Tugas Makalah Kimia Anorganik II

UNSUR-UNSUR ALKALI TANAH

DISUSUN OLEH

MULIONO SARAGIH

(140208036)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA UIN AR-RANIRY

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

2016

BAB I

PENDAHULUAN

A.           LATAR BELAKANG

Sering kali kita tidak menyadaribahwa hidup kita tidak lepasdari suatu zat yang bernama unsur. Betapa tidak, bahkan suatu bahan yang jumlahnya sedikit dan tanpa sadar kita konsumsi sehari-hari merupakan mineral yang sangat penting bagi manusia, antara lain bagi metabolisme tubuh, penghubunga antar syaraf, kerja jantung, dan pergerakan otot adalah salah satu unsur logamgolongan II A atau lazim disebut dengan alkali tanah. Adapun unsur yang termasuk golongan ini adalah berilium, magnesium, kalsium, stansium, barium, dan radium.

Unsur golongan alkali tanah memperlihatkan kecendrungan kemiripan sifat dengan unsur alkali. Namun, berillium menunjukan beberapa sifat yang agak berbeda bila dibandingkan dengan unsur alkali tanah yang lain. Alasan utama untuk hal ini adalah atom berilium dan inon Be²⁺ sangat kecil, dan kenaikan ukuran dari Be²⁺ ke Mg²⁺ adalah empat kali lebih besar dari pada kenaikan antara Li⁺ dan Na⁺. Berilium memiliki persamaan sifat diagonal dan aluminium dalam golongan III.

Unsur-unsur ini merupakan logam yang reaktif tetapi kurang reaktif bila dibandingkan dengan unsur-unsur golongan alkali. Unsur-unsur alkali tanah umumnya membentuk senyawa ionik tak berwarna. Oksida dan hidroksidanya memiliki sidat basah yang sedikit lebih lemah dari pada unsur-unsur alkali, demmikian juga dengan garam oksonya (karbonat, sulfat dan nitra) kurang stabil terhadap panas.

B.            Rumusan Masalah

1.      Bagaimana sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia dari unsur alkali tanah?

2.      Apa-apa saja reaksi khas dari unsur alkali tanah?

3.      Bagaimana kelarutan garam-garam alkali tanah serta ekstraksi logamnya?

4.      Apa-apa saja senyawa-senyawa logam alkali tanah logam alkali tanah dan senyawa komleks nya?

5.      Apa perbedaan sifat berelium dengan unsur lain dalam golongan II A?

6.      Apa kegunaan logam alkali tanah?

C.            Tujuan penulisan

1.      Mengetahui sifat-sifat fisika dan sifat-sifat kimia dari unsur alkali tanah.

2.      Mengetahui reaksi khas dari unsur alkali tanah.

3.      Mengetahui kelarutan garam-garam alkali tanah serta ekstraksi logamnya.

4.      Mengetahui senyawa-senyawa logam alkali tanah logam alkali tanah dan senyawa komleks nya.

5.      Mengetahui perbedaan sifat berelium dengan unsur lain dalam golongan II A.

6.      Mengetahui kegunaan logam alkali tanah.

BAB II

PEMBAHASAN

A.           Sifat-Sifat Fisika Logam Alkali Tanah

Logam-logam alkali tanah merupakan logam putih keperakan, berkilau, dan relatif  lunak. Jari-jari atom unsur alkali tanah adalah besar, tetapi lebih kecil dari jari-jari atom unsur alkalli yang seprioda. Demikian pula, jari-jari ion alkali tanah adalah besar walaupun lebih kecil  dari jari-jari ion unsur alkali. Karena ion alkali tanah biasanya dihasilkan dengan pelepasan 2 elektron, maka pengaruh muatan positif inti terhadap jari-jari ion lebih efektif dari pada unsur alkali. Sehingga logam-logam alkali tanah memiliki kekerasan dan berat jenis, serta titik lebur yang lebih tinggi dari pada logam alkali.

Sifat	Be	Mg	Ca	Sr	Ba	Ra
1	2	3	4	5	6	7
Nomor Atom	4	12	20	39	56	88
Konfigurasi Elektron	[He] 2S2	[Ne] 3S2	[Ar] 4S2	[Kr] 5S2	[Xe] 6S2	[Rn] 7S2
Mr	9,012	24,305	40,078	87,620	137,327	226,025
1	2	3	4	5	6	7
Warna	Putih ke perakan	Putih ke perakan	Putih ke perakan	Putih ke emasan	Putih ke perakan	-
Jari-jari Atom	0,89	1,89	1,74	1,91	1,98	-
Jari-jari Ion	0,31	0,65	0,99	1,13	0,35	-
Massa Jenis (20 oC/g cm-3)	1,850	1,738	1,540	2,620	3,510	5,000
Energi Ionisasi I (KJ mol-1)	899,2	737,5	589,6	549,2	502,7	5009
Energi Ionisasi II (KJ mol-1)	1757	1451	1145	1064	965	978
Titik Lebur (oC)	1287	649	839	769	725	700
Titik Didih (oC)	2970	1107	1484	1384	1643	1140
Elektronegatifitas	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9	0,9
Kekerasan (Mohs)	5,50	2,20	1,75	1,50	1,25	-

Unsur-unsur alkali tanah dalam bentuk senyawa umum adalah divalen dan ionik. Karena jari-jari atom unsur ini lebih kecil dari jari-jari unsur alkali, maka elektron dalam atom unsur alkali tanah terikan lebih kuat sehingga potensial ionisasi unsur ini lebih tinggi dari pada unsur alkali. Senyawa-senyawa alkali tanah iasa akan terhidrasi lebih kuat dari pada senyawa dari unsur alkali. Seperti MgCl₂ . 6H₂O, CaCl₂ . 6H₂O dan BaCl₂ .6H₂O. kelarutan garam alkali tanah bertambah dengan kenaikan berat atom, kecuali untuk flourida dan hidroksidanya. Karena dalam senyawa semua elektron dalam atom alkali tanah dalam keadaan berpasangan, maka senyawa alkali tanah bersifat diamagnetik dan tidak berwarna, kecuali untuk senyawa radikal asam memiliki warna khusus.

B.            Sifat-Sifat Kimia Logam Alkali Tanah

Setiap logam alkali tanah memiliki 2 elektron valensi pada sub kulit s terluarnya. Untuk mencapai kestabilan, logam alkali tanah perlu melepas 2 elektron valensi tersebut. Dimana, kemampuan tersebut ditunjukan oleh energi ionisasinya dengan energi ionisasi yang cukup rendah maka logam alkali tanah tergolong reaktif, meskipun tidak sereaktif logam alkali. Bila logam magnesium, kalsium dan stronsium dilarutkan dengan air maka logam kalsium lebih mudah bereaksi dengan air dibandingkan logam magnesium. Demikkian pula bila dibandingkan dengan logam stronsium maka reaksi yang ditimbulkan akan lebih hebat dibandingkan kalsium. Hal ini menunjukan bahwa kereaktifan logam alkali tanah cenderung meningkat dari berelium ke radium.

Nilai jari-jari atom yang bertambah dari Be ke Ra menunjukan elektron valensi terikat semakin lemah keinti. Dan nilai energi ionisasi yang berkurang dari Be ke Ba menunjukan semakin mudah bagi logam alkali tanah untuk melepaskan elektron valensinya.

Logam alkali tanah adalah zat preduksi yang sangat kuat, karena begitu mudah kehilangan elektron. Logam-logam alkali tanah mudah bergabung dengan kebanyakan unsur non logam, membentuk senyawa ion seperti halida, hidrida, oksida, dan sulfida. walaupun logam-logam alkali tanah kurang elektro positif dibandingkan dengan logam-logam alkali, tetapi logam-logam ini dapat bereaksi dengan air membentuk gas hidrogen dan hidroksida logam.

M + 2H₂O → M(OH)₂ + H₂

Tidak seperti logam alkali tanah yang lain berilium dapat bereaksi dengan uap air membentuk oksida BeO, atau tidak bereaksi sama sekali. Magnesium dapat terdekomposisi dalam air panas dan logam alkali tanah yang lain dapat bereaksi dengan air dingin.

Berelium hidroksida merupakan basa ampoter sedangkan hidroksida yang lain bersifat basa relatif kuat dengan urutan dari Mg ke Ba. Larutan kalsium hidroksida dan barium hidroksida dalam air sering digunakan untuk mengindentifikasikan adanya gas CO₂. Kelebihan CO₂ akan merubah garam karbonat yang sukar larut menjadi garam bikarbonat yang mudah larut, sehingga kekeruhan akan hilang.

Semua unsur alkali tanah bila bereaksi dengan oksigen akan menghasilakan oksida ionik MO. Oksida unsur alkali tanah biasanya dibuat dengan cara dekomposisi termal garam karbonat, nitrat, atau hidroksida. Kenaikan kekuatan basa unsur alkali tanah dapat ditunjukan dengan dekomposisi garam karbonat: BeCO₃ kurang dari 100 ^oC, MgCO₃ 540 ^oC, CaCO₃ 900 ^oC, SrCO₃ 1290 ^oC dan BaCO₃ 1360 ^oC.

Semua unsur alkali tanah dapat membentuk hidrida MH₂ melalui kombinasi langsung dengan hidrogen kecuali berelium. Semua hidrida alkali tanah merupakan reduktor yang baik dan bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan gas oksigen. Logam alkali tanah dengan nitrogen dapat membentuk nitrida M₃N₂ mrupakan senyawa kristal padat tak berwarna, kecuali berelium nitrida yang bersifat volatil. Bila dilarutkan dalam asam logam alkali tanah bereaksi dengan cepat dan menghasilkan gas hidrogen kecuali berelium. Adapun garam-garam alkali tanah umumnya mudah larut dalam air, kecuali garam CaSO₄, SrSO₄, dan semua garam karbonat, oksalat, kromat, dan flourida sukar larut dalam air.

C.           Reaksi Khas

Reaksi-reaksi kimia yang utama dari unsur-unsru golongan alkali tanah terdaftar dari tabel berikut:

Reaksi-reaksi	Keterangan
2M + O2 → 2MO	Be dan Mg harus dipanaskan
M + O2 → MO2	Ba dengan mudah, Sr pada tekanan tinggi, CaO2 tidak terbentuk langsung
M + X2 → MX2	X = F, Cl, Br, dan I
3M + 2P → M3P2	Dipanaskan
M + S → MS	Se dan Te juga bereaksi
M + 2H2O → M(OH)2 + H2	Be berekasi hanya dengan uap air, Mg dengan air panas, dan Ca, Sr, Ba bereaksi dengan air dingin
3M + N2 → M3N2	Dipanaskan
M + H2 → MH2	Dipanaskan, Be dan Mg tidak bereaksi
M + 2NH3 → M(NH2)2 + H2	Dipanaskan
M + 2H+ → M2+ + H2	Cepat

D.           Kelarutan Garam Logam Alkali Tanah      

Berbeda dengan semua garam-garam biasa logam alkali tanah yang dapat larut dalam air, garam-garam logam alkali tanah sukar larut dalam air. Umumnya garam beranion negatif 1 (mono negatif anion), seperti klorida dan nitrat mudah larut, namun garam yang bermuatan negatif lebih dari dua seperti karbinat dan sulfat adalah sukar larut dalam air. Kelarutan garam sulfat dalam golongan alkali tanah  berkurang dari BeSO₄ ke BaSO₄ tidak larut.

E.            Ekstraksi Logam

Untuk mendapatkan logam alkali tanah biasanya dilakukan dengan mengelektrolisis leburan garam kloridanya yang te;ah dicampur dengan natrium klorida yang berfungsi  menerunkan titik lebir, walaupun stronsium dan barium cenderung untuk membentuk susfensi koloidal. Berelium dibuat dengan mengubah hidroksidanya menjadi BeCl₂ melalui pemanasan dengan C dan Cl₂ dan diikuti dengan elektrolisis lelehan kloridanya. Alternatif lain, berelium dapat diproleh dengan mereduksi BeF₂ dengan Mg.

BeF₂ + Mg → MgF₂ + Be

Magnesium dapat dibuat dengan cara isolasi yaitu elektrolisis campuran halida (misalnya MgCl₂ + CaCl₂ + NaCl) dan dari proses ini yang paling kecil sifat elektroposotifnya terendapkan di katoda yaitu Mg. Adapun magnesium juga diperoleh dengan pemanasan MgO dengan karbon sampai 2000 ^oC, Dimana pada suhu tersebut C mereduksi MgO.

MgO + C → Mg + CO

Logam kalsium diproduksi dengan elektrolisis leburan CaCl₂. Logam ini kuran reaktif dibanding Sr dan Ba. Logam Ca juga dapat dihasilkan dari reduksi CaO oleh Al atau reduksi CaCl₂ oleh Na.

6CaO + 2 Al → 3Ca + Ca₃Al₂O₆

CaCl₂ + 2Na → Ca + 2NaCl

Sumber utama Sr adalah selestit (SrSO₄). Senyawa ini diproses menjadi SrCl₂. Sr dapat diproleh dari elektrolisis lelehan SrCl₂ sebagai berikut:

Katoda      : Sr²⁺_(l) + 2e → Sr

Anoda       : Cl^2- _(l) → Cl_{2 (g)} + 2e

Logam Ba hanya diproduksi dalam sekala kecil dengan elektrolisis lelehan kloridanya, atau dari oksidanya melalui reduksi dengan aluminium.

6BaO + 2Al → 3Ba + Ba₃Al₂O₆

Logam Radium juga dapat diproleh dari elektrolisis lelehan RaCl₂ dengan memenggunakan katoda Hg yang memberikan senyawa radium amalgam. Logam Ra kemudian dipisahkan dari Hg dengan destilasi.

F.            Senyawa-senyawa Logam Alkali Tanah

Diantara unsur-unsur alkali tanah, kalsium, stronsium, dan barium membentuk senyawa yang sangat serupa satu dengan yang lainnya. Magnesium dan lebih khusus lagi berelium, membentuk senyawa yang berbeda dari ketiga unsur lainnya. Karena ukuran ionnya yang kecil (jadi massa jenis besar) berelium membentuk ikatan kovalen/ionik dengan sejumlah atom lainnya seperti BeCl₂.

Ion dari unsur alkali tanah tidak berwarna dan cukup tak aktif. Banyak garam-garamnya yang sederhana seperti MgSO₄, CaCl₂, Ba(NO₃)₂ dan BeSO₄ sangat larut. Namun, sulfat, karbonat, dan fosfat dari kalsium, stronsium, dan barium hanya sedikit larut.

1.    Oksida

Oksida dari golongan alkali tanah merupakan zat padat putih dengan titik leleh yang sangat tinggi. Oksida ini cenderung bereaksi perlahan-lahan dengan air dan karbon dioksida pada udara, masing-masing membentuk hidroksida dan karbonat.

2.    Hidroksida

Hidroksida golongan alkali tanah yaitu Be(OH)₂, Mg(OH)_2, Ca(OH)₂, Sr(OH), Ba(OH)₂. Karena larutannya yang lebih rendah, kalsium hidroksida tidak membentuk larutan pekat tetapi basa kuat.

3.      Halida

Beberapa halida alkali tanah terdapat begitu melimpah dialam, sehingga digunakan sebagai bahan mentah untuk membuat bahan lain. Contohnya magnesium klorida diproduksi dari sumber-sumber garam dan dari air laut sebagai satu tahap dalam produksi magnesium unsur.

4.      Karbonat

Karbonat alkali, M₂CO₃, jauh lebih larut dibandungkan karbonat alkali tanah, MCO₃, suatu fakta yang menjelaskan zat yang terakhin ini lebih umum ditemukan sebagai lapisan batu endapan. Karbonat adalah salah satu senyawa golongan alkali tanah alamiah yang paling melimpah.

5.      Sulfat

Kelarutan sulfat dari logam-logam alkali tanah berkurang dengan menyolok dari berilium sulfat yang sangat larut sampai barium sulfat yang praktis tak larut. Barium sulfat digunakan sebagai pengisi, untuk memberi pada kertas yang diglajur, warna putih yang cemerlang dan isi (struktur yang dikebendaki).

G.           Senyawa Kompleks

Unsur-unsur alkali tanah umumnya sukar membentuk senyawa kompleks. Pembentukan senyawa kompleks akan lebih mudah terjadi pada ion yang kecil dengan muatan ion yang tinggi dan memiliki orbital yang kosong berenergi sesuai. Oleh karena itu berelium dapat membentuk berbagai senyawa kompleks sedangkan lainnya sedikit senyawa komplek barium.

Berelium klorida BeF₂ akan mudah mengikat tambahan ion klorida memebentuk kompleks BeF₃^- dan BeF₄^-2 sesuai dengan jumlah orbital yang sesuai yang dimiliki oleh barelium, maka unsur ini umumnya membentuk senyawa komplek tetrahedron.

Senyawa kompleks magnesium yang terpenting adalah klorofil, merupakan figmen yang memberikan warna hijau pada daun tanaman. Magnesium merupakan pusat cincin oraganik dasar yang dikenal sebagai porfirin, yaitu memiliki 4 hetero atom hidrogen yang terikat pada magnesium.

Kalsium dan unsur alkali tanah yang lain hanya dapat membantuk kompleks dengan pengkompleks kuat seperti asetilaseton, CH₃COCH₂COCH₃ dan asam etilendiamin tetra asetat EDTA.

H.           Perbedaan Sifat Berilium Dengan Unsur Lain Dalam Golongan Alkali Tanah

Berilium memilki kelainan sifat dibandingkan dengan unsur alkali tanah yang lain, tetapi kemiripan sifat dengan aluminium pada golongan III.

1.      Berelium berukuran sangat kecil dan memiliki rapat muatan yang tinggi sehingga mudah membentuk senyawa kovalen dan mempunya titik lebur yang relatif rendah.

2.      Berelium hibrida merupakan senyawa yang kekurangan elektron dan membentuk polimer seperti aluminium hidrida.

3.      Berelium dapat membentuk berbagai senyawa komplek.

4.      Berelium kurang aktif terhadat asam nitrat.

5.      Berelium bersifat ampoter

6.      Berbeda dengan garam-garam alkali tanah yang lain, garam berelium umunya mudah larut dalam air.

7.      Garam-garam berilium mudah terhidrolisis.

8.      Berelium membentuk karbida yang tidak biasa Be₂C, seperti Al₄C₃ pada hidrolisis menghasilkan gas metana.

I.              Kegunaan Logam Alkali Tanah

1.      Berelium digunakan dalam alloy (paduan logam). Alloy Be dan Ni digunakan untuk membuat pegas dan kontak listrik.

2.      Magnesium digunakan untuk alisae berbobot ringan, terutama pada kapal terbang, mesin mobil.

3.      Magnesium juga merupakan bahan penting dalam pembuatan preaksi grignard C₂H₅MgBr, yang digunakan dalam sintesis berbagai zat organik. Mg juga digunakan untuk memberikan cahaya putih terang pada kembang api.

4.      Kalsium digunakan untuk membuat alloy dengan Al untuk bantalan Foros, kegunaan lainnya yaitu sebagai pereduksi dalam produksi logam lain seperti Zn, Cr, Th dan U.

5.      Stronsium bersifat radio aktif yang melepas panas sewaktu meluruh. Panas tersebut dapat diubah menjadi energi listrik dalam batrai nuklir RTG. RTG digunakan didaerah terpencil yang sulit dicapai sumber listrik, contohnya untuk pengoprasian, mercusuar di Rusia.

6.      Radium merupakan unsur radio aktif yang biasa digunakan dalam terapi kanker.

BAB III

PENUTUP

A.           Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan diatas, dapat dismpulkan bahwa unsur golongan alkali tanah termasuk kedalam unsur yang reaktif. Tetapi bila dibandingkan dengan unsur golongan alkali maka golongan alkali lebih reaktif dibandingkan dengan unsur golongan alkali tanah. Adapun unsur-unsur yang termasuk kedalam golongan alkali tanah yaitu; berilium, magnesium, kalsium, stronsium, barium dan radium.

Sifat fisika dari unsur-unsur golongan alkali tanah pada umumnya merupakan logam putih keperakan, berkilau dan relatif lunak. Logam-logam alkali tanah juga memilikiberat jenis dan titik lebur yang lebih tinggi dari pada logam alkali. Sedangkan sifat kimia logam alkali tanah yaitu setiap logam alkali tanah memiliki 2 elektron valensi pada sub kulit s terluarnya.

Garam-garam logam alkali tanah sukar larut didalam air dan sangat elektropositif sehingga kelarutan garam sulfat dalam golongan alkali tanah makin berkurang yaitu dari BeSO₄ ke BaSO_4. Unsur-unsur logam alkali tanah umumnya sukar membentuk senyawa kompleks. Pembentukan senyawa kompleks akan mudah terjadi pada ion yang kecil denga muatan ion yang tinggi dan memiliki orbital kosong berenergi sesuai.