bahan ajar kimia unsur alkali dan alkali tanah
advertisement
2013 BAHAN AJAR KIMIA UNSUR ALKALI DAN ALKALI TANAH NURDIANA 1113023047 BAHAN AJAR KIMIA UNSUR ALKALI DAN ALKALI TANAH (Tugas Perancangan Pembelajaran) Oleh Nurdiana 1113023047 PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2013 Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 1. Identitas Satuan Pendidikan : SMA Negeri 1 Pagar Dewa Kelas/Semester : XII/Genap Mata Pelajaran : Kimia Alokasi Waktu : 8 x 45 menit Pertemuan : 1-8 2. Tujuan Pembelajaran Adapun tujuan pembelajaran adalah sebagai berikut. 1. Setelah mencari informasi terkait kelimpahan unsur, sifat fisika dan sifat kimia, manfaat, dampak, proses pembuatan unsur golongan alkali dan alkali tanah, siswa secara berkelompok dapat menjelaskan submateri tersebut dengan benar. 2. Dengan diperolehnya beberapa data mengenai sifat fisik dan sifat kimia unsur golongan alkali dan alkali tanah, siswa dapat menganalisis kecenderungan yang terjadi dalam satu golongan dan penyebab terjadinya penyimpangan sifat tersebut secara teliti dan kritis. 3. Melalui diskusi, siswa dapat menunjukkan rasa ingin tahu dan perilaku kritis terhadap kelimpahan unsur, sifat fisika dan sifat kimia, manfaat, dampak, proses pembuatan unsur golongan alkali dan alkali tanah dan senyawaannya dalam kehidupan. 4. Menumbuhkan kesadaran tentang adanya kelimpahan unsur-unsur golongan utama dan transisi di alam Indonesia sebagai anugerah Tuhan Yang Maha Esa dan menyadari bahwa setiap unsur yang ada di alam Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Indonesia memiliki kegunaan yang berbeda-beda demi kelangsungan hidup manusia. 3. Petunjuk Penggunan Bahan Ajar Petunjuk penggunaan bahan ajar ini adalah sebagai berikut : 1. Setiap siswa harus membaca bahan ajar ini dengan seksama. 2. Gunakan bahan ajar ini untuk menggunakan atau mencari informasi singkat tentang materi dan urutan materi 3. Bahan ajar ini perlu dilengkapi dengan media pembelajaran yang interaktif untuk menunjang bahan ajar ini 4. Bahan ajar ini perlu dilengkapi dengan LKS (Lembar Kegiatan Siswa) 5. Setelah membaca dan memahaminya, kerjakanlah latihan soal yang ada di bahan ajar ini. 6. Setelah mengerjakan latihan soal, setiap siswa menyerahkan tugas latihan soalnya yang berupa lembar jawaban pertanyaan. Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana BAB I PENDAHULUAN 1.1 Kimia Unsur Sering kali kita tidak menyadari bahwa hidup kita tidak lepas dari suatu zat yang bernama unsur. Betapa tidak, bahkan sutau bahan yang jumlahnya sedikit dan tanpa sadar kita konsumsi sehari-hari merupakan mineral. Mineral tersebut tersusun dari campuran unsur-unsur yang jumlahnya bersifat non stoikiometrik. Sekitar 90 jenis unsur terdapat di alam, sisanya merupakan unsur buatan. Sebagian dari unsur tersebut terdapat sebagai unsur bebas, tetapi lebih banyak yang berupa senyawa. Bagian ilmu kimia yag mempelajari unsur disebut kimia unsur. Untuk mempermudah mempelajari kimia unsur, unsur dikelompokkan menurut kemiripan sifatnya. Unsur-unsur yang sifatnya mirip pada sistem periodik dikelompokkan dalam satu golongan. Dalam bahan ajar ini akan dijelaskan tentang kelimpahan, kecenderungan sifat fisik dan sifat kimia, proses pembuatan, manfaat dan dampak unsur logam alkali dan alkali tanah. Logam alkali adalah logam golongan IA yang terdiri dari logam Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Sesium (Cs), dan Fransium (Fr). Sedangkan logam alkali tanah disebut logam golongan IIA yang terdiri dari berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana BAB II UNSUR GOLONGAN ALKALI 2.1 Kelimpahan Unsur Golongan Alkali Kelimpahan unsur merupakan keberadaan unsur-unsur yang ada dikulit bumi yang dapat berupa unsur logam dan non logam dan dapat ditemukan dalam tanah, air, dan udara.. Sumber utama logam alkali adalah air laut. Air laut merupakan larutan garam-garam alkali dan alkali tanah dengan NaCl sebagai zat terlarut utamanya. Jika air laut diuapkan, garam-garam yang terlarut akan membentuk kristal. Pembentukan mineral Logam Alkali tersebut melalui proses yang lama. Mineral Logam Alkali berasal dari air laut yang menguap dan garam-garam terlarut mengendap sebagai mineral. Kemudian, secara perlahan mineral Logam Alkali tersebut tertimbun oleh debu dan tanah sehingga banyak ditemukan tidak jauh dari pantai. Cesium diperoleh dari pollusit yang sangat jarang, CsAl(SiO3)2.H2O. Fransium bersifat radioaktif sehingga sulit ditemukan dalam bentuk mineral dikulit bumi karena merupakan hasil peluruhan bahan radioaktif 227Ac dengan waktu 21 menit. . Tabel 2.1 Mineral Utama Logam Alkali Unsur Sumber Utama Spodumen, LiAl(Si2O6) Litium Halit (NaCl), natron (Na2C03.10H20), kriolit (Na3AlF6), Natrium sendawa chili (NaNO3), albit (Na2).Al2O3.3SiO2) dan boraks (Na2B4O7.1OH2). Silvit (KCl), Karnalit (KCl.MgCl.H2O), sendawa (KNO3), dan Kalium feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2). Rubidium Lepidolit, Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3 Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Cesium Pollusit, Cs4Al4Si9O26.H2O 2.2 Sifat Fisik Unsur Golongan Alkali dan Kecenderungannya Sifat fisik suatu unsur adalah sifat yang dapat diamati tanpa mengubah sifat zat-zat penyusun materi tersebut yang meliputi wujud, warna, massa jenis, kemagnetan, titik didih, titik leleh,warna nyala, kekerasan, kelarutan, kemagnetan, kekentalan, daya hantar listrik,dan sifat kelogaman. Kekerasan logam diartikan sebagai kekuatan logam untuk melawan deformasi plastik, biasanya dengan lekukan. Menurut istilah merujuk kepada kekakuan atau perlawanan terhadap goresan, abrasi, atau pemotongan. Ini adalah sifat logam, yang memberikan kemampuan untuk melawan cacat, bengkok, rusak, atau adanya perubahan bentuk ketika beban diterapkan. Semakin besar yang keras dari logam,Semakin besar daya tahan terhadap perubahan bentuk. Kekerasan biasanya diukur dengan menggunakan skala Mohsa . Wujud adalah sifat fisik suatu unsur yang merupakan penampakan/penampilan dari unsur tersebut dapat berupa padatan, cairan, dan gas. Kekentalan atau viskositas merupakan ukuran ketahanan zat cair untuk mengalir yang terjadi karena gesekan molekul-molekul dan struktur molekul cairan. Kemagnetan adalah kemampuan suatu benda untuk menarik benda-benda lain yang berada di sekitarnya dan dibedakan berdasarkan prilakunya menjadi 3 yaitu diamagnetik, paramagnetik dan feromagnetik. Titik lebur dari sebuah benda padat adalah suhu di mana benda tersebut akan berubah wujud menjadi benda cair Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 2.3.1 Tabel Sifat Fisik Unsur Golongan Alkali No Sifat-sifat Li Na K Rb Cs 1. Nomor atom 3 11 19 37 2. Konfigurasi Elektron [He]2s1 [Ne]3s1 [Ar]4s1 [Kr]5s1 [Xe]6s1 3. Wujud Padat Padat Padat Padat Padat Padat 4. Titik 0 C 181 98 64 39 29 27 5. TitikDidih 0 C 1347 883 774 688 679 677 6. Kekerasan (Skala Mohs) 0,6 0,5 0,4 0,3 7. Warna Nyala Merah Kuning Ungu Merah 8. Rapatan (kg/m3) 530 970 860 1530 9. Daya Hantar Listrik 10. Sifat kelogaman Cair 55 Fr 87 0,2 Biru 1880 Konduktor Logam Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana [Rn]7s1 - - - Non konduktor - 11. Kemagnetan Paramagnetik - 2.3 Sifat Kimia Unsur Golongan Alkali dan Kecenderungannya Unsur-unsur alkali sangat reaktif atau mudah bereaksi dengan unsur lain karena mereka mudah melepaskan elektron terluarnya. Logam alkali merupakan unsur logam yang sangat reaktif dibanding logam golongan lain. Hal ini disebabkan pada kulit terluarnya hanya terdapat satu elektron dan energi ionisasi yang lebih kecil dibanding unsur golongan lain. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, kereaktifan logam alkali makin bertambah seirng bertambahnya nomor atom. Di udara, unsur-unsur ini akan bereaksi dengan oksigen atau air. Oleh karena itu, unsur ini biasanya disimpan dalam minyak tanah atau hidrokarbon yang inert. Unsur alkali tidak ada yang terdapat di alam dalam bentuk unsurnya, biasanya bergabung dalam mineral yang larut dalam air, misal NaCl (natrium klorida). Unsur alkali terdapat dalam senyawaan alam sebagai ion uni-positif (positif satu). Kereaktifan logam alkali ditunjukkan oleh reaksi - reaksinya dengan beberapa unsur non logam. Dengan gas hidrogen dapat bereaksi membentuk hidrida yang berikatan ion, dalam hal ini bilangan oksidasi hydrogen adalah -1 dan bilangan oksidasi alkali +1. Dengan oksigen dapat membentuk oksida, dan bahkan beberapa di antaranya dapat membentuk peroksida dan superoksida. Litium bahkan dapat bereaksi dengan gas nitrogen pada suhu kamar membentuk litium nitrida (Li3N). Semua senyawa logam alkali merupakan senyawa yang mudah larut dalam air, dengan raksa membentuk amalgam yang sangat reaktif sebagai reduktor. Beberapa reaksi logam alkali dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel. Beberapa Reaksi Logam Alkali Reaksi Umum Keterangan Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 4M(s) + O2(g) ->2M2O(s) 2M(s) + O2(g) ->M2O2(s) 2M(s) + X2(g) ->2MX(s) 2M(s) + S(g) ->M2S(s) 2M(s) + 2H2O(g) >2MOH(aq) + H2(g) 2M(s) + H2(g) ->2MNH2(s) + H2(g) 6M(s) + N2(g) -> 2M3N(s) jumlah oksigen terbatas dipanaskan di udara dengan oksigen berlebihan. Logam K dapat membentuk superoksida (KO2). X adalah F, Cl, Br, Ireaksi dahsyat, kecuali Li dengan katalisator hanya Li yang dapat bereaksi gas H2 kering (bebas air) reaksi dengan asam (H+) dahsyat Logam alkali dapat larut dalam ammonia pekat (NH3), diperkirakan membentuk senyawa amida. Na(s) + NH3(l) ->NaNH2(s) + ½ H2(g) Reaksinya dengan air merupakan reaksi eksoterm dan menghasilkan gas hidrogen yang mudah terbakar. Oleh karena itu, bila logam alkali dimasukkan ke dalam air akan terjadi nyala api di atas permukaan air. Dalam amonia yang sangat murni akan membentuk larutan berwarna biru, dan merupakan sumber elektron yang tersolvasi (larutan elektron). Kelarutan garam alkali dalam air sangat besar sehingga sangat bermanfaat sebgai pereaksi dalam laboratorium. Namun demikian kelarutan ini sangat bervariasi sebagaimana ditunjukkan oleh seri natrium halide. Kelarutan suatu senyawa bergantung pada besaran-besaran entalpi yaitu energi kisi, entalpi hidrasi kation dan anion bersama-sama dengan perubahan entropi yang bersangkutan Tambahan pula terdapat hubungan yang bermakna antara kelarutan garam alkali dengan jari-jari kation untuk anion yang sama, namun hubungan ini dapat menghasilkan kurva kontinu dengan kemiringan (slope) positif maupun negatif. Senyawa LiCl memiliki kekuatan ikatan ion lebih lemah dibanding NaCl, apalagi KCl yang ikatan ionnya lebih kuat. Oleh karena itu dikatakan sifat ion LiCl lemah. Hal ini disebabkan letak pasangan elektron ikatan (PEI) Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana pada LiCl sedikit lebih menjauhi Cl dibanding pada NaCl. Untuk KCl PEInya lebih rapat ke arah Cl. Perubahan sifat antara kovalen dan ionik seperti perubahan sifat logam dan non logam, juga seperti halnya sifat asam basa hidroksida dalam suatu perioda. Oleh karena itu ada senyawa yang sifat ionnya melemah dan sifat kovalennya menguat. 2.4 Senyawaan yang dibentuk dari Unsur Golongan Alkali Selain jenis-jenis senyawa yang dihasilkan dari reaksi-reaksi logam alkali,ada beberapa senyawa logam alkali penting lainnya antara lain : Na2CO3(Natrium Karbonat ) Sumber atau pembuatannya : Awalnya Na2CO3 diperoleh dari abu pembakaran rumput laut. Karena jumlahnya terbatas Na2CO3 mulai disintesis dengan cara mereaksika CaCo3 dengan NaCl menggunakan Proses Solvay.Reaksi keseluruhannya adalah : CaCo3(s) + 2NaCl(s) → Na2CO3 + CaCl2(aq) Na2CO3 juga dapat diperoleh dari mineral trona,Na5(CO3)2.(HCO3).2H2O. Mineral ini dihancurkan, lalu dipanaskan agar terurai menjadi Na2CO3 2Na5(CO3)2 . (HCO3).2H2O.→ 5Na2CO3 + 5H2O + CO2 Na2CO3 yang dihasilkan harus dimurnikan lebih lanjut,dengan cara melarutkannya ke dalam air, menyaring dan memanaskannya K2CO3 (Kalium karbonat ) Sumber atau pembuatnnya : K2CO3 diperoleh dari abu pembakaran kayu dan tanaman. Tanaman tumbuh baik dengan menyerap unsur K. Kebutuhan tanaman pada lahan pertanian dapat diperoleh dari pupuk yang mengandung K. Na2SO4 (Natrium Sulfat) dan NaHSO4(natrium hidrogen sulfat ) Na2SO4 dan NaHSO4 adalah hasil samping pembuatan HCl menggunakan reaksi antara H2SO4 dan NaCl. H2SO4 + NaCl→NahSO4 + HCl H2SO4 + 2NaCl→Na2SO4 + 2HCl NaHCO3 (Natrium bikarbonat ) Sumber dan pembuatannya : Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Senyawa ini dibuat dari reaksi : CO2(g) + NaOH (aq)→NaHCO3(aq) Jika NaHCO3 dipanaskan akan diperoleh Na2CO3 2NaHCO3(aq)→Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 2.5 Proses Pembuatan Unsur Golongan Alkali Logam alkali bersifat sangat reaktif sehingga hanya dapat diekstraksi dari senyawanya menggunakan metode elektrolisis atau metode reduksi. Logam Li dan Na diekstraksi dengan metode elektrolisis.Sedangkan logam K,Rb.Cs dengan metode tersebut karena logam-logam tersebut cenderung larut dalam larutan garamnya. Li(Litium) Metode elektrolisisnya : Sumber logam Li adalah mineral spodumene [LiAl(SiO3]. Spodumene dipanaskan pada suhu 100oC lalu dicampur dengan H2SO4 panas dan dilarutkan ke air untuk memperoleh larutan LiSO4. Kemudian LiSO4 direaksikan dengan Na2CO3 untuk membentuk Li2CO3 yang sukar larut LiSO4 + Na2CO3 →Li2CO3(s) + Na2SO4 Setelah itu Li2CO3 direaksikan dengan HCl untuk membentuk LiCl Li2CO3(s) + 2HCl→2LiCi +H2O +CO2 Li dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan LiCl sebagai berikut : Katode : Li+(i) + e-→Li(i) Anode : Cl-(i)→ Cl2(g) + eKarena titik leleh LiCl tinggi ( > 600oC), biaya elektrolisis menjadi mahal. Namun biaya dapat ditekan dengan cara menambahkan KCl (55% LiCl dan 45% KCl) yang dapat menurunkan titik leleh menjadi 430oC Natrium (Na) Metode Elektrolisis Sumber utama logam Na adalah garam batu dan air laut. Na hanya dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl menggunakan sel down Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Katode : Na+(i) + e-→Na(i) Anode : Cl-(i)→ Cl2(g) + e- Kalium (K) Metode Reduksi Sumber utama logam K adalah silvit (KCl). Logam K diperoleh dengan metode reduksi dimana lelehan KCl direaksikan dengan Na. Na + KCl K + NaCl Reaksi ini berada dalam kesetimbangan. Karena K yang terbentuk mudah menguap,maka K dapat dikeluarkan dari sistem dan kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk terus memproduksi K. Rubidium (Rb) Metode reduksi Logam Rb dibuat dengan mereduksi lelehan senyawa RbCl. Na + RbCl Rb + NaCl Reaksi ini berada dalam kesetimbangan. Karena Rb mudah menguap, maka Rb dapat diproduksi terus dengan cara yang sama seperti K Sesium (Cs) Metode reduksi Logam Cs dapat dibuat dengan mereduksi lelehan senyawa CsCl Na + CsCl Cs + NaCl Reaksi berada dalam kesetimbangan. Karena Cs mudah menguap, maka Cs dapat diproduksi terus dengan cara yang sama seperti K. Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 2.6 Manfaat dan Dampak Unsur Golongan Alkali dan Senyawaannya Manfaat logam alkali sangat luas dalam rumah tangga, industri, kedokteran hingga pembangkit tenaga nuklir. Aplikasi logam umumnya dalam bentuk senyawanya karena sifatnya yang sangat reaktif. Jika diaplikasikan dalam bentuk unsurnya, maka diperlukan kondisi tertentu. Litium 1. Li digunakan pada baterai untuk alat pacu jantung,kalukulator, jam , kamera dan lainnya 2. Li digunakan dalam paduan logam Mg dan Al.Paduan ini bersifat sangat ringan tetapi kuat sehingga dimanfaatkan untuk komponen pesawat terbang Natrium 1. Uap Na digunakan pada lampu jalanan untuk memberikan warna kuning 2. Lelehan Na sebagai pendingin pada reaktor nuklir tipe LMFBR (LiquidMetal Fast Breader Reactor) 3. NaOH digunakan untuk membuat produk, seperti rayon,kertas dan sabun 4. Na digunakan dalam pembuatan tetra etil & dipakai untuk menurunkan angka oktan bensin 5. Senyawa Na seperti garam NaCl,NaNo2,NaNo3 dan Na2SO3 digunakan pada makanan 6. Senyawa Na2CO3 digunakan untuk bahan celup tekstil, penyamakan kulit dan deterjen untuk melunakkan air sadah Kalium 1. Senyawa KNO3 dan KCl digunakan sebagai bahan peledak dan kembang api atau petasan. KNO3 menyuplai oksigen untuk membakar bahan bakar 2. Pupuk NPK mengandung K yang penting bagi pertumbuhan tanaman 3. Di dalam tubuh, K (dan Na) diperlukan sel saraf untuk mengrim sinyalsinyal listrik. Di dalam dunia kedokteran, gerakan ion-ion Na dan K dalam sel otak digunakan untuk mengukur gelombang otak Rubidium Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Rb memiliki potensial ionisasi yang rendah dan digunakan pada sel fotolistrik seperti fotomultipuler, untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.Rb juga digunakan sebagai osilator untuk aplikasi seperti navigasi dan komunikasi di militer Sesium Cs digunakan pada sel fotolistrik. Jika terkena cahaya, Cs akan melepas elektronnya yang akan tertarik menuju ke elektrode positif pada sel dan menyebabkan timbulnya arus listrik Cs digunakan sebagai standar satuan detik pada jam atomik sesium standar karena vibrasi atomya (<9.000 juta kali per detik) dapat digunakan untuk mengukur waktu dengan sangat akurat. Hal ini terkait dengan kelimpahan isotopnya di alam sebesar 100% yang berarti semua atom Cs-133 adalah identik - Fransium Fransium digunakan untuk mengukur kadar Aktinum (Ac) dalam materi alami (Fr adalah produk peluruhan Ac) dan dalam penelitian biologi untuk mempelajari organ tubuh tikus Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 2.7 Kelimpahan unsur golongan alklai tanah Logam alkali tanah memilii sifat yang reaktif sehingga di alam hanya ditemukan dalam bentuk senyawanya. Berikut keberadaan senyawa yang mengandung logam alkali. Berilium. Berilium tidak begitu banyak terdapat di kerak bumi, bahkan hampir bisa dikatakan tidak ada. Sedangkan di alam berilium dapat bersenyawa menjadi Mineral beril [Be3Al2(SiO6)3], dan Krisoberil [Al2BeO4]. Magnesium. Magnesium berperingkat nomor 7 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 1,9% keberadaannya. Di alam magnesium bisa bersenyawa menjadi Magnesium Klorida [MgCl2], Senyawa Karbonat [MgCO3], Dolomit [MgCa(CO3)2], dan Senyawa Epsomit [MgSO4.7H2O]. Kalsium. Kalsium adalah logam alkali yang paling banyak terdapat di kerak bumi. Bahkan kalsium menjadi nomor 5 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 3,4% keberadaanya. Di alam kalsium dapat membentuk senyawa karbonat [CaCO3], Senyawa Fospat [CaPO4], Senyawa Sulfat [CaSO4], Senyawa Fourida [CaF]. Stronsium. Stronsium berada di kerak bumi dengan jumlah 0,03%. Di alam strontium dapat membuntuk senyawa Mineral Selesit [SrSO4], dan Strontianit Barium. Barium berada di kerak bumi sebanyak 0,04%. Di alam barium dapat membentuk senyawa : Mineral Baritin [BaSO4], dan Mineral Witerit [BaCO3] 2.8 Sifat Fisik Unsur Alkali Tanah No Sifat-sifat Be Mg Ca Sr Ba 1. Nomor atom 4 12 20 38 56 2. Konfigurasi [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2 Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Elektron 3. Wujud Padat Padat Padat Padat Padat 4. Titik 0 C 1278 649 839 769 725 5. Titik Didih 2970 0 C 1090 1484 1384 1640 6. Kekerasan (Skala Mohs) ≈5 2,0 1,5 1,8 ≈2 7. Warna Nyala Putih Putih JinggaMerah Merah Hijau 8. Rapatan (g/cm3) 1,83 1,74 1,54 2,6 3,51 9. Daya Hantar Listrik Konduktor (namun lelehannya penghantar yang buruk) 10. Warna Logam Putih keperakan 11. Sifat kelogaman Cair 12. Kemagnetan Konduktor Perak Putih Perak Logam Paramagnetik ekerasan logam alkali tanah berkurang dari atas ke bawah akibat kekuatan ikatan antaratom menurun. Hal ini disebabkan jarak antaratom pada logam alkali tanah bertambah panjang. Berilium merupakan logam berwarna abu dan kekerasannya Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana Perak mirip dengan besi, serta cukup kuat untuk menggores kaca. Logam alkali tanah yang lain umumnya berwarna perak dan lebih lunak dari berilium, tetapi lebih keras jika dibandingkan dengan logam alkali. Titik leleh dan titik didih logam alkali menurun dari atas ke bawah dalam sistem periodik. Hal ini disebabkan oleh jari-jari atom yang bertambah panjang. Energi ionisasi kedua dari unsur-unsur golongan IIA relatif rendah sehingga mudah membentuk kation +2. Akibatnya, unsurunsur cukup reaktif. Kereaktifan logam alkali meningkat dari atas ke bawah dalam sistem periodik. 2.9 Sifat kimia logam alkali tanah Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana 2.10 Senyawaan Dan Kegunaan Logam Alkali Tanah 2.11 Pembuatan Dan Isolasi Logam Alkali Tanah a. Ekstraksi Berilium (Be) Metode reduksi Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF2. Sebelum mendapatkan BeF2, kita harus memanaskan beril [Be3Al2(SiO6)3] dengan Na2SiF6 hingga 700 0C. Karena beril adalah sumber utama berilium. BeF2 + Mg MgF2 + Be. Metode Elektrolisis Untuk mendapatkan berilium juga kita dapat mengekstraksi dari lelehan BeCl2 yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl2 tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah : Katoda : Be2+ + 2eBe Anode : 2Cl Cl2 + 2e b. Ekstraksi Magnesium (Mg) Metode Reduksi Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [MgCa(CO3)2] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO. lalu MgO.CaO. dipanaskan dengan FeSi sehingga menhasilkan Mg. 2[ MgO.CaO] + FeSi 2Mg + Ca2SiO4 + Fe Metode Elektrolisis Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi : CaO + H2O Ca2+ + 2OHMg2+ + 2OHMg(OH)2 Selanjutnya Mg(OH)2 direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl2. Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O Setelah mendapatkan lelehan MgCl2 kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium Katode : Mg2+ + 2eMg Anode : 2Cl Cl2 + 2e- c. Ekstraksi Kalsium (Ca) Metode Elektrolisis Batu kapur (CaCO3) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO3 dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl2. Reaksi yang terjadi : CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 Setelah mendapatkan CaCl2, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi : Katoda ; Ca2+ + 2eCa Anoda ; 2Cl Cl2 + 2e Metode Reduksi Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl2 oleh Na. Reduksi CaO oleh Al 6CaO + 2Al 3 Ca + Ca3Al2O6 Reduksi CaCl2 oleh Na CaCl2 + 2 Na Ca + 2NaCl Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana d. Ekstraksi Strontium (Sr) Metode Elektrolisis Untuk mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl2. Lelehan SrCl2 bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO4]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi : katode : Sr2+ +2eSr anoda : 2Cl Cl2 + 2ee. Ekstraksi Barium (Ba) Metode Elektrolisis Barit (BaSO4) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl2 barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl2. Reaksi yang terjadi : katode ; Ba2+ +2eBa anoda ; 2Cl Cl2 + 2e Metode Reduksi Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi : 6BaO + 2Al 3Ba + Ba3Al2O6. Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana RANGKUMAN 1. Kelimpahan unsur merupakan keberadaan unsur-unsur yang ada dikulit bumi yang dapat berupa unsur logam dan non logam dan dapat ditemukan dalam tanah, air, dan udara. Sumber logam alkali d alam di antaranya litium dalam Spodumen, LiAl(Si2O6), natrium dalam NaCl, kalium dalam Lepidolit, Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3, rubidium dalam Lepidolit, Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3, cesium dalam Pollusit, Cs4Al4Si9O26.H2O, dan fransium secara alami dapat ditemukan di mineral-mineral uranium. 2. Sifat fisik suatu unsur adalah sifat yang dapat diamati tanpa mengubah sifat zat-zat penyusun materi tersebut yang meliputi wujud, warna, massa jenis, kemagnetan, titik didih, titik leleh,warna nyala, kekerasan, kelarutan, kemagnetan, kekentalan, daya hantar listrik,dan sifat kelogaman. 3. Sifat kimia suatu unsur adalah ciri-ciri yang berhubungan dengan terbentuknya zat jenis baru yang dapat dapat berupa kereaktifan, sifat asam basa, daya pereduksi dan pengoksidasi 4. Litium ( Li ) menghasilkan warna nyala api merah, natrium ( Na ) menghasilkan warna nyala api kuning atau oranye, kalium ( K ) menghasilkan warna nyala api ungu, rubidium ( Rb ) menghasilkan warna nyala api biru kemerahan dan cesium ( Cs ) menghasilkan warna nyala api biru 5. Logam alkali dapat bereaksi dengan udara/ oksigen, hidrogen, air, halogen, dan amoniak. 6. Litium, Natrium, dan Kalium dapat dibuat dengan cara elektrolisis, sedangkan Rubidium dan cesium dengan reduksi, dan fransium dihasilkan dari unsur aktinum dengan pemancaran sinar alpha (α). Logam fransium juga bisa dibuat secara buatan dengan membombardir thorium dengan proton-proton. 7. Unsur-unsur golongan IIA terdiri dari enam unsur, yaitu berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Semua unsur golongan IIA merupakan unsur logam alkali tanah. Sifat-sifat fisik ,seperti titik cair, rapatan, dan kekerasan , logam alkali tanah lebih besar jika dibandingkan dengan logam alkali, dalam suatu Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana periode. Logam alkali tanah dapat bereaksi langsung dengan halogen dan belerang. Karena mudah melepaskan elektron, logam golongan IIA bersifat reduktor kuat. Semua unsur alkali tanah adalah penyumbang elektron dengan berillium yang paling sedikit aktif dan barium yang paling kuat. 8. Berillium dibuat dengan mengelektrolisis BeCl cair yang ditambahkan NaCl sebagai penghantar arus listrik karena berikatan kovalen. Dari logam-logam alkali tanah, magnesium yang paling banyak diproduksi. Proses pengolahan magnesium dari air laut disebut proses Dow. Kalsium dibuat hanya dalam skala kecil melalui reduksi halida dengan Na. Strontium ditemukan pada bijih strontianit (SrCO3) dan selestit (SrO4). Strontium dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya dengan logam pengoksida. Barium dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya seperti strontium. 9. Reaksi-reaksi penting yang terjadi pada logam alkali tanah di antaranya adalah sebagai berikut : reaksi logam alkali tanah dengan air, reaksi dengan udara atau oksigen, reaksi logam alkali tanah dengan halogen, reaksi logam alkali tanah dengan nitrogen, dan reaksi dengan asam dan basa. 10. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermasa lebih ringan.Magnesium mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat alat rumah tangga. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca televisi berwarna dan komputer. Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana EVALUASI 1. Berapakah persentase kelimpahan unsur-unsur golongan alkali tanah dikerak bumi? 2. Pada tes/uji nyala, bagaimanakah warna nyala dari litium, natrium, dan kalium? 3. Bagaimana cara melakukan tes nyala ? 4. Berikan alasan terbentuknya warna nyala yang berbeda dari ketiga logam alkali di atas ? 5. Jika reaksi antara Li, Na, dan K dengan air dibandingkan, manakah reaksi yang paling cepat? Jelaskan mengapa demikian ! 6. Tulislah persamaan reaksi elektrolisis dalam proses pembuatan unsur natrium ! 7. Sebutkan beberapa mineral yang mengandung logam alkali tanah! 8. Bagaimana kecenderungan titik leleh dan titik didih logam alkali tanah?jelakan penyebab kecenderungan tersebut! 9. Jelaskan alasan sifat logam alkali tanah lebih besar dibandingkan dengan logam alkali! 10. Sebutkan senyawaan logam alkali tanah beserta kegunaannya! 11. Jelaskan proses pembuatan unsur magnesium ! Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana SUMBER RUJUKAN Chang, Raymond. 2004. Kimi Dasar Konsep Konsep Inti. Jakarta : Erlangga Cotton, F. Albert. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Universitas Indonesia Petrucci Ralp H. 1992. Kimia Dasar Prinsip dan terapan Modern Jilid 1. Jakarta:Erlangga Purba, Michael. 2001. Kimia Kelas XII SMA Jilid 2. Jakarta : Erlangga Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung : Institut teknik Bandung Bahan Ajar Kimia Unsur Alkali Oleh Nurdiana
