Golongan IIA (Alkali Tanah)

Pendahuluan

Unsur-unsur yang termasuk golongan ini adalah Berilium, Magnesium, Kalsium,

stonsium, barium dan radium (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra). Unsur- unsur alkali tanah

memiliki dua elektron pada orbital terluarnya, sehingga konfigurasi elektron terluar untuk

unsur-unsur itu dapat ditulis ns2 , (n = 2,3,...). unsur alkali tanah merupakan unsur logam

yang memiliki reaktivitas cukup tinggi pada umumnya, membrntuk senyawa ionik tak

berwarna, tetapi memiliki sifat basa yang sedikit lemah daripada unsur-unsur alkali.

Berilium menunjukkan beberapa sifat yang agak berbeda dibandingkan dengan unsur-

unsur alkali tanah lainya, tetapi memiliki sifat diagonal dengan alumunium dalam

golongan 13

Berilium terdapat pada mineral beril, Be3Al2(SiO3)6. Senyawa Be sangat beracun,

terutama jika uapnya dihirup. Magnesium, Kalsium, Stonsium, dan Barium banyak

terdapat dalam mineral-mineral dan dalam kehidupan laut. Mg, Ca, Sr, dan Ba terbanyak

berasal dari batuan kapur, CaCO3; Dolomit; dan karnalit; KCl.MgCl2.6H2O: Strontianit,

SrSO4; dan barit, BaSO4 tidak terlalu banyak (melimpah) dialam. Seluruh isotop radium

adalah radio aktif yang mempunyai waktu paruh 1600 tahun dalam deret peluruhan 283U.

Radium pertama kali diisosiasi oleh pierre dan marie curie, dari biji uranium pitchblend.

Mineral ini dikumpulkan dari lautan sebagai hasil samping pengendapan BaSO4. radium

digunakan pada terapi kanker.

Sifat fisis logam alkali tanah

Berbagai data fisis logam alkali tanah diberikan dalam tabel 3.9. dari berilium ke barium

jari-jari atom meningkat secara beraturan. Pertambahan jari-jari menyebabkan penurunan

energi pengionan dan keelektronegatifan. Potensial elektrode juga meningkat dari

kalsium ke barium, akan tetapi berlilium menujukkan penyimpangan karena potensial

elektodenya relatif kecil. Hal itu disebabkan energi ionisasi berilium (tingkat pertama +

tingkat kedua) relatif besar. Titik cair dan titik didih cenderung menurun dari atas ke

bawah. Sifat-sifat fisis, seperti titik cair, rapatan, dan kekerasan, logam alkali tanah lebih

besar jika dibandingkan dengan logam alkali seperiode. Hal itu disebabkan logam alkali

tanah mempunyai dua elektron valensi sehingga ikatan logamnya lebih kuat.

Tabel data fisis logam alkali tanah

Sifat Be Mg Ca Sr Ba

Nomor Atom 4 12 20 38 56

Konfigurasi electron [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2

titik cair, (C ) 1278 649 839 769 725

titik didih, ( C ) 2970 1090 1484 1384 1640

Rapatan (densitas), gr/cm3 1.85 1.74 1.54 2.6 3.51

Energi pengionan          

pertama, kJ/mol 899 738 590 590 503

Kedua, kJ/mol 1757 1451 1145 1064 965

ketiga, kJ/mol 14848 7733 4912 4210 3430

keelektronegatifan skala

pauling 1.5 1.2 1 1 0.9

Potenasial reduksi standar -1.7 -2.38 -2.76 -2.89 -2.9

Jari-jari atom, A 1.11 1.6 1.97 2.15 2.17

Jari-jari ion , A 0.3 0.65 0.99 1.13 1.35

Kekerasan (skala Mohs) 5 2 1.5 1.8 2

Warna Nyala

tidak

ada

tidak

ada

Jingga

merah merah Hijau

Sifat-sifat kimia logam alkali tanah

Kereaktifan logam alkali tanah meningakat dari berilium ke barium. Fakta ini sesuai

dengan yang diharapan. 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,

stronsium, dan barium, yaitu logam alkali tanah yang bagian bawah, berbentuk sanyawa

ion, sedangkan senyawa-senyawa berilium dan senyawa-senyawa magnesium 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

terhadap litium, magnesium kurang reaktif dibandingkan terhadap natriumn dan

seterusnya. Hal itu disebabkan jari-jari atom logam alkali tanah lebih kecil, sehingga

energi pengionan lebih besar. Lagi pula logam alkali tanah mempunyai dua elektron

valensi, sedangkan logam alkali hanya satu. Kereaktifan kalsium, sronsium, dan barium

tidak terlalu berbeda dari logam alkali, tetapi berilium dan magnesium jaur kurang aktif.

Beberapa reaksi logam alkali tanah berikut menggambarkan kecendrungan sifat unsur-

unsur itu.

1. reaksi dengan air

kalsium, stronsium, dan barium bereaksi baik dengan air membentuk basa dan gas

hidrogen. Magnesium bereaksi sangat lambat dengan air dingin dan sedikit lebih baik

dengan air panas, sedangkan berilium tidak bereaksi.

M(s) + 2H20(l) M(OH)2(aq) + H2(g)

(M=Mg, Ca, Sr, Ba, dan Ra)

2. reaksi dengan udara

semua logam alkali tanah terkorosi terus menerus di udara membentuk oksida, hidroksida

atau karbonat, kecuali berilium dan magnesium. Berilium dan magnesium juga bereaksi

dengan oksigen di udara, tetapi lapisan oksida yang terbentuk melekat pada permukaan

logam sehingga menghambat korosi berlanjut. Apabila dipanaskan kuat, semua logam

alkali tanah, termasuk berilium dan magnesium, terbakar di udara membentuk oksida dan

nitrida.

2M(s) + O2(g) 2MO(s)

3M(s) + N2 (g) M3N2

3. reaksi dengan Halogen (X2)

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk garam halide.

M(s) + X2(g) MX2(s)

Lelehan halida dari berilium mempunyai daya hantar listrik yang buruk. Hal itu

menunjukkan bahwa halida berilium bersifat kovalen.

4. reaksi dengan asam dan basa

Semua logam alkali tanah bereaksi dengan asam kuat seperti (HCl) membentuk garam

dan gas hidrogen. Reaksi makin hebat dari Be ke Ba.

M(s) + 2HCl(aq) MCl2(aq) + H2(g)

Be juga bereaksi dengan basa kuat, membentuk Be(OH)42- dan gas H2

Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) Na2Be(OH)4(aq) + H2 (g)

Reaksi nyala logam alkali dan alkali tanah

Salah satu ciri khas dari suatu unsur ialah sperktum emisinya. Unsur yang tereksitasi

karena pemanasan ataupun karena sebab lainya, memencarkan radiasi elektromagnetik

yang disebut spektrum emisi. Spektrum emisi teramati sebagai pancaran cahaya dengan

warna tertentu, akan tetapi sesungguhnya itu terdiri atas beberapa garis warna (panjang

gelombang) yang khas bagi setiap unsur. Karena keunikanya, spektrum emisi dapat

digunakan untuk mengenali suatu unsur.

Unsur-unsur logam dapat dieksitasikan dengan memanaskan /membakar senyawanya

pada nyala api, misalnya pada pembakar bunsen atau pembakar spiritus. Akan lebih baik

jika yang digunakan garam klorida karena relatif mudah menguap. Warna nyala logam

alkali diberikan pada tabel 3.10.

Tabel 3..10 Warna nyala unsur-unsur alkali dan alkali tanah

Unsur Warna Nyala Unsur Warna NyalaLitium Merah Berilium PutihNatrium Kuning Magnesium PutihKalium Ungu Kalsium Jingga-MerahRubidium Merah Stronsium MerahSesium Biru Barium Hijau

Kelarutan Senyawa Logam Alkali Tanah

Salah satu perbedaan logam alkali dari alkali tanah adalah dalam hal kelarutan

senyawanya. Senyawa logam alkali pada umunya mudah larut dalam air, sedangkan

senyawa logam alkali tanah banyak yang sukar larut. Beberpa di antaranya diberikan

pada tabel 3.11.

Tabel 3.11 tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) senyawa-senyaawa alkali tanah

Anion

KationOH- SO4

2- CrO42- CO3

2- C2O42-

Be2+ 2 x 10 -18 (besar) (besar) - (kecil)

Mg2+ 1.8 x 10-11 (besar) (besar) 1 x 10-5 8.6 x 10-5

Ca2+ 5.5 x 10-6 9.1 x 10-6 7.1 x 10-4 2.8 x 10-9 2 x 10-9

Sr2+ 3.2 x 10-4 7.6 x 10-7 3.6 x 10-5 1.1.x 10-10 2 x 10-7

Ba2+ 5 x 10-3 1.1 x 10-10 1.2 x 10-10 5.1 x 10-9 1.6 x 10-7

*) Hanya dikenal garam hidroksi karbonat, Be(OH)2.BeCO3, yang sukar larut; BeCO3

tidak dikenal.

Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan beberapa hal berikut.

1. Kelarutan basa bertambah dari Be(OH)2 ke Ba(OH)2. dalam hal ini, Be(OH)2 dan

Mg(OH)2 tergolong sukar larut, Ca(OH)2 sedikit larut, sedangkan Sr(OH)2 dan

Ba(OH)2 mudah larut.

2. Kelarutan garam sulfat berkurang dari BeSO4 ke BaSO4. dalam hal ini, BeSO4 dan

MgSO4 tergolong mudah larut, CaSO4 sedikit larut, sedangkan SrSO4 dan BaSO4

sukar larut.

3. Kelarutan garam kromat berkurang dari BeCrO4 ke BaCrO4. dalam hal ini,

BeCrO4, MgCrO4, serta CaCrO4 tergolong mudah larut, SrCrO4 sedikit larut,

sedangkan BaCrO4 sukar larut.

4. semua garam karbonat sukar larut

5. semua garam oksalat sukar larut, kecuali MgC2O4 sedikit larut.

Perbedaan kelarutan senyawa alkali tanah dapat digunakan untuk pemisahan atau

identifikasi ion alkali tanah.

Pembuatan dan Mamfaat Beberapa Unsur Logam Alkali Tanah dan

Senyawanya

MAGNESIUM

a. pembuatan magnesium

Di anatara logam alkali tanah, magnesium paling banyak diproduksi. Sama seperti

pembuatan natrium, pembuatan magnesium juga dilakukan melalui elektrolisis lelehan

garam kloridanya.

Dalam industri, magnesium dibuat dari air laut melalui tahap-tahap sebagai berikut.

Mula-mula air laut dicampur dengan kapur (CaO) sehingga magnesium mengendap

sebagai magnesium hidroksida (Mg(OH)2).

CaO(s) + H2O(l) 2Ca2+

(aq) + 2OH-(aq)

Mg2+(aq) + 2OH-

(aq) Mg(OH)2(s)

Adapun CaO dibuat dari batu kapur atau kulit kerang melalui pemanasan.

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Endapan magnesium hidroksida yang terbentuk, disaring kemudian direaksikan dengan

larutan asam klorida pekat.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) MgCl2 (aq) + 2H2O(l)

Selanjutnya, larutan diuapkan sehingga diperoleh kristal magnesium klorida (MgCl2).

Kristal itu kemudian dicairkan dan dielektrolisis

MgCl2(l) Mg 2+(l) + 2Cl-

Katode : Mg2+(l) + 2e Mg(l)

Anode : 2Cl-(l) Cl2(g) +2e

b. Penggunaan magnesium

Kegunaan utama magnesium adalah untuk membuat logam campur. Paduan magnesium

dengan aluminium, yang disebut magnalium, merupakan logam yang kuat tetapi ringan ,

resisten terhadap asam maupun basa, serta tahan korosi. Paduan itu digunakan untuk

membuat komponen pesawat tebang, rudal bak truk, serta berbagai peralatan lainya. Oleh

karena reduktor kuat, sedikit magnesium digunakan pada pengolahan logam tertentu.

Pembakaran magnesium menghasilkan cahaya yang sangat terang, sehingga unsur itu

digunakan untuk membuat kembang api.

BARIUM HIDROKSIDA

Rumus : Ba(OH)2.8H2O ; BM : 315.8

Nama lain : Barium hydrate, caustic baryta

Pemerian : Masa putih, atau kristal trasparan, sangat alkali, menyerap CO2 dari udara

dengan cepat, mejadi larut tidak sempurna dalam air, bersifat racun, BJ : 2.13, melebur

780C pada 1000C kehilangan 7 H2O, larut dalam 11.6 bagian air, sukar larut dalam

alcohol, larutan dalam air adalah basa kuat

Kegunaan : Pembersih boiler, pada industri gula, memperbaiki minyak hewan dan nabati,

melunakkan air, membuat gelas, lukisan langit-langit.

BARIUM SULFAT

Rumus : BaSO4 ; BM : 233,43

Nama lain : blancfix, syntetic barite, artificial barit

Pemerian : Bubuk yang tidak berbau, berwarna putih, BJ : 4,25-4,5. terurai diatas 16000C,

tidak larut dalam air, asam-asam, basa-basa dan pelarut organik, dapat larut dalam asam

sulfat panas.

Kegunaan : Pembuat kertas foto, pengisi untuk karet, untuk diagnosa dengan sinar X

dipakai barium sulfat extra pure

KALSIUM KLORIDA

Rumus : CaCl2.6H2O ; BM : 218,98

Nama lain : calcium chloride hexa hydrate

Permerian : kristal tidak berwarna, tidak berbau, rasa sedikit pahit, mudah menjadi cair,

reaksi netral, mudah larut dalam air dan alkohol, harus disimpan dalam wadah yang

tertutup rapat.

Kegunaan : anti beku, larutan pendingin, pemadam kebakaran, pengawet kayu, membuat

es, lem, semen, pabrik tahan api, penggumpal karet, pembuat mortar, plester pendingain,

farmasi.

BERILIUM

Berilium dihasilkan dengan reduksi Ca atau Mg terhadap BeCl2 atau BeF2 :

BeF2 + Mg Be + MgF2

Logam ini sangat ringan dan digunakan sebagai jendela pada peralatan sinar X. Serapan

radiasi elektromagnetnya bergantung pada kerapatan elektron dalam bahan Be atau

hidroksidanya dapat larut dalam basa kuat menghasilkan ion berilat [Be(OH)4]2-

Be(OH)2 + 2OH- [Be(OH)4]2-

Dalam asam kuat yang tidak membentuk ion kompleks, kationya adalah[Be(OH)4]2+ .

larutan dari garam-garam Be bersifat asam dnegan mengalami hidrolisis, reaksi awalnya

adalah sebagai berikut :

[Be(OH)4]2+ [Be(OH2)3OH]+ + H+

reaksi tersebut diikuti reaksi polimerisasi lebih lanjut. Dalam larutan fluorida terbentuk

[BeF4]2-. Ion tetrahedral ini dalam kristal adalah mirip ion SO42-.jadi, PbBeF4 dan PbSO4

mempunyai struktur dan kelarutan yang hampir sama. Berilium fluorida dapat

membentuk rantai panjang dalam kristalnya.

Kelimpahanya di Alam dan Produk yang Mengandung Unsur Tersebut

Berilium(Be)

Di alam terdapat dalam jumlah yang sedikit sebagai beril (Be3Al2Si6O8). Kadang-kadang

ditemukan dalam permata zambrud (warna khas hijau disebabkan adanya kromium) dan

fenakit (Be2SiO4).

Produk : aliase, pemanbahan 2% pada Cu meningkatkan kekuatan logam Cu hingga 5

atau 6 kali.

Magnesium (Mg)

Dikerak bumi terdapat berada pada urutan keenam (2,76%). Garam magnesium terdapat

dalam air laut (0.13%); sebagai dolamit (MgCO3.CaCO3), magnesit (MgCO3),

epsomit( Mg SO4.7H2O), kieserite (MgSO4.H2O), karnalit (KCl.MgCl2.6H2O), olefin

[(MgFe2)SiO4], talk (Mg3(OH)2Si4O10), krisotil (Mg3(OH)4Si2O5) (asbestos), dan mika K+

[Mg3(OH)2(AlSi3O10)]-

Produk : badan pesawat trbang dan bagian-bagianya( aliase 5% Mg dan Al), mesin

sepeda motor, dan C2H5MgBr merupakan senyawa penting dalam pereaksi kimia(reaksi

Grignard). Bubur magnesia(Mg(OH)2) , untuk penetral asam obat maag.

Kalsium (Ca)

Terdapat dikerak bumi berada pada urutan ke-lima (4.66%) sebagai batu kapur (CACO3,

berwarna putih, bercampurnya besi dalam batu kapur menyebabkan berwarna kuning,

orange, atau cokelat), fluroapatit {3(Ca3(PO4)2.CaF2}, gips (CaSO4.2H2O), an fluorit

(CaF2).

Produk: gips (CaSO4.2H2O) Untuk pembalut.

Strontium(Sr)

Terdapat dialam sebagai salestit(SrSO4) dan Strontianit (SrCO3).

Produk : kembang api warna merah

Barium(Ba)

Dialam sebagai barit (BaSO4)

Produk : kembang api warna hijau kuning.