LOGAM ALKALI TANAH A. Jenis dan sifat Unsur-unsur logam golongan alkali tanah merupakan logam golongan IIA dalam sistem periodik. Unsur-unsur tersebut meliputi : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Unsure ini mempunyai electron valensi 2, yang cenderung melepaskan elektron, sehingga bermuatan +2. Dinamakan alkali tanah karena unsur ini agak sukar larut dalam air dan tetap stabil dalam temperature tinggi. Senyawa alkali tanah yang banyak terdapat di alam adalah kalsium dan magnesium. Sementara itu, Ra yang berifat radioaktif sedikit dijumpai di alam. Kalsium sebagai penyusun tulang dan gigi terdapat juga pada batu kapur, pualam (CaCO3), dan gypsum (CaSO4.2H2O). Magnesium terdapat pada MgCO3, MgSO4, Asbes (CaSiO3.3MgSiO3), dan mika (K-Mg-Al-silikat). Selain itu, magnesium bermanfaat sebagai penyusun klorofil pada tumbuh-tumbuhan. Tabel Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali Tanah Sifat Nomor Atom Jari-Jari Atom Jari-Jari Ion (M2+), Energi Ionisasi (kJ/mol) *Tingkat Pertama *Tingkat Kedua *Tingkat Ketiga Keelektronegatifan (Skala Pauling) Kerapatan (g/cm3) Titik Leleh ( ) Titik Didih ( ) Potensial Reduksi Standar (Volt) Konfigurasi Elektron Warna Nyala Be 4 1,11 0,30 899 1757 14848 1,5 1,85 1278 2970 -1,70 (He)2s2 Putih Mg 12 1,60 0,65 738 1451 7733 1,2 1,74 649 1090 -2,37 (Ne)3s2 Putih Ca 20 1,97 0,99 590 1145 4912 1,0 1,54 839 1484 -2,87 (Ar)4s2 Jingga merah Sr 38 2,15 1,13 550 1064 4210 1,0 2,6 769 1384 -2,89 (Kr)5s2 Merah Ba 56 2,17 1,35 503 965 3430 0,9 3,51 725 1640 -2,90 (Xe)6s2 Hijau

a. Sifat-sifat fisis Semua unsurnya berwujud padat pada suhu ruangan

Dibandingkan dengan unsur-unsur alkali, unsur-unsur alkali tanah mempunyai titik leleh, kerapatan, dan kekerasan yang lebih tinggi sebab ikatan logam di antara atom- atomnya lebih kuat sehingga logam alkali tanah lebih bersifat logam dibandingkan dengan logam alkali. Garam alkali tanah dapat memancarkan spektrum warna sebagai berikut : No 1 2 3 4 5 Berilium Magnesium Kalsium Strontium Barium Unsur Putih Putih Jingga merah Merah bata Hijau Warna nyala

Kelarutan Senyawa Logam Alkali Tanah Kelarutan senyawa yang terdiri dari unsur alkali tanah yang berikatan dengan ion yang bervalensi 1, yakni Cl-, Br-, I-, NO3-, akan mudah larut dalam air. Namun, jika berikatan dengan OH- dan F-, akan sukar larut dalam air. Kelarutan senyawa yang terdiri dari unsur alkali tanah dengan ion yang bervalensi -2, yakni CO32-, SO42-, dan CrO42-, tidak akan larut dalam air, kecuali dengan S2-.

b. Sifat-sifat kimia 1. Hubungan kereaktifan logam alkali tanah dengan jari-jari atom dan elektron valensi Dalam satu periode Dalam satu periode sistem periodik, dari kiri ke kanan sifat logam berkurang, berarti sifat logam dari alkali tanah kurang reaktif dibandingkan dengan logam alkali. Dalam satu periode dari kiri ke kanan : Jari-jari atom makin kecil, akibatnya energi ionisasi makin besar dan keelektronegatifan makin besar. Maka : sifat logam makin menurun (makin kurang reaktif).

Dalam satu golongan Dalam satu golongan sistem periodik, kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari berilium (Be) ke barium (Ba) karena jarijari atom dari berilium ke barium bertambah besar sehingga energi ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibatnya, kecenderungan untuk melepaskan elektron untuk membentuk senyawa ion makin besar. Jadi, semua senyawa logam alkali tanah bagian bawah seperti kalsium, strontium, dan barium berbentuk senyawa ion, tetapi magnesium membentuk beberapa senyawa kovalen, sedangkan berilium membentuk senyawa-senyawa yang bersifat kovalen. Dalam satu golongan dari atas ke bawah: Jari-jari atom makin besar, akibatnya energi ionisasi serta keelektronegatifan berkurang Maka sifat logam makin reaktif

2. Reaksi-reaksi logam alkali tanah Alkali tanah merupakan golongan unsur logam yang reaktif sehingga dapat bereaksi dengan berbagai unsur, antara lain: a. Reaksi dengan air Reaksi logam alkali tanah dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Tetapi berilium tidak bereaksi sebab akan segera terbentuk BeO yng melapisi permukaan logam. Contoh:

b. Reaksi dengan udara

Bila semua logam alkali tanah, termasuk berilium dan magnesium, dipanaskan dengan suhu tinggi maka akan membentuk oksida dan nitrida. Contoh:

Reaksi dengan halogen Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk halida, dan lelehan halida mempunyai daya hantar listrik yang baik, kecuali halida berilium mempunyai daya hantar listrik yang buruk. Hal ini menunjukkan bahwa halida berilium bersifat kovalen. Contoh:

c. Reaksi dengan hidrogen Pada pemanasan, logam alkali tanah dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida, kecuali BeH2 dan MgH2 tidak dikenal. Contoh:

d. Reaksi dengan belerang Jika logam alkali tanah dipanaskan dengan belerang akan diperoleh senyawa sulfida. Contoh:

e. Reaksi dengan asam Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat seperti HCl menghasilkan garam dan gas hidrogen. Contoh:

c. Pembuatan Logam Alkali Tanah Harga potensial reduksi logam alkali tanah lebih negatif dari pada air segingga logam alkali tanah tidak dapat dibuat melalui elektrolisis larutan garamnya, tetapi dapat dibuat dari elektrolisis leburan (cairan = lelehan) Logam alkali tanah yang paling banyak diproduksi adalah magnesium. Pengolahan magnesium dari air laut melalui proses elektrolisis, sebagai berikut. a. Pemanasan batu kapur atau kulit kerang untuk mendapatkan kalsium oksida (CaO).CaO3( s ) CaO( s ) + CO2( g )

b. CaO dicampur dengan air laut sehingga magnesium diendapkan sebagai magnesium hidroksida (Mg(OH)2).+ CaO 3( s ) + H 2O( l ) Ca (2aq ) + 2OH ( ) aq

M (2aq ) + 2OH ( ) M (OH ) 2 ( s ) g + g aq

c. Endapan Mg(OH)2 yang terbentuk, disaring lalu direaksikan dengan larutan HCl pekat sehingga terbentuk larutan magnesium klorida (MgCl2).Mg (OH ) 2 ( s ) + 2 HCl( aq )

MgCl

2 ( aq )

+ 2 H 2O( l )

d. Selanjutnya kelarutan MgCl2 diuapkan sehingga diperoleh kristal MgCl2. Kristal ini kemudian dicairkan lalu dielektrolisis leburan.MgCl2(l )

Mg (2l+ + 2Cl () ) l

Katode : Mg (2l+ + 2e Mg ( l ) ) Anode : 2Cl () 2Cl 2 ( g ) + 2e l

d. SENYAWA DAN KEGUNAANNYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Logam Alkali Tanah di Alam dan penggunaannya Logam Alkali Tanah termasuk logam yang reaktif sehingga tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam, melainkan berupa senyawa, antara lain: a. Berilium (Be) Berilium terdapat dalam bijih beril, Batu manikam merupakan kristal beril, berwarna hijau karena mengandung sedikit krom.

Kegunaan berilium antara lain: 1. Digunakan untuk membuat logam-campur. Paduan berilium dengan tembaga yang mengandung kira-kira 2% berilium digunakan untuk membuat pegas, klip, dan sambungan listrik. Paduan berilium dapat juga digunakan untuk bangunan yang menuntut persyaratan beban ringan karena berilium merupakan logam ringan tapi cukup keras.

2. Digunakan untuk membuat jendela sinar X dan berbagai komponen reaktor atom karena berilium mempunyai daya serap radiasi sangat rendah.

b. Magnesium (Mg) Magnesium merupakan unsur kedelapan terbanyak dalam kerak bumi, yaitu sebagai: 1. Karbonat, antara lain : magnesit 2. Sulfat, antara lain : Epsomit ( 3. Klorida, antara lain : Karnalit 4. Asbes/silikat : ( 5. Air laut atau air asin, magnesium berbentuk ion , Dolomit

Pada pembuatan Magnesium menurut proses Dow, sumber magnesium berasal dari air laut. Asal mula magnesium dalam air laut dapat dijelaskan sebagai berikut. Dalam batu-batuan terdapat kalsium dan magnesium yang melimpah. Akibat pengaruh cuaca dan hujan, batu-batuan tersebut melepaskan dalam bentuk senyawa yang larut dalam air, yang pada akhirnya terkumpul dalam laut. Ion dalam air laut digunakan oleh kerang-kerangan untuk membangun cangkangnya sebagai . Sisa-sisa hewan ini membentuk endapan batu kapur didasar laut atau di tepi pantai. Ion yang berada dalam air laut, sebagian bereaksi dengan endapan batu kapur membentuk dolomit. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa sebagai sumber utama produksi kalsium dan senyawa

kalsium adalah batu kapur ( air laut.

. Sedangkan sumber magnesium adalah

Kegunaan Magnesium antara lain : 1. Digunakan untuk membuat logam-campur. Paduan magnesium dengan aluminium disebut magnalium, yaitu logam yang kuat tetapi ringan, tahan terhadap asam, basa serta korosi. Magnalium digunakan untuk membuat komponen pesawat terbang, rudal, tangga aluminium, bak truk, dan lain sebagainya. 2. Digunakan untuk mengolah logam-logam tertentu karena magnesium merupakan reduktor kuat. 3. Digunakan untuk membuat kembang api ban blitz karena pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang. 4. Unsur magnesium merupakan unsur yang berperan dalam penyusunan klorofil dalam tumbuhan.

Kegunaan senyawa magnesium adalah sebagai berikut. 1. 2. Senyawa MgO2 disebut magnesia: Digunakan sebagai keertas tahan api/panas Digunakan untuk melapisi tanur dan pembakaran semen

Suspensi pekat dari Mg(OH)2, disebut susu magnesia: Digunakan sebagai antasida (obat maag) untuk menetralkan kelebihan asam lambung (HCl).

3. Senyawa MgSO4.7H2O, disebut garam epsom (garam Inggris atau bitter salt): digunakan sebagai obat urus-urus (pencahar). c. Kalsium (Ca) Kalsium merupakan unsur kelima terbanyak dalam kerak bumi, yaitu sebagai: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Batu kapur, batu pualam (CaCO3) Dolomit (CaCO3.MgCo3) Gipsum (CaSO4.2H2O) Marbel Argonit Asbes unsur yang terdapat pada tulang dan gigi manusia.

Kalsium dalam bentuk unsur tidak banyak penggunaannya. Paling tidak kalsium digunakan sebagai: 1. elektrode dalam aki, yaitu sedikit kalsium dengan timbal yang digunakan sebagai elektrode. 2. reduktor atau engikat pengotor (scavenger) pada pengolahan logam tertentu. Kegunaan senyawa kalsium antara lain: 1. Kalsium oksida (CaO), disebut batu tohor atau batu gamping: CaO dibuat dengan cara pemanasan batu kapur atau kulit kerang pada suhu sekitar 900oC.

CaCO

3

900 C CaO ( s ) +CO 2 ( g )

o

Jika CaO dicampur dengan air maka CaO akan berubah menjadi Ca(OH)2 yang disebut kapur kembang (air kapur).

CaO ( s ) + H 2 O( l ) Ca (OH ) 2 ( aq )

CaO banyak digunakan antara lain: a) Sebagai fluks pada industri baja, yaitu untuk mengikat pengotor membentuk terak. b) Untuk mengeringkan berbagai zat, misalnya alkohol, karena CaO bersifat higroskopis (daya tarik terhadap air sangat besar). c) Untuk mengurangi keasaman pada tanah pertanian. d) Untuk menetralkan sifat asam pada berbagai proses, seperti pengolahan pada gula tebu. e) Untuk mengendalikan pencemaran udara dan air, misalnya untk menetralkan asam dari air limbah atau untuk mengikat oksida.belerang (SO2) dari asap industri. f) Untuk membuat senyawa kalsium lain, seperti Ca(OH)2, CaC2 (kalsium karbonat), dan lain-lain. g) Untuk menjernihkan air pada pengolahan air minum.

2) Kalsium hidroksida (Ca(OH)2) disebut kapur kembang (air kapur = kapur mati = slake lime) Kalsium hidroksida merupakan basa kuat yang termurah dalam industri. Digunakan untuk : a. Menetralkan sifat asam dalam berbagai industri, misalnya pengolahan gula tebu b. Adukan semen c. Mengapur tembok, air kapur dipoleskan pada tembok/dinding. Warna putih pada tembok muncul akibat reaksi antara air kapur dengan CO2 dari udara. Ca(OH)2(aq) + CO2(g) CaCO 3(s) + H2O(l) putih d. Pengolahan air limbah dan menghilangkan kesadahan air. 3) Kalsium sulfat (CaSO4) Kalsium sulfat di alam berupa kristal tidak berwarna yang disebut gips atau batu tahu atau albast (CaSO4.2H2O) Jika dipanasakan samapai suhu kurang lebih 150oC, akan melepaskan 1,5 mol air kristalnya, berubah menjadi putih yaitu gips bakar 1 1 2 H2O(s) + 1 2 H2O(l) CaSO4.

CaSO4.2H2O(s)

150oC

Gips bakar, jika dicampur dengan air dapat menyerap air dan mengeras menjadi CaSO4.2H2O. Gips bakar dapat digunakan untuk : a. b. c. d. Membalut tulang yang patah Membuat cetakan, misalnya cetakan gigi, keramik dll. Membuat bahan cat putih dalam industri cat Pembuatan kapur tulis, yaitu campuran kalsium sulfat, kaolin, asam oleat dan NaOH

4) Kalsium karbonat (CaCO3) Kalsium karbonat banyak terdapat di alam sebagai batu kapur, batu pualam, kulit kerang, batu karang, stalaktit, dan stalakmit. CaCO3 sukar larut (atau sedikit larut) dalam air, tetapi jika air pelarut mengandung banyak CO2, akan berubah menjadi Ca(HCO3)2 yang larut dalam air. CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca(HCO3)2(l)

Apabila air menguap maka akan meninggalkan lapisan CaCO3 dan inilah yang menyebabkan terbentuknya stalaktit dan stalakmit di gua-gua kapur. Air yang mengandung Ca(HCO3)2 merupakan kesadahan sementara. Kesadahan ini sangat merugikan dalam industri yang menggunakan ketel-

ketel uap karena terjadi endapan yang menempel pada ketel. Selain itu, air sadah tidak baik digunakan untuk mencuci pakaian. Kalsium karbonat (CaCO3) digunakan untuk : a. Kapur tulis, yang telah dicampur dengan zat-zat pelembut b. Bahan baku penting dalam industri-industri karena mudah terurai oleh pemanasan

5) Kalsium karbida (CaC2) Kalsium karbida (CaC2) dikenal dengan nama karbid, diperoleh dari mereduksi kapur tohor (CaO) dengan karbon (C) yang dipanaskan. Kalsium karbida digunakan untuk membuat gas asetilena dengan cara mereaksikan kalsium karbida dengan air. Campuran gas asetilena dan udara menghasilkan energi panas yang sangat tinggi sehingga campuran gas ini dapat dimanfaatkan untuk mengelas dan memotonga baja. Gas ini juga digunakan untuk membuat alcohol, asam cuka, dll.

6)

Senyawa-senyawa kalsium lainnya a. Kalsium klorida (CaCl2) digunakan sebagai zat pengering kertas karena sifatnya sangat higroskopis. b. Kaporit (CaOCl2) digunakan sebagai zat desinfektan pada air ledeng dan kolam renang.

a. Strontium (Sr) Strontium merupakan logam golongan alkali tananh yang jumlahnya sedikit, terdapat dalam stronsianit (SrCO3), selestit (SrO4). Senyawa strontium digunakan untuk membuat kembang api karena memberi nyala berwarna merah terang.

b. Barium (Ba) Barium merupakan logam golongan alkali tanah yang jumlahnya sedikit, tetapi lebih banyak daripada strontium (kelimpahan strontium 0,02% sedangkan barium 0,04%), terdapat dalam barit (BaSO4). Barium dan berilium merupakan zat yang sangat beracun bagi manusia. Kegunaaan senyawa barium : 1) Barium Sulfat (BaSO4) : Barium sulfat biasanya dipakai sebagai bahan cat putih (blanc fixe)

2) Barium nitrat (Ba(NO3)2) : Barium nitrat banyak digunakan dalam pabrik kembang api (mercon) karena memberi nyala berwarna hijau. c. Radium (Ra) Radium merupaka golongan IIA yang jumlahnya paling sedikit (kelimpahan 10-10%), sebab bersifat radioaktif sehingga mudah berubah menjadi unsure lain. Radium terdapat sebagi campuran dalam bijih uranium (pitchblende, U3O8).

E. NAMA-NAMA MINERAL YANG MENGANDUNG UNSUR TERSEBUT

Jenis Mineral mineral karbonat

Mineral kalsit, limestone (CaCO3) dolomite (CaCO3.MgCO3)

Kandungan Utama kalsium (Ca) magnesium (Mg) kalsium (Ca) kalsium (Ca) strontium (Sr) barium (Ba)

mineral halida mineral sulfat

fluorit (CaF) anhidrit, gipsum (CaSO4) kelestit (SrSO4) barit (BaSO4)