Part 1
Definisi
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 atau basa jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerk bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A.
Tiap logam memiliki kofigurasi elektron sama seperti gas mulia atau golongan VIII A, setelah di tambah 2 elektron pada lapisan kulit S paling luar. Contohnya konfigurasi elektron pada Magnesium (Mg) yaitu : 1s22s22p63s2 atau (Ne) 3s2. Ikatan yang dimiliki kebanyakan senyawa logam alkali tanah adalah ikatan ionik. Karena, elektron paling luarnya telah siap untuk di lepaskan, agar mencapai kestabilan.
Unsur alkali tanah memiliki reaktifitas tinggi, sehingga tidak ditemukan dalam bentuk monoatomik , unsur ini mudah bereaksi dengan oksigen, dan logam murni yang ada di udara, membentuk lapisan luar pada oksigen.
Sifat-sifat Periodik Unsur
Jari-Jari Atom adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron di kulit terluar. Besarnya jari-jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom unsur tersebut. Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulit elektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya. Jadi, dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom.
Jari-Jari Ion. Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya. Ion bermuatan positif (kation) mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion bermuatan negatif (anion) mempunyai jari-jari yang lebih besar jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya.
Energi Ionisasi (EI) adalah energi yang diperlukan atom dalam untuk melepaskan satu elektron sehingga membentuk ion bermuatan +1. Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar, begitu juga pada pelepasan elektron yang ke-3 dan seterusnya. Maka EI 1< EI 2 < EI 3. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), EI semakin kecil karena jari-jari atom bertambah sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Akibatnya elektron terluar semakin mudah untuk dilepaskan. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), EI semakin besar karena jari-jari atom semakin kecil sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin besar. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan.
Afinitas Elektron adalah energi yang dilepaskan oleh atom apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif. Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima elektron dan unsurnya akan semakin reaktif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar. Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA. Afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan VIIA.
Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa. Harga keelektronegatifan ini diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 sampai 4. Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung menerima elektron dan akan membentuk ion negatif. Sedangkan unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung melepaskan elektron dan akan membentuk ion positif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.
Sifat Logam dan Non Logam. Sifat logam berhubungan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom untuk melepaskan elektron membentuk kation. Sifat logam bergantung pada besarnya energi ionisasi (EI). Makin besar harga EI, makin sulit bagi atom untuk melepaskan elektron dan makin berkurang sifat logamnya. Sifat non logam berhubungan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan atom untuk menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), sifat logam berkurang sedangkan sifat non logam bertambah. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), sifat logam bertambah sedangkan sifat non logam berkurang. Unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah dalam sistem periodik unsur, sedangkan unsur non logam terletak pada bagian kanan-atas. Unsur-unsur yang terletak pada daerah peralihan antara unsur logam dengan non logam disebut unsur metaloid. Metalloid adalah unsur yang mempunyai sifat logam dan non logam.
Kereaktifan. Kereaktifan bergantung pada kecenderungan unsur untuk melepas atau menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), mula-mula kereaktifan menurun, tapi akan semakin bertambah hingga golongan alkali tanah (VIIA).
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.
| Beberapa Sifat Umum Logam Alkali Tanah | |||||
| 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,
- 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.
- 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+.
- 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.
- Berilium mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup besar, kedua hal ini menyebabkan berilium dalam berikatan cenderung membentuk ikatan kovalen.
- 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.
- 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.
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
| 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 |
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)
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)
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)
Proses Ekstraksi Logam Alkali Tanah
Ekstraksi adalah pemisahan suatu unsur dari suatu senyawa. Logam alkali tanah dapat di ekstraksi dari senyawanya. Untuk mengekstraksinya kita dapat menggunakan dua cara, yaitu metode reduksi dan metode elektrolisis.
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+ + 2e- –> Be
Anode : 2Cl- à Cl2 + 2e-
Ekstraksi Magnesium (Mg)
Metode Reduksi
Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [MgCa(CO3)2] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat 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+ + 2OH-
Mg2+ + 2OH- –> Mg(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+ + 2e- à Mg
Anode : 2Cl- –> Cl2 + 2e-
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+ + 2e- –> Ca
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
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+ +2e- –> Sr
anoda ; 2Cl- –> Cl2 + 2e-
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+ +2e- –> Ba
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.
Keberadaan Di Allam
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(SiO 6)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]
Aplikasi Logam Alkali Tanah
Berilium (Be)
1. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermasa lebih ringan. Biasanya paduan ini digunakan pada kemudi pesawat Zet.
2. Berilium digunakan pada kaca dari sinar X.
3. Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir
4. Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponen televisi.
Magnesium (Mg)
1. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu Blitz.
2. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi.
3. Senyawa Mg(OH)2 digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencagah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag
4. Mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat alat rumah tangga.
Kalsium (Ca)
1. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kue dan plastik.
2. Senyawa CaSO4 digunakan untuk membuat Gips yang berfungsi untuk membalut tulang yang patah.
3. Senyawa CaCO3 biasa digunakan untuk bahan bangunan seperti komponen semen dan cat tembok.Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas.
4. Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator,dapat juga mengeringkan gas dan mengikat Karbondioksida pada cerobong asap.
5. Ca(OH)2 digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai sumber basa yang harganya relatif murah
6. Kalsium Karbida (CaC2) disaebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C2H2) yang digunakan untuk pengelasan.
7. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi.
Stronsium (Sr)
1. Stronsium dalam senyawa Sr(no3)2 memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api.
2. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca televisi berwarna dan komputer.
3. Untuk pengoperasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik dalam baterai nuklir RTG (Radiisotop Thermoelectric Generator).
Barium (Ba)
1. BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karena mampu menyerap sinar X meskipun beracun.
2. BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastic karena memiliki kerapatan yang tinggi dan warna terang.
3. Ba(NO3)2 digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api.
Pada tabel di atas terlihat dengan naiknya nomor atom, jari-jari atom bertambah panjang yang berakibat semakin lemahnya gaya tarik antaratom. Hal ini menyebabkan makin menurunnya titik leleh dan titik didih. Logam alkali tanah memiliki 2 elektron valensi sehingga ikatan logamnya lebih kuat daripada ikatan logam pada alkali seperiode. Hal ini menyebabkan titik leleh, titik didih, kerapatan, dan kekerasan alkali tanah lebih besar daripada logam alkali seperiode.
1) Reaksi dengan Oksigen
Semua logam alkali tanah dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida yang mudah larut dalam air.
2M(s) + O2(g) –> 2MO(s) M = alkali tanah
Contoh: 2Ba(s) + O2(g) –> 2BaO(s)
Bila oksigen berlebih dan pada tekanan tinggi terjadi peroksida.
Ba(s) + O2(g) –> BaO2(s)
(berlebih)
Kelarutan oksidanya semakin besar dari atas ke bawah.
2) Reaksi dengan Air
Magnesium bereaksi lambat dengan air, kalsium stronsium, dan barium bereaksi lebih cepat dengan air membentuk basa dan gas hidrogen.
Ca(s) + 2H2O(l) –> Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Kalsium hidroksida
3) Reaksi dengan Hidrogen
Alkali tanah bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrida dengan ikatan ion.
Ca(s) + H2(g) –> CaH2(s)
Hidrida alkali tanah dapat bereaksi dengan air menghasilkan basa dan gas hidrogen.
CaH2(s) + 2H2O(l) –> Ca(OH)2(aq) + H2(g)
4) Reaksi dengan Nitrogen
Reaksi alkali tanah dengan gas nitrogen membentuk nitrida.
3Mg(s) + N2(g) –> Mg3N2(s)
Magnesium nitrida
5) Reaksi dengan asam
Alkali tanah bereaksi dengan asam menghasilkan garam dan gas hidrogen. Reaksi semakin hebat dari atas ke bawah.
Mg(s) + 2HCl(aq) –> MgCl2(aq) + H2(g)
Berilium bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam dan basa). Reaksi berilium dengan basa kuat adalah sebagai berikut:
Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) –> Na2Be(OH)4(aq) + H2(g)
6) Reaksi dengan Halogen
Semua alkali tanah dapat bereaksi dengan halogen membentuk garam dengan ikatan ion kecuali berilium. Secara umum dapat dituliskan:
M + X2 –> MX2
Contoh: Ca(s) + Cl2(g) –> CaCl2(s)
7) Reaksi Nyala
Pada pemanasan/pembakaran senyawa alkali pada nyala api menyebabkan unsur alkali tereksitasi dengan memancarkan radiasi elektromagnetik sehingga memberikan warna nyala berilium (putih), magnesium (putih), kalsium (jingga merah), stronsium (merah), dan barium (hijau).
Dari data Ksp di atas terlihat harga Ksp dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2 makin besar, berarti hidroksida alkali tanah kelarutannya bertambah besar dengan naiknya nomor atom. Be(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar larut, Ca(OH)2 sedikit larut, Sr(OH)2 dan Ba(OH)2 mudah larut. Be(OH)2 bersifat amfoter (dapat larut dalam asam dan basa kuat).
Be(OH)2(s) + 2H+(aq) –> Be2+ + 2H2O(l)
Be(OH)2(s) + 2H–(aq) –> BeO2 – + 2H2O(l)
Harga hasil kali kelarutan (Ksp) beberapa garam alkali tanah terlihat
dalam tabel berikut:
Dari tabel Ksp di atas terlihat hasil kali kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO4 sampai BaSO4 berarti kelarutan garam sulfatnya dari atas ke bawah semakin kecil. Kelarutan garam kromat dari BeCrO4 sampai BaCrO4. Semua garam karbonatnya sukar larut, semua garam oksalatnya sukar larut kecuali MgC2O4 yang sedikit larut. Untuk lebih memahami kelarutan basa dan garam alkali lakukan kegiatan berikut:
Bila kita masuk dalam sebuah gua di daerah berkapur kita akan melihat stalaktit dan stalagmit. Bagaimanakah terjadinya stalaktit dan stalagmit? Pernahkah Anda merebus air dalam ketel yang sudah lama digunakan? Apa yang dapat Anda amati dalam dasar ketel? Semua peristiwa tersebut ada kaitannya dengan air sadah.
Di dalam air seringkali terkandung mineral yang terlarut, misalnya CaCl2, CaSO4, Ca(HCO3)2, MgSO4, Mg(HCO3)2 dan lain-lain tergantung dari sumber airnya. Air yang mengandung ion Ca2+ atau Mg2+ dalam jumlah yang cukup banyak disebut air sadah. Penggunaan air sadah ini menimbulkan beberapa masalah diantaranya sukar berbuih bila digunakan untuk mencuci dengan sabun, menimbulkan kerak pada ketel bila direbus karena air sadah mengendapkan sabun menjadi scum dan mengendapkan CaCO3 bila dipanaskan. Air yang hanya sedikit atau tidak mengandung ion Ca2+ atau Mg2+ disebut air lunak.
Air sadah terutama disebabkan adanya Ca(HCO3)2 yang terlarut dalam air. Ion kalsium dan bikarbonat, antara lain berasal dari proses pelarutan batu kapur CaCO3 dalam lapisan tanah oleh air hujan yang mengandung sedikit asam.
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) –> Ca(HCO3)2(aq)
Air yang menetes di dalam gua mengandung Ca(HCO3)2 yang terlarut dan CaCO3 yang tidak larut. CaCO3 yang tertinggal di langit-langit gua semakin bertambah panjang membentuk stalaktit dan air yang menetes membawa CaCO3 yang semakin menumpuk di dasar gua makin tinggi membentuk stalagmit. Air yang terus mengalir mengandung Ca(HCO3)2 terlarut merupakan air sadah. Untuk mengetahui kesadahan suatu air dapat dilakukan penambahan tetesan air sabun terhadap suatu contoh sampel air sampai terbentuk busa. Air sadah memerlukan lebih banyak air sabun untuk membentuk busa, sedangkan air lunak hanya membutuhkan sedikit air sabun untuk membentuk busa.
2. Macam Kesadahan Air
Kesadahan air dapat dibedakan menjadi kesadahan sementara dan kesadahan tetap.
a. Kesadahan Sementara
Suatu air sadah disebut memiliki kesadahan sementara bila kesadahan dapat hilang dengan dididihkan. Kesadahan sementara disebabkan garamgaram bikarbonat yaitu kalsium bikarbonat Ca(HCO3)2 dan magnesium bikarbonat Mg(HCO3)2. Ion Ca2+ dan Mg2+ dari senyawa tersebut akan mengendap sebagai CaCO3 bila air sadah dididihkan.
Ca(HCO3)2(aq) –> CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
CaCO3 mengendap pada ketel menjadi lapisan kerak.
b. Kesadahan Tetap
Air yang memiliki kesadahan tetap, kesadahannya tidak hilang meskipun dididihkan. Kesadahan tetap disebabkan garam-garam kalsium dan magnesium selain bikarbonat.
3. Cara Menghilangkan Kesadahan
Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan mendidihkan air karena ion Ca2+ dan Mg2+ akan diendapkan sebagai CaCO3 atau MgCO3. Kesadahan tetap dapat dihilangkan dengan cara:
a. Menambahkan Na2CO3
Natrium karbonat Na2CO3 dapat menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap karena ion-ion Ca2+ dan Mg2+ akan diendapkan sebagai CaCO3 dan MgCO3. Misalnya, air sadah tetap yang mengandung garam CaCl2, maka ion Ca2+ dari CaCl2 dapat diendapkan dengan menambahkan Na2CO3. CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) –> CaCO3(s) + 2NaCl(aq)
b. Dengan Resin Penukar Ion
Dalam proses penukaran ion, air sadah tetap dilewatkan melalui material seperti zeolit (natrium aluminium silikat) yang akan mengambil ion Ca2+ dan Mg2+ menggantikan ion Na+. Dengan demikian, diperoleh air lunak karena sudah tidak mengandung ion Ca2+ dan Mg2+.
4. Kerugian Penggunaan Air Sadah
Penggunaan air sadah menimbulkan beberapa kerugian antara lain sebagai berikut.
a. Cucian menjadi kurang bersih karena air sadah menggumpalkan sabun, sehingga menjadi boros sabun.
b. Sabun yang menggumpal menjadi scum yang meninggalkan noda pada pakaian akibatnya pakaian menjadi kusam.
c. Menimbulkan kerak pada ketel, pipa air, dan pipa radiator sehingga mengakibatkan boros bahan bakar karena keraknya tidak menghantarkan panas dengan baik dan dapat menyumbat pipa air.
Part 2
Unsur-unsur alkali tanah dalam sistem periodik menempati golongan IIA. Unsur-unsur alkali tanah terdiri dari berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Disebut alkali tanah karena oksida dan hidroksida dalam air bersifat basa (alkalis) dan oksidanya serupa dengan Al2O3 dan oksida logam berat yang sejak semula dikenal dengan nama tanah.a. Sifat-Sifat Fisis
Unsur-unsur alkali tanah kecuali berilium (Be) semua merupakan logam putih keperakan dan lebih keras dari alkali.Sifat-Sifat Fisika Logam-logam Alkali Tanah
(Tak Termasuk Radium)
(Tak Termasuk Radium)
Pada tabel di atas terlihat dengan naiknya nomor atom, jari-jari atom bertambah panjang yang berakibat semakin lemahnya gaya tarik antaratom. Hal ini menyebabkan makin menurunnya titik leleh dan titik didih. Logam alkali tanah memiliki 2 elektron valensi sehingga ikatan logamnya lebih kuat daripada ikatan logam pada alkali seperiode. Hal ini menyebabkan titik leleh, titik didih, kerapatan, dan kekerasan alkali tanah lebih besar daripada logam alkali seperiode.
b. Sifat-Sifat Kimia Alkali Tanah
Alkali tanah merupakan golongan logam yang reaktif meskipun tidak sereaktif alkali. Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dengan semakin meningkatnya jari-jari atom. Alkali tanah dapat bereaksi dengan hampir semua unsur nonlogam dengan ikatan ion (kecuali berilium yang membentuk ikatan kovalen). Beberapa reaksi alkali tanah dengan senyawa atau unsur lain adalah sebagai berikut.1) Reaksi dengan Oksigen
Semua logam alkali tanah dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida yang mudah larut dalam air.
2M(s) + O2(g) –> 2MO(s) M = alkali tanah
Contoh: 2Ba(s) + O2(g) –> 2BaO(s)
Bila oksigen berlebih dan pada tekanan tinggi terjadi peroksida.
Ba(s) + O2(g) –> BaO2(s)
(berlebih)
Kelarutan oksidanya semakin besar dari atas ke bawah.
2) Reaksi dengan Air
Magnesium bereaksi lambat dengan air, kalsium stronsium, dan barium bereaksi lebih cepat dengan air membentuk basa dan gas hidrogen.
Ca(s) + 2H2O(l) –> Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Kalsium hidroksida
3) Reaksi dengan Hidrogen
Alkali tanah bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrida dengan ikatan ion.
Ca(s) + H2(g) –> CaH2(s)
Hidrida alkali tanah dapat bereaksi dengan air menghasilkan basa dan gas hidrogen.
CaH2(s) + 2H2O(l) –> Ca(OH)2(aq) + H2(g)
4) Reaksi dengan Nitrogen
Reaksi alkali tanah dengan gas nitrogen membentuk nitrida.
3Mg(s) + N2(g) –> Mg3N2(s)
Magnesium nitrida
5) Reaksi dengan asam
Alkali tanah bereaksi dengan asam menghasilkan garam dan gas hidrogen. Reaksi semakin hebat dari atas ke bawah.
Mg(s) + 2HCl(aq) –> MgCl2(aq) + H2(g)
Berilium bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam dan basa). Reaksi berilium dengan basa kuat adalah sebagai berikut:
Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) –> Na2Be(OH)4(aq) + H2(g)
6) Reaksi dengan Halogen
Semua alkali tanah dapat bereaksi dengan halogen membentuk garam dengan ikatan ion kecuali berilium. Secara umum dapat dituliskan:
M + X2 –> MX2
Contoh: Ca(s) + Cl2(g) –> CaCl2(s)
7) Reaksi Nyala
Pada pemanasan/pembakaran senyawa alkali pada nyala api menyebabkan unsur alkali tereksitasi dengan memancarkan radiasi elektromagnetik sehingga memberikan warna nyala berilium (putih), magnesium (putih), kalsium (jingga merah), stronsium (merah), dan barium (hijau).
c. Kelarutan Basa Alkali Tanah dan Garamnya
Basa alkali tanah berbeda dengan basa alkali, basa alkali tanah ada yang sukar larut. Harga hasil kelarutan (Ksp) dari basa alkali tanah dapat dilihat pada tabel berikut.
Dari data Ksp di atas terlihat harga Ksp dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2 makin besar, berarti hidroksida alkali tanah kelarutannya bertambah besar dengan naiknya nomor atom. Be(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar larut, Ca(OH)2 sedikit larut, Sr(OH)2 dan Ba(OH)2 mudah larut. Be(OH)2 bersifat amfoter (dapat larut dalam asam dan basa kuat).
Be(OH)2(s) + 2H+(aq) –> Be2+ + 2H2O(l)
Be(OH)2(s) + 2H–(aq) –> BeO2 – + 2H2O(l)
Harga hasil kali kelarutan (Ksp) beberapa garam alkali tanah terlihat
dalam tabel berikut:
Dari tabel Ksp di atas terlihat hasil kali kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO4 sampai BaSO4 berarti kelarutan garam sulfatnya dari atas ke bawah semakin kecil. Kelarutan garam kromat dari BeCrO4 sampai BaCrO4. Semua garam karbonatnya sukar larut, semua garam oksalatnya sukar larut kecuali MgC2O4 yang sedikit larut. Untuk lebih memahami kelarutan basa dan garam alkali lakukan kegiatan berikut:
Air Sadah
1. Pengertian Air SadahBila kita masuk dalam sebuah gua di daerah berkapur kita akan melihat stalaktit dan stalagmit. Bagaimanakah terjadinya stalaktit dan stalagmit? Pernahkah Anda merebus air dalam ketel yang sudah lama digunakan? Apa yang dapat Anda amati dalam dasar ketel? Semua peristiwa tersebut ada kaitannya dengan air sadah.
Di dalam air seringkali terkandung mineral yang terlarut, misalnya CaCl2, CaSO4, Ca(HCO3)2, MgSO4, Mg(HCO3)2 dan lain-lain tergantung dari sumber airnya. Air yang mengandung ion Ca2+ atau Mg2+ dalam jumlah yang cukup banyak disebut air sadah. Penggunaan air sadah ini menimbulkan beberapa masalah diantaranya sukar berbuih bila digunakan untuk mencuci dengan sabun, menimbulkan kerak pada ketel bila direbus karena air sadah mengendapkan sabun menjadi scum dan mengendapkan CaCO3 bila dipanaskan. Air yang hanya sedikit atau tidak mengandung ion Ca2+ atau Mg2+ disebut air lunak.
Air sadah terutama disebabkan adanya Ca(HCO3)2 yang terlarut dalam air. Ion kalsium dan bikarbonat, antara lain berasal dari proses pelarutan batu kapur CaCO3 dalam lapisan tanah oleh air hujan yang mengandung sedikit asam.
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) –> Ca(HCO3)2(aq)
Air yang menetes di dalam gua mengandung Ca(HCO3)2 yang terlarut dan CaCO3 yang tidak larut. CaCO3 yang tertinggal di langit-langit gua semakin bertambah panjang membentuk stalaktit dan air yang menetes membawa CaCO3 yang semakin menumpuk di dasar gua makin tinggi membentuk stalagmit. Air yang terus mengalir mengandung Ca(HCO3)2 terlarut merupakan air sadah. Untuk mengetahui kesadahan suatu air dapat dilakukan penambahan tetesan air sabun terhadap suatu contoh sampel air sampai terbentuk busa. Air sadah memerlukan lebih banyak air sabun untuk membentuk busa, sedangkan air lunak hanya membutuhkan sedikit air sabun untuk membentuk busa.
2. Macam Kesadahan Air
Kesadahan air dapat dibedakan menjadi kesadahan sementara dan kesadahan tetap.
a. Kesadahan Sementara
Suatu air sadah disebut memiliki kesadahan sementara bila kesadahan dapat hilang dengan dididihkan. Kesadahan sementara disebabkan garamgaram bikarbonat yaitu kalsium bikarbonat Ca(HCO3)2 dan magnesium bikarbonat Mg(HCO3)2. Ion Ca2+ dan Mg2+ dari senyawa tersebut akan mengendap sebagai CaCO3 bila air sadah dididihkan.
Ca(HCO3)2(aq) –> CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
CaCO3 mengendap pada ketel menjadi lapisan kerak.
b. Kesadahan Tetap
Air yang memiliki kesadahan tetap, kesadahannya tidak hilang meskipun dididihkan. Kesadahan tetap disebabkan garam-garam kalsium dan magnesium selain bikarbonat.
3. Cara Menghilangkan Kesadahan
Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan mendidihkan air karena ion Ca2+ dan Mg2+ akan diendapkan sebagai CaCO3 atau MgCO3. Kesadahan tetap dapat dihilangkan dengan cara:
a. Menambahkan Na2CO3
Natrium karbonat Na2CO3 dapat menghilangkan kesadahan sementara dan kesadahan tetap karena ion-ion Ca2+ dan Mg2+ akan diendapkan sebagai CaCO3 dan MgCO3. Misalnya, air sadah tetap yang mengandung garam CaCl2, maka ion Ca2+ dari CaCl2 dapat diendapkan dengan menambahkan Na2CO3. CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) –> CaCO3(s) + 2NaCl(aq)
b. Dengan Resin Penukar Ion
Dalam proses penukaran ion, air sadah tetap dilewatkan melalui material seperti zeolit (natrium aluminium silikat) yang akan mengambil ion Ca2+ dan Mg2+ menggantikan ion Na+. Dengan demikian, diperoleh air lunak karena sudah tidak mengandung ion Ca2+ dan Mg2+.
4. Kerugian Penggunaan Air Sadah
Penggunaan air sadah menimbulkan beberapa kerugian antara lain sebagai berikut.
a. Cucian menjadi kurang bersih karena air sadah menggumpalkan sabun, sehingga menjadi boros sabun.
b. Sabun yang menggumpal menjadi scum yang meninggalkan noda pada pakaian akibatnya pakaian menjadi kusam.
c. Menimbulkan kerak pada ketel, pipa air, dan pipa radiator sehingga mengakibatkan boros bahan bakar karena keraknya tidak menghantarkan panas dengan baik dan dapat menyumbat pipa air.
