BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
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. Hidrogen
termasuk nonlogam walaupun dengan alkali sama-sama memiliki satu elektron pada
kulit terluarnya. Berdasarkan konfigurasi elektron diketahui semua unsur alkali
memiliki 1 elektron yang terletak pada kulit terluar. Persamaan ini menyebabkan
unsur-unsur alkali memiliki sifat kimia yang mirip.Walaupun memiliki sifat yang
mirip tetapi unsur-unsur alkali keberadaan di alam tidak bersama-sama. Hal ini
disebabkan oleh ukuran-ukuran ion alkali yang sangat berbeda satu dengan yang
lainnya.
Fransium jarang dipelajari
sebagai salah satu anggota unsur Golongan IA, sebab Fransium adalah unsur
radioaktif yang tidak stabil dan cenderung meluruh membentuk unsur baru
lainnya. Dari konfigurasi elektron unsur, masing-masing memiliki satu elektron
valensi . Dengan demikian, unsur Alkali cenderung membentuk ion positif
bermuatan satu (M+). Secara
umum, unsur Alkali memiliki
titik leleh yang cukup rendah dan lunak, sehingga logam Alkali dapat diiris
dengan pisau. Unsur Alkali sangat reaktif, sebab mudah melepaskan elektron agar
mencapai kestabilan (konfigurasi elektron ion Alkali menyerupai konfigurasi
elektron Gas Mulia). Dengan demikian, unsur Alkali jarang ditemukan bebas di
alam. Unsur Alkali sering dijumpai dalam bentuk senyawanya. Unsur Alkali
umumnya bereaksi dengan unsur lain membentuk senyawa halida, sulfat, karbonat,
dan silikat. Oleh karena itu, pada makalah ini akan dipelajari tentang kelimpahan, cara
isolasi, reaktivitas, senyawaan dan reaksinya dengan unsur lain, dan jenis
ikatan yang terbentuk pada logam alkali.
1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan
masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut :
1.
Bagaimana kelimpahan unsur-unsur alkali di alam?
2.
Bagaimana cara isolasi unsur-unsur alkali?
3.
Bagaimana sifat fisik dan reaktifitas unsur-unsur logam
alkali?
4.
Bagaimana senyawaan dan reaksi unsur-unsur alkali dengan
unsur lain?
5.
Bagaimana jenis ikatan yang terbentuk pada unsur-unsur
alkali?
1.3
Tujuan
Adapun tujuan
dari makalah ini adalah agar dapat mengetahui :
1.
Kelimpahan unsur-unsur alkali di alam
2.
Cara isolasi unsur-unsur alkali
3.
Sifat fisik dan sifat kimia unsur-unsur logam alkali
4.
Senyawaan dan reaksi unsur-unsur alkali dengan unsur lain
5.
Jenis ikatan yang terbentuk pada unsur-unsur alkali
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Kelimpahan
Unsur-unsur Alkali di Alam
Sumber utama logam alkali adalah air laut. Air laut merupakan
larutan garam-garam alkali dan alkali tanah dengan NaCl sebagai zat terlarut
utamanya. Jika air laut diuapkan, garam-garam yang terlarut akan membentuk
kristal.
A. Litium (Li)
Litium adalah suatu unsur kimia
dalam table periodik yang memiliki nomor atom 3 yang termasuk dalam kelompok
golongan alkali berwarna perak. Pada keadaan standar litium merupakan logam
paling kecil, litium sama seperti logam alkali lainnya sangant reaktif dan
terkorosi dengan cepat dan dapat menjadi lembab di udara yang lembab, sehingga
penyimpanan litium diletakkan didalam wadah yang berisi minyak anhidrat.
Berdasarkan teorinya litium merupakan salah
satu dari sedikit unsure yang disintesis dalam kejadian dentuman besar tetapi
kelimphana pada saat ini sudah jauh berkurang. Litium merupakan unsure ke-33
yang melimpah dibumi, tetapi karena reaktivitasnya sangat tinggi membuat unsure
ini hanya dapat ditemukan dalam keadaan bersenyawaan dengan unsure lain. Litium
ditemukan dibeberapa mineral pegmatite, namun dapat juga ditemukan di air asin
atau tanah merah. Pada skala komersial,
logam litium didapatkan dengan elektrolisis
dari campuran litium klorida dan kalium kloria.
Litium berbentuk padatan dengan densitas
setengah dari densitas air, dengan demikian litium menjadi logan dengan
densitas paling kecil diantar logam yang lain. Pada permukaan litium apabila
dipotong memiliki warna keperakan dan akan berubah warna menjadi abu-abu apabila
terkena udara. Logam litium larut dalam senyawaan alifatik amina berantai
pendek akan tetapi logam ini tidak larut dalam hodrokarbon. Litium memiliki
isotop 4Li, 5Li, 6Li, 7Li, 8Li, 9Li, 10Li, 11Li.
B. 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 2.6% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur
terbanyak dalam golongan logam alkali.
C. Kalium (K)
Logam ini merupakan logam ketujuh paling
banyak sekitar 1,5 % menutupi 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.
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 kalium ikut berperan
dalam metabolisme pada tubuh makhluk hidup. Pada tubuh man usia dan hewan, ion
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.
D. 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 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.
E. Cesium (Cs)
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.
Unsur
|
Persen di kerak bumi
|
Keberadaan di alam
|
Litium
|
0,0007% di bebatuan beku
|
Dalam
spodune 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
|
2.2
Cara Isolasi/Pembuatan Unsur-Unsur Golongan
Alkali (I A)
a. 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 logam-logam
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 sebagai unsur baru dengan
teknik spektroskopi pada tahun 1860-1861 oleh Bunsen dan Kirchhoff.
Sedangkan fransium ditemukan oleh Perey 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.
b. Cara
Isolasi/Pembuatan Unsur Hidrogen (H)
·
Pembuatan Hidrogen dari Hidrokarbon
Hidrogen
dapat dibuat dari gas alam dengan tingkat efisiensi sekitar 80% tergantung dari
jenis hidrokarbon yang dipakai. Pembuatan hydrogen dari hidrokarbon
menghasilkan gas CO2, sehingga CO2 ini dalam prosesnya
dapat dipisahkan. Produksi komersial hydrogen menggunakan proses “steam
reforming” menggunakan methanol atau gas alam dan menghasilkan apa yang disebut
sebagai “syngas” yaitu campuran gas H2 dan CO.
CH4 + H2O → 3H2
+ CO + 191,7 kJ/mol
Panas
yang dibutuhkan oleh reaksi diperoleh dari pembakaran beberapa bagian methane.
Penambahan hasil hydrogen dapat diperoleh dengan menambahkan uap air kedalam
gas hasil reaksi yang dialirkan dalam reactor bersuhu 130 C.
CO + H2O → CO2 + H2 – 40,4 kJ/mol
Reaksi
yang terjadi adalah pengabilan oksigen dari molekul air ke CO untuk menjadi CO2.
Reaksi ini menghasilkan panas yang dapat dipakai untuk menjaga suhu reaktor.
·
Pembuatan Hidrogen dari air Melalui elektrolisis
Hidrogen
dapat dibuat dari proses elektrolisis air dengan menggunakan suplai energi yang
dapat diperbaharui misalnya angin, hydropower, atau turbin. Dengan cara
elektrolisis maka produksi yang dijalankan tidak akan menghasilkan polusi.
Proses elektrolisis menjadi salah satu proses yang memiliki nilai ekonomi yang
murah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku hidrokarbon. Salah satu teknik
elektrolisis yang mendapatkan perhatian cukup tinggi adalah “elektrolisis
dengan menggunakan tekanan tinggi” dalam teknik ini elektrolisis dijalankan
untuk menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dengan tekanan sekitar 120-200 Bar.
Teknik lain adalah dengan dengan menggunakan “elektrolisis temperatur tinggi”
dengan teknik ini konsumsi energi untuk proses elektrolisis sangat rendah
sehingga bisa meningkatkan efisiensi hingga 50%. Proses elektrolisis dengan
menggunakan metode ini biasanya digabungkan dengan instalasi reaktor nuklir
disebabkan karena bila menggunakan sumber panas yang lain maka tidak akan bisa
menutup biaya peralatan yang tergolong cukup mahal.
·
Pembuatan hidrogen melalui proses biologi
Beberapa
macam alga dapat menghasilkan gas hidrogen sebagai akibat proses
metabolismenya. Produksi secara biologi ini dapat dilakukan dalam bioreaktor
yang mensuplai kebutuhan alga seperti hidrokarbon dan dari hasil reaksi
menghasilkan H2 dan CO2 Dengan menggunakan metode tertentu
CO2 dapat dipisahkan sehingga kita hanya mendapatkan gas H2
nya saja.
·
Dekomposisi air dengan gelombang radio
Dengan
menggunakan gelombang radio maka kita dapat menghasilkan hidrogen dari air laut
dengan dasar proses dekomposisi. Jika air ini diekspos dengan sinar
terpolarisasi dengan frekuensi 13,56 MHz pada suhu kamar maka air laut dengan
konsentrasi NaCl antara 1-30% dapat terdekomposisi menjadi hydrogen dan
oksigen.
·
Termokimia
Terdapat
lebih dari 352 proses termokimia yang dapat dipakai untuk proses splitting atau
termolisis dengan cara ini kita tidak membutuhkan arus listrik akan tetapi
hanya sumber panas. Beberapa proses termokimia ini adalah CeO2/Ce2O3,
Fe3O4/FeO, S-I, Ce-Cl, Fe,Cl dan lainnya. Reaski yang
terjdi pada proses ini adalah:
2H2O → 2H2 + O2
c. 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,
2LiF(l) elektrolisis 2Li(l) +
F2(g)
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(s)
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.
d.
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)
elektrolisis 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 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.
e.
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.
f.
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
2.3
Sifat Fisis dan
Sifat Kimia
a.
Sifat fisis
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
(skala Mohs) A
|
0,6
|
0,4
|
0,5
|
0,3
|
0,3
|
Warna
nyala
|
merah-tua
|
kuning
|
ungu
|
merah-biru
|
biru
|
b. 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 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).
2.4
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+ + 2OH-
M2O2 + 2H2O = 2Li+ + 2OH-
+ H2O2
2MO2 + 2H2O = O2 + 2Li+ +
2OH- + H2O2
2.
Hidroksida
Hidroksidanya putih merupakan padatan kristal NaOH yang menyerap air.
(titik leleh 3180) dan KOH (titik leleh 3600). 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
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 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 CO2 daripada
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.
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) Δ
Na2SO4(p)
+ 2 HCl(g)
Natrium karbonat (soda abu) digunakan secara
luas, terutama dalam pembuatan kaca.
4. 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.
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 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
4L + O2 2L2O
(L = 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) Na2O2(s)
L(s) + O2(g)
LO2(s) (L = kalium, rubidium dan sesium)
3.
Reaksi dengan
Hidrogen
Dengan
pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa
hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen
memiliki bilangan oksidasi -1.
2L(s) +
H2(g) 2LH(s)
(L = 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.
2L + X2 2LX
(L = logam alkali, X = halogen)
5.
Reaksi dengan Senyawa
Logam-logam
alkali dapat bereaksi dengan amoniak bila dipanaskan dan akan terbakar dalam
aliran hidrogen klorida.
2L + 2HCl LCl
+ H2
2L + 2NH3
LNH2 + H2 ( L = logam alkali)
2.5
Jenis Ikatan Logam Alkali
a. Ikatan Ionik
Jenis ikatan yang terjadi pada senyawaan
alkali adalah ikatan ionik karena alkali merupakan unsur-unsur logam sehingga
ketika berikatan dengan unsur nonlogam maka ikatannya ionik. Ikatan ionik
adalah ikatan yang terjadi antara atom yang memiliki energi ionisasi kecil (atom-atom
logam) dengan atom yang memiliki afinitas elektron besar (atom-atom nonlogam).
Misalnya
ikatan ionik pada Natrium klorida
NaCl(aq) Na+(aq)+ Cl-
(aq)
Natrium (2,8,1) memiliki
satu elektron lebih banyak dibandingkan struktur gas mulia (2,8). Jika natrium
tersebut memberikan kelebihan elektron tersebut maka natrium akan menjadi lebih
stabil. Klor (2,8,7) memiliki satu elektron lebih sedikit dibandingkan struktur
gas mulia (2,8,8). Jika klor tersebut memperoleh satu elektron dari tempat yang
lain maka klor juga akan menjadi lebih stabil. Jika atom natrium
memberikan satu elektron ke atom klor, maka keduanya akan menjadi lebih stabil.
b.
Ikatan Logam
Selain itu, ikatan yang
terjadi pada unsure-unsur logam alkali sendiri terdapat ikatan logam. Perlu diingat kembali
bahwa unsur logam memiliki sedikit electron valensi. Oleh karena itu, kulit
terluar unsure logam relative longgar (terdapat banyak tempat kosong), sehingga
electron dapat berpindah dari satu atom ke atom yang lain. Mobilitas electron
dalam logam sedemikian bebas, sehingga electron valensi logam mengalami
delokalisasi, yaitu keadaan dimana electron valensi tersebut tidak tetap
posisinya pada satu atom, tetapi senantiasa berpindah pindah dari satu atom ke
atom lain. Electron electron valensi tersebut berbaur sehingga menyerupai awan
atau lautan yang membungkus ion ion positif logam di dalamnya. Jadi, struktur
logam dapat dibayangkan sebagai ionion positif logam didalamnya. Jadi, struktur
logam dapat dibayangkan sebagai ion ion positif yang di bungkus oleh awan atau
lautan electron valensi. Logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang
tinggi sehingga memberikan kesan kuatnya ikatan yang terjadi antara
atom-atomnya.
Ikatan logam mudah dipahami
dengan memberi teori orbital molekul ini. Misalnya pada logam Li memiliki
susunan elektron 1s2 2s1. Elektron 1s2 terdapat
dalam orbital yang terarah (localized) sedangkan elektron dalam 2s1
terdapat pada orbital tidak terarah (delocalized). Elektron 2s inilah yang akan
membentuk ikatan.
Bila dua atom Li mendekat,
orbital atom 2s akan bergabung dengan orbital atom 2s dari atom lain membentuk
dua orbital molekul, yaitu orbital molekul bonding dan anti bonding. Bila atom
ketiga mendekat, terbentuk tiga orbital molekul, dan seterusnya. Jadi jumlah
molekul sama dengan jumlah atonya. Bila N atom litium bersatu, terbentuk N
orbital molekul dengan energi berbeda-berda yang membentuk pita energi, dengan
distribusi energi yang kontinyu.
Gambar Pembentukan Pita energy pada litium
Dalam Litium, Elektron-elektron
yang berasal dari orbital 2s kedua atom Li, akan menempati orbital molekul
bonding, sedangkan pada orbital molekul antibonding tidak terdapat elektron.
Pada pembentukan molekul Li3, terdapat 1 orbital molekul bonding
yang berisi 2 elektron, 1 orbital molekul nonbonding dimana terdapat sebuah
elektron dan 1 orbital molekul antibonding yang masih kosong. Pada pembentukan
molekul Li4, terdapat 2 orbital molekul bonding yang masing-masing
berisi 2 elektron dan 2 orbital molekun antibonding yang masih kosong. Proses
ini dapat diperluas ke atom yang ke N, meliputi seluruh atom dalam kristal Li.
Hal ini mengakibatkan dihasilkan orbital molekul sejumlah N, yang mempunyai
perbedaan energi. Sebagai akibatnya adalah bahwa N atom Li yang terdapat dalam
kisi kristalnya akan memberntuk N/2 orbital molekul bonding dan N/2 orbital
molekul antibonding. N/2 orbital molekul bonding yang terjadi mempunyai tingkat
energi yang hampir sama dan menempati ruang yang sangat berdekatan sehingga
menjadi kontinyu.
Baik kelompok orbital
molekul antibonding, maupun kelompok orbital bonding yang kontinyu tersebut
akan berupa pita. Pita terbentuk bila orbital-orbital 2s pada atom-atom Li
membentuk orbital molekul dapat digambarkan seperti gambar dibawah ini.
Gambar pita valensi dan
pita konduktor logam Li
Bagian dari pita 2s di mana
terdapat elektron valensi disebut pita valensi dan tingkat energi tertinggi
pada pita valensi disebut energi fermi EF. Dibagian atas tingkat
fermi terdapat tingkat-tingkat energi yang masih kosong yang disebut pita
konduksi, karena elektron dapat mengalir melalui pita orbital molekul tersebut.
Kesenjangan antara pita
valensi dan pita konduksi yang disebut kesenjangan energi merupakan ukuran
kemudahan suatu logam untuk menghantarkan listrik. Bila logam dihubungkan
dengan sumber arus atau medan magnit, elektron yang berada disekitar tingkat
fermi memperoleh tambahan energi yang menyebabkan tingkat energinya naik,
sehingga dapat pindah kedalam pita konduksi yang masih kosong dan arus elektron
listrik mengalir melalui pita konduksi tersebut.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan pada 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.
DAFTAR
PUSTAKA
Cotton dan
wilkinson.1989.Kimia Anorganik Dasar.
Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)
Syarifuddin,
Nuraini.1994.Ikatan Kimia.Yogyakarta
: Gadjah Mada University Press
.
Terima kasih, ini sangat bermanfaat
BalasHapus