Unsur-unsur logam alkali

Unsur-Unsur Golongan Alkali. Unsur-unsur golongan IA disebut juga logam alkali. Unsur-unsur alkali merupakan logam yang sangat reaktif. Kereaktifan unsur alkali disebabkan kemudahan melepaskan elektron valensi pada kulit ns1 membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +1. Oleh sebab itu, unsur-unsur logam alkali tidak ditemukan sebagai logam bebas di alam, melainkan berada dalam bentuk senyawa.

1. Kelimpahan Unsur Logam Alkali di Alam.

Sumber utama logam alkali adalah air laut. Air laut merupakan larutan garam-garam alkali dan alkali tanah dengan NaCl sebagai zat terlarut utamanya. Jika air laut diuapkan, garam-garam yang terlarut akan membentuk kristal. Selain air laut, sumber utama logam natrium dan kalium adalah deposit mineral yang ditambang dari dalam tanah, seperti halit (NaCl), silvit (KCl), dan karnalit (KCl.MgCl.H2O). Mineral-mineral ini banyak ditemukan di berbagai belahan bumi.
Tabel 3.7 Mineral Utama Logam Alkali

Unsur

Sumber Utama

Litium Spodumen, LiAl(Si2O6)
Natrium NaCl
Kalium KCl
Rubidium Lepidolit, Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3
Cesium Pollusit, Cs4Al4Si9O26.H2O

Pembentukan mineral Logam Alkali tersebut melalui proses yang lama. Mineral Logam Alkali berasal dari air laut yang menguap dan garam-garam terlarut mengendap sebagai mineral. Kemudian, secara perlahan mineral Logam Alkali tersebut tertimbun oleh debu dan tanah sehingga banyak ditemukan tidak jauh dari pantai. Logam alkali lain diperoleh dari mineral aluminosilikat. Litium terdapat dalam bentuk spodumen, LiAl(SiO3)2. Rubidium terdapat dalam mineral lepidolit. Cesium diperoleh dari pollusit yang sangat jarang, CsAl(SiO3)2.H2O. Fransium bersifat radioaktif.

2. Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali.

Unsur-unsur logam alkali semuanya logam yang sangat reaktif dengan sifat-sifat fisika ditunjukkan pada Tabel 3.8. Logam alkali sangat reaktif dalam air. Oleh karena tangan kita mengandung air, logam alkali tidak boleh disentuh langsung oleh tangan. Tabel 3.8 Sifat-Sifat Fisika Logam Alkali

Sifat Sifat Li Na K Rb Cs
Titik leleh (°C) 181 97,8 63,6 38,9 28,4
Titik didih (°C) 1347 883 774 688 678
Massa jenis (g cm–3) 0,53 0,97 0,86 1,53 1,88
Keelektronegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7
Jari-jari ion ( ) 0,9 1,7 1,5 1,67 1,8

Semua unsur golongan IA berwarna putih keperakan berupa logam padat, kecuali cesium berwujud cair pada suhu kamar. Logam alkali Natrium merupakan logam lunak dan dapat dipotong dengan pisau. Logam alkali Kalium lebih lunak dari natrium. Pada Tabel 3.8 tampak bahwa logam litium, natrium, dan kalium mempunyai massa jenis kurang dari 1,0 g cm–3. Akibatnya, logam tersebut terapung dalam air (Gambar 3.12a). Akan tetapi, ketiga logam ini sangat reaktif terhadap air dan reaksinya bersifat eksplosif disertai nyala.

Logam litium terapung di air

Gambar 3.12 (a) Logam litium terapung di air karena massa jenisnya lebih kecil dari air. (b) Logam natrium harus disimpan dalam minyak tanah.

Sifat-sifat fisika logam alkali seperti lunak dengan titik leleh rendah menjadi petunjuk bahwa ikatan logam antaratom dalam alkali sangat lemah. Ini akibat jari-jari atom logam alkali relatif besar dibandingkan unsur-unsur lain dalam satu periode. Penurunan titik leleh dari logam alkali litium ke cesium disebabkan oleh jari-jari atom yang makin besar sehingga mengurangi kekuatan ikatan antaratom logam. Logam-logam alkali merupakan reduktor paling kuat, seperti ditunjukkan oleh potensial reduksi standar yang negatif.
Tabel 3.9 Potensial Reduksi Standar Logam Alkali

Logam Alkali Li Na K Rb Cs
Potensial reduksi (V) –3,05 –2,71 –2,93 –2,99 –3,02

Keelektronegatifan logam alkali pada umumnya rendah (cesium paling rendah), yang berarti logam tersebut cenderung membentuk kation. Sifat logam alkali ini juga didukung oleh energi ionisasi pertama yang rendah, sedangkan energi ionisasi kedua sangat tinggi sehingga hanya ion dengan biloks +1 yang dapat dibentuk oleh logam alkali. Semua logam alkali dapat bereaksi dengan air. Reaksi logam alkali melibatkan pergantian hidrogen dari air oleh logam membentuk suatu basa kuat disertai pelepasan gas hidrogen.

2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)

Kereaktifan logam alkali terhadap air menjadi sangat kuat dari atas ke bawah dalam tabel periodik. Sepotong logam litium jika dimasukkan ke dalam air akan bergerak di sekitar permukaan air disertai pelepasan gas H2. Logam alkali Kalium bereaksi sangat dahsyat disertai ledakan dan nyala api berwarna ungu. Dalam udara terbuka, logam alkali bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Logam alkali Litium membentuk Li2O, natrium membentuk Na2O, tetapi produk yang dominan adalah natrium peroksida (Na2O2). Jika kalium dibakar dengan oksigen, produk dominan adalah kalium superoksida (K2O), suatu senyawa berwarna kuning-jingga. Oksida ini merupakan senyawa ion dari ion K+ dan ion O2.

Logam alkali bereaksi dengan halogen membentuk garam halida. Pada suhu tinggi, logam alkali bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida, seperti LiH dan NaH. Di udara terbuka, litium dapat bereaksi dengan gas nitrogen, sedangkan logam lainnya tidak dapat bereaksi. Jika logam alkali atau senyawanya dibakar dalam nyala bunsen, akan tampak warna yang khas untuk setiap logam alkali. Warna-warna tersebut menjadi petunjuk adanya logam alkali di dalam suatu sampel. Jika muatan listrik dilewatkan ke dalam uap natrium akan terpancar sinar kuning yang terang. Oleh karena nyalanya yang terang, uap natrium dipakai sebagai pengisi lampu penerang jalan raya atau kendaraan. Disamping itu, nyala lampu natrium dapat menembus kabut.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam Alkali.

Logam alkali natrium dan litium dibuat dengan cara elektrolisis lelehan garamnya. Logam alkali natrium kali pertama dibuat pada tahun 1807 oleh Humpry Davy melalui elektrolisis lelehan NaOH. Cara ini merupakan metode pembuatan logam natrium di industri (lihat Gambar 3.14).

elektrolisis lelehan NaCl

Gambar 3.14Perangkat elektrolisis lelehan NaCl pada pembuatan logam Alkali

Oleh karena elektrolisis di atas diperlukan suhu tinggi sekitar 800°C untuk melelehkan garam NaCl maka untuk menurunkan suhu titik lelehnya bahan baku dicampur CaCl2 membentuk campuran NaCl–CaCl2. Penambahan CaCl2 ke dalam NaCl dapat menurunkan titik leleh NaCl hingga sekitar 580°C. Demikian juga logam alkali litium diperoleh dari elektrolisis lelehan campuran LiCl–KCl. Logam alkali Kalium lebih mudah dibuat melalui reduksi kimia daripada melalui elektrolisis KCl. Secara komersial, lelehan KCl direaksikan dengan logam natrium pada 870°C, persamaan reaksinya:

Na(l) + KCl(l)→NaCl(l) + K(g)

Uap kalium meninggalkan reaktor yang selanjutnya dikondensasi. Sejumlah besar natrium digunakan dalam pembuatan senyawa Na2O2dan NaNH2. Oleh karena natrium merupakan zat pereduksi kuat, logam natrium sering digunakan pada pembuatan logam lain seperti titan dan sintesis beberapa senyawa organik.

Model paduan logam Li

Gambar 3.15 Model paduan logam Li–Al Identifikasikan oleh Anda mana logam litium dan yang mana logam aluminium.

Logam penting lainnya adalah litium, berguna sebagai paduan Li–Al. Paduan logam alkali ini sangat ringan sehingga banyak digunakan untuk membuat kerangka pesawat terbang dan material lainnya. Kegunaan dari logam alkali litium adalah sebagai anode pada baterai. Hal ini dimungkinkan karena litium memiliki massa jenis rendah dan potensial reduksi standarnya sangat negatif. Sejumlah kecil kalium diproduksi untuk membuat K2O yang digunakan dalam masker gas dengan sistem tertutup (lihat Gambar 3.16). Kelebihan dari masker ini adalah uap hasil pernapasan (CO2 + H2O) bereaksi dengan superoksida menghasilkan gas oksigen.

4K2O(s) + 2H2O(l) → 4KOH(s) + 3O2(g)

Kalium hidroksida yang dihasilkan dalam reaksi ini mengikat karbon dioksida dari hasil pernapasan.
KOH(s) + CO2(g) → KHCO3(s)

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Alkali.

Senyawa alkali banyak dimanfaatkan, terutama dalam industri dan rumah tangga. Beberapa kegunaan senyawa alkali dijabarkan dalam Tabel 3.10.

Masker K2O dengan sistem Tertutup

Gambar 3.16Masker K2O dengan sistem Tertutup
Tabel 3.10 Kegunaan Senyawa Alkali

a. Unsur Natrium

Natrium memiliki kemampuan daya gabung terhadap oksigen besar, sehingga sangat mudah terbakar di udara. Oleh karena itu, Na disimpan dalam minyak tanah atau dalam parafin cair. Natrium terbakar dengan nyala kuning. Natrium banyak digunakan untuk pembuatan lampu-lampu natrium dan pembuatan senyawa-senyawa organik.

b. Senyawa Natrium Hidroksida

Natrium hidroksida (NaOH), disebut juga soda api atau soda kaustik. NaOH adalah suatu basa yang sangat kuat; larut dengan baik dalam air dengan menimbulkan kalor (larutannya dinamakan lindi natron); mengikat CO2 dari udara dan berubah menjadi Na2CO3. Soda api digunakan dalam membuat “sabun keras”, membersihkan minyak tanah, dan dalam industri.

c. Senyawa Natrium Klorida

Natrium klorida (NaCl) penting sebagai bahan makanan, dan pengawet sayur, daging, telur, dan ikan. Penambahan NaCl dalam air es digunakan sebagai pendingin dalam pembuatan bermacam-macam es, misal es puter, es lilin, dan es krim. Dalam industri, NaCl digunakan sebagai sumber unsur Na dan Cl, dan sebagai bahan pembuatan senyawan-senyawa lain yang mengandung Na atau Cl, seperti asam klorida, dan soda. NaCl dalam industri keramik dipakai sebagai campuran bahan glasir.

d. Senyawa Natrium Karbonat

Natrium karbonat (soda) mudah larut dalam air, dan larutannya bersifat basa. Berdasarkan sifat inilah maka soda digunakan sebagai zat pencuci. Soda digunakan dalam perusahaan pencucian untuk menghilangkan noda minyak. Soda juga dipakai dalam industri kaca, dan untuk melunakkan air sadah.

e. Senyawa Natrium Hidrogen Karbonat

Natrium hidrogen karbonat dipakai dalam alat pemadam api. Alat ini diisi dengan larutan NaHCO3 dicampur dengan saponin, suatu zat dapat berbuih. Fungsi lain NaHCO3 adalah untuk menghilangkan bau tengik dari mentega; mengembangkan kue; menghilangkan lemak dan lilin dalam pencucian bulu domba; serta menghilangkan gom dari sutra.

f. Senyawa Natrium Nitrat atau Sendawa Chili

Natrium nitrat dipakai sebagai pupuk buatan dan pembuatan asam sendawa.

g. Senyawa Kalium Nitrat

Kalium nitrat berupa hablur-hablur putih, tidak higroskopik. Senyawa ini digunakan sebagai pengawet daging dan dalam pembuatan mesiu.

h. Senyawa Kalium Iodida dan Kalium Bromida

Kedua garam tersebut terdapat dalam jumlah sedikit di alam (dalam air laut). Keduanya dipakai dalam obat-obatan. KI mempunyai sifat membersihkan darah, sedangkan KBr dapat menenangkan saraf (obat tidur). KBr juga dipakai dalam pemotretan.

i. Senyawa Kalium Klorat dan Kalium Hidroksida

Senyawa kalium klorat tidak begitu mudah larut dalam air, merupakan oksidator kuat, lebih-lebih dengan katalis MnO2. Kalium klorat dipakai dalam pembuatan korek api, pembuatan petasan, dan sebagai obat kumur. Adapun kalium hidroksida (KOH) dipakai dalam pembuatan sabun mandi.

j. Unsur Litium

Senyawa yang paling penting dari unsur litium adalah senyawa klorida, sulfat, dan karbonat. Litium karbonat digunakan dalam pembuatan peralatan gelas dan keramik. Pada kemurnian yang tinggi senyawa ini digunakan dalam pengobatan pada kerusakan mental tertentu. Senyawa ini juga berfungsi sebagai bahan dalam pembuatan senyawa litium lainnya, misal pada pembuatan litium hidroksida.

Sifat

Kegunaan

Li2CO3 Produksi aluminium
Pembuatan LiOH
LiOH Pabrik sabun litium untuk pelumas
LiH Pereduksi pada sintetis organik
Pembuatan antihistamin dan obat-obatan
NaCl Sumber Na dan NaCl
Bumbu, dan penyedap makanan
Pabrik sabun (mengendapkan sabun dari campuran reaksi)
NaOH Industri pulp dan kertas
Ekstraksi oksida aluminium
Pabrik rayon viskosa
Pemurnian minyak bumi
Na2CO3 Pabrik sabun
Pabrik gelas
Digunakan dalam detergen dan softener
Na2O2 Pemutih tekstil
NaNH2 Pembuatan celupan indigo untuk blue jeans denim
KCl Pupuk
KOH Pabrik sabun lunak
K2CO3 Pabrik gelas
KNO3 Pupuk dan bahan peledak

Litium karbonat adalah garam yang kurang larut, diperoleh dari pengolahan bijih litium. Garam ini digunakan untuk membuat LiOH. Kalsium hidroksida bereaksi dengan litium karbonat mengendapkan kalsium karbonat, dan meninggalkan larutan LiOH.

Contoh Pembuatan Unsur Alkali

Tunjukkan dengan persamaan kimia, bagaimana KNO3 (kalium nitrat) dapat dibuat dari KCl (kalium klorida) dan asam nitrat dalam dua tahap.
Jawab
Kalium hidroksida dibuat secara komersial dari kalium klorida dengan cara elektrolisis larutannya.
2 KCl(aq) + 2 H2O(l)→2KOH (aq) + H2(g) + Cl2(g)
Jika larutan kalium hidroksida dari hasil elektrolisis dinetralkan dengan asam nitrat:
KOH(aq) + HNO3(aq)→ KNO3(aq) + H2O(l)
Ca(OH)2(aq) + Li2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2LiOH(aq)
LiOH digunakan pada pabrik sabun litium untuk pelumas. Natrium klorida merupakan sumber logam natrium dan bahan baku senyawa natrium lainnya. Senyawa NaOH diproduksi melalui elektrolisis larutan natrium klorida. Reaksi total sel elektrolisis adalah
2NaCl(aq) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)+ Cl2(g)

Natrium hidroksida merupakan basa kuat dan memiliki banyak aplikasi penting dalam proses kimia. Sejumlah besar NaOH digunakan untuk membuat kertas, memisahkan aluminium oksida, dan penyulingan minyak bumi. Senyawa Na2CO3 (soda ash) dipakai pada pembuatan gelas. Senyawa Na2CO3.10H2O dipakai sebagai pelunak air sadah yang ditambahkan ke dalam pembuatan sabun. Natrium karbonat dibuat melalui proses solvay, yaitu metode pembuatan Na2CO3 dari NaCl, NH3, dan CO2. Dalam proses solvay: NH3dilarutkan ke dalam larutan jenuh NaCl, kemudian gas CO2 dihembuskan ke dalam larutan hingga terbentuk endapan NaHCO3 (baking soda). Reaksi total:

NH3(g) + NaCl(aq) + CO2(g) → NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)

Endapan NaHCO3 disaring, dicuci, kemudian dipanaskan sekitar 175°C, dan NaHCO3 terurai menjadi natrium karbonat.

2NaHCO3(s)⎯Δ⎯→ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l)

Kalium klorida merupakan senyawa kalium penting. Lebih dari 90% KCl digunakan dalam pupuk, sebab ion kalium berfungsi sebagai nutrien bagi tanaman. Secara berkala, KCl digunakan untuk membuat kalium dan senyawa kalium yang lain. Kalium hidroksida diperoleh dari elektrolisis larutan KCl.

Artikel Terkait

Updated: 5 December 2014 — 05:28

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Budisma.web.id © 2014 Frontier Theme