Kimia Unsur Golongan II A (Logam Alkali Tanah)
A. Definisi Logam Alkali Tanah
Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat
di golongan IIA, yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Stronsium
(Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Di sebut logam karena memiliki
sifat-sifat seperti logam. Disebut alkali karena mempunyai sifat alkalin jika
direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam
air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerak bumi. Oleh sebab itu, istilah
“alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II
A.
Tiap logam memiliki konfigurasi 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 dilepaskan, agar
mencapai kestabilan.
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.
KONFIGURASI
ELEKTRON
Berelium
(Be) = 1s2 2s2
Magnesium
(Mg) = 1s2 2s2 2p6 3s2
Kalsium
(Ca) = 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6 4s2
Stronsium
(Sr) = 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
5s2
Barium
(Ba) = 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
5s2 4d10 5p6 6s2
Radium (Ra) = 1s2 2s2
2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2
B.
Keberadaan Alkali Tanah di
Alam
Logam
alkali tanah memiliki 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]
C.
Sifat Fisis Alkali Tanah
Unsur
logam alkali tanah (IIA) ini terdiri dari Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra. Golongan
ini mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan golongan IA. Perbedaannya adalah
bahwa golongan IIA ini mempunyai konfigurasi elektron ns2 dan merupakan
reduktor yang kuat. Meskipun lebih keras dari golongan IA, tetapi golongan IIA
ini tetap relatif lunak, perak mengkilat, dan mempunyai titik leleh dan
kerapatan lebih tinggi.
Unsur-unsur
logam alkali tanah agak lebih keras, kekerasannya berkisar dari barium yang
kira-kira sama keras dengan timbal, sampai berilium yag cukup keras untuk
menggores kebanyakan logam lainnya. Golongan ini mempunyai struktur elektron
yang sederhana, unsur-unsur logam alkali tanah mempunyai 2 elektron yang
relatif mudah dilepaskan. Selain energi ionisasi yang relatif rendah,
keelektronegatifan rata-rata golongan ini juga rendah dikarenakan ukuran
atomnya dan jarak yang relatif besar antara elektron terluar dengan inti
Sifat
|
Be
|
Mg
|
Ca
|
Sr
|
Ba
|
Nomor atom
Konfigurasi elektron
Titik cair, oC
Titik didih, oC
Rapatan (Densitas), g/cm3
Energi pengionan
Pertama , kJ/mol
Kedua, kJ/mol
Ketiga, kJ/mol
Keeletronegatifan
Potensial reduksi (volt)
M2+ + 2e- " M
Jari-jari atom, A
Jari-jari ion M2+, A
Kekerasan (skala Mohs)
Warna nyala
|
4
[He]2s2
1.278
2.970
1.85
899
1.757
14.848
1,5
-1,70
1,11
0,30
=5
Putih
|
12
[Ne]3s2
649
1.090
1.74
738
1.451
7.733
1,2
-2,38
1,60
0,65
2,0
Putih
|
20
[Ar]4s2
839
1.484
1.54
590
1.145
4.912
1,0
-2,76
1,97
0,99
1,5
Jingga
|
38
[Kr]5s2
769
1.384
2.6
590
1.064
4.210
1,0
-2,89
2,15
1,13
1,8
Merah
|
56
[Xe]6s2
725
1.640
3.51
503
965
3.430
0,9
-2,90
2,17
1,35
=2
hijau
|
Keterangan tabel :
1.
Memiliki konfigurasi elektron [X]ns2
2.
Reduksinya kuat ( Ba > Sr > Ca > Mg > Be)
Akan tetapi berilium
menunjukkan penyimpangan karena potensial elektrodenya relatif kecil. Hal itu disebabkan
energi ionisasi berilium (tingkat pertama + tingkat kedua) yang relatif besar.
3.
Membentuk basa kuat.
Ba(OH)2
> Sr(OH)2 > Ca(OH)2 > Mg(OH)2 >
Be(OH)2
Khusus Be(OH)2 bersifat amfoter yaitu
bisa bereaksi dengan asam maupun basa.
4.
Titik cair/leleh dan titik didih semakin kebawah semakin
kecil.
5.
Jari-jari atom meningkat secara beraturan. Pertambahan
jari-jari menyebabkan penurunan energi pengionan dan keelektronegatifan.
6.
Sifat –sifat fisis logam alkali tanah lebih besar
dibandingkan dengan logam alkali seperiode. Hal itu disebabkan logam alkali
tanah mempunyai dua elektron valensi sehingga ikatan logamnya lebih kuat.
7.
Uji nyala pada berilium (putih), magnesium (putih),
kalsium ( jingga), stronsium (merah), dan barium ( hijau).
8.
Kelarutan senyawa alkali tanah
a.
Senyawa hidroksida : M(OH)2
Pada satu golongan
dari atas ke bawah semakin besar ( semakin mudah larut ).
b.
Senyawa sulfat (SO42-), karbonat
(CO3-2), dan kromat (CrO42-) atas
ke bawah semakin kecil (semakin susah larut atau mudah mengendap).
D.
Sifat Kimia Alkali Tanah
Sifat-sifat
kimia unsur-unsur golongan IIA didominasi oleh kecendrungan umtuk melepaskan
electron (pembentukan kation).
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 elektron 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 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.
Memiliki
sifat metalik unsur dalam satu golongan sifat metaliknya dari atas ke bawah
semakin bertambah.
Semua
logam kecuali berilium membentuk oksida di udara pada suhu kamar yang
menumpulkan permukaan logam. Barium begitu reaktif maka disimpan dalam minyak.
Semua
logam kecuali berilium dapat bereaksi dengan asam encer hidrogen:
Mg
(s) + 2H + (aq) → Mg (aq) + H2
(g)
Magnesium
bereaksi hanya perlahan-lahan dengan air kecuali air mendidih, tetapi kalsium
bereaksi cepat bahkan pada suhu kamar, dan membentuk suspensi putih berawan
hemat larut kalsium hidroksida.
Kalsium,
strontium dan barium dapat mereduksi gas hidrogen ketika dipanaskan, membentuk
hidrida:
Ca
(s) + H2 (g) → CaH2 (s)
Logam
panas juga cukup kuat reduktor untuk mereduksi gas nitrogen dan membentuk
nitrida:
3Mg
(s) + N2 (g) → Mg3N2 (s)
Magnesium
dapat mereduksi, dan terbakar karbon dioksida:
2Mg
(s) + CO2 (g) → 2MgO (s) + C (s)
Ini
berarti bahwa kebakaran magnesium tidak dapat dipadamkan dengan menggunakan
alat pemadam kebakaran karbon dioksida.
OKSIDA
Oksida
logam alkali tanah memiliki MO rumus umum dan mendasar. Mereka biasanya
disiapkan dengan memanaskan hidroksida atau karbonat untuk melepaskan gas
karbon dioksida. Mereka memiliki entalpi kisi tinggi dan titik leleh. Peroksida,
MO2, dikenal untuk semua elemen ini kecuali berilium, sebagai Be2
+ kation terlalu kecil untuk menampung anion peroksida.
HIDROKSIDA
Kalsium,
strontium dan barium oksida bereaksi dengan air untuk membentuk hidroksida:
CaO
(s) + H2O (l) →Ca (OH) 2 (s)
Kalsium
hidroksida dikenal sebagai kapur mati. Hal ini larut dalam air dan larutan
alkali ringan yang dihasilkan dikenal sebagai air kapur yang digunakan untuk
menguji gas asam karbon dioksida.
HALIDA
Semua golongan 2 halida biasanya ditemukan dalam bentuk
terhidrasi, kecuali ion berilium klorida. Kalsium klorida anhidrat memiliki
afinitas yang kuat seperti air itu digunakan sebagai agen pengeringan.
IONISASI OKSIDASI SERIKAT DAN ENERGI
Dalam
semua senyawa logam ini memiliki jumlah oksidasi 2 dan, dengan sedikit
pengecualian, mereka adalah senyawa ionik. Alasan untuk ini dapat dilihat
dengan pemeriksaan konfigurasi elektron, yang selalu memiliki dua elektron pada
tingkat kuantum luar. Elektron ini relatif mudah untuk menghapus, tetapi menghilangkan
elektron yang ketiga jauh lebih sulit, karena dekat dengan nukleus dan dengan
penuh kulit kuantum. Hal ini menyebabkan pembentukan M2 +. Energi
ionisasi mencerminkan susunan elektron ini. Dua yang pertama energi ionisasi
yang relatif rendah, dan yang ketiga sangat jauh lebih tinggi.
E. Kegunaan Alkali Tanah
1. Berilium (Be)
a)
Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermassa
lebih ringan. Biasanya paduan ini
digunakan pada kemudi pesawat Jet.
b)
Berilium digunakan pada kaca dari sinar X.
c)
Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir.
d)
Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik, maka Berilium
sangat penting sebagai komponen televisi.
2. Magnesium (Mg)
a)
Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada
lampu blitz.
b)
Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki
titik leleh yang tinggi.
c)
Senyawa Mg(OH)2 digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam
yang terdapat di mulut dan mencegah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus
sebagai pencegah maag.
d)
Mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan
sehingga bisa digunakan pada alat alat rumah tangga.
3. Kalsium (Ca)
a)
Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kue dan plastik.
b)
Senyawa CaSO4 digunakan untuk membuat gips yang berfungsi untuk
membalut tulang yang patah.
c)
Senyawa CaCO3 biasa digunakan untuk bahan bangunan seperti komponen
semen dan cat tembok. Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas.
d)
Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator,
dapat juga mengeringkan gas dan mengikat Karbondioksida pada cerobong asap.
e)
Ca(OH)2 digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai
sumber basa yang harganya relatif murah.
f)
Kalsium Karbida (CaC2) disaebut juga batu karbit merupakan bahan
untuk pembuatan gas asetilena (C2H2) yang digunakan untuk pengelasan.
g)
Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai
pembentuk tulang dan gigi.
4. Stronsium (Sr)
a)
Stronsium dalam senyawa Sr(NO3)2 memberikan warna merah
apabila digunakan untuk bahan kembang api.
b)
Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca
televisi berwarna dan komputer.
c)
Untuk pengoperasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik dalam
baterai nuklir RTG (Radiisotop Thermoelectric Generator).
5. Barium (Ba)
a)
BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karena mampu
menyerap sinar X meskipun beracun.
b)
BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastik karena memiliki
kerapatan yang tinggi dan warna terang.
c)
Ba(NO3)2 digunakan untuk memberikan warna hijau pada
kembang api.
F. Reaksi – reaksi
penting alkali tanah
1.
Alkali
tanah + air
Kalsium, strontium, dan barium bereaksi baik dengan air
membentuk basa dan gas hidrogen. Magnesium bereaksi sangat lambat dengan air
dingin dan sedikit lebih baik dengan air panas, sedangkan berilium tidak
bereaksi.
Reaksi :
M(s) +2H2O(l) "
M(OH)2(aq) + H2(g) (M = Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra)
Contoh : Ba(s) + 2H2O(l) "Ba(OH)2(aq)
+ H2(g)
2.
Alkali
tanah + oksigen
Semua logam alkali tanah terkorosi terus menerus di udara
membentuk oksida, hidroksida atau karbonat, kecuali berilium dan magnesium.
Berilium dan magnesium juga bereaksi dengan oksigen di udara, tetapi lapisan
oksida yang terbentuk melekat pada permukaan logam sehingga menghambat korosi berlanjut.
Apabila dipanaskan dengan kuat, semua logam alklai tanah, termasuk berilium dan
magnesium, terbakar di udara membentuk oksida dan nitrida.
Reaksi : 2M(s)
+ O2(g) " 2MO(s) (oksida)
M(s) + O2(g) berlebih "MO2(s)
(peroksida)
Contoh : 2Ca(s)
+ O2(g) " 2CaO(s) (kalsium oksida)
3.
Alkali
tanah + gas hidrogen
Reaksi : M(s)
+ H2(g) " MH2 (hidrida)
Contoh : Mg(s)
+ H2(g) " MgH2(s) ( magnesium hidrida)
4.
Alkali
tanah + gas nitrogen
Reaksi : M(s)
+ N2(g) " MN2
Contoh :
3Mg(s) + N2(g) " Mg3N2(s)
5.
Reaksi
dengan halogen (X2)
Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen
membentuk garam halida.
Reaksi : M(s)
+ X2(g) " MX2(s)
Lelehan halida dari berilium mempunyai daya hantar
listrik yang buruk. Hal itu menunjukkan bahwa halida berilium bersifat kovalen
.
6.
Alkali
tanah + asam kuat (HCl atau H2SO4)
Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat
(seperti HCl) memebentuk garam dan gas hidrogen. Reaksi makin hebat dari Be ke
Ba.
Reaksi : M(s)
+ 2HCl(aq) " MCl(aq) + H2(g)
Contoh : Ca(s)
+ 2HCl(aq) " CaCl2(aq) + H2(g)
Be juga bereaksi dengan basa kuat, membentuk Be(OH)42-
dan gas H2.
Reaksi :
Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l)"
Na2Be(OH)4(aq) + H2(g)
G. Pembuatan Alkali
Tanah
Pembuatan
alkai tanah dengan cara elektrolisis lelehan atau leburan garamnya.
Pembuatan
logam Mg
Diantara logam alkali, magnesium paling banyak
diproduksi. Sama seperti pembutan natrium, pembuatan magnesium juga dilakukan
melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya. Dalam industri, magnesium dibuat
dari air laut melelui tahap-tahap sebgai berikut.
1. Mula
–mula air laut dicampur dengan kapur (CaO) sehingga magnesium mengendap sebagai
magnesium hidroksida (Mg(OH)2).
Reaksi : CaO(s)
+ H2O(l) " 2Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Mg2+(aq) + 2OH(aq) "
Mg(OH)2(s)
Adapun CaO dibuat dari
batu kapur atau kulit kerang melalui permanasan.
CaCO3(s) "CaO(s)
+ CO2(g)
2. Endapan
magnesium yang terbentuk disaring kemudian direaksikan dengan larutan asam
klorida pekat.
Reaksi : Mg(OH)2(s)
+ 2HCl(aq) " MgCl2(aq) + 2H2O
3. Larutan
diuapkan sehingga diperoleh kristal magnesium klorida (MgCl2).
Kristal itu kemudian dicairkan dan dielektrolisis.
Reaksi : MgCl2(l) "
Mg2(l) + 2Cl-(l)
Katode : Mg2+(l) + 2e "
Mg(l)
Anode : 2Cl-(l)
" Cl2(g) + 2e
Pembuatan
Logam Be
a.
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 à MgF2 + Be
b.
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- à Be
Anode : 2Cl- à Cl2 + 2e-
Komentar
Posting Komentar