Kimia Anorganik Logam

Pembelajaran 5.3

Mangan, Besi, Kobalt, Nikel, Tembaga

Logam mangan pertama kali diisolasi pada tahun 1774 ketika C.W. Scheele mendapati bahwa mineral pyrolusite mengandung unsur baru dan rekannya berbangsa swedia J.G. Gahn memanaskan MnO₂ dengan suatu campuran minyak dan batubara. kemurnian sampel logam ini rendah dan mangan dengan kemurnian tinggi (99,9%) hanya dapat diproduksi pada tahun 1930-an ketika elektrolisis larutan mangan digunakan.

Mangan merupakan logam yang penting sebagai aditif pada baja yang spesifik. Mangan dengan mudah membentuk senyawa dengan beragam bilangan oksidasi yang begitu luas daripada yang terdapat pada logam-logam umum yang lain. Ion permanganat, [MnO₄]^– atau tetraoksomanganat (VII) merupakan pengoksidasi yang sangat kuat dalam larutan asam. Ion manganat atau tetraoksomanganat (VI), [MnO₄]^2– berwarna hijau gelap juga merupakan pengoksidasi kuat tetapi terdisproporsionasi dengan mudah menjadi ion permanganat dan mangan(IV) oksida.

Senyawaan Mangan

Kalium permanganat, KMnO₄ padatan hitam-ungu merupakan senyawa mangan yang paling dikenal luas dengan bilangan oksidasi +7. Seperti halnya senyawa kromium(VI) warna dalam ion d⁰ ini berasal dari transisi elektron transfer muatan. Senyawa ini larut dalam air menghasilkan larutan ungu gelap. Ion permanganat merupakan pengoksidasi yang sangat kuat sekali dan dibawah kondisi asam akan direduksi menjadi ion mangan(II) tak-warna:

[MnO₄]^–_(aq) + 8 H⁺_(aq) + 5 e^–  →  Mn²⁺_(aq) + 4 H₂O_(l)    E ^o = +1,51 V

Kalium permanganat dapat mengoksidasi asam klorida pekat menjadi klorin dan ini merupakan cara untuk memproduksi gas klorin dalam laboratorium:

                                    HCl_(aq)    →   Cl_2(g)  + 2 H⁺_(aq)  +  2 e^– 

Kalium permanganat merupakan reagen pengoksidasi yang penting dalam titrasi redoks. Tidak seperti kalium dikromat, yang tidak cocok untuk standar primer karena kemurniannya yang tidak dapat diajamin. Dalam kimia organik, kalium permanganat biasanya digunakan dibawah kondisi basa. Dalam basa, ion permanganat ungu pertama-tama direduksi menjadi ion manganat hijau dan kemudian menjadi padatan hitam-coklat oksida mangan(IV):

                                    [MnO₄]^–_(aq)  +  e^–  → [MnO₄]^2–_(aq) 

                                    [MnO₄]^2–_(aq)  + 2 H₂O_(l)  + 2 e^–  →   MnO_2(s)  + 4 OH^–_(aq)

Sebagai contoh, ion permanganat dapat digunakan untuk mengoksidasi alkena menjadi diol Mangan(VII) oksida, cairan coklat-kemerahan merupakan senyawa kovalen pengoksidasi yang kuat. Senyawa ini terdekomposisi dengan ledakan menjadi mangan(IV) oksida yang lebih stabil:

                                    2 Mn₂O_7(l)  →    4 MnO_2(s)  + 3 O_2(g)              

Kalium manganat, padatan hijau kemungkinan merupakan senyawa satu-satunya dari mangan(VI) yang umum. Senyawa ini hanya stabil pada fasa padat atau kondisi yang sangat basa. Ketika dilarutkan dalam air akan terdisproporsionasi:

3 [MnO₄]^2–_(aq)  + 2 H₂O_(l)  →   2[MnO₄]^–_(aq)  + MnO_2(s) + 4 OH^–_(aq)

Satu-satunya senyawa manga(IV) yang penting dari semuanya adalah dioksida, MnO₂ yang terdapat secara alamiah sebagai bijih pyrolusite. mangan(IV) oksida adalah padatan hitam tak-larut dan dianggap mempunyai struktur yang esensial. Senyawa ini merupakan pengoksidasi yang kuat, akan melepaskan klorin dari asam klorida pekat dan pada waktu yang bersamaan direduksi menjadi mangan(II) klorida:

            MnO_2(s)  + 4 HCl_(aq)  →   MnCl_2(aq)  + Cl_2(g) + 2 H₂O_(l)

Di bawah kondisi asam, bilangan oksidasi yang paling stabil secara termodinamik adalah +2. Mangan dalam bilangan oksidasi ini terdapat sebagai ion [Mn(OH₂)₆]²⁺ berwarna merah-muda sekali, suatu spesies yang terdapat dalam semua garam yang umum dari mangan seperti nitrat, klorida dan sulfat. Warna yang sangat muda ini kebalikan dengan warna yang sangat kuat dari kebanyakan ion logam transisi lainnya.

Besi

Simbol Fe dan kata seperti ferrat berasal dari Bah. Latin ferrum yang artinya besi. Besi dianggap sebagai komponen utama pada inti bumi. Logam ini juga merupakan material yang paling penting dalam kehidupan manusia. Dominasi besi ini disebabkan beberapa faktor:

Besi merupakan logam urutan kedua paling berlimpah pada kerak bumi dan konsentrat deposit besinya ditemukan secara lokal dengan mudah sehingga memudahkan untuk menambangnya. Bijih utamanya dapat diproses secara termokimia dengan mudah dan murah untuk memperoleh logamnya.

Logamnya dapat dibentuk dan diulur sementara logam lain agak rapuh. Titik leburnya (1535 ^oC) cukup rendah sehingga leburannya dapat diatasi dengan tanpa kesulitan.

Dengan penambahan sejumlah kecil unsur lain, alloy yang tepat dapat diperoleh sesuai dengan yang dibutuhkan dari kombinasi kekuatan, kekerasan atau kemudahan ditempa untuk penggunaan yang spesifik.

Sumber besi yang paling umum adalah dua oksida: besi(III) oksida, Fe₂O₃ dan besi(II) besi(III) oksida, Fe₃O₄, bersama dengan besi(II) oksida hidroksida hidrat, Fe₂O₃.1½H₂O. ketiganya mempunyai nama mineral berturut-turut: hematite, magnetite dan limonite. Ekstraksi besi yang konvensional dilakukan dalam tanur tiup (blast furnace) yang ketinggiannya antara 25 dan 60 m serta berdiameter hingga 14 m. Tanurnya sendiri dikonstruksi dari baja dan dilapisi dengan material yang resistan terhadap panas dan korosi. pelapis yang digunakan dahulunya berasal dari batubata, namun saat ini digunakan material keramik yang sangat khusus. Material keramik yang utama yang digunakan untuk pelapis adalah aluminium oksida (umumnya disebut korundum) walaupun pelapis bagian bawah tanur terdiri atas oksida keramik dengan formula Al_xCr_2–xO₃. Dalam oksida-oksida ini ion kromium (III) menggantikan beberapa ion aluminium. Keramik oksida logam campuran ini lebih resistan secara kimia dan terhadap temperatur dibanding keramik oksida yang murni.

Senyawa Besi

Ion ferrat, [FeO₄]^2– dimana besi mempunyai bilangan oksidasi +6 merupakan satu dari senyawa yang jarang. Ion tetrahedral berwarna ungu ini dapat distabilkan dengan pembentukan senyawa ion tak-larut seperti padatan berwarna ungu-merah barium ferrat, BaFeO₄. Senyawa campuran logam ini merupakan pengoksidasi yang sangat kuat.

Ion besi(III) sendiri adalah kecil dan cukup mempolarisasi sehingga senyawa-senyawanya mengandung karakter kovalen, contohnya, besi(III) klorida merupakan padatan kovalen hitam-merah dengan struktur kovalen jaringan. Ketika dipanaskan hingga fasa gas, senyawa ini terdapat sebagai spesies dimer Fe₂Cl₆. Besi(III) klorida dapat dibuat dengan pemanasan besi bersama dengan diklorin:

                                    2 Fe_(s)  + 3 Cl_2(g)  →   2 FeCl_3(s) 

Senyawa bromidanya mirip dengan klorida, tetapi iodida tidak dapat diisolasi karena ion iodida mereduksi besi(III) menjadi besi(II):

                                    2 Fe³⁺_(aq) + 2 I^–_(aq)  →  2 Fe³⁺_(aq)  +  I_2(aq)

Besi(III) klorida anhidrat bereaksi secara eksotermal dengan air menghasilkan gas hidrogen klorida:

                                    FeCl_3(s) + 3 H₂O_(l)  →  Fe(OH)_3(s)  +  3 HCl_(g)

reaksi ini kebalikan dengan garam hidrationik berwarna kuning keemasan, FeCl₃.6H₂O, yang dengan mudah melarut dalam air menghasilkan ion heksahidrat dalam larutan.

Ion heksaakuabesi(III), [Fe(OH₂)₆]³⁺ berwarna ungu sangat muda warna yang dapat dilihat dalam padatan besi(III) nitrat non-hidrat. Seperti halnya ion mangan(II), ion besi(III) merupakan spesies d⁵ dengan spin-tinggi. Tanpa transisi elektron spin-terijin, warnanya relatif sangat muda dibanding ion-ion logam transisi lainnya. Warna kuning dari senyawa klorida disebabkan karena adanya ion-ion seperti [Fe(OH₂)₅Cl]²⁺ yang dapat mengalami transisi tranfer muatan:

                                    Fe³⁺—Cl^–  →   Fe²⁺—Cl⁰

Semua garam-garam besi(III) larut dalam air menghasilkan larutan berasam, suatu karakter densitas muatan tinggi yaitu kation terhidrasi. Dalam hal ini molekul-molekul air terkoordinasi menjadi cukup terpolarisasi sehingga molekul-molekul air lainnya dapat berfungsi sebagai basa dan proton. Ion besi(III) bersifat sebagai:

[Fe(OH₂)₆]³⁺_(aq) +  H₂O_(l)  →  H₃O⁺_(aq)  +  [Fe(OH₂)₅(OH)]²⁺_(aq) 

[Fe(OH₂)₅(OH)]²⁺_(aq) +  H₂O_(l)  → H₃O⁺_(aq) +  [Fe(OH₂)₄(OH)₂]⁺_(aq) 

demikian selanjutnya. Kesetimbangan ini adalah bergantung pada pH, sehingga penambahan ion hidronium akan menghasilkan ion heksaakuabesi(III) yang hampir tak berwarna. Sebaliknya, penambahan ion hidroksida akan menghasilkan peningkatan warna kuning dari larutan diikuti dengan pengendapan endapan jel (seperti agar-agar) berwarna-karat dari besi(III) oksida hidroksida, FeO(OH)

                                    Fe³⁺_(aq) + 3 OH^–_(aq)  →   FeO(OH)_(s)  +  H₂O_(l)

Walaupun spesies besi(III) biasanya mengadopsi stereokimia oktahedral, ion tetrakloroferrat(III) berwarna kuning, [FeCl₄]^– adalah tetrahedral. Ion ini terbentuk secara mudah dengan penambahan asam klorida pekat pada larutan ion heksaakuabesi(II):

                                    [Fe(OH₂)₆]³⁺_(aq) +  4 Cl^–_(aq)  →   [FeCl₄]^–_(aq)  +  6 H₂O_(l) 

Besi(II) klorida anhidrat, FeCl₂ dapat dibuat dengan melalukan pada aliran hidrogen klorida kering pada logam yang dipanaskan; hidrogen yang dihasilkannya bertindak sebagai pereduksi yang melindungi besi(II) klorida yang terbentuk:

                                    Fe_(s) + 2 HCl_(l)  →  FeCl_2(s)  +  H_2(g)

Heksaakuabesi(II) klorida hijau muda, Fe(OH₂)₆Cl₂, dapat dibuat dengan cara mereaksikan asam klorida dengan logam besi. Kedua bentuk besi(II) klorida hidrat dan anhidrat bersifat ionik.

Semua garam-garam besi(II) hidrat yang umum mengandung ion [Fe(OH₂)₆]²⁺ warna hijau muda, walaupun sebagian oksidasi menjadi senyawa besi(III) berwarna kuning atau coklat dapat terjadi.

Kobalt

Walaupun logam kobalt sangat jarang digunakan hingga abad ke duapuluh, bijih mineralnya telah digunakan ribuan tahun oleh bangsa Mesir untuk memberi warna pada gelas dan pot keramik. Sumber warna biru ini diidentifikasi pada tahun 1735 oleh kimiawan Swedia G. Brandt yang mengisolasi logamnya yang sangat tak murni atau "regulus" yang dinamainya "cobalt rex". Pada tahun 1780 T.O. Bergman menunjukan bahwa ini merupakan unsur baru. Namanya mempunyai kemiripan dengan Bahasa Yunani untuk "tambang", tetapi hampir pasti namanya diturunkan dari kata Jerman Kobold untuk "globin" atau "kuasa jahat".

Kobalt merupakan logam keras berwarna putih kebiruan dan seperti besi kobalt merupakan material yang bersifat magnet (ferromagnet). Secara kimiawi unsurnya agak tidak reaktif dan mempunyai kelimpahan yang rendah pada kerak bumi. Bilangan oksidasi yang paling umum untuk kobalt adalah +2 dan +3, dimana +2 merupakan keadaan yang "normal" untuk senyawa-senyawa kobalt yang sederhana.Untuk kobalt, keadaan +3 lebih mengoksidasi dibanding keadaan +3 dari besi.

Terdapat banyak bijih mineral yang mengandung kobalt, yang terpentingnya adalah cobaltite, CoAsS, smaltite, CoAs₂ dan linnaetite, Co₂S₄. Mineral-mineral ini selalu ditemukan bersama dengan bijih nikel, sering juga dengan bijih tembaga dan kadangkala bersama dengan bijih timbal. Kobalt diperoleh sebagai hasil sampingan dari ekstraksi logam-logam lainnya. Bijihnya dipanggang untuk mengkonversinya dari campuran oksida yang disebut "speisses". Oksidanya kemudian diperlakukan dengan asam sulfat, dimana Fe (yang sering terdapat sebagai pengotor), Co dan Ni larut dan dapat dipisahkan dari Cu atau Pb. Kapur ditambahkan pada larutan tersebut untuk mengendapkan Fe sebagai oksida hidrat, Fe₂O₃.(H₂O)_n. Kemudian NaOCl ditambahkan untuk mengendapkan Co(OH)₃. Hidroksida ini kemudian dibakar menghasilkan Co₃O₄ yang kemudian direduksi dengan pemanasan bersama hidrogen atau batubara menghasilkan logam kobalt.

Senyawa Kobalt

Semua kompleks kobalt(III) berbentuk oktahedral dan seperti halnya kromium(II), kompleks spin-rendah secara kinetik sangat lembam artinya dapat dipisahkan isomer-isomer optikal yang berbeda bila memungkinkan. Contoh yang khas dari kompleks kobalt(III) adalah ion heksaamminakobalt(III), [Co(NH₃)₆]³⁺ dan ion heksasianokobalt(III), [Fe(CN)₆]^3–.

Ion yang tak-lazim adalah ion heksanitrokobalt(III), [Co(NO₂)₆]^3– yang biasanya disintesis sebagai garam natrium, Na₃[Co(NO₂)₆]. Seperti yang diharapkan untuk garam logam alkali, senyawanya adalah larut dalam air. Akan tetapi garam kalium agak tak-larut (seperti halnya rubidium, cesium dan garam-garam ammonium), alasannya berhubungan relatif dengan ukuran ion. Ion kalium ukurannya lebih dekat dengan anion-anion poliatom sehingga keseimbangan energi kisi dan energi hidrasi lebih menyenangi senyawa dengan solubilitas ayng lebih rendah. Ini merupakan salah satu dari beberapa reaksi pengendapan yang dapat digunakan untuk ion kalium. Reaksi ini dapat digambarkan dalam hal kemiripan ion ammonium dengan ion-ion logam alkali yang lebih besar:

                                    3K⁺_(aq) +  [Co(NO₂)₆]^3–_(aq)  →   K₃[Co(NO₂)₆]_(s) 

Dalam larutan, garam-garam kobalt(II) berwarna merah muda, warna yang dihasilkan karena adanya ion heksaakuakobalt(II), [Co(OH₂)₆]²⁺. Ketika larutan garam kobalt(II) diperlakukan dengan asam klorida pekat, warnannya berubah menjadi biru gelap. Warna ini dihasilkan dari pembentukan ion tetrahedral tetraklorokobalt(II), [CoCl₄]^2–:

                                    [Co(OH₂)₆]²⁺_(aq) + 4Cl^–_(aq)   →    [CoCl₄]^2–_(aq)  +  6H₂O_(l)

                                    merah muda                               biru

Perubahan warna ini adalah karakteristik untuk ion kobalt(II).

Ada juga perubahan warna merah muda–biru ketika padatan merah muda heksaakuakobalt(II) klorida didehidrasi. Kertas yang dicap dengan bentuk biru akan menjadi merah muda pada penambahan air—suatu uji yang baik untuk mengetahui adanya air. Zat pengering silika gel dan kalsium sulfat sering diwarnai dengan kobalt(II) klorida. Selama granula tersebut masih berwarna biru, maka itu menandakan keefektifannya sebagai zat pengering, namun bila terdapat warna merah muda maka hal ini mengindikasikan bahwa zat pengering tersebut sudah jenuh-air dan harus dipanaskan kembali untuk mengeluarkan uap air yang terabsorbsi.

Penambahan ion hidroksida pada ion kobalt(II) akua menghasilkan pembentukan kobalt(II) hidroksida yang mengendap pertama-tama dalam bentuk biru dan kemudian berubah menjadi bentuk merah muda pada pendiaman:

                                    Co²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq)  →  Co(OH)_2(s) 

Kobalt(II) hidroksida teroksidasi secara lambat oleh dioksigen di udara menjadi kobalt(III) oksida hidroksida, CoO(OH):

                                    Co(OH)_2(s) +  OH^–_(aq)  →  CoO(OH)_(s) +  H₂O_(l) +  e^–  

Kobalt(II) hidroksida bersifat amfoter. Ketika ion hidroksida pekat ditambahkan pada kobalt(II) hidroksida, akan terbentuk larutan biru gelap dari ion tetrahidroksikobalt(II), [Co(OH)₄]^2–:

                                    Co(OH)_2(s) +  2OH^–_(aq) →  [Co(OH)₄]^2–_(aq)

Nikel

Pada tahun 1751 A.F. Cronstedt mengisolasi logam tak murni dari beberapa bijih mineral Swedia dan mengidentifikasi dengan komponen logam Kupfernickel serta menamai logam yang baru tersebut nikel. Pada tahun 1804 J.B. Richter menghasilkan sampel yang lebih murni dan juga berhasil menentukan sifat-sifat fisikanya lebih akurat lagi.

Nikel merupakan logam berwarna putih keperakan yang agak tak reaktif. Faktanya pelapisan nikel sering digunakan untuk melindungi besi. Bilangan oksidasi yang umum untuk nikel adalah +2. Kebanyakan kompleks nikel mempunyai geometri oktahedral, tetapi beberapa kompleks tetrahedral dan segiempat planar juga dikenal.

Walaupun ekstraksi nikel dari senyawanya adalah rumit, dua tahapan terakhir–konversi nikel(II) oksida menjadi logam nikel yang murni–merupakan hal yang penting.

Untuk mengekstraksi nikel dari logam-logam lain seperti kobalt dan besi, ada dua metode alternatif yang digunakan. Satunya adalah proses elektrolisis dimana nikel tak murni ditempatkan pada anoda dan dengan menggunakan larutan nikel sulfat dan klorida sebagai elektrolit, 99,9 persen nikel murni dideposit pada katoda. Proses yang lainnya menggunakan reaksi kimia reversibel yang dikenal sebagai proses Mond. Dalam reaksi ini logam nikel bereaksi pada 60 ^oC dengan gas karbon monoksida membentuk gas tak-warna, tetrakarbonilnikel(0), Ni(CO)₄ (t.d. 43 ^oC):

                                    Ni_(s) +  4CO_(g)  →   Ni(CO)_4(g) 

Senyawa yang sangat beracun ini ditiup keluar, untuk nikel hanya logam ini yang sangat mudah membentuk senyawa karbonil yang mudah menguap. Pemanasan gas ini hingga 200 ^oC menggeser kesetimbangan pada arah yang berlawanan, mendepositkan 99,95 persen logam nikel murni:

                                    Ni(CO)_4(g)  →   Ni_(s) +  4CO_(g)  

Karbon monoksidanya dapat digunakan kembali.

 Senyawa Nikel

Ion heksaakuanikel(II) berwarna hijau muda. Penambahan ammonia akan menghasilkan ion warna biru heksaamminanikel(II):

                                    [Ni(OH₂)₆]²⁺_(aq) + 6NH_3(aq)  →   [Ni(NH₃)₆]²⁺_(aq) + 6H₂O_(l)

Nikel(II) hidroksida dapat diendapkan sebagai padatan gel hijau dengan cara penambahan larutan natrium hidroksida pada larutan garam nikel(II):

                                    Ni²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq)  →  Ni(OH)_2(s) 

Seperti halnya kobalt(II), kompleks umumnya yang mempunyai geometri tetrahedral hanyalah halida, contohnya ion tetrakloronikelat(II) warna biru. Kompleks ini terbentuk dengan cara penambaahan asam klorida pekat pada ion nikel(II) akua:

                                    [Ni(OH₂)₆]²⁺_(aq) + 4Cl^–_(aq)   →  [NiCl₄]^2–_(aq)  +  6H₂O_(l)

Selain kompleks oktahedral dan tetrahedral, nikel juga membentuk beberapa kompleks segiempat planar. Salah satunya adalah ion tetrasianonikel(II), [Ni(CN)₄]^2–, dan yang lainnya adalah bis(dimetilglioksimato)nikel(II), [Ni(C₄N₂O₂H₇)₂] yang mengendap sebagai padatan merah ketika dimetilglioksim ditambahkan pada larutan garam nikel yang dibuat agak basa dengan penambahan ammonia. Pembentukan kompleks merah yang khas ini diguinakan sebagai uji untuk ion nikel(II). Singkatan dimetilglioksim (C₄N₂O₂H₈) suatu ligan bidentat sebagai DMGH, penulisan persamaan untuk pembentukannya sebagai berikut:

                         Ni²⁺_(aq) + 2DMGH_(aq)  + 2OH^–_(aq)  →  Ni(DMG)_2(s) + 2H₂O_(l)

Tembaga

Nama tembaga dan simbul Cu diturunkan dari aes cyprium (selanjutnya cuprum), karena asalnya dari Cyprus dimana bangsa Romawi pertama kali memperoleh logam tembaga.

Tembaga, perak dan emas ketiganya sering disebut sebagai logam mata uang, karena sejarahnya menunjukan bahwa ketiga logam ini digunaakn untuk tujuan tersebut.

Walaupun tembaga tidak terdapat secara berlimpah di alam, banyak diketahui bijih mineral yang mengandung tembaga. Bijih yang paling umum adalah tembaga(I) besi(III) sulfida, CuFeS₂, suatu padatan yang kelihatan seperti logam yang mempunyai dua nama mineral yaitu chalcopyrite dan copper pyrite. Mineral yang jarang, CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈.4H₂O merupakan batu permata biru yang sangat bernilai, torquoise.

Ekstraksi tembaga dari sulfidanya dapat dilakukan dengan menggunakan entah proses termal (pyrometalurgi) atau proses akua (hidrometalurgi). Untuk proses pirometalurgi, bijih yang terkonsentrasi dipanaskan (suatu proses yang disebut pemanggangan) dalam keterbatasan suplai udara. Reaksi ini mendekomposisi campuran sulfida menghasilkan besi(III) oksida dan tembaga(I) sulfida:

                                    4CuFeS_2(s) +  9O_2(g)  →  2Cu₂S_(l)  +  6SO_2(g)  +  2Fe₂O_3(s)

Pasir ditambahkan pada campuran leburan tersebut untuk mengkonversi besi(III) oksida menjadi besi tuang, besi(III) silika:

                                    Fe₂O_3(s)  +  3SiO_2(g)  →  2Fe₂(SiO₃)_3(l) 

Cairan ini mengapung pada permukaan dan dapat ditung keluar. Udara sekali lagi ditambahkan menyebabkan sulfida teroksidasi menjadi sulfur dioksida dan secara simultan tembaga(I) sulfida dikonversi menjadi tembaga(I) oksida:

                                    2Cu₂S_(l) +  3O_2(g)  →  2Cu₂S_(l)  +  2SO_2(g) 

Suplai udara dihentikan setelah sekitar dua pertiga dari tembaga(I) sulfida telah dioksidasi. Campuran tembaga(I) oksida dan tembaga(I) sulfida kemudian mengalami reaksi redoks tak-lazim menghasilkan logam tembaga yang tak murni:

                                    2 Cu₂S_(l) +  2 Cu₂O_(s)   →   6 Cu_(l)  +   SO_2(g) 

Senyawa Tembaga

Walaupun tembaga membentuk senyawa dalam kedua bilangan oksidasi +1 dan +2, bilangan oksidasi +2 yang mendominasi kimiawi akua dari tembaga. Dalam larutan akua, hampir semua garam-garam tembaga(II) berwarna biru, warna yang disebabkan oleh adanya ion heksaakuatembaga(II), [Cu(OH₂)₆]²⁺. Pengecualian yang utama adalah tembaga(II) klorida. Larutan akua pekat dari senyawa ini berwarna hijau, warna yang disebabkan oleh adanya ion-ion kompleks seperti ion yang hampir planar tetraklorocuprat(II), [CuCl₄]^2–. Ketika diencerkan, warna larutannya berubah menjadi biru. Transformasi warna ini disebabkan oleh penggantian ion klorida berturut-turut dalam kompleks oleh molekul air, warna akhirnya adalah dari ion heksaakuatembaga(II). Proses keseluruhannya dapat diringkas sebagai:

                        [CuCl₄]^2–_(aq) +  6H₂O_(aq)   →  [Ni(OH₂)₆]²⁺_(aq)  +  4Cl^–_(l)

Jika larutan ammonia ditambahkan pada larutan ion tembaga(II), warna biru dari ion heksaakuatembaga(II) digantikan warna biru gelap dari ion segiempat planar tetraammoniatembaga(II), [Cu(NH₃)₄]²⁺:

[Cu(OH₂)₆]²⁺_(aq) + 4NH_3(aq)   →  [Cu(NH₃)₄]²⁺_(aq)  +  6H₂O_(l)

Walaupun proses yang ditunjukan seperti reaksi tunggal saja, kenyataannya substitusi ligan air oleh ammina merupakan proses bertahap.

Penambahan ion hidroksida pada larutan ion tembaga(II) menyebabkan pengendapan tembaga(II) hidroksida, padatan gel berwarna hijau biru:

                                    Cu²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq)  →  Cu(OH)_2(s) 

Akan tetapi pemanasan suspensinya menyebabkan dekomposisi hidroksida menjadi tembaga(II) oksida hitam dan air:

                                    Cu(OH)_2(s)   →  CuO_(s) +  H₂O_(l)

Tembaga(II) hidroksida tak-larut dalam basa encer tetapi melarut dalam larutan hidroksida pekat menghasilkan ion berwarna biru gelap tetrahidroksocuprat(II), [Cu(OH)₄]^2–:

                                    Cu(OH)_2(s) +  2OH^–_(aq)  → [Cu(OH)₄]^2–_(aq)

Tembaga(II) hidroksida juga larut dalam larutan akua ammonia menghasilkan ion tetraamminatembaga(II):

Cu(OH)_2(s) + 4NH_3(aq)   →  [Cu(NH₃)₄]²⁺_(aq)  +  2OH^–_(l)

Untuk kebanyakan ligan, keadaan oksidasi tembaga(II) adalah yang paling stabil secara termodinamik walaupun mereduksi ligan, seperti iodida akan mereduksi ion-ion tembaga(II) menjadi keadaan tembaga(I):

                                    2Cu²⁺_(aq) + 4 I^–_(aq)  →  2CuI_(s)  +  I_2(aq)

Walaupun tembaga merupakan logam yang relatif tak-reaktif, namun diserang oleh asam pekat. Khususnya tembaga bereaksi dengan asam klorida yang mendidih menghasilkan larutan tak-warna dan gas hidrogen. Reaksi ini khususnya mengejutkan karena asam klorida bukan merupakan asam pengoksidasi yang kuat. Ion tembaga(I) yang terbentuk dalam oksidasi secara cepat dikomplekskan oleh ion klorida menghasilkan ion tak-berwarna diklorocuprat(I), [CuCl₂]^–. Tahapan kesetimbangan kedua inilah yang terletak jauh di kanan dan mengendalikan tahapan pertama:

                                    2Cu_(s) + 2H⁺_(aq)   →  2Cu⁺_(aq)  +  H_2(g)

                                    Cu⁺_(aq) + 2 Cl^–_(aq)   →  [CuCl₂]^–_(aq)  

Ketika larutannya dituang ke air destilat yang bebas udara, tembaga(I) klorida mengendap sebagai padatan putih:

                                    [CuCl₂]^–_(aq)  →  CuCl_(s)  +  Cl^–_(aq)

Senyawa ini dengan cepat harus dicuci, dikeringkan dan ditutup rapat agar kedap udara, karena kombinasi udara dan uap air mengoksidasinya menjadi senyawa tembaga(II).

Umumnya senyawa-senyawa tembaga(I) tak berwarna atau berwarna putih karena ionnya mempunyai konfigurasi elektron d¹⁰, yaitu dengan orbital d yang terisi lengkap tidak ada transisi elektron d yang menyebabkan absorpsi cahaya tampak.

 

Intisari

Mangan merupakan logam penting sebagai aditif pada baja. Senyawa Kalium permanganat KMnO₄ merupakan senyawa yang paling dikenal luas dengan bilangan oksidasi +7. KMnO₄ merupakan reagen pengoksidasi yang penting dalam transisi redok, misalnya utk mengoksidasi alkena menjadi diol. Satu-satunya senyawa Mangan(IV) yang terpenting dari semuanya adalah MnO₂ yang terdapat sebagai bijih pyrolusite yang tidak larut, dan sebagai pengoksidasi yang kuat.

Besi merupakan unsur yang paling penting dalam kehidupan manusia, karena Besi merupakan logam urutan kedua paling berlimpah di kerak bumi, logam nya mudah dan murah diperoleh, logamnya dapat dibentuk dan diulur, mempunyai titik lebur yang rendah, dan alloy nya dapat diperoleh dengan mudah dengan penambahan sedikit unsur lain. Sumber Besi terbanyak adalah Fe₂O₃ (hematite), dan Fe₃O₄ (magnetite) bersama dengan Fe₂O₃.1¹/₂H₂O (limonite). Penggunaan besi antara lain sebagai material keramik. Senyawa-senyawa besi antara lain: ion ferrat [FeO₄]^2- (ungu), BaFe₃O₄ (ungu-merah), spesies dimer Fe₂Cl₆ dan lain-lain.

Bilangan oksidasi paling umum untuk kobalt adalah +2 dan +3. Bijih mineral yang mengandung kobalt antara lain CoAsS (cobaltite), CoAs₂ (smaltite), Co₂S₄ (linnaetite). Karakteristik spesial dari ion kobalt(II) adalah perubahan warna sehingga sering digunakan  sebagai zat pengering.

Nikel adalah logam berwarna putih keperakan yang agak tidak reaktif. Pelapisan Nikel digunakan untuk melindungi besi. Bilangan oksidasi yang umum untuk Nikel adalah +2. Senyawa kompleks nikel umumnya memiliki bentuk geometri oktahedral, beberapa tetrahedral, dan segiempat planar yaitu tetrasianonikel(II), ([Ni(CN)₄]^2-), bis (dimetilglioksimato) nikel(II), [Ni(C₄N₂O₂H₇)₂]. Proses ekstraksi Nikel dari logam-logam lain dilakukan dengan proses elektrolisis, dan reaksi kimia yang dikenal dengan proses Mond.

Tembaga, Perak, dan Emas dikenal sebagai logam mata uang karena digunakan untuk membuat mata uang. Bijih tembaga yang paling umum adalah tembaga(I) besi(III) sulfida, CuFeS₂ yang juga dikenal dengan 2 nama yaitu chalcopyrite, dan copper pyrite. Mineral jarang sebagai batu permata biru yang mahal dengan nama turquoise yaitu CuAl₆(PO₄)₄(OH)₈.4H₂O. Dalam larutan akua, semua senyawa tembaga(II) berwarna hijau.

 

Latihan

1. Sebutkan logam-logam yang termasuk dalam logam-logam mata uang, dan logam-logam mulia.
2. Tuliskan persamaan setengah reaksi untuk reduksi ion permanganate dalam larutan bersifat asam, dan larutan bersifat basa.