UJI NYALA API I. Tujuan Mengidentifikasi senyawa anion kation II. Dasar Teori Logam alkali adalah unsur- unsur golongan IA (kecuali hidrogen), yaitu litium, natrium, kalium, rubidium, sesium, dan fransium. Kata alkali berasal dari bahas Arab yang berarti abu. Air abu bersifat basa. Oleh karena logam-logam golongan IA membentuk basa-basa kuat yang larut air, maka disebut logam alkali. Kecenderungan sifat logam alakali sangatlah beraturan. Dari atas ke bawah, jari-jari atom, dan massa jenis (rapatan) bertambah, sedangkan titik cair dan titik didih berkurang. Sementara itu energi pengionan dan keelektronegatifan berkurang. Logam alkali merupakan golongan logam yang paling reaktif. Kereaktifan meningkat dari ats ke bawah (dari litium ke fransium). Hampir semua senyawa logam alkali bersifat ionic dan mudah larut dalam air. Unsur-unsur Golongan ALKALI ( I A) Nama Unsur Lambang Nomor Atom Konfigurasi Elektron · Litium Li 3 1s2 2s1 · Natrium Na 11 [Ne] 3s1 · Kalium K 19 [Ar] 4s1 · Rubidium Rb 37 [Kr] 5s1 · Sesium Cs 55 [Xe] 6s1 · Fransium Fr 87 [Rn] 7s1 Sifat-sifat logam alkali secara umum: 1) Unsur logam sangat aktif 2) Meripakan Reduktor kuat 3) Bersifat Basa 4) Mengkolat,lunak,dapat ditempa
yang
artinya
cara
pembuatannya
atau
pengolahannya dengan dipukul-pukul ( besi ) untuk dibuat perkakas seperti pisau 5) Dibandingkan dengan golongan lain titik lelehnya sangat rendah 6) Suhu lebur diatas suhu kamar 7) Pada suhu kamar berupa zat padat 8) Dalam satu golongan dari atas kebawah,titik didih,titik lebur,kereaktifannya bertambah Keberadaaan logam ALKALI Logam alkali ditemukan dibumi dalam bentuk senyawa seperti senyawa NaCl dan KCl yang ditemukan pada air laut. Selain itu logam ALKALI seperti Na dan K juga ditemukan di kulit bumi sebagai natron,kriolit,albit,silvit,karnalait, dan feldspar.
Adapun logam0logam seperti Li,Cs, dan Rb terdapat dalam mineral fosfat trifilit, dan pada mineral silikat lepidolit dapat ditemukan Litium yang bercampur dengan Alumunium. Reaksi Logam-logam ALKALI diantaranya: 1) Bereaksi dengan Clor membentuk senyawa klorida yang stabil, 2L (s) + Cl2 (g) menjadi 2LCl (s) + Energi 2) Bereaksi dengan Air dan membebaskan banyak energi. Reaksinya dengan Air makin kebawah makin kuat ( sifatnya semakin aktif ) sehingga logam ALKALI, biasanya disimpan dalam minyak tanah dan minyak parafin. Di alam tidak tredapat dalam keadaan bebas. 3) Dapat bereaksi dengan O2 membentuk Oksida,Peroksida atau Superoksida 4Li (s) + O2 (g) menjadi 2Li2O (s) (Oksida biasa) 2Na (s) + O2 (g) menjadi Na2O2 (s) (Peroksida) K (s) + O2 (g) menjadi KO2 (s) (Superoksida) 4) Dengan Hidrogen membentuk Hidrida 2L (s) + H2 (g) menjadi 2LH (s) 5) Dengan Nitrogen, hanya Li yang dapat bereaksi 6Li (s) + N2 (s) manjadi 2Li3N (s) 6) Reaksi logam ALKALI dan Halogen 2L (s) + X2 manjadi 2LX 7) Reaksi logam ALKALI dan belerang 2L (s) + S (g) menjadi L2S (s) Pembuatan logam ALKALI Reaksi pembuatan logam alkali dari senyawanya merupakan reaksi reduksi. Logamlogam alkali dapat diperoleh dari elektrolisis leburan garam-garamnya. Kegunaan Logam ALKALI a) NaCl, garam dapur ( garam meja );pengawet makanan ; bahab baku pembuatan NaOH,Na2CO3,logam Na dan gas klorin b) Na2CO3, soda cuci ; pelunak kesadahan air ; zat pembersih peralatan rumah tangga ; pembuat gelas ; industri kertas ; sabun ; deterjen ; minuman botol. c) NaHCO3,soda kue ; campuran pada minuman dalam botol agar menghasilkan CO2 ; bahan pemadam api ; obat-obatan ; bahan pembuat kue ; sebagai larutan penyangga. d) NaOCl,zat pengelantang untuk kain. e) NaNO3,pupuk ; bahan pembuatan senyawa nitrat yang lain. f) Na2SO4,garam glauber atau garam inggris ; obat pencahar ; zat pengering untuk senyawa organik. g) KBr digunakan sebagai obat penenang saraf (sedatif) ; pembuat plat fotografi h) KIO3 untuk campuran garam dapur i) K2Cr2O7 digunakan sebagai zat pengoksidasi A.2 Definisi Alkali Tanah. Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golongan IIA. Yang termasuk ke dalam golongan II A yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Di sebut logam karena memiliki sifat sifat seperti logam.
Disebut alkali karena mempunyai sifat alkali atau basa jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerak bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A. Berbeda dengan golongan IA, golongan IIA banyak yang sukar larut dalam air. Unsur-unsur golongan IIA umumnya ditemukan dalam tanah berupa senyawa tak larut. Oleh karena itu disebut logam alkali tanah (alkaline earth metal). Di logam alkali tanah berilium ke barium jari-jari atom bertamabh besar, sehingga energy ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibat, kecenderungan untuk melepas electron membentuk senyawa ion makin besar. A.3 Reaksi Nyala Logam Alkali dan Alkali Tanah Salah satu cirri khas dari suatu unsru ialah spectrum emisinya. Unsur yang tereksitasi, karena pemanasan ataupun karena sebab lainnya, memancarkan radiasi elektromagnetik yang disebut spektrum emisi. Spektrum emisi teramati sebagai pancaran cahaya dengfan warna tertentu, akan tetapi sesunggunya spectrum itu terdiri atas beberapa garis warna (panjang gelombang) yang khas bagi setiap unsure. Karena keunikan, spectrum emisi dapat digunakan untuk mengenali suatu unsure. Unsur- unsure logam dapat dieksitasikan dengan memanaskan/membakar senyawanya apada nyala api, mislanya pada pembakar Bunsen atau pembakar spiritus. Akan lebih baik jika yang digunakan garam klorida karena relatif lebih mudah menguap. Warna Nyala Unsur-Unsur Alkali dan Alkali Tanah UNSUR Litium
WARNA NYALA Merah
UNSUR Berilium
WARNA NYALA Putih
Natrium Kalium
Kuning Ungu
Magnesium Kalsium
Putih Jingga-Merah
Rubidium Sesium
Merah Biru
Stronsium Barium
Merah Hijau
A.4 Pengertian Unsur-Unsur Alkali dan Alkali Tanah Barium adalah logam putih perak, dapat ditempa dan liat, yang stabil dalam udara kering. Barium bereaksi dengan air dalam udara yang lembab, membentuk oksida atau hidriksida. Barium melebur pada 710°C. pada uji kering (pewarnaan nyala) , garam – garam barium bila dipanaskan pada nyala Bunsen yang tak cemerlang (yakni kebiru-biruan), memberi warna hijau-kekuningan kepada nyala. Karena kebanyakan garam barium, kecuali kloridanya, tak mudah menguap, kawat platinum harus dibasahi asam klorida pekat sebelum dielupkan ke dalam zat itu. Sulfat mula-
mula direduksi, lalu sibasahi asmklorida pekat, dan dimasukkan kembali ke dalam nyala. Stronsium adalah logam putih-perak, yang dapat ditempa dan liat. Stronsium melebur pada 771°C. sifat – sifatnya serupa dengan barium senyawa – senyawa stronsium yang mudah menguap, terutama kloridanya, memberi warna merah-karmin yang khas pada nyala Bunsen yang tak cemerlang. Kalsium adalah logam putih perak, yang agak lunak. Ia melebur pada 845°C. Ia terserang oleh oksigen atmosfer dan udara lembab; pada reaksi ini terbentuk kalsium oksida dan/atau kalsium hidroksida. Kalsium menguraikan air dengan membentuk kalsium hidroksida dan hidrogen. Pada uji kering atau pewarnaan nyala senyawa – senyawa kalsium yang mudah menguap, memberi warna merahkekuningan kepada nyala Bunsen. Kalium adala logam putih –perak yang lunak. Logam ini melebur pada 63,5°C. ia tetap tak berubah dalam udara kering, tetapi dengan cepat teroksidasi dalam udara lembab, menjadi tertutup dengan suatu lapisan biru. Logam itu menguraikan air dengan dahsyat, sambil melepaskan hidrogen dan terbakar dengan nyala lembayung : 2K+ + 2H20 2K+ + 2OH- + H2 Kalium biasanya disimpan dalam pelarut nafta. Garam – garam kalium mengandung kation monovalen K+. Garam-garam ini biasanya larut dalam membentuk larutan yang tak berwarna, kecuali bila anionnya berwarna.pada uji kering (pewarnaan nyala) senyawa-senyawa kalium, sebaiknya kloridanya, mewarnai nyala Bunsen yang tak cemerlang menjadi ungu. Nyala kuning yang dihasilkan oleh natriun dalam jumlah sedikit, mengganggu warna lembayung itu, tetapi dengan memandang nyala melalui dua lapisan kaca kobalt yang warna biru, sinar-sinar natrium yang kuning akan diserap sehingga nyala kalium yang lembayung kemerahan jadi terlihat. Larutan tawas krom (310 ℓ-1) setebal 3 cm, juga merupakan penyaring yang baik. Natrium adalah logam putih-perak yang lunak, melebur pada 97,5°C. natrium teroksidasi dengan cepat dalam udara lembab,maka harus dismpann terendam seluruhnya dalam pelarut nafta atau silena. Logam ini bereaksi keras dengan air. Untuk uji kering (pewarnaan nyala) nyala Bunsen yang tak cemerlang akan diwarnai kuning kuat oleh uap garam natrium. Warna ini tak terlihat bila di pandang melalui dua lapisan lempeng kaca kobalt yang biru. Garam natrium dalam jumlah sedikit sekali memberi hasil posotif pada uji ini, dan hanya warna natrium terdapat dalam jumlah yang berarti (Setiono, 1990) Telah diketahui bersama bahwa akan dihasilkan warna jika suatu campuran yang
mengandung
logam
diuapkan
dalam
nyala
api.
Seperti
pada
percobaan pembakaran garam Na dengan nyala Bunsen akan dihasilkan nyala kuning,
pembakaran garam Ca akan menghasilkan nyala api merah bata dan pembakaran garam Ba akan menghasilkan nyala api hijau. Warna nyala api dari setiap unsur tersebut memiliki panjang gelombang tertentu
III. Alat dan Bahan III.1 Alat dan Bahan Tabel 4. Alat dan Bahan Alat Lampu Bunsen
Jumlah 1 buah
Bahan Jumlah Garam klorida Secukupnya dari
natrium,
kalium, kalsium, stronsium,
dan
barium. Kawat nikrom 1 buah Kaca arloji 1 buah Gelas kimia 100 1 buah mL Spatula
1
HCl pekat Sampel B Sampel D
Secukupnya Secukupnya Secukupnya
buah
IV. Prosedur Kerja Identifikasi Kation dan Anion a. Membersihkan kawat nikrom terutama pada ujung kawat (tempat sampel) dengan cara sebagai berikut. Memasukkan ujung kawat nikrom ke dalam larutan HCl pekat dan selanjutnya membakar kawat nikrom tersebut di dalam nyala api pada daerah nyala paling panas (b). Prosedur ini terus dilakukan sampai warna yang dihasilkan dari pembakaran kawat nikrom tersebut menghasilkan warna putih yang berarti kawat tersebut telah bersih. b. Mengambil masing-masing 2 sendok spatula garam-garam kloridan (Na, Ba, Ca, K, Sr) yang ditempatkan dalam masing-masing kaca arloji.
c. Menambahkan beberapa tetes HCl pekat ke dalam sampel tersebut sehingga menghasilkan sampel yang kental. b.
Menempelkan bagian ujung kawat nikrom ke dalam sampel yang mengandung logam natrium.
c.
Membakar kawat nikrom yang telah berisi sampel tersebut dalam nyala api Bunsen pada daerah oksidasi bawah.
d.
Mengamati dan mencatat warna nyala yang ditimbulkan
e. Mengamati warna nyala dengan menggunakan kaca kobalt untuk mendapatkan data hasil pengamatan yang lebih baik. f. Membersihkan kembali kawat nikrom untuk praktikum sampel berikutnya. g. Melakukan pengulangan langkah c sampai dengan h di atas untuk sampel yang mengandung unsur logam Ba, Ca, K, dan Sr. h. Membandingkan warna nyala yang didapatkan dengan yang tertera pada tabel 3. i. Melakukan prosedur yang sama untuk sampel unknown (dipersiapkan laboran) j. Menentukan unsur logam penyusun sampel unknown tersebut.
V. Hasil Hasil Pengamatan Tabel 5. Data Hasil Pengamatan Sampel NaCl KCl CaCl2 SrCl2 BaCl2 Sampel B Sampel D
VI. Pembahasan
Warna Nyala Tanpa Kaca Kobalt Dengan Kaca Kobalt Kuning keemasan Violet(ungu) Merah padam Merah bata Hijau muda Merah padam Ungu Hijau kekuningan Hijau kebiruan Hijau kekuningan Hijau kebiruan Violet(ungu) Merah padam
Uji dengan nyala api dilakukan sesuai dengan prosedur kerja. Sebelum melakukan praktikum uji nyala, dilakukan pengaturan nyala Bunsen sehingga diperoleh nyala yang kebiruan. Lampu Bunsen saat dinyalakan dibagian bawah berwarna biru sedangkan pada bagian atas berwarna jingga. Hal ini karena pembakar Bunsen yang tersedia tidak sempurna, sehingga tidak dapat dihasilkan warna nyala yang kebiruan. Pada saat cincin pengatur udara dibuka bentuk api agak bulat atau besar disebabkan jumlah oksigen untuk pembakaran banyak. Pada saat cincin pengatur udara ditutup (oksigen sedikit) bentuk api agak kerucut, disebabkan kerena oksigen untuk pembakaran sedikit. Pada saat kran pengatur gas dibuka, nyala api besar karena bahan bakar tersedia banyak. Pengaturan nyala ini akan memudahkan di dalam mengamati warna nyala dari kation selama proses pembakaran. Dalam uji nyala digunakan kawat nikrom yang telah ditancapkan pada sebatang gelas. Digunakan kawat nikrom karena kawat nikrom bersifat inert atau tidak mudah bereaksi, dalam artian kawat nikrom tersebut tidak teroksidasi dan tidak tereduksi. Kawat nikrom tersebut dibersihkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan HCl pekat dan dibakar pada daerah peleburan atau daerah nyala paling panas(b) dari nyala Bunsen. Pembakaran pada daerah nyala paling panas bertujuan agar pengotor-pengotor pada kawat mudah dilebur sehingga kawat nikrom menjadi bersih. Kawat nikrom bersih bila tidak tidak memberikan warna pada nyala. Jika kawat nikrom sudah bersih uji nyala sampel dapat dilakukan. Sampel untuk uji nyala dibuat dari garam-garam klorida yang diberikan beberapa tetes HCl pekat sampai menghasilkan sampel yang kental. Penggunaaan sampel berupa garam-garam klorida karena klorida termasuk senyawa yang sangat mudah menguap dan pada saat dibakar tidak menunjukkan warna nyala sehingga pada saat pembakaran hanya terlihat warna nyala unsur logam penyusun sampel tersebut. Sedangkan penambahan HCl pekat ke dalam sampel sampai kental bertujuan agar sampel tersebut dapat menempel pada ujung kawat nikrom. Ujung kawat nikrom yang telah berisi sampel dibakar pada daerah oksidasi bawah. Pembakaran sampel dilakukan pada daerah oksidasi bawah karena pada daerah tersebut sampel dioksidasi sehingga unsur logam penyusun sampel menguap dan dihasilkan warna nyala sesuai dengan warna nyala unsur logam penyusun sampel tersebut. Pembakaran pada daerah oksidasi bawah hanya digunakan untuk sampel yang mengandung unsur logam alkali. Sedangkan untuk sampel yang mengandung unsur logam alkali tanah dipanaskan pada daerah peleburan agar lebih cepat menguap.Warna nyala yang dihasilkan
oleh
masing-masing
logam
berbeda-beda
sesuai
dengan
panjang
gelombangnya sehingga energi yang dihasilkan juga berbeda. Warna nyala dapat diamati dengan menggunakan kaca kobalt dan dapat pula diamati tanpa kaca kobalt. Warna nyala yang diamati dengan kaca kobalt berbeda dengan warna nyala yang diamati tanpa kaca kobalt. Hal ini disebabkan karena kaca kobalt tersebut berfungsi untuk menyerap polutan cahaya. Berdasarkan tabel hasil pengamatan, sampel yang digunakan dalam uji nyala ini adalah sampel yang mengandung unsur logam golongan IA (kalium dan natrium) dan golongan IIA (barium, stronsium, dan kalsium). Golongan alkali dan alkali tanah ini jika dibakar akan menghasilkan warna nyala yang khas dan mudah diamati dengan mata telanjang. Golongan alkali dan alkali tanah memiliki elektron valensi pada subkulit s dengan elektron valensi masing-masing 1 dan 2. Golongan alkali dan alkali tanah ini juga memiliki kecendrungan untuk melepaskan elektronnya sehingga pada saat diberikan pengaruh dari luar yaitu berupa panas maka logam-logam golongan alkali dan alkali tanah akan melepaskan elektronnya membentuk atom logam berenergi tinggi atau dalam keadaan tereksitasi. Dalam keadaan tereksitasi ini atom logam alkali dan alkali tanah tersebut bersifat tidak stabil sehingga mudah kembali ke keadaan semula dengan cara memancarkan energi dalam bentuk cahaya atau warna nyala. Pada proses pembakaran sampel yang mengandung logam alkali dan alkali tanah maka logam-logam tersebut akan membentuk oksida, peroksida ataupun superoksida tergantung dari jumlah oksigen yang digunakan dalam pembakaran tersebut. Berikut ini beberapa reaksi yang terjadi dari pembakaran sampel tersebut: a. Pembakaran garam kalium: b. Pembakaran natrium:2K O + 2Cl 4KCl(s) + Ogaram 2 (s) 2(g) 2(g) c. Pembakaran 4NaCl(s) + garam O2(g) barium: 2Na2O(s) + 2Cl2(g) d. Pembakaran 2BaCl2(s) +garam O2(g) kalsium: 2BaO(s) + 2Cl2(g) e. Pembakaran 2CaO(s) + 2Cl2(g) 2CaCl2(s) +garam O2(g) stronsium: 2SrO(s) + 2Cl2(g) 2SrCl2(s) + O2(g) Oksida-oksida yang dihasilkan dari pembakaran sampel tersebut akan menempel pada ujung kawat nikrom sehingga untuk uji sampel berikutnya, kawat nikrom tersebut harus dibersihkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan HCl pekat dan dibakar. Warna nyala dari sampel yang telah diuji dapat dilihat pada tabel 5 dan data yang didapatkan sesuai dengan warna nyala standar untuk logam-logam alkali dan alkali tanah pada tabel 3. Dari spektrum warna yang dihasilkan dan data rentangan panjang gelombang pada tabel tabel 1 maka dapat dihitung rentangan energi yang dihasilkan oleh
spektrum warna tersebut. Besarnya energi yang dihasilkan dar masinga-masing spektrum warna dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: E
hc
Dengan E = energi h = tetapan Planck(6,626 x 10-34Js) λ = panjang gelombang (m) c = cepat rambat cahaya (3 x 108 m/s) Sehingga: E E E
hc
6,626 x 10 34 Js x 3 x 10 8 m/s -25 1,987 x 10 Jm
Dengan memasukkan nilai panjang gelombang λ pada persamaan di atas maka besarnya
energi untuk untuk masing-masing spectrum warna yang dihasilkan dapat dilihat pada table di bawah ini: Logam
Warna Nyala
Rentang panjang
Rentangan energi yang
Na
Api Kuning
gelombang λ(nm) 570 – 585
dihasilkan(x 10-19 J) 3,485 – 3,396
Ba
keemasan Hijau
490 – 570
4,055 – 3,485
Ca K Sr
kekuningan Merah bata Ungu Merah padam
585 – 620 400 – 420 620 - 780
3,396 – 3,204 4,967 – 4,730 3,204 – 2,547
Untuk sampel yang unsur logam penyusunnya belum diketahui (unknown) prosedur kerjanya sama dengan prosedur kerja untuk sampel yang telah diketahui. Hanya saja pada sampel unknown, perlu dianalisis unsur logam penyususn sampelnya dari warna nyala yang dihasilkan. Berdasarkan tabel hasil pengamatan, terlihat bahwa untuk sampel B dengan mata telanjang memperlihatkan warna hijau kekuningan sedangkan dengan kaca kobalt memperlihatkan warna hijau kebiruan. Untuk sampel D dengan mata telanjang memperlihatkan warna ungu sedangkan dengan kaca kobalt memperlihatkan warna merah padam. Jadi, setelah dibandingkan dengan tabel hasil pengamatan sebelumnya yaitu tabel 5 maka Sampel B adalah sampel yang mengandung logam barium(Ba) dan sampel D adalah sampel yang mengandung logam kalium(K).
VII.Kesimpulan dan Saran 7.1 Kesimpulan Berdasarkan data hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa pembakaran suatu unsur logam alkali dan alkali tanah melalui uji nyala dapat mengakibatkan zat tersebut memancarkan radiasi cahaya sesuai dengan panjang gelombangnya masing-masing. Warna radiasi cahaya yang dipancarkan untuk beberapa logam alkali dan alkali tanah adalah sebagai berikut: Logam Natrium(Na) Kalium(K) Kalsium(Ca) Stronsium(Sr) Barium(Ba)
Warna Nyala Tanpa Kaca Kobalt Dengan Kaca Kobalt Kuning keemasan Violet(ungu) Merah padam Merah bata Hijau muda Merah padam Ungu Hijau kekuningan Hijau kebiruan
Jika dibandingkan warna nyala yang dihasilkan oleh masing-masing logam berbeda-beda baik diamati dengan mata telanjang ataupun diamati dengan menggunakan kaca kobalt. 7.2 Saran Sebaiknya kebersihan laboratorium lebih dijaga
DAFTAR PUSTAKA Braddy,J. 1999 .Kimia Universitas . Jakarta : Binarupa Aksara Keenan,C., Kleinfelter.D. dan Wood,J . 1984 . Ilmu Kimia Untuk Universitas . Jakarta : Erlangga Laksono,E., Laniwati,M. dan Ikhsan,M . 2006 . Efek pH terhadap kemampuan adsorbsi dengan kisaran logam . Jurnal Kimia Lingkungan . 3(1) : 32-34 Petrucci,R., Harwood,W., Herring,F. dan Madura, J. 2011 .Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga Scarlett,A. 1958. College Chemistry. New York : Henry Holt and Company Sunarya,Y. 2012. Kimia Dasar 2. Bandung : Yrama Widya
LAMPIRAN
