BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Logam-logam yang kita temui dalam situasi keseharian tampak rapat dan tidak

reaktif. Namun,unsur golongan 1,yaitu logam alkali,mempunyai kerapatan (densitas)

rendah (beberapa mengapung di air)dan sangat reaktif, misalnya,bereaksi hebat

dengan air. Logam alkali (alkali metal),relatif melimpah. Beberapa senyawa telah

diketahui dan dimanfaatkan sejak zaman prasejarah.

Namun, unsur-unsur ini tetap tidak terungkap sampai sekitar 200 tahun yang lalu.

Senyawa logam alkali sukar terurai dengan cara kimia biasa,sehingga penemuan

unsur-unsur ini harus menunggu pengembangan ilmiah baru. Natrium (1807)

ditemukan melalui elektrolisis. Sesium (1860) dan rubidium (1861) diidentifikasi

sebagai unsur baru melalui spektrum emisinya. Fransium (1939) diisolasi dari produk

peluruhan radioaktif aktinium.

Unsur-unsur golonga IA memiliki kelimpahan di alam yang cukup besar sehingga

banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Pemanfaatan unsur golongan IA

mencakup beberapa bidang, antara lain bidang lingkungan, industri, dan lain-lain.

Oleh karena itu, untuk memahami seputar logam alkali lebih lanjut, penulis akan

menjelaskan beberapa tentang pengetahuan mengenai logam alkali.

1

1.2. Rumusan Masalah

1.2.1. Bagaimana penggolongan logam alkali?

1.2.2. Bagaimana kecendrungan logam alkali?

1.2.3. Bagaimana sifat-sifat umum logam alkali?

1.2.4. Bagaimana sifat-sifat senyawa logam alkali?

1.2.5. Bagaimana kelarutan garam-garam alkali?

1.2.6. Bagaimana warna nyala logam alkali ?

1.2.7. Bagaimana oksida logam alkali?

1.2.8. Bagaimana kemiripan litium dengan logam alkali tanah?

1.2.9. Bagaimana Ekstraksi logam alkali? Dan apa saja kegunaan logam alkali?

1.3. Tujuan

1.3.1. Untuk mengetahui tentang penggolongan logam alkali

1.3.2. Untuk mengetahui tentang kecendrungan logam alkali

1.3.3. Untuk mengetahui tentang sifat-sifat umum logam alkali

1.3.4. Untuk mengetahui tentang sifat-sifat senyawa logam alkali

1.3.5. Untuk mengetahui tentang kelarutan garam-garam alkali

1.3.6. Untuk mengetahui tentang warna nyala logam alkali

1.3.7. Untuk mengetahui tentang oksida logam alkali

1.3.8. Untuk mengetahui tentang kemiripan litium dengan logam alkali tanah

1.3.9. Untuk mengetahui tentang Ekstraksi kegunaan logam alkali

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Penggolongan Logam Alkali

Logam alkali adalah logam golongan utama yang unsur-unsurnya terdapat

pada golongan 1A dalam tabel periodik unsur. Logam alkali terdiri atas enam buah

unsur, yaitu litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesilium (Cs), dan

fransium (Fr). Unsur logam alkali tidak terdapat bebas di alam melainkan dalam

bentuk senyawa. Hal itu karena unsur logam alkali sangat reaktif. Disebut dengan

logam alkali karena dapat membentuk basa kuat. Berikut ialah konfigurasi electron

logam-logam yang berada pada golongan alkali :

3 litium 2, 1 [He]2s1

11 natrium 2, 8, 1 [Ne]3s1

19 kalium 2, 8, 8, 1 [Ar]4s1

37 rubidium 2, 8, 18, 8, 1 [Kr]5s1

55 caesium 2, 8, 18, 18, 8, 1 [Xe]6s1

87 fransium 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1 [Rn]7s1

Logam-logam ini dikelompokkan dalam satu golongan karena memiliki

jumlah electron valensi atau electron terluar yang sama, yaitu berjumlah 1(satu),

unsure-unsur yang berada dalam satu golongan tidak memiliki sifat yang sama,

melainkan cenderung memiliki kemiripan sifat, karena setiap unsure tidak ada yang

sama dan memiliki sifat tersendiri yang membedakannya dengan unsure lain. Berikut

merupakan macam-macam logam alkali:

(1) Litium berasal dari bahasa Yunani, lithos: batu). Ditemukan oleh

Arfvedson pada tahun 1817, litium merupakan unsur logam teringan, dengan berat

jenis sekitar setengahnya air. Litium tidak ditemukan sebagai unsur tersendiri di

alam; ia selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi dan pada

sumber-sumber mata air. (2) Natrium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada 1807

di Inggris ( Inggris, soda; Latin, sodanu: obat sakit kepala). Asal simbol Na berasal

dari kata Latin “natrium”. Dia menemukan dengan cara mengisolasi melalui metoda

3

mengelektrolisis,tetapi sebenarnya unsur ini sudah dikenal di berbagai senyawa.

Unsur ini merupakan logam terbanyak dalam golongan alkali.Unsur ini merupakan

terbanyak di permukaan bumi,dalam permukaan bumi terdapat 2,7 %. (3) Kalium,

Inggris, potasium; Latin, kalium, Arab, qali, alkali). Ditemukan oleh Davy pada

tahun 1807, yang mendapatkannya dari caustic potash(KOH). Ini logam pertama

yang diisolasi melalui elektrolisis. Dalam bahasa Inggris, unsur ini disebut

potassium.1

(4) Rubidium dapat menjelma dalam bentuk cair pada suhu ruangan. Ia

merupakan logam akali yang lembut, keperak-perakan dan unsur akali kedua yang

paling elektropositif. Ia terbakar secara spontan di udara dan bereaksi keras di dalam

air, membakar hidrogen yang terlepaskan. Dengan logam-logam alkali yang lain,

rubidium membentuk amalgam dengan raksa dan campuran logam dengan emas,

cesium dan kalium. (5) Fransium jarang ditemukan, karena termasuk unsure

radioaktif. Unsure Fransium ini ditemukan pada tahun 1939 oleh Marguerite Perey,

pakar kimia Prancis. Dia menemukan bahwa sekitar 1% actinium-227 meluruh

dengan memancarkan sinar alfa menjadi Fransium-223,2 kandungan elemen ini di

kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons.(6) Sesium merupakan logam alkali

yang terdapat di lepidolite, pollucte (silikat aluminum dan Sesium basah) dan di

sumber-sumber lainnya. Salah satu sumber terkaya yang mengandung Sesium

terdapat di danau Bernic di Manitoba, Kanada. Deposit di danau tersebut diperkirakan

mengandung 300.000 ton pollucite yang mengandung 20% Sesium.

2.2. Kecenderungan Logam Alkali

Logam alkali digolongkan kedalam zat pereduksi (Reduktor) yang kuat, ini

juga berarti bahwa logam alkali sangat mudah teroksidasi,disebabkan karena logam

1 https://erwantoindonesia.wordpress.com/2012/05/09/golongan-ia/, diunduh pada 09 Maret 2015

2 Yayan Sunarya, Kimia Dasar 2, CV Yrama Widya, Bandung, 2011, h.381.

4

ini mempunyai potensial reduksi yang relative rendah dengan harga negative yang

besar, sehingga mudah untuk melepaskan elektron Logam alkali ini cenderung dapat

bereaksi dengan air membentuk senyawa basa kuat LOH. Semakin kebawah, sifat

logam alkali semakin kuat sehingga sifat basa golongan alkali semakin kebawah

semakin kuat juga. Basa senyawa alkali semuanya mudah larut dalam air,

kelarutannya dalam air semakin kebawah semakin besar. 3

Logam alkali mudah bereaksi dengan unsur-unsur nonlogam membentuk

senyawa-senyawa ion, seperti halida, hidrida, oksida, dan sulfide. Unsure-unsur

tersebut sebagian besar bereaksi dengan air dengan sangat cepat. Logam-logam alkali

kecuali litium, bereaksi cepat dengan air dengan melepaskan energy yang cukup

tinggi, sehingga gas hydrogen yang dihasilkan langsung terbakar.4

Tingkat kereaktifan golongan alkali bisa dilihat dari reaksi yang ditimbulkan

jika direaksikan dengan air. Litium bereaksi sangat lambat dengan air pada 250,

Natrium bereaksi hebat dengan air, Kalium menyala sedangkan logam alkali lainnya

akan menimbulkan ledakan jika bereaksi dengan air.

Logam alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Logam ini merupakan

reduktor yang sangat kuat dan mampu mereduksi air untuk membentuk gas hydrogen.

Reaksinya adalah :5

2M(s) + 2H2O(l) 2M+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g)

Kemampuan logam alkali sebagai reduktor dapat dilihat pada potensial

reduksi negative yang sangat kuat dari ion-ionnya. Setengah reaksinya adalah :

M+(aq) + e- M(s)

Yang sangat sukar terjadi. Oleh karena itu, setengah reaksi oksidasinya sangat

mudah terjadi :

M(s) M+(aq) + e-

3 Nana Sutresna, Kimia untuk kelas XII semester 1 Sekolah Menengah Atas, Grafindo Pratama, Bandung, 2007, h.119.

4 Suyatno, dkk, Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII , Grasindo, hlm. 110-111.5 James Brady, Kimia Universitas Asas dan Struktur, Binapura Aksara, Jakarta, hlm. 320

5

Meskipun demikian, penelitian khusus mengenai energy ionisasi dan E0

mempelihatkan kontradiksi. Perhatikan apabila kita bergerak turun dalam golongan,

energy ionisasinya menurun dan memberi kesan electron atom lebih mudah dilepas

apabila kita bergerak dari Li ke Cs, dan dugaan ini memang benar. Kita juga

mengantisipasi bahwa potensial reduksi menjadi lebih negatif dan energy ionisasi

menjadi lebih kecil karena unsure-unsur itu menjadi lebih mudah dioksidasi.

Kecenderungan ini memang benar apabila kita bergerak dari Na ke bawah ; namun

demikian E0 Li lebih negative daripada Na (atau setiap logam alkali lainnya dalam

kondisi yang sama). Mengapa demikian? ingatlah energy ionisasi adalah energy yang

menunjukkan kemudahan atom dalam bentuk gas melepaskan electron untuk

membentuk kation dalam bentuk gas. Sebaliknya potensial reduksi adalah yang

berkaitan dengan perpindahan electron antara logam padat dengan kation dalam

larutan air, dimana kation tersebut dihidrasi oleh molekul air yang ada

disekelilingnya.6

Logam-logam yang ada pada golongan 1A yang biasa disebut logam alkali ini

mempunyai sifat yang sangat elektropositif dan bereaksi langsung dengan sebagia

besar unsure lain dan banyak senyawaan dengan pemanasan. Lithium biasanya yang

paling kurang reaktif dan cesium yang paling reaktif. Lithium bereaksi lambat dengan

air pada 250 C dan tidak menggantikan hydrogen asam yang lemah dalam C6H5CH

sedangkan yang lainnya dapat. Meskipun demikian, Li secara unik reaktif terhadap

N2, lambat pada 250, tetapi cepat pada 4000, membentuk nitrida kristal berwarna

merah rubi.7

2.3. Sifat-Sifat Umum Logam Alkali

Secara umum, sifat-sifat unsur-unsur logam alkali adalah sebagai berikut :8

6 Ibid.,h.321.7 Cotton dan Wilkinson, Kimia Anorganik Dasar, UI Press, 1989, h.252-2538 Sunardi, Kimia Bilingual Untuk SMA/Ma, Cv. Yrama Widya , Bandung. 2008, H. 105

6

a. Logam alkali lunak dibandingkan dengan logam-logam lain

b. Logam alkali titik lebur dan titik yang relatif rendah. Dari litium ke sesium

titik didihnya semakin rendah.

c. Logam alkali berwarna putih

d. Logam alkali sangat reaktif dan tidak pernah ditemukan dialam dalam bentuk

unsur-unsur bebas.

e. Logam alkali merupakan reduktor yang kuat, yaitu logam alkali dapat

memberikan sebuah electron dengan mudah dan bereaksi hebat dengan air

untuk membentuk gas hidrogen dan hidroksidsa-hidroksida, basa kuat.

f. Energ ionisasi logam alkali relatif rendah. Dari litium ke sesium, energi

ionisasi semakin rendah. Hal ini disebabkan semakin besar jari-jari atomnya.

g. Perbedaan energy ionisasi pertama dan energy ionisasi kedua logam alkali

sangat besar. Hal ini menunjukkan bahwa dalam senyawanya, logam alkali

sangat stabil.

h. Logam alkali merupakan unsur-unsur yang ringan. Berdasarkan massa

jenisnya, litium, natrium, dan kalium terapung di air.

i. Potensial elektroda logam alkali negatif . hal ini menunjukkan bahwa logam

alkali merupakan reduktor yang kuat.

Semua logam alkali tergolong logam yang lunak (kira-kira sekeras karet

penghapus, dapat diiris dengan pisau) dan ringan (massa jenis Li, Na, K kurang dan 1

g cm-3 ). Logam alkali mempunyai satu electron valensi yang mudah lepas, sehingga

merupakan kelompok logam yang paling aktif, dapat terbakar di udara dan bereaksi

hebat dengan air. Kereaktifan logam alkali bertambah dari litium ke fransium9.

Sifat atomik logam alkali

Unsur Jari-jari Jari-jari Energi Kelektroneg Bilangan 9 Michael Purba, KIMIA untuk SMA kelas X, Erlangga. Jakarta, 2006, h. 67

7

logam (pm) ionik (pm) ionisasi

(kJ/mol)

atifan oksidasi

Litium 160 74 520 1,0 +1

Natrium 190 102 496 0,9 +1

Kalium 240 138 419 0,8 +1

Rubidium 250 149 403 0,8 +1

Sesium 270 170 376 0,7 +1

Fransium - 1.194 380 0,7 +1

Sifat fisis logam alkali

Unsur Kerapatan

(kg/m3)

Kekerasan

(Mohs)

Titik

leleh

(°C)

Titik

didih

(°C)

∆Hfus ∆Hv

(kJ/mol)

Daya

hantar

panas

(W/cmK)

Daya hantar

listrik (M Ω-

1 cm-1)

Litium 530 0,6 181 1.342 3,00 146 0,847 0,108

Natrium 970 0,5 98 883 2,60 97 1,41 0,210

Kalium 860 0,4 63 760 2,33 80 1,02 0,139

Rubidiu

m

1.530 0,3 39 686 2,19 72 0,582 0,078

Sesium 1.880 0,2 29 669 2,09 68 0,359 0,040

Fransium - - 27 677 - - 0,150 0,030

Dari table diatas, kita dapat melihat adanya keteraturan sifat-sifat fisis logam alkali.

Secara umum, keteraturan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.10

a. Kerapatan bertambah dari Li ke Fr

10 J.M.C Johari M. Rachmawati, KIMIA 3 SMA dan MA untuk kelas XII , ESIS, 2008, h.110-111

8

Nilai kerapatan bergantung pada massa atom, jari-jari atom, dan faktor

kerapatan atom per unit sel. Nilai kerapatan semakin besar dengan pertambahan

massa atom dan faktor kerapatan, dan sebaliknya semakin kecl dengan pertambahan

jari-jari atom. Semua logam alkali memiliki nilai faktor kerapatan atom per unit sel

yang sama. Jadi, nilai kerapatan logam alkali hanya dipengaruhi massa atom dan jari-

jari atom.

b. Kekerasan berkurang dari Li ke Fr

Penurunan nilai kekerasan dapat dijelaskan dari penurunan kekuatan ikatan

logam dari Li ke Fr. Hal ini disebabkan tarik-menarik antara ion positif dengan awan

electron semakin melemah akibat bertambahnya jari-jari atom dari Li ke Fr.

c. Titik leleh dan ∆Hfus berkurang dari Li ke Fr

Penurunan nilai titik leleh dan ∆Hfus dari Li ke Fr dapat dijelaskan dengan cara

yang sama, seperti halnya penurunan kekerasan di atas.

d. Titik didih dan ∆Hv berkurang dari Li ke Fr

Penurunan nilai titik leleh dan ∆Hv dari Li ke Fr dapat dijelaskan dengan cara

yang sama, seperti halnya penurunan kekerasan di atas.

e. Daya hantar listrik dan daya hantar panas secara umum berkurang dari Li ke

Fr

Logam alkali memiliki daya hantar listrik dan panas yang baik karena ikatan

logamnya. Di dalam ikatan logam, terdapat elektron-elektron valensi yang bergerak

bebas. Daya hantar panas dan listrik logam alkali ditentukan oleh pergerakan

elektron-elektron valensi bebasnya. Sebaliknya semakin sulit elektron-elektron ini

bergerak, semakin berkurang pula daya hantar listrik dan panasnya.

9

2.4. Sifat Umum Senyawa Logam Alkali

Beberapa sifat umum senyawa logam alkali berkaitan dengan karakter ionic,

kestabilan anion-anion besar bermuatan rendah, hidrasi ion, dan kelarutan

sebagaimana diuraikan berikut ini :11

1. Karakter ionik; ion logam alkali selalu mempunyai tingkat oksidasi stabil.

Senyawa-senyawanya tidak berwarna kecuali dengan anion yang berwarna,

misalnya kromat dan permanganat.

2. Hidrasi ion; semakin tinggi densitas muatan ion, semakin kuat ion tersebut

tehidrasi. Oleh karena logam-logam pada umumnya, maka energi hidrasi senyawa-

senyawanya juga sangat rendah. Ion Li+ misalnya, mempunyai energi hidrasi sebesar

519 kJ mol‾1, sedangkan ion Mg2+ energi hidrasinya 1920 kJ mol‾1. Energi hidrasi

semakin kecil dengan kenaikan jari-jari ion.

3. Kelarutan; sebagian besar senyawa-senyawa logam alkali larut dalam air,

walaupun kelarutannya berbeda-beda. Sebagai contoh, larutan jenuh litium klorida

(LiCl) mempunyai konsentrasi 14 mol L‾1, tetapi larutan jenuh litium karbonat

(Li2CO3) mempunyai kosentrasi hanya 0,18 mol L‾1.

2.5. Kelarutan Garam Alkali

Kelarutan garam alkali dalam air sangat besar sehingga sangat bermanfaat

sebagai pereaksi di laboratorium. Namun demikian, kelarutan ini sangat bervariasi

sebagaimana ditunjukkan oleh seri natrium halida. Untuk menjelaskan kecenderungan

larutan tersebut, diperlukan pemahaman siklus energi yang melibatkan pembentukan

suatu larutan dari fase padatan yang bersangkutan.

11 Kristian H. Sugiyarto dan Retno D. Suyanti, Anorganik Logam, Yogyakarta, 2010, h. 106

10

Table Data kelarutan, energi kisi, entalpi hidrasi, dan selisih entalpi seri natrium

halide

Senyawa Kelarutan (dalam

mol L‾1)

Energi Kisi (dalam

kJ mol‾1)

Entalpi Hidrasi

(dalam kJ mol‾1)

∆H (dalam kJ

mol‾)

NaF 0,099 +930 -929 +1

NaCl 0,62 +788 -784 +4

NaBr 0,92 +752 -753 -1

NaI 1,23 + 704 -713 -9

Kelarutan suatu senyawa bergantung pada besaran-besaran entalpi yaitu energi kisi,

entalpi hidrasi kation dan anion dan juga perubahan entropi yang bersangkutan.

Dari formula ∆G° = ∆H° - T ∆S, harga ∆G° harus negatif agar suatu garam dapat

larut dengan mudah. Data ekperimen menunjukkan bahwa energi kisi relatif sama

dengan entalpi hidrasi.

Apabila dilakukan perhitungan terhadap perubahan entropi (∆S), ternyata

diperoleh data bahwa kecuali natrium fluorida, harga entropi yang dicapai oleh ion-

ion ketika dibebaskan dari kisi kristal lebih besar daripada entropi yang hilang ketika

ion-ion dalam keadaan gas terhidrat dalam larutan. Apabila kedua besaran ini

dikombinasikan untuk memperoleh perubahan energi bebas (∆G) pada proses

pelarutan, ternyata diperoleh kecenderungan yang benar-benar paralel dengan

kecenderungan kelarutannya.

Table 3.4 Faktor entropi (dalam besaran T∆S), ∆H, dan ∆G hitungan pada

proses pelarutan seri natrium halida

Senyawa Entropi (s) T∆S/kJ

mol‾1

∆H/ kJ

mol‾1

∆G/ kJ

mol‾1Kisi/ kJ

mol‾1

Hidrasi/ kJ

mol‾1

NaF +72 -74 -2 +1 +3

NaCl +68 -55 +13 +4 -11

11

NaBr +68 -50 +18 -1 -19

Na I +68 -45 +23 -9 -32

Apabila dilakukan perhitungan terhadap perubahan entropi (∆S), ternyata

diperoleh data bahwa kecuali natrium fluoride, harga entropi yang dicapai oleh ion-

ion ketika dibebaskan dari kisi Kristal lebih besar daripada entropi yang hilang ketika

ion-ion dalam keadaan gas terhidrat dalam larutan. Apabuila kedua besaran ini

dikombinasikan untuk memperoleh perubahan energi bebas (∆G) pada proses

pelarutan, ternyata diperoleh kecenderungan kelarutannya.

Selain itu terdapat hubungan yang bermakna antara kelarutan garam alkali

dengan jari-jari kation untuk anion yang sama, namun hubungan ini dapat

menghasilkan kurva kontinu dengan kemiripan (slope) positif maupun negatif.

Sebagai contoh, kelarutan alkali fluorida naik dengan naiknya jari-jari kationnya

(berarti slope positif), tetapi kelarutan ion iodide turun dengan naiknya jari-jari

kationnya (berarti slope negatif). Perbedaan kecenderungan ini dapat dijelaskan

khususnya terhadap penekanan aspek energi kisi. Energi kisi bergantung kuat pada

muatan ionik, namun rasio ukuran kation anion juga harus dipertimbangkan. Rasio

ukuran kation dan anion yang tidak tepat akan mengakibatkan rendahnya energi kisi

dari harga yang diharapkan. Jari-jari kation Li+ dan Cs+ masing-masing adalah 90 dan

181 pm, sedangkan jari-jari anion F ‾ dan I ‾ masing-masing adalah 119 dan 206 pm.

Perbedaan jari-jari yang terlalu besar antara katin dan anion pasangannya dalam LiI

mengakibatkan padatan ini lebih mudah larut daripada LiF yang mempunyai jari-jari

ionik tidak terlalu besar bedanya. Sebaliknya CsI lebih sukar larut dibandingkan

dengan CsF.12

2.6. Warna Nyala Logam Alkali12 Ibid., h.107-109.

12

Pernahkah kalian menyalakan korek api batangan ? Apakah warna nyalanya

dan apa yang terdapat pada korek api tersebut ? Logam alkali bila dipanaskan dapat

memancar warna nyala yang khas, yang dapat dipakai untuk mengenali jenis logam

alkali dalam senyawa tersebut.

Di dalam laboraturium kita dapat melakukan uji reaksi nyala sebagai berikut.

Misalnya yang akan diamati adalah warna nyala dari logam alkali natriun (Na). ambil

senyawa natrium klorida padat dengan menggunakan kawat nikrom yang sudah

dibersihkan dengan larutan HCL pekat. Kemudian bakar kawat nikrom tersebut

dalam nyala api Bunsen. Ternyata, warna yang tampak dari pembakaran senyawa

garam natrium tersebut adalah kuning.

Dalam kehidupan sehari-hari warna nyala logam alkali dapat diihat pada

lampu. Berbagai macam warna logam alkali yang didapatkan dari eksperimen yang

telah dilakukan dapat dilihat pada Tabel13.

No. Ion Logam Alkali Warna Nyala

1. Li+ Merah Tua

2. Na+ Kuning

3. K+ Ungu

4. Rb+ Merah Biru

5. Cs+ Biru

Sifat-sifat fisik yang penting dari logam alkali adalah emisi spektrumnya yang

dapat terbentuk apabila uapnya atau salah satu garamnya dibakar dengan api Bunsen.

Misalnya, garam litium membentuk nyala merah yang bagus, garam natrium

membentuk nyala kuning terang, dan kalium membentuk nyala violet. 14Warna

spectrum itu dapat dipakai dalam analisis kualitatif, yang disebut tes nyala.15 Warna

nyala ini sudah cukup intensif untuk digunakan pada analisis nyala (flame test) yang

13 Jaya Paragonatama,Kimia SMA/MA Kelas XII,Bumi Aksara, Jakarta,Mei 2009,h.11514 Brady.James E, Op.Cit.,h.31915 S.Syukri,Kimia Dasar,Penerbit ITB,Bandung,1999, h.605

13

dapat digunakan dalam analisis campuran senyawa-senyawa yang komposisinya tidak

diketahui. Misalnya, apabila setetes cairan yang tidak diketahui komposisinya

diletakkan pada nyala api dan muncul nyala yang berwarna kuning maka dalam

tetesan cairan ini mengandung ion natrium. Jika tidak terlihat nyala warna kuning,

maka tidak ada natrium dalam tetesan tersebut. Warna violet nyala kalium tidak

seterang warna kuning nyala natrium dan sangat mudah tertutup oleh nyala natrium,

meskipun natrium tersebut sedikit sekali (traces) dalam campuran yang dianalisis.

Dengan cara melihat nyala melalui kaca biru, yang disebut kaca kobal, maka warna

kuning diserap dan warna violet nyala kalium diteruskan sehingga kalium dapat

diketahui.

Nyala kuning terang natrium merupakan salah satu sifat dari unsure ini yang

mempunyai nilai komersial: digunakan dalam lampu uap natrium.16 Warna kuning

nyala natrium banyak dipakai di jalan raya karena murah biayanya dibandingkan

lampu pijar17, seperti bola lampu yang biasa digunakan, banyak energy cahaya yang

hilang karena membentuk sinar inframerah yang tidak terlihat. Oleh karena itu, energi

listrik yang banyak digunakan terbuang sia-sia. Ada lampu uap natrium dalam tabung

pengurai gas yang hanya berisi uap natrium, sebagian besar energy listrik muncul

sebagai cahaya kuning. Cahaya ini sama dengan sepasang garis yang sangat tipis dari

spectrum emisi natrium.18

Perbedaan energy antara orbital s dan p kulit-valensi dari logam golongan 1

sesuai dengan perbedaan energy pada panjang gelombang tertentu dari cahaya yang

tampak. Akibatnya, bila dipanaskan dalam nyala, senyawa golongan 1 menghasilkan

warna-warna nyala yang khas. Misalnya, bila NaCl diuapkan dalam nyala, pasangan

ion akan terkonversi menjadi atom-atom gas. Atom Na (g) akan tereksitasi ke energy

yang lebih tinggi, dan cahaya dengan panjang gelombang 589 nm (kuning)

diemisikan ketika atom-tereksitasi (Na*) kembali ke konfigurasi electron-dasar.

16 Brady.James E, Op.Cit, h.31917 S.Syukri, Op.Cit, h.60518 Brady.James E, Op.Cit, h.319

14

Na+Cl- (g) Na(g) + Cl(g)

Na (g) Na*(g)

[Ne]3s1 [Ne]3p1

Na*(g) Na (g) + hv (589 nm; kuning)

Senyawa logam alkali digunakan dalam pertunjukan piroteknik-kembang api.19

2.7. Oksida Logam Alkali

Alkil halide (LX) kecenderungan logam alkali teroksidasi menyebabkan

mudah bereaksi dengan unsur bukan logam, seperti halogen dan oksigen. Logam

alkali sangat mudah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, contohnya litium.

4Li (s) + O2 (g) →2Li2O (s)

Logam yang lain bergantung pada jumlah oksigen. Jika oksigen terbatas, natrium

menghasilkan peroksida Na2O2 dan bila dilarutkan dalam air akan bereaksi.

Na2O2 (s) + 2H2O (l) → 2Na+ (aq) + 2OH- (aq) + H2O2 (aq)

Logam kalium, rubidium, dan cesium dengan oksigen berlebih membentuk

superoksida, Rb (s) + O2 (g) → RbO2 (g)

Dalam air, rubidium superoksida bereaksi

RbO2 (s) + 2H2O (l) → 2Rb+ (aq) + 2OH- (aq) + H2O2 (aq)

Kalium superoksida dapat bereaksi dengan CO2 dan menghasilkan O2.

4KO2 (s) + 2CO2 (g) →2K2CO3 (s) + 3O2 (g)

19 Petrucci.dkk, Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan Aplikasi modern, PT Gelora Aksara Pratama, 2011, h. 89

15

Reaksi ini dapat dipakai untuk membuat alat bantu pernapasan, misalnya bagi

orang yang bekerja di ruang yang beracun. Gas CO2 yang dihembuskannya masuk

kedalam alat dan bereaksi dengan KO2 untuk menghasilkan O2. Oksigen yang

dihasilkan ini dapat dihisap untuk pernapasan kembali. Jadi pemakai tidak perlu

berhubungan dengan udara luar. Alkil hidroksida Natrium kabonat (NaOH), yang

disebut juga soda sapi dapat dibuat dengan mengelektrolisis NaCl. Soda api dipakai

dalam pembuatan sabun, detergen, kertas, tekstil dan menurunkan kadar belerang

minyak bumi dan menetralkan asam. Kalium hidroksida (KOH) dapat dibuat dengan

elektrolisis larutan KCl dapat dipakai dalam baterai. 20

Jadi, perbedaan mendasar pada oksida logam alkali terdapat pada ukuran

kation yang ditunjukkan oleh reaksi dengan O2. Lithium hanya memberikan Li2O

(membentuk ion Oksida (O2-)) dengan sedikit runutan Li2O2. Natrium biasanya

memberikan peroksida (O22-), Na2O2, tetapi akan berlnjut dengan adanya O2 di bawah

tekanan serta panas, menghasilkan superoksida,(O2-) NaO2. Kalium, Rb, dan Cs

membentuk superoksida MO2.21

Spesies O22-(Peroksida) lebih mudah terpolarisasi daripada O2

-, dan daya

mempolarisasi Na+ lebih kuat daripada ion K+. oleh karena itu dapat dipahami bahwa

oksidaNatrium stabil ebagai dioksida (2-) atau peroksida, dan oksida kalium stabil

sebagai dioksida (1-) atau superoksida. Peroksida bersifat diamagnetic dan

superoksida bersifat paramagnetic.22

2.8. Kemiripan Litium dengan Logam Alkali Tanah

20 Syukri S, Op.Cit, h. 606-607.

21 Cotton dan Wilkinson, Op.Cit, h.253.22 Kristiyan H. Sugiyanto dan Retno D. Suyanti, Op.Cit, h.117.

16

Beberapa perbedaan litium dan senyawanya dibanding logam alkali lain, antara

lain:

Kelarutan senyawa karbonat, fluoride, hidroksida, dan fosfatnya rendah

Kemampuannya membentuk nitride (Li3N)

Pembentukan oksida normal (Li2O), bukan peroksida atau superoksida

Jika dipanaskan, terjadi penguraian senyawa karbonat dan hidroksidanya

menjadi oksida.

Litium dalam banyak hal menunjukkan sifat yang berbeda dengan anggota

logam alkali lainnya tetapi justru lebih mirip dengan logam alkali tanah seperti sifat-

sifat berikut ini :

(1) Kekerasan litium terbesar dalam golongan alkali, mirip dengan kekerasan

logam alkali tanah

(2) Mirip dengan logam alkali tanah tetapi berbeda dengan logam alkali karena

litium membentuk oksida “normal”, Li2O, bukan dioksida(2-) ataupun

dioksida(1-).

(3) Litium adalah satu-satunya logam alkali yang membentuk senyawa nitride

seperti halnya semua logam alkali tanah.

(4) Demikian juga litium adalah satu-satunya logam alkali yang membentuk

senyawa dikarbida(2-), Li2C2 yang sering disebut litium asetilida, seperti

halnya semua logam alkali tanah juga membentuk snyawa dikarbida(2-).

(5) Garam-garam litium dengan karbonat, fosfat dan fluoride, mempunyai

kelarutan sangat rendah dalam air, sedangkan garam-garam alkali tanah

dengan karbonat, fosfat, dan fluoride, tak larut dalam air.

(6) Litium membentuk berbagai senyawa organometalik (senyawa dengan atom

karbon organik ) sama seperti logam magnesium. Dalam banyak senyawa

garam, litium dan magnesium menunjukkan banyak kesamaannya termasuk

sifat kovalensinya yang relative tinggi.

17

Tabel : Jari-jari (dalam ppm) dan rapatan muatan (dalam C mm-3) ion

golongan alkali dan alkali tanah

Ion Jari-jari Rapatan muatan Ion Jari-jari Rapatan muatan

Li+ 73 98 (Be2+) 59 1100

Na+ 116 24 Mg2+ 86 120

K+ 152 11 Ca2+ 114 52

Rb+ 166 8 Sr2+ 132 33

Cs+ 181 6 Ba2+ 149 23

Hubungan antara litium dengan logam alkali tanh sering disebut hubungan

diagonal dalam system periodik unsure-unsur, yaitu kemiripan sifat-sifat unsure

Periode 2 dengan unsure disebelah kanan bawahnya pada Periode 3, dalam halini

litium dengan magnesium. Kemiripan sifat-sifat litium dengan magnesium mungkin

dapat diterangkan dari sifat rapatan muatan kationnya. Dalam golongannya litium

mempunyai ukuran (volume) terkecil, dan muatan ion positifnya terpusat dalam

ukurannya yang kecil ini sehingga kation litium mempunyai daya mempolarisasi

terbesar. Rapatan muatan kation litium adalah 98 C mm-3 (lihat Tabel), ternyata jauh

lebih besar dari rapat muatan kation lain dalam golongannya dan relative dekat

dengan rapatan muatan kation magnesium (120 C mm-3). Kedekatan rapatan muatan

ion litium ini diduga menyebabkan kemiripan sifat-sifat kimia senyawa-senyawa

litium dengan magnesium (alkali tanah). Hal yang sama berlaku juga bagi kation

natrium (rapatan muatan 24 C mm-3) dngan kation barium (rapatan muatan 23 C mm -

3)yang menunjukkan kemiripan sifat-sifat kimianya terutama dalam hal reaksinya

dengan oksigen membentuk senyawa dioksida(2-), Na2O2 dan BaO2.23

23 Ibid.,h.126

18

2.9. Ekstraksi dan Kegunaan Logam Alkali

2.9.1. Kegunaan logam alkali 1. Kegunaan Natrium (Na)

Natrium digunakan sebagai cairan pendingin pada reaktor nuklir, karena meleleh pada 98ºC dan mendidih pada 892ºC

Natrium digunakan untuk membuat senyawa natrium yang tidak dapat dibuat dari NaCl, seperti Na2O3 (natrium peroksida) dan NaCN (natrium sianida).

Natrium digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu, seperti Li, K, dan Zn.

Uap natrium digunakan untuk lampu natrium yang berwarna kuning yang dapat menembus kabut.

Campuran Na dan K untuk termometer temperatur tinggi. Natrium juga digunakan untuk foto sel dalam alat-alat elektronik.

2. Kegunaan senyawa natrium Natrium hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida disebut dengan nama kaustik soda atau soda api yang banyak digunakan dalam industri berikut.

a. Industri sabun dan deterjenb. Industri pulp dan kertasc. Pada pengolahan aluminium d. NaOH juga digunakan dalam industri tekstil,plastik,pemurnian

minyak bumi,serta pembuatan senyawa natrium lainnya. Natrium klorida (NaCl)

Natrium klorida dalam kehidupan sehari-hari sangat dibutuhkan untuk keperluan rumah tangga,yaitu untuk pengolahan bahan makanan. Selain itu,NaCl juga digunakan pada industri susu serta pengawetan ikan dan daging.

Natrium bikarbonat (NaHCO3)Natrium bikarbonat disebut juga soda kue, kegunaanya sebagai bahan pengembang pada pembuatan kue

NaCN untuk ekstraksi emas dan untuk mengeraskan baja NaNO2 untuk bahan pengawet

3. Kegunaan kalium (K) Unsur kalium sangat penting bagi pertumbuhan.tumbuhan

membutuhkan garam-garam kalium,tidak sebagai ion K+ sendiri,tetapi besama-sama dengan ion Ca+2 dalam perbandingan tertentu

19

Unsur kalium digunakan untuk pembuatan kalium seperoksida (KO2) yang dapat bereaksi dengan air membentuk oksigen.

4. Kegunaan senyawa kalium KOH digunakan pada industri sabun lunak (lembek) KCl dan K2SO4 digunakan untuk pupuk pada tanaman. KNO3 digunakan sebagai komponen esensial dari bahan

peledak,petasan,dan kembang api. KclO3 digunakan untuk pembuatan korek api,bahan peledak dan

marcon.5. Litium digunakan pada baterai untuk alat pacu

jantung,kalkulator,jam,kamera,dan lainnya6. Rubidium memiliki potensial ionisasi yang rendah dan digunakan pada sel

fotolistrik seperti fotomultiplier, untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Rb juga digunakan sebagai osilator untuk aplikasi seperti navigasi dan komunikasi di militer.

7. Sesium digunakan pada sel fotolistrik. Jika terkena cahaya, Cs akaan melepas elektronnya yang akan tertarik menuju ke elektrode positif pada sel dan menyebabkan timbulnya arus listrik.

2.9.2. Ekstraksi logam alkali

Logam alkali Ekstraksi logam alkaliLitium (Li) Metode elektrolisis

Sumber logam alkali adalah mineral spodumene [ LiAl (SiO )3 ]. Spodumene dipanaskan pada suhu 100ºC, lalu dicampur dengan H2SO4 panas, dan dilarutkan ke air untuk memperoleh larutan Li2SO4. Kemudian, Li2SO4 direaksikan dengan Na2CO3 untuk membentuk Li2SO3 yang sukar larut.Li2SO4 + Na2CO3 Li2CO3 + Na2SO4Setelah itu,Li2CO3 direaksikan dengan HCl untuk membentuk LiCl.Li2CO3 + 2HCl 2LiCl + H2O + CO2Li dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan LiCl sebagai berikut:Katoda : Li+ + e- LiAnode : Cl- ½ Cl2 + e-Karena titik leleh LiCl tinggi (> 600ºC),biaya elektrolisis menjadi mahal. Namun, biaya dapat ditekan dengan cara

20

menambahkan KCl ( 55% LiCl dan 45 % KCl) yang dapat menurunkan titik leleh menjadi 430ºC.

Natrium (Na) Metode elektrolisisSumber utama logam Na adalah garam batu dan air laut. Na hanya dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl mengunakan sel Down.Katode : Na+ + e- NaAnode : Cl- ½ Cl2 + e-

Kalium (K) Metode reduksiSumber utama logam K adalah silvit (KCl). Logam K diperoleh dengan metode reduksi dimana lelehan KCl direaksikan dengan Na.Na + KCl Reaksi ini berada dalam kesetimbangan. Karena K yang terbentuk mudah menguap, maka K dapat dikeluarkan dari sistem dan kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk terus memproduksi K.

Rubidium (Rb) Metode reduksiLogam Rb dibuat dengan mereduksi lelehan senyawa RbClNa + RbCl Rb + NaClReaksi ini berada dalam kesetimbangan. Karena Rb mudah menguap, maka Rb dapat diproduksi terus dengan cara yang sama seperti K

Sesium (Cs) Metode reduksiLogam Cs dibuat dengan mereduksi lelehan senyawa CsClNa + CsCl Cs + NaClReaksi berada dalam kesetimbangan. Karena Cs mudah menguap, maka Cs dapat diproduksi terus dengan cara yang sama seperti K.

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

21

Logam-logam alkali ialah semua unsur yang ada di dalam golongan IA

kecuali Hidrogen(H), logam alkali dapat membentuk basa kuat dan sangat

reaktif.

Logam alkali merupakan zat pereduksi yang kuat dan sangat mudah

teroksidasi.

Semua logam alkali tergolong lunak dan ringan dan mempunyai electron

valensi yang mudah lepas.

Logam alkali mempunyai tingkat oksidasi yang stabil, semakin tinggi

densitas muatan ion logam alkali semakin kuat pula ion tersebut

terhidrasi.

Sebagian besar senyawa-senyawa logam alkali larut dalam air walaupun

tingkat kelarutannya berbeda-beda.

Warna nyala logam Li+ ialah Merah Tua, Na+ ialah Kuning, K+ ialah

Ungu, Rb+ ialah Merah Biru, Cs+ ialah Biru.

Logam Alkali dapat membentuk Oksida, peroksida, dan superoksida,

dimana Li cenderung hanya bias membentuk Oksida, Na cenderung

membentuk peroksida, sedangkan logam lainnya cenderung membentuk

superoksida.

Litium memiliki beberapa kemiripan sifat dengan unsure yang ada pada

golongan alkali tanah, salah satunya dari segi kekerasan yang mirip

dengan kekerasan logam alkali tanah.

Logam alkali banyak manfaatnya bagi kehidupan, karena sifatnya yang

reaktif, logam alkali ini dapat diekstraksi dengan cara elektrolisis dan

reduksi.

3.2. Saran

Agar pembaca dapat mengetahui lebih lanjut tentang “Logam Alkali”,

sebaiknya tidak hanya cukup dengan membaca makalah ini, karena makalah ini

masih jauh dari kata “Sempurna”, dan penulis mohon maaf bila ada kesalahan yang

22

terselip dalam penulisan , semoga kesalahan penulis dapat menjadi pelajaran untuk

pembaca kedepannya.

DAFTAR PUSTAKA

https://erwantoindonesia.wordpress.com/2012/05/09/golongan-ia/, diunduh pada 09

Maret 2015

23

Sunarya, Yayan. 2011. Kimia Dasar 2. Bandung: CV Yrama Widya.

Sutresna, Nana. 2007. Kimia untuk kelas XII semester 1 Sekolah Menengah Atas.

Bandung : Grafindo Pratama.

Suyatno, dkk. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Grasindo: Jakarta.

Brady, James. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jakarta : Binapura Aksara.

Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI Press.

Sunardi. 2008. Kimia Bilingual Untuk SMA/Ma. Bandung: Cv. Yrama Widya.

Purba , Michael. 2006. KIMIA untuk SMA kelas X. Jakarta:Erlangga.

Johari, J.M.C dan M. Rachmawati. 2008. KIMIA 3 SMA dan MA untuk kelas XII.

Jakarta: ESIS

Sugiyarto, Kristian H dan Retno D. Suyanti. 2010. Anorganik Logam. Yogyakarta:

Graha Ilmu

Paragonatama,Jaya. 2009. Kimia SMA/MA Kelas XII . Jakarta : Bumi Aksara.

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 3 , Bandung: Penerbit ITB.

Petrucci.dkk. 2011. Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan Aplikasi modern. Jakarta :PT

Gelora Aksara Pratama.

24