TUGAS MAKALAH KIMIA ANORGANIK II
UNSUR-UNSUR GOLONGAN ALKALI TANAH (GOLONGAN IIA)
OLEH:
ABDUL GAPUR 1003135333
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita ucapkan kepada Allah S.W.T. Sang Khalik, yang masih memberikan kita kekuatan sehingga kita masih bisa menjalankan aktivitas kita sehari-hari dan juga shalawat kepada junjungan alam, suri tauladan kita, berkat perjuangan beliaulah kita bisa menjadi insan yang beiman dan bertakwa. Alhamdulillah Makalah Kimia Anorganik II dengan judul Unsur-Unsur Golongan Alkali (Golongan II A) dapat diselesaikan penulis. Makalah ini dibuat
untuk memenuhi tugas matakuliah kimia kimia anorganik II semoga dengan selesainya tugas ini penulis dapat menambah ilmu pengetahuan tentang kimia. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs Akmal Mukhtar, SU sebagai dosen pembimbing mata kuliah kimia Kimia anorganik II. Makalah ini telah disusun dengan baik dan sistematis sehingga memudahkan pembaca untuk membacanya tetapi penulis yakin makalah ini masih jauh dari kesempurnaan sehingga penulis mengharapkan perbaikan, kritik, serta saran yang membangun untuk kesempurnaan penulisan selanjutnya.
Pekanbaru,
Mei 2013
Penulis _____
i
DAFTAR ISI
............................................................... ............................................. ................................. .......... i Kata Pengantar ......................................... Daftar Isi ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................ .................. ii BAB I Pendahuluan ......................... ............................................... ............................................ ........................................ .................. 1
1.1. Latar Belakang ........................................... ................................................................. ............................................ ......................... ... 1 1.2. Tujuan Penulisan ........................................... ................................................................. ........................................... ..................... 1 BAB II Pembahasan .................................................... .......................................................................... .................................... .............. 2
2.1. Sifat Fisik Logam Alkali Tanah .......................................... ............................................................... ..................... 2 2.2. Sifat Kimia Logam Alkali Tanah ........................................... ............................................................. .................. 3 2.3. Reaksi Kimia Logam Logam Alkali Tanah ............................................ .......................................................... .............. 4 2.4. Pembuatan Logam Alkali Tanah ............................................ .............................................................. .................. 6 2.5. Manfaat dan Kegunaan Logam Logam Alkali Tanah ..................................... ........................................... ...... 9 BAB III Kesimpulan .......................................... ................................................................ ............................................ ......................... ... 11 Daftar Pustaka ........................................... .................................................................. ............................................. ................................ .......... 12
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Seringkali kita tidak menyadari bahwa hidup kita tidak lepas dari suatu zat bernama unsur. Suatu bahan yang jumlahnya sedikit dan tanpa sadar kita konsumsi sehari-hari merupakan mineral yang sangat penting bagi manusia, antara lain bagi metabolisme tubuh, penghubung antar syaraf, kerja jantung, dan pergerakan otot adalah salah satu unsur logam golongan II A atau lazim disebut alkali tanah yang bernama Kalsium. Pemanfaatan unsur dan senyawa alkali tanah juga menimbulkan dampak negatif terhadap kelangsungan hidup manusia dan sekitarnya. Misalnya, Berilium dan garamnya merupakan bahan beracun dan berpotensi sebagai zat karsinogenik. Untuk itu, kita harus mengenali bagaimana sifat dari masing-masing unsur dan senyawa tersebut, sehingga dalam memanfaatkannya kita dapat menghindari dampak negatif yang timbul akibat unsur atau senyawa tersebut. Logam alkali tanah merupakan unsur-unsur yang terletak pada golongan IIA pada sistem periodik unsur, yaitu Berilium, Magnesium, Kalsium, Strontium, Barium, dan Radium. Logam alkali tanah juga dapat membentuk basa, tetapi lebih lemah dibandingkan dengan logam alkali. Logam alkali tanah sukar larut dalam air. Unsur-unsur golongan II A umumnya mudah ditemukan dalam tanah berupa senyawa tak larut sehingga dinamakan logam alkali tanah. Makalah ini akan membahas beberapa kecenderungan sifat dari logam alkali tanah, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari
1.2.
Tujuan Penulisan
Penulisan makalah unsur-unsur golongan alkali tanah ini bertujuan sebagai berikut: a. Mempelajari manfaat dan kegunaan logam alkali tanah (golongan II A) dalam kehidupan. b. Mengetahui reaksi-reaksi logam alkali tanah dengan senyawa lain. c. Mempelajari cara pembuatan logam alkali tanah.
1
BAB II PEMBAHASAN
Unsur-unsur golongan IIA disebut juga alkali tanah sebab unsur-unsur tersebut bersifat basa dan banyak ditemukan dalam mineral tanah. Logam alkali tanah umumnya reaktif, tetapi kurang reaktif jika dibandingkan dengan logam alkali.
Konfigurasi Elektron Berelium (Be)
= 1s2 2s2
Magnesium (Mg)
= 1s2 2s22p6 3s2
Kalsium (Ca)
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Stronsium (Sr)
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2
Barium (Ba)
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
Radium (Ra)
= 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s2 4d10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p6 7s2
2.1.
Sifat Fisik Logam Alkali Tanah
Secara umum unsur-unsur logam alkali tanah memiliki sifat fisik sebagai berikut: a.
Berwujud padat
b.
Titik didih dan titik leleh logam alkali tanah lebih tinggi daripada suhu ruangan. Oleh karena itu, unsur-unsur logam alkali tanah pada suhu ruangan berbentuk padatan.
c.
Memberikan karakteristik warna ketika dipanaskan dalam api. a) Putih cemerlang : Mg b) Merah bata : Ca c) Merah : Sr d) Hijau : Ba
Jari-jari atom dan ion semakin besar (dari atas ke bawah). Jari-jari ion jauh lebih kecil daripada jari-jari atom. Hal ini karena atom mengandung dua elektron
2
dalam tingkat s relatif jauh dari nukleus, dan inilah elektron yang dikeluarkan untuk membentuk ion. Sisa elektron dengan demikian dalam tingkat lebih dekat ke inti, dan di samping meningkatnya biaya nuklir efektif menarik elektron menuju inti dan mengurangi ukuran ion. Berikut ini diberikan tabel unsur-unsur yang yang terletak pada golongan IIA IIA dan ciri-ciri fisiknya.
Tabel 1. Sifat fisik logam alkali tanah Be
Mg
Ca
Sr
Ba
4
12
20
38
56
[He] [He] 2s
[Ne] [Ne] 2s
[Ar] [Ar] 2s
[Kr] [Kr] 2s
[Xe] [Xe] 2s
Massa atom relatif, (Ar)
9,012
34,305
40,08
87,62
137,34
Jari-jari atom, (A)
1,11
1,60
1,97
2,15
2,17
Jari-jari ion (M +), (A)
0,30
0,65
0,99
1,13
1,35
Kerapatan (g mol- )
1,85
1,74
1,54
2,6
3,51
Titik didih (K)
3040
1380
1710
1650
1910
Titik leleh (K)
1553
924
1124
1073
1123
Nomor atom Konfig Konfigura urasi si elektr elektron on
2.2.
Sifat Kimia Logam Alkali Tanah
Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari berilium ke barium. Fakta ini sesuai dengan yang diharapkan. Oleh karena, dari berilium ke barium jari-jari atom bertambah besar sehingga energi ionisasi serta keelektronegatifan berkurang. Akibatnya, kecendrungan untuk melepas elektron membentuk senyawa ion makin besar. Semua senyawa dari kalsium, strontium, dan barium, yaitu logam alkali tanah yang bagian bawah, berbentuk senyawa ion, tetapi magnesium membentuk beberapa senyawa kovalen sedangkan senyawa-senyawa berilium bersifat kovalen. Sifat kimia logam alkali tanah bermiripan dengan logam alkali, tetapi logam alkali tanah kurang reaktif dari logam alkali seperiode. Jadi, berilium kurang reaktif dibandingkan litium, magnesium kurang reaktif dibandingkan terhadap natrium, dan seterusnya. Hal itu disebabkan jari-jari atom logam alkali tanah lebih kecil sehingga energi pengionan lebih besar. Lagi pula logam alkali tanah hanya
3
satu. Kereaktifan kalsium, stronsium,dan barium dan tidak terlalu berbeda dari logam alkali, tetapi berilium dan magnesium jauh kurang aktif. Unsur golongan ini bersifat basa, sama seperti unsur golongan alkali, namun tingkat kebasaannya lebih lemah. Senyawa Be(OH)2 bersifat amfoter. Artinya bisa bersifat asam atau pun basa. Sedangkan unsur Ra bersifat Radioaktif. Semua logam alkali tanah merupakan logam yang tergolong reaktif, meskipun kurang reaktif dibandingkan dengan unsur alkali. Alkali tanah juga memiliki sifat relatif lunak dan dapat menghantarkan panas dan listrik dengan baik, kecuali Berilium. Logam ini juga memiliki kilapan logam. Logam alkali tanah memiliki jari-jari atom yang besar dan harga ionisasi yang kecil. Dari Berilium ke Barium, nomor atom dan jari-jari atom semakin besar. Selain itu semua logam alkali tanah juga mempunyai kecenderungan teratur mengenai keelektronegatifan yang semakin kecil dan daya reduksi yang semakin kuat dari Berilium ke Barium.
2.3.
Reaksi Kimia Logam Alkali Tanah
Kemiripan sifat logam alkali tanah disebabkan oleh kecenderungan melepaskan dua elektron valensi. Oleh karena itu senyawanya mempunyai bilangan oksidasi +2, sehingga logam alkali tanah diletakkan pada golongan II A. Alkali tanah termasuk logam yang reaktif, namun Berilium adalah satu-satunya unsur alkali tanah yang kurang reaktif, bahkan tidak bereaksi dengan air. Logam alkali tanah bersifat pereduksi kuat. Semakin ke bawah, sifat pereduksi ini semakin kuat. Hal ini ditunjukkan oleh kemampuan bereaksi dengan air yang semakin meningkat dari Berilium ke Barium. Selain dengan air unsur logam alkali tanah juga bisa bereaksi dengan Oksigen, Nitrogen, dan Halogen. a.
Reaksi 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)
4
b.
Reaksi dengan Oksigen atau udara
Adanya pemanasan yang kuat menyebabkan logam alkali tanah terbakar di udara membentuk oksida dan nitrida. Logam alkali tanah, kecuali Be dan Mg dengan udara juga dapat berlangsung, tetapi terjadinya korosi yang berlanjut dapat dihambat karena lapisan oksida yang terbentuk melekat kuat pada permukaan logam. 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 (Mg3 N2) 4Mg(s) + ½ O2(g) + N2 (g) → MgO(s) + Mg3 N2(s) Bila Mg3 N2 direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH 3 Mg3 N2(s) + 6H2O(l) → 3Mg(OH)2(s) + 2NH3(g)
c.
Reaksi dengan hidrogen
Adanya pemanasan menyebabkan logam allkali tanah dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrogen. M(s) + H2(g) → MH2(s)
d.
Reaksi 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, Contoh, 3Mg(s) + N2(g) → Mg3 N2(s)
e.
Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Halogen
Semua logam Alkali Tanah bereaksi dengan halogen dengan cepat membentuk garam Halida, kecuali Berilium. Lelehan halida dari berilium mempunyai daya hantar listrik yang buruk. Hal itu menunjukkan bahwa halida
5
berilium bersifat kovalen. Oleh karena da ya polarisasi ion Be 2+ terhadap pasangan elektron Halogen kecuali F-, maka BeCl2 berikatan kovalen. Sedangkan alkali tanah yang lain berikatan ion. Contoh: Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s)
f.
Reaksi dengan Asam dan Basa
Semua logam dan alkali tanah bereaksi dengan asam kuat (seperti HCl) membentuk garam dan gas hidrogen. Reaksi makin hebat dari Be ke Ba. M(s) + 2HCl(aq) → MCl 2(aq) + H2(g) Salah satu unsur logam alkali tanah yaitu Be, memiliki sifat amfoter. Berilium selain dapat bereaksi dengan asam kuat juga dapat bereaksi dengan basa kuat. Be(s) + 2NaOH (aq) → Na2Be(OH)4 + H2 (g) + H 2O(l) BeO(s) + 2NaOH(aq) → Na2Be(OH)4(aq) + H2O(l) Be(OH)2(s) + Na2Be(OH)4(aq) → 2NaOH(aq)
g.
Reaksi dengan belerang
Reaksi logam alkali tanah dengan belerang menghasilkan senyawa sulfida. M (s) + S (s) → MS(s)
2.4.
Pembuatan Logam Alkali Tanah
2.4.1. Ekstraksi Berilium (Be) a.
Metode reduksi
Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF2. Sebelum mendapatkan BeF 2, kita harus memanaskan beril [Be3Al2(SiO6)3] dengan Na2SiF6 hingga 700 0C. Karena beril adalah sumber utama berilium. BeF2 + Mg à MgF2 + Be
b.
Metode Elektrolisis
Untuk mendapatkan berilium juga kita dapat mengekstraksi dari lelehan BeCl2 yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl2 tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah
6
Katoda : Be2+ + 2e-→ Be Anode : 2Cl - → Cl2 + 2e-
2.4.2. Ekstraksi Magnesium (Mg) a.
Metode Reduksi
Untuk mendapatkan magnesium, kita dapat mengekstraksinya dari dolomite [MgCa(CO3)2]. Karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO lalu MgO.CaO dipanaskan dengan FeSi sehingga menhasi lkan Mg. 2[ MgO.CaO] + FeSi → 2Mg + Ca2SiO4 + Fe
b.
Metode Elektrolisis
Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi : CaO + H2O → Ca2+ + 2OHMg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 Selanjutnya Mg(OH)2 direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl 2 Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O Setelah mendapatkan lelehan MgCl 2 kita dapat mengelektrolisisnya mengelektrolisis nya untuk mendapatkan magnesium. Katode : Mg2+ + 2e- → Mg Anode : 2Cl - → Cl2 + 2e-
2.4.3. Ekstraksi Kalsium (Ca) a.
Metode Elektrolisis
Batu kapur (CaCO 3) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO 3 dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl2. Reaksi yang terjadi : CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 Setelah
mendapatkan
CaCl2,
kita
dapat
mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :
7
mengelektrolisisnya
agar
Katode : Ca2+ + 2e- → Ca Anode : 2Cl - → Cl2 + 2e-
b.
Metode Reduksi
Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl2 oleh Na. 6CaO + 2Al → 3 Ca + Ca 3Al2O6 CaCl2 + 2 Na → Ca + 2NaCl
2.4.4. Ekstraksi Strontium (Sr) a.
Metode Elektrolisis
Untuk mendapatkan Strontium (Sr), kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl2. Lelehan SrCl 2 bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO4]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi: katode : Sr 2+ + 2e- → Sr anode : 2Cl - → Cl2 + 2e-
2.4.5. Ekstraksi Barium (Ba) a.
Metode Elektrolisis
Barit (BaSO4) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl 2 barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl2. Reaksi yang terjadi : Katode : Ba2+ + 2e- → Ba Anode : 2Cl - → Cl2 + 2e-
b.
Metode Reduksi
Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi : 6BaO + 2Al → 3Ba + Ba 3Al2O6.
8
2.5.
Manfaat dan Kegunaan Logam Alkali Tanah
2.5.1. Berilium (Be)
a. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermassa lebih ringan. Biasanya paduan ini digunakan pada kemudi pesawat Jet. b. Berilium digunakan pada kaca dari sinar X. c. Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir. d. Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponen televisi.
2.5.2. Magnesium (Mg)
a. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu blitz. b. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi. c. Senyawa Mg(OH)2 digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencegah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag. d. Mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga bisa digunakan pada alat alat rumah tangga.
2.5.3. Kalsium (Ca)
a. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kue dan plastik. b. Senyawa CaSO4 digunakan untuk membuat gips yang berfungsi untuk membalut tulang yang patah. c. Senyawa CaCO3 biasa digunakan untuk bahan bangunan seperti komponen semen dan cat tembok. Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas. d. Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator, dapat juga mengeringkan gas dan mengikat karbon dioksida pada cerobong asap.
9
e. Ca(OH)2 digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai sumber basa yang harganya relatif murah. f.
Kalsium Karbida (CaC2) disaebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C2H2) yang digunakan untuk pengelasan.
g. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi.
2.5.4. Stronsium (Sr)
a. Stronsium dalam senyawa Sr(NO3)2 memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api. b. Stronsium
sebagai
senyawa
karbonat
biasa
digunakan
dalam
pembuatan kaca televisi berwarna dan komputer. c. Untuk pengoperasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik
dalam
baterai
nuklir
RTG
(Radiisotop
Thermoelectric
Generator).
2.5.5. Barium (Ba)
a. BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karena mampu menyerap sinar X meskipun beracun. b. BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastik karena memiliki kerapatan yang tinggi dan warna terang. c. Ba(NO3)2 digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api.
10
BAB III KESIMPULAN
Berdasarkan uraian materi yang disampaikan di atas tentang logam alkali tanah dapat disimpulkan. a. Logam alkali tanah memiliki sifat kimia dan fisika yang hampir sama dengan unsur satu golongannya. b. Logam alkali tanah dapat bereaksi dengan senyawa-senyawa lain seperti air, udara, gas hidrogen, gas nitrogen, dll. c. Logam Alkali dapat diperoleh dengan cara metode ekstraksi dan reduksi. d. Logam alkali tanah memiliki banyak manfaat dan kegunaan dalam kehidupan sehari-hari dan di berbagai disiplin ilmu.
11
DAFTAR PUSTAKA
Cotton, F.A., dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar . Terjemahan: S. Soharto. UI-Press, Jakarta. Leny, F.X.I. 2012. Golongan IIA (Logam Alkali Tanah) . Universitas Nusa Cendana, Kupang. Saini, W. 2012. Kimia Unsur (Logam Alkali Tanah).
http://wahyuni-
unhiiyblog.blogspot.com/2012/11/kimia-unsur-logam-alkali-tanah.html.. unhiiyblog.blogspot.com/2012/11/kimia-unsur-logam-alkali-tanah.html Diakses pada tanggal 8 Mei 2013. Saito, T. 1996. Kimia Anorganik . Terjemahan: Ismunandar. Iwanami Shoten, Tokyo.
12
