Chemistry Education: Alkali Tanah

UNSUR-UNSUR GOLONGAN 2 (ALKALI TANAH)

Disusun oleh : Kelompok 6 (enam)

Anggota : 1. Dwi Maisaroh 1313023020

2. Khairun Nisa Rakhmasari 1313024044

Mata Kuliah : Kimia Anorganik II

Dosen : 1. Dra. Nina Kadaritna, M.Si.

2. Muhammad Mahfudz Fauzi Syamsuri, S.Pd. M.Sc.

Semester : 4 (empat)

PENDIDIKAN KIMIA

FAULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDARLAMPUNG

2015

KATA PEGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan penulisan makalah untuk mata kuliah Kimia Anorganik II yang berjudul “Unsur-Unsur Golongan 2 (Alkali Tanah)” ini. Penulisan makalah ini merupakan untuk pemenuhan tugas mata kuliah Kimia Anorganik II.

Kami mengucapkan terima kasih kepada Ibu Drs. Nina Kadaritna, M.Si dan Bapak Muhammad Mahfudz Fauzi Syamsuri, S.Pd. M.Sc. selaku dosen pengampuh mata kuliah Kimia Anorganik II. Disamping itu juga untuk semua pihak yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu dalam penyelesaian makalah ini.

Kami menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu, kritik dan saran sangat kami harapkan untuk pembelajaran kami ke depan. Akhirnya, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandarlampung, 21 April 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul............................................................................................... i

Kata Pengantar.............................................................................................. ii

Daftar Isi........................................................................................................ iii

BAB I PENDAHULUAN

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Sumber dan Kelimpahan Alkali Tanah.................................. 2

2.2. Sifat Fisik dan Kimia Alkali Tanah....................................... 5

2.3. Isolasi Alkali Tanah............................................................... 12

2.4. Reaksi-Reaksi dan Senyawaan Alkali Tanah......................... 16

2.5. Kegunaan............................................................................... 26

2.6. Kelarutan Garam Alkali Tanah.............................................. 29

2.7. Air Sadah............................................................................... 30

2.8. Kemiripan Sifat Diagonal...................................................... 33

2.9. Kompleks Alkali Tanah......................................................... 36

BAB III KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golongan IIA. Yang termasuk ke dalam golongan II A yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Di sebut logam karena memiliki sifat-sifat seperti logam. Disebut alkali karena mempunyai sifat alkalin atau basa jika direaksikan dengan air. Dan istilah tanah karena oksidasinya sukar larut dalam air, dan banyak ditemukan dalam bebatuan di kerak bumi. Oleh sebab itu, istilah “alkali tanah” biasa digunakan untuk menggambarkan kelompok unsur golongan II A.

Tiap logam memiliki kofigurasi elektron sama seperti gas mulia atau golongan VIII A, setelah di tambah 2 elektron pada lapisan kulit S paling luar. Ikatan yang dimiliki kebanyakan senyawa logam alkali tanah adalah ikatan ionik. Unsur alkali tanah memiliki reaktifitas tinggi, sehingga tidak ditemukan dalam bentuk monoatomik , unsur ini mudah bereaksi dengan oksigen, dan logam murni yang ada di udara, membentuk lapisan luar pada oksigen. Semua logam alkali tanah merupakan logam yang tergolong reaktif meskipun kurang reaktif dibandingkan unsur alkali, mempunyai kilap logam, relatif lunak dan dapat menghantar panas dan listrik dengan baik, kecuali berilium. Logam alkali tanah memberikan warna yang khas. Pada pembakaran senyawa logam alkali akan memberikan warna yang khas yang dapat digunakan sebagai identifikasi awal adanya logam alkali dalam suatu bahan.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Sumber dan Kelimpahan Alkali Tanah

Logam alkali tanah memiliki sifat yang reaktif sehingga di alam hanya ditemukan dalam bentuk senyawanya. Berikut sumber dan kelimpahan slogam alkali tanah :

a. Berilium (₄Be)

Sumber berilium dialam adalah batu permata beril [Be₃Al₂(SiO₆)₃], yang memiliki berbagai warna tergantung pada jumlah kelumit pengotornya. Warna biru-hijau muda beril disebut akuamarin, hijau tua beril disebut emeral. Warna hijau ini disebabkan oleh adanya ̴ 2% ion Cr(III) dalam struktur kristalnya. Tentu saja emerald tidak digunakan untuk memproduksi logam berilium, namun sebagai gantinya digunakan kristal-kristal beril yang tak sempurna dan tak berwarna atau beril coklat. Kelimpahannya yaitu sekitar 0,0006 %. Berilium tidak begitu banyak terdapat di kerak bumi, bahkan hampir bisa dikatakan tidak ada. Sedangkan di alam berilium dapat bersenyawa menjadi Mineral beril [Be₃Al₂(SiO₆)₃], dan Krisoberil [Al₂BeO₄]. Berilium ditemukan di dalam 30 jenis mineral, yang paling penting diantaranya adalah beril (Be₃Al₂(SiO₃)₆), bertrandit (Be₄Si₂O₇(OH)₂) dan fenakit (Be₂SiO₄) yang dapat memiliki beberapa warna, karena mengandung impurities, yaitu sedikit logam tertentu. Beril dan bernandit merupakan sumber komersil yang penting untuk unsure berilium dan senyawa-senyawanya.

b. Magnesium(₁₂Mg)

Magnesium adalah unsure yang cukup melimpah di kerak bumi (urutan keenam ±2,5% massa). Dialam, magnesium didapatkan sebagai salah satu komponen dari sejumlah campuran garam seperti karnalit, (MgCl₂.KCl.6H₂O) dan dolomite (MgCO₃.CaCO₃), magnesit (MgCO₃), epsomit (MgSO₄.7H₂O), kieserite (MgSO₄. H₂O), dan brucit Mg(OH)₂. Senyawa-senyawa ini sesungguhnya bukan sekedar campuran garam rangkap, melainkan Kristal-kristal ionik murni. Dalam kristal ini kation-kation yang berbeda ukurannya secara berselang seling menyokong kestabilan yang lebih besar pada kisi kristalnya dibandingkan dengan jika hanya disokong oleh salah satu kationnya saja. Oleh karena itu, karnalit tersusun oleh kation magnesium, kalium, dan molekul air dengan rasio 3:1:1:6 dalam formula KMgCl_3.6H₂O.

Didalam laut, magnesium adalah ion paling umum ketiga yang dijumpai setelah natrium dan klorida banyaknya sekitar (±13% massa), sehingga air laut merupakan sumber paling besar untuk industry logam ini. Dari 1 km³air laut terdapat kira-kira satu juta ton magnesium ( ̴ 0,001 ppm). Dengan 10^-8 km³air laut planet bumi kita, kebutuhan logam magnesium lebih dari cukup.

c. Kalsium (₂₀Ca) dan Barium (₅₆Ba)

Didalam kerak bumi terdapat ±3,4% massa unsur kalsium, kelimpahan kalsium terletak pada urutan kelima pada kulit bumi. Kalsium dapat ditemukan dalam berbagai senyawa di alam, seperti anortit (CaAl₂Si₂O₈), tremolit/asbes (Ca₂Mg₂(Si₄O₁₁)₂(OH)₂), wolastonit (CaSiO₃), batu gamping (CaCO₃), gypsum (CaSO₄.2H₂O), fluorit (CaF₂), dolomite (CaCO₃.MgCO₃), marmer (CaCO₃.MgCO₃), gips (CaSO₄.2H₂O), kalsit (CaCO₃), Fosforit (Ca(PO₄)₂). Unsur ini merupakan bahan baku utama dedaunan, tulang belulang, gigi dan kerang dan kulit telur. Kalsium tidak pernah ditemukan di alam tanpa terkombinasi dengan unsur lainnya atau dapat dikatakan kalsium tidak pernah ditemukan dialam dalam bentuk monoatomik. Kalsium banyak terdapat sebagai batu kapur, gipsum, dan fluorite. Apatite merupakan flurofosfat atau klorofosfat kalsium. Kemudian barium merupakan unsur metalik, lunak, dan barium murni bewarna perak keputih-putihan seperti timbal. Barium dialam sangat sedikit hanya sekitar 10 ppb dan terdapat sebagai barit (BaSO₄) dan witerit (BaCO₃). Barium masuk dalam golongan grup alkali tanah dan mirip kalsium secara kimia. Logam ini teroksida dengan mudah dan harus disimpan dalam bensin atau bahan cair lainnya yang tidak mengandung oksigen. Barium terdekomposisi oleh air atau alkohol. Ion Ba²⁺sangat beracun danlarut dalam air, oleh karena itu air yang mengandung ion ini harus ditangani dengan sangat berhati-hati. Kedua logam ini yaitu kalsium dan barium berwarna keabu-abuan, bereaksi lambat dengan oksigen udara pada temperature kamar tetapi terbakar hebat pada pemanasan.

d. Stronsium (₃₈Sr)

Stronsium ditemukan sebagian besar dalam bentuk celestite (SrSO₄) dan strontianite (SrCO₃). Stronsium sangat jarang sekitar 0,05% dalam kerak bumi, yaitu sebagai mineral stronsianit SrCO₃. Secara alami stronsium ditemukan dalam bentuk senyawa, contohnya salestin (SrSO₄) dan strontianit (SrCO₃) .

e. Radium (₈₈Ra)

Radium merupakan hasil luruhan Th 230 dengan emisi sinar alfa. Kandungan radium dalam bijih uranium sangat kecil, ±10^-6kali kandungan uranium. Radium bersifat radioaktif dan terdapat di alam bercampur dengan bijih Uranium yang disebut pitchblende yang ditemukan di Joachimsthal, Bohemia. Pasir carnotite di Colorado juga menghasilkan radium, tetapi bijih yang kaya akan unsur ini ditemukan di Congo (dulunya Republik Zaire) dan Danau Besar (Great Lake) di Kanada. Radium terkandung di dalam Fr (bijih uranium) dan bisa diambil dari sisa hasil pemrosesan uranium.

2.2. Sifat Fisik dan Kimia Alkali Tanah

A. Sifat Fisika Alkali Tanah

Beberapa sifat umum dari logam alkali tanah dapat dilihat pada tabel berikut:

Sifat Umum	Be	Mg		Ca	Sr	Ba
Nomor Atom	4	12		20	38	56
Konfigurasi Elektron	[He] 2s²	[Ne] 3s²		[Ar] 4s²	[Kr] 5s²	[Xe] 6s²
Titik Leleh	1553	923		1111	1041	987
Titik Didih	3043	1383		1713	1653	1913
Jari-jari Atom (Angstrom)	1.12	1.60		1.97	2.15	2.22
Jari-jari Ion (Angstrom)	0.31	0.65		0.99	1.13	1.35
Energi Ionisasi I (KJ mol^-1)	900	740		590	550	500
Energi Ionisasi II (KJ mol^-1)	1800	1450		1150	1060	970
Elektronegativitas	1.57	1.31		1.00	0.95	0.89
Potensial Elektrode (V)	-1.85	-2.37		-2.87	-2.89	-2.90
Massa Jenis (g mL^-1)	1.86	1.75		1.55	2.6	3.6
Kekerasan (skala Mohs)	=5		2,0	1,5	1,8	=2
Warna nyala	Tidak ada		Tidak ada	Jingga-merah	Merah	Hijau

Logam alkali tanah terdiri dari 6 unsur yang terdapat di golonga IIA. Yang termasuk dalam golongan IIA yaitu : Berilium (Be), Magnesium (Mg), Calcium(Ca), Stronsium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Dalam golongan alkali tanah nomor atomnya bertambah dari atas kebawah, factor yang mempengaruhi ukuran atom adalah jumlah orbital atom yang terisi elektron. Jelas sekali, semakin banyak orbital atom semakin banyak ruang yang dibutuhkan atom mengikat elektron saling tolak-menolak. Ini berarti semakin kebawah (nomor atom makin besar) ukuran atom harus semakin besar.

Konfigurasi elektron adalah gambaran penyebaran electron yang paling mungkin kedalam orbital-orbital elektron. Atau juga, Konfigurasi electron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya. Konfigurasi elektron logam alkali tanah adalah Berilium : [He] 2s², Magnesium : [Ne] 3s², Kalsium : [Ar] 4s², Stronsium : [Kr] 5s², dan barium : [Xe] 6s².

Titik leleh dan titik didih. Titik leleh adalah suhu yang mengubah zat padat murni menjadi cairan. Titik didih adalah suhu minimum berubahnya fase cair suatu zat menjadi fase uap yang bertekanan 1 atm, pada suhu ini tekanan uap cairannya sama dengan tekanan diatas permukaan. Titik leleh dan titik didih logam alkali tanah semakin menurun dari atas kebawah, kecuali Mg, disebabkan oleh peningkatan jari-jari ion dan struktur kristal yang berbeda.

Be, Mg : Heksagonal terjejal

Ca : Heksagonal terjejal, kubus berpusat muka

Sr : Kubus berpusat muka

Ba : Kubus berpusat badan

Jari-jari atom suatu logam adalah setengah jarak antara dua inti pada atom-atom yang berdekatan. Dari atas kebawah dalam satu golongan, logam alkali tanah dapat di amati bahwa jari-jari atom bertambah dengan bertambahnya nomor atom. Untuk logam alkali tanah electron terluar menempati orbital ns. Karena ukuran orbital bertambah dengan meningkatnya bilangan kuantum utama n, ukuran atom logam bertambah dari Be ke Ra. Jari-jari atom logam alkali tanah relatif besar, namun lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari atom logam alkali yang seperiode.

Jari-jari ion pada logam alkali tanah dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin besar. Jari-jari ion adalah jari-jari kation atau anion yang diukur dalam senyawa ionik. Jika atom membentuk anion, ukurannya (jari-jari) bertambah, oleh karena itu muatan inti tetap sama tetapi tolak menolak yang dihasilkan dari elektron yang ditambahkan akan memperbesar daerah awan electron. Kation lebih kecil dari atom netral karena pelepasan satu elektron atau lebih akan mengurangi elektron untuk saling tolak menolak tetapi muatan inti tetap sama sehingga awan elektron mengerut.

Energi ionisasi logam alkali tanah dalam satu golongan dari aras kebawah semakin kecil. Dimana energi ionisasi adalah energy minimum yang diperlukan untuj melepaskan satu elektron dari atom yang berwujud gas pada keadaan dasarnya. Untuk golongan tertentu, energi ionisasi menurun dengan bertambahnya nomor atom (yaitu dari atas kebawah dalam satu golongan). Unsur-unsur dalam golongan yang sama memiliki konfigurasi elektron terluar yang mirip. Tetapi dengan meningkatnya bilangan kuantum utama n, bertambah pula jarak rata-rata elektron valensi dari inti. Makin jauh jarak antara elektron dan inti berarti tarikannya lemah, sehingga elektron menjadi lebih mudah untuk melepaskan dari atas kebawah dalam satu golongan. Jari-jari atom pada golongan alkali tanah dari Be ke Ba, 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 daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil. Pada logam alkali tanah yang memiliki dua elektron valensi, energi ionisasinya lebih besar dari logam alkali dalam unsur seperiode. Karena logam alkali tanah membutuhkan energi yang lebih banyak untuk melepaskan elektron terluarnya. Agar stabil logam alkali tanah melepas dua elektron. Be menjadi Be²⁺, Mg menjadi Mg²⁺, Ca menjadi Ca²⁺ dan yang lainnya.

Keelektronegatifan adalah suatu konsep relatif, yang berarti bahwa keelektronegatifan suatu unsur dapat diukur hanya dalam kaitannya dengan keelektronegativan unsur-unsur yang lain. Keelektronegatifan logam alkali tanah pada umumnya rendah dari atas ke bawah, namun lebih besar jika dibandingkan dengan keelektronegatifan logam alkali seperiode, logam alkali tanah cenderung membentuk kation²⁺.

Kekerasan logam alkali tahan berkurang dari atas kebawah akibat kekuatan ikatan antar atom menurun. Hal ini disebabkan jarak antar atom pada logam alkali tanah bertambah panjang. Karena dari atas kebawah nomor atom logam alkali meningkat sehingga ukuran atomnya juga meningkat sehingga akan lebih banyak tolakan dari electron non-ikatan yang mengakibatkan turunnya energy kohesi (bersatu/berpadu) dan menaikan kelembutan. Kohesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain tidak dapat menempel karena molekuknya saling tolak menolak.

Warna nyala. Apabila suatu unsur menyerap energi yang cukup maka unsur tersebut mengalami radiasi. Radiasi yang dipancarkan (warna nyala) akan beraneka ragam sesuai dengan jenis unsur tersebut. Perbedaan warna nyala ini disebabkan oleh perbedaan panjang gelombang setiap unsur alkali tanah. Radiasi yang dipancarkan itu dibagi-bagi kedalam panjang gelombang komponennya, hal ini akan menghasilkan suatu spectrum. Jika radiasi yang terbagi-bagi (terdispersikan) itu berasal dari atom tereksitasi, maka spectrum itu disebut spectrum atom.

Logam alkali tanah memberikan warna yang khas. Pada pembakaran senyawa logam alkali akan memberikan warna yangkhas yang dapat digunakan sebagai identifikasi awal adanya logam alkali dalam suatu bahan. Be dan Mg memberikan warma spectrum pada daerah gelombang elektromagnet, sehingga pada pembakaran magnesium hanya akan menimbulkan warna nyala yang sangat terang. Ca memberikan warna merah jingga, Sr memberikan warna merah ungu, dan Ba memberikan warna kuning kehijauan.

B. Sifat Kimia Alkali Tanah

Logam alkali tanah dapat bereaksi langsung dengan halogen dan belerang. Karena mudah melepaskan electron, logam golongan IIA bersifat reduktor kuat. Semua senyawa kalsium, stronsium, dan barium berikatan ionik yang mengandung Ion Ca²⁺, Sr²⁺, atau Ba²⁺, perilakunya antara beryllium dengan anggota dalam golongan lain dalam golongan ini kimiawinya hampir sepenuhnya bersifat ionik. Ion Mg²⁺mempunyai kemampuan kepolaran yang tinggi dan adanya kecenderungan menetapkan keperilaku nonionik. Ca, Sr, Ba, dan Ra membentuk kelompok yang berkaitan secara erat, dimana sifat kimia dan fisiknya berubah secara teratur dengan kenaikan ukuran. Semua unsure alkali tanah adalah penyumbang electron dengan berilium yang paling sedikit aktif dan barium yang paling kuat.

Ø Aktivitas

Ciri khas yang paling mencolok dari logam alkali tanah adalah kereaktifannya yang begitu besar. Mengapa kebanyakan orang tidak kenal baik rupa logam yang sangat umum seperti kalsium adalah karena logam-logam ini begitu aktif sehingga mereka tak terdapat sebagai unsure bila bersentuhan dengan udara dan air. Tak satupun dari unsure logam alkali tanah terdapat dialam dalam keadaan unsurnya. Semua unsure alkali tanah terdapat sebagai ion positif (positif dua). Dibandingkan dengan logam alkali, kereaktifan logam alkali tanah lebih kecil hal ini disebabkan karena energy ionisasi logam alkali tanah dua kali lebih besar dari logam alkali.

Ø Sifat Metalik

Secara kimia sifat metalik suatu unsure berikatan dengan kecenderungan yang besar dalam sifat-sifat kimia. Kalsium, stronsium, dan barium, jelas sekali serupa, tetapi magnesium dan berilium berbeda dari ketiga unsure ini karena agak kurang reaktif. Ini dapat dihubungkan dengan energy pengionan yang lebih tinggi dari kedua unsure terakhir. Semua unsure alkali tanah adalah penyumbangan electron dengan berilium yang paling sedikit aktif dan barium yang paling aktif. Sehingga sifat metalik unsur dalam satu golongan sifat metaliknya dari atas ke bawah semakin bertambah. Kemetalikan logam alkali tanah lebih keras dibandingkan dengan logam alkali karena logam alkali tanah memiliki electron velensi 2.

Anomali Berilium

Be (dalam beberapa hal juga Mg) agak berbeda dengan anggota-anggota golongan IIA yang lebih berat. Be mempunyai titik leleh yang lebih tinggi dan lebih keras dibandingkan dengan unsure-unsur golongan IIA lainnya. Berilium memiliki sifat yang agak berbeda dengan unsur-unsur logam alkali tanah yang lain, karena unsure ini memiliki jari-jari atom yang relative sangat kecil dan elektronegativitas yang relative basar. Ukuran kation berilium yang jauh kecil dalam golongannya, menyebabkan densitas muatan sangat besar (1100 C mm^-3) sehingga mampu mempolarisasi anion apapun di seputarnya dan ini mengakibatkan terjadinya tumpang-tindih rapatan elektron sehingga memberikn sifat kovalen. Kemudian bila berilium bergabung dengan atom lain yang memiliki perbedaan elektronegativitas tidak terlalu besar akan membentuk senyawa kovalen, misalnya BeH₂, BeBr, dan BeCl₂. Dapat kita lihat perbedaannya pada table beberapa sifat fisik logam alkali tanah. Selain itu juga terdapat beberapa perbedaan sifat yang cukup signigikan, diantaranya sebagai berikut:

1. Be kurang bereaksi terhadap udara dan air

2. BeO bersifat amfoter sehingga dapat bereaksi dengan asam maupun dengan basa :

BeO_(s) + 2H₃O⁺_(aq) + H₂O_(l) [Be(OH₂)₄]²⁺_(aq)

BeO_(s) + 2OH^-_(aq) + H₂O_(l) [Be(OH)₄]^2-_(aq)

3. BeO tidak bereaksi dengan air

4. Be larut dalam larutan basa kuat membentuk ion BeO₂^2-.

5. BeCl₂dan BeF₂dalam keadaan cair merupakan penghantar listrik yang buruk

6. Be lebih mudah membentuk kompleks

7. Garam berilium umumnya lebih mudah larut dalam air

Hal ini desebabkan oleh jari jari atom yang kecil dan energy ionisasinya yang tinggi, sehingga kecenderungan untuk membentuk ion Be²⁺ terbatas. Kemampuan larut dalam basa kuat menunjukkan bahwa oksidanya mempunyai sifat asam. Hal ini disebabkan oleh rapat muatan yang tinggi. Pembentukan ikatan kovalen oleh berilium diduga melibatkan orbital-orbital atom terhibridasi. Ikatan melalui hibrida sp (sehingga berbentuk linear) pada BeCl₂ gas melalui orbital hidrida sp³(sehingga berbentuk tetrahedral) pada BeCl₂ fase padat disajikan pada gambar dibawah ini :

Gambar.(a) Ikatan kovalen dalam BeCl2 gas, (b) padatan (gambar dikutip dari Housecroft & Sharpe, 2008)

Berdasarkan gambar diatas, pada BeCl₂(g) terdapat molekul-molekul bebas dengan skema ikatan. Dalam BeCl₂(s), dua atom Cl diikat pada satu atom Be melalui ikatan kovalen normal. Dua atom lainnya diikat melalui ikatan kovalen koordinat, menggunakan pasangan elektron bebas dari atom Cl (ikata n ditunjukkan dengan anak panah). Susunannya tetrahedral. Sekali terbentuk, kedua jenis ikatan ini tidak dapat dibedakan satu sama lain. Satuan-satuan BeCl₂ terikat menjadi molekul polimer dengan rantai panjang –( BeCl₂)_n.

Magnesium

Magnesium perilakunya berada diantara berilium dan anggota lain dalam golongan alkali tanah yang kimiawinya hamper sepenuhnya bersifat ionic. Magnesium mempunyai kemamuan bereaksi yang kecil terhadap air dingin, namun reaksi segera terhenti karena terbentuknya magnesium hidroksida yang tidak larut dalam air dan membentuk rintangan bagi magnesium untuk bereaksi lebih lanjut. Kemudian salah satu perbedaan kimiawi magnesium dari logam alkali tanah lain dalam kelompoknya adalah sifat terdekomposisinya menjadi garam klorida basa pada pemanasan, sedangkan garam terhidrat klorida kalsium, stronsium, dan barium membentuk garam anhidrat pada pemanasan, menurut persamaan reaksi :

MCl₂.2H₂O_(s)

MCl_2(s) + 2 H₂O_(l) (M= Ca, Sr, Ba)

MgCl₂.2H₂O_(s)

Mg(OH)Cl_(s) + HCl_(g)

Magnesium mudah membentuk senyawa kovalen khususnya dengan senyawa organik berukuran relatif besar. Hal ini berkaitan denga densitas muatan ion magnesium yang relatif tinggi, 120 C mm^-3 (dibandingkan dengan densitas muatan ion kalsium yang hanya 52 C mm^-3). Sebagai contoh, logam magnesium dapat bereaksi dengan senyawa halokarbon (alkil halida), misalnya bromoetana (C₂H₅Br) dalam pelarut etoksietana, (C₂H₅)₂O (eter). Atom magnesium menyusup masuk di antara atom-atom karbon dan halogen membentuk ikatan kovalen dengan keduanya, dan menghasilkan suatu senyawa organologam, yang dikenal sebagai pereaksi Grignard, dan sangta luas dipakai pada sintesis senyawa-senyawa organik, persamaan reaksinya adalah:

C₂H₅Br (eter) + Mg (s)

C₂H₅MgBr (eter)

Sebagian besar logam magnesium juga dimanfaatkan untuk loagam paduan alumunium-magnesium karena sifatnya yang ringan dengan densitas rendah yaitu 1,74 g cm^-3

2.3. Isolasi Alkali Tanah

Isolasi adalah suatu usaha bagaimana caranya memisahkan senyawa yang bercampur sehingga kita dapat menghasilkan senyawa tunggal yang murni. Salah satu cara isolasi yaitu dengan cara elektrolisis, cara elektrolosis larutannya untuk mendapatkan logam-logam alkali tanah sulit karena katoda reduksi air lebih mudah terjadi dibandingkan reduksi air raksa akan menghasilkan amalgam yang sulit untuk dipisahkan. Metode yang umum dilakukan untuk mendapatkan logam alkali tanah adalah dengan mengelektrolisis leburan garam kloridanya yang telah dicampurkan dalam hal ini strinsium dan barium cenderung untuk membentuk suspense klorida. Kalsium, Srtronsium, dan Barium hanya dibuat dengan skala kecil melalui reduksi halide dengan Na. Logam-logam tersebut linak dan keperakan seperti halnya Na, namun tidak sereaktif Na.

a. Berilium

Berilium dapat diperoleh dengan cara elektrolisis lelehan BeCl₂ yang dicampur dengan NaCl. Pencampuran dengan NaCl ini bertujuan untuk meningkatkan konduktivitasnya, karena konduktivitas BeCl₂ sangat kecil (±0,001 dari NaCl). Selain itu, berilium dapat juga diperoleh dengan mengubah natrium tetraouroberilat, Na₂(BeF₄) menjadi berilium hidroksida yang pada pemanasan akan berubah menjadi BeO. BeO yang dihasilkan diperoleh dengan metode reduksi terhadap BeF₂ menggunakan Mg sebagai cara memanaskan beril dengan Na₂SiF₆ pada temperature 700-750 ͦ C.. Karena beril adalah sumber utama berilium.

Reaksinya sebagai berikut :

BeF₂+ Mg MgF₂+ Be

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan berilium dengan cara mengekstraksi dari lelehan BeCl₂ yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl₂ tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah :

Katoda : Be²⁺ + 2e Be

Anode: 2Cl^- Cl₂ + 2e

Berilium sangat beracun, oleh karena itu penanganannya harus sangat berhati-hati.

b. Magnesium

Magnesium dapat diisolasi dengan dua metode, yaitu metode reduksi dan metode elektrolisis. Dalam skala laboratorium, magnesium dapat diperoleh dengan pemanasan MgO dan karbon (sebagai reduktor) sampai 2000 ͦ C, diikuti dengan pendinginan mendadak untuk menghindari kesetimbangan fasa gas. Reaksinya adalah :

MgO_(s) + C_(s) Mg_(s) + CO_(g)

Pembuatan magnesium yang diproduksi secara komersial menurut proses pidgeon, yaitu reduksi magnesium oksida dengan ferrosilicon dan alumunium (reaksi termit).

Metode Reduksi

Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [MgCa(CO₃)₂] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO lalu MgO.CaO dipanaskan dengan FeSi sehingga mengasilkan Mg.

2[ MgO.CaO] + FeSi 2Mg + Ca₂SiO₄+ Fe

Metode Elektrolisis

Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi:

CaO + H₂O Ca²⁺+ 2OH^-

Mg⁺ + 2OH^-Mg(OH)₂

Selanjutnya Mg(OH)₂ direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl₂

Mg(OH)₂ + 2HCl MgCl₂+ 2H₂O

Larutan diuapkan hingga kering dan resultannya dimasukkan ke dalam sel elektrolitik yang mirip dengan sel Downs yang digunakan unutuk memproduksi natrium. Setelah mendapatkan lelehan MgCl₂ kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium berdasarkan persamaan reaksi berikut :

Katode : Mg²⁺ + 2e^- Mg

Anode : 2Cl^- Cl₂+ 2e^-

Logam magnesium terkumpul pada permukaan katode yang kemudian dapat dipisahkan dengan penyedotan, sedangkan gas klorin menjadi hydrogen klorida sehingga dapat digunakan lagi untuk menetralkan magnesium hidroksida.

c. Kalsium

Pada isolasi kalsium, digunakan dua metode yaitu metode elektrolisis dan metode reduksi. Metode Elektrolisis

Batu kapur (CaCO₃) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO₃ dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl₂. Reaksi yang terjadi :

CaCO₃+ 2HCl CaCl₂+ H₂O + CO₂

Setelah mendapatkan CaCl₂, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :

Katoda : Ca²⁺+ 2e^- Ca

Anoda : 2Cl^- Cl²⁺ + 2e-

Metode Reduksi

Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl₂ oleh Na. Reduksi CaO oleh Al :

6CaO + 2Al 3Ca + Ca₃Al₂O₆

Reduksi CaCl₂ oleh Na

CaCl₂+ 2Na Ca + 2NaCl

d. Stronsium

Untuk mendapatkan Strontium (Sr) isolasi dilakukan dengan metode elektrolisis. Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl₂. Lelehan SrCl₂bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO₄]. KarenaSenyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi:

Katode : Sr²⁺ + 2e^-Sr

Anoda : 2Cl^- Cl₂ + 2e^-

e. Barium

Isolasi barium menggunakan metode Elektrolisis dan metode reduksi. Metode elektrolisis menggunakan Barit (BaSO₄) dimana barit adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl₂ barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl2. Reaksi yang terjadi :

katode : Ba²⁺ + 2e^- Ba

Anoda : 2Cl^- Cl₂+ 2e^-

Pada metode reduksi, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi :

6BaO + 2Al 3Ba + Ba₃Al₂O₆

f. Radium

Semua isotop radium adalah radioaktif. ²²⁶Ra

1600 th, yang terdapat dalam deret peluruhan ²³⁸U. Pertama kali diisolasi oleh Pierre dan Marie Curie dari batuan uranium pitchblende. Unsur ini dikumpulkan dari larutan dengan kopresipitasi dengan BaSO₄ dan nitral serta diikuti oleh kristalisasi bertingkat.

2.4. Reaksi-Reaksi dan Senyawaan Alkali Tanah

A. Reaksi-reaksi kimia

a. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Air

Berilium tidak bereaksi dengan air, sedangkan logam Magnesium bereaksi sangat lambat dan hanya dapat bereaksi dengan air panas. Logam Kalsium, Stronsium, Barium, dan Radium bereaksi sangat cepat dan dapat bereaksi dengan air dingin. Contoh reaksi logam alkali tanah dan air berlangsung sebagai berikut.

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)

b. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Oksigen

Dengan pemanasan, Berilium dan Magnesium dapat bereaksi dengan oksigen. Oksida Berilium dan Magnesium yang terbentuk akan menjadi lapisan pelindung pada permukaan logam. Barium dapat membentuk senyawa peroksida (BaO₂).

2Mg(s) + O₂ (g) → 2MgO(s)

Ba(s) + O₂(g) (berlebihan) → BaO₂(s)

Pembakaran Magnesium di udara dengan Oksigen terbatas pada suhu tinggi akan dapat menghasilkan Magnesium Nitrida

(Mg₃N₂).4Mg(s) + ½ O₂(g) + N₂ (g) → MgO(s) + Mg₃N₂(s)

Bila Mg₃N₂ direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH₃.Mg₃N₂(s) + 6H₂O(l) → 3Mg(OH)₂(s) + 2NH₃(g)

c. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Nitrogen

Logam alkali tanah yang terbakar di udara akan membentuk senyawa oksida dan senyawa Nitrida dengan demikian Nitrogen yang ada di udara bereaksi juga dengan Alkali Tanah.

Contoh :

3Mg(s) + N₂(g) → Mg₃N₂(s)

d. Reaksi dengan Asam dan Basa

Semua logam dan 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)

Salah satu unsur logam alkali tanah yaitu Be, memiliki sifat amfoter. Berilium selain dapat bereaksi dengan asam kuat juga dapat bereaksi dengan basa kuat.

Be(s) + 2NaOH (aq) Na₂BeOH(aq) + H₂ (g)

e. Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Halogen

Semua logam Alkali Tanah bereaksi dengan halogen dengan cepat membentuk garam Halida, kecuali Berilium. Oleh karena daya polarisasi ion Be²⁺ terhadap pasangan elektron Halogen kecuali F^-, maka BeCl₂ berikatan kovalen. Sedangkan alkali tanah yang lain berikatan ion. Contohnya :

Ca(s) + Cl₂(g) → CaCl₂(s)

f. Reaksi Kalsium dan Barium

Kedua logam ini berwarna keabu-abuan, bereaksi lambat dengan oksigen udara pada temperatur kamar tetapi terbakar hebat pada pemanasan. Kalsium terbakar hanya menghasilkan oksidanya, tetapi barium dapat mengahsilkan dioksida (2-) dalam kondisi oksigen berlebihan, menurut persamaan reaksi:

2 Ca (s) + O₂ (g)

2 CaO (s)

2 Ba (s) + O₂ (g)

2 BaO (s)

Pembentukan barium dioksida (2-) dapat dijelaskan dengans sifat densitas muatan ion barium yang rendah (23 C mm^-3), hampir sama dengan densitas muatan ion natrium ( 24 C mm-³), sehingga mampi menstabilkan ion-ion yang mudah terpolarisasi seperti dioksida (2-), O₂^2-

B. Senyawaan

a. Oksida Logam Alkali Tanah

Semua unsur logam alkali tanah dapat menghasilkan oksida ionik MO. Umumnya oksida logam-logam alkali tanah dibuat dengan dekomposisi termal garam karbonat, nitrat atau hidroksidanya. Oksida-oksida logam alkali tanah umumnya bereaksi dengan air (kecuali magnesium) membentuk hidroksidanya menurut persamaan reaksi :

MO (s) + H₂O (l)

M(OH)₂ (s) (M: Ca, Sr, Ba)

Berilium oksida berupa serbuk putih yang sukar larut dalam air, tetapi mudah larut dalam asam membentuk garam dan mudah larut dalam basa. Magnesium oksida bereaksi dengan air membentuk magnesium hidroksida yang bersifat sebagai basa lemah. Oksida-oksida kalsium, stronsium dan barium sangat mudah bereaksi dengan air membentuk basa kuat. Sifat basa dari alkali tanah dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin kuat.

Senyawa peroksida logam alkali tanah dapat dibuat dengan mengalirkan udara melalui oksida unsur tersebut pada temperatur tinggi. Semua logam alkali tanah dapat membentuk peroksida kecuali berilium .

b. Hidroksida Logam Alkali Tanah

Kelarutan hidroksida logam-logam alkali tanah dalam air semakin besar dengan naiknya nomor atom dan hanya magnesium hidroksida yang sukar larut dalam air. Berikut ini merupakan kelarutan hidroksida logam alkali tanah:

Hidroksida	Mg(OH)₂	Ca(OH)₂	Sr(OH)₂	Ba(OH)₂
Kelarutan/ g L^-1	0,0001	1,2	10	47

Sifat magnesium hidroksida yang larut ini sangat penting dalam kehidupan sehari-hari misalnya yang berkaitan dengan penggunaan obat sakit perut antasit. Selain itu, larutan ini dipakai unuk melakukan uji paling sederhana terhadap gas karbon dioksida yang pada awalnya memberikan endapan putih kalsium karbonat, namun endapan tersebut larut kembali sebagai kalsium hidrogen karbonat pada penambahan gas karbon dioksida berlebihan, menurut persamaan reaksi:

Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g)

CaCO₃ (s)

CaCO₃ (s) + CO₂ (g) + H₂O (l)

Ca(HCO₃) (aq)

Atau

Ca²⁺ (aq) + CO₂ (g) + OH^- (aq)

CaCO₃ (s) + H₂O (l)

CaCO₃ + CO₂ (g) + H₂O (l)

Ca²⁺ (aq) + HCO₃^- (aq)

Gas karbon dioksida bersifat asam, dan oleh karena itu dapat menyebabkan secara perlahan-lahan pada batu marmer yang dipakai pada bagian luar bangunan.

c. Garam-garam Logam Alkali Tanah

Kalsium Karbonat (CaCO₃)

Kaslium yang merupakan unsur tebanyak kelima di bumi, sangat banyak terdapat sebagai kalsium karbonat dalam deposit masif kapur (chalk), gamping atau batu kapur (limestone), dan marmer yang tersebar luas dimana-mana. Kapur juga terbentuk dalam laut, terutama selama abad “Creatateous” kira-kira 135 juta tahun yang lalu, yang berasal dari kerangka organisme laut yang tak terhitung jumlahnya. Batu kapur terbentuk dalam laut ini, tetapi sebagi endapan sederhana karena jumlahnya yang smakin besar sehingga berlebihan. Persamaan reaksinya adalah :

Ca²⁺ (aq) + CO₃^2- (aq)

CaCO₃ (s)

Marmer terbentuk sebagai akibat adanya kombinasi panas dan tekanan terhadap deposit batu kapur yang terpendam jauh di dala kerak bumi yang mengakibatkan batu kapur meleleh. Lelehan batu kapur ini menjadi dingin kembali karena terdorong balik ke permukaan yang akhirnya memadat menjadi bentuk padatan tebal yang disebut marmer. Kalsium karbonat yang sangat murni terdapat dalam dua bentuk kristal yang berbeda yaitu kalsit dan “ iceland spar” (yang artinya tiang kapal islandia). Kristal yang kedua ini lebih jarang dijumpai, namun kristal ini beersifat unik dalam hal kemapuannya meneruskan dua bayangan dari suatu objek yang diletakkan di bawahnya. Kedua bayangan ini muncul karena kristal ini mempunyai dua indeks reafraksi atau indeks bias yang berbeda.

Gua-gua kapur tebentuk karean aliaran air hujan yang mengandung karbon dioksida menerobos batu-batu kapur, dan melarutkan sebagian batu kapur ini serta membanya pergi dalam aliaran air dengan meninggalkan rongga-rongga sebagi gua, emnurut persamaan reaksi :

CaCO₃(s) + CO₂ (g) + H₂O (l)

Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃^- (aq)

Ion hodrogen karbonat bersifat sangat mudah terpolarisasi, oleh karena itu hanya distabilkan oleh kation yang densitas muatannya rendah seperti natrium( densitas muatannya 24 C mm^-3), tetapi ion ini tidak distabilkan oleh ion kalsium yang densitas muatannya tinggi yaitu 52 C mm^-3. Dengan demikian, penguapan larutan kalsium hidrogen karbonat mengakibatkan terbentuknya kembali padatan kalsium karbonat, menurut persamaan reaksi:

Ca(HCO₃) (aq)

CaCO₃ (s) + CO₂ (g) + H₂O (l)

Padatan kalsium karbonat inilah yang membentuk stalagmit, yaitu padatan kalsium karbonat yang bertumbuh terus-menerus dan semakin tinggi dari dasr gua, dan stalagtit yaitu kalsium karbonat yang bertumbuh terus menerus mengarah ke bawah dari atap gua.

Salah satu misteri terbesar dibidang geokimia adalah proses pembentukan , mineral dolomit. Dolomit dijumpai sebagai deposit (endapan) yang sangat besar. Struktur lainnya CaMg(CO₃)₂, yang tersusun oleh ion-ion karbonat yang diselang-selingi secara bergantian oleh ion kalsium dan magnesium. Suatu hal yang menarik dala deposit dolomit. Juka larutan ion-ion kalsium, magnesium, dan ion karbonat bercampur di labiratorium, maka hanya akan diperoleh campuran kristal kalsium karbonat dan kristal magnesium karbonat. Untuk membuat dolomit dibutuhkan temnperatur di atas 150^oC, suatu kondisi yang tidk mungkin terjadi pada permuakaan bumi. Selain itu, konsentrasi ion magnesium di dala air laut jauh lebih rendah dibandingkan dengan ion kalsium. Hipotesis yang paling populer adalah bahwa dasar batu kapur terbentuk dulu dan terpendam sangat adalam di dalam tanah, kemudian air yang kaya ion magnesium diduga tersirkulasi melalui poiri-pori batu kapur ini secraa selektif terjadi pergantian ion kalsium oleh ion magnesium. Kelemahan yang mencolok dari hipotesis in i adalah adanya hal sulit dimengerti mengeap pertukaran ion kalsium dan ion magnesium dapat terjasi secara teratur (uniform) hingga ribuan km³. Meskipun ada kelemahan dari hipotesis ini, sampai denga saat ini hipotesis tersebut masih merupaka penjelasan yang terbaik.

Kalsium karbonat dikenal secara populer sebagai anatasit. Walaupun antasit menyediakan salah satu unsur esensial yang diperlukan tubuh, namun menimbulakan kerugian. Reaksinya dengan asam lambung menghasilkan gas karbon dioksida dan ion kalsium yang ternyata mempunyai efek sembelit (atau menyulitakn) sedangkan ion magnesium menimbulkan efek pencahar (pencuci). Antasit tertentu mengandung kedua jenis kation ini untuk menetralkan efek yang ditimbulkan.

Semen

Telah disadari kira-kira sejak 1500 BC, bahwa pasta dari campuran kalsium hidroksida dan pasir (mortar) dapat dipakai untuk merekatkan batu bata atau batu-batuan dalam konstruksi bangunan. Campuran material tersebut secara perlahan mengikat karbopn dioksida dari udara dan mengubah kalsium hidroksida menjadi padatan keras kalsium karbonat. Antara 100 BC hingga 400 AD, orang-orang Romawi dengan semourna menggunakan mortar kapur (gamping) untuk mendidriak bangunan-bangunan dan pipa-pipa saluran air., dan sampai sekarang produknya banyak yang masih bertahan. Mereka juga membuat penemuan-penemuan yang epnting yaitu bahwa campuran abu gunung berapi dengan mortar kapir “gamping” memebrikan material yang juh lebih kuat. Material-material ini merupakan bahan dasar pembuatan semen modern.

Semen merupakan salah satu produk industri kimia terbesar di duni. Semen dibuay dengan menggerus batu kapur dan serpi (alumino silikat) bersama-sama lalu memans=askan campuran ini hinnga 1500^oC. Reaksi kima yang terjadi membebaskan karbon dioksda dan melelehkan sebagian kompoenen memebentuk padatan gumpalan (bongkahan) yang disebut kerak-arang (clinker). Kerak-arang ini kemudian digerus menjadi serbuk dan dicampurkan dengan sedikit kalsium sulfat. Campuran ini dikenal sebagai semen portland. Susunan kimia semen ini adalah

26% Ca₂SiO₄ (dikalsium silikat), 51% Ca₃SiO₅ (trikalsium silikat), dan 11% Ca₃Al₂O₆ (trikalsium aluminat). Ketika air ditambahkan maka terjadi berbgai reaksi hidrasi yang kompleks yang salah satu tipe reaksinya adalah :

2 Ca₂SiO₄ (s) + 4 H₂O (l)

CaSi₂O₇.3 H₂O (s) + Ca(OH)₂ (s)

Silikat trihidrat yang disebut gel tobermorit membentuk kristal kuat yang merekatkan ikatan-iktana kuat silikon-oksigen dengan pasir dan agreagat kerikir (batu-batu kecil) yang dicampurkan pada semen. Karena produk lain dalam reaksi tersebut adalah kalsium hidroksida, csmpuran ini harus diperlakukan sebagai material korosf ketika mengeras.

Kalsium Klorida

Kalsium klorida anhidrat bersifat higroskospik, mudah meneyerp uap air, dan oleh karena itu sering dipakai sebagai bahan pengering di laboratorium kimia. Reaksi pembentukan heksahidrat, CaCl₂.6H₂O, dapat dipakai untuk melelehkan es menurut dua cara. Pertama reaksinya dengan air sangat eksortemik, dan kedua, kalsium klorida membentuk campuran yang membeku yang berakibat baayak mereduksi titik leleh.

Kelarutan kalsium klorida dalam air sangat besar, dan larutan dengan konsentrasi 30 % massa kalsium klorida dapat bertahan sebagai cairan hingga temperatur -55^oC, sangat jauh lebih rendah daripada temperatut -18^oC yang dihasilkan oleh larutan natrium klorida. Salah satu keuntungan penggunaan kalsium klorida adalah bahwa ion kalsium kurang merusak tanaman dibanding dengan ion natrium. Larutan kalsium klorida pekat bersifat seperti lem yang tersa sangat lengket dan sifat ini dapat diaplikasikan untuk menangkap debu pada permukaan jalan yang tidak diperkekas.

Magnesium Sulfat dan Kalsium Sulfat

Magnesium sulfat dijumpai sebagai heptahidrat, MgSO₄.7H₂O; pada mulanya diberi nama garam Espom, yaitu nama suatu kota di Inggris tempat garam tersebut pertama kali ditemukan. Seperti garam magnesium yang lain, magnesium sulfat bersifat laksatif (efek memperlancar)

Kalsium sulfat terdapat sebagai dihidrat, CaSO₄.2H₂O, dikenal sebagai gipsum. Deposit mineral murni gipsum dengan densitas sangat tinggi disebut alabaster, dan telah digunakan untuk keperluan seni pahat. Jika dipanaskan

100^oC tebentuk hemihidrat, plester (gips Paris), menurut persamaan reaksi:

CaSO₄.2H₂O (s)

CaSO₄.1/2 H₂O (s) + 1 ½ H₂O (l)

Padatan serbuk putih ini bereaksi dengan air secara perlahan memebentuk jarum-jarum yang bersambungan dari kristal kalsium sulfat dihidrat yang sangat kuat-keras digunakan sebagai plester (pembalut). Biasanya bahan ini lebih dikenal sebagai pembalut gipsum.

Salah saatu manfaat utama gipsum adalah penggunaannya sebagai dinding tembok atau penyekat ruangan tahan api. Gipsum tidak bisa terbakar dan dapat diproduksi dengan biaya murah. Gipsum lebih disukai daeripada kapur karena sifat reaksi dehidrasi gipsum yang menghasasilkan hemihidrat tersebut. Reaksi ini akan terajdi dengan adanya api (kebakaran). Oleh karena reaksinya bersifat endotermik ( hingga

446 kJ/mol), maka jiak terjadi kebakaran gypsum ini akan menyerap energi dari api. Selain itu, setiap mol air yang dihasilkan akan menyerap energi sebesar entalpi penguapan (

44 kJ/mol) untuk mengubahnya menjadi gas atau uap air, dan gas uap air ini akan mencegah konsumsi oksigen oleh api sehingga kebakaran lanjut dapat dihambat.

Kalsium karbida ( CaC₂)

Kalsium dengan karbon membentuk senyawa yang sangat penting dalam industri yaitu kalsium karbida. Walaupun disebut karbida, senyawa ini tidak mengandung ion karbida C₂^2-, yang umumnya disebut asetillida. Senyawa ini mengadopsi struktur NaCl, yaitu semua ion dikarbia (2-) menempati posisi anion (seperti halnya Cl^-) dan semua ion kalsium menempati posisi kation (seperti halnya Na⁺⁾dalam struktur NaCl.

Kalsium karbida dibuat dengan memanaskan karbon (kokas) dan kalsium oksida pada temperatur

2000^oC dalam tanur listrik menurut persamaan reaksi :

CaO (s) + 3 C (s)

CaC₂ (s) + CO (g)

Penggunaan utama dikarbida ini adalah untuk memproduksi etuna (asetilina) yang dipergunakan pada pengelasan, menurut persamaan reaksi:

CaC₂ (s) + H₂O (l)

Ca(OH)₂ (s) + C₂H₂ (g)

Sejarahnya, lampu-lampu penambang menggunakan pembakaran gas etuna yang diperoleh dari reaksi karbida dengan air. Para penjelajah gua-gua masih sering menggunakan lampu karbida-air. Ini karena dapat menhasilkan cahaya terang. Reaksi dengan dioksigen bersifat sangat eksotermik ( sehingga dapat dimanfaatkan pada proses pengelasan), menurut persamaan reaksi :

2 C₂H₂ (g) + 5 O₂ (g)

4 CO₂ (g) + H₂O (g) + kalor

Reaksi penting yang lainnya adalah denga gas nitrogen. Pada pemanasan sangat tinggi (

1100^oC) dalam tanur listrik terjadi pemutusan ikatan ganda tiga dinitrogen membentuk senyawa kalsium siaimida menurut persamaan reaksi :

CaC₂ (s) + N₂ (g)

CaCN₂ (s) + C (s)

Ion sianamida, [N=C=N]², bersifat isoelektronik dengan karbon dioksida dan juag mempunyai bentuk molekul yang sama yaitu linear. Kalsium sianimida merupakan bahan dasar untuk pembuatan berbagai senyawa organik, termasuk plastik melamin. Senyawa ini juga dapat digunakan untuk pupuk karena reaksinya dengan air akan dibebaskan nitrogen secara perlahan menurut persamaan reaksi:

CaCN₂ (s) + H₂O (l)

CaCO₃ (s) + 2 NH₃ (g)

2.5. Kegunaan

a. Berilium (Be)

Adapun kegunaan Berilium (Be) adalah sebagai berikut :

Ø Logam berilium dipakai pada tabung sinar-X, komponen reaktor atom, dan pembuatan salah satu komponen televisi.

Ø Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermasa lebih ringan. Biasanya paduan ini digunakan pada kemudi pesawat Jet.

Ø Berilium digunakan dalam pembuatan berbagai alat komputer, pegas jam tangan dan peralatan yang memerlukan keringanan, ketegaran dan kestabilan dimensi.

Ø Ba(NO₃)₂ digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api.

Ø Paduan Be dan Cu menghasilkan logam sekeras baja, maka digunakan untuk per/pegas dan sambungan listrik.

Ø Berilium dan oksidanya digunakan sebagai moderator pada reactor nuklir, karena berilium mempunyai kecenderungan menangkap neutron.

b. Magnesium (Mg)

Adapun kegunaan Magnesium (Mg) adalah sebagai berikut :

Ø Magnesium digunakan dalam pembuatan alat-alat ringan seperti suku cadang pesawat, sebagai bahan paduan dengan Al dan logam lainnya. Hal ini dikarenakan magnesium mempunyai rapatan yang lebih rendah dibandingkan dengan logam bangunan lainnya.

Ø Magnesium juga digunakan sebagai bahan pereduksi dalam proses pengolahan logam-logam tertentu, proteksi katodik untuk mencegah logam besi dari korosi.

Ø Karena nyala magnesium sangat terang, maka digunakan untuk bahan pembuatan lampu blitz

Ø Magnesium karbonat (MgCO₃) digunakan sebagai reactor dan bahan isolasi.

Ø Magnesium klorida (MgCl₂.6H₂O) digunakan dalam pembuatan kain katun, kertas, semen, dan keramik.

Ø Magnesium sitrat (Mg₃(C₆H₅O₇)₂.4H₂O) digunakan sebagai bahan obat-obatan dan minuman bersoda.

Ø Magnesium hidroksida (Mg(OH)₂) digunakan sebagai obat (laxative), digunakan pada proses penyulingan gula, digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencegah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag.

Ø Magnesium sulfat (MgSO₄.7H₂O) yang dikenal dengan garama inggris dan magnesium oksida (MgO) digunakan pada pembuatan kosmetik, kertas, dan obat cuci perut.

c. Kalsium (Ca)

Adapun kegunaan kalsium (Ca) adalah sebagai berikut :

Ø Kalsium adalah sebagai bahan pereduksi dalam pembuatan logam lain yang kurang umum, seperti Sc, W, Th, U, Pu, dan sebagian besar lantanida, dari oskida atau flouridanya

Ø Kalsium digunakan dalam pembuatan baterai dan paduan logam, serta dalam proses deoksidasi dan pelepasan gas dari logam.

Ø kalium juga dimanfaatkan sebagau agen penarik air (dehydrating agent) pada pelarut organic.

Ø Digunakan sebagai deoxidizer untuk tembaga, nikel, dan stainless steel.

Ø Campuran logam kalsium-timbal digunakan pada akumlator.

Ø Digunakan untuk membuat gigi, dan tulang atau rangka tiruan.

Ø Senyawa CaSO₄ digunakan untuk membuat Gips yang berfungsi untuk membalut tulang yang patah

Ø Ca(OH)₂digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai sumber basa yang harganya relatif murah.

d. Stronsium (Sr)

Adapun kegunaan stronsium (Sr) adalah sebagai berikut :

Ø Digunakan dalam pembuatan kembang api warna merah, petasan, dan lampu jalan kereta api.

Ø Sebagai sumber partikel β

Ø Stronsium oksida digunakan pada proses pembuatan gula pasir.

Ø Isotop stronsium-85 digunakan untuk mendeteksi kanker tulang.

Ø Isotop stronsium-90 digunakan sebagai senjata nuklir.

e. Barium (Ba)

Adapun kegunaan barium (Ba) adalah sebagai berikut :

Ø Barit (BaSO₄) digunakan sebagai media kontras sinar-X untuk mendiaknotik menyakit perut (misalnya infeksi usu buntu), karena senyawa ini tidak larut dalam asam klorida.

Ø Logam barium digunakan sebagai pelapis konduktor listrik.

Ø Barium sulfat (BaSO₄) digunakan dalam industry karet, cat, dan linoleum.

Ø Barium nitrat digunakan untuk membuat petasan dan kembang api.

Ø Digunakan untuk pengujian system gastrointestional sinar X.

f. Radium (Ra)

Adapun kegunaan radium (Ra) adalah sebagai berikut :

Ø Digunakan dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pengolahan beberapa penyakit kanker.

Ø Digunakan untuk membuat cat bercahaya (luminous paint) yang digunakan piringan jam, tombol pintu atau benda-benda lain agar tampak bercahaya (berpijar) dalam kegelapan.

2.6. Kelarutan Garam Alkali Tanah

Senyawa-senyawa logam alkali pada umumnya dapat larut dalam air, maka kelarutan senyawa-senyawa alkali tanah beraneka ragam. Garam-garam nitrat dan kloridanya semuanya larut dalam air, sedangkan garam-garam karbonat, oksalat, kromat, dan fluoridanya praktis tidak larut dalam air. Hidrosida-hidroksida alkali tanah makin kebawah makin mudah larut, sebaliknya dengan garam-garam sulfatnya yang menunjukan sifat yang berkebalikan, semakin kebawah semakin sukar larut dalam air.

Harga hasil kali kelarutan (Ksp) beberapa garam alkali tanah terlihat dalam tabel berikut:

Anion/Kation	Be²⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Sr²⁺	Ba²⁺
SO₄^2-	besar	Besar	9,1 x 10^-6	7,6x 10^-7	1,1 x 10^-10
CrO₄^2-	besar	Besar	7,1 x 10^-4	3,6 x 10^-5	1,2 x 10^-10
CO₃^2-	-	1 x 10^-15	2,8 x 10^-9	1,1 x 10^-10	5,1 x 10^-9
C₂O₄^2-	kecil	8,6 x 10^-5	2 x 10^-9	2 x 10^-7	1,6 x 10^-7

Dari tabel Ksp di atas terlihat hasil kali kelarutan garam-garam alkali tanah. Pada hasil kelarutan garam-garam sulfat dari atas ke bawah semakin kecil, hal ini berarti kelarutan garam-garam sulfat dari atas kebawah semakin kecil atau semakin sukar larut. Begitu pula dengan kelarutan garam-garam kromat dari atas ke bawah semakin kecil atau semakin sukar larut. Semua garam-garam karbonatnya dalam satu golongan dari atas ke bawah semakin sukar larut, begitu pula dengan garam-garam oksalatnya sukar larut kecuali MgC₂O₄ yang sedikit larut.

2.7. Air Sadah

Air di daerah yang berkapur biasanya mengandung zat kapur yang larut dalam bentuk ion Ca²⁺. Air ini disebut air sadah. Air sadah (hard water) adalah air yang mengandung ion Ca²⁺ atau Mg²⁺. Kesadahan air, biasanya dinyatakan sebagai massa CaCO₃ (mg) dalam 1 L air. Jika kadar Ca²⁺ atau Mg²⁺ tinggi, biasanya secara fisik air tersebut tampak keruh. Batasan kesadahan air adalah 500 bpj (500 g CaCO₃ dalam 1 L air). Air sadah bukan merupakan air tercemar oleh bahan berbahaya, namun dapat menimbulkan berbagai masalah.

Terdapat dua jenis air sadah yaitu air sadah sementara dan air sadah permanen. Air sadah sementara (temporary hard water) mengandung ion bikarbonat, HCO₃^-. Bila air yang mengandung HCO₃^-(aq) dipanaskan, ion bikarbonat dengan cepat terdekomposisi menghasilkan CO₃^2-, CO₂, dan air. CO₃^2- bereaksi dengan kation multivalensi dalam air, membentuk campuran endapan CaCO₃, MgCO₃, dan karat yang disebut kerak boiler. Reaksi yang terjadi ialah

Ca(HCO₃)₂ (aq) _dipanaskan CaCO₃(s) + H₂O(aq) + CO₂(g)

Pembentukan kerak boiler dapat menjadi persoalan yang sangat serius dalam pembangkit listrik tenaga uap dan dalam boiler yang menghasilkan kukus (uap panas, steam) untuk proses manufaktur. Pembentukan kerak boiler menurunkan efesiensi pemanas air dan akhirnya dapat mengakibatkan boiler kelewat panas atau bahkan meledak. Di rumah, penumpukan kerak boiler dapat diamati di dalam wadah yang digunakan untuk mendidihkan air. Kerak boiler dapat dibuang dengan menambahkan cuka (asam aseta) ke wadah dan kemudian memanaskannya.

Air dengan kesadahan sementara dapat dilunakan pada instalasi pengolahan air dengan menambahkan kapur mati [Ca(OH)₂] dan menyaring endapan karbonat logamnya. OH^- bereaksi dengan ion bikarbonat menghasilkan air dan ion karbonat. Ion karbonat bereaksi dengan ion M²⁺, seperti Ca²⁺ atau Mg²⁺, untuk mengendapkan karbonat logam.

HCO₃^-(aq) + OH^-(aq) H₂O(aq) + CO₃^2-(aq)

CO₃^2-(aq) + M²⁺(aq) MCO₃(s)

Air sadah permanen (permanent hard water) mengandung konsentrasi tinggi anion selain HCO₃^-, seperti Cl^-, NO₃^-, atau SO₄^2-. Berarti senyawa yang terlarut dapat berupa CaCl₂, MgCl₂, Ca(NO₃)₂, Mg(NO₃)₂, CaSO₄, atau MgSO₄. Penghilangan kesadahannya tidak dapat dilakukan hanya dengan pemanasan, tetapi harus melalui reaksi kimia. Pereaksi yang digunakan adalah larutan karbonat, yaitu Na₂CO₃(aq) atau K₂CO₃(aq). Penambahan larutan karbonat bertujuan agar ion Ca²⁺ bereaksi dengan CO₃^2-sehingga membentuk endapan CaCO₃, yang meninggalkan larutan berair dengan Na⁺(aq).

CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq) CaCO₃(s) + 2NaCl(aq)

Mg(NO₃)₂(aq) + K₂CO₃(aq) MgCO₃(s) + 2KNO₃(aq)

Dengan terbentuknya endapan CaCO₃ atau MgCO₃, berarti air tersebut terbebas dari ion Ca²⁺ atau ion Mg²⁺. Dengan kata lain, air tersebut bebas dari kesadahan.

Selain menggunakan larutan karbonat pelunakan air sadah juga dapat dilakukan melalui pertukaran ion (ion exchange), suatu proses yang mempertukarkan ion dalam air sadah yang tidak didinginkan, umumnya Ca²⁺, Mg²⁺, dan Fe³⁺, dengan ion yang tidak terjadi masalah, seperti Na⁺. Pertukaran ion terjadi bila air sadah dilewatkan ke dalam kolom (atau alas) yang mengandung penukar ion. Material ini dapat berupa polimer alami natrium aluminosilikat berpori yang bernama zeolit atau material resin sintetik. Zeolit telah banyak diaplikasikan sebagai adsorben, penukar ion, dan sebagai katalis. Zeolit adalah mineral kristal alumino silikat tetrahidrat berpori yang mempunyai struktur kerangka tiga dimensi, terbentuk oleh tetrahedral [SiO₄]^4- dan [AlO₄]^5- yang saling terhubungkan oleh atom-atom oksigen sedemikian rupa, sehingga membentuk kerangka tiga dimensi terbuka yang mengandung kanal-kanal dan rongga-rongga, yang didalamnya terisi oleh ion-ion logam, biasanya adalah logam-logam alkali atau alkali tanah dan molekul air yang dapat bergerak bebas. Material polimerik ini mengion untuk menghasilkan dua jenis ion: ion diam (fixed ion), yaitu ion yang tetap melekat pada permukaan polimer, dan ion gerak (counterion), yaitu ion yang bebas bergerak atau berpindah-pindah. Ion gerak adalah ion yang bertukar tempat dengan ion yang tidak diinginkan ketika sampel air sadah dilewatkan melalui resin atau zeloit.

Sumber: Petrucci, 1987

Gambar diatas menggambarkan resin dengan ion diam bermuatan negatif R^- dan ion gerak yang bermuatan positif. Mula-mula ion gerak dalam kolom resin adalah Na⁺. Ketika air sadah dilewatkan pada kolom Ca²⁺, Mg²⁺, dan Fe³⁺ yang bermuatan lebih tinggi menggeser Na⁺ sebagai ion gerak. NaCl(aq) pekat digunakan untuk meregenerasi resin penukar ion. Bila ada dalam konsentrasi tinggi, Na⁺ dapat menggeser kation multivalen dan menggembalikan resin penukar ion pada kondisi awalnya. Material penukar ion mempunyai waktu pakai yang tidak terbatas.

Jika zeolit dituliskan sebagai Z, persamaan berikut menggambarkan proses pelunakan kesadahan air.

NaZ(s) + Ca²⁺(aq) CaZ(s) + 2Na²⁺(aq)

^Na-zeolit ^Ca-zeolit

Ketika ion Ca²⁺ dari air menggantikan posisi ion Na⁺ pada zeolit, berarti air sudah terbebas dari kesadahan.

Satu-satunya material yang terkonsumsi dalam pelunakan air melalui penukaran ion ini adalah NaCl yang diperlukan untuk meregenerasi medium penukar ion. Metode pelunakan air ini memiliki kelemahan , yaitu air olahannya mengandung Na⁺ yang tinggi dan tidak cocok menjadi air minum bagi orang yang menjalankan diet rendah natrium.

2.8. Kemiripan Sifat Diagonal

Telah dijelaskan bahwa sifat-sifat Li dan senyawa-senyawanya sering diterima sebagai anomali bila dibandingkan dengan senyawa-senyawa logam-logam golongan 1 lainnya dan bahwa terdapat hubungan diagonal antara Li dan Mg. Dalam bagian ini, kita akan membahas hubungan ini lebih detail dan juga menggambarkan hubungan diagonal yang sama antara Be dan Al. Posisi Li, Be, Mg, dan Al dalam sistem periodik dapat dilihat pada diagram berikut:

Sumber: Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. 2008

Tabel di bawah ini memberikan beberapa sifat fisik yang penting dari masing-masing tiga unsur-unsur pertama dalam golongan 1, 2, dan 3.

Sifat-Sifat	Gologan 1			Golongan 2			Golongan 3
Sifat-Sifat	Li	Na	K	Be	Mg	Ca	B	Al	Ga
Jari-jari logam, r_logam/pm	157	191	235	112	160	197		143	153
Jari-jari ion, r_ion/pm	76	102	138	27	72	100		54	62
Elektronegatifitas Pauling	1,0	0,9	0,8	1,6	1,3	1,0	2,0	1,6	1,8
∑_atomH^o (298 K)/Kj mol	161	108	90	324	146	178	582	330	277

Sumber: Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. 2008

Membandingkan sifat-sifat Li dengan sifat-sifat Na dan K, atau Li dengan Mg, dapat dilihat bahwa Li lebih mirip dengan Mg dibanding dengan Na dan K dan unsur-unsur di bawahnya. Perbandingan yang sama dapat dilihat antara Be, Mg, Ca, dan Al memberikan kesimpulan bahwa sifat-sifat fisik Be seperti pada tabel di atas lebih mirip dengan sifat-sifat Al dibanding dengan Mg dan Ca dan unsur-unsur di bawahnya. Satu faktor yang krusial adalah bahwa densitas muatan Li⁺ dan Mg²⁺ adalah sama karena dengan naiknya muatan diimbangi oleh naiknya ukuran ion. Begitu juga untuk Be²⁺ dan Al³⁺.

Hubungan diagonal ini menghasilkan kemiripan/kesamaan antara kimiawi Li dan Mg dan antara Be dan Al dan menyebabkan adanya perbedaan sifat unsur pertama dengan unsur-unsur di bawahnya untuk tiap golongan. Kation-kation yang kecil seperti Li⁺, Mg²⁺, Be²⁺, dan Al³⁺ memiliki densitas muatan yang tinggi dan masing-masing kation tersebut memiliki daya polarisasi yang tinggi (high polarizing power).

A. Litium dan Magnesium

Yang membuat Li mirip secara diagonal dengan Mg, tetapi tidak mirip secara vertikal dengan unsur-unsur di bawahnya adalah sifat-sifat kimianya, antara lain:

a) Litium dengan cepat dapat bergabung dengan N₂ menghasilkan nitrida, Li₃N; Mg bereaksi dengan N₂ menghasilkan Mg₃N₂.

b) Litium bergabung dengan O₂ menghasilkan oksida Li₂O bukan peroksida atau superoksida; Mg membentuk MgO. Peroksida dari kedua logam ini dapat dibuat dengan reaksi LiOH atau Mg(OH)₂ dengan H₂O₂.

c) Pada pemanasan, litium dan magnesium karbonat terurai dengan cepat menghasilkan Li₂O dan CO₂ , dan MgO dan CO₂; dari atas ke bawah kestabilan akan peruraian termal dari karbonat-karbonat dari logam golongan 1 meningkat.

d) Litium dan magnesium nitrat terurai pada pemanasan sesuai persamaan reaksi:

4 LiNO₃ 2 Li₂O + 2 N₂O₄ + O₂

2 Mg(NO₃)₂ 2 MgO + 2 N₂O₄ + O₂

sementara NaNO₃ dan nitrat-nitrat logam alkali lainnya terurai sesuai persamaan reaksi:

2 MNO₃ 2 MNO₂ + O₂ (M = Na, K, Rb, Cs)

e) Ion-ion Li⁺ dan Mg²⁺ lebih kuat terhidrasi di dalam larutan aqueous dibanding ion-ion logam-logam golongan 1 dan 2 lainnya.

f) LiF dan MgF₂ sedikit larut dalam air, sementara fluorida-fluorida logam-logam golongan 1 lainnya larut.

g) LiOH jauh lebih sedikit larut dalam air disbanding hidroksida-hidroksida logam alkali lainnya; Mg(OH)₂sedikit larut.

h) LiClO₄ jauh lebih larut dalam air dibanding perkloratperklorat logam alkali lainnya; Mg(ClO₄)₂ dan perkloratperklorat logam alkali tanah lainnya sangat larut.

B. Berilium dan Alumunium

Yang membuat Be mirip secara diagonal dengan Al, tetapi tidak mirip secara vertikal dengan unsur-unsur di bawahnya adalah sifat-sifat kimianya, antara lain:

a) Dalam larutan aqueous, ion Be²⁺ terhidrasi membentuk [Be(H₂O)₄]²⁺ yang mana Be²⁺ pusat mempolarisasi ikatan polar O – H secara signifikan, menyebabkan kehilangan H⁺

[Be(H₂O)₄]²⁺ + H₂O == [Be(H₂O)₃(OH)]⁺ + [H₃O]⁺

dengan cara yang sama, kemampuan polarisasi Al⁺³ menyebabkan [Al(H₂O)₆]³⁺ bersifat asam (Pka = 5,0)

[Al(H₂O)₆]³⁺(aq) + H₂O(l) == [Al(H₂O)₅(OH)]²⁺ (aq) + [H₃O]⁺(aq)

b) Be dan Al bereaksi dengan alkali aqueous menghasilkan H₂ tetapi Mg tidak bereaksi.

c) Be(OH)₂ dan Al(OH)₃ adalah bersifat amfoter; dapat bereaksi baik dengan asam maupun dengan basa dan persamaan berikut untuk Al(OH)₃.

Al(OH)₃(s) + KOH(aq) → K[Al(OH)₄](aq)

Al(OH)₃(s) + 3 HNO₃(aq) → Al(NO₃)₃(aq) + 3 H₂O(l)

hidroksida-hidroksida dari logam-logam golongan 2 lainnya adalah basa.

d) BeCl₂ dan AlCl₃ berasap di kelembaban udara, bereaksi menghasilkan HCl

e) Baik Be maupun Al dapat membentuk halida kompleks oleh karena kemampuan klorida bertindak sebagai katalis Friedel-Crafts.

2.9. Kompleks Alkali Tanah

Spesies berilium ionik hanya terdapat ion-ion yang muatannya dapat dilokalisasi ke dalam beberapa atom misalnya pada ion tetraakuaberilium (II), [Be(H₂O)₄]²⁺. Dalam spesies ini keempat atom oksigen dari molekul air terikat secara kovalen pada ion pusat berilium dengn menempati keempat titik sudut tetrahedron karena ion berilium membentuk orbital hibrida sp³, sehingga berilium dalam hal ini mempunyai bilangan koordinasi empat. Beberapa contoh lain adalah [BeF₄]^2-, [BeCl₄]^2-, dan [BeBr₄]^2-. Jadi, berilium oksida dan berilium halida bersifat kovalen, dan ini berbeda dengan oksida dan halida dari anggota alkali tanah yang lain yang bersifat ionik.

[ ] [ ]

^{Gambar 3.5 Geometri tetrahedral
[Be(H2O)4]2+ dan [Be(OH)4]2-.}

Berilium termasuk logam “daerah batas” (borderline) sebagaimana ditunjukkan oleh sifat reaksi oksidanya. Oksida logam umumnya bereaksi dengan asam menghasilkan kation logam yang bersangkutan, dan dengan basa tidak menghasilkan anion oksi. Tetapi, berilium oksida menunjukkan kedua sifat tersebut, yaitu dengan asam (ion hidronium) membentuk kation tetraakuaberilium (II); jadi, berilium oksida menujukkan sifat amfoterik. Kedua ion ini mempunyai struktur tetrahedral (gambar 3.5), menurut persamaan reaksi berikut :

H₂O (l) + BeO (s) + 3H₃O⁺(aq)

[Be(H₂O)₄]²⁺ (aq)

H₂O (l) + BeO (s) + 2OH^-(aq)

[Be(OH)₄]^2- (aq)

Berilium fluorida BeF₂ dapat dengan mudah mengikat tambahan ion fluorida membentuk kompleks BeF₃^- dan BeF₄^2-. Sesuai dengan jumlah orbital yang dimiliki oleh berilium, maka unsur ini umumnya membentuk senyawa kompleks tetrahedral. Dengan cara serupa dengan BeCl₂X₂ (X adalah eter, aldehid, atau keton) dan Be(H₂O)₄²⁺ juga membentuk tetrahedral. Beberapa senyawa khelat berilium yang stabil telah dikenal, misalnya berilium asetat Be₄O(CH₃COO)₆ dan berilium oksalat Be(C₂O₄)₂^2- dengan struktur seperti gambar di bawah ini:

Gambar: (a) berilium tetrafluorida, (b) khelat berilium asetat, (c) berilium oksalat

Sumber: Suyanta, 2013

Senyawa kompleks magnesium yang terpenting adalah klorofil, yang merupakan pigmen yang memberikan warna hijau pada daun. Pigmen ini dapat menghasilkan gula sebagai sumber energi pokok makhluk hidup. Dalam klorofil, magnesium merupakan pusat cincin organik yang dikenal sebagai porfirin, yang memiliki empat hetero atom nitrogen yang terikat pada magnesium. Struktur klorofil a dan kllorofil b disajikan pada gambar di bawah ini:

^{Gambar:
posisi Mg dalam struktur klorofil}

^{Sumber:
http://www.food-info.net/images/chlorophyll.gif}

Kalsium dan magnesium dapat membentuk kompleks dengan pengompleks khelat seperti asetilaseton, CH₃COCH₂COCH₃ dan etilendiamintetraasetat (EDTA)^4-, [(OOCCH₂)₂NCH₂CH₂N(CH₂NCOO)₂]^4-. Kesetabilan kompleks [CaEDTA]^2- dan [MgEDTA]^2- dalam air merupakan dasar pemanfaatan EDTA untuk menghilangkan Ca²⁺ dan Mg²⁺ dalam air sadah. Ca²⁺ dan Mg²⁺ akan mengendap sebagai kerak pada ketel uap jika digunakan dalam industri. Air sadah juga kurang baik digunakan untuk mencuci, karena akan mengendapkan molekul-molekul sabun sehingga tidak berbuih. Struktur ligan khelat EDTA⁴⁺ dan komplek khelat [CaEDTA]^2- disajikan pada gambar dibawah ini:

(a) (b)

Gambar: (a) ligan khelat EDTA^4-, (b) kompleks khelat [CaEDTA]^2-

Sumber: http://www.chemguide.co.uk/inorganic/complexions/edta.gif

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/25544#section=2D-Structure

BAB III

KESIMPULAN

Unsur golongan IIA terdiri dari enam unsure, yaitu berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), radium (Ra). Semua unsure golongan IIA merupakan unsure logam alkali tanah. Sifat-sifat fisik seperti titik leleh, kerapatan, dan kekerasan logam alkali anah lebih besar jika dibandingkan dengan logam alkali, dalam satu periode. Logam alkali tanah dapat bereaksi langsung dengan halogen dan belerang. Karena mudah untuk melepaskan electron, logam golongan IIA bersifat reduktor kuat. Semua unsur alkali tanah adalah penyumbang elektron dengan berilium yang paling sedikit aktif dan barium yang paling kuat.

Berilium dibuat dengan mengelektrolisis BeCl cair yang ditambahkan NaCl sebagai penghantar arus listrik karena berikatan kovalen. Dari logam-logam alkali tanah, magnesium yang paling banyak diproduksi. Proses pengolahan magnesium dari air laut disebut proses Dow. Kalsium dibuat hanya dalam skala kecil melalui reduksi halide dengan Na. Stronsium ditemukan pada bijih strontianit (SrCO₃) dan salestis (SrO₄). Stronsium dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya dengan logam pengoksida. Barium dapat dibuat dengan mereduksi oksidanya seperti stronsium.

Reaksi-reaksi yang penting yang terjadi pada logam alkali tanah antara lain adalah sebagai berikut : reaksi logam alkali tanah dengan air, reaksi dengan udara dengan nitrogen, dan reaksi dengan asam dan basa. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermassa lebih ringan. Magnesium mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat rumah tangga. Kalsium banyak digunakan pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa dalam pembuatan kaca televisi berwarna dan kiomputer.

DAFTAR PUSTAKA

Cotton dan Wilkinson. 1976. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI Press.

Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry Edition Third. England: Pearson Education Limited.

Lestari, D. Y. 2010. Kajian modifikasi dan karakterisasi zeolit alam dari berbagai negara. In Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia.

Petrucci, H.Ralph. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid 3. Jakarta : Erlangga.

Sugiyarto, Kristian. H dan Retno D. Suyanti. 2010. Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Sunardi. 2006.116 Unsur Kimia: Deskripsi dan Pemanfaatannya. Bandung: Yrama Widya.

Suyanta. 2013. Buku Ajar Kimia Unsur. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.

Chemistry Education

Kamis, 21 Mei 2015

Alkali Tanah

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Headline News