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
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.
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
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).
Gambar 3.14 Perangkat 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.
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)
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.
Gambar 3.16 Masker K2O dengan sistem Tertutup
Tabel 3.10 Kegunaan Senyawa Alkali
Tabel 3.10 Kegunaan Senyawa Alkali
| 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)
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.
Dear readers, after reading the Content please ask for advice and to provide constructive feedback Please Write Relevant Comment with Polite Language.Your comments inspired me to continue blogging. Your opinion much more valuable to me. Thank you.