Makalah Logam Alkali [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Logam alkali adalah logam golongan utama yang unsur-unsurnya terdapat pada golongan IA dalam tabel periodik unsur. Dalam bahasa Arab, alkali berarti abu. Logam alkali terdiri atas enam buah unsur yaitu Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Sesium (Cs), dan Fransium (Fr). Unsur logam alkali tidak terdapat bebas di alam melainkan terdapat dalam bentuk senyawa. Hal ini karena unsur logam alkali yang sangat reaktif disebut dengan logam alkali karena membentuk basa kuat. Natrium dan kalium terdapat pada kerak bumi, mineral, dan juga garam. Natrium merupakan unsur dengan kelimpahan paling besar diantara unsur logam alkali lainnya. Rubidium dan Cesium amat jarang sedangkan fransium unsur terakhir dari golongan IA tidak terdapat dialam karena merupakan unsur radioaktif. Semua logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr) tampak mengkilat, bewarna keperakan, merupakan konduktor listrik dan panas yang baik, dan merupakan logam yang bersifat sangat lunak. Kelarutan garam alkali dalam air sangatlah besar. Logam alkali sangatlah reaktif sehingga mudah bereaksi dengan air, dengan gas oksigen, dengan halogen, dengan senyawa lain. Unsur Alkali umumnya bereaksi dengan unsur lain membentuk senyawa halida, sulfat, karbonat, dan silikat. Dari konfigurasi elektron unsur, masing-masing memiliki satu elektron valensi . 1.2 Rumusan Masalah 1. Sumber logam alkali 2. Kelimpahan Unsur-Unsur logam Alkali 3. Sifat Fisika dan Kimia unsur-unsur logam Alkali 4. Cara Isolasi unsur-unsur logam Alkali 5. Senyawaan dan Reaksi Unsur Alkali dengan Unsur Lain 6. Kegunaan Logam Alkali dan senyawaan 7. Kelarutan garam alkali 8. Solvasi Golongan Alkali 9. Hubungan Diagonal golongan alkali 10. Kompleks Alkali



1



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sumber logam alkali Sumber utama Na dan K adalah batuan garam (NaCl hampir murni), Brine alami dan air laut.Mineral-mineral lain yang mengandung Na boraks (Na2[B4O5(OH)4].8H2O dan garam Chili (NaNO3) adalah merupakan sumber untuk unsur-unsur lain yang penting secara komersial, misalnya B dan N. Berbeda dari kebanyakan bahan-bahan Kimia Anorganik, NaCl tidak perlu dibuat karena terdapat deposit yang sangat besar di alam. Penguapan air laut menghasilkan campuran garam-garam, tetapi karena NaCl merepresentasikan komponen utama dari campuran tersebut, maka produksinya sangat dimungkinkan. Sebaliknya untuk Li, Rb, dan Cs, logam-logam ini terdapat dalam berbagai mineral silikat seperti spodumene (LiAlSi2O6). Kebanyakan mineral kalium tidak terlarut dalam air dan unsur kalium sangat sulit diambil dari mineral-mineral



tersebut.



Mineral-mineral



tertentu,



seperti



sylvite



(KCl),



carnalite (KCl.MgCl2.6H2O) yang merupakan sumber utama kalium. Namun terdapat pula pada mineral langbeinite K2Mg2(SO4)3, dan feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2), serta garam sendawa (KNO3) ditemukan di danau purba dan dasar laut yang membentuk deposit dimana kalium dan garam-garamnya dengan mudah dapat diambil. Dalam tumbuh-tumbuhan, kalium banyak terkandung sebagai garam oksalat dan tatrat. Rubidium terdapat dalam mineral lepidolit Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3.



Cesium



diperoleh



dari



pollusit



yang



sangat



jarang, CsAl(SiO3)2.H2O. Fransium bersifat radioaktif. Fransium berasal dari perluruhan Aktinium (Ac). 2.2 Kelimpahan Unsur-Unsur logam Alkali Litium merupakan unsure ke-33 yang melimpah dibumi sekitar 0,007% dari massa kerak bumi, tetapi karena reaktivitasnya sangat tinggi membuat unsure ini hanya dapat ditemukan dalam keadaan bersenyawaan dengan unsure lain. Natrium (Na) Natrium melimpah di litosfer, 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 2.83% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur terbanyak dalam golongan logam alkali. Kalium (K) Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak sekitar 2,6% menutupi kerak bumi. Rubidium (Rb) Rubidium ternyata ditemukan lebih banyak dari yang diperkirakan beberapa tahun lalu. Rubidium dianggap sebagai elemen ke-16 yang paling banyak ditemukan di kerak bumi. Rubidium berada sekitar 0,028% dari massa kerak bumi dan cesium berada sangat sedikit sekali sekitar 0,00032% dari kerak bumi. 2



Unsur



Persen di kerak bumi



Keberadaan di alam



Litium



0,007% di bebatuan beku



Dalam spodune LiAl(SiO3)2. Dalam garam batu NaCl, senyawa Chili NaNO3,



Natrium



2,83%



Karnalit



KMgCl3.6H2O,



trona



Na5(CO3)2.(HCO3).2H20, dan air laut Dalam silvit (KCl), garam petre KNO3, dan



Kalium



2,6%



Rubidium



0,028%



Sesium



0,00032%



Fransium



Sangat sedikit



karnalit KCl.MgCl2.6H2O Dalam lepidolit



Dalam polusit (Cs4Al4Si9O26) Berasal dari peluruhan aktinium (Ac). Bersifat radioaktif dengan waktu paro 21.8 menit



2.3 Sifat Fisika dan Kimia unsur-unsur logam Alkali Sifat umum senyawa logam alkali Beberapa sifat umum senyawa logam alakali berkaitan dengan karakter ionic, kestabilan anionanion besar bermuatan rendah, hidrasi ion, dan kelarutan sebagaimana diuraikan berikut ini. (1)



Karakter ionic : ion alkali selalu mempunyai tingkat oksidasi + 1, dan



sebagian besar senyawaannya berupa padatan ionic dan stabil. Senyawa-senyawa nya tidak berwarna kecuali dengan anion yang berwarna, misalnya kromanat dan permanganate. (2)



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 pada umumnya, maka energy hidrasi senyawa-senyawaannya juga sangat renda. Misalnya pada ion Li+ mempunyai energy hidarasi sebesar 519 KJ mol-1, sedangkan ion Mg2+ energy hidrasinya sebesar 1920 kJ mol-1. Energi hidrasi semakin kecil dengan kenaikan jari-jari ion. (3)



Kelarutan :



sebagian besar senyawa-senyawa logam alakali larut dalam



air, walaupun kelarutannya berbeda-beda. Sebagi contoh larutan jenuh litium klorida (LiCl) mempunyai konsentrasi 14 mol L-1, tetapi larutan jenuh litium karbonat (Li2CO3) mempunyai konsentrasi hanya 0,18 mol L-1 2.3a Sifat Fisis



3



Sifat



Litium



Natrium Kalium Rubidium



Sesium



Nomor Atom



3



11



19



37



55



Jari-jari atom



1,52



1,86



2,31



2,44



2,62



Titik didih



1342



883



760



686



669



Titik leleh



181



96



63



39



29



Rapatan, g/cm 3



0,53



0,97



0,86



1,53



1,88



Energi pengionan (pertama), kJ/mol



520



496



419



403



376



(kedua), kJ/mol



7298



4562



3051



2632



2420



Keelektronegatifan



1,0



0,9



0,8



0,8



0,7



Kekerasan Mohs) A



0,6



0,4



0,5



0,3



0,3



∆Hatomisasi(KJ/mol)



162



110



90



88



79



Warna nyala



merahKuning tua



ungu



merah-biru



biru



(skala



Sifat fisis unsur-unsur logam alkali adalah sebagai berikut: 1.



Jari-jari atom unsur alkali dalam tabel periodik bertambah dari atas kebawah demikian



pula jari-jari ionnya 2.



Logam alkali merupakan logam yang lunak dan memiliki titik leleh yang rendah karena



lemahnya ikatan metalik dalam unsur-unsur ini dan perubahan entalpi atomisasi logam-logam alkali yang jauh lebih rendah (78-162 kj/mol) dari logam-logam pada umumnya. 3.



Logam alkali merupakan logam ringan karena rapatan massa (densitas) logam alkali yang



kecil dibandingkan densitas logam –logam lain pada umumnya. 2.3b Sifat Kimia Logam alkali merupakan logam yang paling reaktif atau mudah bereaksi dengan unsur lain. Kereaktifan meningkat dari atas ke bawah (dari litium ke fransium). Kereaktifan logam alkali berkaitan dengan energi ionisasinya yang rendah, sehingga mudah melepas electron terluarnya. Sifat logam unsur alkali dari atas ke bawah pada tabel periodik cenderung bertambah. Sifat ini 4



terkait dengan kecenderungan atom unsur alkali melepas elektron. Hampir semua senyawa logam alkali bersifat ionic dan mudah larut dalam air. Unsur alkali tidak ada yang terdapat di alam dalam bentuk unsurnya, biasanya bergabung dalam mineral yang larut dalam air, misal NaCl (natrium klorida). Unsur alkali terdapat dalam senyawaan alam sebagai ion uni-positif (positif satu). c. Uji warna Nyala logam alkali Sebagian besar senyawa-senyawa alkali larut dalam air sehingga untuk mengidentifikasinya menggunakan uji warna nyala logam alkali. Setiap logam mempunyai masing-masing warna nyala karakteristik jika senyawa alkali tersebut dibakar dalam nyala api. Sejumlah energi tertentu dari nyala api yang diserap oleh elektron-elektron atom logam hingga terjadi eksitasi, dan kembalinya elektron kembali lagi pada keadaan dasar membebaskan energi nyala yang khas sesuai dengan energi transisi elektronik atom logam yang bersangkutan. Jadi setiap logam alkali mengalami transisi elektronik atom logam yang bersangkutan. Sebagai contoh warna nyala kuning dari senyawa natrium yang dibakar berasal dari emisi foton(energi) yang dibebaskan ketika elektron yang berada pada orbital 3p1. Orbital 3p1 kembali ke orbital 3s1. Elektron 3p1 ini berasal dari reaksi pembakaran dalam nyala api yang ditangkap oleh ion Na+ dalam senyawaanya. No



Ion Logam Alkali



Warna Nyala



1



Li+



Merah



2



Na+



Kuning



3



K+



Ungu



4



Rb+



Merah ungu



5



Cs+



Biru



2.4 Cara Isolasi unsur-unsur logam Alkali 2.4a. Ekstraksi 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. Keberadaan natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, namun untuk mereduksi logamlogam alkali dalam air tidak dapat dilakukan karena logam-logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat. Pada abad ke-19 H. Davy akahirnya dapat mengisolasi natrium dan kalium dengan melakukan elektrolisis terhadap lelehan garam KOH atau NaOH. Dengan metode yang sama Davy berhasil mengisolasi Li dari Li2O. Kemudian Rb dan Cs ditemukan 5



sebagai



unsur



baru



dengan



teknik



spektroskopi



pada



tahun



1860-1861



oleh Bunsen dan Kirchhoff. Sedangkan fransium ditemukan olehPerey dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939. Semua logam alkali hanya dapat diisolasi dari leburan garam halidanya melalui proses elektrolisis. Garam-garam halida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, oleh karena itu umumnya ditambahkan garam halida yang lain untuk menurunkan titik lebur garam halidanya. . 2.4b Isolasi Litium Karena atom logam alkali mudah dioksidasi menjadi ion logam, maka proses kebalikannya yaitu reduksi ion logam menjadi logam bebas, sulit dilakukan secara kimia. Metode pokok pengadaan Litium mencakup elektrolisis garam cair, biasanya dari flouridanya. Contohnya, Mineral Spadymene (LiAl(SiO3)2) merupakan mineral paling penting yang mengndung litium. Bentuk α pertama kali diubah menjadi bentuk β lunak melalui sekitar 1100° dan dicampur dengan asam sulfat panas dan diekstrak ke dalam air untuk membentuk larutan litium sulfat (LiSO4). Sulfat dicuci dengan natrium karbonat (Na2CO3) untuk membentuk endapan secara realtif dengan litium karbonat (Li2CO3) yang tidak terlarut. Li2SO4 + Na2CO3 Na2SO4 + LiCO3 Berikut adalah reaksi antara litium karbonat dengan HCl sehingga membentuk litium klorida (LiCl) Li2CO3 + 2HCl



2LiCl + CO2 + H2O



Litium klorida memiliki titik leleh yang tinggi (>6000°) sehingga sulit untuk meleleh untuk dielektrolisis. Walaupun campuran LiCl (55%) dan KCl(45%) dapat meleleh pada 430°C dan dibutuhkan energy yang rendah untuk elektrolisis. 2.4d Isolasi Natrium 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 pada katoda, sedangkan ion Cl‾ membentuk gas Cl2 pada anoda. Metode pokok pengadaan Na mencakup elektrolisis garam cair, biasanya dari kloridanya. Contohnya 2NaCl(l)



2 Na(l) + Cl2(g)



Metoda ini lebih murah ketimbang mengelektrolisis Natrium Hidroksida, seperti yang pernah digunakan beberapa tahun lalu. Terdapat sejumlah besar kandungan garam batuan NaCl yang



6



dihasilkan dari penguapan air laut dalam jangka waktu geologis. Proses penguapan yang masih berlangsung saat ini contohnya seperti danau garam besar di Utah dan laut mati. 2.4e Isolasi Kalium Kalium tidak akan dibuat secara normal di laboratorium sebagai bahan komersial yang siap guna. Semua sintesis memerlukan tahap elektrolitik dan sangat sulit untuk ditambahkan electron pada ion K+ yang rendah elektronegativitasnya. Kalium tidak dibuat sama seperti natrium. Ini karena logam kalium, dibentuk sekali dengan elektrolisis dari cairan kalium klorida (KCl) dimana sangat larut pada bentuk garamnya Katoda



:



K+(l) + e- → K (l)



Anoda



:



Cl-(l) → 1/2Cl2 (g) + e-



Reaksi antara logam natrium dengan logam kalium klorida terjadi pada 850OC 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. 2.4f Isolasi Rubidium dan Cesium 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 rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi. Isolasi untuk golongan logam alkali secara umum dapat dilakukan dengan elektrolisis. Dalam laboratorium cesium dapat dibuat melalui proses elektrolisis ekstrak mineral dalam bentuk sianida (cianyde) atau melalui pemanasan hidroksida atau karbonat magnesium atau aluminium. 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 2.5 Senyawaan dan Reaksi Unsur Alkali dengan Unsur Lain a. Senyawaan Unsur-unsur Golongan 1A (Logam Alkali) 1. Senyawaan biner Logam-logam bereaksi langsung dengan sebagian unsur-unsur mengasilkan senyawaan biner atau asilasi. Sebagian besar diperikan untuk unsur yang tepat. Seperti reaksi berikut: M2O + H2O → 2Li+ + 2OHM2O2 + 2H2O → 2Li+ + 2OH- + H2O2 2MO2 + 2H2O → O2 + 2Li+ + 2OH- + H2O2 2. Hidroksida



7



Hidroksidanya putih merupakan padatan kristal NaOH yang menyerap air. (titik leleh 3180) dan KOH (titik leleh 3600).Padatan alkali hidroksida bewarna putih, tembus cahaya, dan menyerap uap air udara hingga terlarut dalam air berlebih. Padatan dan larutan akuanya menyerap CO2 dari atmosfer. Litium hidroksida digunakan dalam penerbangan pesawan Apollo 11 ke bulan untuk menghilangkan karbondioksida yang dikeluarkan oleh nafas astronot, dari atsmosfer kapsul: 2LiOH + CO2



Li2CO3 + H2O



Semua alkali hidroksida berbahaya sebab bereaksi dengan protein kulit sehingga menghilangkan permukaan kulit kecuali Litium Hidroksida oktahidrat, LiOH.8H2O. Sebagai padatan maupun dalam larutan alkali hidroksida menyerap karbon dioksida dari atmosfer membentuk karbonat, menurut persamaan reaksi: Alkali hidroksida merupakan sumber hidroksida yang baik karena mudah larut dalam air. Natrium hidroksida dapat dibuat dari larutan garam dapur secara elektrolisis : 1. Dalam sel diafragma,



2.



Sel



membran,



3.dalam



sel



katode



merkuri.



Setiap



sel



elektrolisis



mempunyai kelebihan maupun kelemahan. Pada sel diafragma dan sel membran terjadi reaksi penukaran ion pada elektroda sebagai berikut: Katode: Anode : Pada katode tidak terjadi reduksi ion Natrium karena mempunyai E0 jauh lebih negatif.



Dalam sel diafragma asbes yang basah tetapi molekul-molekul gas hidrogen dan



klorin tidak.Adanya tekanan pada ruang anode mencegah aliran balik ion OH- dari ruang katode. Larutan NaOH yang dihasilkan pada katode terkontaminasi dengan NaCl yang tidak tereelektrolisis yang selanjutnya dapat diendapkan dengan pemekatan larutan tersebut, sehingga dapat dipisahkan dengan penyaringan. Dalam membran ion penukaran ion, hanya Natrium saja yang dapat melewati membran tersebut sedangkan ion-ion klorida, hidroksida, dan molekul-molekul gas hidrogen serta klorin tidak. Larutan NaOH yang dihasilkan tidak terkontaminasi oleh ion klorida dan dengan demikian lebih pekat dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari sel diafragma.Pada sel katode merkuri (raksa) dipakai logam titanium sebagai anode. Ion klorida dioksidasi menjadi gas klorin pada anode, dan ion natrium direduksi menjadi logam natrium pada katode yang kemudian larut dalam raksa menjadi amalgama menurut reaksi: Anode(Ti) : Katode(Hg) : Reduksi ion Natrium menjadi logamnya ini terjadi karena permukaan elektrode merkuri bersifat menghambat. 8



3.



Oksida logam Alkali



Sebagian besar logam alkali bereaksi dengan gas dioksigen membentuk ion oksida O2- tetapi untuk logam alkali, selain membentuk oksida juga dapat membentuk peroksida, O22-, kecuali litium yang hanya membentuk oksida menurut persamaan berikut Natrium misalnya bereaksi dengan dioksigen menghasilkan Natrium dioksida atau peroksida menurut persamaan reaksi: Natrium peroksida mengandung ion dioksida O2-2 atau ion peroksida. Natrium dioksida bersifat diagmagnetik dan panjang ikatan O-O kira-kira 149 pm, jauh lebih panjang daripada ikatan pada molekul (O=O) yaitu 121pm. Sifat diagmagnetik dan lemahnya ikatan senyawa ini dapat dijelaskan dengan model orbital molekul ion dioksida. Diagram tersebut menunjukkan semua elektron



berpasangan



dan



menempati



empat



orbital



ikatan



dan



tiga



orbital



antiikatanmenghasilkan derajat ikata1 sehinggan demikian, senyawa ini bersifat diagmagnetik dan panjang ikatan lebih panjang dari pada panjang ikatan moleku O2 yang mempunyai derajat ikatan 2. Tiga logam alkali yang lain bereaksi dengan dioksigen berlebih membentuk dioksida(-1) atau disebut superoksida yang bersifat paragmagnetik oleh karena mengandung ion dioksida O2- misalnya pada persamaan reaksi berikut: Panjang ikatan O-O dalam ion oksida (-) ini yaitu 133pm lebih pendek dari panjang ikatan dalam ion dioksida (-2) tetapi sedikit lebih panjang ikatan dalam molekul dioksigen. Diagram orbital molekular menunjukkan adanya satu elektron tak berpasangan oleh karena itu bersifat paramagnetik. Derajat ikatannya sebesar 3/2. Dengan demikian data panjang ikatan O-O dalam ketiga ion O2, O2-, dan O2-2 konsisten dengan besarnyaderajat ikatan spesies yang bersangkutan. Spesies O2-2 lebih mudah terpolarisasi daripada O2- dan daya mempolarisasi ion Na+ lebih kuat daripada ion K+ Oleh karena itu oksida natriumstabil sebagai dioksida(-2) atau peroksida dan oksida Kalium stabil sebagai ion dioksida(-) atau superoksida. Semua oksida alkali bereaksi hebat dengan air membentuk larutan alkali hidroksida. Reaksi air dengan dioksida (-2) menghasilkan hidrogen peroksida dan dengan dioksida (1-) menghasilkan hidrogen peroksida dan gas dioksigen menurut persamaan berikut: 3.



Garam-garam ionik



Garam-garam dari semua asam telah diketahui bahwa biasanya tidak berwarna, berbentuk Kristal, padatan ionik. Sifat-sifat sejumlah senyawaan litium berbeda dari senyawaan unsure dalam golongannya, namun mirip dengan senyawaan Mg2+. Banyak sifata anomaly timbul dari ukuran Li+ yang paling kecil dan pengaruhnya dalam energy kisi. Telah diketahui bahwa LiH stabil sampai kira-kira 900° sedangkan NaH terdekomposisi 350°. Li3N stabil sedangkan Na3N tidak terdapat pada 250°. Litium hidroksida terdekomposisi pada warna nyala merah 9



menjadi LiOH, sedangkan hidorksida lainnya dalam segolongan tersublimasi tanpa mengalami perubahan warna. Litium hidroksida dapat dianggap kurang larut dibandingkan hidoroksida dalam golongannya. Pada karbonatnya yaitu Li2CO3, secara termal kurang stabil relative terhadap Li2O dan CO2daripada karbonat logam alkali yang lain. Kelauratn Li+ mirip dengan Mg2+ karena mereka memiliki kemirirpan unsur dalam diagonalnya. Garam-garam alkali dicirikan oleh titik leleh yang tinggi, oleh hantaran listriknya, dan kemudahannya larut dalam air. Ion Li+ mempunyai energy hidrasi yang besar dan sering kali terjadi hidrasi dalam padatan garamnya bila garam-garam yang sama dari unsure segolongannya tidak terhidrasi. LiClO4. 3H2O. pada garam-garam asam kuat, garam Li biasanya paling tidak larut dalam air diantara garam dala segolongannya,sedangkan bagi asam-asam lemah garam Li biasanya kurang larut daripada garam-garam unsure lasinnya. Logam-logam alkali demikian juga amonium karbonat merupakan satu-satunya kelompok senyawa karbonat yang larut dalam air. Alkali karbonat yang terpenting adalah natrium karbonat umumnya stabil sebagai kristal anhidrat, monohidrat, dan dekahidrat. Natrium karbonat dapat diperoleh dari bahan tambang trona. (Na2CO3.NaHCO3.2H2O)



.



Natrium klorida adalah salah satu dari zat-zat mineral yang paling penting. Garam digunakan dalam industri susu, pengolahan kulit, pengawetan daging dan ikan, dan regenerasi alat untuk mengurangi kesadahan air. Dalam industri kimia, natrium klorida merupakan sumber logam natrium, gas klor, natrium hidroksida, asam klorida, natrium karbonat, natrium sulfat, dan senyawa-senyawa natrium lainnya. Natrium hidroksida, yang dihasilkan melalui elektrolisis NaCl(aq) digunakan dalam pembersihan minyak tanah daan dalam pembuatan sabun, tekstil, plastik, dan bahan kimia lainnya. Natrium sulfat diperoleh baik dari sumber alam maupun dari proses yang dirancang oleh Glauber J.R. (1640 – 1670) H2SO4(aq. pekat) + 2 NaCl(p)



Na2SO4(p) + 2 HCl(g)



Natrium karbonat (soda abu) digunakan secara luas, terutama dalam pembuatan kaca. b. Reaksi Unsur Alkali dengan Unsur Lain Logam alkali merupakan unsur logam yang sangat reaktif dibanding logam golongan lain. Hal ini disebabkan pada kulit terluarnya hanya terdapat satu elektron dan energi ionisasi yang lebih kecil dibanding unsur golongan lain. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, kereaktifan logam alkali makin bertambah seirng bertambahnya nomor atom. 1.



Reaksi dengan Air



Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dan air adalah gas hidrogen dan logam hidroksida. Logam hidroksida yang dihasilkan merupakan suatu basa kuat. Makin



10



kuat sifat logamnya basa yang dihasilkan makin kuat pula, dengan demikian basa paling kuat yaitu dihasilkan oleh sesium. Reaksi antara logam alkali dan air adalah sebaga berikut: 2M(s) + 2H2O(l)



2MOH(aq) + H2(g) (M = logam alkali)



Reaksi antara logam alkali dengan air merupakan reaksi yang eksotermis. Li bereaksi dengan tenang dan sangat lambat, Natrium dan kalium bereaksi dengan keras dan cepat, sedangkan rubidium dan sesium bereaksi dengan keras dan dapat menimbulkan ledakan. 2. Reaksi dengan Udara Logam alkali pada udara terbuka dapat bereaksi dengan uap air dan oksigen. Untuk menghindari hal ini, biasanya litium, natrium dan kalium disimpan dalam minyak atau minyak tanah untuk menghindari terjadinya kontak dengan udara.Litium merupakan satu-satunya unsur alkali yang bereaksi dengan nitrogen membentuk Li3N. Hal ini disebabkan ukuran kedua atom yang tidak berbeda jauh dan struktur yang dihasilkanpun sangat kompak dengan energi kisi yang besar.Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dengan oksigen yakni berupa oksida logam. Berikut reaksi yang terjadi antara alkali dengan oksigen 4M + O2



2M2O



(M = logam alkali)



Pada pembakaran logam alkali, oksida yang terbentuk bermacam-macam tergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Bila jumlah oksigen berlebih, natrium membentuk peroksida, sedangkan kalium, rubidium dan sesium selain peroksida dapat pula membentuk membentuk superoksida. Persamaan reaksinya Na(s) + O2(g) M(s) + O2(g)



Na2O2(s) MO2(s)



(M = kalium, rubidium dan sesium)



3. Reaksi dengan Hidrogen Dengan pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogenmembentuk senyawa hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi -1. 2M(s) + H2(g)



2MH(s)



(M = logam alkali)



4. Reaksi dengan Halogen Unsur-unsur halogen merupakan suatu oksidator sedangkan logam alkali merupakan reduktor kuat. Oleh sebab itu reaksi yang terjadi antara logam alkali dengan halogen merupakan reaksi yang kuat. Produk yang diperoleh dari reaksi ini berupa garam halida. 2M + X2



2MX



(M = logam alkali, X = halogen)



5. Reaksi dengan Senyawa



11



Logam-logam alkali dapat bereaksi dengan amoniak bila dipanaskan dan akan terbakar dalam aliran hidrogen klorida. 2M + 2HCl 2M + 2NH3



MCl + H2 MNH2 + H2 ( L = logam alkali)



6. Reaksi dengan Amonia Logam-logam alkali mempunyai sifat yang menarik dalam hal kelarutannya dengan amonia yang menghasilkan larutan biru tua jika larutannya encer. Larutan ini dapat menghantarkan arus listrik dengan spesies utama yang diduga membawa arus dalam larutan adalah elektron yang tersolvasi sebagai hasil kali ion alkali. Jika larutan ini dipekatkan dengan penguapan, warna larutan berubah menjadi seperti perunggu dan berperilaku logam cair. Jika dibiarkan dalam waktu lama atau dipercepat dengan penambahan katalisator logam transisi, larutan ini teruai dengan menghasilkan garam amida dan gas hidrogen menurut persamaan reaksi. Walaupun ion amonium merupakan kation poliatomik yang terdiri atas atom nitrogen dan hidrogen, kedua unsur non-logam sifat-sifatnya dalam banyak hal mirip ion logam alkali. Sebagai contoh: garam-garam amonium mudah larut dalam air sama seperti garam-garam logam alkali. Namun salah satu perbedaannya dengan logam alkali adalah pemanasan garam nitrat yang menghasilkan produk yang berbeda. + O2 2.6 Kegunaan Logam Alkali dan senyawaan a.



Kegunaan Litium dan senyawaannya



Kegunaan logam Litium (Li) adalah untuk membuat baterai dan Li2CO3digunakan untuk pembuatan beberapa jenis peralatan gelas dan keramik. b. Kegunaan Natrium (Na) Kegunaan natrium dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut: 1.



Natrium digunakan sebagai cairan pendingin pada reaktor nuklir karena meleleh pada



980 C dan mendidih pada 9000C 2.



Natrium digunakan untuk membuat senyawa Natrium yang tidak dapat dibuat dari NaCl



seperti Natrium peroksida (Na2O2) dan Natrium Sianida (NaCN) 3.



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



4.



Campuran Na dan K untuk termometer temperatur tinggi



5.



Uap Natrium digunakan untuk lampu natrium yang bewarna kuning dan menembus



kabut Kegunaan senyawa Natrium 12



1.Natrium Hidroksida (NaOH) disebut dengan soda kaustik yang digunakan untuk industri sabun dan deterjen yang dibuat dengan mereaksikan lemak atau minyak dengan NaOH, Industri pulp dan kertas, pada pengolahan alumunium menggunakan bauksit menjadi alumunium murni diperlukan NaOH , dan NaOH untuk industri tekstil, plastik, dan pemurniaan minyak bumi. 2.Natrium Klorida (NaCl) digunakan untuk pengolahan bahan makanan, Regenerasi alat pelunak air, pada industri susu, pengawetan ikan dan daging, pengolahan kulit, dan sebagai bahan baku untuk membuat Natrium. 3.Natrium Karbonat (Na2CO3) yang digunakan soda abu yang digunakan sebagai industri pembuatan kertas, indutri kaca, industri deterjen, dan bahan pelunak air yang mehilangkan kesadahan pada air. 4.Natrium Bikarbonat (NaHCO3) disebut juga soda kue. Kegunaannya sebagai bahan pengembang pada pembuatan kue. 5.Natrium Sulfida (Na2S) digunakan bersama-sama NaOH pada proses pengolahan pulp yang merupakan bahan dasar pembuatan kertas 6. NaCN digunakan untuk ekstraksi emas 7. NaNO2 digunakan sebagai bahan pengawet c. Kegunaan Kalium Kegunaan kalium dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut: 1.



Unsur kalium sangat penting bagi pertumbuhan. Tumbuhan membutuhkan garam-garam



Kaliu, tidak sebagai ion K+ sendiri tetapi bersama-sama ion Ca+ dalam perbandingan tertentu 2.



Unsur kalium digunakan untuk pembuatan kalim superoksida (KO2) yang dapat bereaksi



dengan air membentuk oksigen. Senyawa kalim superoksida digunakan sebagai bahan cadangan oksigen dalam tambang, kapal selam, dan digunakan untuk memulihkan seseorang yang keracunan gas. Kegunaan senyawa Kalium sebagai berikut : 1.



KOH digunakan pada industri sabun lunak



2.



KCl dan K2SO4 digunakan untuk pupuk pada tanaman



3.



KNO3 digunakan sebagai komponen essensial dari bahan peledak, petasan, dan kembang



api 4.



KClO3 digunakan untuk pembuatan korek api, bahan peledak, dan digunakan sebagai



bahan pembuat gas klorida 5.



K2CO3 digunakan pada industri kaca.



Kegunaan logam alkali lainnya adalah sebagai berikut:



13



Rubidium (Rb) dan Cesium (Cs) digunakan sebagai permukaan peka cahaya dalam sel fotolistrik yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik



2.7 Kelarutan garam alkali Garam-garam logam alkali umumnya dicirikan oleh titik leleh yang tinggi, hantaran listrik lelehannya dan kemudahannya larut dalam air. Kelarutan garam alkali dalam air sangat besar sehingga sangat bermanfaat sebagai pereaksi di laboratorium tetapi terdapat pula garam yang sukar larut seperti: ukuran antara pasangan kation-anion yang bersangkutan yang relatif sama mempunyai kelarutan yang kecil. Jadi jika anionnya berukuran besar seperti anion heksanitritokobaltat (III) dan kation yang berukuran besar seperti ion K+ sukar larut dalam air. Namun demikian kelarutan ini sangat bervariasi sebagaimana ditunjukkan oleh seri natrium halida.Kelarutan suatu senyawa bergantung pada besaran-besaran entalpi yaitu energi kisi, energi hidrasi kation dan anion dan juga perubahan entropi yang bersangkutan. Senyawa



Kelarutan (M)



NaF



Energi



Kisi Entalpi Hidrasi



(KJ/mol)



(KJ/mol)



0,099



+930



-929



+1



NaCl



0,62



+788



-784



+4



NaBr



0,92



+752



-753



-1



NaI



1,23



+704



-713



-9



Kelarutan suatu senyawa bergantung pada besaran-besaran entalpi yaitu energi kisi, entalpi hidrasi kation dan anion, dan perubahan entropi yang bersangkutan Dari formula , Harga harus negatif agar suatu garam dapat larut dengan mudah. Apabila dilakukan perhitungan terhadap perubahan entropi ternyata diperoleh data bahwa kecuali Natrium Flourida, harga entropi yang dicapai oleh ion-ion ketika dibebaskan dari kisi kristal lebih besar dari pada entropi yang hilang ketika ion-ion dalam keadaan gas terhidrat dalam larutan. Apabila kedua besaran dikombinasikan untuk memperoleh perubahan energi bebas pada proses pelarutan, ternyata diperoleh kecenderungan yang benar-benar paralel dengan kecenderungan kelarutannya Entropi (S) Senyawa Kisi



Hidrasi



(KJ/mol) (KJ/mol) NaF



+72



-74



-2



+1



+3 14



NaCl



+68



-55



+13



+4



-11



NaBr



+68



-50



+18



-1



-19



NaI



+68



-45



+23



-9



-32



Apabila dilakukan perhitungan terhadap perubahan entropi ternyata diperoleh data yaitu entropi yang dicapai oleh ion-ion ketika dibebaskan dari kisi kristal lebih besar dari pada entropi yang hilang ketika ion-ion dalam keadaan gas terhidrat dalam larutan kecuali natrium florida. Apabila kedua besaran ini dikombinasikan untuk memperoleh perubahan energi bebas pada pelarutan diperoleh kecenderungan yang paralel dengan kecenderungan kelarutannya. Selain itu terdapat hubungan bermakna antara kelarutan garam alkali dengan jari-jari kation untuk anion yang sama, namun hubungan ini dapat menghasilkan kurva kontinu dengan slope positif dan negatif. Sebagai contoh kelarutan logam alkali florida naik dengan naiknya jari-jari kationnya tetapi alkali iodida turun dengan naiknya jari-jari kationyya berarti slope negatipe. Perbedaan kecenderungan ini dapat dijelaskan dengan khusus terhadap penekaan aspek energi kisis. Energi kisis bergantung kuat pada muatan ionik namun rasio ukuran kation-kation juga harus dipertimbangkan. Rasio ukuran kation-anion yang tidak tepat mengakibatkan rendahnya energi kisi dari harga yang diharapkan. Perbedaan jari-jari yang terlalu besar antara kation dan anion pasangannya dalam LiI mengakibatkan padatan lebih mudah larut dari pada LiF yang mempunyai jari-jari ionik tidak terlalu besar bedanya. 2.8 Solvasi Golongan Alkali Solvasi dan pengkompleksan kation-kation alkali Untuk kation-kation pada golongan alkali ini, solvasi harus ditinjau dari dua segi. Yaitu pada lapisan pertama hidrasi primer yang sejumlah pelarutnya langsung terkoordinasi dan bilangan solvasi yaitu jumlah molekul pelarut ion yang memebrikan pengarun yang cukup besar. Namun yang terpenting adalah pada lapisan hidrasi primer. Pada Li+, lapisan hidrasi primer dari empat molekul air yang tersusun secara tetraherdral diamati dalam bentuk garam Kristal dan mungkin terdapat dalam larutan, gaya-gaya elektrostatis yang bekerjan dibawah lapisan hidrasi primer dan mengikat lapisan-lapisan molekul air. Batas dari hidrasi sekunder dapat dilihat secara terbalik dengan ukuran kation saja. Sehingga bila jari-jari Kristal bertambah, bilangan hidrasi total, jari-jari hidrasi, dan energy hidrasi semuanya turun. Apabila jari-jari berkurang, mobilitas ion akan bertambah. 2.9 Hubungan Diagonal golongan alkali Hubungan diagonal merujuk pada kemiripan yang ada antara pasangan dalam golongan dan tabel yang berbeda pada tabel periodik. Telah dijelaskan bahwa sifat-sifat Li dan senyawa15



senyawanya sering diterima sebagai anomali bila dibandingkan dengan senyawa-senyawa logamlogam golongan 1 lainnya dan bahwa terdapat hubungan diagonal antara Li dan Mg. Dalam bagian ini, kita akan membahas hubungan ini lebih detail dan juga menggambarkan hubungan diagonal yang sama antara Be dan Al. Posisi Li, Be, Mg, dan Al dalam sistem periodik dapat dilihat pada diagram berikut Membandingkan sifat-sifat Li dengan sifat-sifat Na dan K, atau Li dengan Mg, dapat dilihat bahwa Li lebih mirip dengan Mg dibanding dengan Na dan K dan unsur-unsur di bawahnya. Satu faktor yang krusial adalah bahwa densitas muatan Li+dan Mg+2 adalah sama karena dengan naiknya muatan diimbangi oleh naiknya ukuran ion. Hubungan diagonal ini menghasilkan kemiripan/kesamaan antara kimiawi Li dan Mg menyebabkan adanya perbedaan sifat unsur pertama dengan unsur-unsur di bawahnya untuk tiap golongan. Kation-kation yang kecil seperti Li+, Mg2+memiliki densitas muatan yang tinggi dan masing-masing kation tersebut memiliki daya polarisasi yang tinggi (high polarizing power). 2.10 Kompleks Alkali Sintesis senyawa kompleks dari logam-logam alkali biasanya dilakukan dalam kondisi bebas air dari pelarut atau dari udara. Untuk itu pelarut dan pereaksi yang digunakan harus dimurnikan lebih dulu. Sintesis biasanya dilakukan di dalam tabung Schlenk dan isolasi uap air dari udara dilakukan dengan menggunakan gas argon. Kadang-kadang ada juga senyawa kompleks yang dapat disintesis dalam kondisi kontaks langsung dengan udara misalnya senyawa kompleks [K(phen)2(H2O)]2.4phen.4H2O. Pada masa lalu sintesis senyawa kompleks dari loam-logam alkali dan alkali tanah cenderung dilakukan secara tidak sistematis. Sintesis senyawa kompleks dari logam alkali baru dilakukan secara sistematis mulai tahun 1985 oleh C.R. Whitaker yang kemudian diteruskan oleh N. Placket, J. Buttery, S. Mutrofin dan Effendy. Pada sintesis ini ligan-ligan yang digunakan adalah basa nitrogen seperti asetonitril (MeCN), piridina (py), kuinolina (quin) dan lain-lain. Dari hasilhasil penelitian yang telah atau belum dipublikasikan diperoleh senyawa-senyawa kompleks dengan berbagai bilangan koordinasi dan struktur. Senyawa kompleks dengan atom pusat ion-ion logam alkali dapat memiliki bilangan koordinasi 4, 5, 6, 7 dan 8. Bilangan koordinasi 4 banyak ditemukan untuk senyawa kompleks dengan ion pusat Li+. Hal ini disebabkan karena kecilnya ukuran ion Li+ (73-106 pm) yang cenderung sulit untuk mengikat lebih dari 4 atom donor. Bilangan koordinasi lebih besar dari 4 diperoleh pada senyawa kompleks dengan pusat ion Na+, K+, Rb+, atau Cs+. 1.



Bilangan koordinasi 4 16



Senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi 4 memiliki geometri tetrahedral terdistorsi. Contoh dari senyawa kompleks ini adalah [Li(MeCN)4]I (MeCN = asetonitril) (Raston dkk. 1989:987) yang merupakan kompleks ionik dan [LiI(quin)3] (quin = kuinolina) (Raston dkk. 1989:91) yang merupakan kompleks netral seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2 Senyawa kompleks [LiI(quin)3] 2.



Bilangan koordinasi 5



Contoh dari senyawa kompleks dari logam alkali dengan bilangan koordinasi 5 adalah tidak banyak. Salah satu diantaranya adalah [KI(dmp)2] (dmp = 2,9-dimetil-1,10-fenantrolina) yang berbentuk piramida alas bujur sangkar terdistrorsi seperti diberikan pada Gambar 3. Gambar 3 Senyawa kompleks [KI(dmp)2] 3.



Bilangan koordinasi 6



Senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi 6 memiliki geometri oktehedral terdistorsi. Salah satu contohnya adalah polimer [KSO3CF3(phen)2]4 (phen = 1,10-fenantrolina) seperti diberikan pada Gambar Gambar 4 Senyawa kompleks polimer [KSO3CF3(phen)2]4 4.



Bilangan koordinasi 7



Senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi 7 memiliki geometri trigonal prisma dengan satu tudung. Salah satu contohnya adalah kation dari kompleks polimer [K(phen)2]PF6 seperti diberikan pada Gambar 5. Gambar 5 Ion kompleks polimer [K(phen)2] 5.



Bilangan koordinasi 8 Senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi 8 memiliki geometri kubus teristorsi.



Beberapa contohnya adalah [K(phen)2]I.MeOH dan [Rb(phen)2]I.MeOH, (Mutrofin, Effendy dan White, 2000). Struktur kation dari kompleks polimer [Rb(phen)2]I.MeOH diberikan pada Gambar 6. Gambar 6 Ion kompleks polimer [Rb(phen)2] Di dalam senyawa kompleks dimungkinkan terdapat atom pusat dengan bilangan koordinasi



yang



berbeda,



contohnya



adalah



pada



kompleks



[KSO3CF3)2(dmp)2(MeOH)]2 (Mutrofin, Effendy dan White, 2000) dengan struktur seperti pada Gambar 7. Senyawa kompleks [KSO3CF3)2(dmp)2(MeOH)]2 Pada kompleks tersebut ion K(1)+ memiliki bilangan koordinasi 5, sedangkan ion K(2)+ memiliki bilangan koordinasi 6.Di dalam sintesis senyawa kompleks dimungkinkan pelarut yang digunakan terkoordinasi pada ion pusat seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Apabila di dalam sintesis isolasi udara tidak sempurna atau sintesis dilakukan tanpa isolasi uap air dari udara,



17



maka uap air dari udara dapat terkoordinasi pada atom pusat seperti yang terdapat pada kompleks [K(phen)2(H2O)]2.2ClO4.4H2O Gambar 8 Senyawa kompleks [K(phen)2(H2O)]2.2ClO4. BAB III PENUTUP 3.1



Kesimpulan



Adapun kesimpulan dari pembahasan makalah ini adalah sebagai berikut : 1.



Unsur Alkali memiliki titik leleh yang cukup rendah dan lunak, sehingga logam Alkali dapat



diiris dengan pisau. 2.



Unsur Alkali sangat reaktif, sebab mudah melepaskan elektron agar mencapai kestabilan



(konfigurasi elektron ion Alkali menyerupai konfigurasi elektron Gas Mulia). 3.



Kereaktifan logam alkali bertambah dari atas kebawah dalam satu golongan.



4.



Unsur alkali dapat bereaksi dengan air, udara, hidrogen, halogen, dan senyawa lainnya.



5.



Unsur alkali tidak ada yang terdapat di alam dalam bentuk unsurnya, biasanya bergabung



dalam mineral yang larut dalam air. 6.



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. 7.



Unsur natrium merupakan unsuryang paling melimpah dari unsur-unsur alkali lainnya.



8.



Unsur –unsur logam alkali berguna dalam kehidupan sehari-hari



9.



Unsur- unsur logam alkali bereaksi dengan air, oksigen, Amonia, halogen.



10. Kelarutan unsur-unsur logam alkali dalam air sangat tinggi 11. Adanya kemiripan sifat-sifat unsur-unsur logam alkali dengan unsur-unsur yang bukan satu golongan 12. Reaksi unsur-unsur alkali dengan amonia menyebabkan terjadinya solvasi 13. Unsur-unsur golongan alkali juga membentuk senyawa kompleks.



18



DAFTAR PUSTAKA Cotton dan wilkinson.1989.Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press) Willey , John.1965. Concept and models of inorganic chemistry. Singapura: Kin keong Printing Keenan, Charles, Donal Kleinfelter, dan Jesse Wood. Kimia untuk universitas. Jakarta: erlangga Sugiyarto,Kristian dan Retno sugiyanti. Kimia Anorganik logam. Yogyakarta: Graha Ilmu



19