GOLONGAN ALKALI TANAH

Golongan alkali tanah merupakan sebutan untuk golongan IIA pada sistem

periodik unsur. Golongan alkali tanah terdiri dari unsur-unsur logam yaitu Logam

alkali tanah meliputi Berilium (Be), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stronsium (Sr),

Barium (Ba), dan Radium (Ra). Unsur–unsur ini bersifat logam karena cenderung

melepaskan elektron, dan disebut alkali tanah karena oksidanya bersifat basa

(alkalis) dan senyawanya banyak terdapat pada kerak bumi.

Secara umum logam alkali tanah memiliki kereaktifan yang lebih rendah

daripada logam alkali, namun dengan 2 elektron valensi (ns2) yang dimilikinya logam

alkali tanah pun mudah melepaskan 2 elektronnya membentuk senyawa dengan

tingkat oksidasi +2. Semua logam alkali tanah pada suhu kamar berwujud padat,

berwarna putih perak (kecuali berilium yang berwarna abu-abu), terdapat di dalam

senyawa yang tidak larut dalam tanah.

Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai unsur-unsur golongan alkali tanah

meliputi sumber/kelimpahannya, cara pembuatan/ekstraksi, sifat fisik, reaksi-reaksi,

dan kegunaan serta senyawaan logam alkali tanah.

A. Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah

1. Sumber/kelimpahan

Sumber/kelimpahan logam-logam alkali tanah adalah sebagai berikut:

Unsur Sumber/kelimpahan

Be - mineral beril Be3Al2Si6O18 atau aluminium silikat, Be3Al2(SiO3)6

Mg - Terdapat dalam air laut 0,001ppm.

- mineral magnesit (MgCO3)

- dolomite (CaCO3MgCO3)

- Epsomil/garam Inggris (MgSO4.7H2O)

- Kiserit (MgSO4.3H2O)

- Kalmit (KCl. MgSO4.3H2O)

1

- Olivin (MgSiO4)

- Asbes (CaMg(SiO3)4)

Ca - dolomite (CaCO3MgCO3)

- batu kapur/marmer (CaCO3)

- Gips (CaSO4.2H2O)

- Fosforit (Ca3(PO4)2)

- Fluorsfar (CaF2)

- Apatit (Ca3(PO4)2CaF2)

Sr - Selesit (SrSO4)

- Stronsianit (SrCO3)

Ba - Barit (BaSO4)

- Witerit (BaCO3)

Ra Bijih Uranium U-238 (zat radioaktif)

2. Cara Pembuatan Logam Alkali Tanah

a. Berilium

Berilium murni dapat diperoleh dengan mengubah bijih beril

menjadi oksidanya, BeO, kemudian oksida ini diubah menjadi klorida atau

flouridanya. Pemanasan florida dengan magnesium dalam tungku pada suhu

sekitar 1000°C menghasilkan logam berilium:

BeF2(S) + Mg(l) → Be(S) + MgF2(S)

Dari semua unsur golongan IIA, hanya berilium dan magnesium

yang diproduksi dalam jumlah besar. Berilium dibuat dengan cara

mengelektrolisis berilium klorida cair, yang ditambah NaCl sebagai

penghantar arus listrik, sebab BeCl2 kurang menghantarkan listrik karena

berikatan kovalen.

NaCl

2

b. Magnesium

Magnesium dapat dibuat dari mineral atau air laut. Mula-mula

mineral dolomit diekstraksi dengan air panas dan kemudian dipanaskan,

Oksida CaO.MgO dilarutkan dalam air laut (yang mengandung Mg2+),

sehingga terjadi reaksi:

Jika larutan bersifat basa, akan terjadi endapan Mg(OH)2 secara sempurna dan

disaring, kemudian dilarutkan dalam HCl sehingga terbentuk MgCl2. Setelah

itu, MgCl2 dicairkan dan dielektrolisis, sehingga didapat logam Mg.

Jika tidak ada dolomit, maka dipakai batu kapur yang bila dibakar

akan terurai sebagai berikut.

Kemudia CaO ditambah air laut (ada Mg2+)

Padatan Mg(OH)2 disaring dan dilakukan seperti di atas untuk mendapatkan

logam Mg. Secara komersial, Magnesium dibuat dengan reaksi:

Logam alkali dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya dengan logam

pengoksidasi, seperti:

Kalsium, stronsium, dan barium sangat sedikit yang diproduksi,

karena belum banyak kegunaannya, tidak stabil dan mudah bereaksi dengan

udara dan air. Ketiga unsur ini dapat dibuat dengan mengelektrolisis cairan

garam kloridanya.

3

3. Sifat Fisik Logam Alkali Tanah

Secara umum, logam alkali tanah berwarna putih keperakan. Adapun beberapa

sifat logam alkali tanah ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 1. Beberapa sifat fisik logam alkali tanah

Sifat Be Mg Ca Sr Ba Ra

Struktur Kristal H H Kbm Kbm Kbb

Nomor atom 4 12 20 38 56 88

Konfigurasi electron [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2 [86Rn]7s2

Massa atom relatif

(Ar)9,01216 34,305 40,08 87,62 137,34

Titik leleh (K) 1553 924 1124 1073 1123 ≈700

Titik didih (K) 3040 1380 1710 1650 1910 ≈1700

Kerapatan (gr/cm3) 1,86 1,74 1,55 2,54 3,59 5,5

Entalpi peleburan

(kjmol-1)11,6 9,0 8,0 9,2 7,7 -

Entalpi penguapan

(kjmol-1)293 129 150 139 151 -

Energi sublimasi

(kjmol-1 250C)319,3 150 192,6 164 175,6 -

Energi ionisasi

pertama (kjmol-1)899 739 590 590 503 509

Energi ionisasi kedua

(kjmol-1)1757 1451 11,45 1064 0,65 975

Keelektonegatifan

(skala pauling)1,5 1,2 1,0 1,0 0,9 -

Jari-jari atom (A0) 1,11 1,60 1,97 2,15 2,17 -

Jari-jari atom M2+

(A0)0,30 0,65 0,99 1,13 1,35 -

4

Potensial elektrode

standar (V)M2+/M-1,70 -2,34 -2,87 -2,89 -2,90 -

Entalpi hidrasi M2+

(kjmol-1)-2981 -2082 -1760 -1600 -1450 -

Daya hantar molar

(Ohm-1cm2mol-1)90,0 106,1 119,0 118,9 127,2 -

Jumlah isotop di alam 1 3 6 4 7

Kekerasan (Skala

Mohs)≈5 2,0 1,5 1,8 ≈2 -

∆Hatomisasi (KJ/mol) 149 177 164 175

Daya hantar listrik 818 36,3 35,2 7,0 - -

Warna nyala Putih putihJingga

merahMerah Hijau -

Keterangan : H = Heksagonal

Kbm = Kubus berpusat muka

Kbb = Kubus berpusat badan.

Logam alkali tanah mempunyai densitas (rapatan) relatif rendah, dan semakin

besar dengan naiknya nomor atom kecuali kalsium.

Ikatan metalik logam-logam alkali tanah lebih kuat daripada ikatan metalik

logam alkali sebagaimana ditunjukkan oleh harga entalpi atomisasi.

Titik leleh dan kekerasan logam alkali tanah juga lebih besar daripada logam

alkali. Walaupun densitas logamnya naik dengan naikknya nomor atom

seperti halnya logam alkali, titik leleh dan entalpi atomisasi berubah hanya

sedikit saja, berbeda dari titik leleh dan entalpi atomisasi logam alkali.

Logam alkali tanah kurang reaktif atau kurang elektropositif dibandingkan

logam alkali, namun lebih reaktif daripada logam-logam yang lain.

5

Ion logam alkali tanah selalu mempunyai tingkat oksidasi +2, dan

senyawanya bersifat stabil, padatannya bersifat ionik, tak berwarna kecuali

jika anioniknya berwarna. Sebagian sifat kovalen dijumpai pada senyawa

magnesium, terlebih senyawa berilium didominasi oleh ikatan kovalen.

4. Reaksi-reaksi Logam Alkali Tanah

1. Reaksi dengan air

Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi baik dengan air membentuk basa

dan gas hidrogen. Magnesium bereaksi sangat lambat dengan air dingin dan

sediki lebih baik dengan air panas, sedangkan berilium tidak bereaksi.

Ba bereaksi dengan air dingin paling hebat dibanding logam alkali tanah

lainnya.

2. Reaksi dengan udara

Semua logam alkali tanah terkorosi terus-menerus membentuk oksida,

hidroksida, atau karbonat, kecuali berilium dan magnesium. Berilium dan

magnesium juga bereaksi dengan oksigen di udara, tetapi lapisan oksida yng

terbentuk melekat kuat pada permukaan logam sehingga menghambat korosi

berkelanjutan. Apabila dipanaskan dengan suhu yang tinggi, semua logam

alkali tanah, termasuk berilium dan magnesium terbakar di udara membentuk

oksida dan nitrida.

3. Reaksi dengan halogen (X 2)

Semua logam alkali tanah bereaksi denga halogen membentuk garam halida.

6

4. Reaksi dengan hidrogen

Adanya pemanasan menyebabkan logam alkali tanah dapat bereaksi dengan

hidrogen membentuk senyawa hidrogen.

5. Reaksi dengan belerang

Reaksi logam alkali tanah dengan belerang menghasilkan senyawa sulfida.

6. Reaksi dengan asam dan basa

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat seperti (HCl) membentuk

garam dan gas hidrogen. Reaksi semakin hebat dari berilium ke barium.

Salah satu unsur logam alkali tanah yaitu Be, memiliki sifat amfoter. Berilium

selain dapat bereaksi dengan asam kuat juga dapat bereksi dengan basa kuat.

5. Kegunaan Logam Alkali Tanah

a. Berilium

1. Campuran logam berilium dengan tembaga sebagai bahan

pembuatan pegas, klip, dan sambungan listrik.

2. Berilium mempunyai penampang lintang adsorbsi kecil (tidak

menyerap neutron) digunakan pada industri energi nuklir.

3. Berilium transparan terhadap sinar X (digunakan dalam tabung

sinar X).

4. Logam berilium semakin banyak dibutuhkan, karena

kerapatannya kecil, murah, kuat, stabil dan kurang menyerap sinar X. Maka

logam ini dipakai untuk pesawat ruang angkasa dan pintu tabung sinar X.

7

b. Magnesium

1. Aliasi untuk bahan konstruksi pesawat terbang dan mobil

magnalium (Mg 15%, Al 85%, dan Ca 2%).

2. Pereaksi Griganard, C2H5MgBr.

3. Magnesium digunakan sebagai bahan untuk membuat

pasta gigi.

4. Magnesium dan kalsium sebagai pereduksi untuk

menghasilkan U, Ti, Th, dari fluorida dan korida.

5. Magnesium dipakai untuk membuat kembang api dan

lampu penerang pada photografi (blitz)

6. MgO (Magnesia) digunakan sebagai bata penahan

panas / api untuk melapisi tanur dan tempat pembakaran semen.

7. Mg(OH)2 disebut susu magnesia dipakai sebagai obat

maag karena dapat menetralkan asam lambung (HCl) dan juga sebagai

bahan pasta gigi.

8. MgSO4.H2O digunakan sebagai pencahar yang dikenal

dengan nama garam epsom/garam inggris.

c. Kalsium (Ca)

1. Kalsium oksida (CaO2)

Kalsium oksida (CaO2) atau disebut kapur tohor, banyak digunakan dalam

industri besi, baja, gula, air minum, kapur klorin, kalsium karbida, kalsium

sianida, dan kalsium sianat.

2. Kalsium hidroksida (Ca(OH)2)

Unuk mengolah bahan buangan industri

Untuk menghilangkan kesadahan air (proses Clark).

Untuk pengolahan air limbah.

Untuk produksi gual.

8

Untuk proses Solvay (pembuatan soda).

Pembuatan adonan kapur untuk bangunan.

3. Kalsium sulfat (CaSO4)

Kalsium sulfat yang tidak mengandung air disebut anhidrid, sedangkan jika

mengandung dua molekul air kristal dinamakan gibs atau albast

(CaSO4.2H2O). Gibs digunakan untuk membuat cetakan gigi dan pembalut

patah tulang.

4. Kalsium karbonat (CaCO3)

Kalsium karbonat menyusun rangka luar hewan, misalnya rumah siput,

keong, dan batu karang dan cangkang (kulit) telur. Didalam air, Kalsium

karbonat terdapat dalam bentuk senyawa hidrogen karbonat (Ca(HCO3)(aq).

Air yang mengandung hidrogen karbonat disebut air sadah.

5. Kalsium karbida (CaC2)

Kalsium karbida digunakan untuk membuat gas asetilen.

Kalsium diperoleh dari pemanasan kapur tohor dicampur karbon.

6. Kaporit (Ca(OCl)2)

Kaporit digunakan sebagai disinfektan pada air PAM dan kolam renang.

7. Senyawa Ca(H2PO4)2

Senyawa ini dipakai sebagai pupuk superfosfat (TSP).

d. Stronsium

1. Senyawa stronsium dapat dipakai sebagai bahan cat dan untuk

membuat

kembang api dengan nyala berwarna merah terang.

2. memperkuat tulang tiruan / tulang buatan

9

3. stronsium-85 digunakan untuk mendeteksi kanker tulang

e. Barium

Senyawa barium dapat dipakai sebagai nyala hijau pada kembang api, bahan

penyamak kulit, bahan cat , dan racun tikus.

B. SENYAWA LOGAM ALKALI TANAH

1. Oksida alkali tanah

Senyawa logam golongan alkali dengan oksigen disebut oksida alkali tanah

(LO), yang dapat dibuat dari logamnya dan oksigen.

(L=Mg, Ca, Sr, Ba)

Atau penguraian senyawa karbonatnya.

Oksida ini cukup stabil, karena kalor pembentukan dan energi bebas

pembentukannya bertanda negatif. Oksida dari grup IIA merupakan zat padat

putih dengan titik leleh yang sangat tinggi. Oksida ini cenderung bereaksi

perlahan-lahan dengan air dan karbon dioksida dalam udara, masing-masing

membentuk hidroksida dan karbonat.

Tabel 2. Termodinamika oksida alkali tanah, 250C(kj/mol)

BeO MgO CaO SrO BaO

-609,6 -601,7 -635,1 -592,0 -533,5

-580,3 -569,4 -604,0 -561,9 -525,1

Tipe

kristal

Kubus

terjejalOktahedron oktahedron oktahedron oktahedron

10

Kelarutan oksida ini dalam air makin ke kanan makin bertambah. Magnesium

oksida (MgO) kurang kuat bereaksi dengan air, kecuali bila dipanaskan. Sifat

berilium oksida berbeda dari yang lain, karena titik leburnya lebih tinggi dan bersifat

amfoter. Oksida ini dengan asam kuat membentk Be2+, dan dengan basa kuat menjadi

:

Sifat amfoter ini disebabkan ion berilium kecil dan muatannya besar (2+).

Kalsium oksida disebut kapur, dan bereaksi kuat dengan air membentuk kalsium

hidroksida.

Salah satu bahan semen portland adalah kasium oksida. Bila semen diberi air

maka akan terjadi reaksi diatas, sehingga menjadi keras.

2. Alkali Tanah Hidroksida

Alkali tanah hidroksida L(OH)2(s) dapat dibuat dengan mereaksikan oksidanya

dengan air.

(L=Ca, Cr, Ba0

Hidroksida ini sukar larut dalam air, dan kelarutannya bertambah dari atas ke bawah

dalam sistemperiodik.

Tabel 3. Hasil kali kelarutan (Ksp) hidroksida alkali tanah

Hidroksi alkali tanah Hasil kali kelarutan (Ksp)

Be(OH)2 2 x 10-22

Mg(OH)2 7,1 x 10-12

Ca(OH)2 6,4 x 10-6

Sr(OH)2 32 x 10-4

Ba(OH)2 3 x 10-4

11

3. Alkali Tanah Halida

Semua logam alkali tanah dapat membentuk halida (LX2) langsung dari unsur

lain.

Sifat fisika berilium klorida berbeda jauh dari halida yang lain (tabel 4). Hal ini

menunjukkan bahwa berilium kurang bersifat logam dibandingkan unsur alkali tanah

yang lain. Tidak ada bukti yang kuat bahwa ada ion bebas Be2+ dalam BeCl2, tetapi

menujukkan sifat kovalen. Hal ini disokong oleh bukti bahwa larutan senyawa ini

tidak menghantarkan listrik dan tidak dapat dielektrolisis. Digambarkan bahwa BeCl2

membentuk rantai ikatan kovalen koordinasi antara molekul BeCl2 yang berdekatan.

Cl Cl Cl Cl Cl

Be Be Be Be Be

Cl Cl Cl Cl Cl

Tabel 4. Sifat halida alkali tanah

Titik lebur (0C) Titik didih (0C)

BeCl2 405 490

MgCl2 715 1400

CaCl2 780 1600

12

4. Alkali Tanah Sulfat

Alkali tanah sulfat merupakan garam yang sukar larut, dengan kelarutan makin

kecil dari kalsium ke barium (tabel 5). Barium sulfat dipakai sebagai pemutih kertas

fotografi dan pembuatan polimer. Dalam diagnosis dengan sinar X, dipakai BaSO4

untuk mencari ketidakteraturan usus halus. Unsur yang telah diisi BaSO4 akan dapat

dipotret, karena senyawa ini tidak tembus sinar X.

Tabel 5. Hasil kali kelarutan alkali tanah sulfat

Ksp

CaSO4 2 x 10-4

SrSO4 2,9 x 10-7

BaSO4 1,5 x 10-9

5. Alkali Tanah Karbonat

Senyawa kalsium karbonat (CaCO3) terdapat dalam batu kapur dan marmer,

sedangkan dolomit mengandung MgCO3 dan CaCO3. Kalsium karbonat adalah bahan

pembuat kapur tulis dan dipakai dalam pasta gigi. Batu kapur sangat penting dalam

industri, seperti bahan pembuat semen. Rumah binatang laut, seperti siput, lokan, dan

penyu terbuat dari kalsium karbonat.

C. KELARUTAN SENYAWA LOGAM ALKALI TANAH

Salah satu perbedaan logam alkali dari logam alkali tanah adalah dalam hal

kelarutan senyawanya. Senyawa logam alkali pada umumnya mudah larut dalam air,

sedangkan senyawa logam alkali tanah banyak yang sukar larut. Nilai ketetapan hasil

kali kelarutan (Ksp) dari berbagai senyawa logam alkali tanah dapat dilihat dalam

tabel 6.

13

Anion

kation

OH-SO CrO CO

Be2+ 2 x 10-18 (besar) (besar) (besar) (kecil)

Mg2+ 1,8 x 10-11 (besar) (besar) 1 x 10-15 8,6 x 10-5

Ca2+ 5,5 x 10-6 9,1 10-6 7,1 x 10-4 2,8 x 10-9 2 x 10-9

Sr2+ 3,2 x 10-4 7,6 x 10-7 3,6 x 10-5 1,1 x 10-10 2 x 10-7

Ba2+ 5 x 10-3 1,1 x 10-10 1,2 x 10-10 5,1 x 10-9 1,6 x 10-7

Berdasarkan data dalam tabel, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kelarutan basa bertambah dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2, dengan kecenderungan

Ba(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar larut, Ca(OH)2 sedikit larut, sedangkan Sr(OH)2 dan

Ba(OH)2 dan Ba(OH)2 mudah larut.

2. Kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO4 Ke BaSO4 dengan kecenderungan

BeSO4 dan MgSO4 mudah larut, CaSO4 sedikit larut, sedangkan SrSO4 dan BaSO4

sukar larut.

3. Kelarutan garam kromat berkurang dari BeCrO4 ke BaCrO4 dengan

kecenderungan BeCrO4, MgCrO4, dan CaCrO4 mudah larut, SrCrO4 sedikit larut,

sedangkan BaCrO4 sukar larut.

4. Semua garam karbonat sukar larut.

5. Semua garam oksalat sukar larut, kecuali MgC2O4 sedikit larut.

Perbedaan kelarutan logam alkali tanah dapat digunakan untuk pemisahan atau

identifikasi ion alkali tanah.

14