Mengenal Sifat-sifat Logam Alkali Tanah
Logam Alkali Tanah
Alkali tanah merupakan unsur-unsur yang terletak pada golongan IIA dalam sistem periodik.
Logam alkali tanah terdiri atas berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra).
Unsur-unsur golongan logam alkali tanah membentuk basa seperti alkali dan umumnya ditemukan dalam tanah dalam bentuk senyawa tak larut. Dikarenakan hal tersebut unsur golongan IIA sering disebut sebagai logam alkali tanah atau alkaline earth metal.
Unsur-unsur alkali tanah dapat kita jumpai di alam dalam bentuk bijih mineral, seperti
- berilium sebagai beril [Be3Al2(SiO3)6]
- magnesium sebagai dolomit [MgCa(CO3)2] dan karnalit [KCl.MgCl2.6H2O].
- kalsium sebagai CaCO3 dalam batu kapur, kalsit, pualam, dan sebagai batu tahu atau gips [CaSO4.2H2O]
- Stronsium sebagai stronsionit [SrCO3] dan galestin [SrSO4]
- Barium sebagai barit [BaSO4]
- Radium bercampur dengan uranium sebagai pitchblende
Sifat-sifat Fisik Logam Alkali Tanah
Sifat-sifat Logam Alkali Tanah
Berbagai sifat fisik unsur alkali tanah dapat kalian lihat pada Tabel di bawah ini.
| Tabel Sifat-sifat Fisik Logam Alkali Tanah | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Be | Mg | Ca | Sr | Ba | |
| Nomor atom | 4 | 12 | 20 | 38 | 56 |
| Konfigurasi elektron | [He]2s2 | [Ne]3s2 | [Ar]4s2 | [Kr]5s2 | [Xe]6s2 |
| Massa atom relatif, Ar | 9,012 | 34,305 | 40,08 | 87,62 | 137,34 |
| Jari-jari atom ( Å ) | 1,11 | 1,60 | 1,97 | 2,15 | 2,17 |
| Jari-jari ion M+( Å ) | 0,30 | 0,65 | 0,99 | 1,13 | 1,35 |
| Kerapatan (g mol-3) | 1,85 | 1,74 | 1,54 | 2,6 | 3,51 |
| Titik didih (K) | 3040 | 1380 | 1710 | 1650 | 1910 |
| Titik leleh (K) | 1553 | 924 | 1124 | 1073 | 1123 |
| Energi ionisasi pertama (kJ mol-1) | 899 | 738 | 590 | 590 | 503 |
| Energi ionisasi kedua (kJ mol-1) | 1757 | 1451 | 1145 | 1064 | 965 |
| Energi ionisasi ketiga (kJ mol-1) | 14848 | 7733 | 4912 | 4210 | 3430 |
| Eelektronegativitas | 1,5 | 1,2 | 1,0 | 1,0 | 0,9 |
| Kekerasan (skala mohs) | ≈ 5 | 2,0 | 1,5 | 1,8 | ≈ 2 |
| Daya hantar listrik relatif | 8,8 | 36,3 | 35,2 | 7,0 | - |
| Potensial reduksi standar (volt), M2+ + 2e– → M | - 1,70 | – 2,38 | – 2,76 | – 2,89 | – 2,90 |
Pada alkali tanah, dalam satu golongan dari atas ke bawah jari-jari atom semakin bertambah, sehingga menyebabkan penurunan energi ionisasi dan keelektronegatifan unsur tersebut.
Elektronegativitas unsur alkali tanah relatif kecil, jadi mudah membentuk senyawa ion positif dan sangat mudah bereaksi dengan unsur-unsur yang mempunyai keelektronegatifan besar, seperti golongan oksigen dan halogen.
Titik leleh unsur golongan alkali tanah berubah secara tidak teratur, karena mempunyai struktur kristal yang berbeda.
- Be dan Mg memiliki bentuk heksagonal terjejal
- Ca berupa heksagonal terjejal dan kubus berpusat muka
- Sr sebagai kubus berpusat muka
- Ba sebagai kubus berpusat badan
Unsur-unsur golongan alkali tanah mempunyai dua elektron valensi yang terlibat dalam pembentukan ikatan logam. Sebab itu, logam alkali tanah mempunyai energi kohesi yang lebih besar, sehingga logam alkali tanah lebih keras dan titik lelehnya lebih tinggi dibanding logam alkali.
Seperti halnya logam alkali, logam alkali tanah dalam nyala bunsen memberikan warna nyala yang sangat spesifik.
Unsur alkali tanah bersifat reduktor kuat, kekuatan reduktor dapat dilihat dari harga potensial elektrodenya.
Potensial elektrode golongan pada golongan alkali tanah meningkat dari kalsium ke barium.
Berilium menunjukkan penyimpangan, karena potensial elektrodenya relatif kecil yang disebabkan energi ionisasi tingkat pertama dan tingkat kedua yang relatif besar.
| Tabel Warna Nyala Unsur Alkali Tanah | |
|---|---|
| Unsur | Warna Nyala |
| Berilium | Putih |
| Magnesium | Putih |
| Kalsium | Jingga-merah |
| Stronsium | Merah |
| Barium | Hijau |
Sifat-sifat Kimia Logam Alkali Tanah
1. Kereaktifan Logam Alkali Tanah
Kereaktifan unsur pada golongan alkali tanah cenderung mengalami peningkatan dari berilium ke barium.
Peningkatan ini dikarenakan jari-jari atom dari berilium ke barium semakin bertambah, sehingga menyebabkan berkurangnya energi ionisasi dan keelektronegatifan.
Energi ionisasi dan keelektronegatifan golongan alkali tanah termasuk kecil, sehingga cenderung melepas elektron membentuk senyawa ion.
Senyawa berilium bersifat kovalen, magnesium membentuk beberapa senyawa kovalen, senyawa kalsium, stronsium, dan barium membentuk senyawa ion.
Sifat kimia logam alkali tanah mempunyai kemiripan dengan logam alkali, tetapi logam alkali tanah kurang reaktif dari logam alkali dalam satu periode.
Kereaktifan kalsium, stronsium, dan barium tidak berbeda jauh dari logam alkali, tetapi berilium dan magnesium jauh kurang.
2. Kelarutan Senyawa Logam Alkali tanah
Logam alkali tanah mempunyai sangat berbeda dengan logam alkali dalam hal kelarutannya.
Senyawa logam alkali pada umumnya larut dalam air, sedangkan logam alkali tanah banyak yang sukar larut dalam air. Hal ini dapat kalian dilihat dalam nilai tetapan hasil kelarutan atau Ksp beberapa senyawa logam alkali tanah pada Tabel di bawah ini.
| Tabel Tetapan Hasil Kelarutan Beberapa Senyawa Alkali Tanah | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Kation\Anion | OH- | CO32- | SO42- | C2O42- | CrO42- |
| Be2+ | 2 x 10–18 | - | Besar | Kecil | Besar |
| Mg2+ | 1,8 x 10–11 | 3,5 x 10–8 | Besar | 8,6 x 10–5 | Besar |
| Ca2+ | 5,5 x 10-6 | 2,8 x 10-9 | 9,1 x 10-6 | 2 x 10-9 | 7,1 x 10-4 |
| Sr2+ | 3,2 x 10-4 | 1,1 x 10-10 | 7,6 x 10-7 | 2 x 10-7 | 3,6 x 10-5 |
| Ba2+ | 5 x 10-3 | 5,1 x 10-9 | 1,1 x 10-10 | 1,6 x 10-7 | 1,2 x 10-10 |
- Kelarutan basa bertambah dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2 dengan kecenderungan Be(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar larut, Ca(OH)2 sedikit larut, dan Sr(OH)2 dan Ba(OH)2 mudah larut.
- Semua garam karbonat sukar larut
- Kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO4 ke BaSO4.
- Semua garam oksalat sukar larut, kecuali MgC2O4.
- Kelarutan garam kromat berkurang dari BeCrO4 ke BaCrO4.
Contoh Soal
Diketahui data Ksp beberapa kation alkali tanah seperti pada tabel berikut| OH– | Cr2O42– | CO32– | |
| Mg2+ | 1,8 x 10-8 | 8,6 x 10-5 | 1 x 10-15 |
| Sr2+ | 3,2 x 10-4 | 2 x 10-7 | 1,1 x 10-10 |
Jika tersedia larutan NaOH 0,1 M, Na2C2O4 0,1 M, dan Na2CO3 0,1 M. Maka larutan mana yang paling sempurna memisahkan ion Mg2+ dengan ion Sr2+ dari campurannya?
Jawab
Untuk memisahkan kation unsur logam alkali tanah, kita harus berdasarkan pada kelarutan kation terhadap pelarut tertentu. Pemisahan dapat dilakukan dengan menambahkan pereaksi yang akan mengendapkan salah satu kation dan meninggalkan kation yang lain.
Adapun pemisahan sempurna terjadi jika perbedaan kelarutan kation cukup besar, sehingga dalam kasus ini pelarut yang baik untuk memisahkan Mg2+ dengan Sr2+ adalah NaOH. Karena Mg2+ akan diendapkan, sedangkan Sr2+ tidak.
Reaksi-reaksi Logam Alkali Tanah
1. Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Oksigen
Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen menghasilkan oksida (MO). Oksida pada golongan IIA pada tabel unsur periodik merupakan zat padat putih dengan titik leleh yang sangat tinggi.
Oksida hasil reaksi logam alkali tanah cenderung bereaksi perlahan-lahan dengan air dan karbon dioksida dalam udara, membentuk hidroksida, dan karbonat.
Perkecualian untuk berilium dan magnesium, reaksinya dengan oksigen di udara akan membentuk lapisan oksida pada permukaan logam, sehingga menghambat korosi selanjutnya. Sifat basa golongan alkali tanah semakin kuat dari atas ke bawah.
Contoh
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(l)
MgO(l) + H2O(l) → Mg(OH)2(aq)
2. Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Air
Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi secara baik terhadap air dan membentuk basa dan gas hidrogen.
Magnesium bereaksi dengan sangat lambat terhadap air dingin dan sedikit lebih baik dengan air panas, sedangkan berilium tidak bereaksi.
Contoh
Mg(s) + 2H2O(l) → Mg(OH)2(aq) + H2(g)
3. Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Halogen
Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen (X2) membentuk halida.
Lelehan halida dari berilium memiliki daya hantar listrik yang buruk. Hal ini menunjukkan halida berilium bersifat kovalen.
Contoh
Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)
4. Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Asam
Logam golongan IIA bereaksi dengan asam kuat membentuk garam dan gas hidrogen.
Reaksi semakin hebat dari berilium ke barium.
Contoh
Ca(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2(g)
Selain beraksi dengan asam, berilium juga bereaksi dengan basa kuat.
Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) → Na2Be(OH)4(aq) + H2(g)
Seringkali kegiatan manusia membawa akibat yang tak terduga khususnya dalam menggunakan bahan kimia. Seperti pada penggunaan klor yang memberi gambaran bahwa akibat yang timbul dari operasi kimia berskala besar semakin mencemaskan.
Efek utama yang ditimbulkan klor bagi lingkungan diantaranya seperti senyawaan klor yang dihasilkan entah sengaja atau tidak sengaja.
Senyawaan klor dibedakan menjadi dua kategori, yaitu
- Kategori pertama, termasuk berbagai jenis pestisida, pelarut, dan hasil limbah industri.
- Kategori kedua adalah hasil pembakaran jenis plastik tertentu, kebocoran dalam proses industri, dan senyawaan klor yang terbentuk oleh klor yang digunakan dalam pemurnian air.
Pada tahun 1908, penduduk Amerika berjumlah 80 juta dan 100.000 orang meninggal akibat penyakit saluran pencernaan gastrointestinal, seperti kolera.
Pada tahun 1970, dari penduduk yang berjumlah lebih dari 200 juta, hanya 1700 orang yang meninggal karena penyakit gastrointestinal. Klorinasi air minum disertai metode pembuangan air selokan yang lebih bersih, dianggap sebagai hal yang paling berjasa untuk perbaikan tersebut.
Akhir-akhir ini, dengan semakin meningkatnya perhatian terhadap lingkungan, dan pengembangan peralatan analisis yang peka, runutan banyak senyawaan klor yang tidak diketahui telah ditemukan dalam air yang telah diklorasi.
Klor yang dimasukkan ke dalam air untuk agar dapat membunuh mikroorganisme yang dapat menimbulkan infeksi, dapat bereaksi dengan banyak senyawaan organik yang mengandung nitrogen dengan membentuk kloramina, (NH2Cl), atau kloramina tersubstitusi. Zat ini sangat beracun terhadap kerangkerangan, binatang air lainnya, dan membahayakan manusia.
Kloroform, (CHCl3) adalah senyawa yang ditemukan dari sekitar 100 senyawaan klor organik dalam air terklorasi, yang dianggap mutagenik, teratogenik, atau karsinogenik.
Salah satu cara untuk mengurangi jumlah senyawaan klor yang terbentuk dalam air minum adalah dengan menghilangkan bagian terbesar dari zat-zat organik sebelum mengklorasi. Suatu metode lain dengan menggunakan ozon sebagai ganti klor untuk membunuh mikroorganisme yang membahayakan kita.
Klor merupakan zat yang khas, dan memiliki kegunaan yang teramat penting, namun tetap saja klor juga mempunyai efek-efek yang merugikan. Tugas para ahli kimia adalah untuk mengurangi klor sampai sekecil mungkin dan menghilangkan efek buruk ini, agar kegunaannya masih dapat dipertahankan.