WELCOME TO MY BLOG

Minggu, 18 November 2012

KIMIA UNSUR ( logam alkali Tanah )


1.1 Pengertian 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.
a.       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].
b.      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].
c.       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].
d.      Stronsium.
Stronsium berada di kerak bumi dengan jumlah 0,03%. Di alam strontium dapat membuntuk senyawa Mineral Selesit [SrSO4], dan Strontianit.
e.       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 Fisik 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.
Sifat fisis alkali tanah dapat dilihat pada tabel dibawah ini ;
 









1.3  Sifat-Sifat Kimia 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.

·         Reaksi Kimia 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 Logam Alkali Tanah Dengan Halogen
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 dan 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)
g.       Reaksi dengan belerang

Reaksi logam alkali tanah dengan belerang menghasilkan senyawa sulfida.
M (s) + S (s) -) MS(s)

           




















Berikut adalah tabel sifat fisik dan kimia logam Alkali Tanah

Beberapa sifat umum dari logam alkali tanah dapat dilihat pada tabel berikut: 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,
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.

1.4  Proses Pembuatan 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.
·         Magnesium diperoleh dengan proses Down. Langkahnya pertama mengendapkan sebagai Mg(OH)2 kemudian diubah menjadi MgCl2 dan dikristalkan sebagai MgCl2.6H2O. Leburan kristal dielektrolisis.
·         Dengan elektrolisis leburan garamnya.
Contoh:
CaCl2(l)
®
Ca2+ (l)
+ 2Cl- (l)



Katoda
:
Ca2+ (l)
+ 2 e-
®
Ca (s)

Anoda
:



2Cl2 (g)
+ 2 e-
---------------------------------------------------


Ca2+ (l)
+ 2Cl- (l)
®
Ca (s)
+ Cl2 (l)

·         Isolasi berilium
Berilium sangat bermanfaat untuk menunjang kehidupan manusia. Namun, keberadaan berilium dialam tidak dapat ditemukan dalam bentuk murninya. Berilium tersebut ditemukan dialam dalam bentuk bersenyawa sehingga untuk mendapatkannya perlu dilakukan isolasi. Isolasi berilium dapat dilakukan dengan 2 metode (Indri M.N. 2009):
  1. Metode reduksi BeF2
  2. Metode elektrolisis BeCl2
Metode Reduksi
Pada metode ini diperlukan berilium dalam bentuk BeF2 yang dapat diperoleh dengan cara memanaskan beryl dengan Na2SiF6 pada suhu 700-750oC. Setelah itu dilakukan leaching (ekstraksi cair-padat) terhadap flour dengan air kemudian dilakukan presipitasi (pengendapan) dengan Ba(OH)2 pada PH 12 (Greenwood N.N and  Earnshaw A , 1997).
Reaksi yang terjadi adalah (Indri M.N. 2009):
BeF­2 + Mg                    MgF2 + Be
Metode Elektrolisis
Untuk mendapatkan berilium juga  dapat dilakukan dengan cara elektrolisis dari lelehan BeCl2 yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl2 tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. BeCl2 tidak dapat menghantarkan listrik karena BeCl2 bukan merupakan larutan elektrolit. Reaksi yang terjadi adalah (Indri M.N. 2009):
Katoda : Be2+ + 2e- Be
Anode : 2Cl- Cl2 + 2e-
1. 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 à 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- à Be
Anode : 2Cl- à Cl2 + 2e-

2. 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 à 2Mg + Ca2SiO4 + Fe
• Metode Elektrolisis
Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi :
CaO + H2O à Ca2+ + 2OH-
Mg2+ + 2OH- à Mg(OH)2
Selanjutnya Mg(OH)2 direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl2
Mg(OH)2 + 2HCl à MgCl2 + 2H2O
Setelah mendapatkan lelehan MgCl2 kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium
Katode : Mg2+ + 2e- à Mg
Anode : 2Cl- à Cl2 + 2e-

3. 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 à CaCl2 + H2O + CO2
Setelah mendapatkan CaCl2, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :
Katoda ; Ca2+ + 2e- à Ca
Anoda ; 2Cl- à 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 à 3 Ca + Ca3Al2O6
Reduksi CaCl2 oleh Na
CaCl2 + 2 Na à Ca + 2NaCl

4. 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- à Sr
anoda ; 2Cl- à Cl2 + 2e-

5. 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- à Ba
anoda ; 2Cl- à Cl2 + 2e-
  • Metode Reduksi
Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi :
6BaO + 2Al à 3Ba + Ba3Al2O6.
1.5  Kegunaan Logam Alkali Tanah
·         Berilium (Be)
a. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuatakan tetap bermasa lebih ringan. Biasanya paduan inidigunakan pada kemudi pesawat Zet. 
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 alatlistrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponentelevisi.

·         Magnesium (Mg)
a. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang padakembang api dan pada lampu Blitz. 
b. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karenasenyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi.
c. Senyawa Mg(OH)2digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencagahterjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag.

·         Kalsium (Ca)
a. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kuedan plastik. 
b. SenyawaCaSO4 digunakan untuk membuat Gips yang berfungsiuntuk membalut tulang yang patah.
c. Senyawa CaCO3biasa digunakan untuk bahan bangunan sepertikomponen 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 mengikatKarbondioksida pada cerobong asap.
e.Ca(OH)2digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan jugasebagai sumber basa yang harganya relatif murah.
f. Kalsium Karbida (CaC2) disebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C2H2) yang digunakan untuk pengelasan.
g. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsisebagai pembentuk tulang dan gigi.

·         Stronsium (Sr)
a. Stronsium dalam senyawa Sr(no3)2 memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api.

·         Barium (Ba)
a. BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karenamampu menyerap      sinar X meskipun beracun. 
b. BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastic karena memilikikerapatan yang      tinggi dan warna terang.
c. Ba(NO3)2 digunakan untuk memberikan warna hijau padakembang api








- Semua unsurnya berwujud padat pd suhu ruangan
- Kerapatan logam alkali tanah lebih besar, shg logam alkali Tanah lebih keras
-Jika garam dari unsur-unsur logam di bakar, akan memberi warna keras, seperti:
- Kalsium (Ca) : jingga, merah
- Stronsium (Sr) : Merah bata
- Barium (Br) : Hijau
Mudah bereaksi dengan unsur non logam
- Bersifat reaktif



1 komentar: