6-sifat-sifat unsur
advertisement
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Unsur merupakan zat kimia yang paling sederhana yang tidak dapat diuraikan lagi secara kimia menjadi zat yang lebih sederhana. Di dalam unsur pada umumnya terdapat berupa senyawa, contohnya adalah hidrogen yang terdapat di dalam air dan natrium yang terdapat pada garam dapur. Beberapa unsur juga terdapat juga sebagai senyawa dalam keadaan bebas, seperti oksigen, nitrogen, emas dan belerang. Jenis-jenis unsur tidaklah terlalu banyak. Hal ini dapat dilihat dari keberadaan unsur di alam yang hanya terdapat 90 unsur. Unsur dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu unsur logam dan unsur non logam. Pada praktikum kali ini, jenis unsur yang akan dibahas adalah unsur yang bersifat logam. Dalam sistem periodik unsur, unsurunsur yang bersifat logam berada pada golongan IA dan golongan II A. Logam alkali adalah unsur-unsur yang termasuk golongan I A (kecuali hidrogen) yaitu litium, natrium, rubidium, sesium, dan fransium. Unsur-unsur ini memiliki susunan elektrn ns1 pada kulit terlurnya, bersifat sangat reaktif dan jika bereaksi dengan air akan membentuk basa kuat. Logam alkali tanah adalah unsur-unsur yang termasuk golongan II A, yaitu berilium, magnesium, kalsium, strontium, barium, dan radium. Logam alkali tanah juga akan membentuk basa apabila bereaksi dengan air, tetapi biasanya lebih lemah daripada logam alkali. Tidak seperti logam alkali, alkali tanah tidak semuanya dapat larut dengan air. Unsur-unsur golongan II A umumnya ditemukan didalam tanah berupa senyawa tidak larut. Pada percobaan ini, akan dibahas beberapa sifat-sifat unsur golongan I A dan II A dalam kereaktifan unsur-unsurnya, kelarutan garam sulfat serta kelarutan garam hidroksida dari endapan yang terbentuk. Tidak 125 hanya itu, kita juga dapat mengetahui manfaat-manfaatnya dari sifat-sifat unsur kimia seperti mengetahui kegunaannya yang biasa diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. 1.2 Tujuan Percobaan Mengetahui beberapa sifat-sifat unsur golongan I A dan II A. Mengetahui reaksi-reaksi yang terjadi dalam percobaan. Mengetahui perbedaan kelarutan antara garam sulfat dan garam hidroksida. 126 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Dalam sistem periodik, unsur-unsur alkali dan alkali tanah terdapat pada golongan I A dan II A, merupakn unsur yang sangat rektif jika dibandingkan dengan unsur pada golongan yang lainnya.(Syukri,1999) Unsur alkali terletak pada golongan I A (kecuali hydrogen), yaitu litium, natrium, rubidium, sesium, dan fransium. Unsur alkali ini mempunyai satu elektron valensi (ns1). Logam alkali merupakan reduktor kuat karena mudah melepaskan satu elektron pada kulit terluarnya. Reaktifitas unsur ini dalam satu golongan bertambah dari atas ke bawah. Karena unsur alkali ini sanagt reaktif, maka tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam, tetapi ditemukan dalam bentuk senyawa. Unsur yang banyak ditemukan di dalam aur tanah dalam bentuk garam tanah yang terdapat pada silvite (KCL). Karnelite (KCL-MgCl2.6H2O). (Brady,1999) Logam alkali ini sangat reaktif, mudah bereaksi dengan air dan oksigen, maka gas H2 yang dihasilkan akan segera terbakar dan menyala disertai nyala api dan larutan yang terbentuk akan bersifat basa dan berubah warnanya menjadi merah saat ditetesi indikator PP (Fenolftalien). Warna merah menggambarkan bahwa baa yang terbentuk berupa basa kuat. (Syukri, 1999) Setiqp golongan pada sistem periodik kiia mempunyai sifat fisika dan sifat kimiawi yang bermacam-macam untuk membedakan dengan golongan yang lainnya. Sifat fisis (fisika) dari logam alkali dijabarkan dalam tabel di bawah ini. Sifat Litium Natrium Kalium Rubidium Sesium Nomor atom 3 11 19 37 55 Konfigurasi elektron (He) 2s (Ne)3s (Ar) 4s (Kr) 5s (Xe) 6s Jari-jari atom 1,57 1,86 2,31 2,44 2,62 Jari-jari ion 0,60 0,95 1,33 1,48 1,69 Titik cair 181 97,8 63,6 38,9 28,4 Titik didih 1347 883 774 688 678 127 Rapatan 0,53 0,97 0,86 1,53 1,88 (tingkat pertama) 520 496 419 403 376 (tingkat kedua) 7298 4562 3051 2632 2420 keelektronegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 Kekerasan 0,6 0,4 0,5 0,3 0,3 Daya hantar listrik 17,4 35,2 23,1 13,0 8,1 kuning ungu -2,71 -2,92 Energi pengionan Merah- Warna nyala tua Potensial reduksi standar -3,04 Merahbiru -2,92 biru -2,92 Secara singkat, dapat ditarik suatu kesimpulan dari tabel sifat fisika golongan alkali diatas, yaitu sebagai berikut: 1. Jari-jari atom semakin kebawah semakin membesar 2. Energi ionisasi, afinitas, elektron, dan keelektronegatifan semakin kebawah semakin rendah 3. Kereaktifan unsur semakin ke bawah semakin menguat 4. Reduktor yang kuat 5. Bereaksi hebat debgan air, hidrogen, oksigen, dan halogen 6. Pengantar panas yang baik 7. Logam yang paing lunak. Sedangkan bebeapa sifat kimiawi yang dimiliki logam alkali adalah sebagai berikut: 1. Mudah bereaksi dengan udara, membentuk oksida dan garam karbonat 2. Bereaksi dengan beberapa unsur non logam, misalnya dengan oksigen akan membentuk oksida. 2N + O2 → Na2O 3. Bereaksi dengan asam klorida, menghasilkan gas hidrogen (H2) 128 2K + 2HCl →2K + H2 Logam-logam alkali dapat bereaksi dengan air, hidrogen, oksigen, serta halogen. Berikut adalah penjabaran dari reaksi antara logam alkali dengan air, hidrogen, oksigen, dan halogen. 1. Reaksi dengan air (H2O) Semua logam alkali yang bereaksi dengan air akan membentuk basa dan gas hidrogen. Litium bereaksi lambat, natrium bereaksi hebat, sedangkan kalium, rubidium, dan sesium akan meledak jika dimasukkan ke dalam air. Oleh karena itu, reaksi ini sangat eksoterm, dan gas H2 yang terbentuk akan segera meledak. 2M + 2H2O → 2MOH +H2 2. Reaksi dengan hidrogen (H2) Jika dipanaskan, logam alkali dapat bereaksi dengan gas H2, membentuk hibrida. 2M + H2 → 2MH 3. Reaksi dengan oksigen (O2) Logam alkali terbakar dalam oksigen akan membentuk senyawa oksida, peroksida, atau superoksida. Reaksi yang akan menghasilkan senyawa oksida adalah seperti berikut. 4M + 2O2 →2M2O Jika oksigen berlebihan, natrium dapat membentuk senyawa superoksida dalam oksigen yang belebihan. M + O2 → MO2 4. Reaksi dengan halogen (golongan VII A) Logam alkali bereaksi hebat dengan halogen membentuk garam halida. 2M + X2 → 2MX di mana X adalah unsur halogen Alkali mempunyai warna khas dan dapat dibuat melalui proses elektrolisis. Salah satu ciri khasnya adalah spektrum emiisinya. Unsur-unsur logam dapat 129 teretalisasi dengan memanaskan senyawa pada nyala api, misalnya pembakaran spritus. Akan lebih baik jika menggunakan garam klorida dikarenakan mudah menguap. Logam-logam alkali yang berbentuk senyawa banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari . beberapa kegunaan logam dan senyawa alkali diantaranya adalah : 1. Logam Na digunakan sebagai agen pereduksi, bahan pembuatan TEL (Tetra Ethyil Lead), cairan pendingin pada reaktor atom, dan penerang jalan raya. 2. Senyawa natrium digunakan sebagai garam dapur dan industri pada pembuatan klorin (NaCl), industri sabun, detergen, plastik, dan kertas (NaOH), kaca dan sabun (Na2CO3), serta pengembang adonan kue (soda kue atau NaHCO3) 3. Litium digunakan sebagai paduan logam (alloy)dengan alumunium dan magnesium, serta anode pada baterai. 4. KCl dan K2SO4 digunakan untuk pupuk. 5. KNO3 digunakan sebagai bahan peledak 6. Logam Cs dan Rb digunakan sebagai katode pada lampu elektronik Beberapa cara memperoleh logam alkali adalah sebagai berikut. 1. Logam Na diperoleh dengan cara elektrolisis NaCl cair pada temperatur 600oC dengan elektroda besi 2. Logam K diperoleh dengan cara mengalirkan uap natrium dalam lelehan KCl dan menggunakan prinsip Le Chatelier. 3. Logam Rb dan Cs diperoleh dengan prinsip Le Chatelier menggunakan logam Ca sebagai agen produksi. Dalam sistem periodik, letak unsur-unsur alkali tanah terletak pada golongan IIA, yaitu satu lajur disebelah kanan golongan alkali. Unsur-unsur golongan ini disebut alkali tanah karena unsur ini bersifat alkalis (basa) seperti golongan IA. Unsur golongan IIA adalah Berium (Be), Magnesium (Mg). Kalsium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra). Unsur-unsur ini mempunyai susunan elektron valensi ns2. Logam alkali tanah juga bersifat 130 reduktor karena mudah melepaskan dua elektron pada klit terluarnya. (Brady, 1999) Jika dibandingkan dengan logam alkali, logam alkali tanah tidak sereaktif dengan alkali, selain itu juga daya reduktor logam alkali tanah lebih lemah daripada logam alkali. Logam alkali tanah juga dapat bereaksi dengan unsur non logam dan air, kemudian akan membentuk basa dan hidrogen. Berilium tidak bereaksi engan air ataupaun uap air. Magnesium bereaksi dengan air panas, sedangkan kalsium, stronsium, dan barium bereaksi dengan air dingin. (Brady, 1999) M + 2H2O → M(OH)2 + H2 Alkali tanah tidak sereaktif logam alkali, karena dalam satu peiode, jarijari atom alkali tanah lebih kecil daripada alakli, dan energi ionisasi serta keelektronegatifan alkali tanah lebih besar daripapa alkali. Larutan yang terbentuk dari reaksi antara logam alkali tanah dengan air akan membentuk larutan basa yang akan berubah warnanya menjadi merah muda pada saat ditetesi indikator fenoftalien (PP). Larutan berwarna pink dikarenakan basa yang terbentuk lebih lemah dibandingkan dengan basa dari logam alkali. (Syukri, 1999) Sifat-sifat fisika dari logam alkali tanah dapat digunakan didalam tabel seperti berikut. Sifat Be Mg Ca Sr Ba Nomor atom 4 12 20 38 56 Konfigurasi elektron [He] 2s [Ne] 3s [Ar] 4s [Kr] 5s [Xe] 6s Titik cair 1278 649 839 769 725 Titk didih 2970 1090 1484 1384 1640 Rapatan 1,85 1,74 1,54 2,6 3,51 899 738 590 590 503 1757 1451 1145 1064 965 Energi pengionan tingkat pertama Energi tingkat kedua pengionan 131 Energi pengionan 14848 7733 4912 4210 3430 1,5 1,2 1,0 1,0 0,9 -1,70 -2,38 -2,76 -2,89 -2,90 Jari-jari atom 1,11 1,60 1,97 2,15 2,17 Jari-jari ion 0,30 0,65 0,99 1,13 1,35 Kekerasan 5 2,0 1,5 1,8 2 Daya hantar listrik 8,8 36,3 35,2 7,0 - Tidak Tidak Jingga ada ada merah Merah Hijau tingkat ketiga Keelektronegatifan Potensial reduksi standar Warna nyala Secara singkat, dapat ditarik suatu kesimpulan dari tabel sifat fisika golongan alakli tanah diatas, yaitu sebagai berikut. 1. Jari-jari atom lebih kecil daripada logam alkali seperiode 2. Titik cair dn kekerasan melebihi alkali 3. Garam logam alkali tanah mengahasilkan nyala dengan warna-warna tertentu 4. Energi ionisasi, afinitas elektron, dan kelektronegatifan lebih besar daripada logam alkali seperiode 5. Logam alkali tanah kurang reaktif dibanding logam alkali seperiode 6. Reduktor yang baik (daya reduktor lebih lemah dibandingkan logam alkali). (Petruci, 1987) Sedangkan beberapa sifat kimiawi dari logam alkali tanah adalah sebagai berikut. 1. Reksi dengan air (H2O) Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi baik dengan air dingin, dan membentuk basa serta gas hidrogen. Magnesium bereaksi dengan air panas, dan berilium tidak dapat bereaksi. M + 2H2O → M(OH)2 + H2 132 2. Reaksi dengan udara Semua logam alkali tanah akan terkorosi teru menerus diudara dan membentuk oksida, hidroksida, atau karbonat, kecuali berilium dan magnesium. Berilium dan magnesium juga bereaksi dengan oksigen di udara, tetapi lapisan oksigen yang terbentuk melekat kuat pada permukaan logam sehingga menghambat korosi berlanjut. Apabila dipanaskan dengan suhu tinggi, semua logam alkali tanah, termasuk berilium dan magnesium terbakar di udara membentuk oksida dan nitrat. 2M + O2 → 2MO 3M + N2 → M3N2 3. Bereaksi dengan halogen (golongan VII A) Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halide. Lelehan halide dari berilium mempunyai daya hantar listrik yang buruk. Hal itu menunjukkan bahwa halide berilium bersifat kovalen. M + X2 → MX2 4. Reaksi dengan asam dan basa Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) membentuk garam dan gas hydrogen. Reaksi makin hebat dari atas ke bawah didalam satu golongan IIA. M + 2 HCl → MCl2 + H2 Berilium juga bereaksi dengan basa kuat, membentuk Na2Be(OH)4 dan gas H2. Be + 2NaOH + 2H2O → Na2Be(OH) 4 + H2. (Petruci, 1987) Logam alkali terdapat dialam dalam bentuk senyawa, bukan dalam bentuk unsur bebas. Contohnya adalah gipsum (CaSO4. 2H2O) dan karnalit (MgCl2. KCl. 6H2O). Logam golongan II A ini umunya juga ditemukan berupa senyawa tak larut. Logam alkali tanah mempunyai beberapa kegunaan, antara lain ; 1. Berilium digunakan untuk membuat logam campuran dan jendela sinar-X 133 2. Magnesium dan senyawanya dugunakan untuk membuat logam camuran. Kembang api, lampu blitz, elapisi tanah dalam pembakaran semen, serta bahan obat maag. 3. Kalsium dan senyawanya digunakan sebagai elektroda dalam aki dan reduktor atau pengikat pengotor dalam pengolahan logam. 4. Senyawa stronsium digunakan untuk membuat kembang api. (Brady, 1999) Beberapa cara memperoleh logam alkali tanah adlah sebagai berikut : 1. Berilium diperoleh melalui elektrolisis lelehan berilium klorida dengan penambahan suatu elektrolit. 2. Magnesium diperoleh dari ekstrak karnalit atau dolomit (CaCO3.MgCO3) dalam proses calcining. (Brady, 1999) Sifat-sifat unsur logam dalam sistem periodik meliputi jari-jari atom, keelektronegatifan, energi ionisasi, dan afinitas elektron. Khas jari-jari, dalam satu golongan, semakin membesar. Sedangkan keelektronegatifan, energi ionisasi, dan afinitas elektron, dalam satu golongan, semakin keatas, dan dalam satu periodik, semakin ke kanan, harga-harganya akan bertambah besar. (Syukri, 1999) 134 BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 3.1.2 3.2 Alat-alat Tabung reaksi Gelas kimia Hot plate Pipet Pinset Gunting Bahan-bahan Pita Mg Logam kalium Larutan CaCl2 0,1 M Larutan BaCl2 0,1 M Larutan H2SO4 1 M Larutan NaOH 1 M Akuades Kertas label − Indikator PP Prosedur Percobaan 3.1.1 Kelarutan Garam Sulfat Disiapkan 2 tabung reaksi. Diisi masing-masing tabung reaksi berturut-turut dengan CaCl2 0,1 M dan BaCl2 0.1 M dengan volume masing-masing 1 pipet. Ditambahkan ke dalam masing-masing tabung reaksi tersebut larutan H2SO4 1 M masing-masing sebanyak 1 pipet. 135 Diamati endapan yang terbentuk (bandingkan endapan yang ada pada setiap tabung reaksi). 3.1.2 Kelarutan Garam Hidroksida Disiapkan 2 tabung reaksi. Diisi masing-masing tabung reaksi dengan CaCl2 0,1 M dan BaCl2 0,1 M denagn volume masing-masing 1 pipet. Ditambahkan kedalam masing-masing tabung reaksi tersebut larutan NaOH 1 M masing-masing sebanyak 1 pipet. Diamati endapan yang terbentuk (bandingkan endapan yang ada pada setiap tabung reaksi). 3.2.3 Reaktifitas Unsur 3.2.3.1 Pita Mg + akuades + indikator PP Disiapkan glas kimia dan diisi oleh akuades secukupnya. Dipanaskan akuades tersebut hingga medidih dengan digunakan hot plate. Dimasukkan potongan pita Mg. Diamati reaksi yang terjadi (ditandai dengan adanya gelembung-gelembung gas H2). Ditetesi indikator PP dengan pipet. Diamati perubahan warna yang terjadi. 3.2.3.2 Logam K + Akuades + indikator PP Disiapkan gelas kimia dan diisi akuades secukupnya. Dimasukkan sedikit logam kalium dengan menggunakan pinset. Diamati ledakan kecil yang terjadi (jangan terlalu dekat). Diteteskan indikator PP dengan pipet. Diamati perubahan warna yang terjadi. 136 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengamatan 4.1.1 Kelarutan garam sulfat No. 1. Percobaan Pengamatan CaCl2 0,1M + H2SO4 1M - Diambil tabung reaksi. - Dimasukkan 1 pipet CaCl2 0,1M ke dalam H2SO4 1M awalnya berwarna bening. - Larutan H2SO4 1M tabung reaksi. - Ditambahkan - Larutan CaCl2 0,1M 1 pipet awalnya ke dalam bening. tabung reaksi tersebut. berwarna - Setelah dicampurkan, - Diamati. menghasilkan warna sedikit terdapat keruh dan sedikit endapan. 2. BaCl2 0,1M + H2SO4 1M - Diambil tabung reaksi. - Dimasukkan 1 pipet BaCl2 0,1M ke dalam awalnya tabung reaksi. - Ditambahkan H2SO4 1M 1 pipet ke dalam tabung reaksi tersebut. 137 - Larutan BaCl2 0,1M berwarna bening. - Larutan H2SO4 1M awalnya berwarna - Diamati. bening. - Setelah dicampurkan, menghasilkan warna putih susu (keruh) dan terdapat banyak endapan. 4.1.2 Kelarutan garam hidroksida No. 1. Percobaan Pengamatan CaCl2 0,1M + NaOH 1M - Diambil tabung reaksi. - Dimasukkan 1 pipet CaCl2 0,1M ke dalam NaOH 1M awalnya berwarna bening. - Larutan NaOH 1M tabung reaksi. - Ditambahkan - Larutan CaCl2 0,1M 1 pipet awalnya ke dalam bening. tabung reaksi tersebut. berwarna - Setelah dicampurkan, - Diamati. menghasilkan warna merah muda, lamakelamaan berubah menjadi bening dan terdapat cukup banyak endapan. 2. BaCl2 0,1M + NaOH 1M - Diambil tabung reaksi. - Dimasukkan 138 1 pipet - Larutan BaCl2 0,1M awalnya berwarna BaCl2 0,1M ke dalam tabung reaksi. - Larutan NaOH 1M - Ditambahkan NaOH 1M bening. 1 pipet awalnya ke dalam bening. tabung reaksi tersebut. - Diamati. berwarna - Setelah dicampurkan, menghasilkan bening dan terdapat sedikit endapan. 4.1.3 Reaktivitas unsur No. 1. Percobaan Pengamatan Pita Mg + H2O + indicator PP - Dipanaskan campuran antara pita Mg dan H2O. - Ditetesi indicator PP. - Reaksi berlangsung sangat lambat sehingga harus dipanaskan dapat agar mempercepat laju reaksi. - Muncul gelombanggelombang gas H2 pada pita Mg. - Ketika ditetesi indikator PP, larutan mengalami perubahan warna menjadi merah muda (pink). Hal menggambarkan 139 ini bahwa basa yang terbentuk tidak sekuat basa alkali. 2. Logam K + H2O + indicator PP. - Dicampurkan logam K dan - Ketika logam dimasukkan H2O pada gelas kimia. - Ditetesi indicator PP. K ke dalam H2O, terjadi ledakan kecil dan percikan api berwarna ungu muda dan menghasilkan gas H2. - Ketika ditetesi PP, larutan mengalami perubahan warna menjadi merah yang lebih tua jika dibandingkan dengan warna larutan sebelumnya. Hal ini menggambarkan bahwa basa yang terbentuk merupakan basa kuat. 4.2 Reaksi-reaksi 4.2.1 Reaksi kelarutan garam sulfat - CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 140 + 2HCl - BaCl2 4.2.2 4.2.3 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl Reaksi kelarutan garam hidroksida - CaCl2 + NaOH → Ca(OH)2 + 2NaCl - BaCl2 + NaOH → Ba(OH)2 + 2NaCl Reaktivitas unsur - Mg + 2H2O → Mg(OH)2 - Mg(OH)2 + indikator PP → + H2 larutan menjadi warna merah muda. - 2K + 2H2O → 2KOH - KOH + indicator PP lembayung tua. 141 → + H2 larutan menjadi warna merah 4.3 Pembahasan Unsur-unsur yang sudah ditemukan di alam jumlahnya banyak sekali. Setiaap unsur memiliki massa dan sifat yang berbeda. Namun, ada juga beberapa unsur yang memiliki kemiripan sifat. Berdasarkan hal tersebut, para ilmuwan kimia mengelompokkan unsur-unsur kimia. Pengelompokkan unsur-unsur kimia tersebut dikenal dengan nama system periodic. Pengelompokkan unsur-unsur bertujuan memudahkan penentuan sifat setiap unsur dalam membentuk suatu senyawa. Sifat periodic adalah sifat yang berubah secara berurutan sesuai kenaikkan nomor atom, yaitu dari kiri ke kanan dalam satu periode, dan dari atas ke bawah dalam satu golongan. Sifat-sifat periodic yang akan dibahas meliputi jari-jari atom, energy ionisasi, afinitas electron, dan keelektronegatifan. Jari-jari atom merupakan jarak electron terluar ke inti atom dan menunjukkan ukuran satu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak antar dua atom yang berikatan sesamanya. Dalam satu golongan, jari-jari atom semakin ke atas cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke atas, kulit electron semakin kecil. Dalam satu periode, jari-jari atom semakin ke kanan juga cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke kanan jumlah proton dan jumlah electron semakin banyak, sedangkan jumlah kulit terluar yang berisi electron tetap sama sehingga tarikan inti terhadapp electron terluar semakin kuat. Keelektronegatifan adalah bersama tendensi (kecenderungan) suatu atom untuk menarik electron. Harga keelektronegatifan bersifat relative (berupa harga perbandingan suato atom terhadap atom yang lain). Dalam satu golongan, harga keelektronegatifan dari bawah ke atas semakin besar, dan dalam satu periode, dari kiri ke kanan harga keelektronegatifan semakin besar. Harga keelektronegatifan penting untuk menentukan bilangan oksidasi (biloks) unsur dalam suatu senyawa. Jika harga keelektronegatifan besar, bearti unsur yang bersangkutan cenderung 142 menerima electron dan membentuk biloks negative. Jika harga keelektronegatifan kecil, unsur cenderung melepaskan electron dan membentuk biloks positif. Jumlah atom yang diikat bergantung pada electron valensinya. Energi ionisasi adalah nilai energy minimum yang diperlukan atom netral dalam wujud gas untuk melepas sebuah electron paling luar (yang terikat paling lemah) membentuk ion positif. Pelepasan electron kedua (dari ion positif satu) disebut energy ionisasi kedua, pelepasan energy elektron ketiga disebut energy ionisasi ketiga, dan seterusnya. Harga energy ionisasi dipengaruhi oleh jari-jari atom dan jumlah electron valensi atau muatan inti. Semakin kecil jari-jari atom, harga energy ionisasi akan semakin besar. Semakin besar jari-jari atom, energy ionisasi akan semakin kecil. Afinitas electron adalah energy yang dibebaskan oleh suatu atom dalam wujud gas ketika menerima sebuah electron. Harga afinitas electron sukar ditentukan secara langsung. Dalam satu golongan, dari bawah ke atas, afinitas electron bertambah besar, dan dalam satu periode, dari kiri ke kanan, afinitas electron juga bertambah besar. Istilah kelarutan (solubility) digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut. Kelarutan, khususnya untuk zat yang sukar larut, dinyatakan dalam mol L-1. Jadi, kelarutan sama dengan kemolaran larutan jenuh. Tetapan hasil kali kelarutan (KSP) adalah hasil perkalian konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Semakin kecil/sedikit endapan, berarti semakin besar kelarutannya. Logam alkali (golongan IA) merupakan unsur yang sangat reaktif dan mudah membentuk ion positif. Selain disebabkan oleh jumlah electron valensi yang sedikit dan ukuran jari-jari atom yang besar. Sifat ini juga disebabkan oleh harga ionisasinya yang lebih kecil dibandingkan unsur logam golongan lain. Kereaktifan logam alkali dapat dibuktikan dengan kemudahannya bereaksi dengan air, unsur-unsur halogen 143 (golongan VIIA), hydrogen, oksigen, dan belerang. Kereaktifan ini dipengaruhi oleh electron valensi dari unsur-unsur tersebut dan energy ionisasinya. Logam alkali tanah (golongan IIA) merupakan unsur yang bersifat pereduksi kuat. Semakin ke bawah, sifat pereduksinya semakin kuat. Hal ini dibuktikan dari kemampuannya bereaksi dengan air yang meningkat dari berilium ke barium. Selain dengan air, unsur logam alkali tanah juga dapat bereaksi dengan gas oksigen, halogen, dan nitrogen. Sifat-sifat fisik dari golongan IA (alkali) adalah sebagai berikut. 1. Jari-jari atom besar, dari atas ke bawah semakin membesar. 2. Energi ionisasi, afinitas electron, dan keelektronegatifan rendah. 3. Merupakan logam lunak. 4. Spektra emisi dengan warna yang menyala (litium = merah; natrium = kuning; kalium = ungu; rubidium = merah; sesium = biru). 5. Reduktor yang hebat. 6. Titik leleh dan titik didih di atas suhu ruangan (280C) 7. Semua unsur alkali berwujud padat pada suhu ruangan (<280C). 8. Berwujud cair pada suhu lingkungan (>280C). Selain sifat-sifat fisiknya, juga terdapat sifat kimianya. Logam alkali adalah logam yang paling reaktif, di mana kereaktifannya meningkat dari atas ke bawah. Kereaktifan logam ini berkaitan dengan energy ionisasinya yang rendah, sehingga mudah melepaskan electron. Hampir semua senyawa alkali bersifat ionic dan mudah larut dalam air. Unsur-unsur yang termasuk golongan IA (alkali) adalah Li (Litium), Na (Natrium), K (Kalium), Rb (Rubidium), Cs (Sesium), dan Fr (Fransium). Unsur-unsur ini memiliki susunan electron pada kulit terluar ns1. Selain sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia golongan alkali, golongan alkali tanah pun juga mempunyai sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimia. Sifat fisik dari golongan IIA adalah sebagai berikut. 1. Jari-jari atom lebih kecil daripada logam alkali seperiode. 144 2. Energi ionisasi, afinitas electron, dan keelektronegatifan lebih besar daripada logam alkali seperiode. 3. Titik cair dan kekerasan melebihi logam alkali. 4. Garam logam alkali tanah menghasilkan nyala dengan warna-warna tertentu. - Ca2+ Merah Bata (Jingga Merah) - Sr2+ Merah Anggur - Ba2+ Hijau 5. Reduktor yang baik. Sedangkan sifat-sifat kimia dari alkali tanah adalah kereaktifannya bertambah dari berilium ke barium. Berilium tidak dapat bereaksi dengan H2O, magnesium sedikit bereaksi dengan air panas, sedangkan kalsium, stronsium, dan barium dapat bereaksi dengan air dingin. Unsur alkali tanah dapat bereaksi dengan air, udara, halogen, serta bereaksi dengan asam dan basa. Unsur-unsur yang termasuk golongan logam alkali tanah itu sendiri adalah Be (Berilium), Mg (Magnesium), Ca (Kalsium), Sr (Stronsium), Ba (Barium), dan Ra (Radium). Unsur-unsur ini memiliki susunan electron pada kulit terluar ns2. Kereaktifan logam alkali dan alkali tanah dari atas ke bawah adalah semakin besar. Hal ini disebabkan karena semakin ke bawah, energy ionisasinya semakin rendah. Selain itu, dalam satu golongan dari atas ke bawah, jumlah kulit semakin banyak karena jumlah electron banyak. Semakin banyak jumlah kulit maka pengaruh daya tarik inti terhadap electron terluar semakin kecil, akibanya electron terluar sukar tertarik ke inti jadi ukuran atom semakin besar. Senakin besar jari-jari (ukuran) atom maka energy ionisasinya semakin kecil dan kereaktifan unsur semakin besar. Sama halnya dalam satu golongan, dalam satu periode, semakin besar jari-jari atom, maka energy ionisasinya semakin kecil dan kereaktifannya pun semakin besar dari kanan ke kiri. 145 Jika kita bandingkan antara logam alkali dengan logam alkali tanah, kereaktifan logam alkali lebih besar daripada logam alkali tanah. Hal ini disebabkan karena electron valensi yang hanya berjumlah satu (ns1), sedangkan alkali tanah electron valensinya adalah dua (ns2), serta jari-jari atom alkali yang relative lebih besar dibandingkan alkali tanah yang seperiode. Pada percobaan pertama, yaitu kelarutan garam sulfat, dicampurkan larutan CaCl2 0,1M dan larutan BaCl2 0,1M masing-masing dengan larutan H2SO4 1M pada masing-masing tabung reaksi. Pada tabung reaksi yang pertama, dicampurkan larutan CaCl2 0,1M dan H2SO4 1M. Sedangkan tabung reaksi yang kedua dicampurkan larutan BaCl2 0,1M dan H2SO4 1M. Mula-mula sebelum dicampurkan, semua warna larutan adalah bening. Setelah dicampurkan, lalu diamati, maka terjadi perubahan warna pada masing-masing tabung reaksi. Pada tabung reaksi pertama, campuran kedua larutan terlihat agak sedikit keruh, dan terdapat sedikit endapan. Sedangkan pada tabung reaksi yang kedua, campuran terlihat keruh (putih susu) dan terdapat banyak endapan di dasar tabung reaksi. Pada percobaan yang kedua, yaitu kelarutan garam hidroksida, dicampurkan larutan CaCl2 0,1M dan larutan BaCl2 0,1M masing-masing dengan larutan NaOH 1M pada masing-masing tabung reaksi. Pada tabung reaksi yang pertama, dicampurkan larutan CaCl2 0,1M dan NaOH 1M. Sedangkan tabung reaksi yang kedua dicampurkan larutan BaCl2 0,1M dan NaOH 1M. Mula-mula sebelum dicampurkan, semua warna larutan adalah bening. Namun, setelah dicampurkan dan diamati, maka terjadi perubahan warna larutan yang berbeda. Pada tabung reaksi pertama, setelah dicampurkan, warna larutan berubah menjadi merah muda, dan lama-kelamaan warnanya kembali berubah menjadi bening dan terdapat banyak endapan. Sedangkan pada tabung reaksi yang kedua, larutan tetap terlihat bening dan terdapat sedikit endapan di dasar tabung reaksi. 146 Pada percobaan yang ketiga, yaitu percobaan tentang reaktivitas unsur, juga dilakukan dua percobaan. Untuk yang pertama, dicampurkan pita Mg dan H2O di gelas kimia dan dilakukan pemanasan agar reaksi dapat berjalan lebih cepat. Setelah mendidih, larutan tetap terlihat bening dan muncul gelembung-gelembung gas H2 pada pita Mg. Kemudian larutan ditetesi indicator PP (Fenoftalien). Beberapa saat kemudian larutan mengalami perubahan warna menjadi merah muda/pink. Warna merah muda menggambarkan bahwa basa yang terbentuk lebih lemah daripada basa alkali. Untuk percobaan yang kedua, dimasukkan sedikit logam K dengan pinset ke dalam gelas kimia yang sudah berisi air. Ketika logam K dimasukkan, timbul ledakan kecil dan sedikit percikan api berwarna ungu muda dan menghasilkan gas H2. Sangat jelas terlihat bahwa reaksi terjadi sangat cepat dan spontan. Kemudian, ditetesi indicator PP pada larutan tersebut, dan larutan mengalami perubahan warna menjadi merah lembayung tua, lebih tua daripada percobaan yang sebelumnya. Hal itu menunjukkan bahwa basa yang terbentuk merupakan basa kuat, lebih kuat daripada basa alkali tanah. Berdasarkan percobaan pertama, kita akan melihat bagaimana kelarutan garam sulfat dari alkali tanah. Pada campuran CaCl2 dan H2SO4 terlihat sedikit endapan, bahkan hampir tidak ada. Sebaliknya pada campuran BaCl2 dan H2SO4 terdapat cukup banyak endapan. Hal ini membuktikan bahwa semakin kecil/sedikit endapan, berarti semakin besar kelarutannya. Di dalam system periodic, logam Ca berada di atas logam Ba. Logam Ca memiliki sedikit endapan, artinya larutan tersebut kelarutannya besar. Sedangkan logam Ba di dalam system periodic berada di bawah logam Ca, memiliki endapan yang cukup banyak, itu artinya kelarutannya kecil. Dari hasil pengamatan, dapat disimpulkan bahwa kelarutan garam sulfat dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin kecil. Mulai dari berilium sulfat mudah larut sampai dengan radium sulfat yang tidak dapat larut dalam air. KSP BeSO4> KSP MgSO4> KSP CaSO4> KSP SrSO4> KSP Ba SO4> KSP RaSO4. KSP adalah tetapan 147 hasil kali kelarutan, yaitu hasil perkalian konsentrasi ion-ion dalan larutan jenuh, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Semakin mudah senyawa itu larut, maka semakin besar hasil kali kelarutan senyawa tersebut. Pada percobaan kedua, akan dilihat bahwa kelarutan garam hidroksida dari senyawaa alkali tanah. Pada campuran CaCl2 dan basa NaOH, terdapat banyak endapan garam. Sedangkan pada campuran larutan BaCl2 dan NaOH, terdapat sedikit endapan. Logam Ca di dalam system periodic berada di atas logam Ba, memiliki banyak endapan, artinya kelarutannya kecil. Sebaliknya, logam Ba yang pada system periodic berada di bawah logam Ca, memiliki sedikit endapan, itu artinya kelarutannya besar. Dari pengamatan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa kelarutan garam hidroksida dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin besar. KSP Be(OH)2< KSP Mg(OH)2< KSP Ca(OH)2< KSP Sr(OH)2< KSP Ba(OH)2< KSP Ra(OH)2. Dari percobaan kelarutan garam sulfat dan garam hidroksida dapat dilihat perbedaan antara masing-masing kelarutannya. Kelarutan garam sulfat dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin kecil. Hal ini disebabkan oleh endapan yang terbentuk. Semakin ke bawah letak unsur dalam system periodic, endapan yang terbentuk akan semakin banyak. Sebaliknya, berbeda dengan kelarutan garam sulfat, garam hidroksida besar kelarutannya dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin kecil. Hal ini dapat dilihat dari endapan yang terbentuk, yaiut semakin ke bawah letak unsur dalam system periodic, maka endapan yang terbentuk akan semakin sedikit. Berdasarkan percobaan terakhir, yaitu tentang reaktivitas unsur, dilakukan dua jenis percobaan yang dimaksudkan untuk melihat perbandingan kereaktifan unsur logam alkali dan alkali tanah terhadap air. Reaksi yang terjadi saat pita Mg dimasukkan ke dalam air berlangsung sangat lambat, sehingga harus dipanaskan di atas hot plate agar reaksi yang berlangsung dapat berjalan lebih cepat. Sedangkan 148 reaksi yang terjadi saat logam K di masukkan ke air, berlangsung secara spontan dan sangat cepat, dan juga timbul ledakan kecil serta percikan api berwarna ungu muda. Dari kedua percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa unsur logam alkali (golongan IA) lebih besar kereaktifannya daripada unsur logam alkali tanah (golongan IIA). Selain itu juga, dalam satu golongan, kereaktifan bertambah dari atas ke bawah sejalan dengan bertambahnya jari-jari atom. Selain itu juga disebabkan karena jumlah electron valensi yang lebih sedikit, energy ionisasi dan keelektronegatifan yang lebih kecil, sehingga kereaktifan logam alkali lebih besar daripada kereaktifan logam alkali tanah. Setelah diamati kereaktifannya terhadap air, kemudian diamati lagi sifat basa yang terkandung. Saat campuran pita Mg dan air ditetesi indicator PP, larutan tersebut berubah menjadi warna merah muda (pink). Sedangkan saat campuran logam K dan air ditetesi indicator PP, larutan mengalami perubahan warna menjadi merah yang lebih tua daripada warna pada larutan campuran pita Mg dengan air. Hal ini menggambarkan bahwa semakin tua warna larutan setelah ditetesi indicator PP, maka sifat basa yang terkandung pada larutan tersebut semakin kuat, sehingga KOH merupakan basa yang lebih kuat daripada Mg(OH)2. Indikator PP digunakan pada percobaan ini karena indicator PP (Fenoftalien) berfungsi untuk mengidentifikasi ion OH- pada larutan, yaitu bahwa larutan yang terbentuk dari ion OH- akan bersifat basa. Trayek indicator PP adalah dengan trayek PH 8,2<x<10,0 dengan warna trayek tak berwarna-merah. Jika PH di bawah 8,2 maka larutan akan berwarna bening. Sedangkan jika PH larutan di atas 10,0 maka larutan akan berwarna merah. PH basa adalah antara 7<x<14. Tabel perbedaan antara unsur logam alkali dengan alkali tanah adalah sebagai berikut. No 1 2 3 Sifat Jari-jari atom Energi ionisasi Keelektronegatifan Alkali Besar Kecil Kecil 149 Alkali tanah Tidak sebesar alkali Lebih besar dari alkali Lebih besar dari alkali 4 5 6 Afinitas elektron Kereaktifan Sifat basa 7 8 9 10 11 12 Reaksi terhadap air Potensial reduksi Reduktor Bentuknya di alam Elektron valensi Kekerasan logam Kecil Sangat reaktif Basa kuat Semua unsurnya dapat bereaksi Kecil Kuat Mineral-mineral 1 lunak Lebih besar dari alkali Kurang reaktif Tidak sekuat basa alkali Be tidak dapat, Mg bereaksi lambat Lebih besar dari alkali Tidak sekuat alkali Senyawa 2 lebih keras dari alkali Dalam percobaan sifat-sifat unsur ini, ditemukan beberapa faktor kesalahan. Beberapa faktor kesalahan tersebut diantanya adalah. 1. Larutan CaCl2 telah tercemar sebelumnya, sehingga pada saat dicampurkan dengan larutan NaOH, larutan berubah warna menjadi merah muda. 2. Alat-alat praktek yang digunakan seperti pipet dan tabung reaksi tidak dibilas dengan akuades sebelum digunakan, sehingga dapat mempengaruhi reaksi-reaksi yang berlangsung. 3. Reaksi pita Mg dengan air ketika dipanaskan tidak terjadi secara optimal, karena pita Mg terlalu cepat dicampurkan ke dalam akuades sebelum mendidih lebih dahulu. Hal itu mempengaruhi hasil kali kelarutan larutan tersebut. 150 BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan - Alkali dan alkali tanah merupakan 2 golongan unsur logam yang reaktif. Golongan alkali mempunyai electron valensi 1 yaitu dengan konfigurasi elektron ns1. Sedangkan alkali tanah mempunyai electron valensi 2 yaitu dengan konfigurasi electron ns2. Hal ini menunjukkan elektropositif dan merupakan reduktor. Jari-jari atom golongan alkali lebih besar daripada alkali tanah. Sebaliknya, enerrgi ionisasi dan keelektronegatifan alkali tanah lebih besar daripada alkali. Hal ini membuat alkali lebih reaktif daripada alkali tanah. Basa yang berasal dari alkali juga lebih kuat daripada basa yang berasal dari alkali tanah. - Reaksi antara larutan CaCl2 dengan H2SO4 menghasilkan HCl dan endapan CaSO4 dalam jumlah yang sedikit. Reaksi antara larutan BaCl2 dengan H2SO4 menghasilkan HCl dan endapan BaSO4 dalam jumlah banyak. Reaksi antara larutan CaCl2 dengan NaOH menghasilkan Ca(OH)2 dan endapan NaCl dalam jumlah yang cukup banyak. Sedangkan reaksi antara larutan BaCl2 dengan NaOH menghasilkan Ba(OH)2 dan endapan NaCl dalam jumlah yang sedikit. Reaksi antara logam Mg dan air menghasilkan basa Mg(OH)2 dan gelembung gas H2, dan setelah diteteskan indicator PP, warna larutan berubah menjadi merah muda. Reaksi antara logam K dengan air menghasilkan KOH dan gas H2 yang segera terbakar dan terjadi ledakan kecil, dan setelah diteteskan dengan indicator PP warna larutan berubah menjadi merah lembayung yang lebih tua. - Kelarutan garam sulfat dalam 1 golongan dari atas ke bawah semakin kecil, sedangkan kelarutan garam hidroksida dalam 1 golongan dari atas ke bawah semakin besar. 151 5.2 Saran - Sebaiknya dilakukan percobaan terhadap sifat-sifat unsur yang lainnya yang akan diteliti, seperti afinitas electron, keelektronegatifan, dan sebagainya. - Sebaiknya digunakan juga percobaan terhadap kelarutan garam sulfat dan garam hidroksida dengan menggunakan larutan yang lainnya, seperti MgCl2, SrCl2, KCl, dan sebagainya. 152 153
