PERCOBAAN II
Judul Percobaan Tujuan Hari/Tanggal Tempat I.
: Unsur-unsur Alkali tanah : Mempelajari sifat unsur-unsur alkali larutan. : Kamis, 18 Maret 2010 : Laboratorium Kimia FKIP UNLAM Banjarmasin
DASAR TEORI
Unsur-unsur Bloks S dalam sistem periodik adalah unsur-unsur yang paling reaktif. Unsur-unsur alkali tanah kurang reaktif bila dibandingkan dengan unsur alkali. Kereaktifan unsurunsur alkali menunjukkan kecendrungan perubahan yang jelas. Unsur-unsur alkali jarang larut dalam air. Unsur-unsur ni biasanya ditemukan dalam tanah berupa senyawa yang tidak larut, maka disebut logam alkali tanah (alkaline earth metal). Logam-logam alkali tanah terdiri dari Berilium (Be), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stransium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Logam alkali tanah yang paling banyak terdapat di alam adalah kalisium dan magnesium, yang menempati peringkat ke-5 dan ke-8 sebagai atom terbanyak pada kulit bumi. Sementara unsur yang paling sedikit dari golongan II A adalah radium sebab bersifat radioaktif sehingga mudah berubah menjadi unsur lain. Dalam percobaan ini akan dipelajari beberapa sifat dari Mg, Ca, dan Ba. Dibandigkan dengan unsur-unsur alkali, unsur-unsur alkali tanah mempunyai titik leleh, kerapatan, dan kekerasa yang tinggi. Sebab ikatan logam antara atom-atomnya kuat. Sehingga logam alkali tanah lebih bersifat logam dibandingkan logam logam alkali. Logam alkali tanah dapat bereaksi dengan air, udara, halogen, hidrogen, belerang, asam dan basa kuat, meskipun tidak semuanya dapat bereaksi. Logam magnesium banyak dijumpai disumbernya, yaitu air laut, sedangkan kalsium banyak dijumpai yaitu batu kapur (CaCO 3).
II.
ALAT DAN BAHAN
A.
Alat yang digunakan: 1. Tabung reaksi 2. Pejepit tabung 3. Gelas kimia 200 mL 4. penjepit tabung 5. Corong 6. Kaca arloji 7. Pipet tetes 8. Spatula 9. Rak tabung reaksi 10. Pembakar bunsen 11. Batang pengaduk
: 6 buah : 1 buah :
1 buah : 1 buah : 1 buah : 2 buah : 2 buah : 1 buah : 1 buah : 1 buah : 1 buah
12. 13. B.
III.
Hot plate Klem + statif
: 1 buah : 1 buah
Bahan yang digunakan : 1. Serbuk magnesium 2. Pita magnesium 3. Magnesium oksida 4. Magnesium klorida 5. Kalsium klorida 6. Kalsium karbonat 7. Barium hidroksida 8. Barium klorida 9. Kalsium hidroksida 10. Larutan Ba 2+, Ca2+ dan Mg2+ 0,1 M 11. Larutan OH-, SO42-, dan CO32- 0,1 M 12. Larutan indikator PP 13. Kertas indikator 14. Kertas saring 15. Akuades 16. Air kapur
ANALISIS DATA
1. Eksperimen 1 Reaksi dengan air Logam magnesium + 5 mL air dingin Pada percobaan memasukkan logam magnesium kedalam air dingin, logam Mg bereaksi dengan sangat lambat. Logam Mg sangat sukar larut, dalam percobaan ini tidak menunjukkan keterlarutan Mg yang berarti. Setelah didiamkan beberapa lama, terdapat gelembong-glembong udara pada logam magnesium yang menunjukan telah terjadi reaksi menghasilkan gas H 2. Reaksinya sebagai berikut : Ca (s) + H 2O (aq) CaO (s) + H 2 (g)
Pada umumnya logam alkali tanah berreaksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen, tetapi pada magnesium bereaksi sangat lambat dengan air dingin dan bereaksi dengan cepat pada air panas. Logam magnesium dengan air panas Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Mg (s) + H 2O (aq)
Mg(OH) 2 (s) + H2 (g)
Pada pecobaan ini reaksi yang terjadi lebih cepat dari pada dengan air dingin hal ini ditunjukkan dengan lebih cepatnya terbentuk gelembung gas pada permukaan kertas saring yang
terdapat serbuk Mg dari pada percobaan sebelumnya pada pita magnesium dalam air dingin. Hal ini menunjukkan bahwa suhu dapat mempercepat terjadinya reaksi. 2.
Ekperimen 2 . sifat asam basa Pada percobaan untuk mengetahui sifat asam basa alkali tanah dilakukan dengan menguji MgO sebesar 0,01 g dilarutkan dalam 10 mL air menghasilkan larutan berwarna bening dan erdapat endapan putih. Setelah itu ditambahkan 2 tetes indikator pp dan mengocoknya, warna larutan berubah menjadi ungu muda dan diukur pHnya dengan indikator universal ternyata pHnya 7. Hal ini menunjukkan pHnya netral tidak bersifat asam mapun basa. Seharusnya logam MgO memiliki pHnya bersifa basa atau lebih dari 7 karena unsur-unsur alkali tanah bersifat alkalis (pembentuk basa). Hal ini mungkin saja terjadi dikarenakan kurang teiti dalam membandingkan warna yang terdapat dalam indikator universal. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : MgO (s) + H2O (aq) Mg(OH) 2 (s) 2+ Mg + 2OH Mg(OH)2 (s) Selanjutnya dilakukan uji yang sama pada Ca(OH) 2 ternyata setelah dilarutkan juga menghasilkan endapan putih dan setelah diukur pH yang dihasilkan yaitu 10 untuk Ba(OH) 2 dan 13 untuk Ca(OH) 2. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OHCa2+(aq) + 2 H2O(aq) Ca(OH)2 (s) + H2 (g) Reaksi antara MgO, Ca(OH) 2 dan Ba(OH)2 dengan air menghasilkan endapan putih Mg(OH)2, Ca(OH)2, dan Ba(OH) 2 karena memiliki kelarutan didalam air yang kecil atau larutan tersebut lewat jenuh atau Ksp larutan lebih kecil dari pada hasil kali ion – ionnya sehingga sukar larut dalam air. Hidroksida logam alkali tanah lebih cenderung bersifat basa, bila jari-jari atom itu kecil ia akan kuat menarik elektron. Jika elektron tertarik ke arah atom logamnya maka ikatan antara atom O dengan H pada O-H akan melemah, sifat asam semakin kuat. Dengan bertambahnya nomor atom, maka besar jari-jari atomnya. Jika atom logam alkali tanah mempunyai jari-jari atom besar maka atom tersebut sukar menarik elektron sebagai akibatnya ikatan antara O-H akan kuat dan sifat basa menguat. Urutan kebasaan alkali tanah Mg(OH) 2 < Ca(OH)2 < Ba(OH)2 Hal ini sesuai dengan hasil percobaan yang didapat bahwa Mg(OH) merupakan basa yang paling lemah (pH = 7) BaOH sedang (pH = 10), Ba(OH) kuat (pH = 13). 3.
Eksperimen 3 Hidrolisis Klorida Kekuatan hidrolisis klorida alkali tanah, dapat diperkirakan dengan cara memanaskan klorida hidrat dan memeriksa gas hidrogen klorida (HCl) yang dihasilkan.
Pada percobaan masing-masing klorida hidrat dari magnesium, kalsium dan barium dipanaskan dalam tabung reaksi pada kamar asam (dalam percobaan kamar asamnya diluar laboraturium) dan dipanaskan mengunakan pembakar bunchen. Reaksi yang terjadi pada ketiga klorida tersebut sebagai : CaCl2 (s) + 2 H 2O
Ca(OH)2 + 2 HCl
BaCl2 (s) + 2 H 2O
Ba(OH)2 + 2 HCl
Dari hasil percobaan ketika MgCl 2 dipanaskan mengumpal dan ada asap putih yang keluar dari hasil pembakaran pada tabung reaksi. Gas yang keluar itu merupakan gas asam klorida (HCl). Saat asam mulai terbentuk barulah diuji pHnya dengan memasukkan indikator univesal pada tabung reaksi dan meletakkannya pada pada jalur asap / gas yang dihasilkan. Dari hasil percobaan didapat pH yang dihasilkan dari pembakaran MgCl sebesar 2. Hal ini menunjukkan telah menghasilkan gas HCl yang bersifat asam kuat. Begitu juga yang dilakukan pada pembakaran CaCl 2 dan BaCl2 menghasilkan gas HCl dari percobaan diperoleh pH pada pembakaran CaCl 2 yaitu 3 dan pada pembakaran BaCl 2 pHnya 4. Dalam percobaan ini Mg mempunyai kekuatan hidrolisis klorida alkali tanah yang lebih besar dibandingkan dengan Ca dan Ba. Ini dapat dilihat pada pH gas HCl yang dihasilkan oleh klorida hidrat dari magnesium (MgCl 2.2H2O) yang paling asam (pH = 2) daripada lainnya. Adapun kecenderungan dalam hidrolisis ini : Ba2+ < Ca2+ < Mg2+ (4 < 3 < 2) 4.
Ekperimen 4. Kestabilan Termal Karbonat. Pada percobaan kestabilan termal karbonat ini dilakukan dengan memanaskan kalsium karbonat dalam tempat yang berbeda dan mengalirkan gas yagn diperoleh pada air kapur juga pada tempat yang berbeda pula. Namun pada percobaan hasilnya negatif, tidak terjadi gelembung dan kekeruhan pada air kapur hingga 54,56 menit Kalsium karbonat dan barium karbonat dipanaskan. Hal ini terjadi mungkin dikarenakan penyumbat selang yang ada pada tabung reaksi yang dipanaskan masih kurang pas (masing memungkinkan ada celah keluar masuk udara) sehingga gas CO2 yang dihasilkan pada pembakaran karbonat keluar begitu saja pada tabung reaksi. 5.
Eksperimen 5.kelarutan beberapa senyawa alkali tanah Reaksi antara logam alkali tanah dengan ion OH Pada pecobaan mereaksikan 2 mL Mg 2+ 0,1 M dengan 2 mL OH - 0,1 M menghasilkan larutan yang keruh (+++) dan terbentuk endapan Reaksi yang terjadi : Mg2+ (aq) + 2OH- (aq) Mg(OH) 2 (s)
Terbentuknya endapan menandakan larutan terlewat jenuh atau dengan kata lain kelarutannya kecil sehinga terbentuk endapan. Pada umumnya senyawa alkali tanah banyak yang sukar larut (mengendap). Apabila nilai Qsp > Kspnya maka larutan akan mengendap.
Pada percobaan mereaksikan 2 mL Ca 2+ 0,1 M dengan 2 mL OH - 0,1 tidak terbentuk endapan dan larutan bening. Reaksi yang terbentuk sebagai berikut : Ca2+(aq) + 2OH- (aq)
Ca(OH) 2
Pada percobaan mereaksikan 2 mL Ba 2+ 0,1 M dengan 2mL OH - 0,1 M larutan berubah menjadi keruh (++) dan terbentuk endapan. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Ba2+(aq) + 2OH- (aq)
Ba(OH) 2
Dari hasil percobaan kecenderungan Mg(OH) 2 sukar larut, Ca(OH) 2 larut, Ba(OH)2 sedikit larut. Berdasarkan literatur seharuanya kecendurangan Mg(OH) 2 sukar larut, Ca(OH) 2 sdikit larut. Ba(OH)2 mudah larut namun pada percobaan terjadi Ba(OH) 2 lebih sukar larut dari pada Ca(OH)2 hal ini mungkin dikarenakan kurang mengocok pada larutan ion Ca 2+ dengan OH- yang menyebabkan tidak mengendap. Menurut literatur seharusnya urutan endapan dan kekeruhan yang terbentuk pada pencampuran logam alkali dengan hidroksida (OH) Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ Reaksi logam alkali tanah dengan ion SO 42Pada percobaan mereaksikan 2 mL Mg 2+ 0,1 dengan 2 mL SO 42- 0,1 M menghasilakan larutan bening tidak terbentuk endapan.
Reaksi yang terbentuk : Mg2+ (aq) + SO42- (aq)
MgSO4 (aq)
Sama halnya pada percobaan ion Mg 2+, ion Ca 2+ juga menghasilkan larutan yang bening tanpa ada endapan Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Ca2+(aq) + SO42- (aq)
CaSO4 (aq)
Sedangkan pada percobaan mereaksikan 2 mL 0,1 M Ba 2+ dengan 2 mL SO 42- 0,1 M menghasilkan larutan putih keruh dan endapan putih Reaksi yang terbentuk adalah : Ba2+ (aq) + SO42- (aq)
BaSO4 (s)
Dari percobaan yang telah dilakukan terlihat bahwa kelarutan garam sulfat berkurang dari atas kebawah dengan kecenderungan MgSO 4 mudah larut, CaSO 4 sedikit larut, dan BaSO 4 sukar larut. Urutan kelarutan ion alkil halida tanah dalam ion sulfat adalah Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ Hal ini sesuai dengan literatur yang ada dan dapat dilihat pada harga Ksp masingmasing. Semakin besar nilai Ksp suatu larutan maka kelarutannya juga besar. Harga Ksp senyawa sulfat alkali tanah semakin kecil dari atas kebawah berarti semakin sukar larut (Ksp MgSO 4 = besar (kelarutan besar )), sedangkan Ksp CaSO 4 = 9,1 x 10 -6 dan Ksp BaSO 4 = 1,1 x 10 -10 (kelarutan kecil) Reaksi antara alkali tanah dengan ion CO 32Pada semua ion alkali tanah yang direaksikan dengan ion karbonat semuanya menghasilkan larutan yang keruh dan ada endapan yang terbentuk. Tingkat kekeruhan masingmasing alkali tanah yang di uji pada percobaan ion Mg 2+ keru (+), ion Ca 2+ keruh (++) dan Ba 2+ (+++)
Reaksi yang terjadi pada ketiga alkali tanah dengan ion CO 32Mg2+ (aq) + CO32- (aq) Ca2+ (aq) + CO32- (aq) Ba2+ (aq) + CO32- (aq)
MgCO3 (s) CaCO 3 (s) BaCO 3 (s)
Berdasarkan percobaan dan literatur yang ada pada umumnya garam karbonat alkali tanah sukar larut. Dilihat dari harga Ksp ketiga senyawa karbonat yang memiliki Ksp terbesar yaitu Mg2+ dalam ion karbonat sehingga kelarutannya cukup besar juga dan hanya terdapat sedikit endapan. Dari hasil percobaan terdapat senyawa karbonat dari atas kebawah pada alkali tanah Kspnya semakin kecil, berarti semakin sukar larut. Dengan kecenderungan MgCO 3 sedikit larut, CaCO3 sukar larut dan BaCO 3 sanga sukar larut. Sehingga kelarutan ion karbonat dapat diurutkan sebagai berikut : Mg2+ > Ca2+ > Ba2+ IV.
KESIMPULAN
1. 2.
Magnesium bereaksi lambat denga air dingin dan sedikit lebih cepat dengan air panas (suhu mempengaruhi laju reaksi) Semakin besar jari-jari atom unsur alkali tanah semakin sukar menarik elektron sebagai akibat ikatan atom O-H akan kuat dan sifat basa menguat. Urutan kebasaan berdasarkan percobaan Mg(OH) 2 < Ca(OH)2 < Ba(OH)2
3.
4. 5.
6.
V.
Pada hidrolisis klorida menghasilkan gas asam klorida (HCl) urutan keasaman yaitu MgCl2 > CaCl2 > BaCl2. Semakin kecil jari-jari atom unsur alkali tanah sifat keasamannya semakin meningkat. Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari atas kebawah seiring dengan meningkatnya nomor atom Harga Ksp hidroksi alkali tanah semakin besar dari atas kebawah (dalam 1golongan ) berarti semakin mudah larut dan basanya semakin kuat, sehingga : Mg2+ < Ca2+ < Ba2+ Harga Ksp untuk senyawa sulfat dan karbonat dari atas kebawah semakin kecil berarti semakin sukar larut, sehingga : Mg2+ > Ca2+ > Ba2+
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, Hiskia. 1992. Penuntun Belajar Kimia Dasar . Bandung :PT. Citra Aditya Bakti. Cotton, Albert dan Geofrey willkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Universitas Indonesia. Purba, Michael. 2003. Kimia 2000 SMU Kelas 3 . Erlangga. Jakarta. Tim Dosen Kimia Anorganik. 2006. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik . FKIP UNLAM. Banjarmasin.
LAMPIRAN
Jawaban Pertanyaan : 1. Ca (s) + 2 H 2O Mg (s) + 2 H 2O 2. 3.
4.
5.
6.
Ca(OH) 2 (s) + H2(g) Mg(OH) 2 (s) + H2(g)
Mg dalam bentk serbuk lebih reaktif dari Mg (pita) dan Ca. Mg serbuk >Mg pita > logam Ca. Zat yang direduksi adalah gas H 2 Mg + 2 H2O Mg(OH) 2 + H2 0 +1 +2 0 Reduksi Oksidasi Perubahan PH pada masing-masing tabung a. MgO + H2O + indikator PP b. Ca(OH) 2 + H2O + indikator PP c. Ba(OH) 2 + H2O + indikator PP Mg2+ + H2O Ca2+ + H2O Ba2+ + H2O
pH = 8 pH = 11 pH = 8
Mg(OH) 2 Ca(OH) 2 (s) + H2 (g) Ba(OH) 2 + H2 (g)
Jika Mg(OH) 2 sebagai pengganti MgO hasilnya akan sama yaitu Mg(OH) dalam air Mg2+ + H2O Mg(OH) 2 + H2
2
yang larut
7.
Sifat basa hidroksida dengan jari-jari ion Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Ba(OH)2
8.
Ada klorida yang terhidrolisis yaitu Ca dan Ba yang ditandai dengan adanya gas HCl.
9.
Klorida yang lebih bersifa kovalen ialah Ba dan Ca.
