Dalam artikel sebelumnya kita telah mengetahui bahwa sifat unsur-unsur periode ketiga berubah secara bertahap, yaitu dari logam ke metaloid kemudian nonlogam dan ditutup oleh suatu gas mulia. Pergeseran sifat yang mirip periode ketiga juga terdapat pada periode kedua.
Pada periode keempat, pergeseran sifat tersebut mengalami “interupsi”. Setelah logam aktif (golongan 1A dan IIA) ada sepuluh unsur harus “disisihkan” sebelum keperiodikan sifat berulang seperti pada periode ketiga. Unsur-unsur itulah yang disebut unsur transisi periode keempat. Hal serupa juga terdapat pada periode kelima.
Pada periode keenam dan ketujuh, selain sepuluh unsur transisi juga terdapat 14 unsur “transisi dalam”. Unsur transisi dalam periode keenam disebut unsur-unsur lantanida, dan yang pada periode ketujuh disebut unsur-unsur aktinida. Dalam artikel kali ini akan dibahas sifat-sifat unsur transisi periode keempat, keterdapatannya di alam serta pengolahan dari beberapa di antaranya.
Unsur transisi periode keempat mempunyai sifat-sifat khas. Unsur transisi, khususnya unsur transisi periode keempat, mempunyai sifat-sifat khas yang membedakannya dari unsur golongan utama. Di antara sifat-sifat khas unsur transisi periode keempat itu yang akan dibahas dalam artikel kali ini, yaitu:
- Sifat logam, semua unsur transisi tergolong logam,
- Warna senyawa, senyawa unsur transisi umumnya berwarna, sedangkan senyawa dari unsur logam golongan utama tidak berwarna,
- Tingkat oksidasi, unsur transisi mempunyai beberapa tingkat oksidasi, sedangkan unsur logam golongan utama umumnya hanya mempunyai sejenis tingkat oksidasi,
- Ion kompleks, unsur transisi membentuk berbagai macam ion kompleks, sedangkan unsur logam golongan utama tidak banyak dapat membentuk ion kompleks.
Untuk memahami sifat-sifat unsur transisi tersebut kita akan melihat terlebih dahulu konfigurasi elektronnya.
Konfigurasi Elektron Unsur Transisi Periode Keempat
Pengisian elektron dalam deretan unsur transisi periode keempat berakhir di subkulit 3d. Unsur-unsur transisi periode keempat mempunyai kecenderungan untuk membentuk orbital s dan d yang penuh atau setengah penuh.
Bagaimanakah kita dapat menjelaskan sifat-sifat unsur transisi? Kita ingat kembali bahwa sifat-sifat unsur ditentukan oleh konfigurasi elektronnya, terutama elektron valensinya. Oleh karena itu, marilah kita perhatian konfigurasi elektron unsur transisi periode keempat pada Tabel.
Sesuai dengan prinsip Aufbau, setelah subkulit 4s terisi penuh, maka elektron berikutnya akan mengisi subkulit 3d. Adapun subkulit 4s terisi penuh pada unsur periode keempat golongan IIA, yaitu kalsium (Z = 20). Sepuluh unsur berikutnya, mulai dari skandium (Z = 21) sampai seng (Z = 30) akan mengisi subkulit 3d. Kesepuluh unsur tersebut adalah unsur transisi periode keempat. Setelah subkulit 3d terisi penuh, maka unsur selanjutnya, yaitu galium (Z = 31) akan mengisi subkulit 4p. Oleh karena itu, unsur galium kembali menunjukkan kemiripan sifat dengan periode ketiga.
Konfigurasi elektron dari krom dan tembaga menyimpang dari prinsip Aufbau. Jika menuruti prinsip Aufbau, maka konfigurasi elektron krom dan tembaga adalah sebagai berikut.
Cr (Z = 24) : (Ar) 3d4 4s2
Cu (Z = 29) : (Ar) 3d9 4s2
Pada kedua unsur itu, satu elektron dari subkulit 4s pindah ke subkulit 3d, sehingga subkulit 3d itu menjadi terisi setengah penuh (pada krom) atau penuh (pada tembaga).
Cr (Z = 24) : (Ar) 3d5 4s1
Cu (Z = 29) : (Ar) 3d10 4s1
Seperti telah diketahui, konfigurasi elektron dengan susunan penuh atau setengah penuh merupakan konfigurasi yang stabil.
Dari konfigurasi elektronnya, dapatlah dipahami mengapa unsur transisi periode keempat tidak mengikuti pola pergeseran sifat seperti pada periode ketiga. Hal itu tidak lain karena elektron valensi unsur transisi tidak mengisi subkulit p melainkan subkulit d Juga dapat dimengerti mengapa unsur transisi terletak antara golongan IIA dan IIIA, yaitu karena subkulit d selalu mengikuti subkulit s.
Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur transisi didefinisikan sebagai unsur yang pada salah satu tingkat oksidasinya mempunya subkulit d atau f yang terisi tidak penuh. Yang mempunyai subkulit d terisi tidak penuh disebut unsur transisi blok d atau unsur transisi saja, sedangkan yang mempunyai subkulit f terisi tidak penuh disebut unsur transisi dalam. Semua unsur transisi periode keempat memenuhi definisi di atas, kecuali seng. Pada tingkat oksidasi nol (sebagai unsur), seng dan tembaga mempunyai subkulit 3d yang terisi penuh. Akan tetapi, tembaga mempunyai tingkat oksidasi +2, di mana subkulit 3dnya terisi tidak penuh (3d9). Adapun seng, hanya mempunyai sejenis tingkat oksidasi, yaitu +2. Pada tingkat oksidasi +2, seng mempunyai subkulit 3d yang terisi penuh.
Cu (Z = 29) : (Ar) 3d10 4s1
Cu2+ : (Ar) 3d9
Zn (Z = 30) : (Ar) 3d10 4s2
Zn2+ : (Ar) 3d10
Semua sifat khas unsur transisi yang disebutkan pada bagian terdahulu berkaitan dengan adanya subkulit d yang tidak penuh. Oleh karena itu, ada keragu-raguan memasukkan seng sebagai unsur transisi. Pada pembahasan berikutnya akan kita lihat berbagai penyimpangan sifat seng dari sifat-sifat umum unsur transisi.