Logam Alkali [PDF]

Citation preview

MAKALAH KIMIA ANORGANIK II ALKALI



DISUSUN OLEH: Kelompok II  Nahrul Hayat (A1C110007)  Ella Chintya Piarucci (A1C110009)  Merlijun Wahida (A1C110014)  Rika Yuliani R (A1C110028)



DOSEN PENGAMPU : Drs. ABU BAKAR , M.Pd



PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2012 KATA PENGANTAR



Page 1 of 57



Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat Nya yang berlimpah yang mampu memberikan kami kekuatan untuk menyelesaikan tugas makalah Kimia Anorganik II. Dan tak henti-hentinya kami ucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan makalah ini. Pada makalah Kimia Anorganik ini kami telah membahas tentang Alkali yang mana dibahas secara khusus yaitu definisi, sejarah, sifat-sifat, reaksi-reaksi,dan pembuatan alkali serta kegunaannya. Pepatah mengatakan tiada gading yang tak retak, maka dari itu kami sangat mengharapkan masukan yang berlimpah terhadap kekurangan-kekurangan yang ada pada makalah ini. Agar kelak makalah ini bisa sesempurna mungkin hasilnya. Terimakasih.



Jambi, 9 Mei 2012



Tim Penulis



DAFTAR ISI



Page 2 of 57



Kata Pengantar............................................................................................................................i Daftar isi ..................................................................................................................................ii



BAB I PENDAHULUAN



I Latar belakang.............................................................................................................4 II Rumusan masalah.......................................................................................................5 III T ujuan......................................................................................................................5 BAB II PEMBAHASAN



2.1 Sejarah alkali...........................................................................................................7 2.2 Keberadaan Alakali di alam....................................................................................8 2.3 Unsur-unsur alkali .................................................................................................13 2.4 Sifat fisika logam alkali………………………...…………………………….......20 2.5 Sifat Kimia logam alkali.........................................................................................27 2.6 Pembuatan logam alkali........................................................................................33 2.7 Cara memperoleh logam alkali.............................................................................36 2.8 Senyawa-senyawa alkali.......................................................................................37 2.9 Kegunaan logam alkali ………………………......................................................40 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ................................................................................................……………46



DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................................48



Page 3 of 57



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Unsur golongan IA (kecuali hidrogen) disebut juga logam alkali Logam alkali melimpah dalam mineral dan terdapat di air laut. -Khususnya Na (natrium), di kerak bumi termasuklogam terbanyak keempat setelah Al, Fe, dan Ca. Walaupun keberadaan ion natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, sejumlah usaha untuk mengisolasi logam ini dari larutan air garamnya gagal sebab kereaktifannya yang tinggi pada air. Akhirnya Na (natrium) dan juga Kalium (1807) bisa diisolasi dengan mengelektrolisis garam leleh KOH atau NaOH oleh H. Davy di abad ke-19. Kemudian- Li (litium) ditemukan sebagai unsur baru di tahun 1817, dan Davy segera setelah itu mengisolasinya dari Li2O dengan metode elektrolisis. Setelah itu pada tahun 1861, Rb (rubidium) dan Cs (cesium), ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi. Fr (fransium) yang merupakan unsur keenam golongan alkali ditemukan dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939. Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat. Kecuali Cs (cesium) yang berbentuk cair jika suhu lingkungan pada saat pengukuran melebihi 28oC. Meskipun mereka adalah logam paling kuat, tetapi secara fisik mereka lunak bahkan bisa diiris menggunakan pisau. Hal ini karena mereka hanya memiliki satu elektron valensi pada kulit terluarnya. Sedangkan jumlah kulitnya makin bertambah dari atas ke bawah dalam tabel unsur periodik. Sehingga ikatan antar logamnya lemah. Unsur – unsur golongan IA terdiri dari hidrogen (H), natrium (Na), kalium(K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr). Kecuali hidrogen semua unsur – unsur dalam golongan ini lebih dikenal dengan istilah Logam Alkali. Dinamakan logam karena memiliki sifat – sifat logam seperti mempunyai permukaan mengkilap serta mempunyai daya hantar panas dan listrik yang baik. Disebut alkali karena bereaksi dengan air dan membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa. Logam alkali bersifat sangat reaktif sehingga selalu ditemukan di alam dalam bentuk senyawanya. Logam alkali melimpah dalam mineral dan di air laut.



Page 4 of 57



Khususnya, natrium, Na, di kerak bumi adalah keempat setelah Al, Fe, dan Ca. Walaupun keberadaan ion natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, sejumlah usaha untuk mengisolasi logam ini dari larutan air garamnya gagal sebab kereaktifannya yang tinggi pada air. Kalium (1807) dan tidak lama setelahnya natrium diisolasi dengan mengelektrolisis garam leleh KOH atau NaOH oleh H. Davy di abad ke-19. Litium Li ditemukan sebagai unsur baru di tahun 1817, dan Davy segera setelah itu mengisolasinya dari Li2O dengan elektrolisis. Rubidium, Rb dan Cesium Cs, ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi tahun 1861. Fransium, Fr, ditemukan dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939, kelimpahan alaminya sangat rendah. 1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana sejarah logam alkali? 2. Bagaimana keberadaan logam alkali di alam? 3. Apa unsur- unsur alkali dan bagaimana deskripsinya? 4. Apa saja sifat fisika dan kimia alkali? 5. Bagaimana pengaruh panas terhadap senyawa-senyawa Alkali? 6. Apa saja reaksi- reaksi logam alkali? 7. Bagaimana proses pembuatan logam alkali? 8. Apa saja senyawa senyawa alkali? 9. Apa saja kegunaan logam alkali dan senyawa-senyawa apa saja yang mengandung alkali? 1.3 Tujuan 1. Mengetahui sejarah logam alkali 2. Mengetahui keberadaan logam alkali di alam 3. Mengetahui unsur- unsur alkali dan deskripsinya 4. Mengetahui sifat fisika dan kimia alkali 5. Mengetahui pengaruh panas terhadap senyawa-senyawa Alkali 6. Mengetahui reaksi- reaksi logam alkali 7. Mengetahui proses pembuatan logam alkali 8. Mengetahui senyawa senyawa alkali Page 5 of 57



9. Mengetahui kegunaan logam alkali dan senyawa-senyawa apa saja yang mengandung alkali



BAB II Page 6 of 57



PEMBAHASAN 2.1 Sejarah Unsur golongan IA (kecuali hidrogen) mempunyai kecenderungan melepaskan elektron. Akibatnya, unsur ini bersifat logam yang disebut logam alkali, karena oksidanya dalam air membentuk larutan basa (alkalis). Golongan IA disebut juga logam alkali. Logam alkali melimpah dalam mineral dan terdapat di air laut. -Khususnya Na (natrium), di kerak bumi termasuk- logam terbanyak keempat setelah Al, Fe, dan Ca. Walaupun keberadaan ion natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, sejumlah usaha untuk mengisolasi logam ini dari larutan air garamnya gagal sebab kereaktifannya yang tinggi pada air. Akhirnya Na (natrium) dan juga Kalium (1807) bisa diisolasi dengan mengelektrolisis garam leleh KOH atau NaOH oleh H. Davy di abad ke-19. Kemudian- Li (litium) ditemukan sebagai unsur baru di tahun 1817, dan Davy segera setelah itu mengisolasinya dari Li2O dengan metode elektrolisis. Setelah itu pada tahun 1861, Rb (rubidium) dan Cs (cesium), ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi. Fr (fransium) yang merupakan unsur keenam golongan alkali ditemukan dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939, kelimpahan alaminya sangat rendah karena memiliki waktu paro 21 menit. Logam-logam ini juga bersifat sebagai reduktor dan mempunyai warna nyala yang indah sehingga dipakai sebagai kembang api. Logam biasanya dianggap sebagai padatan yang keras dengan rapatan massa yang tinggi dan tidak reaktif. Namun kenyataannya, sifat-sifat logam-logam alkali berlawanan dengan sifat tersebut yaitu lunak, rapatan massa rendah, dan sangat reaktif. Semua logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs dan Fr) tampak mengkilat,berwarna keperakan, merupakan konduktor listrik dan panas yang baik. Sebagian besar logam mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, tetapi logam alkali mempunyai titik leleh rendah dengan naiknya nomor atom. Kelunakan dan kerendahan titik leleh logam-logam alkali dapat dikaitkan dengan lemahnya ikatan metalik dalam unsur-unsur ini Biasanya logam alkali disimpan di dalam minyak (oil) untuk menghindari terjadinya kontak langsung dengan udara, kontak langsung dengan udara segera mengakibatkan terbentuknya suatu lapisan oksida yang tebal pada permukaan logam tersebut. Page 7 of 57



2.2 Keberadaan logam alkali di alam Logam alkali yang paling banyak terdapat di alam adalah Natrium dan Kalium. Oleh sebab itu, tidak mengherankan bahwa unsur ini sangat penting dalam biologi. Misalnya pada hewan, ion natrium dan kalium sangat dibutuhkan dan kesetimbanagn ion tersebut harus dijaga agar fungsi organ berjalan dengan baik. Pada tumbuhan, kalium merupakan unsur yang sangat penting dibandingkan dengan natrium. Litum,Rubidium dan Cesium ditemukan dalam kerak bumi dalam jumlah yang relative sedikit dibandingkan natrium dan kalium. Unsur-unsur ini beserta senyawanya jarang ditemukan dan akibatnya unsur-unsur ini lebih mahal. Oleh karena itu,pemakaian logam ini sangat terbatas. Fransium merupakan logam radioaktif,meskipun isotopnya yang hidupnya terpanjang, Fr(323) waktu paruhnya hanya 21 menit.Oleh karena fransium mempunyai waktu paruh yang pendek, maka diperkirakan setiap waktu tertentu hanya ada 30 gr logam ini di kerak bumi. Logam alkali tidak pernah ada dalam bentuk logam murni di alam. Logam ini selalu dalam bentuk senyawa yang ditemukan baik dalam kerak bumi maupun dalam lautan. Misalnya deposit garam yang sangat besar yang dijumpai di banyak tempat dibawah permukaan bumidi Louisiana,New York, Michigan, Oklahoma, Calofornia, dan Texas serta dibeberapa daerah lainnya. Di daerah-daerah yang cuacanya kering, deposit garam dapat terjadi dipermukaan . Kebanyakan senyawa logam alkali larut dalam air, dan dimana daerah yang turun hujan , maka garam-garam tersebut tersapu oleh air dan masuk ke dalam laut dan danau atau larut masuk berkumpul dalam air tanah. Unsur alkali yaitu litium (Li), Natrium (Na), rubidium (Rb), cesium (Cs), dan fransium (Fr).Unsur alkali tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam yang disebabkan unsur-unsur alkali yang sangat reaktif tetapi sebagian ion positif (L+) dalam senyawa ion. Kita dapat melihat kandungan logam alkali dalam air laut dan kerak bumi. Biasanya logam alkali disimpan di dalam minyak (oil) untuk menghindari terjadinya kontak langsung dengan udara, kontak langsung dengan udara segera mengakibatkan terbentuknya suatu lapisan oksida yang tebal pada permukaan logam tersebut. Page 8 of 57



gambar unsur-unsur alkali



Senyawa-senyawa alkali yang paling banyak terdapat di alam adalah senyawa natrium dan kalium. Unsur alkali yang paling sedikit dijumpai adalah fransium, sebab unsur ini bersifat radioaktif dengan waktu paro pendek 21 menit, sehingga mudah berubah menjadi unsur lain. Natrium terutama didapatkan pada air laut dalam bentuk garam NaCl yang terlarut. Konsentrasi ion Na+ pada air laut adalah 0,47 molar. NaCl kita temui juga dibeberapa daerah sebagai mineral pada halit (batu karang NaCl). Selain berupa NaCl, natrium tersebar di kulit bumi sebagai natron (Na2C03.10H20), kriolit (Na3AlF6), sendawa chili (NaNO3), albit (Na2).Al2O3.3SiO2) dan boraks (Na2B4O7.1OH2). Kalium terdapat dikulit bumi sebagai mineral silvit (KCl), karnalit (KCl.MgCl2.6H2O), sendawa (KNO3), dan -feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2). Dalam tumbuh-tumbuhan, kalium banyak terkandung sebagai garam oksalat dan tatrat. Jika tumbuh-tumbuhan diperabukan, kita memperoleh K2CO3. Sebagai unsur-unsur alkali yang paling banyak dijumpai di alam, tidak aneh jika unsur natrium dan kalium ikut berperan dalam metabolisme pada tubuh makhluk hidup. Pada tubuh man usia dan hewan, ion-ion Na+ dan K+ berperan dalam menghantarkan konduksi saraf, serta dalam memelihara keseimbangan osmosis dan pH darah. Pada tumbuh-tumbuhan, ion K+ jauh lebih penting dari pada ion Na+, sebab ion K+ merupakan zat esensial untuk pertumbuhan. Adapun logam-logam alkali lainnya sedikit dijumpai di alam. Jumlah litium relatif lebih banyak daripada sesium dan rubidium. Ketiga unsur ini (Li,Cs dan Rb) terdapat dalam mineral fosfat trifilit, dan pada mineral silikat lepidolit kita temukan litium yang bercampur dengan alumunium. Page 9 of 57



Tabel 13.11 Kandungan logam alkali dalam air laut dan kulit bumi Logam Litium Natrium Kalium Rubidium Cesium



Air Laut (mol/l) 6 x 10-5 0,47 0,010 10-6 10-6



Kulit Bumi (%) 0,0065 2,83 2,59 0.028 3,2 x 10-4



Natrium dan kalium melimpah di litosfer (2,6 dan 2,4% masing-masing). Terdapat sejumlah besarkandungan garam batuan, NaCl, dan karnalit, KCl MgCl2 6H2O yang dihasilkan dari penguapan air laut dalam jangka waktu geologis. Danau garam besar di Utah dan Laut Mati di Israel merupakan contoh dari proses penguapan yang masih berlangsung saat ini. Lithium, Rb, dan Cs mempunyai kelimpahan yang lebih rendah dan terdapat dalam beberapa mineral silikat. Unsur fransium hanya memiliki waktu hidup isotop yang sangat pendek yangterbentuk dalam deret peluruhan radioaktif alamiah atau dalam reaktor nuklir. Logam alkali tidak terdapat bebas di alam. Hal ini dikarenakan kereaktifan logam alkali yang besar sehingga mudah berikatan dengan unsur lain.Litium ditemukan dalam keadaan selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi dan pada sumber-sumber mata



air.



Mineral-mineral



yang



mengandung



Litium



contohnya:lepidolite,



spodumeme,petalite,danamblygonite.Di Amerika Serikat, Litium diambil dari air asin di danau Searles Lake, di negara bagian California dan Nevada. Deposit quadramene dalam jumlah besar ditemukan di California Utara. Logam ini diproduksi secara elektrolisis dari fusi klorida. Secara fisik, Litium tampak keperak-perakan, mirip Natrium dan Kalium. Natrium banyak ditemukan di bintang-bintang. Garis D pada spektrum matahari sangat jelas. Natrium juga merupakan elemen terbanyak keempat di bumi (setelah Aluminium, Besi (Fe), dan Kalsium), terkandung sebanyak 2.6% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur terbanyak dalam golongan logam alkali.Natrium dibuat secara komersil melalui elektrolisis fusi basah Natrium Klorida. Metoda ini lebih murah ketimbang mengelektrolisis Natrium Hidroksida, seperti yang pernah digunakan beberapa tahun lalu. Page 10 of 57



Kalium merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% di dalam kerak bumi. Kebanyakan mineral Kalium tidak terlarut dalam air dan unsur kalium sangat sulit diambil dari mineral-mineral tersebut.Mineral-mineral tertentu, seperti sylvite, carnalite, langbeinite, dan polyhalite ditemukan di danau purba dan dasar laut yang membentuk deposit dimana Kalium dan garam-garamnya dengan mudah dapat diambil. Kalium ditambang di Jerman, negara bagian-negara bagian New Mexico, California, dan Utah. Deposit besar yang ditemukan pada kedalaman 3000 kaki di Saskatchewan, Kanada diharapkan menjadi tambang penting di tahun-tahun depan.Kalium juga ditemukan di samudra, tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit ketimbang natrium. Rubidium ternyata ditemukan lebih banyak dari yang diperkirakan beberapa tahun lalu. Sekarang ini, Rubidium dianggap sebagai elemen ke-16 yang paling banyak ditemukan di kerak bumi. Rubidium ada di pollucite, leucite dan zinnwaldite, yang terkandung sekitar 1% dan dalam bentuk oksida. Ia ditemukan di lepidolite sebanyak 1.5% dan diproduksi secara komersil dari bahan ini. Mineral-mineral Kalium, seperti yang ditemukan pada danau Searles, California, dan Kalium Klorida yang diambil dari air asin di Michigan juga mengandung Rubidium dan sukses diproduksi secara komersil. Unsur ini juga ditemukan bersamaan dengan Cesium di dalam deposit pollucite di danau Bernic, Manitoba. Cesium 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% Cesium. Unsur ini juga dapat diisolasi dengan cara elektrolisis fusi sianida dan dengan beberapa metoda lainnya. Cesium murni yang bebas gas dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi panas Cesium azida. Fransium muncul sebagai hasil disintegrasi unsur Actinium. Ia juga bisa dibuat secara buatan dengan membombardir Thorium dengan proton-proton. Walau Fransium secara alami dapat ditemukan di mineral-mineral uranium, kandungan unsur ini di kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons.



Page 11 of 57



Unsur



Persen di kerak bumi



Keberadaan di alam



Litium



0,0007% beku



Dalam LiAl(SiO3)2.



Natrium



2,8%



Dalam garam batu NaCl, senyawa Chili NaNO3, Karnalit KMgCl3.6H2O, trona Na5(CO3)2. (HCO3).2H20, dan air laut



Kalium



2,6%



Dalam silvit (KCl), garam petre KNO3, dan karnalit KCl.MgCl2.6H2O



Rubidium



0,0078%



Dalam lepidolit



Sesium



0,0003%



Dalam polusit (Cs4Al4Si9O26)



Fransium



Sangat sedikit



Berasal dari peluruhan aktinium (Ac). Bersifat radioaktif dengan waktu paro 21.8 menit



di



bebatuan



spodune



Garam batu (NaCl), silvit (KCl), dan karnalit (KMgCl3.6H2O) berasal dari endapan yang terbentuk akibat penguapan laut dahuu kala. Karena perbedaan kelarutan, garam – garam mengendap tidak bersamaan, tetapi satu persatu sehingga terbentuk lapisan – lapisan garam yang relatif murni. Garam di tambang dengan cara menyemprotkan air untuk melarutan garam, kemudian memompa larutan garam tersebut kepermukaan. 2.3 Unsur-unsur Alkali Logam alkali adalah kelompok unsur-unsur yang berada di golongan I A pada tabel periodik unsur, yaitu Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs), dan Fransium (Fr).



Page 12 of 57



Logam pada golongan I A disebut sebagai logam alkali disebabkan oksida-oksida logam pada golongan tersebut cepat larut dalam air dan menghasilkan larutan yang bersifat basa kuat (alkali). Logam alkali mempunyai konfigurasi elektron np6 (n+1)s1. Konfigurasi electron ini berlaku untuk semua logam alkali kecuali Litium (Li). Terdapat pengecualian pada Litium karena sesuai dengan nomor atom Litium, hanya ada 3 elektron yang mengelilingi inti atomnya, sehingga hanya mengisi subkulit s. Untuk lebih jelasnya, perhatikan perbandingan konfigurasi Litium dengan Natrium berikut ini: Li



3



11



: 1s2 2s1



Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 (memenuhi rumus np6 (n+1)s1). Dari konfigurasi elektron logam alkali juga dapat dilihat bahwa logam alkali hanya



memiliki 1 elektron pada kulit terluarnya atau dikatakan mempunyai valensi 1. Layaknya unsur-unsur logam lainnya, logam alkali juga cenderung melepaskan electron pada kulit terluarnya (bersifat elektropositif) sehingga membentuk ion bermuatan +1 atau dapat juga dikatakan bertindak sebagai kation. Sifat fisika dan sifat kimia unsur logam alkali hampir sama, kekuatannya bertambah secara periodik dari atas ke bawah sesuai dengan konfigurasi elektronnya. Berikut keterangan lebih lanjutnya tentang berbagai unsur-unsur alkali: A. Litium, 3Li (Yunani, lithos, batu). Ditemukan oleh Arfvedson pada tahun 1817, litium merupakan unsur logam teringan, dengan berat jenis sekitar setengahnya air. Sumber utama litium adalah mineral spodumene, LiAlSi2O6. Logam litium dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan LiCl dengan campuran beberapa garam inert untuk menurunkan titik leleh hingga 500oC. Logam ini mempunyai kenampakan permukaan yang mengkilat seperti putih keperakan/kelabu. Litium merupakan satu-satunya logam yang bereaksi dengan gas dinitrogen dan untuk Page 13 of 57



memutuskan ikatan ganda tiga dalam molekul dinitrogen diperlukan energy 945 kJ/mol. Dari logam alkali hanya ion litium mempunyai densitas muatan yang paling besar dan membentuk senyawa nitrida denagn energy kisi yang cukup tinggi. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut : 6Li (s) + N2 (g)



2 Li3N (s)



Senyawa nitrida sangat reaktif membentuk ammonia jika bereaksi dengan air menurut persamaan reaksi : Li3N (s) +3H2O (l)



3LiOH (aq) + NH2 (g)



Litium mampu bergabung dengan molekul dihidrogenmembentuk senyawa hibrida menurut persamaan reaksi berikut : LiH (s) + H2O (l) LiH (s) + AlCL3 (s)



LiOH (aq) + H2 (g) LiAlH4 (s) + LiCl (s)



Litium cair sampai saat ini diketahui sebagai zat yang paling korosif. Sebagai contoh jika logam litium dilelehkan dalam suatu wadah dari bahan gelas, maka akan terjadi reaksi spontan dengan gelas, dengan meninggalkan lubang pada wadah tersebut dan reaksi ini disertai dengan pancaran cahaya putih kehijauan yang tajam. Selain itu litium mempunyai standar potensial reduksi paling negative dibandingkan dengan unsure-unsur lainnya : Li+ (aq) + e



Li (s)



Eo = -3,05 V



Jadi, reaksi kekiri berjalan spontan dan ini berarti bahwa pada proses oksidasi terhadap logam litium dibebaskan energy jauh lebih besar dibandingkan dengan oksidasi terhadap unsure-unsur lainnya. Kespontanan reaksi selalu berkaitan dengan aspek termodinamik, yaitu perubahan energy bebas sedangkan laju reaksi berkaitan dengan aspek kinetik yang dikontrol oleh energy aktivasi (penghalang). Rapatan muatan ion-ion Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ masingmasing secara berurutan adalah 98, 24, 11, 8 dan 6 C/mm3. Litium sangat banyak ditemui dalam senyawa-senyawa organometalik dan garam LiCl bahkan larut dalam berbagai pelarut organic yang mempunyai polaritas rendah seperti etanol dan aseton. Untuk menghindari terjadinya reaksi dengan air, atom-atom litium ditanam dalam rongga-rongga kisi lksida logam. Proses penanaman atom tamu (guest) kedalam rongga-rongga kisi oksida logam tuanrumah (host) ini dikenal dengan proses interkalasi dan hasilnya disebutsenyawa interkalasi. Potensial reduksi litium dalam senyawa interkalasi ini bergantung pada identitas oksida logam tuanrumah-nya. Sebagai contoh, potensial reduksi litium dalam mangan Page 14 of 57



dioksida berharga positif tetapi dalam vanadium dioksida berharga negative : Li+ (aq) + e



Li (Mn2O4) (s)



Li+ (aq) + e



Li (VO2) (s)



Eo = + 1,V Eo = - 0,5 V



Perbedaan potensial sebesar 1,5 V antara kedua lingkungan litium yang berbeda inilah yang menggerakkan terjadinya reaksi sel baterai. Pada proses pemakaian sel baterai terjadi reaksi redoks pengosongan sel sebagai berikut : Li+ (aq) + e Li (VO2) (s)



Li (Mn2O4) (s) Li+ (aq) + e



Eo = + 1,V Eo = + 0,5 V



Pengisian kembali sel baterai mengakibatkan terjadinya reaksi sebaliknya. Industry pemanfaat litium adalah dalam industry lemak atau minyak pelumas-litium. Senyawa-senyawa yang dipakai adalah litium stearat, C17H35COOLi yang dicampurkan ke dalam minyak agar tahan terhadap air sehingga diperoleh pelumas yang tidak mengeras pada temperature rendah tetapi tetap stabil pada temperature tinggi. Litium mempunyai kemampuan membentuk senyawa kovalen dengan berbagai unsure lain. Misalnya senyawanya dengan karbon sangat bermanfaat pada reaksi-reaksi organic, misalnya butillitium, LiC4H9.Kecendrungan terhadap kekovalenan adalah terbesar pada ion dengan derajat kepolaran terbesar, yaitu Li+.Angka banding muatan/jari-jari untuk Li+, yang sama dengan Mg2+, menerangkan kemiripan dalam kimiawinya, dalam hal ini Li+ berbeda dari anggota-anggota lainnya. Kemiripan Litium dengan logam Alkali-Tanah. Kekerasan litium terbesar dalam golongan alkali mirip dengan kekerasan logam alkali tanah. Mirip dengan logam alkali tanah tetapi berbeda dengan logam alkali karena litium membentuk oksida normal, Li2O bukan dioksida(2-) ataupun dioksida(1-). Litium adalah satu-satunya logam alkali yang membentuk senyawa nitride seperti halnya semua logam alkali tanah. Litium adalah satu-satunya logam alkali yang membentuk senyawa dikrbida(2-), Li2C2 yang sering disebut litium asetilida seperti halnya semua logam alkali tanah juga membentuk senyawa dikarbida(2-). Garam-garam litium dengan karbonat, fosfat dan fluoride mempunyai kelarutan sangat Page 15 of 57



rendah dalam air sedangkan garam-garam alkali tanah dengan karbonat, fosfat dan fluoride tak larut dalam air. Litium membentuk berbagai senyawa organometalik (senyawa dengan atom logam terikat langsungdengan atom karbon organic) sama seperti logam magnesium. Hubungan antara litium dengan logam alkali tanah sering disebut sebagai hubungan diagonal dalam system periodic unsure-unsur yaitu kemiripin sifat-sifat unsure periode 2 dengan unsure sebelah kanan bawahnya pada periode 3 dalam hal ini litium dengan magnesium.kemiripan sifat-sifat litium dengan magnesium mungkin dapat diterangkan dari sifat rapatan muatan kation. Tabel Ion golongan alkali dan alkali tanah Ion



Jari-



Rapatan



jari muatan Li+ 73 98 Na+ 116 24 K+ 152 11 Rb+ 166 8 Cs+ 181 6 Keterangan Jari-jari (dalam ppm) dan rapatan muatan ( C mm-3)



B.Natrium Natrium, 11Na(Inggris, soda; Latin, sodanum, obat sakit kepala). Sebelum Davy berhasil mengisolasi unsur ini dengan cara elektrolisis soda kaustik, natrium (unsur ini disebut sodium dalam bahasa Inggris), telah dikenal dalam berbagai suatu senyawa. Natrium adalah logam alkali yang dibutuhkan paling banyak untuk keperluan industry. Natrium tidak ditemukan dalam keadaan murni di alam karena reaktivitasnya yang sangat tinggi. Seperti logam-logam alkali yang lain, logam natrium adalah lembut, ringan dan berwarna putih keperakan. Oleh kerana ia terlalu cergas, ia hanya wujud secara semulajadi dalam bentuk sebatian, dan tidak pernah sebagai logam keunsuran yang tulen. Logam natrium terapung di atas, lalu bertindak balas dengan amat cergas sambil menghasilkan haba, gas hidrogen yang mudah terbakar serta larutan hidroksidanatrium. Natrium ialah Unsur kimiaunsur kimia dalam tabel berkala yang mempunyai simbol Na Page 16 of 57



dan nombor atom 11. Natrium adalah logam reaktif yang lembut, licin, dan keperakan. Ia amatlah reaktif, terbakar dengan nyalaan kuning, bertindak balas secara cergas dengan Pengoksida antar oksida dalam udara, maka ia memerlukan penyimpanan dalam persekitaran yang lengai. C.Kalium, 19K (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. Sifat-sifat Kalium yang terdapat di alam bersifat sedikit radioaktif karena mengandung kira-kira 0,02 % isotop radioaktif 40K dengan waktu paroh 1,3 x 10tahun. Ekstraksi logam kalium dalam sel elektrolitik akan sangat berbahaya karena sifatnya yang sangat reaktif. Proses ekstraksi melibatkan reaksi logam natrium dengan lelehan kalium klorida pada temperature 850oC menurut persamaan reaksi : KCl (l) + Na (l)



K (g) + NaCl (l)



Sifat kelarutan senyawa-senyawa alkali berkaitan dengan ukuran pasangan kation-anion yang bersangkutan. Ukuran antara pasangan kation-anion yang relatif sama mempunyai kelarutan yang sangat kecil. Jadi, anion berukuran besar akan membentuk senyawa yang sukar larut dengan kation alkali berukuran besar. Konsep ini berlaku bagi anion berukuran besar seperti anion heksanitritokobaltat (III), [Co(NO2)6]3-. Anion ini dengan litium maupun dengan natrium menghasilkan garam yang larut dalam air tetapi dengan kalium, rubidium ataupun sesium terbentuk garam-garam yang sukar larut. Jadi, identifikasi ion kalium dapat dilakukan dengan penambahan ion heksanitritokobaltat (III) yang akan membentuk endapan kuning cemerlang menurut persamaan reaksi : 3K+ (aq) + [Co(NO2)6]3- (aq)



K3[Co(NO2)6] (s)



Anion tetrafenilborat [B(C6H5)4]-, juga dapat mengendap dengan membentuk kalium tetrafenilborat yang berwarna putih : K+ (aq) + [B(C6H5)4]- (aq)



K[B(C6H5)4] (s)



ProduksiKalium tidak ditemukan tersendiri di alam, tetapi diambil melalui proses elektrolisis hidroksida. Metoda panas juga lazim digunakan untuk memproduksi kalium dari Page 17 of 57



senyawa-senyawa kalium dengan CaC2, C, Si, atau Na. Isotop17 isotop kalium telah diketahui. Kalium normal mengandung 3 isotop, yang satu pada 4derajat Kelvin (.0118%) merupakan isotop radioaktif dengan paruh waktu 1.28 x 10tahun. PenangananRadioaktivitas yang ada pada kalium tidak terlalu berbahaya. D.Rubidium , 37K Rubidium adalah suatu kimia unsur kimia dalam periodik yang memiliki lambang Rb dan Nomor atomnomor atom 37. (L. rubidusterdalam merah) Ditemukan tahun 1861 oleh Bunsen dan Kirchoff dalam lepidolite mineral dengan menggunakan spektroskop tersebut. Rubidium ini memiliki penampilan putih keabuan, Unsur ini ternyata ditemukan lebih banyak dari yang diperkirakan beberapa tahun lalu. Sekarang ini, rubidium dianggap sebagai elemen ke-16 yang paling banyak ditemukan di kerak bumi. Rubidium ada di pollucite, leucite dan zinnwaldite, yang terkandung sekitar 1% dan dalam bentuk oksida. Pada mulanya, radium diambil dari bijih pitchblende 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 sampah hasil pemrosesan uranium. Deposit uranium yang besar terletak di Ontario, Kanada, negara bagian New Meksiko dan Utah di AS, dan di Australia. Ia ditemukan di lepidolite sebanyak 1.5% dan diproduksi secara komersil dari bahan ini. Mineral-mineral kalium, seperti yang ditemukan pada danau Searles,California,dan kalium klorida yang diambil dari air asin di Michigan juga mengandung rubidium dan sukses diproduksi secara komersil. Elemen ini juga ditemukan bersamaan dengan cesium di dalam deposit pollucite di danau Bernic, Manitoba. Sifat-sifat 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. Ia membuat lidah api bewarna Page 18 of 57



ungu kekuning-kuningan. Logam rubidium juga dapat dibuat dengan cara mereduksi rubidium klorida dengan kalsium dan dengan beberapa metoda lainnya. Unsur ini harus disimpan dalam minyak mineral yang kering, di dalam vakum atau diselubungi gas mulia. PenangananRadium, jika tertelan, terhirup ataupun terekspos pada tubuh menjadi sangat berbahaya dan dapat menyebabkan kanker. Batas maksimum untuk 226Ra adalah 740becquerel. E.Cesium , 55Cs (Latin, caesius, biru langit). Sesium ditemukan secara spektroskopik oleh Bunsen dan Kirchohoff pada tahun 186dalam air mineral dari Durkheim. 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 300.00ton pollucite yang mengandung 20% Sesium. Unsur ini juga dapat diisolasi dengan cara elektrolisis fusi sianida dan dengan beberapa metoda lainnya. Sesium murni yang bebas gas dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi panas Sesium azida. Karakteristik metal ini dapat dilihat pada spektrum yang memiliki dua garis biru yang terang dan beberapa di bagian merah, kuning dan hijau. Elemen ini putih keperak-perakan, lunak dan mudah dibentuk. Sesium merupakan elemen akalin yang paling elektropositif. Sesium, galium dan raksa adalah tiga logam yang berbentuk cair pada suhu ruangan. Sesium bereaksi meletup-letup dengan air dingin, dan bereaksi dengan es pada suhu di atas 116 derajat Celsius. Sesium hidroksida, basa paling keras yang diketahui, bereaksi keras dengan kaca. F.Fransium Elemen ini ditemukan pada tahun 1993 oleh Marguerite Perey, ilmuwan Curie Institute di Paris. Fransium yang merupakan unsur terberat seri logam-logam alkali, muncul sebagai hasil disintegrasi unsur actinium. Ia juga bisa dibuat secara buatan dengan membombardir thorium dengan proton-proton. Walau fransium secara alami dapat ditemukan di mineralmineral uranium, kandungan elemen ini di kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons. Fransium juga merupakan elemen yang paling tidak stabil di antara 101 unsur pertama di Page 19 of 57



tabel periodik. Ada 33 isotop fransium yang dikenal. Yang paling lama hidup 223Fr (Ac, K), anak 227Ac, memiliki paruh waktu selama 22 menit. Ini satu-satunya isotop fransium yang muncul secara alami. Karena isotop-isotop fransium lainnya sangat labil, sifat-sifat fisik mereka diketahui dengan cara teknik radiokimia. Sampai saat ini unsur belum pernah dipersiapkan dengan berat yang memadai atau diisolasi. Sifat-sifat kimia fransium sangat mirip dengan Sesium.



2.4 Sifat Fisika Logam Alkali Logam alkali memperlihatkan banyak sifat-sifat logam seperti yang kita harapkan : kilauannya yang indah dan mempunyai daya konduktivitas listrik dan kalor yang baik. Meskipun demikian, penggunaan logam murni dengan sifat-sifat seperti ini jarang digunakan karena logam-logam alkali sangat reaktif. Suatu pengecualian adalah penggunaan natrium untuk mendinginkan reactor nuklir karena sifatnya yang memiliki titik leleh rendah dan titik didihnya relative tinggi, dan konduktivitas kalornya bagus. Sifat-sifat ini memungkinkan logam mudah mencair dan dapat dipompakan melalui pipa yang melewati bagian tengah reactor dimana natrium dapat dengan cepat mengabsorbsi kalor. Natrium kemudian dipompa melalui pipa penukar kalor diluar reactor, dimana kalor dipindahkan kedalam air menjadi uap air dan digunakan untuk pembangkit tenaga listrik. logam alkali, memiliki titik leleh rendah, densitas rendah, sangat lunak. Kecenderungan golongan alkali dengan meningkatnya nomor atom adalah: Titik leleh dan titik didih menurun, Unsur lebih reaktif, Ukuran Atom membesar (jari-jari makin besar), Densitas meningkat proportional dengan meningkatnya massa atom, Kekerasan menurun, Jika dipanaskan diatas nyala api memberikan warna yang spesifik. Litium – merah, natrium – kuning, Kalium – lila/ungu, Cesium – biru. Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat. Kecuali Cs (cesium) yang berbentuk cair. Meskipun logam alkali adalah logam paling kuat, tetapi secara fisik logam alkali lunak bahkan bisa diiris menggunakan pisau. Hal ini karena mereka hanya memiliki satu elektron valensi pada kulit terluarnya. Sedangkan jumlah kulitnya makin bertambah dari atas ke bawah dalam tabel unsur periodik. Sehingga ikatan antar logamnya lemah.



Page 20 of 57



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 berwarna violet. Warna nyala ini sudah cukup intensif untuk digunakan pada analisis kualitatif yang disebut analisis nyala (flame test) yang dapat digunakan dalam analisis campuran senyawa-senyawa yang komposisisnya tidak diketahui. Sifat logam alkali yang lunak dan mempunyai titk leleh yang rendah terlihat dari kisi-kisi logam kation yang bermuatan satu yang lemah menarik “lautan electron” . Kation terbentuk dari lepasnya electron s tunggal dari kulit luar atom. Oleh karena electron kulit luar terikat sangat lemah, maka logam alkali mempunyai energi ionisasi,afinitas electron dan keelektronegatifan yang rendah. Dibandingkan dengan logam alkali pada periode yang sama :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 . M2+ yang lebih tinggi. 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 ke 2 untuk golongan 1, IE ke 3 untuk golongan 2 menunjukkan menunjukkan peningkatan yang luar biasa dibandingkan IE sebelumnya. Tingkat elektronegativitas : Li > Na > K > Rb > Cs > Fr Tingkat reaktivitas : Li < Na < K < Rb < Cs < Fr Titik lebur dan titik uap : Li > Na > K > Rb > Cs > Fr Jari-jari Atom atau ionik meningkat:Disebabkan adanya kulit yang lebih banyak. Jari-jari golongan 2 lebih kecil dari pada golongan 1.karena tarikan elektron dengan jumlah kulit yang sama. Biasanya jari-jari ion holongan 2 M2+ lebih kecil dari pada golongan 1 M+ pada periode yang sama karena muatan inti meningkat. Page 21 of 57



Pada umumnya (tidak selalu) titik didih dan titik leleh menurun Disebabkan peningkatan jarijari ion dan meningkatnya muatan. Lebih reaktif karena makin ke bawah makin mudah membentuk ion. Electronegativity cenderung menurun: Pola rumus molekul: Rumus umum dapat ditulis M2O atau rumus ionik (M+)2O2- dimana M adalah Li sampai Fr atau Be sampai Ra. a. Elektronegativitas Pada golongan logam alkali, dari atas ke bawah dalam sistem periodik, elektronegativitas semakin berkurang. Hal ini disebabkan ukuran atom (jari-jari atom) makin besar sehingga electron valensi menjauh dari inti logam. Akibatnya kurang tertarik ke inti logam. Walaupun dari atas ke bawah muatan inti bertambah, tetapi pengaruh pertambahan muatan inti ini kalah oleh pengaruh pertambahan ukuran atom. b. Bersifat lunak Logam alkali hanya mempunyai satu elektron valensi yang terlibat dalam pembentukan logam, oleh karena itu logam alkali memiliki energi kohesi yang kecil sehingga bersifat lunak. Dalam sistem periodik, dari atas ke bawah pada golongan I A makin kecil energi kohesinya sehingga semakin lunak. c. Titik leleh dan titik didih Pada golongan logam alkali, dari atas ke bawah dalam sistem periodik, titik didih dan titik leleh mengalami penurunan (lebih mudah meleleh dan menguap). Sifat ini merupakan pengaruh dari ukuran atom yang semakin besar sehingga kekuatan ikatan logam semakin lemah, sehingga atom-atom lebih mudah terpisah dan membentuk wujud cair dan akhirnya gas. Titik didih adalah titik suhu perubahan wujud dari cair menjadi gas. Dan titik leleh adalah titik suhu perubahan wujud dari padat ke cair. Dalam golongan IA, dari Li ke Cs kecenderungan titik didih dan titik lelehnya turun. Seperti terlihat pada tabel. Sifat Li Na K Rb Cs o Titik Didih ( C) 1347 883 774 688 678 o Ttik Leleh ( C) 181 97,8 63,6 38,9 28,4 Page 22 of 57



d. Mempunyai kilap dan penghantar listrik dan panas yang baik Unsur-unsur golongan I A memiliki ciri khusus logam yaitu mempunyai kilap, dan merupakan penghantar listrik dan panas yang baik. Kilap disebabkan elektron logam alkali apabila terkena energi (dalam hal ini energi cahaya) akan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (terkesitasi) kemudian akan kembali ke keadaan dasar sambil memancarkan energy cahaya. Sifat penghantar listrik dan panas disebabkan oleh atom-atom logam alkali membentuk ikatan logam sehingga electron valensinya bergerak mobile dan dapat menghantarkan listrik maupun panas. e. Energi ionisasi Jari-jari atom pada golongan logam alkali atas ke bawah sistem periodik, jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil. Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas. Energi ionisasi dalam satu golongan berhubungan erat dengan jari-jari atom.-Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jarijari atom, maka daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil. Pada logam alkali yang memiliki satu elektron valensi ia akan lebih mudah membentuk ion positif agar stabil dengan melepas satu elektron tersebut. Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya. Jari-jari ionnya mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan jari-jari atomnya, Page 23 of 57



karena ion logam alkali membentuk ion positif. Ion positif mempunyai jumlah elektron yang lebih sedikit dibandingkan atomnya. Berkurangnya jumlah elektron menyebabkan daya tarik inti terhadap lintasan elektron yang paling luar menjadi lebih kuat sehingga lintasan elektron lebih tertarik ke arah inti. 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. f.



Spektrum emisi Spektrum emisi dihasilkan dari pembakaran garamnya pada nyala api bunsen. Jika garam



logam alkali diberi energi (dipanaskan), elektronnya akan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi kemudaian kembali ke keadaan dasar sambil melepaskan energi cahaya. Pada logam alkali, energi cahaya yang dilepaskan atom berada dalam spektrum sinar tampak sehingga memiliki warna yang jelas. Sebagai contoh, ion Na+ akan memberikan nyala berwarna kuning, ion K+ akan memberikan nyala berwarna violet/lembayung. Sifat ini menjadi dasar analisis secara flamefotometri karena intensitas energi cahaya yang dipancarkan, akan berbanding lurus dengan jumlah atom.



Berikut adalah tabel sifat-sifat fisika logam alkali: Titik



Titik



Energi



Jari-



Konfigurasi



Leleh



Didih



ionisasi



jari



elektron



Keelektronegatifan



Kerapat



(g/cm3) Page 24 of 57



Li Na K Rb Cs



(0C) 180.5 97.7 63.3 39.33 28.4



(0C) 1347 883 759 688 671



(Kj/mol) 520.5 495.8 418.8 403 375.7



ion 0.60 0.95 1.33 1.48 1.69



2.1 2.8.1 2.8.8.1 2.8.18.8.1 2.8.18.18.8.1



1.0 0.9 0.8 0.8 0.7



Radius M+ (Pm) Litium,Natrium,Kalium,Rubidium dan cesium masing-masing adalah : 60, 95, 133, 148 dan 169 .



Logam biasanya dianggap sebagai padatan yang keras dengan rapatan massa yang tinggi dan tidak reaktif. Namun kenyataannya, sifat-sifat logam-logam alkali berlawanan dengan sifat tersebut yaitu lunak, rapatan massa rendah, dan sangat reaktif. Semua logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs dan Fr) tampak mengkilat,berwarna keperakan, merupakan konduktor listrik dan panas yang baik. Sebagian besar logam mempunyai titik leleh yang sangat tinggi, tetapi logam alkali mempunyai titik leleh rendah dengan naiknya nomor atom. Kelunakan dan kerendahan titik leleh logam-logam alkali dapat dikaitkan dengan lemahnya ikatan metalik dalam unsur-unsur ini. Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat. Kecuali Cs (cesium) yang berbentuk cair jika suhu lingkungan pada saat pengukuran melebihi 28oC. Meskipun mereka Page 25 of 57



0.534 0.971 0.862 1.532 1.873



adalah logam paling kuat, tetapi secara fisik mereka lunak bahkan bisa diiris menggunakan pisau. Hal ini karena mereka hanya memiliki satu elektron valensi pada kulit terluarnya. Sedangkan jumlah kulitnya makin bertambah dari atas ke bawah dalam tabel unsur periodik. Sehingga ikatan antar logamnya lemah. Titik didih adalah titik suhu perubahan wujud dari cair menjadi gas. Dan titik leleh (titik lebur) adalah titik suhu perubahan wujud dari padat ke cair. Dalam golongan IA, dari Li ke Cs kecenderungan titik didih dan titik lelehnya turun. Seperti terlihat pada tabel. Dari penurunan titik didih dan titik leleh ini, bisa disimpulkan bahwa Cs memiliki titik didih dan titik leleh terendah dibandingkan logam lainnya karena ia memiliki ikatan logam paling lemah sehingga akan lebih mudah untuk melepas ikatan. Seperti kelompok lainnya, anggota dari grup ini dapat ditunjukkan dari konfigurasi elektronnya, terutama kulit terluarnya yang menghasilkan sifat sebagai berikut: Z



Elemen



3



litium



11



Jumlah elektron/kulit



Konfigurasi elektron



2, 1



[He]2s1



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



g. Warna Nyala Salah satu ciri khas dari logam alkali adalah memiliki sprektum emisi. Sprektum ini dihasilkan bila larutan garamnya dipanaskan dalam nyala Bunsen, atau dengan mengalirkan muatan listrik pada uapnya. Warna spektrum ini dapat dipakai dalam analisa kualitatif yang disebut tes nyala. Tabel warna nyala alkali ( / nm) Warna nyala 670,8 Merah tua Page 26 of 57



589,2 Kuning 766,5 Violet 780,0 Merah violet 455,5 Biru



Ketika atom diberi energi (dipanaskan) elektronnya akan tereksitasi ke tingkat yang lebih tinggi. Ketika energi itu dihentikan, maka elektronnya akan kembali lagi ke tingkat dasar sehingga memancarkan energi radiasi elektromagnetik. Menurut Neils Bohr, besarnya energi yang dipancarkan oleh setiap atom jumlahnya tertentu (terkuantitas) dalam bentuk spektrum emisi. Sebagian anggota spektrum terletak di daerah sinar tampak sehingga akan memberikan warna-warna yang jelas dan khas untuk setiap atom. Setiap logam alkali menghasilkan warna nyala yang karakteristik jika senyawa-senyawa alkali tersebut dibakar dalam nyala api. Warna yang terlihat dari masing-masing logam adalah merah tua (litium), kuning (natrium), lilac (kalium), merah violet (rubidium) dan biru (sesium). Seperti dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Sejumlah energy tertentu dari nyala api diserap oleh electron-elektron atom logam hingga terjadi eksitasi dan kembalinya electron ke peringkat dasar membebaskan energy nyala yang khas sesuai dengan energy transisi elektronik atomlogam yang bersangkutan. Jadi, setiap atom logam alkali mengalami transisi elektronik yang unik bagi dirinya sendiri. Sebagai contoh, warna nyala kuning dari senyawa natrium yang dibakar berasl dari emisi foton (energy) yang dibebaskan ketika electron yang berada pada orbital 3p1 (dalam peringkat tereksitasi) kembali ke orbital 3s1 (dalam peringkat dasar). Electron 3p1 ini berasal dari reaksi pembakaran dalam nyala api yang ditangkap oleh ion Na+ dalam senyawanya. h. Karakter ionic Karakter ionic ion logam alkali selalu mempunyai tingkat oksidasi +1 dan sebagian besar senyawanya tidak berwarna kecuali anion yang berwarna misalnya kromat dan permanganat.



Page 27 of 57



i. Hidrasi ion Hidrasi ion, semakin tinggi densitas muatan ion semakin kuat ion tersebut terhidrasi. Oleh karena logam-logam alkali mempunyai densitas yang jauh lebih rendah daripada densitas logam-logam umunya maka energy hidrasi senyawa-senyawanya juga sangat rendah. Ion Li+ misalnya, mempunyai energy hidrasi sebesar 51kJ/mol sedangkan ion Mg2+ energy hidrasinya 192kJ/mol. Tabel Data Hidrasi Ion-ion Akua Golongan I Li+



Na+



Jari-jari paulinga, Jari-jari terhidrasi Perkiraan bilangan hidrasi Energi hidrasi, Kj mol-1 Mobilitas ionik



K+ 0,60 0,96



3,40 2,76 25,3 16,6 33,5



43,5



Cs+



1,33



1,48



2,32 2,28



10,5



519 406



Rb+



10,0



322 64,6



293 67,5



1,69 2,28 9,9 268 68



2.5 Sifat Kimia Logam Alkali 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 M2+ yang stabil. Bilangan oksidasi senyawa selalu +2 di dalam senyawa. Kelarutan, sebagian besar senyawa-senyawa logam alkali larut dalam air walaupun kelarutannya berbeda-beda. Sebagai contoh, larutan jenuh litium klorida mempunyai konsentrasi 14 mol/L tetapi larutan jenuh litium karbonat mempunyai konsentrasi hanya 0,18 mol/L. Dua elektron s terluar lepas. Sedangkan energi ionisasi ketiga sangat tinggi untuk membentu ion +3. Golongan 2 yang stabil membentuk konfigurasi elektron gas mulia. Contoh : ion kalsium, Ca2+, is 2,8,8 or 1s22s22p63s23p6 atau[Ar]. Pada umumnya makin ke bawah dalam satu golongan nomor atom cenderung makin meningkat. Page 28 of 57



Logam alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Logam ini merupakan reduktor yang



sangat kuat dan mampu mereduksi air untuk membentuk gas hydrogen. Reaksinya



adalah : 2M (s) + 2H2O → 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 oksidanya : M (s) → M+ (aq) + e‫־‬ Sangat mudah terjadi. Unsur-unsur pada golongan I A atau logam-logam alkali bersifat sangat reaktif. Selain disebabkan oleh jumlah elektron valensi yang hanya satu dan ukuran jari-jari atom yang besar, sifat ini juga disebabkan oleh harga energi ionisasinya yang lebih kecil dibandingkan logam golongan lain. Dari atas ke bawah pada sistem periodik, harga energi ionisai semakin kecil sehingga logamnya semakin reaktif. Di udara pun unsur-unsur ini akan bereaksi dengan oksigen atau air. Oleh karena itu biasanya disimpan dalam wadah tertutup berisi minyak tanah atau hidrokarbon inert. Unsur-unsur logam alkali merupakan reduktor yang kuat. Litium merupakan reduktor terkuat (potensial elektrodanya -3.05 v), sedangkan Natrium paling lemah (-2.7 v). Kereaktifan Ciri khas yang paling menyolok dari logam alkali adalh keaktifannya yang luar biasa besar. Mengapa kebanyakan orang tak kenal baik rupa logam-logam yang sangat umum, natrium, kalium dan kalsium, adalah karena logam-logam ini begitu aktif sehingga mereka tak terdapat sebagai unsur, bila bersentuhan dengan udara atau air. Tak satupun dari unsurunsur IA dan IIA terdapat di alam dalam keadaan unsurnya. Semua unsur alkali terdapat dalam senyawaan alam sebagai ion dipositif ( positif satu ). Logam alkali sangat reaktif Page 29 of 57



dibandingkan logam golongan lain. Selain disebabkan oleh jumlah elektron valensi yang hanya satu dan ukuran jari-jari atom yang besar, sifat ini juga disebabkan oleh harga energi ionisasinya yang lebih kecil dibandingkan logam golongan lain. Dari Li sampai Cs harga energi ionisai semakin kecil sehingga logamnya semakin reaktif. Kereaktifan logam alkali dibuktikan dengan kemudahannya bereaksi dengan air, oksigen, unsur-unsur halogen, dan hydrogen. Energi Ionisasi Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron yang terikat paling lemah. Energi ionisasi dalam satu golongan berhubungan erat dengan jari-jari atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil. Pada logam alkali yang memiliki satu elektron valensi ia akan lebih mudah membentuk ion positif agar stabil dengan melepas satu elektron tersebut. Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya. Keelektronegatifan Keelektronegatifan logam alkali pada umumnya rendah (cesium paling rendah), yang berarti logam tersebut cenderung membentuk kation. Sifat logam alkali ini juga didukung oleh energi ionisasi pertama yang rendah, sedangkan energi ionisasi kedua sangat tinggi sehingga hanya ion dengan biloks +1 yang dapat dibentuk oleh logam alkali. Sifat Metalik Secara kimia sifat metalik suatu unsur berkaitan dengan kecendrungannya untuk kehilangan elektron. Sifat metalik dalam keluarga keluarga A, cendrung makin bertambah dari atas ke bawah pada tabel berkala. Dalam sebagian besar reaksi kimia, unsur dari natrium sampai sesium, berkelakuan secara sama, litium agak berbeda, mungkin karna ionnya begitu kecil sehingga rapatan muatannya sangat tinggi untuk suatu ion bernuatan satu. Litium sudah pasti adalahlogam, tetapi yang paling kurang metalik dari unsur unsur keluarga 1a, berdasarkan sifat sifatnya sebagai penyumbang (donor) elektron. Sesium yang paling metalik.



Pengaruh panas terhadap senyawa-senyawa Alkali Pemanasan nitrat Jika dipanaskan, kebanyakan nitrat cenderung mengalami dekomposisi membentuk oksida Page 30 of 57



logam, nitrogen dioksida berupa asap coklat, dan oksigen. Pada alkali, ithium nitrat mengalami proses dekomposisi yang sama menghasilkan lithium oksida, nitrogen dioksida dan oksigen. Akan tetapi, nitrat dari unsur selain lithium dalam Golongan 1 tidak terdekomposisi sempurna (minimal tidak terdekomposisi pada suhu Bunsen) menghasilkan logam nitrit dan oksigen, tapi tidak menghasilkan nitrogen oksida. Semua nitrat dari natrium sampai cesium terdekomposisi menurut reaksi di atas, satu-satunya yang membedakan adalah panas yang harus dialami agar reaksi bisa terjadi. Semakin ke bawah golongan, dekomposisi akan semakin sulit, dan dibutuhkan suhu yang lebih tinggi. Pemanasan karbonat Jika dipanaskan, kebanyakan karbonat cenderung mengalami dekomposisi membentuk oksida logam dan karbon dioksida. Pada Alkali, lithium karbonat mengalami proses dekomposisi yang sama menghasilkan lithium oksida dan karbon dioksida. Karbonat dari unsur-unsur selain lithium pada Golongan 1 tidak terdekomposisi pada suhu Bunsen, walaupun pada suhu yang lebih tinggi mereka akan terdekomposisi. Suhu dekomposisi lagi-lagi meningkat semakin ke bawah Golongan. 1. Reaksi dengan air Semua logam dari golongan I A bereaksi hebat dengan air dingin, bahkan menimbulkan ledakan dengan air menghasilkan larutan logam hidroksida dan gas hidrogen. Secara umum, reaksi logam alkali dengan air dapat dituliskan sebagai berikut: 2 M(s) + 2 H2O(l) 2 MOH(aq) + H2(g) (M = Li/Na/K/Rb/Cs) Reaksi logam alkali dengan oksigen merupakan reaksi redoks, di mana logam (M) kehilangan elektron dan hidrogen dari air memperoleh elektron.



Page 31 of 57



Reaksi dari atas ke bawah dalam sistem periodik, reaksi berlangsung lebih cepat. Hal ini disebabkan karena dari atas ke bawah dalam unsur periodik, energi ionisasi semakin rendah dan ikatan logamnya pun semakin lemah. Litium mempunyai berat jenis sebesar 0.534 g/cm3 atau hanya setengah dari berat jenis air sehingga Litium mengapung pada permukaan air dan secara perlahan-lahan menghasilkan gas Hidrogen. Logam ini berangsur-angsur bereaksi dan membentuk suatu larutan tak berwarna LiOH. Reaksi terjadi secara eksoterm (melepaskan panas) Litium tidak melebur karena panas tersebut karena titik leleh Litium mencapai 180.5oC. Natrium mengapung pada permukaan air, tapi panas yang dihasilkan pada reaksi cukup untuk meleburkan Natrium karena titik leleh Natrium adalah pada 97.7 oC, selain itu reaksi antara Natrium dan air menghasilkan panas lebih cepat disbanding reaksi Litium dengan air. Natrium melebur sekaligus membentuk sebuah bulatan perak kecil yang tersebar di atas permukaan yang akhirnya membentuk larutan NaOH yang tidak berwarna. Natrium bergerak-gerak di permukaan karena ditekan oleh hydrogen dari segala arah. Apabila natrium terebak pada pinggir wadah, maka hydrogen bisa terbakar dan menghasilkan nyala berwarna oranye.



Warna ini ditimbulkan oleh kontaminasi nyala biru hydrogen oleh senyawa-



senyawa Natrium. Pada reaksi logam Kalium dengan air, Kalium melebur dan membentuk larutan KOH. Panas yang dihasilkan oleh reaksi ini lebih cepat dibanding reaksi Natrium dengan air dan cukup untuk membakar Hidrogen.Nyala Hidrogen yang normalnya biru akan terkontaminasi oleh senyawa-senyawa Kalium sehingga berubah menjadi pink kebiru-biruan. Rubidium mempunyai berat jenis yang lebih berat daipada air (1.532 g/cm 3) sehingga akan tenggelam dalam air. Logam ini bereaksi hebat dengan air secara spontan. Bahkan terjadi penyemburan komponen larutan dari dasar wadah. Reaksi ini menghasilkan larutan RbOH dan gas Hidrogen. Reaksi antara Cesium dengan air sangat hebat, bahkan Cesium akan meledak saat bersentuhan dengan air sehingga dapat memecahkan wadah. Reaksi ini menghasilkan CsOH dan gas Hidrogen. Page 32 of 57



2. Reaksi dengan Oksigen Reaksi antara logam-logam alkali dengan Oksigen menghasilkan oksida (M 2O), peroksida (M2O2), dan superoksida (MO2). Pada setengah unsur terbawah golongan I Adihasilkan oksida yang berbeda karena ion logam cukup besar sehingga kepadatan muatannya rendah. Ini menyebabkan lebih banyak energi yang dilepaskan dan senyawa yang terbentuk akan stabil dari sisi energi. Sedangkan pada Litium, Natrium, dan Kalium, ion-ion logamnya kecil dan kepadatan muatannya besar sehingga cenderung mempolarisasikan ion-ion oksida yang lebih kompleks dampai menjadi terurai. Litium akan terbakar dengan nyala merah terang jika dipanaskan di udara. Logam ini bereaksi dengan oksigen di udara menghasilkan Litium Oksida yang berwarna putih. Reaksi antara logam alkali dengan oksigen berlangsung sangat cepat. Produk yang dihasilkan berbeda, tergantung pada kondisi reaksi dan berapa banyak oksigen yang ada, seperti oksida (bilangan oksidasi O = –2), peroksida (bilangan oksidasi O = –1), dan superoksida (bilangan oksidasi O = –½).



4 Li(s) + O2(g) → 2 Li2O , dalam oksida O = –2 2 Na(s) + O2(g) → Na2O2(s) , dalam Peroksida, O = –1 K(s) + O2(g) → KO2(s) , dalam Superoksida, O = –½



Natrium akan terbakar oleh oksigen dalam udara membentuk campuran padatan Natrium Oksida dan Natrium Peroksida. Reaksi ini ditandai dengan terbentuknya nyala oranye. Kalium akan terbakar oleh oksigen dalam udara membentuk Kalium Peroksida dan superoksida. Reaksi ini ditandai dengan terbentuknya nyala pin kebiru-biruan. Rubidium dan Cesium terbakar di udara menghasilkan superoksida, yaitu RbO2 dan CsO2. Rb(s) + O2(g) → RbO2 Page 33 of 57



Cs(s) + O2(g) → CsO2 3. Reaksi dengan unsur atau senyawa non logam Logam-logam alkali mudah bereaksi dengan beberapa unsur non logam seperti Sulfur, fosfor, gas Hidrogen, dan gas Nitrogen. Pada reaksi logam alkali dengan sulfur akan terbentuk garam sulfida. 2 M + S → M2S Reaksi antara logam alkali dengan Fosfor: 3 M + P → M3P Pada reaksi logam alkali dengan golongan halogen, logam alkali sebagai reduktro dan unsur halogen bersifat sebagai oksidator. Reaksi ini menghasilkan garam halida. Contoh reaksi: 2 Na + Br2 → 2 NaBr 2 K + Cl2 → 2 KCl Reaksi dengan gas Hidrogen (H2) akan menghasilkan senyawa hidrida. Senyawa hidrida adalah senyawa yang mengandung atom hidrogen dengan bilangan oksidasi negatif. Contoh reaksi: 2Li + H2 → 2 LiH Pada golongan logam alkali, Litium memiliki keunikan, karena merupakan satu-satunya unsur logam pada golongan I A yang bereaksi dengan Nitrogen menghasilkan Litium Nitrida. 6



Li+ N2 → 2 Li3N



4. Reaksi logam alkali dengan asam encer Page 34 of 57



Seperti unsur-unsur logam lainnya, logam alkali bisa bereaksi dengan asam, baik itu asam lemah maupun asam kuat membentuk garam dan gas Hidrogen. Contoh reaksi: 2 Li + H2SO4 → Li2SO4 + H2 1



Na + 2 HCl → 2 NaCl + H2



5. Reaksi dengan Aluminium Klorida dengan pemanasan Logam-logam alkali berada di sebelah kiri Aluminium dalam deret volta sehingga bisa bereaksi membentuk garam klorida dan logam Aluminium. Contoh reaksi: 2



K + AlCl3 3 KCl + Al



6. Reaksi dengan gas amoniak pada 4000C Logam alkali bereaksi dengan amonia membentuk gas H2 dan logam amida (MNH2). Reaksi ini sama dengan reaksi logam alkali dengan air. 2 M + 2 NH3 → 2 MNH3 + H2, dengan M = Li, Na, K, Rb, Cs. Logam alkali larut dengan dalam amonia cair dan larutan encernya berwarna biru. Warna ini berasal dari elektron bebas yang tersolvasi oleh molekul amonia. Jadi proses pelarutan disertai dengan pemisahan atom logam menjadi ion logam alkali dan elektron tersolvasi dalam amonia, menurut persamaan: M + n NH3 → M+[e(NH3)n] Larutan logam alkali dalam amonia bersifat konduktif dan paramagnetik 2.6 Pembuatan Logam Alkali Page 35 of 57



Pemisahan logam alkali dari senyawanya dapat dilaksanakan dengan cara reduksi selektrolitik senyawa cair. Biasanya yang dipilih adalah halide karena kebanyakan senyawa ini mempunyai titk didih lebih rendah (misalnya, dibandingkan dengan oksidanya). SEbagai contoh adalah elektrolisis leburan natrium klorida menggunakan sel down. Sel down tidak begitu berfungsi pada elektolisis leburan KCl, RbCl, dan CsCl sebab suhu yang dibutuhkan untuk mencairkan garam ini menyebabkan logamnya menguap. Untuk mengatasi kekurangan ini garam klorida diberi uap natrium. Kesetimbangan menjadi berpindah. Na(g) + MCl(l) ↔ NaCl (l) + M(g) Ke kanan karena Kalium, Rubidium dan Cesium lebih mudah menguap daripada Natrium. Natrium berkondensasi dan logam-ligam lainnya menguap. Hal ini yang menyebabkan reaksi ini menarik adalah kesetimbangan berpindah kekanan meskipun daya reduksi natrium tidak sekuat reduktor kalium, rubidium dan cesium apabila mereka dalam kondisi yang sama. a. Metode Elektrolisis Logam Li dan Na adalah reduktor kuat sehingga tidak mungkin diperoleh dengan mereduksi oksidanya. Oleh karena itu logam-logam ini diperoleh dengan cara elektrolisis Elektrolisis Li Sumber logam Li adalah spodumene [LiAl(SO)3]. Spodumene dipanaskan pada suhu 100oC, lalu dicampur dengan H2SO4 panas, dan dilarutkan ke air untuk memperoleh larutan Li2SO4,-kemudian, Li2SO4 direaksikan dengan Na2CO3 membentuk Li2CO3 yang sukar larut. Li2SO4 + Na2CO3 → Li2CO3 + Na2SO4 Setelah itu, Li2CO3 direaksikan dengan HCl untuk membentuk LiCl. Li2CO3 + 2HCl → 2LiCl + H2O + CO2 Li dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan LiCl. Katoda : Li+ + e- --» Li Anoda



: 2Cl-



x2



--» Cl2 + 2e-



2 Li+ + 2Cl- --» 2 Li + Cl2 Karena titik leleh LiCl tinggi (>600oC), biaya elektrolisis menjadi mahal. Namun, biaya Page 36 of 57



dapat ditekan dengan cara menambahkan KCl (55% LiCl dan 45% KCl) yang dapat menurunkan titik leleh menjadi 430oC. Elektrolisis Natrium Sumber utama logam natrium adalah garam batu dan air laut. Na hanya dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl. Katoda : Na+ + e- --» Na Anoda : 2Cl



x2



--» Cl2 + 2e-



2 Na+ + 2Cl- --» 2 Na + Cl2 Pada logam putih keperakan, Na ini diproduksi dalam industry secara elektrometalurgi menurut proses Downs. b. Metode reduksi Untuk mendapatkan logam K, Rb, dan Cs dilakukan metode reduksi sebab jika dengan metode elektrolisis logam ini cenderung larut dalam larutan garamnya. Reduksi K Sumber utama logam K adalah silvit (KCl). Logam ini didapatkan dengan mereduksi lelehan KCl. Na+ + KCl --» K+ + NaCl Reaksi ini berada dalam kesetimbangan karena K mudah menguap maka K dapat dikeluarkan dari sistem. Dan kesetimbangan akan tergeser ke kanan untuk memproduksi K. Untuk reduksi Rb dan Cs prosesnya sama dengan proses reduksi K.



2.7. Cara memperoleh logam alkali Logam-logam alkali sangat stabil terhadap pemanasan, sehingga logam-logam alkali tidak dapat diperoleh dari oksidanya melalui proses pemanasan. Logam alkali tidak dapat dihasilkan dengan mereduksi oksidanya, hal ini disebabkan logam-logam alkali merupakan pereduksi yang kuat.Semua logam alkali hanya dapat diisolasi dari leburan garam halidanya melalui proses elektrolisis. Garam-garam halida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, Page 37 of 57



oleh karena itu umumnya ditambahkan garam halida yang lain untuk menurunkan titik lebur garam halidanya. Elektrolisis larutan dalam air tidak memperoleh logam kecuali menggunakan katoda merkuri yang menghasilkan amalgama. Namun sukar memperoleh logam murni dari amalgama. Oleh karena itu dikembangkan altenatifnya, yaitu elektrolisis lelehan/leburan. Sumber logam Litium adalah spodumene (LiAl(SO)3). Spodumene dipanaskan pada suhu 100 oC kemudian ditambah H2SO4 pekat panas sehingga diperoleh Li2SO4. Campuran yang terbentuk dilarutkan ke dalam air. Larutan Li2SO4 ini kemudian direaksikan dengan Na2CO3. Dari reaksi ini terbentuk endapan Li2CO3. Li2SO4(aq) + Na2CO3(aq) → Li2CO3(s) + Na2SO4(aq) Setelah dilakukan pemisahan Li2CO3 yang diperoleh direaksikan dengan HCl sehingga diperoleh garam LiCl. Li2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2LiCl + H2O + CO2 Garam LiCl ini yang akan digunakan sebagain bahan dasar elektrolisis litium. Namun karena titik lebur LiCl yang sangat tinggi sekitar 600 °C maka ditambahkan KCl dengan perbandingan volume 55% LiCl dan 45% KCl. Penambahan KCl ini bertujuan untuk menurunkan titik lebur LiCl menjadi 430 ºC. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis Li adalah sebagai berikut: Selama elektrolisis berlangsung ion Li+ dari leburan garam klorida akan bergerak menuju katoda. Ketika tiba dikatoda ion-ion litium akan mengalami reaksi reduksi menjadi padatan Li yang menempel pada permukaan katoda. Padatan yang terbentuk dapat diambil secara periodik, dicuci kemudian digunakan untuk proses selanjutnya sesuai keperluan. Sedangkan ion Cl‾ akan bergerak menuju anoda yang kemudian direduksi menjadi gas Cl2. Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl2 menggunakan proses downs cell. Penambahan CaCl2 bertujuan menurunkan titih leleh NaCl dari 801ºC menjadi 580 ºC. Proses ini dilakukan dalam sel silinder meggunakan anoda Page 38 of 57



dari grafit dan katoda dari besi atau tembaga. Selama proses elektrolisis berlangsung, ion-ion Na+ bergerak menuju katoda kemudian mengendap dan menempel pada katoda, sedangkan ion Cl‾ memebntuk gas Cl2 pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis natrium dari lelehan NaCl: Peleburan: NaCl Na+ + Cl‾ Kalium, Rubidium, dan Cesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi. Proses yang dilakukan untuk memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya dengan natrium. Na + LCl --» L + NaCl



(L= Kalium, Rubidium dan Cesium)



Dari reaksi di atas L dalam bentuk gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya hingga semua logam L habis bereaksi.Rubidium dapat juga diperloeh dengan cara reduksi biasa pada suhu tinggi. Ca(s) + 2 RbCl(s) --» Cacl2(s) + 2 Rb(g)



2.8 Senyawa-senyawa logam alkali a. Oksida Golongan1a dari jenis M2O (Na2O, K2O dan seterusnya ) adalah zat padat putih yang luar biasa terhadap air ( embun ) dan karbon dioksida, dengan bereaksi masing



masing



membentuk hidroksida , MOH dan karbonat M2CO3. Monoksida M2O dari logam alkali dapat diperoleh dengan memanaskan logam ini dalam udara kering yang disediakan terbatas pada suhu yang relatif rendah ( di bawah sekitar 180 C ). Page 39 of 57



Karena afinitasnya yang luar biasa besar terhadap air, kalsium oksida digunakan untuk mendehidrasi ( menghilangkan air ) cairan seperti etil alkohol dan untuk mengeringkan gas. Ia semakin bertambah penting dalam menghilangkan SO2 dari gas cerobong instalasi pembangkit tenaga. Kalsium oksida juga digunakan untuk mengatur pH limbah asam dari pabrik kertas dan instalasi pengolahan air limbah, dan untuk menghilangkan kotoran. Logam alkali yang lebih aktif membentuk peroksida, natrium peroksida, Na2O2, kalium peroksida K2O2 dan barium peroksida BaO2 merupakan contoh yang terkenal dalam ion peroksida keadaa oksida dari oksigen adalh -1. ion peroksida adalah zat pengoksida yang kuat. Natrium peroksida terbentuk bial natrium dibakar dalam aliran oksigen kering. Superoksida dan ozonida, seperti KO2 dan KO3, telah diselidiki sebagai zat penguat( vitalizer ) udara untuk satelit dan roket berawak. Zat zat ini bukan saja dapat terutai dengan menghasilkan oksigen untuk bernafas, tetapi oksida oksida yang di hasilkan dapat digunakan untuk menghilangkan karbon dioksida yang di keluarkan oleh nafas, dari udara. Mula mula, 4KO2(s) 2K2O (s) + 3O2 (g) lalu K2O (s) + CO2 (g) K2CO3(s) b. Hidroksida Hidroksida dua dari basa kuat yang paling luas digunakan, adalah natrium hidroksida dan kalsium hidroksida. Karena kelarutannya yang lebih rendah Na2CO3 + Ca(OH)2 --» CaCo3+ 2NaOH Atau 2Na+ + CO32- + Ca2+ + 2OH --» CaCO3+ 2Na + + 2OH dari keempat senyawaan yang mungkin, kalsium karbonat adalh yang paling sedikit larut, maka ia mengendap, dan natrium hidroksida tertinggal dalam larutan. Litium hidroksida digunakan dalam penerbangan pesawat apollo 11 ke bulan untuk menghilangkan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh nafas astronot, dari atmosfer kapsul. 2LiOH + CO2 --» Li2CO3 + H2O c. Karbonat Page 40 of 57



Karbonat alkali M2CO3, jauh lebih larut dibanding karbonat alkali tanah.Karbonat adalah salah satu senyawaan IIA alamiah yang paling melimpah. Dari semua senyawaan logam alkali, natrium karbonat Na2CO3 hanya kalah dari natrium klorida dalam artian jumlah ton yang digunakan. Zat ini merupakan dasar sumber ion karbonat untuk industri kimia yaitu bahan kimia utama Na2CO3. d. Natrium karbonat Logam-logam alkali (demikian juga ammonium) karbonat merupakan satu-satunya kelompoksenyawa karbonat yang larut dalam air. Alkali karbonat yang terpenting adalah natrium karbonat yang umumnya stabil sebagai Kristal anhidrat, monohidrat dan dekahidrat. Natrium karbonat dapat diperoleh dari bahan tambang trona yang mengandung



490%



karbonat-hidrogen karbonat (Na2CO3.NaHCO3.2H2O) atau natrium sesquikarbonat (sesqui arttinya satu setengah) dan ini merupakan jumlah ion natrium yang terdapat dalam setiap unit karbonat dalam mineral. Manfaat natrium karbonat Untuk pembuatan gelas. Natrium direaksikan dengan silicon dioksida (pasir) dan komponen-komponen lain pada suhu 41500oC. Untuk menghilangkan ion-ion logam alkali tanah dalam air minum. Ion-ion logam alkali tanah seperti magnesium dan kalsium Yang bersal dari mineral dolomite dan batu kapur akan diubah menjadi senyawa karbinatnya yang mengendap atau sering dusebut pelunakan air sadah. e. Natrium hydrogen karbonat Logam-logam alkali kecuali litium membentuk satu-satunya padatan hydrogen karbonat atau bikarbonat. Natrium hydrogen karbonat lebih sukar larut dalam air dibandingkan dengan karbonatnya oleh karena itu senyawa ini dapat dibuat dengan mengalirkan gas karbon dioksida ke dalam larutan jenuh karbonatnya menurut persamaan reaksi : Na2CO3 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)



---»



2NaHCO3 (s)



Natrium karbonat dapat diperoleh kembali pada pemanasan menurut persamaan reaksi: 2NaHCO3 (s)



---»



Na2CO3 (aq) + CO2 (g) + H2O (g)



Sifat reaksi ini dapat diaplikasikan pada manfaat natrium bikarbonat sebagai bahan utama pemadam kebakaran karena serbuk ini selain mampu menyelimuti api juga gas karbon dioksida yang dihasilkan dapat mematikan api. Dalam industry makanan, natrium bikarbonat Page 41 of 57



dipakai untuk campuran adonan roti agar roti yang dihasilkan mengembang dan oleh karena itu natrium bikarbonat disebut juga soda roti atau soda bakar. f. Natrium nitrat dan Kalium nitrat Deposit natrium nitrat (saltpeter) dalam jumlah yang sangat besar terdapat di Chili. Senyawa ini terurai menjadi senyawa nitrit dan oksigen pada temperatur



4 500oC menurut



persamaan reaksi : 2NaNO3 (s) ------» 2NaNO2 (s) + O2 (g) Kalium nitrat dibuat dari kloridanya dengan natrium nitrat menurut persamaan reaksi : KCl (aq) + NaNO3 (aq) -------»



KNO3 (aq) + NaCl (aq)



Proses ini dilagsungkan pada temperature dibawah 100oC karena KNO3 paling rendah kelarutannya pada temperature kamar senyawa ini dapat dipisahkan dan dimurnikan dengan kristalisasi bertingkat. 2.9 Kegunaan logam alkali dan senyawa-senyawa yang mengandung alkali Secara umum logam-logam alkali mempunyai titik leleh yang rendah sehingga dapat digunakan sebagai medium pemindah panas pada suatu reaktor nuklir. Logam alkali mudah dilelehkan, lalu dialirkan melalui pipa-pipa ke pusat reaktor, dimana logam alkali menyerap panas. Selanjutnya panas tersebut ditransfer oleh alkali cair kepada bagian diluar reaktor untuk menguapkan air. Uap yang timbul kemudian dipakai untuk menjalankan generator listrik.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+ + 1 e-. Susunan elektron dari 2.8.1 o 2.8, yang merupakan konfigurasi elektron gas mulia. Oleh karena logam alkali mudah bereaksi dengan air atau oksigen, logam-logam alkali sering dipakai sebagai pengikat (getter) uap air atau gas O2 pada proses pembuatan tabungtabung vakum peralatan elektronika. Senyawa-senyawa alkali lebih banyak kenggunaanya jika dibandingkan dengan logamlogam murninya, sebab jumlahnya cukup berlimpah di alam, terutama garam-garam natrium Page 42 of 57



dan kalium. Logam alkali yang banyak digunakan adalah natrium. Berlimpahnya senyawa natrium dialam menyebabkan logam ini relatif murah dibandingkan dengan logam-logam alkali yang lain. Disamping sebagai pemindah panas dan sebagai getter, logam natrium memiliki beberapa kegunaan lain sebagai berikut. Penggunaan logam alkali cukup luas baik dalam bentuk logam bebasnya, ataupun senyawaan logam alkali.Logam-logam alkali mempunyai titik leleh yang rendah sehingga dapat digunakan sebagai medium pemindah panas pada suatu reaktor nuklir. Logam alkali mudah dilelehkan, laludialirkan melalui pipa-pipa ke pusat reaktor, dimana logam alkali menyerap panas. Selanjutnya panas tersebut ditransfer oleh alkali cair kepada bagian diluar reaktor untukmenguapkan air. Uap yang timbul kemudian dipakai untuk menjalankan generator listrik. Kegunaan Senyawa-senyawa Alkali adalah sebagai berikut : Senyawa Natrium NaCl, Garam dapur (garam meja); bahan baku pembuatan NaOH,Na2CO3, logam Na, dan gas klorin. NaOH, Soda kaustik; bahan utama dalam industri sabun,kertas dan tekstil; pemurnian bauksit; ekstrasi senyawa-senyawa aromatic dari batubara. Na2CO3, Soda cuci; pelunak kesadahan air; zat pembersih (cleanser) peralatan rumah tangga; industri gelas. NaHCO3, Soda (soda kue); campuran pada minuman dalam botol (beverage) agar menghasilkan CO2; bahan pemadam api; obat-obatan; bahan pembuat kue. NaNO3, Pupuk; bahan pembuatan senyawa nitrat yang lain NaNO2, Pembuatan zat warna (proses diazotasi); pencegahan korosi. Na2SO4, garam Glauber;obat pencahar (cuci perut); zat pengering untuk senyawa organik. NaOCl, Zat pengelantang(bleaching) untuk kain. Na2S2O3, Larutan pencuci (hipo) dalam fotografi. Na3AlF6, Pelarut dalam sintesis logam alumunium. Na-benzoat, Zat pengawet makanan dalam kaleng; obat rematik. Na-sitrat, Zat anti beku darah. Page 43 of 57



Na-glutamat, Penyedap masakan (vetsin). Na-salsilat, Obat antipiretik (penurun panas). Senyawa Kalium KOH, Bahan pembuat sabun mandi; elektrolit batu baterai batu alkali. KBr, Obat penenang saraf (sedative); pembuat plat potografi. KClO3, Bahan korek api, mercon, zat peledak. KIO3, Campuran garam dapur (sumber iodine bagi tubuh manusia). K2CrO4, Indicator dalam titrasi argentomeri. K2Cr2O7, Zat pengoksidasi (oksidator). KMnO4, Zat pengoksidasi; zat desinfektan. KNO3, Bahan mesiu; bahan pembuat HNO3. K-sitrat, Obat diuretik dan saluran kemih. KCl, Pupuk; bahan pembuat logam kalium dan KOH K-hidrogentartrat, Bahan pembuat kue (serbuk tartar). Senyawa Lithium Alliase Li dan Pb untuk pembungkus kabel yang lunak. Alliase Li dan Al untuk menambah daya tahan korosi Al. Lithium karbonat sebagai bahan campuran dalam pengolahan alumunium. LiOH digunakan dalam penerbangan pesawat Apollo II ke bulan untuk menghilangkan CO2. Logam Litium memiliki spesifikasi panas yang tertinggi di antara benda-benda padat, seringkali digunakan pada aplikasi transfer panas. Tetapi perlu diingat bahwa logam ini sangat mudah aus atau korosif dan perlu penanganan tertentu. Litium digunakan sebagai bahan campuran logam, sintesis senyawa organik dan aplikasi nuklir. Unsur ini juga digunakan sebagai bahan anoda pada baterai karena memiliki potensial elektrokimia yang tinggi. Unsur Litium digunakan pula untuk pembuatan kaca dan keramik spesial. Kaca pada teleskop di gunung Palomar mengandung litium. Bersama dengan Litium Bromida, keduanya digunakan pada sistem pendingin dan penghangat ruangan. Litium stearat digunakan untuk sebagai lubrikasi suhu tinggi. Senyawa-senyawa Litium lainnya digunakan pada sel-sel Page 44 of 57



kering dan baterai. Paduan logam Litium dengan Timbal digunakan sebagai pembungkus kabel yang lunak.



Sedangkan paduan litium dengan aluminium digunakan untuk



menambah daya tahan korosi Aliuminium. Digunakan pada proses yang terjadi pada tungku peleburan logam (misalnya baja). Selain itu juga igunakan untuk mengikat karbondioksida dalam sistem ventilasi pesawat dan kapal selam, pada pembuatan bom hydrogen. Litium karbonat digunakan pada proses perawatan penyakit atau gangguan sejenis depresi dan dapat juga digunakan sebagai katalisator dalam reaksi organic Logam natrium sangat penting dalam fabrikasi senyawa ester dan dalam persiapan senyawa-senyawa organik. Logam ini dapat di gunakan untuk memperbaiki struktur beberapa campuran logam, dan untuk memurnikan logam cair. Campuran logam natrium dan kalium, NaK, digunakan sebagai cairan pendingin pada reaktor atom. Emisi warna kuning yang cemerlang tatkala dipanaskan menyebabkan uap Natrium dipakai sebagai lampu penerangan di jalan-jalan raya atau digunakan pada lampu kabut kendaraan bermotor. Logam natrium digunakan sebagai reduktor dalam pembuatan logam Titanium dari senyawanya. TiCl4 + 4NaTi +4NaCl Selain itu, logam Natrium juga digunakan dalam pembuatan Tetraetiltimbal(IV). Larutan logam alkali dalam amonia bersifat konduktif dan paramagnetik serta mempunyai daya reduksi sangat kuat, sehingga digunakan untuk reaksi reduksi khusus atau sintesis kompleks logam dan polihalida. Senyawa-senyawa alkali lebih banyak kengunaanya jika dibandingkan dengan logamlogammurninya, sebab jumlahnya cukup berlimpah di alam, terutama garam-garam Natrium danKalium. Dibawah ini adalah beberapa contoh senyawa alkali beserta keguanaannya. 1. NaCl, Garam dapur (garam meja); bahan baku pembuatan NaOH,Na2CO3, logam Na, dan gas klorin.



Page 45 of 57



2. NaOH, Soda kaustik; bahan utama dalam industri sabun, kertas, tekstil, pemurnian bauksit, ekstrasi senyawa-senyawa aromatik dari batubara dan pembuatan NaOCl (pengelantang). 3. Na2CO3, Soda cuci; pelunak kesadahan air; zat pembersih (cleanser) peralatan rumahtangga; industri gelas. 4. NaHCO3, Soda (soda kue); campuran pada minuman dalam botol (beverage) agarmenghasilkan CO2; bahan pemadam api; obat-obatan; bahan pembuat kue. 5. NaNO3, Pupuk; bahan pembuatan senyawa nitrat yang lain 6. NaNO2, Pembuatan zat warna (proses diazotasi); pencegahan korosi. 7. Na2SO4, garam Glauber;obat pencahar (cuci perut); zat pengering untuk senyawaorganik. 8. NaOCl, Zat pengelantang(bleaching) untuk kain. 9. Na2S2O3, Larutan pencuci (´hipo´) dalam fotografi. 10. Na3AlF6, Pelarut dalam sintesis logam Alumunium. 11. Na-benzoat, Zat pengawet makanan dalam kaleng; obat rematik. 12. Na-sitrat, Zat anti beku darah. 13. Na-glutamat, Penyedap masakan (vetsin). 14. Na-salsilat, Obat antipiretik (penurun panas). 15. KCl, Pupuk; bahan pembuat logam kalium dan KOH. 16. KOH, Bahan pembuat sabun mandi; elektrolit batu baterai batu alkali. 17. KBr, Obat penenang saraf (sedative); pembuat plat potografi. Page 46 of 57



18. KClO3, Bahan korek api, mercon, zat peledak. 19. KIO3, Campuran garam dapur (sumber iodine bagi tubuh manusia). 20. K2CrO4, Indikator dalam titrasi argentomeri. 21. K2Cr2O7, Zat pengoksidasi (oksidator). 22. KMnO4, Zat pengoksidasi; zat desinfektan. 23. KNO3, Bahan mesiu; bahan pembuat HNO3. 24. K-sitrat, Obat diuretik dan saluran kemih. 25. K-hidrogentartrat, Bahan pembuat kue (serbuk tartar). Logam



Rubidium. Digunakan



Digunakan



sebagai sebagai



katalis



pada



beberapa sel



reaksi



kimia fotolistrik



Sifat radioaktif rubidium -87 digunakan dalam bidang geologi (untuk menentukan unsure batuan atau benda-benda lainnya)



Logam Cesium Cesium digunakan dalam sel-sel fotoelektrik, dan sebagai katalis di hydrogenasi senyawasenyawa tertentu. Karena Sesium memiliki ketertarikan dengan oksigen, logam ini dijadikan penarik pada tabung-tabung elektron. Ia juga digunakan dalam sel-sel fotoelektrik, dan sebagai katalis di hydrogenasi senyawa-senyawa tertentu. Logam ini baru-baru saja ditemukan aplikasinya pada sistim propulsi. Sesium digunakan pada jam atom dengan akurasi sebesar 5 detik dalam 300 tahun. Senyawa-senyawanya yang penting adalah klorida dan nitrat. Digunakan untuk menghilangkan sisa oksigen dalam tabung hampa karena mudah memencarkan electron ketika disinari cahaya, maka cesium digunakan sebagai keping katoda photosensitive pada sel fotolistrik. Page 47 of 57



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Unsur – unsur golongan IA terdiri dari hidrogen (H), natrium (Na), kalium(K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr). Kecuali hidrogen semua unsur – unsur dalam golongan ini lebih dikenal dengan istilah Logam Alkali. Dinamakan logam karena memiliki sifat – sifat logam seperti mempunyai permukaan mengkilap serta mempunyai daya hantar panas dan listrik yang baik. Disebut alkali karena bereaksi dengan air dan membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa. Unsur alkali tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam yang disebabkan unsur-unsur alkali yang sangat reaktif tetapi sebagian ion positif (L+) dalam senyawa ion. Kita dapat melihat kandungan logam alkali dalam air laut dan kerak bumi. Logam alkali adalah kelompok unsur-unsur yang berada di golongan I A pada tabel periodik unsur, yaitu Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs), dan Fransium (Fr). Logam pada golongan I A disebut sebagai logam alkali disebabkan oksida-oksida logam pada golongan tersebut cepat larut dalam air dan menghasilkan larutan yang bersifat basa kuat (alkali).



Page 48 of 57



Logam alkali mempunyai konfigurasi elektron np6 (n+1)s1. Konfigurasi electron ini berlaku untuk semua logam alkali kecuali Litium (Li). Terdapat pengecualian pada Litium karena sesuai dengan nomor atom Litium, hanya ada 3 elektron yang mengelilingi inti atomnya, sehingga hanya mengisi subkulit s. Untuk lebih jelasnya, perhatikan perbandingan konfigurasi Litium dengan Natrium berikut ini: Li



3



11



: 1s2 2s1



Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 (memenuhi rumus np6 (n+1)s1). Dari konfigurasi elektron logam alkali juga dapat dilihat bahwa logam alkali hanya



memiliki 1 elektron pada kulit terluarnya atau dikatakan mempunyai valensi 1. Layaknya unsur-unsur logam lainnya, logam alkali juga cenderung melepaskan electron pada kulit terluarnya (bersifat elektropositif) sehingga membentuk ion bermuatan +1 atau dapat juga dikatakan bertindak sebagai kation. Sifat fisika dan sifat kimia unsur logam alkali hampir sama, kekuatannya bertambah secara periodik dari atas ke bawah sesuai dengan konfigurasi elektronnya. Logam alkali yang banyak digunakan adalah natrium. Berlimpahnya senyawa natrium dialam menyebabkan logam ini relatif murah dibandingkan dengan logam-logam alkali yang lain. Disamping sebagai pemindah panas dan sebagai getter, logam natrium memiliki beberapa kegunaan lain sebagai berikut. Penggunaan logam alkali cukup luas baik dalam bentuk logam bebasnya, ataupun senyawaan logam alkali.Logam-logam alkali mempunyai titik leleh yang rendah sehingga dapat digunakan sebagai medium pemindah panas pada suatu reaktor nuklir. Logam alkali mudah dilelehkan, laludialirkan melalui pipa-pipa ke pusat reaktor, dimana logam alkali menyerap panas. Selanjutnya panas tersebut ditransfer oleh alkali cair kepada bagian diluar reaktor untukmenguapkan air. Uap yang timbul kemudian dipakai untuk menjalankan generator listrik.



Page 49 of 57



DAFTAR PUSTAKA  Aceng Haetami. “Pembelajaran Iniivatif Kimia Unsur” dalam Unhalu. Bogor:



http://jurnal.unhalu.ac.id/download/aceng/PEMBELAJARAN%20INOVATIF%20KIMIA %20UNSUR.pdf. Kamis, 29 September 2011, 20.05.



 Achmad, Hiskia dan M.S Tupamahu. 2001. Struktur Atom, Struktur Molekul, & Sistem



Periodik. Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.



 Anonim. “Logam Alkali” dalam Upi. Bogor:



http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2009/0700108/sifat%20fisik.htm.



 Ismail, E. Krisnandi dan Wardan Sumarwata. 2009. Flamefotometri. Bogor: Sekolah



Menengah Analis Kimia Bogor.



 Nuryanti, Leila dan Tin Kartini. 2008. Kimia Dasar. Bogor: Sekolah Menengah Analis



Kimia Bogor. Page 50 of 57



 Ratna, dkk. “Logam Alkali dan Alkali Tanah”. Bogor: http://www.chem-is-



try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_xi/logam-alkali-dan-alkali-tanah/.



PERTANYAAN dan JAWABAN 1.



JUWITA SARSI SIAHAAN (A1C110040) → a. Mengapa Fr tidak bereaksi dengan air ? Jawab : Berdasarkan sifat kimia fransium yang dikatakan mirip cesium, dapat kita lihat bagaimana reaksi cesium dengan air yang sangaat hebat, bahkan akan meledak saat bersentuhan dengan air sehingga dapat memecahkan wadah. Dari pernyataan tersebut, fransium bukannya tidak bereaksi dengan air, melainkan ditakutkan jika bereaksi dengan air maka akan dapat menimbulkan ledakan yang lebih dahsyat lg dibandingkan ledakan pada cesium. Hal ini disebabkan karena sifat umum fransium yang labil atau tidak stabil. b. Mengapa hanya Litium saja yang bereaksi dengan Nitrogen ? Jawab : Karena pada golongan logam alkali unsur selain litium sukar beraksi dengn Nitrogen, hanya litium yang memiliki keunikan merupakan satu-satunya unsur yang mampu menghasilkan Litium Nitrida seperti reaksi berikut : 6Li+ N2 → 2 Li3N



2.



MINARNI (A1C110033) → a. Sifat metalik pada alkali, unsur apa yang paling metalik? Sebutkan ! Page 51 of 57



Jawab: Berdasarkan sumber dikatakan bahwa secara kimia sifat metalik suatu unsur berkaitan dengan kecendrungannya untuk kehilangan elektron. Sifat metalik dalam keluarga keluarga A, cenderung makin bertambah dari atas ke bawah pada tabel berkala. Dalam sebagian besar reaksi kimia, unsur dari natrium sampai sesium, berkelakuan secara sama, litium agak berbeda, mungkin karna ionnya begitu kecil sehingga rapatan muatannya sangat tinggi untuk suatu ion bernuatan satu. Litium sudah pasti adalahlogam, tetapi yang paling kurang metalik dari unsur unsur keluarga 1a, berdasarkan sifat sifatnya sebagai penyumbang (donor) elektron. Jadi Sesium adalah unsur yang paling metalik. 3.



INDRI PEPRIYENTI (A1C110026) → Unsur alkali K+ dan Na+ mungkinkah ditemukan dalam metabolism manusia dan hewan ? Jawab : Mungkin saja, buktinya didalam tumbuh-tumbuhan, kalium banyak terkandung sebagai garam oksalat dan tatrat. Jika tumbuh-tumbuhan diperabukan, kita memperoleh K2CO3. Sebagai unsur-unsur alkali yang paling banyak dijumpai di alam, tidak aneh jika unsur natrium dan kalium ikut berperan dalam metabolisme pada tubuh makhluk hidup. Sementara, pada tubuh manusia dan hewan, ion-ion Na+ dan K+ berperan dalam menghantarkan konduksi saraf, serta dalam memelihara keseimbangan osmosis dan pH darah. Pada tumbuh-tumbuhan, ion K+ jauh lebih penting dari pada ion Na+, sebab ion K+ merupakan zat esensial untuk pertumbuhan.



4. IMA NURISA (A1C110020) → Apa sebab logam alkali sangat mudah bereaksi dengan air sehingga menghasilkan ledakan? Jelaskan ! Jawab : Reaksi dari atas ke bawah dalam sistem periodik, reaksi berlangsung lebih cepat. Hal ini disebabkan karena dari atas ke bawah dalam unsur periodik, energi ionisasi semakin rendah dan ikatan logamnya pun semakin lemah. Litium mempunyai berat jenis sebesar 0.534 g/cm3 atau hanya setengah dari berat jenis air sehingga Litium mengapung pada permukaan air dan secara perlahan-lahan menghasilkan gas Hidrogen. Logam ini berangsur-angsur bereaksi dan membentuk suatu larutan tak berwarna LiOH. Reaksi terjadi secara eksoterm (melepaskan panas) Litium tidak melebur karena panas tersebut karena titik leleh Litium mencapai 180.5oC. Page 52 of 57



Natrium mengapung pada permukaan air, tapi panas yang dihasilkan pada reaksi cukup untuk meleburkan Natrium karena titik leleh Natrium adalah pada 97.7oC, selain itu reaksi antara Natrium dan air menghasilkan panas lebih cepat disbanding reaksi Litium dengan air. Natrium melebur sekaligus membentuk sebuah bulatan perak kecil yang tersebar di atas permukaan yang akhirnya membentuk larutan NaOH yang tidak berwarna. Natrium bergerak-gerak di permukaan karena ditekan oleh hydrogen dari segala arah. Apabila natrium terebak pada pinggir wadah, maka hydrogen bisa terbakar dan menghasilkan nyala berwarna oranye. Warna ini ditimbulkan oleh kontaminasi nyala biru hydrogen oleh senyawa-senyawa Natrium. Pada reaksi logam Kalium dengan air, Kalium melebur dan membentuk larutan KOH. Panas yang dihasilkan oleh reaksi ini lebih cepat dibanding reaksi Natrium dengan air dan cukup untuk membakar Hidrogen.Nyala Hidrogen yang normalnya biru akan terkontaminasi oleh senyawa-senyawa Kalium sehingga berubah menjadi pink kebirubiruan. Rubidium mempunyai berat jenis yang lebih berat daipada air (1.532 g/cm 3) sehingga akan tenggelam dalam air. Logam ini bereaksi hebat dengan air secara spontan. Bahkan terjadi penyemburan komponen larutan dari dasar wadah. Reaksi ini menghasilkan larutan RbOH dan gas Hidrogen. Reaksi antara Cesium dengan air sangat hebat, bahkan Cesium akan meledak saat bersentuhan dengan air sehingga dapat memecahkan wadah. Reaksi ini menghasilkan CsOH dan gas Hidrogen. 5. ENDANG PUJI ASTUTI (A1C110003) → Mengapa reaksi antara Natrium dengan air lebih cepat menimbulkan panas dari pada reaksi antara Litium dengan air ? Jawab : Natrium mengapung pada permukaan air, tapi panas yang dihasilkan pada reaksi cukup untuk meleburkan Natrium karena titik leleh Natrium adalah pada 97.7 oC, selain itu reaksi antara Natrium dan air menghasilkan panas lebih cepat disbanding reaksi Litium dengan air. Hal ini karena natrium melebur sekaligus membentuk sebuah bulatan Page 53 of 57



perak kecil yang tersebar di atas permukaan yang akhirnya membentuk larutan NaOH yang tidak berwarna. Natrium bergerak-gerak di permukaan karena ditekan oleh hydrogen dari segala arah. Apabila natrium terebak pada pinggir wadah, maka hydrogen bisa terbakar dan menghasilkan nyala berwarna oranye. Warna ini ditimbulkan oleh kontaminasi nyala biru hydrogen oleh senyawa-senyawa Natrium. 6. FITRIA MILDA (A1C110032) → Berikan alasan mengapa alkali tidak terdapat bebas dialam ! Jawab : Logam alkali tidak terdapat bebas di alam. Hal ini dikarenakan kereaktifan logam alkali yang besar sehingga mudah berikatan dengan unsur lain.Litium ditemukan dalam keadaan selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi dan pada



sumber-sumber



mata



air.



Mineral-mineral



yang



mengandung



Litium



contohnya:lepidolite, spodumeme,petalite,danamblygonite. Di Amerika Serikat, Litium diambil dari air asin di danau Searles Lake, di negara bagian California dan Nevada. Deposit quadramene dalam jumlah besar ditemukan di California Utara. Logam ini diproduksi secara elektrolisis dari fusi klorida. Secara fisik, Litium tampak keperakperakan, mirip Natrium dan Kalium. 7. JUNITA F PANGARIBUAN (A1C110036) → Bagaimana cara logam alkali mereduksi air untuk membentuk gas hydrogen Jawab: Logam alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Logam ini merupakan reduktor yang sangat kuat dan mampu mereduksi air untuk membentuk gas hydrogen Reaksinya adalah : 2M (s) + 2H2O → 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 oksidanya : M (s) → M+ (aq) + e‫־‬



Page 54 of 57



8. SRI WAHYUNI ( A1C110023) → Jelaskan proses pemanasan nitrat ! Jawab: diawali dengan mereaksikan kalium klorida (KCl) dengan natrium nitrat(NaNO3) yang telah dilarutkan dengan air panas, yang kemudian diuapkan hingga setengah dari volume awalnya. Setelah dilakukan penyaringan campuran ini diuapkan kembali hingga volumenya setengah dari volume setelah penyaringan. Pemanasan/penguapan ini dilakukan,agar kristal yang diinginkan dapat terbentuk, karena syarat terbentuknya kristal adalahmelalui pemanasan. Setelah pendinginan kristal kalium nitrat (KNO3) yang terbentuk dipisahkan dari cairannya melalui penyaringan, dan dilakukan rekristalisasi atau pemurnian kristal dengan akuades agar kristal cairannya bebas klorida, sehingga kristal kalium nitratyang akan diperoleh mengalami perubahan dari bentuk rhombik menjadi rhombik hedral. Kristal yang akan dihasilkan ini berwarna putih.



9. WIDYA ISTIANI (A1C110018) → Bagaimana cara mengatasi unsure Natrium pada percobaan di laboratorium? Karena Natrium tersebut sangat mudah meledak! Jawab : Seperti yang kita ketahui bahwa semua logam dari golongan I A bereaksi hebat dengan air dingin, bahkan menimbulkan ledakan dengan air menghasilkan larutan logam hidroksida dan gas hidrogen. Secara umum, reaksi logam alkali dengan air dapat dituliskan sebagai berikut: 2 M(s) + 2 H2O(l) 2 MOH(aq) + H2(g) (M = Li/Na/K/Rb/Cs) Dari pernyataan diatas dapat kita ketahui semua logam alkali jika bereaksi dengan air akan menimbulkan ledakan, sehingga pada saat praktikum di laboratorium di harapkan praktikan memperhitungkan kadar air dan kadar natrium yang digunakan agar terhindar Page 55 of 57



dari ledakan yang dapat membahayakan. Dan selain itu pelu diketahui bahawa natrium mengapung pada permukaan air, tapi panas yang dihasilkan pada reaksi cukup untuk meleburkan Natrium karena titik leleh Natrium adalah pada 97.7 oC, selain itu reaksi antara Natrium dan air menghasilkan panas lebih cepat dibanding reaksi Litium dengan air.



10. PRIMA SATRIA PUTRA (A1C110041) → Mengapa Cs, Fr dan Hidrogen dalam bentuk unsur lain (non logam), padahal 1 golongan ? Jawab : Sebelumnya perlu kita ketahui bahwa Cesium, galium dan raksa adalah tiga logam yang berbentuk cair pada suhu ruangan. Sesium bereaksi meletup-letup dengan air dingin, dan bereaksi dengan es pada suhu di atas 116 derajat Celsius. Sesium hidroksida, basa paling keras yang diketahui, bereaksi keras dengan kaca. Fransium yang merupakan unsur terberat seri logam-logam alkali, muncul sebagai hasil disintegrasi unsur actinium. Ia juga bisa dibuat secara buatan dengan membombardir thorium dengan proton-proton. Walau fransium secara alami dapat ditemukan di mineral-mineral uranium, kandungan elemen ini di kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons. Berdasarkan pernyataan diatas dapat dapat disimpulkan bahwa penyebab Cs, Fr dan hidrogen dalam bentuk lain tetapi di sebut logam, karena unsur-unsur ini ditemukan tidak dalam keadaan murni, tetapi dari mineral uranium misalnya Fransium, selain itu Cesium juga disebutkan sebagai logam namun berbentuk cair pada suhu ruangan. 11. SRI UMI RAHAYU (A1C110017) → Jelaskan tahap-tahap produksi elektrolisis menurut proses down ! Jawab : Proses Down: Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl2 menggunakan proses downs cell. Penambahan CaCl2 bertujuan menurunkan titih leleh NaCl dari 801ºC menjadi 580 ºC. Proses ini dilakukan dalam sel silinder meggunakan anoda dari grafit dan katoda dari besi atau tembaga. Selama proses elektrolisis berlangsung, ion-ion Na+ bergerak menuju katoda kemudian mengendap dan menempel Page 56 of 57



pada katoda, sedangkan ion Cl‾ memebntuk gas Cl2 pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis natrium dari lelehan NaCl: NaCl→Na+ (l) + Cl- (l) Katode : Na+ (l) + e→ Na (l) Anode : 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2 e 12. TETTY DESY YANA (A1C10021) → Apakah lelehan KCl bisa terelektrolisis ? Jawab : Kalium, Rubidium, dan Cesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi. Proses yang dilakukan untuk memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya dengan natrium. Na + LCl L + NaCl



(L= Kalium, Rubidium dan Cesium)



Dari reaksi di atas L dalam bentuk gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya hingga semua logam L habis bereaksi.Rubidium dapat juga diperloeh dengan cara reduksi biasa pada suhu tinggi. Ca(s) + 2 RbCl(s) Cacl2(s) + 2 Rb(g)



Page 57 of 57