SIFAT-SIFAT LOGAM ALKALI TANAH

BEBERAPA GOLONGAN UNSUR DALAM SISTEM PERIODIK

Sifat-sifat logam alkali tanah berubah sesuai dengan perubahannomor atomnya.

Sifat kimia logam alkali tanah bermiripan dengan logam alkali, tetapi logam alkali tanah kurang reaktif dari logam alkali seperioda. Jadi, berilium kurang reaktif dibandingkan terhadap lithium, magnesium kurang reaktif dibandingkan terhadap natrium dan seterusnya. Hal itu disebabkan jari-jari atom logam alkali tanah lebih kecil sehingga energi pengionan lebih besar. Lagi pula logam alkali tanah mempunyai dua elektron valensi, sedangkan logam alkali hanya satu. Kereaktifan kalsium, strontium, dan barium tidak terlalu berbeda dari logam alkali, tetapi berilium dan magnesium jauh kurang reaktif. Sebaliknya, dalam sifat-sifat fisis, seperti titik cair, rapatan dan kekerasan, logam alkali tanah lebih bersifat logam dibandingkan logam alkali. Hal itu disebabkan logam alkali tanah mempunyai 2 elektron valensi sehingga ikatan antar atomnya lebih kuat. Bandingkan sifat-sifat logam alkali tanah pada tabel berikut ini :

Sifat	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Nomor atom Konfiguraasi electron Titik cair, oC Titik didih, oC Rapatan (g/cm3) Energy pengionan   Tingkat pertama, (kJ/mol)   Tingkat kedua, (kJ/mol)   Tingkat ketiga, (kJ/mol) Keelektronegatifan (skala pauling) Potensial reduksi standar (V) M2+   +   2e  ----->  M Jari-jari atom Ao Jari ion M2+, Ao Kekerasan (skala Mohs) Daya hantar Warna nyala	4 (He) 2s2 1278 2970 1,85 899 1757 14848 1,5 -1,70 1,11 0,30 ~5 8,8 Tidak ada	12 (Ne) 3s2 649 1090 1,74 738 1451 7733 1,2 -2,38 1,60 0,65 2,0 36,3 Tidak ada	20 (Ar) 4s2 839 1484 1,54 590 1145 4912 1 -2,76 1,97 0,99 1,5 35,2 Jingga Merah	38 (Kr) 5s2 769 1384 2,6 590 1064 4210 1 -2,89 2,15 1,13 1,8 7 merah	56 (Xe) 6s2 725 1640 3,51 503 965 3430 0,9 -2,90 2,17 1,35 ~2 - hijau

a. Hubungan Kereaktifan Logam Alkali Tanah dengan Jari-Jari Atom
Kereaktifan logan alkali tanah meningkat dari berilium ke barium. Fakta ini sesuai dengan yang diharapkan. Oleh karena itu dari berilium ke barium jari-jari atom bertambah besar sehingga energi ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibatnya, kecenderungan untuk melepaskan elektron membentuk senyawa ion makin besar. Semua senyawa dari kalsium, strontium, dan barium, yaitu logam alkali tanah yang bagian bawah, terbentuk senyawa ion, tetapi magnesium membentuk beberapa senyawa kovalen sedangkan senyawa-senyawa berilium bersifat kovalen. Beberapa logam alkali tanah berikut menggambarkan kecenderungan sifat-sifat unsur-unsur itu .

1. Reaksi dengan Air
Kalsium, strontium dan barium bereaksi baik dengan air membentuk basa dan gas hidrogen, magnesium bereaksi sanngat lambat dengan air dingin dan sedikit lebih baik dengan air panas, sedangkan berilium tidak bereaksi.
Ca (s)    +   2H₂O (l)     ----->     Ca(OH)₂ (aq)    +   H₂ (g)

2. Reaksi dengan Udara

Semua logam alkali tanah terkorosi terus menerus di udara membentuk oksida, hidroksida atau karbonat, kecuali berilium dan magnesium. Berilium dan magnesium juga bereaksi dengan oksigen di udara, tetapi lapisan oksida yang terbentuk melekat kuat pada permukaan logam sehingga  menghambat korosi selanjutnya . Apabila dipanaskan kuat, semua logam alkali tanah, t ermasuk berilium dan magnesium, terbakar di udara membentuk oksida dan nitrida.
2M (s)    +   O₂ (g)    ----->       2MO (s)

3M (s)    +   N₂ (g)     ---->       M₃N₂ (s)

3. Reaksi dengan Halogen

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halida.

M (s)   +   X₂ (g)   ---->   MX₂ (s)

Lelehan halida dari berilium mempunyai daya hantar listrik yang buruk. Hal ini menunjukkan halida berilium bersifat kovalen.

4. Reaksi dengan Asam dan Basa

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) membentuk garam dan gas hidrogen. Reaksi makin kuat dari Be ke Ba.

M (s)   +   2HCl (aq)     ---->    MCl₂(aq)   +   H₂ (g)

Be juga bereaksi dengan basa kuat, membentuk Be(OH)₄ ^2- dan gas H_{2ran sifat}

Be (s)   +   2NaOH (aq)   +   2H₂O (l)    ---->    Na₂Be(OH)4 (aq)   +   H₂ (g)

b. Keteraturan Sifat Fisis Logam Alkali Tanah.
Dari berilium ke barium jari-jari atom meningkat secara beraturan. Pertambahan jari-jari menyebabkan penurunan energi pengionan dan keelektronegatifan. Potensial elektrode juga meningkat dari kalsium ke barium, akan tetapi berilium menunjukkan penyimpangan karena potensial elektrodenya relatif kecil. Hal itu disebabkan energi ionisasi berilium (tingkat pertama + tingkat kedua) yang relatif besar.Titik cair dan titik didih cenderung menurun dari atas ke bawah.


Logam Alkali Tanah di Alam dan Penggunaannya.
a. Logam Alkali Tanah di Alam

Seperti halnya logam alkali, logam alkali tanah tidak ditemukan sebagai unsur bebas, melainkan berupa senyawa. Kalsium dan magnesium terdapatmelimpah terutama dalam batu-batuan. Karena pengaruh cuaca dan hujan, batu-batuan akan melepaskan Ca²⁺ dan Mg²⁺ dalam bentuk senyawa yang larut dalam air, yang pada akhirnya terkonsentrasi dalam  laut. Kadar kedua ion itu dalam air laut cukup besar, masing-masing  Ca²⁺ 0,010 M dan Mg²⁺ 0,054 M. Ion Ca²⁺ dalam air laut digunakan oleh kerang-kerangan untuk membangun cangkangnya. Kulit kerang mempunyai rumus CaCO₃. Sisa-sisa hewan itu membentuk endapan batu kapur di dasar laut atau di tepi  pantai. Sebagian ion Mg²⁺ bereaksi dengan endapan  batu kapur membentuk dolomite, CaCO₃.MgCO₃. Sumber utama untuk produksi kalsiumdan senyawa kalsium adalah batu kapur (CaCO3) sedangkan sumber magnesium adalah air laut.

Logam alkali tanah yang lain terdapat dalam jumlah yang lebih kecil. Radium yang paling sedikit, terdapat sebagai campuran dalam bijih uranium pekblende. Mineral penting dan sumber uranium logam alkali diberiak pada tabel di bawah ini :

Unsur	Kelimpahan (% massa)	Mineral dan sumber
Berilium Magnesium Kalsium Strontium Barium Radium	? 1,93 3,39 0,02 0,04 1 x 10-10	Beril (Be3Al2(SiO3)6) Magnesit (MgCO3), dolomite (CaCO3.MgCO3) epsomit (MgSO4.7H2O), silikat, air laut dan air asin Dolomite (CaCO3.MgCO3), aragonite, marbel, batukapur (CaCO3),silikat Selesit (SrSO4) Barit (BaSO4) Pekblende

b. Kegunaan Logam Alkali Tanah dan Senyawa Alkali tanah
1. Kegunaan Berilium
Unsur berilium digunakan untuk membuat logam campuran . Suatu paduan tembaga yang mengandung kira-kira 2% berilium digunakan untuk membuat pegas, klip dan sambungan listrik. Oleh karena berilium merupakan logam ringan tetapi cukup keras, paduan berilium digunakan untuk pembangunan yang menuntut persyaratan beban ringan. Berilium mempunyai daya serap radiasi angat rendah sehingga digunakan untuk membuat jendela sinar X dan untuk berbagai komponen reaktor atom. Be dan Ba sangat racun bagi manusia.

2. Kegunaan Magnesium dan Senyawa Magnesium.
Kegunaan utama magnesium adalah untuk membuat logam campur. Paduan magnesium dengan alumunium, yang disebut magnalium, adalah logam kuat tetapi ringan, resisten terhadap asam maupun basa,serta tahan korosi. Paduan itu digunakan untuk membuat  komponen pesawat terbang,rudal, bak truk, serta berbagai peralatan lainnya. Oleh karena merupakan reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan untuk pengulahan logam tertentu. Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga unsur itu digunakan untuk membuat kembang api dan juga untuk blitz.
Diantara senyawa magnesium yang berguna adalah

MgO, Mg(OH)₂, dan MgSO₄. Senyawa MgO yang disebut magnesia, digunakan sebagai bata keras tahan api/panas digunakan untuk melapisi tanur dan pembakaran semen. Suspensi pekat dari Mg (OH)₂ yang di sebut susu magnesia yang di gunakan sebagai obat mag, yaitu untuk menetralkan kelebihan asam lambung (HCl). Senyawa MgSO₄.7H₂O, yang dikenal dengan nama garam Epsom, digunakan sebagai obat pencahar.

 

3. Kegunaan Kalsium dan Senyawa Kalsium

Kalsium dalam bentuk unsur tidak banyak penggunaannya. Sedikit kalsium bersama-sama dengan timbal digunakan sebagai elektrode dalam aki. Penggunaan lain adalah pada pengolahan logam tertentu sebagai reduktor atau sebagai pengikat pengotor (scavenger)

Diantara senyawa alkali tanah, senyawa kalsium yang paling banyak dirpoduksi dan paling banyak  digunakan. Di antaranya yang terpenting adalah kalsium oksida (CaO), kalsium hidroksida (Ca(OH)2), kalsium karbonat (CaCO3) dan kalsium sulfat (CaSO4).

Kalsium oksida (CaO) yang disebut kapur tohor, dibuat dengan pemanasan batu kapur pada suhu sekitar 900 derajat C. baja,
CaCO₃(s)    ------>    CaO (s)   + CO₂ (g)

Kegunaan dari CaO adalah sebagai fluks pada industri yaitu untuk mengikat pengotor pembentuk kerak. Kegunaan lainnya adalah untuk membuat senyawa kalsium lain, untuk menetralkan sifat asam pada berbagai proses (seperti pengolahan tebu), untuk mengendalikan pencemaran udara dan air (misalnya untuk mengikat oksida belerang dari asap industri, untuk menetralkan asam dari air  limbah), untuk mengurangi keasaman pada tanah pertanian, untuk menjenihkan air pada pengolahan air minum, dan lain-lain. Oleh karena daya tariknya terhadap air sangat besar (higroskopis), CaO digunakan sebagai mengeringkan berbagai zat, misalnya alkohol. Jika CaO dicampur dengan air terbentuklah Ca(OH)2, yang disebut kapur mati (slake lime). Ca(OH)2 adalah suatu basa kuat yang termurah dalam industri. Itulah sebabnya CaO dapat digunakan untuk menetralkan sifat asam pada berbagai proses industri. Ca(OH)2 juga digunakan sebagai semen. Proses pengerasan melibatkan CO2 di udara yang bereaksi dengan Ca(OH)2 membentuk batu kapur CaCO3.

Kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) juga disebut gips. Jika dipanaskan pada suhu tertentu akan melepaskan sebagian air kristalnya dan berubah menjadi gips bakar. CaSO4.1/2H2O. Gips bakar dapat menyerap air dan mengeras menjadi CaSO4.2H2O.  gips bakar digunakan sebagai pembalut tulang yang patah dan untuk membuat cetakan, misalnya cetakan gigi.

4. Kegunaan Senyawa Strontium

Senyawa strontium digunakan untuk membuat kembang api karena memberi nyala berwarna merah terang.

c. Kelarutan Senyawa Logam Alkali Tanah

Salah satu perbedaan logam alkali tanah adalah dalam hal kelarutan senyawanya. Senyawa logam alkali pada umumnya mudah larut dalam air, sedangkan senyawa logam alkali tanah banyak sukar larut. Untuk mengamati senyawa logam alkali tanah , lakukan kegiatan di bawah ini :

Reaksi Pengendapan Senyawa-Senyawa Kalsium, Strontium dan Barium

Dalam kegiatan ini mula-mula dipelajari reaksi pengendapan terpilih senyawa-senyawa kalsium, strontium dan barium. Gunakan pengetahuan tentang reaksi pengendapan itu untuk menentukan ada tidaknya ion0ion kalsum,strontium dan barium dalam suatu larutan yang tidak dikenal.

a. Alat dan Bahan

Alat dan Bahan	Ukuran/Satuan	Jumlah
Tabung reaksi/rak Silinder ukur Pipet tetes Larutan CaCl2 Larutan SrCl2 Larutan BaCl2 Larutan NaOH Larutan Na2CO3 Larutan Na2SO4 Larutan Na2C2O4 Larutan K2CrO4	- 10 mL - 0,05M 0,05M 0,05M 0,05M 0,05M 0,05M 0,05M 0,05M	3/1 8 8 20 mL 20 mL 20mL 20mL 20mL 20mL 20mL 20mL

b. Cara Kerja

1) Berdasarkan data di bawah ini, berikan tanda (+) dalam kolom ralaman jika terjadi endapan, apabila larutan ion alkali tanah dan larutan ion pereaksi lainnya dicampurkan dengan volume yangjika sama. Berikan tanda (-) jika tidak terjadi endapan. Tuliskan alasan untuk ramalan yang anda buat.

Ion logam alkali tanah 0,05M	Ion pereaksi 0,05 M	Ksp	Ramalan	Alas an	Hasil pengujian
Ca2+ Sr2+ Ba2+	OH-
Ca2+ Sr2+ Ba2+	CO3 2-
Ca2+ Sr2+ Ba2+	SO4 2-
Ca2+ Sr2+ Ba2+	C2O4 2-
Ca2+ Sr2+ Ba2+	CrO4 2-

2) Uji ramalan anda dengan melakukan percobaan berikut :

a. ambil 3 tabung reaksi dan masukkan

        3 mL larutan CaCl2 0,05 M ke dalam tabung 1

        3 mL larutam SrCl2 0,05 M ke dalam tabung 2

        3  mL larutan BaCl2 0,05 M ke dalam tabung 3

 kemudian tambahkan ke dalam tiap-tiap tabung 3 mL larutan NaOH 0,05 M. Catat pengamatan anda pada tabel di atas pada kolom hasil pengujian degan memberi tanda (+) bila ada endapan dan tanda (-) bila ada endapan.

 b. Ulangi percobaan di atas dengan memakai larutan Na2CO3, Na2SO4, Na2C2O4, dan K2CrO4 menggantikan NaOH

c.  Pertanyaan

1) Berdasarkan hasil percabaan berikan saran untuk menentukan ada tidaknya ion kalsium, strontium atau barium dalam suatu larutan klorida.

2) Anda diberi larutan yang tidak dikenal yang mengandung satu jenis ion logam alkali tanah

Ca²⁺,Sr²⁺, atau Ba²⁺, tentukan jenis ion dengan melakukan percobaan sesuai dengan saran anda di atas.

3) Susunlah suatu cara kerja untuk menentukan jenis ion legam alkali tanah yang terdapat dalam suatu larutan yang mengandung 2 atau 3 jenis ion logam alkali tanah itu.

4) dalam sistem periodik, urutan logam alkali tanah dari atas ke bawah adalah Be, Mg, Ca, Sr, Ba dan Ra. Ramalkan apakah terjadi endapan jika ke dalam 5 mL larutan MgCl2 0,05M ditambah 5mL larutan (tanpa melihat harga Ksp-nya)

a) Na2CO3 0,05 M

b) Na2SO4 0,05 M

Berikan alasan untuk ramalan anda.

Pada kegiatan di atas di pelajari kelarutan basa, garam sulfat. kromat, karbonat dan oksalat dari magnesium, kalsium, strontium dan barium. Berdasarkan data tetapanhasilkali kelarutan (Ksp) senyawa-senyawa dapat disimpulkan kelarutan senyawa-senyawa tersebut sebagai berikut :
1) Kelarutan basa bertambah dari Be(OH)₂ ke Ba(OH)₂, dengan kecenderungan Be(OH)₂ dan Mg(OH₎₂ sukar larut, Ca(OH)₂ sedikit  larut, sedangkan Sr(OH)₂ dan Ba(OH)₂ mudah larut.

2) Kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO₄ ke BaSO₄, dengan kecenderungan BeSO₄ dan MgSO₄ mudah larut, CaSO₄ sedikit larut, sedangkan SrSO₄ dan BaSO₄ sukar larut.

3) Kelarutan garam kromat berkurang dari BeCrO₄ ke BaCrO₄ dengan kecenderungan BeCrO₄, MgCrO₄ serta CaCrO₄ mudah larut, SrCrO₄ sedikit larut, sedangkan BaCrO₄ sukar larut.

4) Semua garam karbonat sukar larut

5) Semua garam oksalat sukar larut kecuali MgC₂O₄ sedikit larut

Warna Nyala dan Pembuatan Logam Alkali Tanah 
Warna Nyala Logam Alkali Tanah

Seperti  halnya logam alkali, logam alkali tanah juga mempunyai warna nyala khas, kecuali berilium dan magnesium. Nyala berilium dan magnesium tidak berwarna putih. Nyala  kalsium berwarna jingga merah, sedangkan bariumberwarna hijau. Oleh karena itu, magnesium,strontium dan barium digunakan dalam kembang api (magnesium terbakar dengan nyala yang sangat terang).

Pembuatan Logam Alkali Tanah

Logam alkali tanah mempunyai potensial electrode yang besar dan negative, mirirp dengan logam alkali, kecuali berilium yang akag kecil (-1,7 volt). Oleh karena itu logam alkali tanah juga tidak dapat dibuat melalui elektrolisis larutan garamnya. Berilium dibuat dari garam fluoridanya dengan magnesium sebagai pereduksi

BeF₂    +   Mg  ---->  Be  + MgF₂

Magnesium, kalsium dan barium dibuat melalui elektrolisis lelehan garam kloridanya. Logam alkali tanah yang paling banyak diproduksi adalah magnesium. Pengolahan magnesium dari air laut menurut proses Dow berlangsung melalui  tahap-tahap sebagai berikut. Mula=mula air laut dicampur dengn CaO sehingga magnesium diendapkan sebagai Mg(OH)_2.

CaO (s)   +   H₂O (l)    ----->    2Ca²⁺ (aq)   +  2OH^- (aq)

Mg ²⁺ (aq)   +   2OH^- (aq)   ------>    Mg(OH)₂ (s)
Adapun CaO dibuat dari batu kapur tau kulit kerang melalui proses pemanasan.

CaCO₃ (s)   ------->  CaO(s)   +   CO₂ (g)

Endapan Mg(OH)₂ yang terbentuk, disaring kemudian direaksikan dengan larutan HCl pekat.

Mg(OH)₂ (s)   +   2HCl (aq)   ----->    MgCl₂(aq)   +   2H₂O (l)

Selanjutnya laran diuapkan sehingga diperoleh Kristal MgCl2. Kristal itu kemudian dicairkan dan elektrolisis.

                    MgCl₂ (l)         ------>    Mg²⁺  (l)     +   2Cl^- (l)

Katode :      Mg^{2+ (}l)   +   2e         ----->        Mg (l)

Anode  :      2Cl^- (l)       ----->      Cl₂ (g)    +   2e


Pelajari Materi yang Berkaitan :
GAS MULIA
HALOGEN
SENYAWA HALOGEN
LOGAM ALKALI DAN ALKALI TANAH
LOGAM ALKALI DI ALAM

EVALUASI MATERI BEBERAPA GOLONGAN UNSUR DALAM SISTEM PERIODIK