Alkali dan alkali Tanah

 

A.     Logam Alkali

Logam alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Atom-atom logam alkali mempunyai satu elekrton pada kulit terluarnya. Dalam sistem periodik unsur terletak pada golongan IA. Alkali berasal dari bahasa arab kali yang berarti abu. Dinamakan alkali karena dapat membentuk basa kuat. Logam alkali terdiri atas enam unsuryaitu litium ( Li ), natrium ( Na ), kalium ( K ), rubidium ( Rb ), cesium ( Cs ), dan frasium ( Fr ). Unsur logam alkali tidak terdapat bebas di alam melainkan dalam bentuk senyawanya. Ciri-ciri logam alkali adalah sebagai berikut:

·         Sangat reaktif, karena itu harus disimpan dalam minyak.

·         Merupakan konduktor panas yang baik, titik didih tinggi, permukaan berwarna abu-abu keperakan.

·         Bereaksi dengan melepaskan 1 elektron membentuk ion bermuatan +1. Na → Na⁺ + 1 e^-. Susunan elektron dari 2.8.1 o 2.8, (konfigurasi elektron gas mulia).

1.      Keberadaan Logam Alkali di Alam

Di alam tidak berada dalam keadaan bebas, melainkan dalam keadaan terikat dalam bentuk senyawanya

a.      Natrium :

"  natrium klorida (NaCl) yang terdapat dalam air laut Kriolit

"  Aluminosilikat ( NaAlSiO₃)

"  Sendawa chili (NaNO₃)

"  Soda Abu (Na₂CO₃)

"  Boraks (Na₂B₄O₇.10H₂O)

"  Mirabilit (Na₂SO₄)

b.      Litium :

"  Spodumen LiAl(SiO₃)

c.       Kalium (K) :

"  Silvit (KCL)

"  Karnalit(KCL MgCl₂6H₂O)

"  Veldvaat (K₂OAl₂O₃3SiO₃)

"  Sendawa (KNO₃)

"  Feldspar (K₂O.Al₂O₃.3SiO₂)

d.      Rubidium (Rb) :

"  Sel fotolistrik

e.      Sesium (Cs) :

"  Pollusit (CsAl(SiO₃)₂)

2.      Sifat – Sifat Logam Alkali

 

 

"  Sifat Fisika

 

Sifat	Litium	Natrium	Kalium	Rubidium	Sesium
Nomor Atom	3	11	19	37	55
Jari-jari atom	1,52	1,86	2,31	2,44	2,62
Titik didih	1342	883	760	686	669
Titik leleh	181	96	63	39	29
Rapatan, g/cm 3	0,53	0,97	0,86	1,53	1,88
Energi pengionan (pertama), kJ/mol	520	496	419	403	376
(kedua), kJ/mol	7298	4562	3051	2632	2420
Keelektronegatifan	1,0	0,9	0,8	0,8	0,7
Kekerasan (skala Mohs) A	0,6	0,4	0,5	0,3	0,3

Sifat – sifat fisika logam alkali cenderung beraturan. Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat, kecuali sesium yang berbentuk cair. Padatan logam alkali sangat lunak seperti sabun atau lilin sehingga dapat diiris menggunakan pisau. Hal ini disebabkan karena logam alkali hanya memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Beberapa sifat fisik logam alkali seperti yang tertera di samping ini.

 

Warna Nyala Logam Alkali

Warna nyala yang dihasilkan oleh suatu unsur disebut sprektum emisi. Spektrum emisi yang dihasilkan berkaitan dengan model atom Neils Bohr. Ketika atom diberikan sejumlah energi, elektron-elektron yang berada pada keadaan dasar akan tereksitasi menuju kulit yang lebih tinggi dengan ringkat energi yang lebih tinggi. Elektron yang tereksitasi dapat kembali keadaan dasar atau mengimisi dengan memancarkan sejumlah energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ) tertentu. Spektrum emisi terjadi ketika larutan garamnya dibakar menggunakan nyala bunsen. Spektrum emisi yang dihasilkan setiap unsur berbeda antara yang satu dengan yang lainnya.

 

Ketika dibakar litium menghasilkan warna merah, natrium menghasilkan warna kuning, kalium menghasilkan warna pink atau lilac, rubidium menghasilkan warna merah lembayung dan sesium menghasilkan warna merah lembayung. Warna-warna yang dihasilkan oleh unsur-unsur alkali sangat indah sehingga logam-logam alkali banyak dimanfaatkan dalam pembuatan kembang api atau mercun.

 

Energi Ionisasi

Energi ionisasi untuk unsur-unsur segolongan berhubungan erat dengan jari-jari atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka gaya tarik inti terhadap elektron yang terletak pada kulit terluar semakin kecil. Gaya tarik yang makin lemah menyebabkan unsur-unsur segolongan, dari atas ke bawah energi ionisasinya semakin kecil. Dengan melepas satu elektron pada kulit terluar, Li menjadi Li⁺, Na menjadi Na⁺, K manjadi K⁺ dan yang lainnya.

 

®    Sifat Kimia

 

Logam alkali merupakan logam yang paling reaktif. Semakin reaktif
logam, semakin mudah logam itu melepaskan elektron, sehingga energi
ionisasi alkali cenderung rendah. Logam alkali memiliki energi ionisasi yang
semakin rendah dari atas ke bawah. Sehingga kereaktifan logam alkali
semakin meningkat dari atas ke bawah. Hampir semua senyawa logam alkali
bersifat ionik dan mudah larut dalam air.

 

3.      Reaksi Logam Alkali

®    Reaksi dengan Air

Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dan air adalah gas hidrogen danl ogam hidroksida. Logam hidroksida yang dihasilkan merupakan suatu basa kuat. Makin kuat sifat logamnya basa yang dihasilkan makin kuat pula, dengan demikian basa paling kuat yaitu dihasilkan oleh sesium. Reaksi antara logam alkali dan air adalah sebaga berikut:

2M(s) + 2H₂O(l) ―→ 2MOH(aq) + H₂(g) (M = logam alkali)

Reaksi antara logam alkali dengan air merupakan reaksi yang eksotermis. Li bereaksi dengan tenang dan sangat lambat, Natrium dan kalium bereaksi dengan keras dan cepat, sedangkan rubidium dan sesium bereaksi dengan keras dan dapat menimbulkan ledakan.

®    Reaksi dengan Udara

Logam alkali pada udara terbuka dapat bereaksi dengan uap air dan oksigen. Untuk menghindari hal ini, biasanya litium, natrium dan kalium disimpan dalam minyak atau minyak tanah untuk menghindari terjadinya kontak dengan udara.

Litium merupakan satu-satunya unsur alkali yang bereaksi dengan nitrogenmembentuk Li₃N. Hal ini disebabkan ukuran kedua atom yang tidak berbeda jauh dan struktur yang dihasilkanpun sangat kompak dengan energi kisi yang besar.

Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dengan oksigen yakni berupaoksida logam. Berikut reaksi yang terjadi antara alkali dengan oksigen

4M   +  O₂ ―→  2L₂O             (L = logam alkali)

 

Pada pembakaran logam alkali, oksida yang terbentuk bermacam-macam tergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Bila jumlah oksigen berlebih, natrium membentukperoksida, sedangkan kalium, rubidium dan sesium selain peroksida dapat pula membentuk membentuk superoksida. Persamaan reaksinya

Na(s) + O₂(g) ―→ Na₂O₂(s)

L(s) + O₂(g) ―→ LO₂(s) (L = kalium, rubidium dan sesium)

 

®    Reaksi dengan Hidrogen

Dengan pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi -1.

2L(s) +   H₂(g) ―→ 2LH(s) (L =  logam alkali)

 

®    Reaksi dengan Halogen

Unsur-unsur halogen merupakan suaru oksidator sedangkan logam alkali merupakan reduktor kuat. Oleh sebab itu reaksi yang terjadi antara logam alkali dengan halogen merupakan reaksi yang kuat. Produk yang diperoleh dari reaksi ini berupa garam halida.

2L  +  X₂ ―→ 2LX            (L = logam alkali, X = halogen)

 

®    Reaksi dengan Senyawa

Logam-logam alkali dapat bereaksi dengan amoniak bila dipanaskan dan akan terbakar dalam aliran hidrogen klorida.

2L + 2HCl ―→ LCl   +  H₂

2L + 2NH₃ ―→  LNH₂ +  H₂ L = logam alkali

4.      Kegunaan Logam Alkali

Bebrapa kegunaan Logam Alkali

®    Natrium (Na)

o   Digunakan sebagai cairan pendingin pada reactor nuklir , karena meleleh pada 98⁰C dan mendidih pada 892⁰C

o   Uap natrium digunakan untuk lampu natrium yang berwarna kuning dan dapat menembus kabut

o   Digunakan pada industry pembuatan bahan anti ketukan pada bensin , yaitu TEL ( tetraetillead)

®    litium (Li)

o   Logaam ini digunakan untuk pentransfer panas , untuk bahan anoda, pembuatan gelas,dan keramik khusus dan untuk keperluan bidang nuklir

o   Litium stearat digunakan untuk pembuatan minyak pelumas bertemperatur tinggi.

o   Digunakan untuk pembuata batrai

 

®    Kalium(K)

o   Unsur kalium penting bagi pertumbuhan

o   Unsur kalium digunakan untuk pembuatan kalium superoksida (KO₂) yang dapat bereaksi dengan air membentuk oksigen

o   KCl dan K₂SO₄ digunakan untuk pupuk pada tanaman

 

®    Rubidium (Rb) dan cesium (Cs)

o   Rubidium dan cesium digunakan sebagi permukaan peka cahaya dalam sel fotolistrik yanf dapat mengubah energy cahaya menjadi energy listrik

o   Cesium digunakan sebagi getter pada tabung electron dan sebagai katalis hidrogenasi.

 

B.      Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golongan IIA. Yang termasuk ke dalam golongan II A yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba),  dan Radium (Ra).

Di sebut logam karena memiliki sifat-sifat seperti logam. Disebut alkali karena mempunyai sifat alkalin jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerak bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A.

 

1.      Keberadaan Logam Alkali Tanah di Alam

Seperti logam alkali, logam alkali tanah juga tidak terdapat bebas di alam, melainkan dalam keadaan terikat dalam bentuk senyawanya.

a)      Berilium (Be) :

"  Senyawa silikat beril 3BeSiO₃Al ₂(SiO₃)₃ atau Be₃Al₂(SiO₃)₆

"  Bertrandit

"  Krisoberil

"  Fenasit

b)      Magnesium (Mg) :

"  Magnesit (MgSO₃)

"  Dolomite (CaCO₃MgCO₃)

"  Epsomit atau garam inggris ( MgSO₄.7H₂O )

"  Kiserit (MgSO₄.3H₂O)

"  Kaimit (KCl.MgSO₄.3H₂O)

"  Olivine (Mg₂SiO₄)

"  Asbes (CaMg(SiO₃)₄)

c)      Kalsium (Ca)    :

"  Batu kapur atau marmer (CaCO₃)

"  Gips (CaSO₄.2h₂O)

"  Fosforit (Ca3(PO4)2)

"  Fluorsfar (CaF₂)

"  Apatit (Ca₃(PO₄)₂CaF₂)

"  Dolomite (CaCO₃MgCO₃)

d)      Stronsium (Sr) :

"  Selesit (SrSO₄)

"  Stronsianit (SrCO₃)

e)      Barium ( Ba )  :

"  Barit (BaSO₄)

"  Witerit (BaCO₃)

 

2.       Sifat – Sifat Logam Alkali Tanah

 

®                  Sifat Fisika

 

Dari Berilium ke Barium, jari – jari atom meningkat secara beraturan.
Penambahan jari – jari menyebabkan turunnya energi pengionan dan
keelektronegatifan. Potensial elektrode juga meningkat dari Kalsium ke
Barium. Akan tetapi, Berilium menunjukkan penyimpangan karena potensial
elektrodenya relatif kecil. Titik leleh dan titik didih cenderung menurun dari
atas ke bawah. Sifat – sifat fisis lebih besar jika dibandingkan dengan logam
alkali. Hal ini disebabkan karena logam alkali tanah mempunyai 2 elektron
valensi, sehingga ikatan logamnya lebih kuat.

 

Sifat Umum	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Nomor atom	4	12	20	38	56
Konfigurasi elektron	[He] 2s2	[Ne] 3s2	[Ar] 4s2	[Kr] 5s2	[Xe] 6s2
Titik leleh	1553	923	1111	1041	727
Titik didih	3043	1383	1713	1653	1897
Jari-jari atom (Angstrom)	1.12	1.60	1.97	2.15	2.17
Jari-jari ion (Angstrom)	0.31	0.65	0.99	1.13	1.96
Energi Ionisasi I (KJ mol-1)	900	740	590	550	503
Energi Ionisasi II (KJ mol-1)	1800	1450	1150	1060	965
Energi Ionisasi III (KJ mol-1)	14848	7733	4912	4210	3430
Kekerasan (skala Mohs)	5	2	1.5	1.8	2
Warna nyala	Tidak ada	Tidak ada	Jingga merah	merah	Hijau pucat
Elektronegativitas	1.57	1.31	1.00	0.95	0.89
Potensial reduksi standar M2+ + 2e- à M	-1.85	-2.37	-2.87	-2.89	-2.91
Massa jenis (g.ml-1)	1.86	1.75	1.55	2.6	3.62

 

®                  Sifat Kimia

 

Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari Berilium ke Barium.
Karena dari Berilium ke Barium jari – jari atom bertambah besar, energi
ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibatnya, kecenderungan untuk
melepas elektron dan membentuk senyawa ion makin kuat.

Alkali tanah kurang reaktif bila dibandingkan dengan alkali. Hal ini
disebabkan karena jari – jari atom alkali tanah lebih kecil, sehingga energi
pengionannya semakin besar. Alkali tanah memiliki elektron valensi 2,
sehingga kurang reaktif bila dibandingkan dengan alkali yang bervalensi 1(satu).

 

3.      Reaksi Logam Alkali Tanah

®    Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Air

Berilium tidak bereaksi dengan air, sedangkan logam Magnesium bereaksi sangat lambat dan hanya dapat bereaksi dengan air panas. Logam Kalsium, Stronsium, Barium, dan Radium bereaksi sangat cepat dan dapat bereaksi dengan air dingin. Contoh reaksi logam alkali tanah dan air berlangsung sebagai berikut.

Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g)

®    Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Oksigen

Dengan pemanasan, Berilium dan Magnesium dapat bereaksi dengan oksigen. Oksida Berilium dan Magnesium yang terbentuk akan menjadi lapisan pelindung pada permukaan logam.Barium dapat membentuk senyawa peroksida (BaO2).

2Mg(s) + O2 (g) → 2MgO(s)

(s) + O2(g) (berlebihan) → BaO2(s)

Pembakaran Magnesium di udara dengan Oksigen terbatas pada suhu tinggi akan dapat menghasilkan Magnesium Nitrida (Mg3N2).

4Mg(s) + ½ O2(g) + N2 (g) → MgO(s) + Mg3N2(s)

Bila Mg3N2 direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH3.

Mg3N2(s) + 6H2O(l) → 3Mg(OH)2(s) + 2NH3(g)

®    Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Nitrogen

Logam alkali tanah yang terbakar di udara akan membentuk senyawa oksida dan senyawa Nitrida dengan demikian Nitrogen yang ada di udara bereaksi juga dengan Alkali Tanah. Contoh :

3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)

 

®    Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Halogen

Semua logam Alkali Tanah bereaksi dengan halogen dengan cepat membentuk garam Halida, kecuali Berilium. Oleh karena daya polarisasi ion Be2+ terhadap pasangan elektron Halogen kecuali F-, maka BeCl2 berikatan kovalen. Sedangkan alkali tanah yang lain berikatan ion. Contoh :

Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s)

Reaksi-Reaksi Logam Alkali Tanah

Reaksi secara umum Keterangan

2M(s) + O2(g) à 2MO(s) Reaksi selain Be dan Mg tak perlu Pemanasan

M(s) + O2(g) à MO2 (s) Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, Be, Mg, dan Ca, tidak terjadi

M(s) + X2(g) à MX2 (s) X: F, Cl, Br, dan I

M(s) + S(s) à MS (s)

M(s) + 2H2O (l) à M(OH)2 (aq) + H2 (g) Be tidak dapat, Mg perlu pemanasan

3M(s) + N2 (g) à M3N2 (s) Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung

M(s) + 2H+(aq) à M2+(aq) + H2 (g) Reaksi cepat berlangsung

M(s) + H2 (g) à MH2 (s) Perlu pemanasan, Be dan Mg tidak dapat berlangsung

 

4.      Kegunaan Logam Alkali Tanah

Beberapa kegunaan Logam Alkali Tanah

®    Berilium (Be)

o   Perpaduan atara Be dan Cu menghasilkan logam sekeras baja, maka digunakan untuk per/ pegas dan sambuangan listrik

o   Logam berilium dipakai pada tabung sinar X , komponen reactor atom, dan pembuatan salah satu komponen televisi.

®    Magnesium (Mg)

o   Digunakan untk pembuatan logam paduan (alloy) untuk membuat campuran logam yang ringan dan liat yang  dapat digunakan pada pembuata alat – alat ringan seperti suku cadang pesawat atau alat – alat rumah tangga.

o   Magnesium sulfat (MgSO₄.7H₂O) digunakan untuk pupuk , obat-obatan dan lampu blitz seta kembang api karena maganesium mudah terbakar dan cahayanya putih menyilaukan mata.

o   Magnesium hdroksida (Mg(OH)₂) sebagai obat maag dan sebagai bahan pasta gigi

®    Kalsium (Ca)

o   CaO dan Ca(OH)₂ digunakan dalam industry baja . CaSO₄ sebagi bahan semen

o   Gips ( CaSO₄.2H₂O) digunakan dalam bidang kesehatan untuk penderita patah tulang  dan untuk cetakan gigi

o   Kalsium karbonat (CaCO₃) sebagai bahan obat ( antacid) dan bahan pengisi dan pelapis kertas .

o   Kalsium dididrogen fosfat (Ca(H₂PO₄)₂) digunakan sebagai bahan pupuk CaOCl₂ sebagai disinfektan.

o   Kalsium hidroksida Ca(OH)₂ digunakan dalam pembuatan basa lain, sebagai serbuk pemutih dalam pemurnian gula dan kapur dinding.

o   Kalsium klorida (CaCl₂) sebagai pelebur es dijalan raya pada musim dingin dan untuk menurunkan titik beku pada mesin pendingin.

®     Stronsium (Sr) dan barium (Ba)

o   Senyawa strosium dan barium digunakan untuk pembuatan kembang api karena member warna nyala yang bagus dan menarik. Sr warna nyala merah tua dan Ba warna nyala hijau tua.

o   Barium sulfat (BaSO4) untuk pembuatan foto sinar X pada perut.