1. Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golongan IIA. Yang termasuk ke dalam golongan II A 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

longan 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 di lepaskan, agar 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.

A.   Sifat Fisika Logam Alkali Tanah

 

Beberapa Sifat Umum Logam Alkali TanahSifat Umum Be Mg Ca Sr BaNomor Atom 4 12 20 38 56Konfigurasi Elektron [He] 2s2 [Ne] 3s2 [Ar] 4s2 [Kr] 5s2 [Xe] 6s2Titik Leleh 1553 923 1111 1041 987Titik Didih 3043 1383 1713 1653 1913Jari-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 0.89Potensial Elektroda (V)

-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

Pada golongan II A, Semakin ke bawah dalam golongan unsur semakin berkurang keelektronegatifannya.

Karena mempunyai dua elektron valensi yang terlibat dalam pembentukan ikatan logam menyebabkan unsur-unsur logam alkali tanah lebih keras energi kohesi lebih besar dan titik lelehnya lebih tinggi dibandingkan logam golongan IA.

Titik leleh unsur-unsur golongan alkali tanah  tidak berubah secara teratur karena mempunyai struktur kristal yang berbeda antara satu dengan lainnya.

Jika dibandingkan dengan unsur-unsur pada golongan I A, unsur-unsur golongan II A kurang reaktif. Hal ini karena unsur golongan II A mempunyai 2 elektron pada kulit terluarnya sehingga energi ionisasinya lebih besar dibandingkan unsur golongan I A yang hanya memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Semakin tingginya energi ionisasi, berarti cenderung lebih sulit berikatan dengan unsur lain. Urutan kereaktifan golongan alkali tanah adalah Ra > Ba > Sr > Ca > Mg > Be.

Seperti halnya  golongan logam alkali, garam-garam dari logam alkali tanah memberikan warna khas seperti pada logam alkali jika dipanaskan pada nyala api bunsen. Garam-garam Kalsium memberikan nyala berwarna merah bata, garam-garam Stronsium memberikan nyala warna merah.

B.   Sifat Kimia Logam Alkali Tanah

 

1. Reaksi dengan Air.

Sifat reaksi dengan air dalam satu golongan dari atas ke bawah makin reaktif dan eksotermis seperti halnya golongan I A. Reaksi ini membentuk hidroksida logam alkali tanah dan gas Hidrogen.

Mg (s) + 2 H2O (l) → Mg(OH)2 (aq) +  H2 (g) , reaksinya lambat.

Ca (s)  + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 (aq) +  H2 (g) , reaksi lebih cepat.

Sr (s)  +  2 H2O (l) → Sr(OH)2 (aq)  +  H2 (g) , reaksi cepat.

 

2. Reaksi dengan Asam.

Logam alkali tanah mudah larut dalam asam, reaksi ini mengahsilkan garam dan gas Hidrogen.

Be (s)  +  HCl (aq) →  BeCl2 (aq)  +  H2 (g)

Mg (s)  +  H2SO4 (aq) →  MgSO4 (aq)  +  H2 (g)

Ca (s)  +  HBr (aq) →  CaBr2 (aq)  +  H2 (g)

 

3. Reaksi dengan basa.

Dalam golongan unsur alkali tanah, hanya Berilium sebagai logam amphoter yang bereaksi dengan basa menurut reaksi:

Be (s)  +  NaOH (aq) → Na2BeO2 (aq)  +  H2 (g)

 

4. Reaksi dengan Udara.

Logam alkali tanah (golongan II A) dapat bereaksi dengan Oksigen dan Nitrogen dari udara menurut persamaan reaksi:

2 M (s) + O2 (g)  → 2MO (s)

3 M (s) + N2 (g)  → M3N2 (s)

(M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

 

5. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Halogen.

Logam alkali tanah cenderung bersifat elektropositif (cenderung melepaskan elektron). Oleh karena itu, unsur alkali tanah mudah bereaksi dengan halogen yang cenerung bersifat elektronegatif (mudah menerima elektron). Contoh:

Mg (s) +  Br2 (g) → MgBr2 (s)

Ca (s) +  Cl2 (g) → CaCl2 (s)

 

6. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan gas Hidrogen.

Logam alkali tanah dapat bereaksi dengan gas Hidrogen menurut persamaan:

M (s) + H2 (g) → MH2 (s)

(M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

Contoh : Ca (s)  +  H2 (g) → CaH2 (s)

C. Sumber logam alkali tanah

 

Di alam, logam alkali tanah terdapat murni namun dalam keadaan terikat sebagai senyawa. Kalsium dan Magnesium merupakan nsur yang penting pada kulit bumi. Logam alkali tanah terdapat sebagai endapan mineral dalam jumlah yang besar dengan berbagai komposisi.

Berilium ditemukan di dalam 30 jenis mineral, yang paling penting di antaranya adalah bertandite, beryl, chrysoberyl, dan phenacite.Beryl dan bertrandite merupakan sumber komersil yang penting untuk unsur berilium dan senyawa-senyawanya. Kebanyakan metal ini sekarang dipersiapkan dengan cara mereduksi berilium florida oleh logam magnesium. Logam berilium baru tersedia untuk industri pada tahun 1957.

Magnesium merupakan elemen terbanyak kedelepan di kerak bumi. Ia tidak muncul tersendiri, tapi selalu ditemukan dalam jumlah deposit yang banyak dalam bentukmagnesite, dolomite dan mineral-mineral lainnya.Logam ini sekarang dihasilkan di AS dengan mengelektrolisis magnesium klorida yang terfusi dari air asin, sumur, dan air laut. 

Kalsium adalah logam metalik, unsur kelima terbanyak di kerak bumi. Unsur ini merupakan bahan baku utama dedaunan, tulang belulang, gigi dan kerang dan kulit telur. Kalsium tidak pernah ditemukan di alam tanpa terkombinasi dengan unsur lainnya. Ia banyak terdapat sebagai batu kapur, gipsum, dan fluorite. Apatite merupakanflurofosfat atau klorofosfat kalsium.

Stronsium ditemukan sebagian besar dalam bentuk celestite dan strontianite. Logam ini dapat dipersiapkan dengan cara elektrolisis klorida terfusi yang bercampur dengan kalium klorida. Atau bisa juga dengan cara mereduksi strontium oksida dengan aluminium di dalam vakum pada suhu dimana strontium tersuling. Ada tiga bentuk alotropik logam ini dengan titik transisi pada 235 dan 540 derajat Celcius.

Barium merupakan unsur metalik, lunak, dan barium murni bewarna perak keputih-putihan seperti timbal. Ia masuk golongan grup alkali dan mirip kalsium secara kimia. Logam ini teroksida dengan mudah dan harus disimpan dalam bensin atau bahan cair lainnya yang tidak mengandung oksigen. Barium terdekomposisi oleh air atau alkohol.

Radium bersifat radioaktif dan terdapat di alam bercampur dengan bijih Uranium yang disebutpitchblende yang ditemukan di Joachimsthal, Bohemia. Pasir carnotite di Colorado juga menghasilkan radium, tetapi bijih yang kaya akan unsur ini ditemukan di Congo (dulunya Republik Zaire) dan Danau Besar (Great Lake) di Kanada. Radium terkandung di dalam mineral uranium dan bisa diambil dari sisa hasil pemrosesan uranium. Deposit uranium yang besar terletak di Ontario, Kanada, negara bagian New Meksiko dan Utah di AS, dan di Australia.

D. Cara memperoleh logam alkali tanah

 

Pembuatan logam-logam alkali tanah pada umunya dengan cara elektrolisis leburan garam-garamnya karena logam alkali tanah cenderung bersifat reaktif (berikatan dengan unsur lain).

 

Berilium diperoleh dari elektrolisis lelehan Berilium Klorida. NaCl ditambahkan pada pelelehan sebagai elektrolit sebab BeCl2 mula-mula bersifat kovalen dan sangat sedikit menghantar listrik. Selama elektrolisis, logam kurang aktif. Berilium dihasilkan pada katoda dan Cl2 menempel pada anoda.

 Magnesium diekstraksi dari bijih tambang dalam tanah atau dari laut. Apabila mineral dolumit diekstraksi dan pemanasan awal bijih tersebut pada temperatur tinggi (kalsinasi) yang diikuti dengan penguraian karbonat-karbonatnya membentuk oksida-oksidanya.

 Oksida-oksida campuran direaksikan dengan air laut (yang mengandung Mg2+). Air akan mengubah oksida tersebut menjadi hidroksida-hidroksida.

 

CaO(p) + H2O  Ca2+(aq) + 2 OH-

(aq)

MgO(p) + H2O  Mg(OH)2 (p)

 

Endapan Mg(OH)2 yang terkumpul kemudian disaring dan dilarutkan dalam asam klorida membentuk MgCl2.

 

Mg(OH)2 (p) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + 2 H2O

 

Apabila larutan diuapkan maka akan dihasilkan padatan MgCl2. Elektrolisis lelehan MgCl2 ini akan menghasilkan logam Mg dan gas Cl2.

 

Apabila tidak terdapat dolomit, maka logam Magnesium dapat dihasilkan dari air laut. Kadar Magnesium dalam air laut hanya 0.13%. proses pengolahan Magnesium dari air laut disebut proses Dow. Magnesium diendapkan sebagai Mg(OH)2 dengan penambahan Ca(OH)2 ke dalam air laut.

 

Mg2+  + Ca(OH)2 (s) Mg(OH)2 (s) + Ca2+

 

Kemudian Mg(OH)2 diubah menjadi larutan MgCl2 dengan cara mereaksikan dengan asam klorida.

 

Mg(OH)2 (s) + 2 HCl(aq) MgCl2 + 2 H2O

 

Pada akhirnya, MgCl2 yang terbentuk dikristalkan sebagai MgCl2.6H2O yang kemudian dielektrolisis untuk mendapatkan logam Mg. namun, proses elektrolisis mempunayi kendala karena pemanasan akan menghasilkan MgO yang sulit melebur (titik leleh: 28o0C). hal ini diatasi dengan cara penambahan MgCl2.2H2O ke dalam campuran leburan NaCl dan KCl, sehingga MgCl akan meleleh dan kehilangan air, tetapi tidak mengalami hidrolisis. Campuran leburan kemudian dielektrolisis. Magnesium akan terbentuk pada katoda.

Kalsium dapat didapatkan dengan menghidrolisis leburan garam kloridanya. Logam Ca akan terbentuk pada katoda dan terbentuk gas Cl2 pada anoda.

Logam Stronsium dapat dipersiapkan dengan cara elektrolisis klorida terfusi yang bercampur dengan Kalium klorida. Atau bisa juga dengan cara mereduksi Stronsium oksida dengan Aluminium di dalam vakum pada suhu dimana Stronsium tersuling.

Barium, seperti halnya Kalsium, dapat dihasilkan dari proses elektrolisis leburan garam kloridanya. Proses ini menghasilkan logam Ba dan gas Cl2.

 Radium bersifat radioaktif dan terbentuk dari hasil peluruhan radioaktif unsur-unsur berat, misalnya peluruhan 238U. Radium umumnya didapatkan sebagai impuritis dalam pitcheblend atau dari hasil sisa pemrosesan Uranium.

E. Penggunaan logam alkali tanah

Berilium tembus pandang terhadap sinar X, jadi dapat digunakan dalam tabung sinar X. Selain itu, Berilium mempunyai lintang absorbsi kecil (tidak dapat menyerap neutron), sehingga dapat digunakan pada industri energi.

Dalam pembuatan pegas, kontrak listrik, dan tongkat untuk las menggunakan paduan logam Berilium dan Kalsium. Selain iru, Kalsium juga digunakan dalam aliasi untuk memperkeras timbel.

Magnesium digunakan sebagai bahan campuran untuk bahan konstruksi mobil dan pesawat terbang.

Magnalium (MG 15 %; Al 83%; Ca 2%)

Duralium (Mg 0,5%; Al 95%, Cu 4%. Mn O,5%)

Magnesium juga diugnakan untuk pembuatan pereaksi Grignard (C2H5MgBr), Bahan untuk lampu kilat, dan mercusuar. Mg dan Ca sebagai pereduksi untuk menghasilkan U, Ti, Th, flourida dan klorida.

F. Penggunaan Senyawa-senyawa logam alkali tanah

1. Untuk melekatkan batu bata, untuk membuat Ca(OH)2 dapat menggunakan CaO (kapur)

2. Kegunaan Ca(OH)2 adalah sebagai penngolahan bahan buangan industri, menghilangkan kesadaran air Ca(OH)2, pengolahan air limbah, produksi gula, dan pembuatan adonan kapur untuk bangunan.

3. Untuk patah tulang menggunakan plaster paris CaSO4.1/2H2O. 1. CaSO4.2H2O  (CaSO4)2.H2O2. CaSO4.1/2 H2O + 3/2 H2O  CaSO4.2H3. CaSO4.2H2O (gipsum) digunakan untuk mambuat plester dan papan plester

dalam bahan bangunan.

 

1. CaO digunakan untuk mengatur pH pada oksidasi biologis limbah untuk menghilangkan SO2 dan H2S dari gas cerobong suatu pembangkit listrik yang menggunakan bahan bekas fosil dan peleburan metalurgi

1. CaO (s) + SO2 (g)  CaSO3 (s)

2. CaO (s) + H2S (g)    CaS (s) + H2O (g)3. CaO untuk membuat karbid CaC2 yang merupakan sumber utama asitilena.4. CaO (s) + 3 C (s)       CaC2 (s) + CO (g)

5. CaC2 (s) + 2H2O (l)      Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g)

6. MgO sebagai bola tahan api yang dipakai untuk interior tungku temperatur tinggi pabrik kertas dan obat-obatan.

7. Mg(OH)2 dan MgCO3 digunakan sebagai antasid pada obat maag.8. MgSO4.7 H2O (epsom) digunakan sebagai bata tahan pupuk dan bahan obat-

obatan.9. BaSO4 digunakan sebagai bahan pemutih pada kertas.