1
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Belakang
Unsur merupakan zat tunggal yang sederhana. Unsur dapat ditemukan dalam keadaan bebas maupun di dalam tanah. Wujud dari unsur pun berbeda antara satu dengan lainnya. Ada yang berwujud padat ada pula yang berwujud cair. Dari sistem periodik diketahui bahwa ada 90 buah unsur yang terdapat dialam serta ditambah belasan unsur buatan. Selain memiliki wujud yang berbeda, setiap unsur juga memiliki perbandingan berat dan jumlah atom yang beraneka ragam. Ada yang besar, sedang maupun kecil.
1
Telah diketahui bahwa unsur alkali terdapat pada golongan I A sedangkan unsur alkali tanah terdapat pada golongan II A. Unsur-unsur alkali terdiri dari logam litium (Li), natrium (Na), kalsium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr). Unsur-unsur alkali ini memiliki kereaktifan yang besar. Sedangkan unsur-unsur alkali tanah terdiri dari logam berelium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), atronsium (Sr) dan radium (Ra). Unsur-unsur alkali tanah ini pada umumnya ditemukan di dalam tanah.
2
Sebagian besar senyawaan alkali larut dalam air, sehingga uji pengendapan tidak mungkin dapat dipakai untuk identifikasi, untungnya setiap logam alkali menghasilkan warna nyala yang karakteristik.
1
3
Sifat umum dari senyawa alkali
http//www.scrib.com/scrib/sifat-sif crib/sifat-sifat_unsur at_unsur ( 9 Mei 2012) “sifat“sifat-sifat unsur,” Scrib.com. http//www.scrib.com/s
2
Ibid.
3
Kristian H. Sugiarto, Dasar-dasar Kimia Kimia Anorganik Logam (Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta), h. 4.5
1
2
dan alkali tanah yaitu kelarutannya, oleh karena itu dilakukan percobaan ini yaitu melakukan uji nyala dan kelarutan dari unsur-unsur pada golongan alkali dan alkali tanah. B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah untuk percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Warna apa yang dipancarkan oleh unsur logam alkali dan alkali tanah pada uji nyala? 2. Bagaimana kelarutan logam alkali dan alkali tanah dalam larutan natrium hidroksida (NaOH), natrium karbonat (Na 2CO3) dan natrium sulfat (Na2SO4)? C. Tujuan Percobaan
Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui warna yang dipancarkan oleh unsur logam alkali dan alkali tanah pada uji nyala. 2. Untuk menentukan kelarutan logam alkali dan alkali tanah dalam larutan natrium hidroksida (NaOH), natrium karbonat (Na 2CO3) dan natrium sulfat (Na2SO4)
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam tabel unsur periodik (TPU) modern, unsur-unsur ditempatkan secara teratur menurut naiknya nomor atom atau jumlah proton. Unsur-unsur dapat diklasifikasikan menurut banyak cara. Klasifikasi yang sangat umum adalah bedasarkan dua kelompok logam atau metal dan non logam atau non metal. Penataan unsur-unsur dalam tabel unsur periodik (TPU) adalah pemahaman sifatsifat kimiawi baik bagi unsur-unsur dalam posisi periode maupun dalam posisi golongan. Sifat-sifat ini berkaitan dengan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron dan elektronegatifitas.
4
Logam-logam Golongan I dan II dalam susunan berkala berturut-turut disebut logam-logam alkali dan alkali tanah karena logam-logam tersebut membentuk oksida dan hidroksida yang larut dalam air menghasilkan larutan basa. Logam-logam alkali dan alkali tanah disebut juga logam- logam blok “s” karena hanya terdapat satu atau dua elektron pada kulit terluarnya. Elektron terluar ini menempati tipe orbital “s” (sub kulit “s”) dan sifat logam-logam ini seperti energi ionisasi (IE) yang rendah, ditentukan oleh hilangnya elektron “s” ini membentuk kation. Golongan I logam alkali yang kehilangan satu elektron s1 terluarnya +
menghasilkan ion M dan Golongan II logam alkali tanah yang kehilangan dua 2
2+
elektron s terluarnya menghasilkan ion M . Sebagai akibatnya, sebagian besar senyawa dari unsur-unsur Golongan I dan II cenderung bersifat ionik.
5
4
Idem, Kimia Anorganik I (Yogyakarta: JICA, 2004), h.45-50
5
“Logam Alkali dan Alkali Tanah,” Situs Kimia Indonesia , http://www.Chem-IsTry.Org/logamalkalidanalkalitanah.html (9 Mei 2012)
3
4
Golongan alkali terdiri dari Li (litium), Na (natrium), K (kalium), Rb (rubidium), Cs (sesium) dan Fr (fransium). Logam-logam alkali berwarna keperakperakan, berupa padatan yang sangat reaktif karena hanya mempunyai 1 elektron pada kulit terluarnya. Logam alkali mempunyai titik leleh yang sangat relatif rendah. Biasanya disimpan dalam minyak tanah untuk mencegah oksidasi oleh udara. Bersifat cukup lunak sehingga mudah dipotong oleh pisau atau spatula biasa.
6
Logam Alkali sangat reaktif, karena itu harus disimpan dalam minyak. Sifat yang umum dimiliki oleh logam alkali adalah sebagai konduktor panas yang baik, titik didih tinggi, permukaan berwarna abu-abu keperakan. Atom logam alkali bereaksi dengan melepaskan 1 elektron membentuk ion bermuatan +1. +
-
Na → Na + 1e . Susunan elektron dari berdasarkan kulit (2.8.1 atau 2.8), yang merupakan konfigurasi elektron gas mulia. Sifat lain logam alkali, memiliki titik leleh rendah, densitas rendah, sangat lunak. Kecenderungan golongan alkali dengan meningkatnya nomor atom adalah: 1. Titik leleh dan titik didih menurun 2. Unsur lebih reaktif 3. Ukuran Atom membesar (jari-jari makin besar) 4. Densitas meningkat proportional dengan meningkatnya massa atom. Kekerasan menurun Jika dipanaskan diatas nyala api akan memberikan warna yang spesifik. Litium – 7
merah, natrium – kuning, Kalium – lila/ungu, Cesium – biru.
6
Syamsidar HS dan Ahmad Yani, Penuntun Praktikum Kimia Anorganik (Makassar: UIN, 2012), h. 1. 7
“Logam Alkali dan Alkali Tanah,” loc.cit
5
Kelarutan logam alkali dalam air sangat besar sehingga sangat bermanfaat sebagai pereaksi dalam laboratorium. Namun demikian kelarutan ini sangat bervariasi. Untuk menjelaskan kelarutan tersebut, diperlukan pemahaman siklus energi yang melibatkan pembentukan suatu larutan dalam fase padatan yang bersangkutan. Kelarutan suatu senyawa bergantung pada besaran-basaran entalpi yaitu energi kisi, entalpi hidrasi kation anion dengan perubahan entropi yang bersangkutan.
8
Golongan alkali tanah terdiri dari Be (berilium), Mg (magnesium), Ca (kalsium), Sr (stronsium), Ba (barium) dan Ra (radium). Kalsium (Ca ) dan magnesium (Mg) merupakan unsur yang paling penting dan terdapat dalam jumlah besar mineral-mineral CaO (lime) dan CaSO 4.2H2O (gypsum). Sedangkan 2-
2-
stronsium (Sr) dan barium (Ba) berada sebagai sulfat (SO 4 ) dan karbonat (CO 3 ) dalam deposit mineralnya.
9
Dibandingkan dengan logam alkali pada periode yang sama, logam alkali tanah mempunyai titik leleh dan titik didih lebih tinggi, lebih keras, lebih kuat dan lebih padat. Hal ini disebabkan karena terdapat dua delokalisas elektron per ion dalam kristal yang memberikan gaya elektronik lebih besar dengan muatan ion. Sifat kimia sangat mirip misalnya dalam pembentukan senyawa ionik tetapi berbeda dalam rumus dan reaktivitas lebih rendah karena energi ionisasi (IE) pertama lebih tinggi dan terdapatnya energi ionisasi kedua membentuk ion M
2+
yang stabil. Bilangan oksidasi senyawa selalu +2 di dalam senyawa. Dua elektron “s” terluar lepas. Sedangkan energi ionisasi ketiga sangat tinggi untuk membentuk ion +3.
10
Berbeda dengan logam-logam alkali yang mudah larut dalam air,
8
Idem, Dasar-dasar Kimia Anorganik Logam, (Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta, 2001), h. 4.3 9
Syamsidar HS dan Ahmad Yani, loc. cit.
10
“Logam Alkali dan Alkali Tanah,” loc.cit.
6
berbagai logam alkali tanah tidak larut dalam air. Garam alkali tanah yang larut dalam air adalah garam dari anionik seperti nitrat dan klorida, sedangkan yang sukar larut adalah garam anionik valensi ganda seperti karbonat dan fosfat.
11
Menurut Ratna dkk (2009), golongan II yang stabil membentuk konfigurasi elektron gas mulia. Pada umumnya makin ke bawah dalam satu golongan nomor atom cenderung makin meningkat. 1. Energi Ionisasi pertama atau kedua menurun Karena jari-jari atom makin besar akibat adanya ekstra kulit yang terisi. Elektron terluar sangat jauh dari inti sehinga tertarik lemah oleh inti sehingga lebih sedikit energi yang diperlukan untuk melepaskannya. 2. Potensial energi Potensial energi selalu meningkat dengan urutan ke 3 > 2 > 1, karena muatan inti yang sama menarik sedikit elektron yang rata-rata lebih dekat dengan inti. tetapi dengan catatan IE (energi ionisasi) ke 2 untuk golongan 1, IE (energi ionisasi) ke 3 untuk golongan II menunjukkan peningkatan yang luar biasa dibandingkan IE (energi ionisasi) sebelumnya. 3. Titik didih dan titik leleh Pada umumnya (tidak selalu) titik didih dan titik leleh menurun. Hal disebabkan peningkatan jari-jari ion dan meningkatnya muatan.
11
Idem, Dasar-dasar Kimia Anorganik Logam (Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta, 2001), h. 5.2
7
BAB III METODE PERCOBAAN A. Waktu dan Tempat
Waktu dan Tempat dilaksanakan praktikum adalah sebagai berikut : Hari / Tanggal : Jumat, 11 Mei 2012 Waktu
: Pukul 08.00 – 12.00 WITA
Tempat
: Laboratorium Analitik Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar
B. Alat dab Bahan 1. Alat
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelas kimia 250 mL, tabung reaksi, pembakar spirtus, pipet tetes ose bulat, rak tabung dan botol semprot. 2. Bahan
Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah asam klorida (HCl) 10%, barium klorida (BaCl 2) 0,01 N, barium klorida (BaCl 2), kalsium klorida (CaCl 2) 0,01 N, korek api natrium hidroksida (NaOH) 0,01 N, label, natrium karbonat (Na2CO3) 0,01 N, natrium sulfat (Na 2SO4) 0.01 N, magnesium klorida (MgCl 2) 0,01 N, magnesium klorida (MgCl 2), padatan natrium klorida (NaCl), padatan stonsium klorida (SrCl 2), stronsium klorida (SrCl 2) 0,01 N dan tissue.
C. Prosedur Kerja 1. Uji Nyala
7
8
a. Membersihkan kawat platina dengan cara mencelupkan ke dalam asam klorida (HCl) 10 %. b. Memanaskan kawat platina dalam nyala api. c. Mengulangi langkah (a) dan (b) sampai tidak dihasilkan warna lain (kawat yang bersih tidak mengubah warna). d. Mencelupkan kawat platina ke dalam larutan uji lalu membakar di atas api oksidasi e. Mengamati warna nyala yang dihasilkan. 2. Uji Kelarutan
a. Larutan barium klorida (BaCl 2), Larutan kalsium klorida (CaCl 2), larutan magnesium
klorida
(MgCl 2)
dan
padatan
stronsium
klorida
(SrCl 2),
memasukkan masing-masing bahan uji tersebut ke dalam tabung reaksi yang berbeda. b. Menambahkan tetes demi tetes larutan natrium hidroksida (NaOH) dan mengamati kelarutannya. c. Mengulangi langkah (a) dan (b) dengan mengganti larutan natrium hidroksida (NaOH) dengan natrium sulfat (Na 2SO4) dan natrium karbonat (Na 2CO3)
9
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengamatan 1. Uji Nyala
a. Natrium klorida (NaCl)
: kuning
b. Stonsium klorida (SrCl 2)
: merah bata
c. Barium klorida (BaCl 2)
: hijau
d. Kalsium klorida (CaCl 2)
: merah muda
e. Magnesium klorida (MgCl 2)
: putih
2. Uji Kelarutan
a. Larutan natrium hidroksida (NaOH) 0,01 N 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: sukar larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: sedikit larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: mudah larut
b. Larutan natrium sulfat (Na 2SO4) 0,01 N 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: mudah larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: sedikit larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: sukar larut
c. Larutan natrium karbonat ( Na 2CO3) 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: mudah larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: sedikit larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: sukar larut
9
10
C. Reaksi 1. Larutan Natrium Hidroksida (NaOH) 0,01 N
MgCl2 + 2NaOHMg(OH)2 + 2 NaCl CaCl2 + 2NaOH Ca(OH) 2 + 2 NaCl SrCl2 + 2NaOH Sr(OH)2 + 2 NaCl BaCl2 + 2NaOH Ba(OH) 2 + 2 NaCl 2. Larutan natrium sulfat (Na2SO4) 0,01 N
MgCl2 + Na2SO4MgSO4 + 2 NaCl CaCl2 + Na2SO4CaSO4 + 2 NaCl SrCl2 + Na2SO4 SrSO4 + 2 NaCl BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2 NaCl 3. Larutan natrium karbonat ( Na2CO3) 0,01 N
MgCl2 + Na2CO3MgCO3 + 2 NaCl CaCl2 + Na2CO3CaCO3 + 2 NaCl SrCl2 + Na2CO3 SrCO3 + 2 NaCl BaCl2 + Na2CO3 BaCO3 + 2 NaCl B. Pembahasan Logam alkali adalah unsur-unsur yang terdapat pada sistem berkala pada golongan I yang terdiri dari Li (litium), Na (natrium), K (kalium), Rb (rubidium), Cs (sesium) dan Fr (fransium). Sedangkan logam alkali tanah adalah unsur yang terdapat pada golongan II yang terdiri dari Be (berilium), Mg (magnesium), Ca (kalsium), Sr (stronsium), Ba (barium) dan Ra (radium). Pada percobaan ini akan dilakukan dilakukan dua uji untuk logam alkali dan alkali tanah yaitu uji nyala dan uji kelarutan.
11
Percobaan pertama yaitu uji nyala. Sebagian besar senyawa alkali larut dalam air, sehingga uji pengendapan tidak mungkin dapat dipakai untuk identifikasi. Tetapi, setiap logam alkali menghasilkan nyala yang karakteristik apabila dilakukan pemanasan dengan memasukkan ke dalam nyala api seperti natrium (Na) mengahasilkan nyala kuning. Selain itu, logam pada golongan alkali tanah juga dapat memancarkan nyala karakterisitik pada setiap unsurnya. Setiap atom jika diberi energi akan mengalami perubahan kedudukan electron atau dengan kata lain akan tereksitasi dan memancarkan energi radiasi elektromagnetik untuk kembali ke tingkat dasar (keadaan stabil), hal ini yang akan menyebabkan pancaran warna dari unsur pada saat pemanasan. Pada saat pemanasan kawat yang digunakan untuk identifikasi yaitu kawat platina. Pencucian kawat platina dilakukan dengan mencelupkan ke dalam larutan asam klorida (HCl) dan dipanaskan, hal ini bertujuan kawat platina bersih dari pengotor. Adapun hasil yang diperoleh yaitu pancaran warna yang dihasilkan oleh natrium klorida (NaCl) (kuning), stonsium klorida (SrCl 2) (merah bata), barium klorida (BaCl 2) (hijau), kalsium klorida (CaCl 2) (merah tua) dan magnesium klorida (MgCl 2) (putih). Berdasarkan teori nyala yang dipancarkan oleh natrium (Na) (kuning), stronsium (Sr) (merah-karmin yang khas), barium (Ba) (hijau-kekunigan), kalsium (Ca) (merah) dan magnesium (Mg) (putih). Hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori tersebut. Percobaan kedua yaitu uji kelarutan logam alkali tanah. Penambahan natrium hidroksida (NaOH), natrium sulfat (Na 2SO4) 0,01 N dan natrium karbonat (Na2CO3) 0,01 N bertujuan untuk mengetahui kelarutan logam alkali tanah dalam hidroksida, sulfat dan karbonat.
12
Pada larutan hidroksida yaitu natrium hidoksida (NaOH), hasil yang diperoleh adalah magnesium klorida (MgCl 2) (sukar larut), kalsium klorida (CaCl2) (sedikit larut), stronsium klorida (SrCl 2)
(larut) dan barium klorida
(BaCl2) ( mudah larut). Hal ini dipengaruhi oleh nomor atom, dimana kelarutan hidorksida logam-logam alkali semakin besar dengan naiknya nomor atom. Pada larutan sulfat yaitu natrium sulfat (Na 2SO4) kelarutannya yaitu magnesium klorida (MgCl 2) (mudah larut), kalsium klorida (CaCl 2) (larut), stronsium klorida (SrCl 2) (sedikit larut) dan barium klorida (BaCl 2) (sukar larut). Hal ini disebabkan adanya fungsi-fungsi termodinamika seperti energi kisi, dimana energi kisi yang jauh lebih tinggi mengakibatkan sifat sukar larut untuk garamgaram yang mengandung ion-ion di- dan tri-negatif. Naiknya muatan ion mengakibatkan naiknya energi penguapan untuk mengatasi gaya elektrostatik. Gaya tarik elektrostatik dan jumlah ion bertanggung jawab pada rendahnya kelarutan. Sedangkan
pada
larutan
karbonat,
natrium
karbonat
(Na 2CO3)
kelarutannya yaitu magnesium klorida (MgCl 2) (mudah larut), kalsium klorida (CaCl2) (larut),
stronsium klorida (SrCl 2) (sedikit larut) dan barium klorida
(BaCl2) (sukar larut). Hal ini juga diakibatkan adanya energi kisi dan dengan naiknya nomor atom yaitu gaya tarik elektrostatik dan jumlah ion yang mempengaruhi kelarutannya. Hasil ini telah sesuai dengan teori kelarutan garam alkali tanah yaitu garam anionik valensi ganda sukar larut seperti karbonat dan fosfat. Beberapa anion khusus menunjukkan kecenderungan kelarutan yang cukup mencolok misalnya
13
untuk garam sulfat dari atas ke bawah dalam satu golongan menunjukkan kecenderungan mudah larut menjadi sukar larut. Sebaliknya hidroksidanya menunjukkan kelarutan yang semakin membesar.
14
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah sebagai berikut: 1. Uji nyala
Warna nyala yang dipancarkan adalah sebagai berikut: a. Natrium (Na) = kuning b. Stronsium (Sr)= merah bata c. Barium (Ba) = hijau d. Kalsium (Ca) = merah tua e. Magnesium (Mg) = putih 2. Uji kelarutan
Kelarutan unsur alkali tanah adalah sebagai berikut: a. Larutan natrium hidroksida (NaOH) 0,01 N 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: sukar larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: sedikit larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: mudah larut
b. Larutan natrium sulfat (Na 2SO4) 0,01 N 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: mudah larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: sedikit larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: sukar larut
13
15
c. Larutan natrium karbonat ( Na 2CO3) 1). Magnesium klorida (MgCl 2)
: mudah larut
2). Kalsium klorida (CaCl 2)
: larut
3). Stonsium klorida (SrCl 2)
: sedikit larut
4). Barium klorida (BaCl 2)
: sukar larut
B. Saran
Saran untuk percobaan ini sebaiknya juga dilakukan uji untuk semua unsurunsur yang ada pada golongan alkali dan alkali tanah, agar dapat dibandingkan kelarutannya untuk setiap unsur.
16
DAFTAR PUSTAKA
Sugiarto, Kristian H. Dasar-dasar Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta, 2001. Sugiarto, Kristian H. Kimia Anorganik I. Yogyakarta: JICA, 2004. Syamsidar HS dan Ahmad Yani. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik . Makassar: UIN, 2012. “Logam Alkali dan Alkali Tanah,” Situs Kimia Indonesia, http://www.Chem-IsTry.Org/logamalkalidanalkalitanah.html ( 9 Mei 2012) “sifat-sifat unsur,” Scrib.com. http//www.scrib.com/scrib/sifat-sifat_unsur ( 9 Mei 2012)
15
