ALKALI TANAH LENGKAP

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 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.

SIFAT-SIFAT PERIODIK UNSUR

Jari-Jari Atom adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron di kulit terluar. Besarnya jari-jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom unsur tersebut. Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulit elektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya. Jadi, dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom.

Jari-Jari Ion. Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya. Ion bermuatan positif (kation) mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion bermuatan negatif (anion) mempunyai jari-jari yang lebih besar jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya.

Energi Ionisasi (EI) adalah energi yang diperlukan atom dalam untuk melepaskan satu elektron sehingga membentuk ion bermuatan +1. Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar, begitu juga pada pelepasan elektron yang ke-3 dan seterusnya. Maka EI 1<>

Afinitas Elektron adalah energi yang dilepaskan oleh atom apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif. Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima elektron dan unsurnya akan semakin reaktif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar. Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA. Afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan VIIA.

Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa. Harga keelektronegatifan ini diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 sampai 4. Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung menerima elektron dan akan membentuk ion negatif. Sedangkan unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung melepaskan elektron dan akan membentuk ion positif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.

Sifat Logam dan Non Logam. Sifat logam berhubungan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom untuk melepaskan elektron membentuk kation. Sifat logam bergantung pada besarnya energi ionisasi (EI). Makin besar harga EI, makin sulit bagi atom untuk melepaskan elektron dan makin berkurang sifat logamnya. Sifat non logam berhubungan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan atom untuk menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), sifat logam berkurang sedangkan sifat non logam bertambah. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), sifat logam bertambah sedangkan sifat non logam berkurang. Unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah dalam sistem periodik unsur, sedangkan unsur non logam terletak pada bagian kanan-atas. Unsur-unsur yang terletak pada daerah peralihan antara unsur logam dengan non logam disebut unsur metaloid. Metalloid adalah unsur yang mempunyai sifat logam dan non logam.

Kereaktifan. Kereaktifan bergantung pada kecenderungan unsur untuk melepas atau menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), mula-mula kereaktifan menurun, tapi akan semakin bertambah hingga golongan alkali tanah (VIIA).

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.

Beberapa Sifat Umum Logam Alkali Tanah
Sifat Umum	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Nomor Atom	4	12	20	38	56
Konfigurasi Elektron	[He] 2s2	[Ne] 3s2	[Ar] 4s2	[Kr] 5s2	[Xe] 6s2
Titik Leleh	1553	923	1111	1041	987
Titik Didih	3043	1383	1713	1653	1913
Jari-jari Atom (Angstrom)	1.12	1.60	1.97	2.15	2.22
Jari-jari Ion (Angstrom)	0.31	0.65	0.99	1.13	1.35
Energi Ionisasi I (KJ mol-1)	900	740	590	550	500
Energi Ionisasi II (KJ mol-1)	1800	1450	1150	1060	970
Elektronegativitas	1.57	1.31	1.00	0.95	0.89
Potensial Elektrode (V) M2+ + 2e à M	-1.85	-2.37	-2.87	-2.89	-2.90
Massa Jenis (g mL-1)	1.86	1.75	1.55	2.6	3.6

Berdasarkan Tabel diatas dapat diamati juga hal-hal sebagai berikut,

1. Konfigurasi elektronnya menunjukan bahwa logam alkali tanah mempunyai elektron valensi ns². Selain jari-jari atomnya yang lebih kecil dibandingkan logam alkali, kedua elektron valensinya yang telah berpasangan mengakibatkan energi ionisasi logam alkali tanah lebih tinggi daripada alkali.
2. Meskipun energi ionisasinya tinggi, tetapi karena energi hidrasi dari ion M²⁺ dari alkali tanah lebih besar daripada energi hidrasi ion M⁺ dari alkali, mengakibatkan logam alkali tetap mudah melepaskan kedua electron valensinya, sehingga lebih stabil sebagai ion M²⁺.
3. Jari-jari atomnya yang lebih kecil dan muatan intinya yang lebih besar mengakibatkan logam alkali tanah membentuk kristal dengan susunan yang lebih rapat, sehingga mempunyai sifat yang lebih keras daripada logam alkali dan massa jenisnya lebih tinggi.
4. Berilium mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup besar, kedua hal ini menyebabkan berilium dalam berikatan cenderung membentuk ikatan kovalen.
5. Potensial elektrode (reduki) standar logam alkali tanah menunjukkan harga yang rendah (negatif). Hal ini menunjukkan bahwa logam alkali tanah merupakan reduktor yang cukup kuat, bahkan kalsium, stronsium, dan barium mempunyai daya reduksi yang lebih kuat daripada natrium.
6. Titik didih dan titik leleh logam alkali tanah lebih tinggi daripada suhu ruangan. Oleh karena itu, unsur-unsur logam alkali tanah berwujud padat pada suhu ruangan.

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

Reaksi-Reaksi Logam Alkali Tanah
Reaksi secara umum	Keterangan
2M(s) + O2(g) à 2MO(s)	Reaksi selain Be dan Mg tak perlu Pemanasan
M(s) + O2(g) à MO2 (s)	Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, Be, Mg, dan Ca, tidak terjadi
M(s) + X2(g) à MX2 (s)	X: F, Cl, Br, dan I
M(s) + S(s) à MS (s)
M(s) + 2H2O (l) à M(OH)2 (aq) + H2 (g)	Be tidak dapat, Mg perlu pemanasan
3M(s) + N2 (g) à M3N2 (s)	Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung
M(s) + 2H+(aq) à M2+(aq) + H2 (g)	Reaksi cepat berlangsung
M(s) + H2 (g) à MH2 (s)	Perlu pemanasan, Be dan Mg tidak dapat berlangsung

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) + H_2(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) + O_{2 (g)} –> 2MgO_(s)

Ba_(s) + O_{2(g) (berlebihan)} –> BaO_2(s)

Pembakaran Magnesium di udara dengan Oksigen terbatas pada suhu tinggi akan dapat menghasilkan Magnesium Nitrida (Mg₃N₂)

4Mg_(s) + ½ O_2(g) + N_{2 (g)} –> MgO_(s) + Mg₃N_2(s)

Bila Mg₃N₂ direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH₃

Mg₃N_2(s) + 6H₂O_(l) –> 3Mg(OH)_2(s) + 2NH_3(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) + N_2(g) –> Mg₃N_2(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) + Cl_2(g) –> CaCl_2(s)

PROSES EKSTRAKSI LOGAM ALKALI TANAH

Ekstraksi adalah pemisahan suatu unsur dari suatu senyawa. Logam alkali tanah dapat di ekstraksi dari senyawanya. Untuk mengekstraksinya kita dapat menggunakan dua cara, yaitu metode reduksi dan metode elektrolisis.

Ekstraksi Berilium (Be)

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 –> MgF₂ + Be

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 :

Katoda : Be²⁺ + 2e^- –> Be

Anode : 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Magnesium (Mg)

Metode Reduksi

Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [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 menhasilkan Mg.

2[ MgO.CaO] + FeSi –> 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe

Metode Elektrolisis

Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi :

CaO + H₂O –> Ca²⁺ + 2OH^-

Mg²⁺ + 2OH^- –> Mg(OH)₂

Selanjutnya Mg(OH)₂ direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl₂

Mg(OH)₂ + 2HCl –> MgCl₂ + 2H₂O

Setelah mendapatkan lelehan MgCl₂ kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium

Katode : Mg²⁺ + 2e^- à Mg

Anode : 2Cl^- –> Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Kalsium (Ca)

Metode Elektrolisis

Batu kapur (CaCO₃) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO₃ dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl₂. Reaksi yang terjadi :

CaCO₃ + 2HCl –> CaCl₂ + H₂O + CO₂

Setelah mendapatkan CaCl_2, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :

Katoda ; Ca²⁺ + 2e^- –> Ca

Anoda ; 2Cl^- –> Cl₂ + 2e^-

Metode Reduksi

Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl₂­ oleh Na. Reduksi CaO oleh Al

6CaO + 2Al –> 3 Ca + Ca₃Al₂O₆

Reduksi CaCl₂ oleh Na

CaCl₂ + 2 Na –> Ca + 2NaCl

Ekstraksi Strontium (Sr)

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl_2­. Lelehan SrCl₂ bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO₄]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi ;

katode ; Sr²⁺ +2e^- –> Sr

anoda ; 2Cl^- –> Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Barium (Ba)

Metode Elektrolisis

Barit (BaSO₄) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl₂ barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl_2. Reaksi yang terjadi :

katode ; Ba²⁺ +2e^- –> Ba

anoda ; 2Cl^- –> Cl₂ + 2e^-

Metode Reduksi

Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi :

6BaO + 2Al –> 3Ba + Ba₃Al₂O_6.

KEBERADAAN DI ALAM

Logam alkali tanah memilii sifat yang reaktif sehingga di alam hanya ditemukan dalam bentuk senyawanya. Berikut keberadaan senyawa yang mengandung logam alkali :

Berilium. Berilium tidak begitu banyak terdapat di kerak bumi, bahkan hampir bisa dikatakan tidak ada. Sedangkan di alam berilium dapat bersenyawa menjadi Mineral beril [Be₃Al₂(SiO ₆)₃], dan Krisoberil [Al₂BeO₄].

Magnesium. Magnesium berperingkat nomor 7 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 1,9% keberadaannya. Di alam magnesium bisa bersenyawa menjadi Magnesium Klorida [MgCl₂], Senyawa Karbonat [MgCO₃], Dolomit [MgCa(CO₃)₂], dan Senyawa Epsomit [MgSO₄.7H₂O]

Kalsium. Kalsium adalah logam alkali yang paling banyak terdapat di kerak bumi. Bahkan kalsium menjadi nomor 5 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 3,4% keberadaanya. Di alam kalsium dapat membentuk senyawa karbonat [CaCO₃], Senyawa Fospat [CaPO₄], Senyawa Sulfat [CaSO₄], Senyawa Fourida [CaF]

Stronsium. Stronsium berada di kerak bumi dengan jumlah 0,03%. Di alam strontium dapat membuntuk senyawa Mineral Selesit [SrSO₄], dan Strontianit

Barium. Barium berada di kerak bumi sebanyak 0,04%. Di alam barium dapat membentuk senyawa : Mineral Baritin [BaSO₄], dan Mineral Witerit [BaCO₃]

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.