keruh putih, gumpalan noda diatas.	Putih susu, noda diatas, endapan.	_	Keruh, noda diatas, endapan putih.	Keruh, endapan putih.
CrCl3	Hijau toska, endapan hijau.	Hijau tua, gumpalan diatas.	Biru pekat.	2 fasa, Atas hijau, bawah biru.	Biru pekat, endapan biru.
NiCl2	Endapan hijau.	Penggumpalan dibagian tengah	_	Gumpalan diatas.	Endapan putih.
CoCl2	Endapan merah muda.	Gumpalan hijau, biru, putih susu.	Merah muda pekat mening.	Merah muda, hijau muda, endapan.	Ungu bening, endapan ungu, endapan ungu tua.
Fe(NO3)3	Coklat, endapan hitam.	Coklat, endapan kemerahan.	Merah kehitaman.	Jingga, noda ditengah, endapan.	Jingga, endapan coklat muda.
(NH4)2  Fe(SO4)2	Hijau kebiruan, gumpalan kuning.	Hijau gelap, endapan hijau.	Jingga bening.	Keruh, gumpalan biru pekat.	Endapan hijau
ZnCl2	Keruh putih.	Endapan putih.	Endapan putih pucat.	Putih, gumpalan noda pada permukaan.	Endapan putih.
CuCl2	Endapan biru muda	Endapan biru tua.	Hijau muda, noda, endapan kuning.	Biru muda bening.	Keruh putih.
Sampel	-	Hijau pudar	-	Keruh putih	Keruh putih

Keterangan  :

Pereaksi a =  NaOH 2M

Pereaksi b = NaOH pekat (50%)

Pereaksi c = KSCN 1M

Pereaksi d = NH₄OH 1M

Pereaksi e = Na₂CO₃ 1M

Tanda “–“ =  Tidak mengalami perubahan.

Pembahasan

                Saat sampel dalam  tabung reaksi yang masing-masing berisi larutan MnCl₂, CrCl₃.H₂O, NiCl₂, CoCl₂,_, Fe(NO₃)₃, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.H₂O, ZnCl₂, CuCl₂ ditetesi dengan 5 tetes NaOH 2M membentuk endapan, yang dimana endapan tersebut merupakan garam. Akan tetapi pada larutan ZnCl₂ tidak terjadi endapan garam melainkan larutan yang keruh. Larutan ZnCl₂ memang tidak mengandung endapan garam, akan tetapi larutan tersebut memiliki garam yang larut. Hal ini dapat diketahui dari reaksi debagai berikut :

ZnCl₂ + 2NaOH      =     Zn(OH)₂ + NaCl

Dimana NaCl merupakan garam dapur. Bukti lain adanya garam setelah ZnCl₂ ditetesi dengan NaOH 2M adalah adanya endapan setelah ZnCl₂ ditetesi dengan 5 tetes NaOH pekat. Dalam hal ini, nilai konsentrasi mampu mempengaruhi banyaknya reaksi yang terjadi dalam suatu sistem.

                Jika  membandingkan larutan ZnCl₂ dengan larutan logam transisi lainnya seperti NiCl₂, maka larutan NiC₂ lebih reaktif daripada larutan ZnCl₂. Bukti dari pernyataan tersebut adalah adanya endapan garam yang nyata terlihat pada larutan NiCl₂, sedangkan pada larutan  ZnCl₂ hanya membentuk larutan garam. Maka dengan demikian, logam Ni lebih reaktif daripada logam Zn.

                Kemudian jika hasil reaksi antara larutan logam transisi CrCl₃.H₂O, MnCl₂, Fe(NO₃)₃, (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.H₂O, CoCl₂,_, NiCl₂ dan CuCl₂ dibandingkan, endapan yang dihasilkan berbeda-beda. Endapan tersebut masing-masing berwarna biru toska, biru tua, coklat, kehijauan sedikit muda, biru sedikit muda, hijau muda dan biru muda sedikit putih. Endapan-endapan tersebut makin muda warnanya (secara berurutan). Hal ini menunjukan bahwa tingkat reaktivitas CrCl₃.H₂O > MnCl₂ > Fe(NO₃)₃ > (NH₄)₂Fe(SO₄)₂.H₂O > CoCl₂, > NiCl₂ > CuCl₂. Atau bisa dikatakan tingkat reaktivitas Cr > Mn > Fe > Co > Ni > Cu dan tentunya Cu > Zn. Jika kita melihat susunan berkala unsur-unsur kimia, maka bisa dikatakan bahwa semakin ke kanan  reaktivitas unsur semakin kurang reaktif, dan  semakin ke kiri reaktivitas unsur semakin tinggi.

                Perbedaan reaktivitas ini desebabkan oleh bedanya elektron valensi pada tiap-tiap unsur namun dengan jumlah orbital atau kulit yang sama.  Seperti pada Nikel dan Zinc, pada nikel dan zinc keduanya memiliki orbital yang sama yaitu orbital d akan tetapi dalam orbital tersebut jumlah elektron yang ada tidak sama. Pada Zinc, jumlah elektron yang berada pada orbital d sebanyak 10 elektron. Hal ini menunjukkan bahwa orbital d pada Zinc sudah penuh, sehingga Zn cenderung stabil. Sedangkan pada Nikel, jumlah elektron yang berada pada orbital d sebanyak 8 elektron, dimana orbital d pada Nikel membutuhkan 2 elektron agar orbital d  terpenuhi dan tidak ada yang kosong maka kekurangan elektron tersebut membuat Ni menjadi reaktif dan mudah bereaksi dengan pereaksi seperti NaOH. Begitupula dengan logam transisi lainnya yang kekurangan elektron pada orbital d.

                Kemudian dari hasil percobaan juga terdapat noda-noda yang lama kelamaan berwarna semakin pekat pada dinding tabung, noda tersebut merupakan lapisan-lapisan seperti korosif, berwarna semakin gelap setelah beberapa menit adalah akibat ia berkontak dengan udara sehingga terjadi oksidasi. Lapisan/ noda ini tidak muncul pada saat MnCl₂ ditambahkan dengan KSCN karena ia tidak bereaksi dan tidak menimbulkan perubahan. Sedangkan pada larutan sampel tidak dapat dipastikan senyawa apa yang terdapat didalamnya. Karena saat sampel ditetesi dengan 5 pereaksi, tidak adanya kemiripan perubahan warna seperti sampel yang sudah diketahui senyawanya, bahkan sampel yang tidak diketahui senyawanya tidak mengalami  perubahan warna ataupun wujud yang signifikan.

KESIMPULAN

Dari beberapa percobaan dalam praktikum ini, maka diperoleh beberapa kesimpulan, diantaranya :

1.  Reaksi yang terbentuk merupakan basa dengan garamnya,

2.  Semakin pekat warna endapan, maka makin tinggi nilai reaktivitasnya, 

3.  Banyaknya endapan menunjukkan reaktivitas logam transisi,

4.  Logam Zn merupakan logam yang paling stabil dibandingkan dengan logam lainnya pada golongan transisi,

5.  Semakin ke kiri, nilai eaktivitasnya makin tinggi dan makin ke kanan, nilai reaktivitasnya berkurang,

6.   Elektron valensi dalam orbital sangat berpengaruh terhadap reaktivitas unsur.

DAFTAR PUSTAKA

Cotton dan Wilkinson, 1989, “Kimia Anorganik Dasar”, Edisi Pertama, Universitas Indonesia   Press: Jakarta.

Petrucci, Ralph. H, 1985, “Kimia Dasar, Prinsip Dan Terapan Modern”, Jilid ketiga. Jakarta: Erlangga.

Senadi dan Arie. 2015. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik 1. Cimahi: Labroratorium Kimia Anorganik FMIPA-                       UNJANI.
Svehla, G. 1990. “Vogel I Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro”. Jakarta: PT.Kalman Media Pusaka.

Syukri, S. 1999. “Kimia Dasar 3”. Jakarta:  ITB.