LOGAM ALKALI DAN ALKALI TANAH

LOGAM ALKALI DAN ALKALI TANAH



Logam alkali adalah unsur-unsur yang menempati golongan IA (kecuali Hidrogen) pada
sistem periodik. Golongan ini meliputi litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb),
sesium (Cs), dan fransium (Fr).
Alkali berasal dari bahasa Arab yaitu “Al Qali” yang berarti “abu”. Logam ini umumnya
memang berwarna abu-abu, hanya Cs warnanya cenderung kuning-keemasan. Unsur-unsur
tertentu diberi nama "alkali" karena mereka bereaksi dengan air untuk membentuk ion
hidroksida, sehingga bersifat basa.
Gambar 1.











Logam-logam alkali dapat membentuk basa kuat dan sangat reaktif. Kereaktifan unsur
1
alkali disebabkan kemudahan melepaskan elektron valensi pada kulit ns 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. Di antara logam alkali, hanya Fr
yang bersifat radioaktif.


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. Berikut ini tabel kadar unsur-unsur alkali di kerak
bumi dalam satuan bpj (bagian per sejuta).

Tabel 1. Kadar Unsur Alkali di Kerak Bumi
Unsur Kadar (bpj)
Li 65
Na 28.300
K 25.900
Rb 310
Cs 7

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.H 2O).
Mineral-mineral ini banyak ditemukan di berbagai belahan bumi.

Tabel 2. Sumber Utama Logam Alkali
Unsur Sumber Utama
Li Spodumen, LiAl(Si 2O 6)
Na NaCl
K KCl
Rb Lepidolit, Rb 2(FOH) 2Al 2(SiO 3) 3
Cs Pollusit, Cs 4Al 4Si 9O 26.H 2O


Pembentukan mineral tersebut melalui proses yang lama. Mineral berasal dari air laut
yang menguap dan garam-garam terlarut mengendap sebagai mineral. Kemudian, secara
perlahan mineral 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(SiO 3), Rubidium terdapat dalam mineral lepidolit. Cesium diperoleh dari
pollusit yang sangat jarang, CsAl(SiO 3) 2.H 2O. Fransium bersifat radioaktif.
2. Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali

Unsur-unsur alkali semuanya logam yang sangat reaktif dengan sifat-sifat fisika
ditunjukkan pada Tabel 3. Logam alkali sangat reaktif dalam air. Oleh karena tangan kita
mengandung air, logam alkali tidak boleh disentuh langsung oleh tangan.

Tabel 3. Sifat Fisika Logam Alkali
Sifat fisika Li Na K Rb Cs
0
Titik leleh ( C) 181 97,8 63,6 38,9 28,4
0
Titik didih ( C) 1347 883 774 688 678
-3
Massa jenis (g cm ) 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. Natrium merupakan logam lunak dan dapat dipotong dengan
pisau. Kalium lebih lunak dari natrium. Pada Tabel 3 tampak bahwa logam litium, natrium, dan
–3
kalium mempunyai massa jenis kurang dari 1,0 g cm . Akibatnya, logam tersebut terapung
dalam air (Gambar 2). Akan tetapi, ketiga logam ini sangat reaktif terhadap air dan reaksinya
bersifat eksplosif disertai nyala.
Gambar 2.

Sifat-sifat fisika logam 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 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 4. Sifat-Sifat Fisika 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 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. Reaksinya melibatkan pergantian
hidrogen dari air oleh logam membentuk suatu basa kuat disertai pelepasan gas hidrogen.

2Na(s) + 2H 2O(A) 2NaOH(aq) + H 2(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 H 2. Kalium bereaksi sangat dahsyat disertai ledakan dan
nyala api berwarna ungu.
Dalam udara terbuka, logam alkali bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Litium
membentuk Li 2O, natrium membentuk Na 2O, tetapi produk yang dominan adalah natrium
peroksida (Na 2O 2). Jika kalium dibakar dengan oksigen, produk dominan adalah kalium
superoksida (K 2O), suatu senyawa berwarna kuning-jingga. Oksida ini merupakan senyawa ion
+
2–
dari ion K dan ion O .
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 (Gambar. 3). 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 serta Senyawa Alkali

Logam natrium dan litium dibuat dengan cara elektrolisis lelehan garamnya. Logam
natrium kali pertama dibuat pada tahun 1807 oleh Humpry Davy melalui elektrolisis lelehan
NaOH. Cara ini merupakan metode pembuatan logam natrium di industri.

Gambar 4.



















Oleh karena elektrolisis di atas diperlukan suhu tinggi sekitar 800°C untuk melelehkan
garam NaCl maka untuk menurunkan suhu titik lelehnya bahan baku dicampur CaCl 2
membentuk campuran NaCl–CaCl 2. Penambahan CaCl 2 ke dalam NaCl dapat menurunkan titik
leleh NaCl hingga sekitar 580°C. Demikian juga litium diperoleh dari elektrolisis lelehan
campuran LiCl–KCl. Kalium lebih mudah dibuat melalui reduksi kimia daripada melalui
elektrolisis KCl. Secara komersial, lelehan KCl direaksikan dengan logam natrium pada 870°C,
uap kalium meninggalkan reaktor yang selanjutnya dikondensasi. persamaan reaksinya:

Na(l) + KCl(l) NaCl(l) + K(g)


Sejumlah besar natrium digunakan dalam pembuatan senyawa Na 2O 2 dan NaNH 2. Oleh
karena natrium merupakan zat pereduksi kuat, logam natrium sering digunakan pada pembuatan
logam lain seperti titan dan sintesis beberapa senyawa organik.


Logam penting lainnya adalah litium, berguna sebagai paduan Li–Al. Paduan logam ini
sangat ringan sehingga banyak digunakan untuk membuat kerangka pesawat terbang dan

material lainnya. Kegunaan dari logam 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 K 2O yang digunakan dalam masker
gas dengan sistem tertutup. Kelebihan dari masker ini adalah uap hasil pernapasan (CO 2 + H 2O)
bereaksi dengan superoksida menghasilkan gas oksigen.


4K 2O(s) + 2H 2O(l) 4KOH(s) + 3O 2(g)

Kalium hidroksida yang dihasilkan dalam reaksi ini mengikat karbondioksida dari hasil
pernapasan.

KOH(s) + CO 2(g) KHCO 3(s)

Senyawa alkali banyak dimanfaatkan, terutama dalam industri dan rumah tangga. 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.

Ca(OH) 2(aq) + Li 2CO 3(aq) CaCO 3(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) + 2H 2O(l) 2NaOH(aq) + H 2(g)+ Cl 2(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 Na 2CO 3 (soda ash) dipakai pada pembuatan gelas. Senyawa Na 2CO 3.10H 2O
dipakai sebagai pelunak air sadah yang ditambahkan ke dalam pembuatan sabun. Natrium
karbonat dibuat melalui proses solvay, yaitu metode pembuatan Na 2CO 3 dari NaCl, NH 3, dan
CO 2. Dalam proses solvay: NH 3 dilarutkan ke dalam larutan jenuh NaCl, kemudian gas CO 2
dihembuskan ke dalam larutan hingga terbentuk endapan NaHCO 3 (baking soda).

Reaksi total:


NH 3(g) + NaCl(aq) + CO 2(g) NaHCO 3(s) + NH 4Cl(aq)

Endapan NaHCO 3 disaring, dicuci, kemudian dipanaskan sekitar 175°C, dan NaHCO 3
terurai menjadi natrium karbonat.

2NaHCO 3(s)Δ Na 2CO 3(s) + CO 2(g) + H 2O(l)

Kalium klorida merupakan senyawa kalium penting. Lebih dari 90% KCl digunakan
dalam pupuk, sebab ion kalium berfungsi sebagai nutrient bagi tanaman. Secara berkala, KCl
digunakan untuk membuat kalium dan senyawa kalium yang lain. Kalium hidroksida diperoleh
dariel ektrolisis larutan KCl.