Manfaat Senyawa Alkali Tanah

Manfat Senyawa Alkali Tanah – Unsur-unsur golongan IIA disebut juga alkali tanah sebab unsur-unsur tersebut bersifat basa dan banyak ditemukan dalam mineral tanah. Logam alkali tanah umumnya reaktif, tetapi kurang reaktif jika dibandingkan dengan logam alkali.

Gambar 3.17 Unsur–unsur logam alkali Tanah

1. Kelimpahan Unsur Logam Alkali Tanah. Di alam unsur-unsur alkali tanah terdapat dalam bentuk senyawa. Magnesium dan kalsium terdapat dalam batuan silikat dan aluminosilikat sebagai kationiknya. Oleh karena kation-kation dalam silikat itu larut dalam air dan terbawa oleh air hujan ke laut maka ion-ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ banyak ditemukan di laut, terutama pada kulit kerang sebagai CaCO₃. Kulit kerang dan hewan laut lainnya yang mati berakumulasi membentuk deposit batu kapur. Magnesium dalam air laut bereaksi dengan sedimen kalsium karbonat menjadi dolomit, CaCO₃.MgCO₃.

Mineral utama berilium adalah beril, Be₃Al₂(SiO₃)₆(lihat Gambar 3.18), mutiara dari jenis aquamarin (biru terang), dan emerald (hijau tua). Stronsium terdapat dalam celestit, SrSO₄, dan stronsianat, SrCO₃. Barium ditemukan dalam barit, BaSO₄, dan iterit, BaCO₃. Radium terdapat dalam jumlah kecil pada bijih uranium, sebagai unsur radioaktif.

Gambar 3.18 Mineral beril, Be₃Al₂(SiO₃)₆

2. Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali Tanah. Kalsium, stronsium, barium, dan radium membentuk senyawa ion bermuatan ⁺². Magnesium kadang-kadang bersifat kovalen dan berilium lebih dominan kovalen. Sifat-sifat golongan alkali tanah ditunjukkan pada Tabel 3.11.
Tabel 3.11 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah

Sifat Sifat	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Titik leleh (°C)	1.278	649	839	769	725
Titik didih (°C)	2.970	1.090	1.484	1.384	1.640
Massa jenis (g cm–3)	1,85	1,74	1,54	2,6	3,51
Keelektronegatifan	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9
Jari-jari ion ( )	0,89	1,36	1,74	1,92	1,98
Potensial reduksi standar (V)	–1,70	–2,38	–2,76	–2,89	–2,90

Kekerasan logam alkali tanah berkurang dari atas ke bawah akibat kekuatan ikatan antaratom menurun. Hal ini disebabkan jarak antaratom pada logam alkali tanah bertambah panjang. Berilium merupakan logam berwarna abu dan kekerasannya mirip dengan besi, serta cukup kuat untuk menggores kaca. Logam alkali tanah yang lain umumnya berwarna perak dan lebih lunak dari berilium, tetapi lebih keras jika dibandingkan dengan logam alkali.

Gambar 3.20 Magnesium jika dibakar akan mengeluarkan cahaya sangat terang.

Titik leleh dan titik didih logam alkali menurun dari atas ke bawah dalam sistem periodik. Hal ini disebabkan oleh jari-jari atom yang bertambah panjang. Energi ionisasi kedua dari unsur-unsur golongan IIA relatif rendah sehingga mudah membentuk kation +2. Akibatnya, unsur-unsur cukup reaktif. Kereaktifan logam alkali meningkat dari atas ke bawah dalam sistem periodik. Pada suhu kamar, berilium tidak bereaksi dengan air, magnesium bereaksi agak lambat dengan air, tetapi lebih cepat dengan uap air. Adapun kalsium dan logam alkali tanah yang di bawahnya bereaksi dengan air pada suhu kamar. Reaksinya:

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)2(aq) + H₂(g)

Logam alkali tanah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Barium dapat membentuk peroksida. Barium peroksida terbentuk pada suhu rendah dan terurai menjadi oksida pada 700°C. Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi dengan hidrogen membentuk logam hidrida. Adapun magnesium dapat bereaksi dengan hidrogen pada tekanan tinggi dengan bantuan katalis MgI₂.

Ca(s) + H₂(g) → CaH₂(s)
Mg(s) + H2(g) ⎯ ^ΔMgI2⎯→MgH₂(s)

Semua unsur alkali tanah bereaksi langsung dengan halogen membentuk halida, dengan nitrogen dapat membentuk nitrida pada suhu tinggi, misalnya magnesium nitrida:

Mg(s) + N₂(g)→Mg₃N₂(s)

Pembakaran unsur-unsur alkali tanah atau garamnya dalam nyala bunsen dapat memancarkan spektrum warna khas. Stronsium berwarna krimson, barium hijau-kuning, dan magnesium putih terang.

Gambar 3.21 Nyala logam alkali tanah

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Logam Alkali Tanah
Logam-logam alkali tanah diproduksi melalui proses elektrolisis lelehan garam halida (biasanya klorida) atau melalui reduksi halida atau oksida. Magnesium diproduksi melalui elektrolisis lelehan MgCl₂. Air laut mengandung sumber ion Mg2+ yang tidak pernah habis. Rumah tiram yang banyak terdapat di laut mengandung kalsium karbonat sebagai sumber kalsium.

Gambar 3.22 Oleh karena garam-garam alkali tanah menghasilkan nyala beraneka warna, sering dipakai sebagai bahan untuk membuat kembang api. Pembuatan logam magnesium dari air laut telah dikembangkan oleh berbagai industri kimia seperti ditunjukkan pada Gambar 3.23.

Gambar 3.23 Pembuatan logam magnesium dari air laut

Jika rumah tiram dipanaskan, CaCO₃ terurai membentuk oksida:
CaCO₃(s)⎯ ^Δ→CaO(s) + CO₂(g)

Penambahan CaO ke dalam air laut dapat mengendapkan magnesium menjadi hidroksidanya:
Mg²⁺(aq) + CaO(s) + H₂O(l)→ Mg(OH)₂(s) + Ca²⁺(aq)

Selanjutnya, Mg(OH)₂ disaring dan diolah dengan asam klorida menjadi magnesium klorida.
Mg(OH)₂(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + 2H₂O(l)

Setelah kering, garam MgCl₂ dilelehkan dan dielektrolisis:
MgCl₂(l) ⎯ ^{Elektrolisis 1.700°} → Mg(l) + Cl₂(g)

Magnesium dapat juga diperoleh dari penguraian magnesit dan dolomit membentuk MgO. Kemudian, direduksi dengan ferosilikon (paduan besi dan silikon). Logam magnesium banyak digunakan sebagai paduan dengan aluminium, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan daya tahan terhadap korosi. Oleh karena massa jenis paduan Mg–Al ringan maka paduan tersebut sering digunakan untuk membuat kerangka pesawat terbang atau beberapa bagian kendaraan. Sejumlah kecil magnesium digunakan sebagai reduktor untuk membuat logam lain, seperti berilium dan uranium. Lampu blitz pada kamera analog menggunakan kawat magnesium berisi gas oksigen menghasilkan kilat cahaya putih ketika logam tersebut terbakar.

Gambar 3.24 Kulit kerang/tiram merupakan sumber kalsium.

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s) + Cahaya

Kalsium dibuat melalui elektrolisis lelehan CaCl₂, juga dapat dibuat melalui reduksi CaO oleh aluminium dalam udara vakum. Kalsium yang dihasilkan dalam bentuk uap sehingga dapat dipisahkan.

3CaO(s) + 2Al(l) ⎯ ^1.200° ⎯→3Ca(g) + Al₂O₃(s)

Jika logam kalsium dipadukan dengan timbel akan menghasilkan paduan yang cukup keras, digunakan sebagai elektrode pada accu. Elektrode ini tahan terhadap elektrolisis air selama proses isi-ulang, sehingga accu dapat diperbarui. Kalsium juga digunakan sebagai zat pereduksi dalam pembuatan beberapa logam yang kurang umum, seperti thorium.

ThO₂(s) + 2Ca(l)⎯ ^1.000° ⎯→Th(s) + 2CaO(s)

Berilium diperoleh dari elektrolisis berilium klorida, BeCl₂. Natrium klorida ditambahkan untuk meningkatkan daya hantar listrik lelehan BeCl₂. Selain itu, berilium juga dapat dibuat melalui reduksi garam fluoridanya oleh logam magnesium.

BeF₂(l) + Mg(l)⎯ ^950°C →MgF₂(l) + Be(s)

Berilium merupakan logam mahal. Ini disebabkan manfaatnya tinggi. Jika sejumlah kecil tembaga ditambahkan ke dalam berilium, akan menghasilkan paduan yang kerasnya sama dengan baja. Adapun, barium dihasilkan melalui reduksi oksidanya oleh aluminium. Walaupun stronsium sangat sedikit digunakan secara komersial, stronsium dapat diproduksi melalui proses yang serupa.

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Alkali Tanah
Senyawa logam alkali tanah dengan beberapa aplikasinya dalam industri dan rumah tangga dipaparkan dalam Tabel 3.12.
Tabel 3.12 Manfaat Senyawa Logam Alkali Tanah

Senyawa	Kegunaan
MgO	Bata tahan api (tungku), dan makanan hewan
Mg(OH)2	Sumber magnesium untuk logam dan senyawa, susu magnesia
MgSO4.7H2O	Pupuk, obat-obatan (analgesik), dan pabrik pencelupan
CaO	Pabrik baja, dan pengolahan air
CaCO3	Mortar
CaSO4	Lapisan kertas, pengisi, dan antasid
Ca(HPO4)2	Plester, dinding, semen, dan pupuk
BaSO4	Pigmen cat, minyak, dan penggiling lumpur

Mineral kalsium karbonat dan kulit kerang adalah sumber komersial sangat murah dan melimpah di alam. Jika dipanaskan hingga 900°C, karbonat terurai melepaskan karbon dioksida dan menghasilkan kalsium oksida, yang secara komersial dikenal sebagai kapur tohor. Kapur tohor digunakan pada pembuatan baja. Penambahan zat tersebut ke dalam lelehan besi yang mengandung silikat akan bereaksi dengan silikat membentuk ampas yang mengapung pada permukaan lelehan besi. Reaksinya tergolong asam-basa Lewis:

CaO(s) + SiO₂(s) →CaSiO₃(l)

oksida basa oksida asam ampas kalsium silikat Kalsium hidroksida, Ca(OH)₂ digunakan sebagai bahan pengisi pada pembuatan kertas, dan untuk membuat gigi buatan bersama-sama senyawa fluorin. Senyawa CaO dan Ca(OH)₂ digunakan untuk melunakkan air sadah. Jika air sadah yang mengandung Ca(HCO₃)₂ diolah dengan Ca(OH)₂, semua ion kalsium diendapkan sebagai kalsium karbonat.

Ca²⁺(aq) + 2HCO₃(aq) + Ca(OH)₂(aq) →2CaCO₃(s)+ 2H₂O(l)

Senyawa MgCO₃ jika dipanaskan di atas 1.400°C, akan menjadi MgO yang bersifat agak inert. MgO digunakan untuk membuat bata tahan api (tungku pirolisis). Jika MgO dibuat pada suhu lebih sekitar 700°C, akan diperoleh serbuk oksida yang larut dalam asam dan digunakan sebagai aditif makanan hewan, merupakan sumber ion Mg²⁺ dalam nutrien. Senyawa penting dari barium adalah BaSO₄. Senyawa ini digunakan pada penggilingan minyak dalam bentuk bubur, berfungsi sebagai perekat gurdi penggilingan. BaSO₄ juga tidak dapat di tembus sinar-X sehingga senyawa ini digunakan untuk diagnosa sinar-X (Gambar 3.25). Senyawa barium yang larut dalam air tidak dapat digunakan sebab bersifat racun, tetapi suspensi BaSO₄ yang terdapat sebagai ion barium, racunnya dapat diabaikan.

Gambar 3.25 Fotografi sinar-X pada usus manusia menggunakan senyawa BaSO4.
Tabel 3.13 Daftar Kelarutan Senyawa Alkali Tanah di Dalam Air

	Hidroksida	Karbonat	Sulfat
Be	Tidak larut	–	Larut
Mg	Tidak larut	Sedikit larut	Larut
Ca	Sedikit larut	Tidak larut	Sedikit
Sr	Larut	Tidak larut	Tidak
Ba	Laru	Tidak larut	Tidak

Contoh Mengidentifikasi Senyawa Logam Alkali Tanah

Melalui uji kimia, bagaimanakah membedakan antara MgCl₂ dan BaCl₂?
Jawab
Berdasarkan kelarutannya dalam air, diketahui bahwa MgSO₄ larut dalam air, sedangkan BaSO₄ tidak larut. Oleh sebab itu, jika Na₂SO₄ ditambahkan ke dalam larutan BaCl₂ dan MgCl₂ maka BaCl₂ akan mengendap sebagai BaSO₄, dan MgCl₂ tetap di dalam larutannya.

Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → 2NaCl(aq) + BaSO₄(s)

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share