Mengamati Sifat Dan Ekstraksi Golongan Alkali Tanah

Judul : Mengamati Sifat Dan Ekstraksi Golongan Alkali Tanah
Tujuan : Mempelajari sifat unsur alkali tanah
Dasar Teori
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 kerk 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. Contohnya konfigurasi elektron pada Magnesium (Mg) yaitu : 1s22s22p63s2 atau (Ne) 3s2. Ikatan yang dimiliki kebanyakan senyawa logam alkali tanah adalah ikatan ionik. Karena, elektron paling luarnya telah siap untuk di lepaskan,  agar mencapai kestabilan.
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.

Sifat-Sifat Periodik Unsur
Jari-Jari Atom adalah jarak dari inti atom sampai ke elektron di kulit terluar. Besarnya jari-jari atom dipengaruhi oleh besarnya nomor atom unsur tersebut. Semakin besar nomor atom unsur-unsur segolongan, semakin banyak pula jumlah kulit elektronnya, sehingga semakin besar pula jari-jari atomnya. Jadi, dalam satu golongan (dari atas ke bawah), jari-jari atomnya semakin besar. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), nomor atomnya bertambah yang berarti semakin bertambahnya muatan inti, sedangkan jumlah kulit elektronnya tetap. Akibatnya tarikan inti terhadap elektron terluar makin besar, sehingga menyebabkan semakin kecilnya jari-jari atom.
Jari-Jari Ion. Ion mempunyai jari-jari yang berbeda secara nyata jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya. Ion bermuatan positif (kation) mempunyai jari-jari yang lebih kecil, sedangkan ion bermuatan negatif (anion) mempunyai jari-jari yang lebih besar jika dibandingkan dengan jari-jari atom normalnya.
Energi Ionisasi (EI) adalah energi yang diperlukan atom dalam untuk melepaskan satu elektron sehingga membentuk ion bermuatan +1. Jika atom tersebut melepaskan elektronnya yang ke-2 maka akan diperlukan energi yang lebih besar, begitu juga pada pelepasan elektron yang ke-3 dan seterusnya. Maka EI 1< EI 2 < EI 3. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), EI semakin kecil karena jari-jari atom bertambah sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin kecil. Akibatnya elektron terluar semakin mudah untuk dilepaskan. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), EI semakin besar karena jari-jari atom semakin kecil sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar semakin besar. Akibatnya elektron terluar semakin sulit untuk dilepaskan.
Afinitas Elektron adalah energi yang dilepaskan oleh atom apabila menerima sebuah elektron untuk membentuk ion negatif. Semakin negatif harga afinitas elektron, semakin mudah atom tersebut menerima elektron dan unsurnya akan semakin reaktif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga afinitas elektronnya semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga afinitas elektronnya semakin besar. Unsur golongan utama memiliki afinitas elektron bertanda negatif, kecuali golongan IIA dan VIIIA. Afinitas elektron terbesar dimiliki oleh golongan VIIA.
Keelektronegatifan adalah kemampuan suatu unsur untuk menarik elektron dalam molekul suatu senyawa. Harga keelektronegatifan ini diukur dengan menggunakan skala Pauling yang besarnya antara 0,7 sampai 4. Unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan besar, cenderung menerima elektron dan akan membentuk ion negatif. Sedangkan unsur yang mempunyai harga keelektronegatifan kecil, cenderung melepaskan elektron dan akan membentuk ion positif. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), harga keelektronegatifan semakin kecil. Dan dalam satu periode (dari kiri ke kanan), harga keelektronegatifan semakin besar.
Sifat Logam dan Non Logam. Sifat logam berhubungan dengan keelektropositifan, yaitu kecenderungan atom untuk melepaskan elektron membentuk kation. Sifat logam bergantung pada besarnya energi ionisasi (EI). Makin besar harga EI, makin sulit bagi atom untuk melepaskan elektron dan makin berkurang sifat logamnya. Sifat non logam berhubungan dengan keelektronegatifan, yaitu kecenderungan atom untuk menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), sifat logam berkurang sedangkan sifat non logam bertambah. Dalam satu golongan (dari atas ke bawah), sifat logam bertambah sedangkan sifat non logam berkurang. Unsur logam terletak pada bagian kiri-bawah dalam sistem periodik unsur, sedangkan unsur non logam terletak pada bagian kanan-atas. Unsur-unsur yang terletak pada daerah peralihan antara unsur logam dengan non logam disebut unsur metaloid. Metalloid adalah unsur yang mempunyai sifat logam dan non logam.
Kereaktifan. Kereaktifan bergantung pada kecenderungan unsur untuk melepas atau menarik elektron. Dalam satu periode (dari kiri ke kanan), mula-mula kereaktifan menurun, tapi akan semakin bertambah hingga golongan alkali tanah (VIIA).
Logam alkali tanah memiliki jari-jari atom yang besar dan harga ionisasi yang kecil. Dari Berilium ke Barium, nomor atom dan jari-jari atom semakin besar. Selain itu semua logam alkali tanah juga mempunyai kecenderungan teratur mengenai keelektronegatifan yang semakin kecil dan daya reduksi yang semakin kuat dari Berilium ke Barium.
 
Beberapa Sifat Umum Logam Alkali Tanah
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)  
M2+ + 2e à M
-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

Berdasarkan Tabel diatas dapat diamati juga hal-hal sebagai berikut,
1.Konfigurasi elektronnya menunjukan bahwa logam alkali tanah mempunyai elektron valensi ns2. Selain jari-jari atomnya yang lebih kecil dibandingkan logam alkali, kedua elektron valensinya yang telah berpasangan mengakibatkan energi ionisasi logam alkali tanah lebih tinggi daripada alkali.
2.Meskipun energi ionisasinya tinggi, tetapi karena energi hidrasi dari ion M2+ dari alkali tanah lebih besar daripada energi hidrasi ion M+ dari alkali, mengakibatkan logam alkali tetap mudah melepaskan kedua electron valensinya, sehingga lebih stabil sebagai ion M2+.
3.Jari-jari atomnya yang lebih kecil dan muatan intinya yang lebih besar mengakibatkan logam alkali tanah membentuk kristal dengan susunan yang lebih rapat, sehingga mempunyai sifat yang lebih keras daripada logam alkali dan massa jenisnya lebih tinggi.
4.Berilium mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup besar, kedua hal ini menyebabkan berilium dalam berikatan cenderung membentuk ikatan kovalen.
5.Potensial elektrode (reduki) standar logam alkali tanah menunjukkan harga yang rendah (negatif). Hal ini menunjukkan bahwa logam alkali tanah merupakan reduktor yang cukup kuat, bahkan kalsium, stronsium, dan barium mempunyai daya reduksi yang lebih kuat daripada natrium.
6.Titik didih dan titik leleh logam alkali tanah lebih tinggi daripada suhu ruangan. Oleh karena itu, unsur-unsur logam alkali tanah berwujud padat pada suhu ruangan.

Reaksi-Reaksi Logam Alkali Tanah
Reaksi secara umum
Keterangan
2M(s) + O2(g) 2MO(s)
Reaksi selain Be dan Mg tak perlu Pemanasan
M(s) + O2(g) MO2 (s)
Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, Be, Mg, dan Ca, tidak terjadi
M(s) + X2(g) MX2 (s)
X: F, Cl, Br, dan I
M(s) + S(s) MS (s)
 
M(s) + 2H2O (l) M(OH)2 (aq) + H2 (g)
Be tidak dapat, Mg perlu pemanasan
3M(s) + N2 (g) M3N2 (s)
Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung
M(s) + 2H+(aq) M2+(aq) + H2 (g)
Reaksi cepat berlangsung
M(s) + H2 (g) MH2 (s)
Perlu pemanasan, Be dan Mg tidak dapat berlangsung
 
Alat dan Bahan
Alat
Beker gelas 1000 ml Bahan: gelas borosilikat. Volume : 1000 ml. Berskala teratur dan permanen warna putih, tingkatan untuk percobaan siswa. Kegunaan Tempat untuk percobaan, proses difusi osmosis.

Batang pengaduk Batang gelas, dengan ujung bulat dan ujung yang lain pipih. Panjang 15 cm. Kegunaan Pengocok larutan

Penjepit tabung reaksi Bentuk rahang: persegi. Pegas : dipoles nikel dengan diameter: 10 -25 mm. Kegunaan Untuk menjepit tabung reaksi

Pipet tetes Bahan:Gelas. Panjang: 150 mm dengan karet kualitas baik. Kegunaan Untuk meneteskan larutan dengan jumlah kecil.
Tabung reaksi Bahan: gelas borosilikat, Ukuran: 15 x 150mm. Per pak 50 buah. Kegunaan Untuk mereaksikan zat.

Rak tabung reaksi Bahan: Plastik , jumlah lubang: 40 , diameter: 16 mm Kegunaan Tempat tabung reaksi

Bahan
Kertas indikator, Larutan indikator, Serbuk magnesium, pita magnesium, logam kalsium, magnesiun oksida, Kalsium oksida, barium hidroksida, magnesium klorida, kalsium klorida, magnesium karbonat, kalsium karbonat, barium karbonat, air kapur.
Hasil Pengamatan
Perlakuan
Pengamatan
Logam Mg + H2O
Larutan bening dan logam tidak larut
Tabung reaksi 1: 0,01 gr MgO + 10 ml H2O, dikocok + 2 tetes indikator
Tabung reaksi 2 : 0,01 gr Ca(OH)2 + 10 ml H2O, dikocok + 2 tetes indikator
Tabung reaksi 3 : 0,01 gr Ba(OH)2 + 10 ml H2O, dikocok + 2 tetes indikator
tak larut dan terdapat endapan,warna larutan ungu muda, pH=8
tak larut dan terdapat endapan,warna larutan ungu muda, pH=12
tak larut dan terdapat endapan,warna larutan ungu muda, pH=11

2 ml Mg2+ + 2 ml OH- 0,1 M
2 ml Ca2+ + 2 ml OH- 0,1 M
2 ml Ba2+ + 2 ml OH- 0,1 M
Warna larutan keruh, sedikit endapan
Warna larutan keruh, sedikit endapan
Warna larutan keruh, sedikit endapan
2 ml Mg2+ + 2 ml SO42- 0,1 M
2 ml Ca2+ + 2 ml SO42- 0,1 M
2 ml Ba2+ + 2 ml SO42- 0,1 M
Larutan bening, tidak ada endapan
Larutan bening, tidak ada endapan
Larutan bening, tidak ada endapan
2 ml Mg2+ + 2 ml CO32- 0,1 M
2 ml Ca2+ + 2 ml CO32- 0,1 M
2 ml Ba2+ + 2 ml CO32- 0,1 M
Larutan bening, tidak ada endapan
Larutan bening, tidak ada endapan
Larutan bening, tidak ada endapan

Pembahasan
Kemiripan sifat logam alkali tanah disebabkan oleh kecenderungan melepaskan dua elektron valensi. Oleh karena itu senyawanya mempunyai bilangan oksidasi +2, sehingga logam alkali tanah diletakkan pada golongan II A. Alkali tanah termasuk logam yang reaktif, namun Berilium adalah satu-satunya unsur alkali tanah yang kurang reaktif, bahkan tidak bereaksi dengan air. Logam alkali tanah bersifat pereduksi kuat. Semakin ke bawah, sifat pereduksi ini semakin kuat. Hal ini ditunjukkan oleh kemampuan bereaksi dengan air yang semakin meningkat dari Berilium ke Barium. Selain dengan air unsur logam alkali tanah juga bisa bereaksi dengan Oksigen, Nitrogen, dan Halogen  
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)
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)
  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.
3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s)
  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.
Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(s)
Unsur golongan ini bersifat basa, sama seperti unsur golongan alkali, namun tingkat kebasaannya lebih lemah. Senyawa Be(OH)2 bersifat amfoter. Artinya bisa bersifat asam atau pun basa. Sedangkan unsur Ra bersifat Radioaktif. Semua logam alkali tanah merupakan logam yang tergolong reaktif, meskipun kurang reaktif dibandingkan dengan unsur alkali. Alkali tanah juga memiliki sifat relatif lunak dan dapat menghantarkan panas dan listrik dengan baik, kecuali Berilium. Logam ini juga memiliki kilapan logam.

Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas dapat disimpulkan :
1.Alkali tanah termasuk logam yang reaktif.
2.Logam alkali tanah bersifat pereduksi kuat.
3.Semakin ke bawah, sifat pereduksi ini semakin kuat.
4.Selain dengan air unsur logam alkali tanah juga bisa bereaksi dengan Oksigen, Nitrogen, dan Halogen  
5.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.

Referensi
Hiskia, Achmad. 1991. Kimia Unsur dan Radiokimia. ITB. Bandung.
Cotton & Wilkinson. 1989. Kimia Anorganiuk Dasar. UI Press. Jakarta.
Keenan. 1999. Kimia untuk Universitas. Jilid 2. Erlangga. Jakarta.
Petrucci, Ralph H. 1993. Kimia Dasar. Jilid 3. Erlangga. Jakarta.
Syukri. 1999. Kimia Dasar. ITB. Bandung.
http://rumahkimia.wordpress.com/