Logam Alkali dan Alkali Tanah

Unsur-unsur golongan IA (kecuali hidrogen) disebut logam alkali. Unsur-unsur golongan IIA disebut logam alkali tanah. Kata “alkali” berasal dari bahasa Arab, al-qaly, yaitu abu yang dalam air bersifat basa. Oleh karena logam-logam golongan IA dan IIA umumnya jika dilarutkan dalam air membentuk larutan basa, maka disebut logam alkali dan alkali tanah. Sebutan alkali tanah untuk logam golongan IIA dikarenakan logam-logam tersebut umumnya ditemukan dalam bentuk senyawa sukar larut di dalam tanah. Logam alkali dan alkali tanah bersifat sangat reaktif sehingga selalu ditemukan di alam dalam bentuk senyawanya, meskipun logam alkali tanah tidak sereaktif logam alkali.

Logam Alkali

Unsur-unsur golongan IA terdiri dari hidrogen (H), litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan fransium (Fr). Unsur-unsur ini kecuali hidrogen, dikenal sebagai logam alkali.

Keberadaan Logam Alkali di Alam

Sifat-sifat Logam Alkali

Sifat atomik

Konfigurasi elektron valensi logam alkali adalah ns1. Oleh karena itu, atom logam alkali cenderung mudah melepaskan sebuah elektron membentuk ion bermuatan +1 dengan konfigurasi elektron stabil gas mulia. Hal tersebut juga dapat dilihat dari energi ionisasinya yang relatif rendah. Selain itu, perbedaan energi ionisasi pertama dan kedua juga sangat besar. Secara umum, keteraturan sifat dari Li ke Fr, yaitu:

• jari-jari atom bertambah
• energi ionisasi berkurang
• keelektronegatifan berkurang
• nilai bilangan oksidasi +1 pada keadaan paling stabil

Sifat fisis

Titik leleh, titik didih, dan kekerasan logam alkali tergolong relatif rendah. Dari Li ke Fr, titik leleh, titik didih, dan daya hantar listrik dan panas semakin menurun, kecuali daya hantar listrik dan panas pada logam Na dan K justru bertambah. Hal ini terkait dengan ikatan logam pada logam alkali. Semakin banyak elektron yang terlibat pada pembentukan ikatan logam, semakin kuat ikatan; semakin besar jari-jari atom, semakin lemah ikatan. Pada atom Na dan K elektron cenderung lebih mudah bergerak bebas.

Sifat kimia

Logam alkali bersifat sangat reaktif, sebagaimana terlihat dari energi ionisasinya yang relatif rendah. Kereaktifan logam alkali meningkat dari Li ke Fr, begitu juga dengan sifat reduktor yang semakin kuat. Hampir senyawa logam alkali bersifat ionik dan mudah larut dalam air.

1. Reaksi dengan air

Semua logam alkali bereaksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Li bereaksi agak pelan; Na bereaksi hebat dengan percikan api; K, Rb, dan Cs meledak jika dimasukkan dalam air. Oleh karena reaksi tersebut sangat eksoterm, gas hidrogen yang terbentuk akan langsung terbakar.

2L(s) + 2H2O(l) → 2LOH(aq) + H2(g)           (L = logam alkali)

2. Reaksi dengan hidrogen

Jika dipanaskan, logam alkali dapat bereaksi dengan gas hidrogen membentuk senyawa ionik alkali hidrida.

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

3. Reaksi dengan oksigen

Logam alkali dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, peroksida, ataupun superoksida. Dalam jumlah oksigen terbatas umumnya terbentuk oksida.

4L(s) + O2(g) → 2L2O(s)                                   (L = logam alkali)

Namun, jika oksigen berlebihan, Na dapat membentuk peroksida, sedangkan K, Rb, dan Cs dapat membentuk superoksida.

2Na(s) + O2(g) → 2Na2O2(s)

K(s) + O2(g) → KO2(s)

4. Reaksi dengan halogen

Logam alkali bereaksi dengan halogen (F2, Cl2, Br2, I2) membentuk senyawa garam halida.

2L(s) + X2 → 2LX(s)                          (L = logam alkali; X = halogen)

Warna nyala

Ketika dipanaskan dengan suhu tinggi, setiap unsur akan memancarkan radiasi elektromagnetik yang khas. Hal ini terjadi akibat elektron pada atom unsur mengalami eksitasi atau perpindahan ke tingkat energi yang lebih tinggi, dan ketika elektron tersebut kembali ke tingkat energi semula diikuti pancaran foton. Keunikan spektrum radiasi elektromagnetik tersebut dapat digunakan untuk mengenali suatu unsur.

Pada pembakaran unsur atau senyawa logam alkali pada nyala api, elektron pada atom setiap unsur logam alkali akan tereksitasi dan menghasilkan warna nyala yang khas.

Logam Alkali Tanah

Unsur-unsur golongan IIA yang dikenal sebagai logam alkali tanah terdiri berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra).

Keberadaan Logam Alkali Tanah di Alam

Sifat-sifat Logam Alkali Tanah

Sifat atomik

Konfigurasi elektron valensi logam alkali tanah adalah ns2. Atom logam alkali tanah juga cenderung mudah melepaskan sepasang elektron membentuk ion bermuatan +2 dengan konfigurasi elektron stabil gas mulia. Namun, energi ionisasinya lebih tinggi dibanding logam alkali karena jari-jari atomnya lebih kecil dan elektron valensinya lebih banyak. Secara umum, keteraturan sifat dari Be ke Ba, yaitu:

• jari-jari atom bertambah
• energi ionisasi berkurang
• keelektronegatifan berkurang

Sifat fisis

Dari Be ke Ba, titik leleh, titik didih, dan daya hantar listrik dan panas cenderung menurun. Jika dibandingkan dengan logam alkali seperiode, titik leleh dan sifat-sifat fisis lainnya seperti rapatan dan kekerasan dari logam alkali tanah lebih besar.

Sifat kimia

Sifat kimia logam alkali tanah hampir sama dengan logam alkali, tetapi logam alkali tanah tidak sereaktif logam alkali seperiode. Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari Be ke Ba. Nilai potensial standar logam alkali tanah menunjukkan bahwa logam alkali tanah merupakan reduktor yang cukup kuat, bahkan Ca, Sr, dan Ba mempunyai daya reduksi yang lebih kuat dari Na.

1. Reaksi dengan air

Ca, Sr, dan Ba bereaksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen. Magnesium bereaksi sangat lambat dengan air dingin. Berilium tidak bereaksi dengan air.

M(s) + 2H2O(l) → M(OH)2(aq) + H2(g)         (M = Mg, Ca, Sr, Ba)

2. Reaksi dengan hidrogen

Jika dipanaskan, logam alkali tanah dapat bereaksi dengan gas hidrogen membentuk senyawa ionik alkali hidrida.

M(s) + 2H2(g) → MH2(s)                                   (M = Mg, Ca, Sr, Ba)

3. Reaksi dengan halogen

Logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk senyawa garam halida.

M(s) + X2 → MX2(s)                                          (M = logam alkali tanah; X = halogen)

4. Reaksi dengan udara

Jika dipanaskan, logam alkali tanah dapat bereaksi dengan nitrogen dan oksigen di udara Membentuk nitrida dan oksida.

3M(s) + N2(g) → M3N2(s)

2M(s) + O2(g) → 2MO(s)                                  (M = logam alkali tanah)

Warna nyala

Logam alkali tanah juga mempunyai warna nyala yang khas sebagaimana logam-logam alkali.

Kelarutan

Sebagian besar senyawa-senyawa logam alkali tanah memiliki kelarutan yang kecil atau sukar larut dalam air. Hal ini membedakannya dari senyawa logam alkali yang umumnya mudah larut dalam air. Berdasarkan data tetapan hasil kali kelarutan (Ksp), kecenderungan periodik dari kelarutan senyawa-senyawa logam alkali tanah, yaitu:

1. Kelarutan senyawa hidroksida (M(OH)2), senyawa karbonat (MCO3), dan senyawa okalat (MC2O4) semakin bertambah dari Be ke Ba, meskipun ada sedikit fluktuasi pada senyawa karbonat dan senyawa oksalat.
2. Kelarutan senyawa sulfat (MSO4) dan senyawa kromat (MCrO4) semakin berkurang dari Be ke Ba.

Contoh Soal Logam Alkali dan Alkali Tanah dan Pembahasan

Contoh Soal 1:

Keteraturan yang tampak pada unsur-unsur logam alkali dari urutan atas ke bawah golongan adalah …

a. kerapatan semakin kecil
b. jari-jari logam semakin kecil
c. jari-jari ionik semakin kecil
d. titik didih semakin kecil
e. kekerasan semakin besar

Jawab: D

Dari atas ke bawah golongan jari-jari atom logam alkali semakin kecil sehingga ikatan logamnya juga semakin lemah. Akibatnya, sifat fisis seperti titik didih, titik leleh, dan kekerasan juga semakin rendah.

Contoh Soal 2:

Logam alkali tanah berikut yang tidak menghasilkan gas hidrogen jika bereaksi dengan air adalah …a. barium

b. stronsium

c. magnesium
d. kalsium
e. berilium

Jawab: E

Berilium tidak bereaksi dengan air.

Contoh Soal 3:

Senyawa sulfat dari logam alkali tanah berikut yang paling mudah larut adalah …

a. BaSO4
b. MgSO4
c. CaSO4
d. SrSO4
e. RaSO4

Jawab: B

Kelarutan senyawa sulfat dari logam alkali tanah menurun dari atas ke bawah golongan.