A. KELIMPAHAN UNSUR DI ALAM Dari +- 112 unsur yang telah ditemukan, sekitar 90 jenis merupakan unsur yang terdapat di alam sedangkan sisanya merupakan unsur-unsur buatan. Sebagian besar dari unsur-unsur tersebut terdapat dalam bentuk senyawanya atau lazim disebut mineral. Batuan,tanah atau pasir yang mengandung mineral disebut bijih. Beberapa bijih logam yang banyak ditemukan di Indonesia adalah: Bijih Besi
Tembaga Alumunium
Timah
Mineral
Rumus kimia
Magnesit Hematite Pirit Siderit Kalkosit kalkopirit Bauksit Kriolit Mika Silikat
Fe3O4 Fe2O3 FeS2 FeCO3 Cu2S CuS.Fe2S3 Al2O3.n(H2O) Na3AlF6 K2MgAl2SiO3 Al2Si2O7.2H2O
Kasiterit
SnO2
Daerah panambangan Kalbar,Sumbar,dan Pantai Selatan Jawa (Cilacap dan Pelabuhan Ratu) Tembaga Pura(irian), Sulsel, dan Jabar Pulau Bintan dan kayang(Riau), Kuala Tanjung
Pulau Bangka,Belitung, dan Singkep (Sumsel) Nikel Pentlandit (feNi)S Pomala(Sultra), Pulau Garnierite NiMgSiO4 Gebe(Halmahera),Sor oako (sulsel),dan sekitar Peg. Cuclop (irian) Emas dan Perak biasanya terdapat sebagai unsur bebas dan banyak ditambang diseluruh Indonesia. B.
PENGOLAHAN BIJIH LOGAM
Pengolahan bijih logam menjadi logam murni dinamakan proses metalurgi. Proses ini biasanya meliputi tiga tahap utama, yaitu pemekatan bijih, proses reduksi, dan proses pemurnian. Pemurnian umumnya dilakukan melalui elektrolisis. C.
GAS MULIA
Gas mulia adalah unsur – unsur yang terdapat pada golongan VIIIA system periodic, yaitu Helium(He), Neon (Ne), Argon(Ar), Kripton(Kr), Xenon(Xe), dan Radon(Rn). Disebut gas mulia karena sifatnya yang sangat sukar untuk bereaksi. 1.
Gas Mulia di alam
Unsur-unsur gas mulia semuanya terdapat di alam, kecuali radon yang hanya terdapat sebagai isotop radioaktif berumur pendek.
Kelimpahan di udara: Simbol Nama Unsur Kelimpahan (ppm-volume) He Helium 5,24 Ne Neon 18,20 Ar Argon 9,340 Kr Kripton 1,14 Xe Xenon 0,087 Rn Radon Di udara gas mulia yang paling banyak jumlahnya adalah Argon(Ar) sedangkan di alam yang paling banyak jumlahnya adalah Helium(He). 2.
Sifat-sifat gas mulia Sifat-sifat gas mulia, meliputi sifat fisis dan kimia.
a.
Sifat fisis
Gas mulia merupakan unsur gas pada suhu kamar dan mendidih hanya beberapa derajat di atas titik cairnya. Jari-jari atom, titik leleh, serta titik didih gas mulia bertambah seiring bertambahnya no atom, sedangkan energy pengionannya berkurang. b.
Sifat kimia
kereaktifan gas mulia sangat rendah akibat dari konfigurasi elektronnya dengan 8 elektron pada kulit terluar (2 untuk He), merupakan konfigurasi electron yang paling stabil.Dengan bertambahnya jari-jari atom, maka kereaktifan gas mulia semakin bertambah. 3.
Senyawa-senyawa gas mulia
a.
Senyawa Xenon Senyawa Xenon senyawa yang paling banyak dibuat, meliputi: •
Senyawa fluoride
•
Senyawa Oksiflourida
•
Senyawa Oksida
b.
: XeFe2,XeF,XeF6 : XeOF4,XeO2F2
: XeO3
Senyawa krypton dan Radon
Senyawa dari krypton dan Radon hanya sedikit yang hanya sedikit yang dikenal. Kripton hanya membentuk senyawa dari Radon sukar dipelajari karena bersifat radioaktif dengan waktu paruh yang pendek. 4.
Kegunaan gas mulia
a.
Kegunaan He •
Untuk pengisi balon meteorologi maupun kapal balon.
•
Membuat lampu-lampu reklame yang memberi cahaya merah.
•
Pendingin untuk menciptakan suhu rendah.
•
Membuat indikator tegangan tinggi, penangkal petir, dan tabung televisi.
b.
Kegunaan Ar Untuk pengisi lampu pejar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram.
c.
Kegunaan Kr •
Dengan Ar untuk pengisi lampu fluorisensi (lampu tabung).
•
Untuk lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi.
•
Standar panjang untuk meter.
d.
D.
Kegunaan Xe •
Pembuatan tabung electron
•
Ruang gelembung Halogen
Golongan halogen meliputi fluorin(F),Klorin(Cl),Bromin(Br),Iodin(I),dan Astatin(At). Halogen artinya pembentuk garam karena dapat bereaksi dengan logam membentuk garam. a.
Sifat fisis
1)
Struktur halogen
Dalam bentuk unsur, halogen (X) terdapat sebagai molekul diatomic(X2). Kesetabilan molekul X2 berkurang dari F2 ke I2 sesuai dengan pertambahan jari-jari atom, sehingga energy ikatan dari F2 ke I2 berkurang. Pada pemanasan, molekul X2 mengalami disosiasi menjadi atom-atomnya. 2)
Wujud Halogen
Pada suhu kamar:F dan Cl berupa gas, Br berupa cair yang mudah menguap, I berupa zat padat yang mudah menyublim. 3)
Warna dan bau
F berwarna kuning muda, Cl berwarna hijau muda, Br berwarna merah tua, I padat berwarna hitam, sedang Uap I berwarna ungu, Semua halogen berbau merangsang dan menusuk. 4)
Kelarutan
Kelarutannya dalam air berkurang dari f ke I. Halogen lebih mudah larut dalam pelarut nonpolar, seperti CCl4 atau CHCl3.
b.
Sifat asam
Sifat asam yang dapat dibentuk dari unsur halogen, yaitu: asam halida, dan oksilhalida. a. Asam halida (HX) Asam halida terdiri dari asam fluorida (HF), asam klorida (HCl), asam bromida (HBr), dan asam iodida (HI). Kekuatan asam halida bergantung pada kekuatan ikatan antara HX atau kemudahan senyawa halida untuk memutuskan ikatan antara HX. Dalam golongan VII A, semakin keatas ikatan antara atom HX semakin kuat. Urutan kekuatan asam : HF < HCl < HBr < HI
b. Titik didih asam halida Titik didih dipengaruhi oleh massa atom relative (Mr) dan ikatan antar molekul : • • •
Semakin besar Mr maka titik didih semakin tinggi. Semakin kuat ikatan antarmolekul maka titik didih semakin tinggi. Pengurutan titik didih asam halida: HF > Hi > HBr > HCl
Pada senyawa HF, walaupun memiliki Mr terkecil tetapi memiliki ikatan antar molekul yang sangat kuat “ikatan hydrogen” sehingga titik didihnya paling tinggi.
c. Asam Oksihalida Asam oksihalida adalah asam yang mengandung oksigen. Halogennya memiliki bilangan oksidasi ( +1,+3, dan +7 ) untuk Cl,Br,I karena oksigen lebih elektronegatifan. Pembentukannya : X2O + H2O → 2HXO X2O3 + H2O → 2HXO2 X2O5 + H2O → 2HXO3 X2O7 + H2O → 2HXO4 Biloks Halogen +1 +3 +5 +7
Oksida Halogen X2O X2O3 X2O5 X2O7
Asam Oksilhalida HXO HXO2 HXO3 HXO4
Asam Oksilklorida HClO HClO2 HClO3 HClO4
Asam Oksilbromida HBrO HBrO2 HBrO3 HBrO4
Asam Oksiliodida HIO HIO2 HIO3 HIO4
penamaan Asam hipohalit Asam halit Asam halat Asam perhalat
c. Reaksi Kimia Unsur-unsur halogen dapat bereaksi dengan air, hidrogen, logam, non-logam, metalloid, basa, dan antar halogen.
Reaksi dengan air Flourin bereaksi dengan air akan membentuk larutan asam dan oksigen. 2F2 + 2H2O → 4HF +O2 (dalam tempat gelap)
Klorin dan bromin bereaksi dengan air membentuk larutan asam halida dan asam oksilhalida. Cl2 + H2O → HClO + HCl Br2 + H2O → HBrO + HBr
Iodine tidak dapat larut dalam air sehingga tidak bereaksi. I2 + H2O → (tidak bereaksi) Tetapi I2 larut dalam larutan KI I2 + KI → KI3
Reaksi dengan hidrogen Semua halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hydrogen halida (HX) serta bereaksi menurun dari F2 ke I2. Contoh : F2 + H2 → 2HF
(bereaksi kuat di tempat gelap)
Cl2 + H2 → 2HCl
(bereaksi di tempat terang)
Br2 + H2 à 2HBr
(bereaksi pada suhu 500oC)
I2 + H2 → 2HI
(bereaksi dengan pemanasan katalis Pt )
Reaksi dengan logam Halogen bereaksi dengan sebagian besar logam menghasilkan senyawa garam/halida logam.
2Na + Cl2 → NaCl 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 Sn + 2Cl2 → SnCl4 Mg + Cl2 → MgCl2 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 Halida logam yang terbentuk bersifat ionic jika energi ionisasina rendah dan logamnya memiliki biloks rendah. Hamper semua halide bersifat ionik. Contoh Na+, Mg2+, Al3+. Sedangkan yang bersifat semi ionok adalah AlCl3.
Reaksi dengan non-logam Halogen bereaksi dengan non-logam membentuk asam halida/senyawa halide. Halogen dapat bereaksi dengan oksigen,fosfor, dan beberapa unsur lain. Contoh : Xe + F2 → XeF2 2Kr + 2F2 → KrF4 2P + 3Cl2 → 2PCl3.
Reaksi dengan unsur metalloid 2B +3Cl2 → 2BCl3 2Si + 2Cl2 → SiCl4
Reaksi dengan basa Reaksi halogen dengan basa enser dingin menghasilkan halida ( X- ) dan hipohalida ( XO- ), sedangkan reaksi halogen dengan basa pekat panas menghasilkan halida ( X- ) dan halat ( XO3- ). Contoh : X2 + 2NaOH ( encer, dingin ) → NaX +NaXO + H2O ( X = Cl, Br, I ) X2 + 2NaOH ( pekat, dingin ) → NaX +NaXO + H2O ( X = Cl, Br, I ) 2F2 + 2NaOH ( encer, dingin ) → 2NaF + OF2 + H2O 2F2 + 2NaOH ( pekat, panas ) → NaX + O2 + H2O
Reaksi antar unsur halogen Unsur-unsur halogen memiliki harga elektronegativitas yang berbeda sehingga akan terbentuk senyawa kovalen. Senyawa yang terbentuk memiliki 4 kategori : XY, XY3, XY5, XY7 (X adalah halogen yang lebih elektronegatif). Contoh : F2 + Cl2 → 2FCl Cl2 + 3I2 → 2ClI3 e. Kegunaan Halogen Fluorin 1. Asam flourida digunakan untuk mengukir (mengetsa) gelas. Reaksi : CaSiO3 + 8HF → H2SiF6 + CaF2 + 3H2O 2. Natrium heksafluoroksilikat ( Na2SiF6 ) digunakan untuk bahan campuran pasta gigi. 3. Natrium fluorida ( NaF ) untuk mengawetkan kayu. 4. Belerang hexafluorida ( SF6 ) sebagai insulator. 5. Kriolit ( Na3AlF6 ) sebagai bahan pelarut dalam pengolahan bahan alumunium. 6. Freon-12 ( CF2Cl2 ) sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC. 7. Teflon digunakan sebagai pada peralatan mesin.
Klorin 1.
Asam klorida ( HCl ) digunakan pada industri logam. Untuk mengekstrasi logam tersebut.
2.
Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur.
3.
Kalium klorida ( KCl ) sebagai pupuk tanaman.
4.
Amoniumklorida ( NH4Cl ) sebagai bahan pengisi batu baterai.
5.
Natrium hipoklorit ( NaClO ) digunakan sebagai pengelontang ( breaching agent ) untuk kain dan kertas.
ClO- + zat pewarna → Cl- + zat tak berwarna 6.
CaOCl2/( Ca2+ )( Cl- )( ClO- ) sebagai serbuk pengelontang atau kapur klor.
7.
Kalsium hipoklorit ([Ca( OCl2 )2 ] sebagai zat disenfekton pada air ledeng.
8.
Kalium klorat (KCl) bahan pembuat mercon dan korek api.
9.
Seng klorida (ZnCl2) sebagai bahan pematri (solder).
Bromin 1.
Natrium bromide (NaBr)sebagai obat penenang saraf
2.
Perak bromide(AgBr)disuspensikan dalam gelatin untuk film fotografi
3.
Metil bromide(CH3Br)zat pemadam kebakaran
4.
Etilen dibromida(C2H4Br2)ditambahkan pada bensin untuk mengubah Pb menjadi PbBr2.
Iodin 1.
Sebagai obat antiseptic
2.
mengidentifikasi amilum
3.
Kalium Iodat(KIO3)ditambahkan pada garam dapur
4.
Iodoform(CHI3)merupakan zat organic
5.
Perak Iodida(AgI)digunakan dalam film fotografi.
E. Logam alkali Golongan IA disebut juga logam alkali. Logam alkali melimpah dalam mineral dan terdapat di air laut. Khususnya Na (natrium), di kerak bumi termasuk logam terbanyak keempat setelah Al, Fe, dan Ca. Walaupun keberadaan ion natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, sejumlah usaha untuk mengisolasi logam ini dari larutan air garamnya gagal sebab kereaktifannya yang tinggi pada air. Akhirnya Na (natrium) dan juga Kalium (1807) bisa diisolasi dengan mengelektrolisis garam leleh KOH atau NaOH oleh H. Davy di abad ke-19. Kemudian Li (litium) ditemukan sebagai unsur baru di tahun 1817, dan Davy segera setelah itu mengisolasinya dari Li2O dengan metode elektrolisis. Setelah itu pada tahun 1861, Rb (rubidium) dan Cs (cesium), ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi. Fr (fransium) ditemukan dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939, kelimpahan alaminya sangat rendah karena memiliki waktu paro 21 menit. Logam-logam ini juga bersifat sebagai reduktor dan mempunyai warna nyala yang indah sehingga dipakai sebagai kembang api.
Sifat Kimia Energi Ionisasi Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas. Energi ionisasi dalam satu golongan berhubungan erat dengan jari-jari
atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil. Pada logam alkali yang memiliki satu elektron valensi ia akan lebih mudah membentuk ion positif agar stabil dengan melepas satu elektron tersebut. Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya. Jari-jari ionnya mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan jari-jari atomnya, karena ion logam alkali membentuk ion positif. Ion positif mempunyai jumlah elektron yang lebih sedikit dibandingkan atomnya. Berkurangnya jumlah elektron menyebabkan daya tarik inti terhadap lintasan elektron yang paling luar menjadi lebih kuat sehingga lintasan elektron lebih tertarik ke arah inti. Reaksi-reaksi Reaksi dengan air Logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan logam hidroksida. Litium (Li) sedikit bereaksi dan sangat lambat, sodium (Na) jauh lebih cepat, kalium (K) terbakar, sedangkan rubidium (Rb) dan cesium (Cs) menimbulkan ledakan. Reaksi antara logam dan air adalah sebaga berikut: 2M + 2H2O → 2MOH + H2
Reaksi dengan Oksigen Logam alkali juga bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Li, Na, K biasanya disimpan dalam minyak untuk menghindari adanya kontak dengan oksigen. Oksida yang terbentuk dari logam alkali bermacam-macam. Li membentuk oksida normal Li2O. Na membentuk peroksida Na2O2. Bila jumlah oksigen berkurang atau dengan tekanan rendah dapat membentuk oksida normal Na2O. K, Rb, dan Cs membentuk super oksida MO2.
Reaksi dengan Air Logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan basa kuat. Reaksi ini berlangsung sangat eksotermis yang berarti ia akan menimbulkan panas ketika bereaksi dengan air. Litium (Li) sedikit bereaksi dan sangat lambat, natrium (Na) jauh lebih cepat, kalium (K) terbakar sedangkan rubidium (Rb) dan cesium (Cs) menimbulkan ledakan. Reaksi antara logam dan air adalah sebagai berikut: 2M + 2H2O →
2MOH + H2
Logam akan berikatan dengan OH-. Semakin kuat sifat logamnya maka semakin kuat sifat basanya. Dari Li ke Cs pelepasan OH- akan semakin mudah (berhubungan dengan energi ionisasi) sehingga konsentrasi OH- yang terbentuk akan semakin tinggi. Maka Cs yang paling membentuk basa kuat.
Reaksi dengan Oksigen
Logam alkali juga bereaksi dengan oksigen membentuk oksida ( bilangan oksigen = -2), peroksida (bilangan oksigen = -1), atau superoksida (bilangan oksida =-1/2). Dari Li sampai Cs, kecenderungan logam alkali untuk menghasilkan senyawa peroksida atau superoksida semakin besar karena sifat logamnya semakin reaktif. Untuk menghasilkan oksida logam alkali, jumlah oksigen harus dibatasi dan digunakan suhu yang rendah (di bawah 180oC). 4L + O2 → 2L2O Untuk menghasilkan peroksida, selain jumlah okseigen yang dibatasi juga harus disertai pemanasan. Jika oksigennya berlebih maka akan terbentuk superoksida. 2L(s) + O2→ L2O2(s) L(s)
+ O2→
LO2
Reaksi dengan unsur-unsur Halogen Unsur halogen bersifat sebagai pengoksidasi. Reaksi ini menghasilkan garam halida. 2L(s) + X2 → 2LX
Reaksi dengan Hidrogen Reaksi yang berlangsung akan menghasilkan senyawa hidrida. Senyawa hidrida adalah senyawa yang mengandung atom hidrogen dengan bilangan oksidasi negatif. 2L(s)
+ H2(g)
→
2LH(s)
Kegunaan logam dan senyawa-senyawa yang mengandung alkali Logam-logam alkali mempunyai titik leleh yang rendah sehingga dapat digunakan sebagai medium pemindah panas pada suatu reaktor nuklir. Logam alkali mudah dilelehkan, lalu dialirkan melalui pipa-pipa ke pusat reaktor, dimana logam alkali menyerap panas. Selanjutnya panas tersebut ditransfer oleh alkali cair kepada bagian diluar reaktor untuk menguapkan air. Uap yang timbul kemudian dipakai untuk menjalankan generator listrik. Oleh karena logam alkali mudah bereaksi dengan air atau oksigen, logam-logam alkali sering dipakai sebagai pengikat (getter) uap air atau gas O2 pada proses pembuatan tabung-tabung vakum peralatan elektronika.
Logam alkali yang banyak digunakan adalah natrium. Berlimpahnya senyawa natrium dialam menyebabkan logam ini relatif murah dibandingkan dengan logam-logam alkali yang lain. Disamping sebagai pemindah panas dan sebagai getter, logam natrium memiliki beberapa kegunaan lain sebagai berikut.
a. Emisi warna kuning yang cemerlang tatkala dipanaskan menyebabkan uap natrium dipakai sebagai lampu penerangan dijalan-jalan raya atau pada kendaraan.sinar kuning natrium ini mempunyai kemampuan untuk menembus kabut. b.
Logam natrium digunakan sebagai reduktor dalam pembuatan logam titanium dari senyawanya. TiCl4 + 4Na® Ti +4NaCl
c.
Logam natrium digunakan dalam pembuatan tetra etil timbal, zat ini ketukan yang ditambahkan pada bensin.
Pb +4Na +4C2H5Cl® Pb(C2H5)4 = 4NaCl
Senyawa-senyawa alkali lebih banyak kenggunaanya jika dibandingkan dengan logam-logam murninya, sebab jumlahnya cukup berlimpah di alam, terutama garam-garam natrium dan kalium. Dibawah ini tercantum beberapa contoh senyawa alkali beserta keguanaannya.
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
NaCl, Garam dapur (garam meja); bahan baku pembuatan NaOH,Na2CO3, logam Na, dan gas klorin. NaOH, Soda kaustik; bahan utama dalam industri sabun,kertas dan tekstil; pemurnian bauksit; ekstrasi senyawa-senyawa aromatic dari batubara. Na2CO3, Soda cuci; pelunak kesadahan air; zat pembersih (cleanser) peralatan rumah tangga; industri gelas. NaHCO3, Soda (soda kue); campuran pada minuman dalam botol (beverage) agar menghasilkan CO2; bahan pemadam api; obat-obatan; bahan pembuat kue. NaNO3, Pupuk; bahan pembuatan senyawa nitrat yang lain NaNO2, Pembuatan zat warna (proses diazotasi); pencegahan korosi. Na2SO4, garam Glauber;obat pencahar (cuci perut); zat pengering untuk senyawa organik. NaOCl, Zat pengelantang(bleaching) untuk kain. Na2S2O3, Larutan pencuci (”hipo”) dalam fotografi. Na3AlF6, Pelarut dalam sintesis logam alumunium. Na-benzoat, Zat pengawet makanan dalam kaleng; obat rematik. Na-sitrat, Zat anti beku darah. Na-glutamat, Penyedap masakan (vetsin). Na-salsilat, Obat antipiretik (penurun panas). KCl, Pupuk; bahan pembuat logam kalium dan KOH KOH, Bahan pembuat sabun mandi; elektrolit batu baterai batu alkali. KBr, Obat penenang saraf (sedative); pembuat plat potografi. KClO3, Bahan korek api, mercon, zat peledak. KIO3, Campuran garam dapur (sumber iodine bagi tubuh manusia). K2CrO4, Indicator dalam titrasi argentomeri. K2Cr2O7, Zat pengoksidasi (oksidator). KMnO4, Zat pengoksidasi; zat desinfektan. KNO3, Bahan mesiu; bahan pembuat HNO3. K-sitrat, Obat diuretik dan saluran kemih. K-hidrogentartrat, Bahan pembuat kue (serbuk tartar).
F. Logam 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 alkalin atau basa jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerk bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A.
Tiap logam memiliki kofigurasi elektron sama seperti gas mulia atau golongan VIII A, setelah di tambah 2 elektron pada lapisan kulit S paling luar. Contohnya konfigurasi elektron pada Magnesium (Mg) yaitu : 1s22s22p63s2 atau (Ne) 3s2. Ikatan yang dimiliki kebanyakan senyawa logam alkali tanah adalah ikatan ionik. Karena, elektron paling luarnya telah siap untuk di lepaskan, agar mencapai kestabilan. Unsur alkali tanah memiliki reaktifitas tinggi, sehingga tidak ditemukan dalam bentuk monoatomik , unsur ini mudah bereaksi dengan oksigen, dan logam murni yang ada di udara, membentuk lapisan luar pada oksigen. Reaksi-reaksi Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Air Berilium tidak bereaksi dengan air, sedangkan logam Magnesium bereaksi sangat lambat dan hanya dapat bereaksi dengan air panas. Logam Kalsium, Stronsium, Barium, dan Radium bereaksi sangat cepat dan dapat bereaksi dengan air dingin. Contoh reaksi logam alkali tanah dan air berlangsung sebagai berikut, Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Oksigen
Dengan pemanasan, Berilium dan Magnesium dapat bereaksi dengan oksigen. Oksida Berilium dan Magnesium yang terbentuk akan menjadi lapisan pelindung pada permukaan logam.Barium dapat membentuk senyawa peroksida (BaO2) 2Mg(s) + O2 (g) → 2MgO(s) Ba(s) + O2(g) (berlebihan) → BaO2(s) Pembakaran Magnesium di udara dengan Oksigen terbatas pada suhu tinggi akan dapat menghasilkan Magnesium Nitrida (Mg3N2) 4Mg(s) + ½ O2(g) + N2 (g) → MgO(s) + Mg3N2(s) Bila Mg3N2 direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH3 Mg3N2(s) + 6H2O(l) → 3Mg(OH)2(s) + 2NH3(g)
Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Nitrogen
Logam alkali tanah yang terbakar di udara akan membentuk senyawa oksida dan senyawa Nitrida dengan demikian Nitrogen yang ada di udara bereaksi juga dengan Alkali Tanah. Contoh, 3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)
Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Halogen Semua logam Alkali Tanah bereaksi dengan halogen dengan cepat membentuk garam Halida, kecuali Berilium. Oleh karena daya polarisasi ion Be2+ terhadap pasangan elektron Halogen kecuali F-, maka BeCl2 berikatan kovalen. Sedangkan alkali tanah yang lain berikatan ion. Contoh, Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s) APLIKASI LOGAM ALKALI TANAH Berilium (Be) 1. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermasa lebih ringan. Biasanya paduan ini digunakan pada kemudi pesawat Zet. 2. Berilium digunakan pada kaca dari sinar X. 3. Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir 4. Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponen televisi.
Magnesium (Mg) 1. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu Blitz. 2. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi. 3. Senyawa Mg(OH)2 digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencagah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag 4. Mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat alat rumah tangga.
Kalsium (Ca) 1. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kue dan plastik. 2. Senyawa CaSO4 digunakan untuk membuat Gips yang berfungsi untuk membalut tulang yang patah.
3. Senyawa CaCO3 biasa digunakan untuk bahan bangunan seperti komponen semen dan cat tembok.Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas. 4. Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator,dapat juga mengeringkan gas dan mengikat Karbondioksida pada cerobong asap. 5. Ca(OH)2 digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai sumber basa yang harganya relatif murah 6. Kalsium Karbida (CaC2) disaebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C2H2) yang digunakan untuk pengelasan. 7. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi.
Stronsium (Sr) 1. Stronsium dalam senyawa Sr(no3)2 memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api. 2. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca televisi berwarna dan komputer. 3. Untuk pengoperasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik dalam baterai nuklir RTG (Radiisotop Thermoelectric Generator).
Barium (Ba) 1. BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karena mampu menyerap sinar X meskipun beracun. 2. BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastic karena memiliki kerapatan yang tinggi dan warna terang. 3. Ba(NO3)2 digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api. G. Unsur-Unsur Perioda Ketiga Unsur-unsur periode ketiga terdiri atas 11Na, 12Mg, 13Al, 14Si, 15P, 16S, 17Cl dan 18Ar. Terdiri dari golongan IA sampai VIIIA yang mempunyai keperiodikan sifat secara teratur. Sifat atom Pada periode 3 dalam tabel periodik, orbital 3s dan 3p terisi oleh elektron. hanya sekerar meningkatkan, berikut versi singkat konfigurasi elektron untuk delapan unsur periode 3 adalah: Na
[Ne] 3s1
Mg
[Ne] 3s2
Al
[Ne] 3s2 3p1
Si
[Ne] 3s2 3p²
11
21
13
14
P
[Ne] 3s2 3p³
S
[Ne] 3s2 3p4
Cl
[Ne] 3s2 3p5
Ar
[Ne] 3s2 3p6
15
16
17
18
Dalam tiap kasus, [Ne] menunjukkan struktur elektronik yang lengkap dari atom neon. 1. EnErgi ionisasi pertama EnErgi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terkait paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas menjdi satu mol ion dalam keadaan gas dengan muatan +1.
Dari kiri kekanan umumnya energi ionisasi cenderung meningkat hal ini disebabkan karena jumlah kulit yang terisi pada unsur unsur periode tiga tetap sedangkan jumlah electron valensi yang mengisi kulit terluar semakin banyak sehingga gaya tarik inti semakin kuat.jika gaya tarik semakin kuat energi yang dibutuhkan untuk melepas satu electron semakin besar. Pada unsur Al dan S terjadi penyimpangan energi ionisasi yang disebabkan karena konfigurasi electron Al dan S kurang stabil sehingga mudah untuk melepas satu elektron. 2. Elektronegativitas / keelektronegatifan Keelektronegatifan adalah ukuran kecenderungan atom untuk menarik pasangan elektron ikatan. Na < Mg < Al < Si < P < S < Cl < Ar 0,93 1,31
1,61 1,90 2,19 2,58 3,16
-
3. Sifat jari jari Diagram di bawah ini menunjukkan bagaimana perubahan jari-jari atom pada unsur-unsur periode 3.
Jari jari adalah jarak dari inti atom sampai kulit atom terluar.Dari Na sampai Cl jari jari atom semakin berkurang dikarenakan jumlah kulit tetap, tapi jumlah elektron semakin bertambah sehingga gaya tarik inti semakin kuat akibatnya jari-jari semakin mengecil. 4. Afinitas electron
Afinitas electron adalah energi yang dibebaskan oleh suatu atom saat menerima satu electron. Energi afinitas dari kiri kekanan semakin besar karena dipengaruhi oleh kestabilan unsur-unsur tersebut. Na -52.8
Mg 0
Al -42.5
Si -134
P -72
S -200
Cl -349
Ar 0
Nilai afinitas electron dari unsur Mg sama dengan nol karena pada kulit terahirnya sudah terisi penuh(stabil) begitu pula unsur Ar. 5. Sifat Logan dan Nonlogam Na, Mg, Al (unsur logam), Si( unsur semilogam), P,S, Cl (unsur-unsur nonlogam), Ar (gas mulia dan merupakan gas radioaktif). Sifat logam unsur-unsur periode 3 dari kiri ke kanan semakin berkurang karena harga keelektronegatifannya semakin besar sehingga semakin mudah membentuk ion negatif. 6. Sifat Oksidator dan Reduktor Unsur periode 3 dari kiri ke kanan sifat reduktornya semakin berkurang karena energi ionisasinya semakin besar sehingga sukar melepas elektron. • • • • • •
Mg mempunyai sifat reduktor yang lebih lemah daripada Na yang merupakan reduktor terkuat, dapat bereaksi dengan air panas. Al mempunyai sifat reduktor yang lebih lemah daripada Mg, tidak dapat bereaksi dengan air. Si merupakan unsur semi-logam yang sangat sulit melepaskan elektron. P memiliki sifat oksidator yang lemah. Tidak dapat bereaksi dengan air tetapi dapat bereaksi dengan oksidator kuat dan logam. S memiliki sifat reduktor yang lemah dari fosfor, dapat bereaksi dengan air dan logam. Cl merupakan oksidator terkuat, dapat bereaksi dengan air, logam, dan nonlogam.
7. Sifat Asam dan Basa Jika energi ionisasinya kecil, maka mudah untuk melepas elektron sehingga larutan tersebut bersifat basa. Unsur Na Mg
Hidroksida NaOH Mg(OH)2
Al
Al(OH)3 atau HAlO2
Si P
H2SiO3 H3PO3 H3PO4 H2SO3 H2SO4 HClO HClO2 HClO3
S Cl
HClO4 8. Sifat Hidroksida
Nama Hidroksida Natrium hidroksida Magnesium hidroksida Alumunium hidroksida atau asam aluminat Asam silikat Asam fosfit Asam fosfat Asam sulfit Asam sulfat Asam hipoklorit Asam klorit Asam klorat Asam perklorat / asam sangat kuat
Sifat Basa kuat Basa lemah Amfoter Asam sangat lemah Asam lemah Asam lemah Asam lemah Asam kuat Asam kuat Asam kuat Asam kuat Asam sangat kuat
Sifat hidroksida unsur perioda 3 bergantung pada energi ionisasi unsur tersebut. Jika energi ionisasinya rendah, maka ikatan M-OH bersifat ionik dan hidroksida bersifat basa, dalam air melepas ion OH-. Sebaliknya, jika energi ionisasinya relatif besar, maka ikatan M-OH akan bersifat kovalen dan tidak dapat melepas ion OH-. Karena ikatan O-H bersifat polar, maka ikatan itu dapat mengalami hidrolisis sehingga melepas ion H+ dan larutannya bersifat asam. Hidroksida unsur perioda 3 terdiri atas NaOH, Mg(OH)2, Al(OH)3, Si(OH)4, P(OH)5, S(OH)6, dan Cl(OH)7. P(OH)5, S(OH)6, dan Cl(OH)7 tidak stabil. Hidroksida-hidroksida itu melepas satu, dua, atau tiga molekul air. UNSUR Konduktor/isolator Oksida (utama) Ikatan Sifat oksida Hidroksida Kekuatan basa/asam Klorida Ikatan Senyawa dengan hidrogen Ikatan Reaksi dengan air
Na 12Mg Konduktor Na2O MgO Ion Basa NaOH Mg(OH)2 Basa Basa lemah kuat NaCl MgCl2 Ion 11
NaH
MgH2
Ion
Kovalen
13
Al
Al2O3 Amfoter Al(OH)3 Basa lemah AlCl3 AlH3
Menghasilkan bau dan gas H2
Si Isolator SiO2 Kovalen Asam H2SiO3 Asam lemah SiCl4 Kovalen 14
SiH4
15
P
16
S
17
Cl
P2O5
SO3
Cl2O7
H3PO4
HClO4
PCl5
H2SO4 Asam kuat SCl2
PH3
H2S
HCl
Asam lemah
Asam kuat
Asam lemah
Tidak bersifat asam
Asam kuat Cl2
