GOLONGAN IA

BAB I PENDAHULUAN

 

 

1.1  Latar Belakang

 

Dalam Sistem Periodik Unsur, unsur-unsur yang terletak pada golongan IA terdiri Hidrogen (H), litium(Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr). Kecuali Hidrogen, unsure-unsur dalam golongan ini lebih dikenal dengan istilah  logam alkali. Dinamakan logam karena memiliki sifat-sifat logam seperti mempunyai permukaan mengkilap serta mempunyai daya hantar panas dan listrik yang baik. Disebut alkali karena bereaksi dengan air dan membentuk senyawa hidroksida yang bersifat alkali atau basa.

Dua jenis sifat dihubungkan dengan keadaan logam. Sifat kimia, termasuk kemampuan untuk membentuk senyawa ionic dengan unsure bukan logam, dihubungkan dengan  sifat-sifat atom  seperti energi ionisasi yang rendah dan elektronegativitas yang rendah. Sifat fisik, mencakup kekerasan, titik cair, dan kemampuan untuk menghantar panas dan listrik, merupakan cerminan ikatan logam.

Atom-atom golongan IA, yang mempunyai electron valensi tunggal yang agak mudah lepas, menunjukkan sifat kimia logam dengan  tingkat tertinggi. Pada saat yang sama, karena ukuran yang besar dan jumlah electron valensi yang terbatas, ikatan antara atom-atom logam alkali tidak sekuat ikatan dalam logam pada umumnya, yang menjadi penyebab nilai rapatan, titik cair, dan kekerasan yang rendah.

Untuk lebih memperjelas ulasan tentang sifat-sifat alkali secara umum yaitu sifat fisika maupun sifat kimia dan juga akan mengenai cara isolasi alkali dari sumbernya, kelimpahan alkali di alam, senyawaan alkali dan jenis ikatan yang terbentuk serta perananya dalam kehidupan, maka dibuatlah makalah ini.

 

1.2  Tujuan

 

  1. Dapat mengetahui sifat-sifat alkali secara umum.
  2. Dapat mengetahui cara isolasi alkali dari sumbernya.
  3. Dapat mengetahui kelimpahan alkali di alam.
  4. Dapat mengetahui senyawaan alkali dan jenis ikatan yang terbentuk.
  5. Dapat mengetahui perananya dalam kehidupan

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II PEMBAHASAN

 

 

2.1 Sifat Fisika Logam Alkali

Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat, kecuali sesium yang berbentuk cair. Padatan logam alkali sangat lunak seperti sabun atau lilin sehingga dapat diiris menggunakan pisau. Hal ini disebabkan karena logam alkali hanya memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Beberapa sifat fisik logam alkali seperti yang tertera di bawah ini.

 

Jari-jari atom

Dalam satu golongan alkali dari atas ke bawah jari-jari atom semakin meningkat karena dari atas kebawah nomor periode bertambah, jumlah inti atom juga bertambah namun pertambahan jumlah inti ini tidak dapat mengimbangi pertambahan jumlah nomor periode akibatnya semakin jauh jarak inti dengan elektron terluarnya sehingga jari-jari atom semakin besar. Jari-jari atom adalah jarak antara inti atom dengan elektron pada tingkat energi tertinggi (elektron terluar). Dalam satu golongan alkali, ketika membentuk ion sama-sama melepaskan satu elektron di kulit terluarnya sehingga dapat diharapkan pula jari-jari ionnya semakin meningkat dari atas ke bawah dalam satu golongan alkali.

Keelektronegatifan

Elektronegativitas atau keelektronegatifan adalah kemampuan sebuah atom untuk menarik elektron (atau rapatan elektron) menuju dirinya sendiri pada ikatan kovalen. Konsep elektronegativitas pertama kali diperkenalkan oleh Linus Pauling pada tahun 1932 sebagai bagian dari perkembangan teori ikatan valensi. Dalam satu golongan alkali, kecenderungan kelektronegativan menurun dari Li ke Cs atau dari atas ke bawah. Skala kekerasan mineral Mohs mengklasifikasikan resistensi goresan terhadap berbagai mineral melalui kemampuan suatu bahan keras menggores bahan yang lebih lunak. Skala ini diciptakan tahun 1812 oleh geolog dan mineralog Jerman Friedrich Mohs dan merupakan satu dari beberapa definisi kekerasan dalam teknik material. Dalam satu golongan alkali, kecenderungan kekerasan menurun dari Li ke Cs atau dari atas ke bawah.

Energi Ionisasi

Energi ionisasi untuk unsur-unsur segolongan berhubungan erat dengan jari-jari atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka gaya tarik inti terhadap elektron yang terletak pada kulit terluar semakin kecil. Gaya tarik yang makin lemah menyebabkan unsur-unsur segolongan, dari atas ke bawah energi ionisasinya semakin kecil. Dengan melepas satu elektron pada kulit terluar, Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya.

Warna Nyala Logam Alkali

Warna nyala yang dihasilkan oleh suatu unsur disebut sprektum emisi. Spektrum emisi yang dihasilkan berkaitan dengan model atom Neils Bohr. Ketika atom diberikan sejumlah energi, elektron-elektron yang berada pada keadaan dasar akan tereksitasi menuju kulit yang lebih tinggi dengan ringkat energi yang lebih tinggi. Elektron yang tereksitasi dapat kembali keadaan dasar atau mengimisi dengan memancarkan sejumlah energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ) tertentu. Spektrum emisi terjadi ketika larutan garamnya dibakar menggunakan nyala bunsen. Spektrum emisi yang dihasilkan setiap unsur berbeda antara yang satu dengan yang lainnya.

Ketika dibakar litium menghasilkan warna merah, natrium menghasilkan warna kuning, kalium menghasilkan warna pink atau lilac, rubidium menghasilkan warna merah lembayung dan sesium menghasilkan warna merah lembayung. Warna-warna yang dihasilkan oleh unsur-unsur alkali sangat indah sehingga logam-logam alkali banyak dimanfaatkan dalam pembuatan kembang api atau mercun.

 

2.2 Sumber dan Kelimpahan 

Hidrogen termasuk nonlogam walaupun dengan alkali sama-sama memiliki satu elektron pada kulit terluarnya. Berdasarkan konfigurasi elektron diketahui semua unsur alkali memiliki 1 elektron yang terletak pada kulit terluar. Persamaan ini menyebabkan unsur-unsur alkali memiliki sifat kimia yang mirip.Walaupun memiliki sifat yang mirip tetapi unsur-unsur alkali keberadaan di alam tidak bersama-sama. Hal ini disebabkan oleh ukuran-ukuran ion alkali yang sangat berbeda satu dengan yang lainnya.

Natrium dan kalium sangat melimpah dikerak bumi sedangkan litium, rubidium dan sesium kelimpahannya sangat sedikit. Kelimpahan logam alkali yang paling sedikit adalah fransium. Hal ini disebabkan fransium merupakan unsur radioaktif yang memancarkan sinar beta (β) dengan waktu paruh yang pendek sekitar 21 menit, kemudian segera berubah menjadi unsur thorium. Logam fransium dihasilkan dari unsur aktinum dengan pemancaran sinar alpha (α). Untuk penjelasan selanjutnya logam fransium tidak dibahas pada bagian ini.

Sumber Logam Alkali Di Alam

  • Natrium ditemukan sebagai natrium klorida (NaCl) yang terdapat dalam air laut, dalam entuk sendawa Chili NaNO3, trona (Na2CO3.2H2O), boraks (Na2B4O7.10H2O) dan mirabilit (Na2SO4).
  • Kalium didapat sebagai mineral silvit (KCl), mineral karnalit (KCl.MgCl2.6H2O) sendawa (KNO3), dan  feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2). Selain dari kalium juga terdapat dalam air laut.
  • Unsur rubidiumm dan sesium dihasilkan sebagai hasil samping proses pengolahan litium dari mineralnya.

2.3 Cara Pembuatan/Isolasi Alkali

Logam-logam alkali sangat stabil terhadap pemanasan, sehingga logam-logam alkali tidak dapat diperoleh dari oksidanya melalui proses pemanasan. Logam alkali tidak dapat dihasilkan dengan mereduksi oksidanya, hal ini disebabkan logam-logam alkali merupakan pereduksi yang kuat.

Keberadaan natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, namun untuk mereduksi logam-logam alkali dalam air tidak dapat dilakukan karena logam-logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat. Pada abad ke-19 H. Davy akahirnya dapat mengisolasi natrium dan kalium dengan melakukan elektrolisis terhadap lelehan garam KOH atau NaOH.  Dengan metode yang sama Davy berhasil mengisolasi Li dari Li2O. Kemudian Rb dan Cs ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi pada tahun 1860-1861 oleh Bunsen dan Kirchhoff. Sedangkan fransium ditemukan oleh Perey dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939.

Semua logam alkali hanya dapat diisolasi dari leburan garam halidanya melalui proses elektrolisis. Garam-garam halida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, oleh karena itu umumnya ditambahkan garam halida yang lain untuk menurunkan titik lebur garam halidanya.

 

  1. Elektrolisis Litium

Sumber logam litium adalah spodumene (LiAl(SO)3). Spodumene dipanaskan pada suhu 100 oC kemudian ditambah H2SO4 pekat panas sehingga diperoleh Li2SO4. Campuran yang terbentuk dilarutkan ke dalam air. Larutan Li2SO4 ini kemudian direaksikan dengan Na2CO3. Dari reaksi ini terbentuk endapan Li2CO3.

Li­­­2SO4(aq) +  Na2CO3(aq) ―→ Li­­­2CO3(s) +  Na2SO4(aq)

Setelah dilakukan pemisahan Li2CO3 yang diperoleh direaksikan dengan HCl sehingga diperoleh garam LiCl.

Li­­­2CO3(s) +  2HCl(aq) ―→  2LiCl +  H2O +  CO2

Garam LiCl ini yang akan digunakan sebagain bahan dasar elektrolisis litium. Namun karena titik lebur LiCl yang sangat tinggi sekitar 600 °C maka ditambahkan KCl dengan perbandingan volume 55% LiCl dan 45% KCl. Penambahan KCl ini bertujuan untuk menurunkan titik lebur LiCl menjadi 430 ºC. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis Li adalah sebagai berikut

Katoda :  Li+ +  e ―→ Li

Anoda  :   2Cl‾ ―→ Cl2 + 2e

Selama elektrolisis berlangsung ion Li+ dari leburan garam klorida akan bergerak menuju katoda. Ketika tiba dikatoda ion-ion litium akan mengalami reaksi reduksi menjadi padatan Li yang menempel pada permukaan katoda. Padatan yang terbentuk dapat diambil secara periodik, dicuci kemudian digunakan untuk proses selanjutnya sesuai keperluan. Sedangkan ion Cl‾ akan bergerak menuju anoda yang kemudian direduksi menjadi gas Cl2.

  1. Elektrolisis Natrium

Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl2 menggunakan proses downs cell. Penambahan CaCl2 bertujuan menurunkan titih leleh NaCl dari 801ºC menjadi 580 ºC. Proses ini dilakukan dalam sel silinder meggunakan anoda dari grafit dan katoda dari besi atau tembaga. Selama proses elektrolisis berlangsung, ion-ion Na+ bergerak menuju katoda kemudian mengendap dan menempel pada katoda, sedangkan ion Cl‾ memebntuk gas Cl2 pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis natrium dari lelehan NaCl:

Peleburan NaCl ―→ Na+ + Cl‾

Katoda :  Na+ +  e ―→ Na

Anoda  :  2Cl‾ ―→  Cl2 +  2e

Reaksi elektrolisis: Na+ + Cl‾―→  Na + Cl2

  1. Metode reduksi

Kalium, rubidium, dan sesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi.

Proses yang dilakukan untuk memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya dengan natrium.

Na  +  LCl ―→ L  +  NaCl            (L= kalium, rubidium dan sesium)

Dari reaksi di atas L dalam bentuk gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya hingga semua logam L habis bereaksi.

2.4 Reaktivitas Alkali

Logam Alkali ini sifatnya sangat reaktif dan tidak mungkin kita menemukan logam-logam ini dalam bentuk aslinya di alam. Logam Alkali ini mempunyai titik lebur yang rendah dan massa jenis yang rendah pula. Logam-logam ini akan mudah sekali bereaksi dengan unsur-unsur halogen untuk membentuk garam dan apabila logam Alkali ini bereaksi dengan air maka akan terbentuk basa yang sangat kuat. Mereka sangat mudah sekali bereaksi karena di kulit terluar mereka, mereka hanya mempunyai 1 elektron dan ini menyebabkan logam-logam Alkali menjadi sangat tidak stabil (stabil jika 2 atau 8). Sehingga di alam untuk menstabilkan ikatan mereka, mereka akan mengikat unsur-unsur lain.

2.5 Senyawaan Alkali, Reaksinya Dengan Unsur Lain dan Jenis Ikatan Yang Terbentuk Dari Senyawaan Alkali

Banyak senyawaan dari unsur-unsur logam alkali, antara lain natron (Na2CO3.10H2O), kriolit (Na3AlF6), sendawa chili (NaNO3), albit (Na2.Al2O3.3SiO2) dan boraks (Na2B4O7.10H2O), silvit (KCl), karnalit (KCl.MgCl2.6H2O), sendawa (KNO3), dan feldspar (K2O.Al2O3.3SiO2), garam oksalat dan tatrat, K2CO3 (perabuan dari tumbuhan). Selain senyawa-senyawa yang telah disebutkan, masih banyak lagi senyawaan dari unsur-unsur logam alkali.

Logam alkali merupakan unsur logam yang sangat reaktif dibanding logam golongan lain. Hal ini disebabkan pada kulit terluarnya hanya terdapat satu elektron dan energi ionisasi yang lebih kecil dibanding unsur golongan lain. Dalam satu golongan, dari atas ke bawah, kereaktifan logam alkali makin bertambah seirng bertambahnya nomor atom.

Reaksi dengan Air

Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dan air adalah gas hidrogen dan logam hidroksida. Logam hidroksida yang dihasilkan merupakan suatu basa kuat. Makin kuat sifat logamnya basa yang dihasilkan makin kuat pula, dengan demikian basa paling kuat yaitu dihasilkan oleh sesium. Reaksi antara logam alkali dan air adalah sebaga berikut:

2M(s) + 2H2O(l) ―→ 2MOH(aq) + H2(g) (M = logam alkali)

Reaksi antara logam alkali dengan air merupakan reaksi yang eksotermis. Li bereaksi dengan tenang dan sangat lambat, Natrium dan kalium bereaksi dengan keras dan cepat, sedangkan rubidium dan sesium bereaksi dengan keras dan dapat menimbulkan ledakan.

Reaksi dengan Udara

Logam alkali pada udara terbuka dapat bereaksi dengan uap air dan oksigen. Untuk menghindari hal ini, biasanya litium, natrium dan kalium disimpan dalam minyak atau minyak tanah untuk menghindari terjadinya kontak dengan udara.

Litium merupakan satu-satunya unsur alkali yang bereaksi dengan nitrogen membentuk Li3N. Hal ini disebabkan ukuran kedua atom yang tidak berbeda jauh dan struktur yang dihasilkanpun sangat kompak dengan energi kisi yang besar.

Produk yang diperoleh dari reaksi antara logam alkali dengan oksigen yakni berupa oksida logam. Berikut reaksi yang terjadi antara alkali dengan oksigen

4M   +  O2 ―→  2L2O             (L = logam alkali)

Pada pembakaran logam alkali, oksida yang terbentuk bermacam-macam tergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Bila jumlah oksigen berlebih, natrium membentuk peroksida, sedangkan kalium, rubidium dan sesium selain peroksida dapat pula membentuk membentuk superoksida. Persamaan reaksinya

Na(s) + O2(g) ―→ Na2O2(s)

L(s) + O2(g) ―→ LO2(s) (L = kalium, rubidium dan sesium)

Reaksi dengan Hidrogen

Dengan pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi -1.

2L(s) +   H2(g) ―→ 2LH(s) (L =  logam alkali)

Reaksi dengan Halogen

Unsur-unsur halogen merupakan suaru oksidator sedangkan logam alkali merupakan reduktor kuat. Oleh sebab itu reaksi yang terjadi antara logam alkali dengan halogen merupakan reaksi yang kuat. Produk yang diperoleh dari reaksi ini berupa garam halida.

2L  +  X2 ―→ 2LX            (L = logam alkali, X = halogen)

 

Reaksi dengan Senyawa

Logam-logam alkali dapat bereaksi dengan amoniak bila dipanaskan dan akan terbakar dalam aliran hidrogen klorida.

2L + 2HCl ―→ LCl   +  H2

2L + 2NH3 ―→  LNH2 +  H2 L = logam alkali

Jenis ikatan yang terjadi pada senyawaan alkali adalah ikatan ionik karena alkali merupakan unsur-unsur logam sehingga ketika berikatan dengan unsur nonlogam maka ikatannya ionik. Ikatan ionik adalah ikatan yang terjadi antara atom yang memiliki energi ionisasi kecil (atom-atom logam) dengan atom yang memiliki afinitas elektron besar (atom-atom nonlogam).

2.6 kegunaan logam alkali dalam kehidupan sehari-hari

Senyawa alkali banyak dimanfaatkan, terutama dalam industri dan rumah tangga. Beberapa kegunaan senyawa alkali :

Sifat Kegunaan
Li2CO3 Produksi aluminium
  Pembuatan LiOH
LiOH Pabrik sabun litium untuk pelumas
LiH Pereduksi pada sintetis organic
  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

 

 

 

 

 

 

BAB III PENUTUP

 

3.1 Kesimpulan

 

1. a. nilai jari-jari atom bertambah dari Li ke Fr

b. nilai energi ionisasi berkurang dari Li ke Fr

c. nilai keelektronegatifan berkurang dari Li ke Fr

d. nilai bilangan oksidasi sama dengan +1

2. Natrium dan kalium sangat melimpah dikerak bumi sedangkan litium, rubidium dan sesium kelimpahannya sangat sedikit

3. Logam Alkali ini sifatnya sangat reaktif dan tidak mungkin kita menemukan logam-logam ini dalam bentuk aslinya di alam

 

3.2 Saran

 

Menurut kelompok kami, sebaiknya mahasiswa mengenal dengan baik sifat-sifat dari logam alkali ini. Baik sifat fisik maupun sifat kimianya, agar dapat memperluas pengetahuan di bidang ilmu kimia serta mampu memperluas  pemanfaatan apa yang telah disediakan oleh alam.

 

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s