all about Alkali _ unsur logam golongan 1A (alkali)

UNSUR-UNSUR LOGAM GOLONGAN 1A (ALKALI)

A.    KELIMPAHAN UNSUR

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 lauit di luapkan, garam – garam yang terlarut akan membentuk Kristal.

Selain air laut, sumber utama logam natrium dan kalium adalah deposit mineral yang di tambang dari dalam tanah, seperti halit ( NaCL), silvit (KCLl), dan karnalit ( KCl, MgCl,H₂O). Mineral- mineral ini banyak di temukan di berbagai belahan bumi.

Mineral Utama Logam Alkali

Unsur	SumberUtama
Litium Natrium Kalium Rubidium Cesium	Spodumen, LiA l(Si2O6) NaCl KCl Lepidolit,Rb2(FOH)2Al2(SiO3)3 Pollusit, Cs4Al4Si9O26H2O

Pembentukan mineral tersebut melalui proses yang lama. Mineral berasal dari air laut yang menguap dan garam – garam terlarut mengendap sebagaio mineral. Kemudian, secara perlahan mineral tersebut tertimbun oleh debu dan tanah sehingga banyak di temukan tidak jauh dari pantai.

Logam alkali lain di peroleh dari mineral aluminosilikat.Litiumterdapat dalam bentuk spodumen, LiA I(SiO₃)_{2 .}Rubidium terdapat dalam mineral lepidolit. Cesium diperoleh dari pollusit yang sangat jarang, CsA I(SiO₃)₂H₂O.Fransium Bersifat radioaktif.

B.     SIFAT FISIS DAN SIFAT KIMIA UNSUR

Sifat Fisis dan Sifat Kimia Unsur-Unsur Golongan IA (Alkali)

         Alkali merupakan unsur-unsur golongan IA kecuali hidrogen, yang  meliputi litium(Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan   fransium   (Fr).
a.   Sifat Fisis

 Secara umum sifat fisis unsur-unsur alkali seperti yang tertera pada tabel berikut:

Unsur	Li	Na	K	Rb	Cs	Fr
Konfigurasi electron	1s2, 2s1	(Ne) 3s1	(Ar) 4s1	(Kr) 5s1	(Xe) 6s1	(Rn) 7s1
Massa atom	6,939	22,989	39,102	85,47	132,91	223
Jari-jari atom (nm)	0,155	0,190	0,235	0,248	0,267	_
Potensial ionisasi(KJ/mol)	519	494	418	402	376	381
Potensial oksidasi	3,02	2,71	2,93	2,99	3,02	_
Titik leleh (oC)	181	97,8	63,6	38,9	28,4	-
Titik didih (oC)	1347	883	774	688	678	-

1)   Wujud Alkali

Alkali merupakan unsure logam yang lunak dan dapat diiris. Dari data

kekerasan   (skalaMohs)   terlihat dari atas ke bawah semakin berkurang,

hal ini berarti makin ke bawah semakin lunak.

2)   Titik didih dan Titik Cair

Logam-logam alkali memiliki titik didih dan titik cair yang rendah dan cukup lunak. Hal ini disebabkan karena atom-atom logam alkali mempunyai satu electron valensi sehingga gaya yang mengikat partikel-partikel terjejal relative lemah.

3)   Energi Ionisasi   (Energi Pengion)

Energi ionisasi logam-logam alkali relative rendah dibanding energi

Ionisasi logam-logam lain. Hal ini menunjukkan bahwa logam alkali lebih mudah melepaskan electron dari pada logam lainnya. Energi ionisasi logam alkali dari atas ke bawah makin rendah, sehingga dari litium sampai sesium semakinreaktif.

4)   Potensial Reduksi Standar

Harga potensial reduksi standar kecuali litium dari atas ke bawah semakin negatif.   Hal ini menunjukkan semakin mudahnya melepas electron (sifat reduktor semakin kuat dari Na sampai Cs). Penyimpangan harga potensial reduksi (E°) pada litium disebabkan karena energy hidrasi Li jauh lebih besar daripada alkali yang lain sehingga potensial reduksi Li paling negatif.

b.   Sifat Kimia

Unsur-unsur   alkali   merupakan golongan logam   yang   paling   reaktif. Kereaktifan logam alkali dari atas ke bawah semakin bertambah, hal ini disebabkan energy ionisasinya dari atas ke bawah semakin rendah sehingga semakin mudah melepaskan elektron. Kereaktifan logam alkali dapat dibuktikan dengan kemampuan bereaksinya dengan berbagai unsur lain dan senyawa. Berikut ini dipaparkan mengenai sifat-sifat kimia unsur-unsur alkali dalam table berikut:

REAKSI	Li	Na	K	Rb dan Cs
Dengan udara	Dengan lambat terbentuk Li2O	Cepat terbentuk Na2O dan Na2O2	Cepat terbentuk K2O	Cepar terbakar menjadi Rb2O dan Cs2O
Dengan air 2L+2H2Oà2LOH+H2	Lambat	Cepat	Terbakar	Terbakar hebat
Dengan asam	Cepat	Cepat	Terbakar	Cepat  terbakar
Dengan gas halogen 2L + X2 à 2LX	Bereaksi pada permukaan		Meletus dengan hebat
Warna nyala api	Merah	Kuning	Ungu	Merah-biru
Garam-garam sukar larut	CO32- ; F- ; OH- ; PO43-		ClO4-dan Co(NO3)63-

    1)   Unsur Alkali dapat Bereaksi dengan Air

Reaksi unsur alkali dengan air menghasilkan basa dan gas hidrogen.

Secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

                       2M(s) + 2H O(l)       2MOH(aq) + H (g)

                                     2                                2

Reaksi natrium dengan   air   sangat hebat,  sehingga bila mereaksikan logam natrium dengan air logam natrium harus dipotong sekecil mungkin agar tidak terjadi ledakan dan jangan sekali-kali memegang logam natrium karena dapat bereaksi dengan air/keringat pada tangan Anda.

    2)   Reaksi dengan Oksigen.

Logam   alkali   dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksidanya. Bila oksigen   yang direaksikan berlebihan, natrium dapat membentuk peroksida, kalium, rubidium dan sesium membentuk superoksida.

4M(s)     +        O (g)          2M O(s)                       (M = Li, Na, K, Rb, Cs)

                     2                          2

                 (terbatas)              (oksida)

2Na(s)    +       O               Na O (s)

                     2                          2   2

                (berlebihan)             (natriumperoksida)

M(s)      +        O2             MO2                           (M = K, Rb, Cs)

                (berlebihan)             (superoksida)

Untuk menghindari reaksi dengan uap air dan gas oksigen di udara,maka logam alkali disimpan dalam minyak tanah.

3)    Reaksi dengan Unsur Non logam Lainnya (Halogen, Nitrogen, Belerang dan Fosfor)

     2M(s) + X (g)           2MX(s) (X = F, Cl, Br, I)

                   2

      6M(s) + N (g)          2M N(s)

                    2                     3

     2M(s) + S(s)            M S(s)

                                         2

     3M(s) + P(s)            2M P(s)

                                          3

C.    Manfaat Unsur Golongan 1A (Alkali)

Litium (Li)

Litium seringkali digunakan pada aplikasi transfer panas. Logam ini sangat mudah aus atau korosif dan perlu penanganan tertentu. Litium digunakan sebagai bahan campuran logam, sintesis senyawa organik dan aplikasi nuklir.

Unsur ini juga digunakan sebagai bahan anoda pada baterai karena memiliki potensial elektrokimia yang tinggi. Elemen litium digunakan pula untuk pembuatan kaca dan keramik spesial. Kaca pada teleskop di gunung Palomar mengandung litium. Bersama dengan litium bromida, keduanya digunakan pada sistem pendingin dan penghangat ruangan. Litium stearat digunakan untuk sebagai lubrikasi suhu tinggi. Senyawa Li₂CO₃ digunakan sebagai bahan campuran pengolahan aluminium dan senyawa-senyawa litium lainnya digunakan pada sel-sel kering dan baterai.

Paduan antara litium, magnesium, dan alu minium digunakan sebaagai bahan untuk membuat komponen pesawat terbang.

Natrium(Na)

Logam natrium sangat penting dalam fabrikasi senyawa ester dan dalam persiapan senyawa-senyawa organik. Logam ini dapat digunakan untuk memperbaiki struktur beberapa campuran logam, dan untuk memurnikan logam cair, juga untuk mereduksi bijih lain. Campuran logam Na dan K yaitu NaK, juga merupakan agen heat transfer (transfusi panas) yang penting. Logam Natrium juga dapat digunakan sebagi pendingin pada reaktor nuklir, dan dapat juga digunakan pada industri pembuatan bahan anti ketukan pada bensin yaitu TEL (tetraetilead). Uap Na dapat digunakan sebagai lampu Natrium yang dapat menembus kabut.

Senyawa Natrium yang paling banyak ditemukan yaitu Natrium Klorida (garam dapur), tapi juga terkandung di dalam mineral-mineral lainnya seperti soda niter, amphibole, zeolite, dsb. Senyawa Natrium juga penting untuk industri-industri kertas, kaca, sabun, tekstil, minyak, kimia dan logam. Sabun biasanya merupakan garam Natrium yang mengandung asam lemak tertentu. Di antara banyak senyawa-senyawa natrium yang memiliki kepentingan industrial yaitu:

·         Garam dapur (NaCl): untuk pengawet dan penyedap rasa.

·         Soda abu (Na₂CO₃): untuk pelunak kesadahan air, zat pembersih peralatan rumah tangga, dan industri gelas.

·         Baking soda (NaHCO₃): untuk bahan pembuatkue, campuran pada minuman dalam botol, bahan pemadam kebakaran, dan obat-obatan.

·         Kaustik soda (NaOH): bahan utama dalamindustri sabun, kertas dan tekstil, pemurnian bauksit, serta ekstraksi senyawa-senyawa aromatik dari batu bara.

·         Chile salpeter (NaNO₃): digunakan sebagai komposisi bahan pupuk, peledak dan dalam bahan bakar padat roket, juga pada kaca dan pelapis tembikar.

·         di- dan tri-natrium fosfat (Na₂HPO₄& Na₃PO₄): untuk pengawet daging, sebagai alternatif natrium nitrit.

·         natrium tiosulfat (hypo, Na₂S₂O₃ .5H₂0)

·         boraks (Na₂B₄O₇.10H₂O): untuk bahan pembuatan detergen, mengurangi kesadahan air, dan bersifat antiseptik.

·         Garam glauber (Na₂SO₄): untuk obat pencahar (obat pencuci perut) dan zat pengering senyawa organik.

·         Na₂S₂O₃: sebagai larutan pencuci dalam fotografi.

·         NaOCl: sebagai zat pengalantang (bleaching) untuk kain.

·         Na₃AlF₆: sebagai pelarut dalam sintesis logam aluminium.

·         Natrium benzoat: sebagai zat pengawet makanan dalam kaleng dan obat rematik.

·         Natrium glutamat: sebagai penyedap masakan (vetsin).

·         Natrium salisilat: sebagai obat penurun panas.

Kalium (K)

Kalium, dalam bentuk kalium klorida (KCl) banyak digunakan untuk pupuk. Kalium merupakan bahan penting untuk pertumbuhan tanaman dan ditemukan di banyak tanah. Kaliun hidroksida (KOH) digunakan sebagai bahan dalam pembuatan sabun lunak, dan KNO₃ di gunakan sebagai bahan pupuk, mesiu, dan kembang api. Campuran logam natrium dan kalium (NaK) digunakan sebagai media perpindahan panas. Banyak garam-garam kalium seperti hidroksida, nitrat, karbonat, klorida, klorat, bromida, ioda, sianida, sulfat, kromat dan dikromat sangat penting untuk banyak kegunaan.

Rubidium (Rb)

Rubidium sangat mudah diionasi, unsur ini pernah dipikirkan sebagai bahan bakar mesin ion untuk pesawat antariksa. Hanya saja, Cesium sedikit lebih efisien untuk hal ini. Unsur ini juga pernah diajukan untuk digunakan sebagai fluida penggerak turbin uap dan untuk generator elektro-panas menggunakan prinsip kerja magnetohydrodynamic, yaitu ion-ion Rubidium terbentuk oleh energi panas pada suhu yang tinggi dan melewati medan magnet. Ion-ion ini kemudian akan mengantarkan listrik dan bekerja seperti amature sebuah generator sehingga dapat memproduksi aliran listrik.

Rubidium juga digunakan sebagai getter dalam tabung-tabung vakum dan sebagai komponen fotosel. Ia juga telah digunakan dalam pembuatan kaca spesial. RbAg4I5 sangat penting karena memiliki suhu ruangan tertinggi sebagai konduktor di antara kristal-kristal ion. Pada suhu 20⁰C, konduktivitasnya sama dengan larutan asam sulfur. Sifat ini memungkinkan Rubidium digunakan pada aplikasi untuk baterai super tipis dan aplikasi lainnya.

Cesium (Cs)

Cesium digunakan dalam sel-sel fotoelektrik, dan sebagai katalis dihidrogenasi senyawa-senyawa tertentu. Logam ini baru-baru saja ditemukan aplikasinya pada sistim propulsi. Senyawa-senyawanya yang penting adalah klorida dan nitrat.

Fransium (Fr)

Tidak ada aplikasi komersial untuk Fransium. Fransium telah digunakan untuk tujun penelitian dalam bidang biologi dan struktur atom. Penggunaannya sebagai potensi bantuan diagostik untuk brebagai jenis kanker juga telah dieksplorasi.

 D. Dampak Unsur Golongan 1A (Alkali)

Litium (Li)

Sangat mudah terbakar saat kontak dengan udara dan air, selain itu, litium bersifat toksin (beracun) sehingga tidak boleh terkena kulit.

Natrium (Na)

Serbuk natrium mudah terbakar dalam air dan bersifat racun, sehingga penyimpanannya harus dengan cara direndam dalam cairan hidrokarbon atau kerosin (minyak tanah)

Kalium (K)

Kekurangan kalium dapat menyebabkan kelelahan, darah rendah, kulit kering, kelemahan otot, refleks yang lamban.

Rubidium (Rb) dan Cesium (Cs)

Rubidium dan cesium mudah bereaksi dengan kelembaban kulit untuk membentuk rubidium hedroxid, yang menyebabkan luka bakar dari mata dan kulit.

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.

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).

  

Senyawa Natrium Karbonat

Natrium karbonat (Na₂CO₃) dapat diperoleh dengan cara:

1) Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragma Ke dalam ruangan katode, di mana terbentuk NaOH dipompakan (dialirkan dengan tekanan) gas CO₂, sehingga terbentuk NaHCO₃, kemudian NaHCO₃ yang terbentuk dipanaskan. Reaksi yang terjadi seperti berikut.

NaOH_(l) + CO_2(g)→ NaHCO_3(aq)

2NaHCO_3(aq)→ Na₂CO_3(l) + H₂O_(l) + CO_2(g)

2) Proses Solvay

Kedalam larutan garam dapur yang jenuh dan panas, dipompakan gas-gas amonia (NH₃) dan karbon dioksida (CO₂). Maka terjadilah reaksi-reaksi seperti berikut:

NH_3(g) + CO_2(g) + H₂O_(l)→ (NH₄)HCO_3(aq)

(NH₄)HCO_3(aq) + NaCl_(aq)→ NH₄Cl_(aq) + NaHCO_3(aq)

Natrium hidrogen karbonat (NaHCO₃) yang terbentuk, dipanaskanhingga berubah menjadi soda (natrium karbonat), dengan reaksi sepertiberikut.

2NaHCO_3(aq)→ Na₂CO_3(l) + H₂O_(l) + CO_2(g) CO₂

yang dibebaskan, dapat dipakai kembali dalam proses

tersebut. NH₃ yang mahal harganya, dapat diperoleh kembali dengan mereaksikan NH₄Cl dengan Ca(OH)₂.

Perhatikan reaksi berikut.

2NH₄Cl_(aq) + Ca(OH)_2(l)→ CaCl_2(l) + 2NH₄OH_(aq)

2NH₄OH_(aq)→ 2NH_3(g) + 2H₂O_(l)

Senyawa Natrium Hidrogen Karbonat

Pada pembuatan soda dengan proses solvay sebagai hasil pertama terbentuk senyawa natrium hidrogen karbonat (NaHCO₃) yang akan terurai pada suhu 650 °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 °C.

Na₂CO_3(l) + H₂O_(l) + CO_2(g) → 2NaHCO_3(aq)

Unsur Kalium

Kalium dibuat dari elektrolisis KOH cair seperti pada natrium serta pemijaran potas (K₂CO₃) dalam karbon.

K₂CO_3(l) + 2C_(s)→ 2K_(s) + 3CO_(g)

Senyawa Kalium Hidroksida

Kalium hidroksida (KOH) diperoleh dari elektrolisis larutan KCl dengan diafragma (sama dengan cara pembuatan NaOH dari elektrolisis larutan NaCl).

Unsur Li

Sumber logam Li adalah spodumene [LiAl(SO)₃]. Spodumene dipanaskan pada suhu 100^oC, lalu dicampur dengan H₂SO₄ panas, dan dilarutkan ke air untuk memperoleh larutan Li₂SO₄. kemudian, Li₂SO₄ direaksikan dengan Na₂CO₃ membentuk Li₂CO₃ yang sukar larut.

Li₂SO₄ + Na₂CO₃ → Li₂CO₃ + Na₂SO₄

Setelah itu, Li₂CO₃ direaksikan dengan HCl untuk membentuk LiCl.

Li₂CO₃ + 2HCl → 2LiCl + H₂O + CO₂

Li dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan LiCl.

Katoda : Li⁺ + e^-→ Li

Anoda : 2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

Karena titik leleh LiCl tinggi ( >600^oC ), biaya elektrolisis menjadi mahal. Namun, biaya dapat ditekan dengan cara menambahkan KCl (55% LiCl dan 45% KCl) yang dapat menurunkan titik leleh menjadi 430^oC.

  

Unsur Rubidium dan Sesium

Kalium, rubidium, dan sesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan sesium dilakukan melalui metode reduksi.

Proses yang dilakukan untuk memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya dengan natrium.

Na + LCl ―→ L + NaCl (L= kalium, rubidium dan sesium)

Dari reaksi di atas L dalam bentuk gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya hingga semua logam L habis bereaksi.

Unsur Fr

Fr jarang ditemukan karena merupakan hasil peluruhan bahan radioaktif  ²²⁷Ac dengan waktu 21 menit.