Sumber dan Kegunaan Unsur Transisi

Sumber dan Kegunaan Unsur Transisi. Umumnya unsur-unsur transisi periode keempat terdapat dalam bentuk oksida, sulfida, dan karbonat. Hanya tembaga yang dapat ditemukan dalam keadaan bebas maupun dalam bentuk senyawanya. Hal ini disebabkan tembaga tergolong unsur logam yang relatif sukar dioksidasi. Keberadaan unsur-unsur transisi dalam bentuk oksidasi dan sulfida disebabkan unsur-unsur logam yang berasal dari perut bumi terdesak menuju kerak bumi akibat tekanan magma. Selama dalam perjalanan menuju kerak bumi, unsur-unsur logam bereaksi dengan belerang atau oksigen yang terdapat di kerak bumi sehingga terbentuk mineral dari unsur-unsur transisi.

Tabel 4.4 Sumber Mineral Unsur Transisi

Logam	Mineral	Komposisi
Titanium	Rutil	TiO2
	Ilmenit	FeTiO3
Vanadium	Vanadit	Pb3(VO4)2
Kromium	Kromit	FeCr2O4
Mangan	Pirolusit	MnO2
Besi	Hematit	Fe2O3
	Magnetit	Fe3O4
	Pirit	FeS
	Siderit	FeCO3
Kobalt	Smaltit	CoAs2
	Kobaltit	CoAsS
Nikel	Nikelit	NiS
Tembaga	Kalkosit	Cu2S
	Kalkofirit	CuFeS
	Malasit	Cu2CO3(OH)2
Seng	Spalerit	ZnS

Oleh sebab itu, mineral dari logam-logam transisi pada umumnya dalam bentuk oksida atau sulfida dan sebagian dalam bentuk senyawa karbonat. Jika dilihat pada Tabel 4.4, tampak bahwa bentuk oksida merupakan mineral paling banyak ditemukan di alam sebab hampir semua material alam mengandung oksigen. Mineral dapat dijadikan sumber material untuk memproduksi bahanbahan komersial yang disebut bijih logam. Sumber bijih logam tersebar di berbagai wilayah Indonesia, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Sumber Bijih Logam di Berbagai Daerah di Indonesia

Logam	Mineral	Rumus	Daerah
Besi	Hematit	Fe2O3	Kalimantan Barat
	Magnetit	Fe3O4	Sumatra Barat
	Siderit	FeCO3	Sumatra Selatan
	Pirit	FeS2	Sulawesi Tengah
Nikel	Nikelit	NiS	Sulawesi Tengah
	Garnerit	H2(NiMg)SiO4.2H2O	Sulawesi Tengah
Tembaga	Kalkopirit	CuFeS2	Pegunungan Jayawijaya; Kalimantan Barat

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. Beberapa jenis mangan yang umum ditunjukkan pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Senyawa Mangan dan Biloksnya

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.

Tabel 4.8 Senyawa Besi dan Biloksnya

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 (Gambar 4.6).

Gambar 4.6 Isotop kobalt digunakan untuk perawatan pasien kanker

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, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9 Senyawa Kobalt dan Biloksnya

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. Senyawa koordinasi nikel(II) dapat dilihat pada Tabel 4.10.
Tabel 4.10 Senyawa Nikel dan Biloksnya

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

Gambar 4.8 Tembaga digunakan untuk kabel listrik.

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.