C. GOLONGAN ALKALI DAN ALKALI TANAH Kelompok 2: -Agung Tambara -Bambang Swedy -Eko Suryanto
-Ersi Dwi Utami -Ita Putriani -Putri Ayu Suciati
1. Sifat Unsur Golongan Alkali Golongan ini bersifat : - Unsur logam sangat aktif; - Mengkilat, lunak, dan dapat ditempa; - Titik lelehnya sangat rendah bila dibandingkan dengan golongan logam lain; - Penghantar panas dan listrik yang baik; - Pada suhu kamar berupa zat padat; - Dalam satu golongan dari atas ke bawah: titik didih, titik lebur dan energi ionisasinya makin berkurang, kereaktifannya semakin bertambah.
a. Sifat Periodik Logam Alkali - Sulit mengalami reduksi dan mudah mengalami oksidasi - Termasuk zat pereduksi kuat (memiliki 1 buah elektron) Sifat Unsur
Li Na K Rb Cs
Elektron Valensi
2s1 3s1 4s1 5s1 6s1
Jari-Jari Atom
1,52 1,86 2,27 2,47 2,65
Keelektro negatifan
0,98 0,93 0,82 0,82 0,79
Energi Ionisasi
520,2 495,8 418,8 403,0 375,7
Potensial Reduksi
-3,045 -2,7109 -2,924 -2,925 -2,923
Logam – Logam Alkali Berbentuk Padat Pada Suhu Ruangan
Lithium
Rubidium Natrium
b. Sifat Fisik Logam Alkali -
Semua unsur berwujud padat pada suhu ruangan. Khusus Sesium (Cs) berwujud cair pada suhu di atas 28⁰ Unsur Li, K, Na sangat ringan. Hal tersebut karena kerapatannya lebih kecil dari 1,0 g/mL Unsur
Kerapatan
Titik Leleh
Titik Didih
Li Na K Rb Cs
0,534 0,971 0,862 1,532 1,878
180,54 97,81 63,65 38,89 28,40
1,347 903,8 774 688 678,4
C. Sifat Kimia Unsur Logam Alkali 1.
Kereaktifan Logam Alkali - Dengan Oksigen membentuk Oksida 4M + O2 2M2O - Membentuk Peroksida 2M + O2 M2O2 (dipanaskan dengan udara) contoh : 4Na + O2 2Na2O - Dengan Halogen ( X2) Membentuk Halida 2M + X2 2MX Contoh : 2Na + Cl2 2NaCl - Dengan Belerang Membentuk Sulfida 2M + X2 2MX Contoh : 2Na + S Na2S
- Dengan Air Air tereduksi menjadi H2 dan hasilnya adalah basa. M + H2O H2 + MOH Contoh : 2Na + H2O H2 + NaOH - Dengan Hidrogen Membentuk Hidrida, bilangan oksida H=-1 2M + H2 2MH Contoh : 2K + H2 2KH
- Dengan Nitrogen Membentuk Nitrida 6M + N2 2M3N ( hanya Li) Contoh : 6Li + N2 2Li3N - Dengan Asam Larut dengan cepat menghasilkan gas M + 2H+ M+ + H2 Contoh : 2K + 2HCl 2KCl + H2
2. Sifat Logam dan Sifat Basa Alkali Logam alkali atau oksida alkali dapat bereaksi dengan air membentuk senyawa basa kuat LOH. Semakin kebawah sifat logam alkali semakin kuat. Oleh karena itu, sifat basa golongan alkali semakin kebawah semakin kuat 3. Kelarutan Basa LOH Basa senyawa alkali semuanya mudah larut dalam air, kelarutannya dalam air semakin kebawah semakin besar.
4. Warna Nyala Logam Alkali Untuk mengetahui warna nyala dari logam-logam alkali, kita harus mengeksitasikan unsur-unsur logam tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membakar (uji nyala) senyawa-senyawanya.
2. Sifat Unsur Golongan Alkali Tanah -
Merupakan logam yang ringan dan sangat reaktif Berwarna putih keperak-perakan Titik didih dan titik lelehnya lebih tinggi dari logam alkali Dari satu golongan makin ke bawah : - a. makin reaktif - b. kelarutan M(OH)2 dan MC2O4 makin besar - c. kelarutan garam SO4 2- , CrO4 2- , dan CO3 2- makin kecil - d. berilium bersifat amfoter
a. Sifat Periodik Alkali Tanah – mudah mengalami oksidasi –` – memiliki 2 buah elektron sehingga tidak sekuat golongan alkali
b. Sifat Fisik Logam Alkali Tanah – Semua unsurnya berwujud padat pd suhu ruangan – Kerapatan logam alkali tanah lebih besar, sehingga logam alkali tanah lebih keras – Jika garam dari unsur-unsur logam di bakar, akan memberi warna keras, seperti: • Kalsium (Ca) : jingga, merah • Stronsium (Sr) : Merah bata • Barium (Br) : Hijau
c. Sifat Kimia Alkali Tanah • Mudah bereaksi dengan unsur non logam • Bersifat reaktif
1. Kereaktifan Alkali Tanah – Dengan Oksigen Membentuk oksida 2L + O2 -> 2LO L logam alkali tanah Membentuk peroksida L + O2 -> LO2 (Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, CaO2 sulit)
Contoh : 2Ca + O2 -> 2 CaO 2Mg + O2 -> 2 MgO (dipanaskan) Ba + O2 -> BaO2 – Dengan Halogen (X2) Membentuk halida L + X2 -> LX2 Contoh: Ca + F2 -> CaF2
- Dengan Belerang Membentuk sulfida L + X2 -> LX2 Contoh Mg + S -> MgS
– Dengan Hidrogen Membentuk hidrida, bilangan oksida H = -1 L + H2 -> LH2 Contoh Mg + H2 -> MgH2
– Dengan Air Air tereduksi menjadi H2 dan hasil lainnya adalah basa L + H2O -> H2 + L (OH)2 Contoh Ca + H2O -> H2 + Ca (OH)2
– Dengan Nitrogen Membentuk nitrida 3L + N2 -> L3N2 (dengan pemanasan) Contoh: 3Mg + N2 -> Mg3N2Larut dengan cepat menghasilkan gas. L + 2H+ -> L2+ + H2 Contoh Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2
2) Sifat Logam dan Sifat Basa L(OH)2 Dari berilium ke barium, sifat logam dan sifat basa logam alkali tanah semakin kuat. Logam berilium bersifat amfoter sehingga Be(OH)2 bersifat amfoter pula, yaitu dapat bereaksi dengan asam maupun basa. Jika bereaksi dengan asam maka akan membentuk basa dan juga sebaliknya.
3) Kelarutan Basa L(OH)2 Sifat basa dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2 semakin kuat. Hal ini berkaitan dengan kelarutan basa dalam air dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2 yang semakin besar. Semakin banyak basa terlarut, kemungkinan ionisasi membentuk OHsemakin besar sehingga basa semakin kuat. Data Kelarutan Unsur Alkali Tanah Senyawa L(OH)2
Kelarutan*
Ket: *
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
** 0,001 0,17 0,77 3,7
**
:Kelarutan di ukur dari basa anhidrat yang dilarutkan dalam 100ml air :nilai kelarutan Be(OH)2 sangat kecil
4) Sifat Diagonal Logan alkali dan logam alkali tanah, serta logam alkali tanah dan unsur golongan IIIA memiliki kemiripan sifat. Misalnya, Li dan Mg serta Be dan Al. Sebagai contoh, unsur Be dan Al keduanya bersifat amfoter. 5) Warna Nyala Alkali Tanah Unsur
Warna
Ca Sr Ba
Jingga merah Merah bata Hijau
Kekhasan warna nyala dari kation logam tersebut dapat digunakan untuk mengidentifikasi (analisis kualitatif) suatu senyawa.
Warna Nyala Alkali Tanah
Kalsium
Stronsium
6) Kelarutan dan Pengendapan Senyawa Alkali Tanah a) Kelarutan Pengendapan suatu garam yang sukar larut dalam air dapat digunakan untuk analisis kualitatif yaitu mengidentifikasi suatu kation logam alkali
tanah. Untuk garam yang memiliki harga Ksp kecil (sukarlarut),jika kationnya (misal Ba ²+) dicampurdengan anion (misal SO4²¯) akan membentukendapan BaSO4. Beberapa endapan memilikiwarna dan intensitas warna yang berbeda sehingga data tersebut dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Senyawa
L(OH)2
LSO4
LCO3
LCrO4
LCO3
Ion L2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+
1 x 10-3 0,17 0,77 3,7
35,43 0,20 1,1 x 10-2 2,3 x 10-4
0,1 1,3 x 10-3 1,1 x 10-3 2,3 x 10-3
73,0 0,40 0,12 3,8 x 10-4
2,03 5,6 x 10-4 4,6 x 10-3 8,6 x 10-3
b. Pengendapan Pengendapan suatu garam yang sukar larut, dalam air dapat digunakan untuk analisis kualitatif, yaitu mengidentifikasi suatu kation logam alkali tanah. Untuk garam yang memiliki harga Ksp kecil (sukar larut), jika kationnya (misal Ba2+) dicampur dengan anion (misal, SO42-) akan membentuk endapan BaSO4. Beberapa endapan memiliki warna dan intensitas warna yang berbeda sehingga data tersebut dapat digunakan untuk analisis kualitatif.
3. Kesadahan Air Air Sadah adalah air yang mengandung kation “alkali tanah” seperti : Mg2+, Ca2+ atau bermuatan 2+, (Fe2+, Mn2+). Penyebab kesadahan air adalah Karena Kation “Logam multivalen dapat bereaksi dengan sabun membentuk suatu endapan sehingga mengurangi kemampuan sabun. Dan kation ” tersebut dengan adanya anion” yang terlarut dalam air akan menyebabkan terjadinya kerak.
a. Jenis Kesadahan Air 1) Kesadahan Sementara
• Jika mengandung ion bikarbonat (HCO3-) • Senyawa Ca(HCO3)2 atau Mg(HCO3)2 • Dapat dihilangkan secara fisika dengan pemanasan sehingga air terbebas dari ion Ca2+ atau Mg2+ • Ca(HCO3)2 (aq) dipanaskan CaCO3 (s) + H2O (aq) + CO2 (q) 2) Kesadahan Tetap
• Jika mengandung anion bikarbonat (dari kation Ca2+ atau Mg2+ ), berupa : Cl-, NO3-, dan SO42• Dapat dihilangkan melalui reaksi kimia dan pereaksi yang digunakan adalah larutan karbonat, yaitu : Na2CO3 (aq) Atau K2CO3 (aq)
• Mg(NO3)2 (aq) + K2CO3 (aq)
MgCO3 (s) + 2KNO3 (aq)
b. Pelunakan Air Sadah Dalam Industri 1. Resin
pengikat kation dan anion.
Kesadahan ini umumnya dihilangkan menggunakan resin penukar ion. Resin pelunak air komersial dapat digunakan dalam skala kecil, meskipun demikian tidak efektif digunakan untuk sekala besar. Resin adalah zat yang punya pori yang besar dan bersifat sebagai penukar ion yang berasal dari polysterol, atau polyakrilatyang berbentuk granular atau bola kecil dimana mempunyai struktur dasar yang bergabung dengan grup fungsional kationik, non ionik/anionik atau asam. Sering kali resin dipakai untuk menghilangkan molekul yang besar dari air misalnya asam humus, liqnin, asam sulfonat. Untuk regenerasi dipakai garam alkali atau larutan natrium hidroksida, bisa juga dengan asam klorida jika dipakai resin dengan sifat asam. Dalam regenerasi itu dihasilkan eluen yang mengandung organik dengan konsentrasi tinggi. Untuk proses air minum sampai sekarang hunya dipakai resin dengan sifat anionik.
2. Menggunakan Zeolit. Zeolit memiliki rumus kimia Na2(Al2SiO3O10).2H2O atau K2(Al2SiO3O10).2H2O. zeolit mempunyai struktur tiga dimensi yang memiliki poripori yang dapat dikewati air. Ion Ca2+ dan Mg2+ akan ditukar dengan ion Na+ dan K+ dari zeolit, sehingga air tersebut terbebas dari kesadahan. Cara paling mudah untuk mengetahui air yang selalu anda gunakan adalah air sadar atau bukan dengan menggunakan sabun. Ketika air yang anda gunakan adalah air sadah, maka sabun akan sukar berbiuh, kalaupun berbuih, berbuihnya sedikit. Kemudian untuk mengetahui jenis kesadahan air adalah dengan pemanasan. Jika ternyata setelah dilakukan pemanasan, sabun tetap sukar berbuih, berarti air yang anda gunakan adalah air sadah tetap.
Jawaban Pertanyaan 1.
Dikatahui Ksp Ca(OH)2 = 3,7 x 10-6 dan Ksp Ba(OH)2 = 5 x 10-2. Berdasarakan data di antara keduanya yang memiliki sifat basa yang paling kuat? Jwb: Dari data diketahui bahwa kelarutan Ba(OH)2 lebih besar daripada Ca(OH)2. Jika kelarutan suatu zat semakin besar, berarti semakin banyak zat tersebut yang larut dan kemungkinan terionisasi juga semakin besar. Semakin ion OH- yang dihasilkan, berarti sifat basa semakin kuat. Maka diantara keduanya yang lebih kuat sifat basanya adalah Ba(OH)2.
2. Suatu larutan yang mengandung ion logam alkali ditempatkan dalam empat buah tabung reaksi. Ke dalam tabung reaksi pertama ditambahkan larutan KOH 0,1 M, tabung reaksi kedua ditambah larutan K2SO4 0,1 M, tabung reaksi ketiga ditambah larutan Na2CrO4 0,1 M, dan tabung reaksi keempat ditambahkan larutan K2CO3 0,1 M. Dari percobaan tersebut, diperoleh data sebagai berikut. Tabung Reaksi
Hasil Pengamatan
1 2 3 4
Endapan Putih Bening Bening Endapan Putih
Jawaban: Kesimpulan : Larutan yang diuji mengandung ion Mg2+
3. a. Apakah yang dimaksud dengan air sadah dan apa akibatnya dari adanya air sadah? Jawaban: Air sadah (hard water) adalah air yang mengandung kation Ca2+ atau Mg2+. Kesadahan air, biasanya dinyatakan sebagai massa CaCO3 (mg) dalam 1L air. Jika kadar Ca2+ tinggi, biasanya secara fisik air tersebut tampak keruh. Batasan kesadahan air adalah 500 bpj (500 mg CaCO3 dalam 1L air) Akibat dari adanya air sadah adalah air sadah dapat mengendapkan sabun sehingga sabun kurang berbusa. b. Kerugian apa yang ditimbulkan apabila menggunakan air sadah? Jawaban: Sabun menjadi kurang berbusa karena ion Ca2+ atau ion Mg2+ bereaksi dengan sabun membentuk endapan. Ca2+ + 2RCOONa -> Ca(RCOO)2 + 2Na+. Air sadah tidak boleh ada sama sekali pada industri pencucian tekstil atau kertas. Jika terjadi pengendapan dengan sabun, pewarnaan kain atau kertas menjadi tidak merata. Air sadah dapat menyebabkan pembentukan kerak pada ketel uap (steam boiler) dan pipa uap sehingga untuk menguapkan air tersebut diperlukan pemanasan yang lebih lama. Hal ini merupakan pemborosan energi. Selain itu, adanya kerak pada pipa uap juga dapat menyebabkan penyumbatan sehingga dikhawatirkan pipa tersebut akan meledak.
