BAB III
PEMBAHASAN
3.1. ALKALI
TANAH
Logam
alkali tanah ,yaitu unsur-unsur golongan II A, terdiri atas Berilium (Be),
Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra).
Unsur-unsur II A umumnya ditemukan di dalam tanah berupa senyawa tak larut,
sehingga disebut logam alkali tanah (alkaline earth metal).
Seperti
logam alkali, maka logam alkali tanah pun tidak terdapat bebas di alam. Logam
alkali tanah dalam sistem periodik terletak pada golongan IIA. Atom logam-logam
ini memiliki dua elektron valensi. Pada pembentukan ion positif kedua elektron
valensinya dilepaskan, sehingga terbentuk ion logam bermuatan +2.
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].
1.2.
Sifat – Sifat Logam Alkali Tanah
Beberapa sifat umum dari logam alkali tanah dapat dilihat pada
tabel berikut :
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
|
987
|
Titik
Didih
|
3043
|
1383
|
1713
|
1653
|
1913
|
Jari-jari
Atom (Angstrom)
|
1.12
|
1.60
|
1.97
|
2.15
|
2.22
|
Jari-jari
Ion (Angstrom)
|
0.31
|
0.65
|
0.99
|
1.13
|
1.35
|
Energi
Ionisasi I (KJ mol-1)
|
900
|
740
|
590
|
550
|
500
|
Energi
Ionisasi II (KJ mol-1)
|
1800
|
1450
|
1150
|
1060
|
970
|
Elektronegativitas
|
1.57
|
1.31
|
1.00
|
0.95
|
0.89
|
Potensial
Elektrode (V)
M2+ +
2e à M
|
-1.85
|
-2.37
|
-2.87
|
-2.89
|
-2.90
|
Massa
Jenis (g mL-1)
|
1.86
|
1.75
|
1.55
|
2.6
|
3.6
|
Berdasarkan
Tabel diatas dapat diamati juga hal-hal sebagai berikut,
1.
Konfigurasi
elektronnya menunjukan bahwa logam alkali tanah mempunyai elektron valensi ns2.
Selain jari-jari atomnya yang lebih kecil dibandingkan logam alkali, kedua
elektron valensinya yang telah berpasangan mengakibatkan energi ionisasi logam
alkali tanah lebih tinggi daripada alkali.
2.
Meskipun
energi ionisasinya tinggi, tetapi karena energi hidrasi dari ion M2+ dari
alkali tanah lebih besar daripada energi hidrasi ion M+ dari alkali,
mengakibatkan logam alkali tetap mudah melepaskan kedua electron valensinya,
sehingga lebih stabil sebagai ion M2+.
3.
Jari-jari
atomnya yang lebih kecil dan muatan intinya yang lebih besar mengakibatkan
logam alkali tanah membentuk kristal dengan susunan yang lebih rapat, sehingga mempunyai sifat yang lebih
keras daripada logam alkali dan massa jenisnya lebih tinggi.
4.
Berilium
mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup
besar, kedua hal ini menyebabkan berilium dalam berikatan cenderung membentuk
ikatan kovalen.
5.
Potensial
elektrode (reduki) standar logam alkali tanah menunjukkan harga yang rendah
(negatif). Hal ini menunjukkan bahwa logam alkali tanah merupakan reduktor yang
cukup kuat, bahkan kalsium, stronsium, dan barium mempunyai daya reduksi yang
lebih kuat daripada natrium.
6.
Titik
didih dan titik leleh logam alkali tanah lebih tinggi daripada suhu ruangan.
Oleh karena itu, unsur-unsur logam alkali tanah berwujud padat pada suhu
ruangan.
a. Sifat-sifat fisis logam alkali tanah
Dari
berilium ke barium jari-jari atom meningkat secara beraturan. Pertambahan
jari-jari menyebabkan penurunan energi pengionan dan keelektronegatifan.
Potensial elektroda juga meningkatkan dari kalsium ke barium, akan tetapi
berilium menunjukan penyimpangan karena potensial elektrodanya relatif kecil.
Hal itu disebabkan energi ionisasi berilium (tingkat pertama + tingkat kedua )
yang relatif besar. Titik cair dan titik didih cenderung menurun dari atas ke
bawah. Sifat-sifat fisis, seperti titik cair, rapatan, dan kekerasan, logam
alkali tanah lebih besar jika dibandingkan dengan logam alkali seperiode. Hal
itu disebabkan logam alkali tanah mempunyai 2 elektron valensi sehingga ikatan
logamnya lebih kuat.
b. Sifat-sifat kimia logam alkali tanah
Kereaktifan
logam alkali tanah meningkat dari berilium ke barium. Fakta ini sesuai dengan
yang diharapkan . Oleh karena, dari berilium ke barium jari-jari atom bertambah
besar sehingga energi ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibatnya,
kecendrungan untuk melepas elektron membentuk senyawa ion makin besar. Semua
senyawa dari kalsium, strontium, dan barium, yaitu logam alkali tanah yang
bagian bawah, berbentuk senyawa ion, tetapi magnesium membentuk beberapa
senyawa kovalen sedangkan senyawa-senyawa berilium bersifat kovalen.
Sifat
kimia logam alkali tanah bermiripan dengan logam alkali, tetapi logam alkali
tanah kurang reaktif dari logam alkali seperiode. Jadi, berilium kurang reaktif
dibandingkan litium, magnesium kurang reaktif dibandingkan terhadap natrium,
dan seterusnya. Hal itu disebabkan jari-jari atom logam alkali tanah lebih
kecil sehingga energi pengionan lebih besar. Lagi pula logam alkali tanah hanya
satu.Kereaktifan kalsium, stronsium,dan barium dan tidak terlalu berbeda dari
logam alkali, tetapi berilium dan magnesium jauh kurang aktif.
Unsur golongan ini bersifat basa, sama seperti
unsur golongan alkali, namun tingkat kebasaannya lebih lemah. Senyawa Be(OH)2
bersifat amfoter. Artinya bisa bersifat asam atau pun basa. Sedangkan unsur Ra
bersifat Radioaktif. Semua logam alkali tanah merupakan logam yang tergolong
reaktif, meskipun kurang reaktif dibandingkan dengan unsur alkali. Alkali tanah
juga memiliki sifat relatif lunak dan dapat menghantarkan panas dan listrik
dengan baik, kecuali Berilium. Logam ini juga memiliki kilapan logam.
Logam alkali tanah memiliki jari-jari atom yang besar dan harga
ionisasi yang kecil. Dari Berilium ke Barium, nomor atom dan jari-jari atom
semakin besar. Selain itu semua logam alkali tanah juga mempunyai kecenderungan
teratur mengenai keelektronegatifan yang semakin kecil dan daya reduksi yang
semakin kuat dari Berilium ke Barium.
1.3.
Perbedaan
Alkali Tanah dengan Alkali
v Logam alkali tanah lebih keras dari alkali karena
memiliki dua elektron valensi.
v Kerapatannya lebih tinggi, titik lebur lebih tinggi.
v Berbilangan oksidasi +2 (bandingkan data energi bebas
untuk reaksi logam kalsium dengan asam menghasilkan Ca+ dan Ca2+ ) walaupun energi ionisasi kedua untuk ion alkali tanah
lebih tinggi dari yang pertama.
v Kelarutan dalam air relatif lebih sukar, khususnya yang
memiliki anion berbilangan oksidasi -2.
1.4.
Sumber Alkali Tanah
Sumber terbanyak alkali tanah, berbentuk
mineral oksida, karbonat, silikat, sulfat dan fosfat. Contoh mineral :
v
Magnesia
mengandung magnesium oksida disebut juga
sebagai batu tahan api, ini digunakan sebagai bahan pembuatan tungku
atau funance.
v
Calcite (kalsium
karbonat) terdapat sebagai batuan gunung (batu kapur atau limestone, marmer).
Terbentuknya dari proses alam yang dikenal sebagai stalagtit dan stalagmit.
Bahan ini digunakan sebagai bahan baku semen, keramik, bahan bangunan dan juga
bahan baku pupuk. Dolomit adalah campuran magnesium dan kalsium karbonat
juga digunakan sebagai bahan komposit dan keramik.
v
Garam
epsom mengandung MgSO4 ditemukan
di salah satu desa di Inggris. Gypsum mengandung kalsium sulfat hidrat
juga dari batu gunung, bahan ini digunakan pada bidang medis antara lain
sebagai penyangga tulang yang patah, juga sebagai bahan penyekat bangunan dan
bahan atap yang disebut gypsum board.
1.5.
Reaksi – Reaksi Logam Alkali Tanah
Kemiripan
sifat logam alkali tanah disebabkan oleh kecenderungan melepaskan dua elektron
valensi. Oleh karena itu senyawanya mempunyai bilangan oksidasi +2, sehingga
logam alkali tanah diletakkan pada golongan II A. Alkali tanah termasuk logam
yang reaktif, namun Berilium adalah satu-satunya unsur alkali tanah yang kurang
reaktif, bahkan tidak bereaksi dengan air. Logam alkali tanah bersifat
pereduksi kuat. Semakin ke bawah, sifat pereduksi ini semakin kuat. Hal ini
ditunjukkan oleh kemampuan bereaksi dengan air yang semakin meningkat dari
Berilium ke Barium. Selain dengan air unsur logam alkali tanah juga bisa
bereaksi dengan Oksigen, Nitrogen, dan Halogen
.a) Reaksi 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)
b)
Reaksi dengan Oksigen atau udara
Adanya pemanasan yang kuat menyebabkan logam
alkali tanah terbakar di udara membentuk oksida dan nitrida.Logam alkali tanah,
kecuali Be dan Mg dengan udara juga dapat berlangsung, tetapi terjadinya korosi
yang berlanjut dapat dihambat karena lapisan oksida yang terbentuk melekat kuat
pada permukaan logam. 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)
Ba(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)
c) Reaksi dengan hidrogen
Adanya pemanasan menyebabkan logam allkali
tanah dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrogen.
M(s) + H2(g)
MH2(s)
d) Reaksi 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)
e)
Reaksi Alkali Tanah dengan Helogen
Semua
logam Alkali Tanah bereaksi dengan halogen dengan cepat membentuk garam Halida,
kecuali Berilium.Lelehan halida dari berilium mempunyai daya hantar listrik
yang buruk .Hal itu menunjukkan bahwa halida berilium bersifat kovalen.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)
f)
Reaksi Dengan Asam Basa
Semua logam dan alkali tanah bereaksi dengan
asam kuat ( seperti HCL) membentuk garam dan gas hidrogen.Reaksi makin hebat
dari Be ke Ba.
M(s) + 2HCL(aq) MCl2(aq) + H2(g)
Salah satu unsur logam alkali tanah yaitu Be,
memiliki sifat amfoter. Berilium selain dapat bereaksi dengan asam kuat juga
dapat bereaksi dengan basa kuat.
Be(s) + 2NaOH (aq) + H2O(l)
Na2Be(OH)4 + H2 (g)
BeO(s) + 2NaOH(aq) + H2O(l) Na2Be(OH)4(aq)
Be(OH)2(s)
+ 2NaOH(aq) Na2Be(OH)4(aq)
1.6.
Identifikasi Alkali Tanah
Seperti
ion logam alkali, maka ion logam alkali tanah dapat diidentifikaikan dengan
metode reaksi nyala. Selain itu, logam alkali tanah dapat diidentifikasikan
dengan reaksi pengendapan, menggunakan dasar perbedaan hail kali kelarutan,
identifikasi ini dilakakukan dengan pereaksi ion kromat, ion sulfat dan ion
oksalat.
Tabel reaksi
nyala warna pada logam alkali tanah
Lambang
unsur
|
Nama unsure
|
Warna
nyala
|
Be
|
Berilium
|
Putih
|
Mg
|
Magnesium
|
Putih
|
Ca
|
Kalsium
|
Jingga-merah
|
Sr
|
Stronsium
|
Merah
|
Ba
|
Barium
|
Hijau
|
1.7.
Kegunaan Logam Alkali Tanah
Ø Berilium, digunakan sebagai bahan logam campur
untuk pegas, klip, sambungan listrik, dan pembuatan tabung sinar X untuk
reaktor atom.
Ø Magnesium, digunakan sebagai bahan logam
campuran dalam cluralumin ( Mg 0,5 %, Cu 4 %, Mn 0,5 %, Al 95 % ) dan
magnalinum (campuran Mg dan Al yang ringan dan tahan korosi).
Ø Kalsium, digunakan sebagai elektrode, sebagai
reduktor pada pengolahan logam, dan membentuk proses pembekuan darah.
Ø Barium, digunakan sebagai logam campuran ( Ba +
Ni ) untuk membuat tabung volume.
Ø Stronsium, digunakan sebagai bahan pembuatan
kembang api.