Unsur-unsur pada golongan IA dalam tabel periodik dikenal juga dengan nama unsur alkali, karena semua anggotanya bereaksi dengan air membentuk larutan alkali. Anggota golongan alkali atau golongan IA dari atas ke bawah berturut turut adalah litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan fransium (Fr).
Unsur-unsur alkali disebut juga logam alkali. Unsur alkali memiliki ukuran yang lebih besar di antara unsur-unsur dalam satu periode. Unsur-unsur ini mempunyai energi ionisasi kecil. Energi ionisasi merupakan energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron pada kulit terluar. Makin besar nomor atom, energi ionisasinya makin berkurang. Hal ini karena semakin besar nomor atom berarti semakin jauh jarak electron terluar dengan inti atom sehingga makin mudah lepas. Unsur-unsur alkali mempunyai keelektronegatifan kecil. Oleh karena itu unsur alkali membentuk senyawa ion.
1. Sifat fisika logam alkali
Unsur-unsur alkali dapat melarut dalam cairan amonia. Larutan encer logam alkali dalam amonia cair berwarna biru. Larutan ini adalah penghantar listrik yang lebih baik daripada larutan garam. Daya hantarnya hampir sama dengan daya hantar logam murni. Perhatikan sifat-sifat fisika unsur-unsur alkali dalam Tabel berikut ini:
2. Sifat kimia logam alkali
1). Sangat Reaktif
Unsur-unsur alkali sangat reaktif atau mudah bereaksi dengan unsur lain karena mereka mudah melepaskan elektron terluarnya. Di udara, unsur-unsur ini akan bereaksi dengan oksigen atau air. Oleh karena itu, unsur ini biasanya disimpan dalam minyak tanah atau hidrokarbon yang inert. Unsur alkali tidak ada yang terdapat di alam dalam bentuk unsurnya, biasanya bergabung dalam mineral yang larut dalam air, misal NaCl (natrium klorida). Unsur alkali terdapat dalam senyawaan alam sebagai ion uni-positif (positif satu).2). Sifat Logam
Sifat logam unsur alkali dari atas ke bawah pada tabel periodik cenderung bertambah. Sifat ini terkait dengan kecenderungan atom unsur alkali melepas elektron.3). Reaksi-reaksi pada logam alkali adalah seperti berikut.
a). Reaksi antara logam-logam alkali dan oksigen menghasilkan oksida (M$_2$O), peroksida (M$_2$O$_2$), dan superoksida (MO$_2$). Perhatikan reaksi berikut.
$ 4M+O_2 \rightarrow 2M_2O $
$2M+O_2 \rightarrow M_2O_2 $
$M+O_2 \rightarrow MO_2 $
b). Reaksi logam alkali (M) dengan unsur-unsur halogen N, S, P, dan H$_2$. Perhatikan reaksi berikut.
$ 2M + Cl_2 \rightarrow 2MCl $
$ 6M + N_2 \rightarrow 2M_3N $
$ 2M + S \rightarrow M_2S $
$ 3M + P \rightarrow M_3P $
$ 2M + H_2 \rightarrow 2MH $
Litium merupakan unsur yang dapat bereaksi secara langsung dengan nitrogen.
c). Reaksi dengan air
$ 2M + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2 $
Jika unsur alkali direaksikan dengan air maka litium bereaksi lambat, sedangkan natrium meleleh dan logam lain menyala.
d). Reaksi dengan asam encer
$ 2M + 2 H^+ \rightarrow 2M^+ + H_2 $
e). Reaksi dengan gas amonia pada suhu 400 $^\circ$C
$ 2M + 2NH_3 \rightarrow 2MNH_2 + H_2 $
f). Reaksi dengan aluminium klorida dengan pemanasan
$ 3M + AlCl_3 \rightarrow 3MCl + Al $
4). Logam-logam alkali memberikan warna nyala yang khas, misalnya Li (merah), Na (kuning), K (ungu), Rb (merah), dan Cs (biru/ungu).
3. Kelimpahan unsur-unsur golongan alkali di alam
a. Natrium
Natrium terdapat di alam dalam senyawaan. Antara lain natrium klorida (NaCl) yang terlarut dalam air laut dan sebagai garam batu dalam tanah; natrium nitrat (NaNO$_3$); dan natrium karbonat (Na$_2$CO$_3$) sebagai soda alam. Natrium karbonat berupa hablur putih yang larut dalam air. Bentuk hidratnya disebut soda cuci, Na$_2$CO$_3$.10H$_2$O.Natrium klorida atau garam dapur terdapat banyak sekali di seluruh dunia. Selain terlarut dalam air laut (hampir 3%) juga dalam lapisan-lapisan di dalam tanah (garam darat) yang kadang-kadang sampai ratusan meter tebalnya. Garam dapur banyak dihasilkan di Pulau Madura.
Natrium nitrat juga disebut sendawa chili, terdapat di alam di perbatasan antara Chili dan Peru. Diduga, bahwa sendawa chili di daerah tersebut terbentuk dari pelapukan tumbuhan laut dan kotoran-kotoran burung dengan pengaruh oksigen dan bakteri-bakteri sendawa.
b. Kalium
Kalium dalam alam hanya terdapat dalam senyawaan, seperti silvinit (KCl), karnalit (KCl.MgCl$_2$.6H$_2$O), dan kainit (KCl.MgSO4.3H$_2$O). Adapun potas atau garam abu (K$_2$CO$_3$) dihasilkan dari pembakaran tumbuh-tumbuhan darat.4. Pembuatan unsur dan senyawa dari golongan alkali
a. Unsur Natrium
Natrium dapat diperoleh dengan cara elektrolisis NaCl yang dicairkan dengan katode besi dan anode karbon. Sel yang digunakan adalah sel Downs. Natrium cair terbentuk pada katode, selanjutnya dialirkan dan ditampung dalam wadah berisi minyak tanah. Dalam proses ini bejana elektrolisis dipanaskan dari luar dan dijaga agar natrium yang terbentuk tidak bersinggungan dengan udara, karena akan terbakar. Hasil samping elektrolisis ini adalah klorin.
b. Senyawa Natrium klorida
Natrium klorida (NaCl) atau garam dapur diambil dari air laut dengan menguapkan air laut dalam kolam atau tambak yang luas di tepi laut. Metode ini dapat diterapkan di daerah panas. Adapun di daerah dingin, garam dapur didapat dengan membekukan air. Air beku yang terbentuk tidak mengandung NaCl, sehingga larutan yang disisakan merupakan larutan pekat dengan kadar NaCl yang tinggi.Garamnya dapat dipisahkan dengan penguapan. Garam darat diperoleh dengan menggalinya. Hasil penggalian yang sudah putih bersih dapat langsung diperdagangkan. Adapun hasil penggalian yang masih kotor, lebih dahulu dilarutkan dalam air agar kotorannya mengendap dan dipisahkan dengan penyaringan. Selanjutnya garam dapat diperoleh kembali dengan penguapan.
Apabila lapisan-lapisan yang mengandung garam itu terlalu dalam letaknya di dalam tanah maka untuk mendapatkan garam darat tersebut terlebih dulu perlu dipompakan air ke dalam tanah untuk melarutkan garamnya, kemudian larutan itu dipompa kembali ke atas (cara Frasch).
c. Senyawa Natrium karbonat
Natrium karbonat (Na$_2$CO$_3$) dapat diperoleh dengan cara:1). Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragma
Ke dalam ruangan katode, di mana terbentuk NaOH dipompakan (dialirkan dengan tekanan) gas CO$_2$, sehingga terbentuk NaHCO$_3$, kemudian NaHCO$_3$ yang terbentuk dipanaskan. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
$ NaOH(l) + CO_2(g)\rightarrow NaHCO_3(aq) $
$ 2NaHCO_3(aq)\rightarrow Na_2CO_3(l) + H_2O(l) + CO_2(g) $
2) Proses Solvay
Kedalam larutan garam dapur yang jenuh dan panas, dipompakan gas-gas amonia (NH$_3$) dan karbon dioksida (CO$_2$). Maka terjadilah reaksi-reaksi seperti berikut:
$NH_3(g) + CO_2(g) + H_2O(l)\rightarrow (NH_4)HCO_3(aq) $
$(NH_4)HCO_3(aq) + NaCl(aq)\rightarrow NH_4Cl(aq) + NaHCO_3(aq) $
Natrium hidrogen karbonat (NaHCO$_3$) yang terbentuk, dipanaskan hingga berubah menjadi soda (natrium karbonat), dengan reaksi seperti berikut.
$ 2NaHCO_3(aq) \rightarrow Na_2CO_3(l) + H_2O(l) + CO_2(g) $
CO$_2$ yang dibebaskan, dapat dipakai kembali dalam proses tersebut. NH$_3$ yang mahal harganya, dapat diperoleh kembali dengan mereaksikan NH$_4$Cl dengan Ca(OH)$_2$. Perhatikan reaksi berikut.
$2 NH_4Cl(aq) + Ca(OH)_2(l) \rightarrow CaCl_2(l) + 2 NH_4OH(aq) $
$2 NH_4OH(aq) \rightarrow 2NH_3(g) + 2 H_2O(l) $
d. Senyawa Natrium Hidrogen Karbonat
Pada pembuatan soda dengan proses solvay sebagai hasil pertama terbentuk senyawa natrium hidrogen karbonat (NaHCO$_3$) yang akan terurai pada suhu 650 $^\circ$C. Oleh karena itu garam yang terbentuk harus dihablurkan di bawah suhu tersebut. Natrium hidrogen karbonat dapat juga terbentuk jika dalam larutan soda yang jenuh dialirkan karbon dioksida di bawah suhu 310 $^\circ$C.$Na_2CO_3(l) + H_2O(l) + CO_2(g) \rightarrow 2 NaHCO_3(aq) $
e. Unsur Kalium
Kalium dibuat dari elektrolisis KOH cair seperti pada natrium serta pemijaran potas (K$_2$CO$_3$) dalam karbon.$ K_2CO_3(l) + 2 C(s) \rightarrow 2 K(s) + 3 CO(g) \uparrow $
f. Senyawa Kalium hidroksida
Kalium hidroksida (KOH) diperoleh dari elektrolisis larutan KCl dengan diafragma (sama dengan cara pembuatan NaOH dari elektrolisis larutan NaCl).5. Kegunaan golongan alkali
a. Unsur Natrium
Natrium memiliki kemampuan daya gabung terhadap oksigen besar, sehingga sangat mudah terbakar di udara. Oleh karena itu, Na disimpan dalam minyak tanah atau dalam parafin cair. Natrium terbakar dengan nyala kuning. Natrium banyak digunakan untuk pembuatan lampu-lampu natrium dan pembuatan senyawa-senyawa organik.
b. Senyawa Natrium Hidroksida
Natrium hidroksida (NaOH), disebut juga soda api atau soda kaustik. NaOH adalah suatu basa yang sangat kuat; larut dengan baik dalam air dengan menimbulkan kalor (larutannya dinamakan lindi natron); mengikat CO$_2$ dari udara dan berubah menjadi Na$_2$CO$_3$. Soda api digunakan dalam membuat "sabun keras", membersihkan minyak tanah, dan dalam industri.
c. Senyawa Natrium Klorida
Natrium klorida (NaCl) penting sebagai bahan makanan, dan pengawet sayur, daging, telur, dan ikan. Penambahan NaCl dalam air es digunakan sebagai pendingin dalam pembuatan bermacam-macam es, misal es puter, es lilin, dan es krim. Dalam industri, NaCl digunakan sebagai sumber unsur Na dan Cl, dan sebagai bahan pembuatan senyawan-senyawa lain yang mengandung Na atau Cl, seperti asam klorida, dan soda. NaCl dalam industri keramik dipakai sebagai campuran bahan glasir.
d. Senyawa Natrium Karbonat
Natrium karbonat (soda) mudah larut dalam air, dan larutannya bersifat basa. Berdasarkan sifat inilah maka soda digunakan sebagai zat pencuci. Soda digunakan dalam perusahaan pencucian untuk menghilangkan noda minyak. Soda juga dipakai dalam industri kaca, dan untuk melunakkan air sadah.
e. Senyawa Natrium Hidrogen Karbonat
Natrium hidrogen karbonat dipakai dalam alat pemadam api. Alat ini diisi dengan larutan NaHCO$_3$ dicampur dengan saponin, suatu zat dapat berbuih. Fungsi lain NaHCO$_3$ adalah untuk menghilangkan bau tengik dari mentega; mengembangkan kue; menghilangkan lemak dan lilin dalam pencucian bulu domba; serta menghilangkan gom dari sutra.
f. Senyawa Natrium Nitrat atau Sendawa Chili
Natrium nitrat dipakai sebagai pupuk buatan dan pembuatan asam sendawa.
g. Senyawa Kalium Nitrat
Kalium nitrat berupa hablur-hablur putih, tidak higroskopik. Senyawa ini digunakan sebagai pengawet daging dan dalam pembuatan mesiu.
h. Senyawa Kalium Iodida dan Kalium Bromida
Kedua garam tersebut terdapat dalam jumlah sedikit di alam (dalam air laut). Keduanya dipakai dalam obat-obatan. KI mempunyai sifat membersihkan darah, sedangkan KBr dapat menenangkan saraf (obat tidur). KBr juga dipakai dalam pemotretan.
i. Senyawa Kalium Klorat dan Kalium Hidroksida
Senyawa kalium klorat tidak begitu mudah larut dalam air, merupakan oksidator kuat, lebih-lebih dengan katalis MnO$_2$. Kalium klorat dipakai dalam pembuatan korek api, pembuatan petasan, dan sebagai obat kumur. Adapun kalium hidroksida (KOH) dipakai dalam pembuatan sabun mandi.
j. Unsur Litium
Senyawa yang paling penting dari unsur litium adalah senyawa klorida, sulfat, dan karbonat. Litium karbonat digunakan dalam pembuatan peralatan gelas dan keramik. Pada kemurnian yang tinggi senyawa ini digunakan dalam pengobatan pada kerusakan mental tertentu. Senyawa ini juga berfungsi sebagai bahan dalam pembuatan senyawa litium lainnya, misal pada pembuatan litium hidroksida.
Demikian pembahasan materi Golongan Alkali atau Golongan IA dan contoh-contohnya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar