GAS MULIA DAN HALOGEN

1. Gas Mulia

Unsur gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat pada golongan VIII A sistem periodik, yaitu helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe) dan radon (Rn). Kelompok ini disebut gas mulia karena sifatnya yang sukar bereaksi. Unsur-unsur gas mulia, kecuali helium mengandung delapan elektron di kulit terluar, sehingga bersifat stabil. Kestabilan gas-gas mulia ini sempat membuat para ahli kimia yakin bahwa gas mulia benar-benar tidak dapat dan tidak mungkin membentuk senyawa, dan itulah sebabnya sering dinamai gas-gas lembam (inert gases)

1. Sifat-sifat gas mulia

Unsur-unsur gas mulia merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Gas mulia adalah satu-satunya kelompok gas yang partikel-partikelnya berwujud atom tunggal (monoatomik).

Argon, kripton dan xenon sedikit larut dalam air, sebab atom-atom gas mulia ini dapat terperangkap dalam rongga-rongga kisi molekul air. Struktur semacam ini disebut klatrat

Beberapa data tentang gas mulia dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

No	Sifat-sifat	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
1	Massa atom	4	20	40	84	131	222
2	Jari-jari atom (pikometer)	93	113	154	169	190	225
3	Energi ionisasi (Kj/mol)	2640	2080	1520	1350	1170	1040
4	Kerapatan (Kg/m³)	0,18	0,90	1,80	3,75	3,80	10,00
5	Titik didih (⁰C)	-269	-246	-186	-153	-108	-62
6	Titik leleh/beku (⁰C)	-272	-249	-189	-157	-112	-71

Dari tabel di atas dapat disimpulkan

Gas-gas mulia memiliki harga energi ionisasi yang besar, bahkan terbesar dalam masing-masing deret seperiode. Hal ini sesuai dengan kestabilan struktur elektron gas-gas mulia yang sangat sukar membentuk senyawa
Dari atas ke bawah energi ionisasi mengalami penurunan, hal ini dapat menerangkan mengapa gas-gas mulia yang letaknya lebih bawah mempunyai kemungkinan yang lebih besar untuk membentuk senyawa.
Makin ke bawah letaknya, gas mulia memiliki harga kerapatan, titik didih dan titik leleh yang makin besar. Hal ini sesuai dengan konsep ikatan, bahwa gaya tarik Van Der Walls antar partikel akan bertambah besar apabila jumlah elektron peratom bertambah.

2. Gas mulia di alam

Gas-gas mulia terdapat di atmosfer dalam jumlah yang relatuf sedikit. Sebagaimana kita ketahui, atmosfer kita didominasi oleh gas-gas nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂) yang masing-masing meliputi 78% dan 21% volume udara.

Kandungan Gas-Gas Mulia dalam Udara

No	Gas mulia	Persentase volume udara
1	Helium	5,24 x 10‾⁴
2	Neon	1,82 x 10‾³
3	Argon	0,934
4	Kripton	1,14 x 10‾⁴
5	Xenon	8,70 x 10‾⁶
6	Radon	6 x 10‾¹⁴

Dari tabel di atas, nampak jelas bahwa gas mulia yang paling banyak dijumpai di atmosfer adalah argon, menduduki peringkat ke 3 setelah nitrogen dan oksigen. Akan tetapi, gas mulia yang paling banyak terdapat di alam semesta adalah helium. Unsur helium bersama-sama dengan unsur hidrogen merupakan komponen utama dari matahari dan bintang-bintang.

Semua gas mulia kecuali radon, dapat diperoleh dengan cara mencairkan udara, kemudian komponen-komponen udara cair ini dipisahkan dengan destilasi bertingkat. Hal ini dimungkinkan sebab gas mulia memiliki titik didih yang berbeda-beda.

Argon dapat diperoleh dengan memanaskan udara dan kalsium karbida (CaC₂). Nitrogen dan oksigen di udara akan diikat oleh CaC_2,sehingga pada udara kita memperoleh argon.

CaC₂+ N₂ CaCN₂ + C

2CaC₂ + O₂ 2CaO + 4C

Helium dapat dijumpai dalam kadar yang cukup tinggi pada beberapa sumber gas alam, sebagai hasil peluruhan bahan-bahan radioaktif. Adapun radon hanya diperoleh dari peluruhan radioaktif unsur radium berdasarkan reaksi inti berikut :

₂₂₆ _{222
4}

₈₈Ra ₈₆Rn + ₂He

3. Kegunaan gas mulia

1. Helium

Helium digunakan sebagai pengisi balon meteorologi maupun kapal balon karena gas ini mempunyai rapatan yang paling rendah setelah hidrogen dan tidak dapat terbakar. Dalam jumlah besar helium digunakan untuk membuat atmosfer inert, untuk berbagai proses yang terganggu oleh udara misalnya pada pengelasan. Campuran 80% helium dengan 20% oksigen digunakan untuk mennggantikan udara untuk pernafasan penyelam dan orang lain yang bekerja di bawah tekanan tinggi.

2. Neon

Neon digunakan untuk membuat lampu-lampu reklame yang memberi warna merah. Neon cair juga digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu rendah, juga digunakan untuk membuat indikator tegangan tinggi, penangkal petir dan tabung-tabung televisi.

3. Argon

Argon dapat digunakan sebagai pengganti helium untuk menciptakan atmosfer inert. Juga digunakan untuk pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram yang panas sampai putih, tidak seperti nitrogen atau oksigen

4.Kripton

Kripton digunakan bersama-sama dengan argon untuk pengisi lampu fluoresensi (lampu tabung). Juga untuk lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi. Salah satu spektrumnya digunakan sebagai standar panjang untuk meter.

5. Xenon

Xenon digunakan dalam pembuatan tabung elektron. Juga digunakan dalam bidang atom dalam ruang gelembung.

2. Halogen

Golongan halogen meliputoi flourin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I) dan astatin (At). Nama “halogen” berasal dari bahasa Yunani yang artinya “pembentuk garam”. Dinamakan demikian karena unsur-unsur tersebut dapat bereaksi dengan logam membentuk garam. Misalnya klorin bereaksi dengan natrium membentuk natrium klorida (NaCl), yaitu garam dapur. Dalam sistem periodik, unsur halogen terdapat pada golongan VII A, mempunyai 7 elektron valensi pada subkulit ns²np⁵. Konfigurai elektron yang demikian membuat unsur-unsur halogen sangat reaktif. Halogen cenderung menyerap satu elektron membentuk ion bermuatan negatif satu.

1. Kelimpahan unsur halogen di alam

Pada umumnya halogen di alam dijumpai dalam bentuk senyawa halida. Flourin ditemukan dalam mineral-mineral pada kulit bumi : Flourspar (CaF₂) dan kriolit (Na₃AlF₆). Klorin, bromin dan iodin terkandung pada air laut dalam bentuk garam-garam halida dari natrium, magnesium, kalium dan kalsium. Garam halida yang paling banyak adalah NaCl, meliputi 2,8% berat air laut. Jika ditinjau dari harga kemolaran, banyaknya ion halida pada air laut : 0,53 M Cl‾, 8 x 10‾⁴M Br‾, 5 x 10‾⁷M I‾.

Di daerah Chili, Amerika serikat, iodin ditemukan dalam jumlah berlimpah sebagai garam natrium iodat (NaIO₃). Beberapa sumber air di negara kita ternyata mengandung natrium iodida (NaI) dalam kadar yang cukup tinggi, misalnya di Watudakon (Mojokerto). Beberapa jenis lumut dan ganggang laut mengandung senyawa iodin. Unsur astatin tidak dijumpai di alam, sebab bersifat radioaktif.

Ion halida dalam tubuh manusia

Ion klorida merupakan anion terbanyak yang dikandung oleh plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah dan cairan eksresi. Juga getah lambung mengandung 0,37% HCl untuk membantu pencernaan makanan.

Ion iodida dikandung oleh kelenjar tiroid dan merupakan komponen yang diperlukan untuk membuat hormon tiroksin C₁₅H₁₁O₄NI₄). Ion flourida diperlukan untuk mencegah kerusakan gigi, sebab F‾ merupakan komponen pembuat bahan perekat Fluoroapatit [Ca₅(PO₄)₃F)] yang tedapat pada lapisan email gigi kita.

2. Sifat-sifat halogen

• Sifat fisik

Sifat fisik unsur halogen dapat dilihat pada tabel di bawah ini

Sifat-sifat fisik halogen

Sifat-sifat	Flourin	Klorin	Bromin	Iodin	Astatin
Jari-jari atom (ppm)	133	180	195	215	-
Jari-jari kovalen	71	99	114	133	145
Energi ionisasi (KJ/mol)	1680	1250	1140	1008	912
Keelektronegatifan	4	3	2,8	2,5	2,2
Afinitas elektron (KJ/mol)	-328	-349	-325	-295	-270
Kerapatan (Kg/m³)	1696	3214	3110	49630	-
Titik leleh(⁰C)	-220	-10	7,2	114	-
Titik didih(⁰C)	-180	-35	59	184	337
Potensial reduksi	+2,87	+1,36	+1,065	+0,535	-

• Sifat kimia

Kereaktifan unsur non logam dapat dikaitkan dengan kemampuan menarik elekrtron membentuk ion negatif, semakin negatif nilai afinitas elektron menunjukkan semakin besar kecenderungan menarik elektron, berarti kereaktifan bertambah. Kereaktifan halogen menurun dari flourin ke iodin.

Reaksi dengan logam

Halogen bereaksi dengan kebanyakan logam

Contoh :

2Al + 3 Br₂ 2 AlBr₃

2Fe + 3 Cl₂ 2 FeCl₃

Cu + F₂ CuF₂

Reaksi dengan hidrogen

Semua halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halide (HX)

H₂ + X₂ 2HX

Reaksi dengan nonlogam dan metaloid tertentu. Contoh

Si + 2X₂ SiX₄

2B + 3X₂ 2BX₃

P₄+ 6X₂ 4PX₃

P₄+ 10X₂ 4PX₅

Reaksi dengan hidrokarbon (reaksi subsitusi)

Contoh

CH₄ + Cl₂CHCl₃ + HCl

Flourin bereaksi hebat, tetapi iodin tidak bereaksi

Reaksi dengan air

Flourin bereaksi hebat dengan air mebentuk HF dan membebaskan oksigen

F₂ + H₂O 2HF + O₂

Halogen lainnya mengalami reaksi disproporsionasi dalam air menurut kesetimbangan berikut

X₂ + H₂O HX + HXO

Reaksi dengan basa

Klorin, bromin dan iodin mengalami reaksi disproporsionasi

Contoh : Cl_2(g) + 2NaOH_(aq)NaCL_(aq) + NaClO_(aq) + H₂O_(l)

Reaksi antar halogen, reaksinya secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:

X₂ + nY₂ 2XY_n

Y = halogen yang lebih elektronegatif

n = 1,3,5 dan 7

Daya oksidasi halogen

Oleh karena unsur halogen mudah menangkap elektron (mengalami reduksi) maka unsur halogen merupakan zat pengoksidasi (oksidator) yang kuat. Daya oksidasi halogen meningkat dengan berkurangnya nomor atom. Itulah sebabnya suatu unsur halogen dapat mengoksidasi halogen lain di bawahnya, tetrapi tidak mampu mengoksidasi halogen yang di atasnya.

Contoh : F₂+2 Cl‾ 2F‾ + Cl₂

Br₂ + Cl‾

Br₂ + 2I‾ I₂ + 2Br‾

Halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1, +1, +3, +5 dan +7. oleh karena keelektronegatifan unsuir halogen sangat besar, maka pada umumnya halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1. bilangan oksidasi positif hanya akan dimiliki halogen apabila ia berikatan dengan atom yang lebih elektronegatif, misalnya oksuigen atau halogen lain yang letaknya lebih atas dalam sistem periodik.

Klorin, bromin dan iodin dapat membentuk senyawa-senyawa oksihalogen. Flourin tidak dapat membentuk senyawa oksihalogen sebab keelektronegatifan flourin lebih besar daripada oksigen.

Berdasarkan jumlah atom oksigennya, asam oksihalogen mempunyai nama sebagai berikut. misal :

No	Rumus molekul	Bilangan oksidasi	Nama
1	HClO	+1	Asam hipoklorit
2	HClO₂	+3	Asam klorit
3	HClO₃	+5	Asam klorat
4	HClO₄	+7	Asam perklorat

Kekuatan asam oksihalogen dapat ditentukan dengan melihat jumlah unsur oksigen yang terikat pada asam oksihalogen tersebut. Semakin besar jumlah atom oksigennya, semakin kuat pula asamnya. Untuk jumlah atom oksigen yang sama, asam oksiklorin lebih kuat daripada asam oksibromin dan asam oksibromin lebih kuat daripada asam oksiiodin. Jadi asam perklorat (HClO₄) adalah asam oksihalogen yang paling kuat, bahkan merupakan asam paling kuat di semua asam yang dikenal.

3. Kegunaan halogen dan senyawanya

Flourin

Gas flourin (F₂) terutama digunakan dalam proses pengolahan isotop uranium -235 dari isotop uranium-238 melalui difusi gas
Asam flourida (HF), yang dapat bereaksi dengan gelas, sehingga sering digunakan untuk mengukir (mengetra) gelas

CaSIO_3(s) + 8 Hf_(aq) H₂SiF_6(aq) + CaF_2(s) + 3 H₂O

Natrium heksa flourosilikat (Na₂SiF₆), bahan yang dicampurkan pada pasta gigi agar gigi menjadi kuat
NaF, zat yang digunakan untuk mengawetkan kayu dari gangguan serangga
SF₆, sutau gas yang digunakan sebagai insulator
Kriolit (Na₃AlF₆), bahan yang digunakan sebagai pelarut dalam pengolahan logam Al secara elektrolisis.
Freon-12 (CF₂Cl₂), senyawa yang dipakai sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC, serta sebagai zat pendorong pada kosmetika aerosol (spray)
Teflon, suatu jenis plastik tahan pans yang banyak digunakan pada peralatan mesin

Klorin

Gas Cl₂ mempunyai sifat desinfektan, sehingga sering dialirkan pada air kolam renang untuk memusnahkan kuman-kuman berbahaya.
Gas Cl₂dapat menarik timah dari kaleng bekas, membentuk SnCl₄ kemudian direduksi menjadi timah murni
HCl, digunakan untuk membersihkan permukaan logam serta untuk mengekstraksi logam-logam tertentu dari bijihnya.
NaCl, dipaki sebagi garam dapur dan sebagi bahan baku pada berbagai jenis industri kimia
KCl sebagai pupuk tanaman
NH₄Cl, elektrolit pengisi batu baterai
NaClO, mengoksidasi zat warna sehingga digunakan sebagai zat pengelantang untuk kain dan kertas
Kalium kloart, bahan pembuat mercon dan korek api
Seng klorida (ZnCl₂), bahan pematri (solder)
Kalsium hipoklorit (CaCOCl)₂disingkat kaporit, pemusnah kuman pada air ledeng

Bromin

NaBr, zat sedutif atau obat penenang saraf
AgBr, yang disuspensikan dalam gelatin untuk dipakai sebagai film fotografi
Metal bromida (CH₃Br), suatu bahan campuran zat pemadam kebakaran
Etilen dibromida (C₂H₄Br₂), yang sering ditambahkan pada bensin, agar senyawa Pb dalam bensin diubah menjadi PbBr₂, sehingga logam pb tidak mengendap dalam silinder

Iodin

Larutan I₂ dalam alkohol yang disebut sebagai tingtur yodium, obat luka agar tidak terkena infeksi
Kalium iodat (KIO₃) yang ditambahkan pada garam dapur, agar tubuh kita memperoleh iodin
Perak iodida (AgI), digunakan dalam film fotografi

Sifat-Sifat Unsur Logam Alkali

A. Sifat Periodik dan Fisika Unsur Logam Alkali

Sifat unsur logam alkali terutama ditentukan oleh kecendrungannya melepaskan satu elektron. Perbedaan sifat unsur yang satu dengan yang lain menunjukkan keteraturan dari atas ke bawah dalam sistem periodik,

Untuk lebih jelasnya, dipaparkan pada tabel di bawah ini.

Unsur	Jari-jari Atom (Ǻ)	Keelektro-negatifan	Energi Ionisasi (kJ/mol)	Potensial reduksi (Volt)	Kerapatan (g/mL)	Titik Didih (^oC)	Titik leleh (^oC)
Li	1,52	0,98	520,2	-3,045	0,534	1.347	180,54
Na	1,86	0,93	495,8	-2,7109	0,971	903,8	97,81
K	2,27	0,82	418,8	-2,924	0,862	774	63,65
Rb	2,47	0,82	403,0	-2,925	1,532	688	38,89
Cs	2,65	0,79	375,7	-2,923	1,878	678,4	28,40

Berdasarkan tabel di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :

Konfigurasi elektron valensi logam alkali adalah ns¹ yang berarti terletak pada golongan IA dalam sistem periodik dan menempati blok s. Logam alkali mempunyai satu elektron valensi sehingga mudah melepaskan satu elektron dan membentuk ion positif bervalensi satu :

L → L⁺ + e^-

Kecenderungan sifat logam alkali sangat teratur. Dari atas ke bawah secara berurutan semakin besar :

jari-jari atom
massa atom
sifat reduktor
massa jenis (kerapatan)

Sementara itu, Dari atas ke bawah secara berurutan semakin kecil :

energi ionisasi
afinitas elektron
keelektronegatifan
titik leleh
titik didih

Titik leleh yang cukup rendah menunjukkan bahwa logam alkali merupakan logam yang lunak. Lunaknya logam bertambah dengan bertambahnya nomor atom. Dalam satu golongan dari atas ke bawah jari-jari atom bertambah besar sehingga jarak antara inti dengan elektron kulit terluar bertambah besar. Dengan demikian besarnya energi untuk melepas elektron valensinya (energi ionisasi) semakin kecil. dengan semakin kecil harga energi ionisasi maka dari atas ke bawah ( Li ke Cs ) semakin besar kereaktifannya.

Semua logam alkali memiliki titik leleh dan titik didih diatas suhu ruangan. Semua unsurnya berwujud padat pada suhu ruangan, kecuali cesium. Jika suhu lingkungan pada saat pengukuran melebihi 28^oC unsur ini akan berwujud cair.

B. Sifat Kimia Unsur Logam Alkali

a. Kereaktifan Logam Alkali

Energi ionisasi logam alkali relatif rendah dibandingkan unsur logam yang lain sehingga termasuk logam yang sangat rektif. Kereaktifan logam alkali dibuktikan dengan kemudahannya bereaksi dengan air, unsur-unsur halogen, hidrogen, oksigen dan belerang. Maka logam ini harus disimpan di dalam cairan senyawa hidrokarbon, seperti minyak tanah. Yang paling reaktif adalah cesium dan yang kurang reaktif adalah litium. Hal ini dikarenakan kereaktifan logam alkali bertambah dari atas ke bawah dalam sistem periodik. Karena kereaktifannya, unsur alkali tidak ditemukan dalam keadaan bebas di alam.

Hubungan jari-jari dengan kereaktifan logam alkali dalam satu golongan dari atas ke bawah jari-jari atom bertambah besar sehingga jarak antara inti dengan elektron kulit terluar bertambah besar. Dengan demikian besarnya energi untuk melepas elektron valensinya (energi ionisasi) semakin kecil. Dengan semakin kecil harga energi ionisasi maka dari atas ke bawah ( Li ke Cs ) semakin besar kereaktifannya.

B. Sifat Logam dan Basa Alkali

Logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat (LOH). Semakin ke bawah sifat basa logam alkali semakin kuat. Hal ini dikarenakan dari atas ke bawah dalam sistem periodik semakin mudah untuk direduksi. Dan sifat logamnya semakin kebawah juga semakin kuat.

Basa senyawa alkali ini bersifat ionik dan semuanya mudah larut dalam air. Kelarutannya dalam air semakin ke bawah semakin besar.

C. Warna Nyala Logam Alkali

Sifat penting logam alkali adalah mempunyai spektrum emisi, yang dihasilkan bila larutan garamnya dipanaskan dalam nyala bunsen. Spektrum emisi adalah Warna nyala yang dihasilkan oleh suatu unsur. Spektrum emisi yang dihasilkan setiap unsur berbeda antara yang satu dengan yang lainnya. Warna spektrum ini dapat dipakai dalam analisis kualitatif, yang disebut tes nyala. Di bawah ini warna nyala garam alkali. Contohnya adalah warna emisi cesium pada gambar dibawah ini.

Manfaat Unsur Logam Alkali

1. Kegunaan Kalium (K) dan Senyawanya

Unsur kalium sangat penting bagi pertumbuhan. Tumbuhan membutuhkan garam-garam kalium, tidak sebagai ion K⁺sendiri, tetapi bersama-sama dengan ion Ca²⁺ dalam perbandingan tertentu.
Unsur kalium digunakan untuk pembuatan kalium superoksida (KO₂) yang dapat digunakan sebagai bahan cadangan oksigen dalam tambang (bawah tanah), kapal selam, dan digunakan untuk memulihkan seseorang yang keracunan gas.
Kalium oksida (KO₂), digunakan sebagai konverter CO₂ pada alat bantuan pernafasan. Gas CO₂ yang dihembuskan masuk kedalam alat dan bereaksi dengan KO₂menghasilkan O₂
KOH digunakan pada industri sabun lunak atau lembek.

KCl dan K₂SO₄ digunakan untuk pupuk pada tanaman.
KNO₃ digunakan sebagai komponen esensial dari bahan peledak, petasan dan kembang api.
KClO₃ digunakan untuk pembuatan korek api, bahan peledak, dan mercon. KClO₃ dapat juga digunakan sebagai bahan pembuat gas Cl₂, apabila direaksikan dengan larutan HCl pada laboratorium.
Kalium hidroksida (KOH), bahan pembuat sabun mandi, elektrolit batu baterai batu alkali
K₂Cr₂O₇, zat pengoksidasi (oksidator)
KMnO₄, zat pengoksidasi, zat desinfektan

2. Kegunaa Logam Alkali Lain dan Senyawanya

Litium digunakan untuk membuat baterai.
Rubidium (Rb) dan Cesium (Cs) digunakan sebagai permukaan peka cahaya dalam sel fotolistrik yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik.
Li₂CO₃ digunakan untuk pembuatan beberapa jenis peralatan gelas dan keramik.

3. Kegunaan natrium ( Na ) dan senyawanya

Sebagai pendingin pada reaktor nuklir, dimana Na menyerap panas dari reaktor nuklir kemudian Na panas mengalir melalui saluran menuju reservoar yang berisi air. Selanjutnya air dalam reservoar menguap dan uapnya dialirkan pada pembangkit listrik tenaga uap.

Natrium digunakan pada industri pembuatan bahan anti ketukan pada bensin yaitu TEL (tetraetillead).
Uap natrium digunakan untuk lampu jalan yang dapat menembus kabut.
Untuk membuat beberapa senyawa natrium seperti Na₂O₂ (natrium peroksida) dan 2Li₃N (Litium Nitrida)
Natrium juga digunakan untuk foto sel dalam alat-alat elektronik.
Natrium Klorida Sebagagai bahan baku untuk membuat natrium (Na), klorin (Cl₂), hydrogen (H₂), hydrogen klorida (HCl) serta senyawa- senyawa natrium seperti NaOH dan Na₂CO₃, Di negara yang bermusim dingin, natrium klorida digunakan untuk mencairkan salju di jalan raya, pengolahan bahan makanan yaitu sebagai bumbu masak atau garam dapur.
Natrium Hidroksida (NaOH) disebut juga dengan nama kaustik soda atau soda api, digunakan dalam industri sabun dan deterjen. Sabun dibuat dengan mereaksikan lemak atau minyak dengan NaOH, industri pulp dan kertas. Bahan dasar pembuatan kertas adalah selulosa (pulp) dengan cara memasak kayu, bambu dan jerami dengan kaustik soda (NaOH).
Natrium Karbonat (Na₂CO₃) dinamakan juga soda abu, digunakan dalam industri pembuatan kertas, industri kaca, industri deterjen, bahan pelunak air (menghilangkan kesadahan pada air).
Natrium Bikarbonat (NaHCO₃) disebut juga soda kue, Kegunaannya sebagai bahan pengembang pada pembuatan kue.
Natrium nitrit (NaNO₂), pembuatan zat warna (proses diazotasi), pencegahan korosi.
Natrium sulfat (Na₂SO₄) atau garam Glauber, obat pencahar (cuci perut), zat pengering untuk senyawa organik.
Natrium tiosulfat (Na₂S₂O₃), larutan pencuci (hipo) dalam fotografi.
Na₃AlF₆, pelarut dalam sintesis logam alumunium.
Natrium sulfat dekahidrat (Na₂SO₄.10H₂O) atau garam glauber: digunakan oleh industri pembuat kaca.
Na₃Pb₈ : sebagai pengisi lampu Natrium.
Natrium peroksida (Na₂O₂): pemutih makanan.
Na-benzoat, zat pengawet makanan dalam kaleng, obat rematik.
Na-sitrat, zat anti beku darah.
Na-glutamat, penyedap masakan (vetsin).
Na-salsilat, obat antipiretik (penurun panas).

Logam Alkali Tanah

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<>

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).

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.

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,

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.
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⁺.
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.
Berilium mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup besar, kedua hal ini menyebabkan berilium dalam berikatan cenderung membentuk ikatan kovalen.
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.
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.

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

Reaksi-Reaksi Logam Alkali Tanah
Reaksi secara umum	Keterangan
2M_(s) + O_2(g)à 2MO_(s)	Reaksi selain Be dan Mg tak perlu Pemanasan
M_(s) + O_2(g) à MO_{2 (s)}	Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, Be, Mg, dan Ca, tidak terjadi
M_(s) + X_2(g) à MX_{2 (s)}	X: F, Cl, Br, dan I
M_(s)+S_(s) à MS _(s)
M_(s) + 2H₂O_(l) à M(OH)₂ _(aq) + H_{2 (g)}	Be tidak dapat, Mg perlu pemanasan
3M_(s)+ N_{2 (g)}à M₃N_{2 (s)}	Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung
M_(s)+ 2H⁺_(aq) à M²⁺_(aq)+ H_{2 (g)}	Reaksi cepat berlangsung
M_(s)+ H_{2 (g)} à MH_{2 (s)}	Perlu pemanasan, Be dan Mg tidak dapat berlangsung

Reaksi Logam Alkali Tanah dengan Air

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) + H_2(g)

_{Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan
Oksigen}

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) + O_{2 (g)} → 2MgO_(s)

Ba_(s)+ O_{2(g) (berlebihan)}→ BaO_2(s)

Pembakaran Magnesium di udara dengan Oksigen terbatas pada suhu tinggi akan dapat menghasilkan Magnesium Nitrida (Mg₃N₂)

4Mg_(s) + ½ O_2(g)+ N_{2 (g)}→ MgO_(s) + Mg₃N_2(s)

Bila Mg₃N₂ direaksikan dengan air maka akan didapatkan gas NH₃

Mg₃N_2(s)+ 6H₂O_(l) → 3Mg(OH)_2(s)+ 2NH_3(g)

Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Nitrogen

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. Contoh,

3Mg_(s)+ N_2(g)→ Mg₃N_2(s)

Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Halogen

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. Contoh,

Ca_(s) + Cl_2(g)→ CaCl_2(s)

III. KESADAHAN AIR

Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral yang terdapat di dalam air umumnya mengandung ion Ca²⁺ dan Mg²⁺. Selain ion kalsium dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun garam-garam bikarbonat dan sulfat. Kesadahan air ini dapat dilihat pada air ketika sedang mencuci, karena sebenarnya air sadah sendiri adalah air biasa yang sering digunakan sehari-hari. Dari air tersebut kita akan menemukan dua jenis air:

Air Lunak

Jika busa sabun yang dihasilkan pada air itu cukup banyak maka air tersebut termasuk air lunak. Air lunak adalah air yang mengandung kadar mineral yang rendah. Penentuan air ini dilihat dari jumlah busa sabun yang dihasilkan.

Air Sadah (hard water)

Jika busa sabun yang dihasilkan pada air itu sangat sedikit atau bahkan tidak menghasilkan sabun sama sekali maka air tersebut merupakan air sadah. Air sadah ini adalah air yang mengandung kadar mineral yang sangat tinggi. Biasanya secara fisik terlihat air tampak keruh. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari CaCO₃. Air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan (scum) yang sukar dihilangkan.

Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca²⁺ atau Mg²⁺), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap.

Air Sadah Sementara, yaitu air yang mengandung garam hidrogen karbonat (Ca(HCO₃)₂ dan Mg(HCO₃)₂). Senyawa Kalsium Karbonat dan Magnesium Karbonat dari batu kapur dan dolomite dapat larut menjadi senyawa Bikarbonat karena adanya gas karbondioksida di udara.

CaCO_3(S) + 2 H₂O(l) + CO_2(g) → Ca(HCO₃)₂

Air Sadah Tetap, yaitu air yang mengandung garam selain garam hidrogen karbonat, seperti garam sulfat (CaSO_4,MgSO₄) dan garam klorida (CaCl₂, MgCl₂). Air sadah tetap tidak dapat dihilangkan dengan pemanasan, tetapi harus ditambahkan Natrium Karbonat (soda)

MgCl_2(aq) + Na₂CO_3(aq) → MgCO_3(s) + 2NaCl_(aq)

Air sadah kurang baik apabila digunakan untuk mencuci dengan menggunakan sabun (NaC₁₇H₃₅COO). Hal ini disebabkan karena ion Ca²⁺ atau Mg²⁺ dalam air sadah dapat mengendapkan sabun sehingga membentuk endapan berminyak yang terapung dipermukaan air. Dengan demikian, sabun hanya sedikit membuih dan daya pembersih sabun berkurang.

2NaC₁₇H₃₅COO_(aq) + Ca²⁺→ Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ _(s) + 2Na⁺_(aq)

Walaupun tidak berbahaya, air sadah dapat menimbulkan kerugian, diantaranya :

Kesadahan Air dapat menurunkan efisiensi dari deterjen dan sabun.
Kesadahan Air dapat menyebabkan noda pada bahan pecah belah dan bahan flat.
Kesadahan Air dapat menyebabkan bahan linen berubah pucat.
Mineral Kesadahan Air dapat menyumbat semburan pembilas dan saluran air.
Residu Kesadahan Air dapat melapisi elemen pemanas dan menurunkan efisiensi panas.
Kesadahan Air dapat menciptakan biuh logam pada kamar mandi shower dan bathtubs.

Menghilangkan Kesadahan

Pemanasan. Pemanasan dapat menghilangkan kesadahan sementara. Pada suhu tinggi, garam hidrogen karbonat Ca(HCO₃)₂akan terutarai, sehingga ion Ca²⁺ akan mengendap sebagai CaCO₃

Ca(HCO₃)_2(aq) à CaCO_3(s) + CO_2(g) + H₂O_(l)

Penambahan ion karbonat. Soda (NaCO₃).10H₂O yang ditambahkan dalam air sadah dapat mengendapkan ion Ca²⁺ menjadi endapan CaCO_3.

Na₂CO_3.10H₂O_(s)à 2Na⁺_(aq) + CO₃^2-+ 10H₂O

CaCl₂ à Ca²⁺_(aq) + 2Cl^-_(aq)

Na₂CO_3.10H₂O_(s) + CaCl₂ à 2NaCl + CaCO₃+ 10H₂O

Menggunakan zat pelunak air. Natrium Heksametafosfat [Na₂(Na₄(PO₃))] dapat digunakan untuk menghilangkan air sadah yang mengandung ion Ca²⁺ dan Mg²⁺. Kedua ion ini akan diubah menjadi ion kompleks yang mudah larut, sehingga tidak dapat bergabung dengan ion dari sabun.

Na₂[Na₄(PO₃)₆]_(s) à 2Na⁺_(aq) + [Na₄(PO₃)₆]^2-_(aq)

CaCl₂ à Ca²⁺ + 2Cl^-

Na₂[Na₄(PO₃)₆] + CaCl₂ à 2NaCl + Ca[Na₄(PO₃)₆]

Menggunakan resin penukar ion. Resin berfungsi mengikat semua kation atau anion yang ada di dalam air sadah.

IV. PROSES EKSTRAKSI LOGAM ALKALI TANAH

Ekstraksi adalah pemisahan suatu unsur dari suatu senyawa. Logam alkali tanah dapat di ekstraksi dari senyawanya. Untuk mengekstraksinya kita dapat menggunakan dua cara, yaitu metode reduksi dan metode elektrolisis.

Ekstraksi Berilium (Be)

Metode reduksi

Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF₂. Sebelum mendapatkan BeF_2,kita harus memanaskan beril [Be3Al₂(SiO₆)₃] dengan Na₂SiF₆ hingga 700 ⁰C. Karena beril adalah sumber utama berilium.

BeF₂+ Mg à MgF₂+ Be

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan berilium juga kita dapat mengekstraksi dari lelehan BeCl₂ yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl₂ tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah :

Katoda : Be²⁺+ 2e^-à Be

Anode : 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Magnesium (Mg)

Metode Reduksi

Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [MgCa(CO₃)₂] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO. lalu MgO.CaO. dipanaskan dengan FeSi sehingga menhasilkan Mg.

2[ MgO.CaO] + FeSi à 2Mg + Ca₂SiO₄ + Fe

Metode Elektrolisis

Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi :

CaO + H₂O à Ca²⁺+ 2OH^-

Mg²⁺+ 2OH^-à Mg(OH)₂

Selanjutnya Mg(OH)₂direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl₂

Mg(OH)₂ + 2HCl à MgCl₂ + 2H₂O

Setelah mendapatkan lelehan MgCl₂ kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium

Katode : Mg²⁺ + 2e^- à Mg

Anode : 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Kalsium (Ca)

Metode Elektrolisis

Batu kapur (CaCO₃) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO₃dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl₂. Reaksi yang terjadi :

CaCO₃ + 2HCl à CaCl₂+ H₂O + CO₂

Setelah mendapatkan CaCl_2,kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :

Katoda ; Ca²⁺+ 2e^-à Ca

Anoda ; 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Metode Reduksi

Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl₂ oleh Na. Reduksi CaO oleh Al

6CaO + 2Al à 3 Ca + Ca₃Al₂O₆

Reduksi CaCl₂oleh Na

CaCl₂ + 2 Na à Ca + 2NaCl

Ekstraksi Strontium (Sr)

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl₂. Lelehan SrCl₂bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO₄]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi ;

katode ; Sr²⁺ +2e^-à Sr

anoda ; 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Ekstraksi Barium (Ba)

Metode Elektrolisis

Barit (BaSO₄) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl₂ barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl_2.Reaksi yang terjadi :

katode ; Ba²⁺ +2e^-à Ba

anoda ; 2Cl^- à Cl₂ + 2e^-

Metode Reduksi

Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi :

6BaO + 2Al à 3Ba + Ba₃Al₂O_6.

V. KEBERADAAN DI ALAM

Logam alkali tanah memilii sifat yang reaktif sehingga di alam hanya ditemukan dalam bentuk senyawanya. Berikut keberadaan senyawa yang mengandung logam alkali :

Berilium. Berilium tidak begitu banyak terdapat di kerak bumi, bahkan hampir bisa dikatakan tidak ada. Sedangkan di alam berilium dapat bersenyawa menjadi Mineral beril [Be₃Al₂(SiO ₆)₃], dan Krisoberil [Al₂BeO₄].

Magnesium. Magnesium berperingkat nomor 7 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 1,9% keberadaannya. Di alam magnesium bisa bersenyawa menjadi Magnesium Klorida [MgCl₂], Senyawa Karbonat [MgCO₃], Dolomit [MgCa(CO₃)₂], dan Senyawa Epsomit [MgSO₄.7H₂O].Kalsium. Kalsium adalah logam alkali yang paling banyak terdapat di kerak bumi. Bahkan kalsium menjadi nomor 5 terbanyak yang terdapat di kerak bumi, dengan 3,4% keberadaanya. Di alam kalsium dapat membentuk senyawa karbonat [CaCO₃], Senyawa Fospat [CaPO₄], Senyawa Sulfat [CaSO₄], Senyawa Fourida [CaF].Stronsium. Stronsium berada di kerak bumi dengan jumlah 0,03%. Di alam strontium dapat membuntuk senyawa Mineral Selesit [SrSO₄], dan Strontianit

Barium. Barium berada di kerak bumi sebanyak 0,04%. Di alam barium dapat membentuk senyawa : Mineral Baritin [BaSO₄], dan Mineral Witerit [BaCO₃]

VI. APLIKASI LOGAM ALKALI TANAH

Berilium (Be)

1. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuat, akan tetapi bermasa lebih ringan. Biasanya paduan ini digunakan pada kemudi pesawat Zet.

2. Berilium digunakan pada kaca dari sinar X.

3. Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir

4. Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponen televisi.

Magnesium (Mg)

1. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang pada kembang api dan pada lampu Blitz.

2. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karena senyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi.

3. Senyawa Mg(OH)₂ digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencagah terjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag

4. Mirip dengan Berilium yang membuat campuran logam semakin kuat dan ringan sehingga biasa digunakan pada alat alat rumah tangga.

Kalsium (Ca)

1. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kue dan plastik.

2. Senyawa CaSO₄ digunakan untuk membuat Gips yang berfungsi untuk membalut tulang yang patah.

3. Senyawa CaCO₃ biasa digunakan untuk bahan bangunan seperti komponen semen dan cat tembok.Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas.

4. Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator,dapat juga mengeringkan gas dan mengikat Karbondioksida pada cerobong asap.

5. Ca(OH)₂ digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan juga sebagai sumber basa yang harganya relatif murah

6. Kalsium Karbida (CaC₂) disaebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C₂H₂) yang digunakan untuk pengelasan.

7. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsi sebagai pembentuk tulang dan gigi.

Stronsium (Sr)

1. Stronsium dalam senyawa Sr(no₃)₂ memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api.

2. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca televisi berwarna dan komputer.

3. Untuk pengoperasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik dalam baterai nuklir RTG (Radiisotop Thermoelectric Generator).

Barium (Ba)

1. BaSO₄ digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karena mampu menyerap sinar X meskipun beracun.

2. BaSO₄ digunakan sebagai pewarna pada plastic karena memiliki kerapatan yang tinggi dan warna terang.

3. Ba(NO₃)₂ digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api

Unsur-Unsur Periode Ketiga

UNSUR	₁₁Na	₁₂Mg	₁₃Al	₁₄Si	₁₅P	₁₆S	₁₇Cl
Konfigurasi elektron	[Ne] 3s¹	[Ne] 3s²	[Ne] 3s², 3p¹	[Ne] 3s², 3p²	[Ne] 3s², 3p³	[Ne] 3s², 3p⁴	[Ne] 3s², 3p⁵
Jari-jari atom	<—————————- makin besar sesuai arah panah
Keelektronegatifan	—————————–> makin besar sesuai arah panah
Kelogaman	Logam			Semi logam	Bukan Logam
Oksidator/reduktor	Reduktor <—————————- ^{(makin besar sesuai arah panah)}						oksidator
Konduktor/isolator	Konduktor			Isolator
Oksida (utama)	Na₂O	MgO	Al₂O₃	SiO₂	P₂O₅	SO₃	Cl₂O₇
Ikatan	Ion			Kovalen
Sifat oksida	Basa		Amfoter	Asam
Hidroksida	NaOH	Mg(OH)₂	Al(OH)₃	H₂SiO₃	H₃PO₄	H₂SO₄	HClO₄
Kekuatan basa/asam	Basa kuat	Basa lemah	Basa lemah	Asam lemah	Asam lemah	Asam kuat	Asam kuat
Klorida	NaCl	MgCl₂	AlCl₃	SiCl₄	PCl₅	SCl₂	Cl₂
Ikatan	Ion			Kovalen
Senyawa dengan hidrogen	NaH	MgH₂	AlH₃	SiH₄	PH₃	H₂S	HCl
Ikatan	Ion	Kovalen
Reaksi dengan air	Menghasilkan bau dan gas H₂			Tidak bersifat asam		Asam lemah	Asam kuat

Unsur-Unsur Transisi Perioda ke-4

Unsur-unsur transisi perioda keempat meliputi :

Skandium (Sc)

Titanium (Ti)

Vanadium (V)

Cromium (Cr)

Mangan (Mg)

Besi (Fe)

Kobalt (Co)

Nikel (Ni)

Tembaga (Cu)

Seng (Zn)

Unsur-unsur transisi ini semuanya adalah logam, sehingga sering disebut sebagai Logam Transisi. Atom-atom dalam unsur logam transisi terikat satu sama lainnya oleh ikatan logam. Ikatan logamnya bersifat kuat karena melibatkan elektron-elektron di subkulit 4s dan sebagian elektron di subkulit 3d.

Asal usul nama :

Skandium (Sc) berasal dari kata “Scandia” artinya Negara skandinavia

Titanium (Ti) berasal dari bahasa yunani “Titanos” artinya kaum titan

Vanadium (V) berasal dari kata “Vanadis” yakni dewi skandinavia

Kromium (Cr) berasal dari bahasa yunani “Chroma” artinya warna

Mangan (Mg) berasal dari bahasa latin “Magnes” artinya magnet

Besi (Fe) berasal dari bahasa latin “Ferrum” artinya besi

Kobalt (Co) berasal dari bahasa jerman “Gobold” artinya goblin

Nikel (Ni) berasal dari bahasa jerman “Kupfernickel” artinya tembaga palsu

Tembaga (Cu) berasal dari bahasa latin “Cuprum” nama pulau di siprus

Seng (Zn) berasal dari bahasa jerman “Zink” artinya seng

IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB
₂₁Sc⁴⁵ [Ar]4s²3d¹	₂₂Ti⁴⁸ [Ar]4s¹3d²	₂₃V⁵¹ [Ar]4s²3d³	₂₄Cr⁵² [Ar]4s¹3d⁵	₂₅Mg⁵⁵ [Ar]4s²3d⁵

VIIIB			IB	IIB
₂₆Fe⁵⁶ [Ar]4s²3d⁶	₂₇Co^58,9 [Ar] 4s² 3d⁷	₂₈Ni^58,7 [Ar] 4s² 3d⁸	₂₉Cu^63,5 [Ar] 4s¹ 3d¹⁰	₃₀Zn⁶⁵ [Ar]4s²3d¹⁰

Unsur-unsur transisi periode keempat umumnya berada di alam dalam bentuk senyawanya. Jenis senyawa unsur-unsur transisi adalah senyawa sulfida dan senyawa oksida yang bersifat sukar larut. Perkecualian Cu yang selain ditemukan dalam bentuk senyawa sulfide, juga berada di alam sebagai unsure karena kereaktifannya yang rendah.

RADIOISOTOP

Radionuklida atau radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif. radionuklida mampu memancarkan radiasi. Radionuklida dapat terjadi secara alamiah atau sengaja dibuat oleh manusia dalam reaktor penelitian. Produksi radionuklida dengan proses aktivasi dilakukan dengan cara menembaki isotop stabil dengan neutron di dalam teras reaktor. Proses ini lazim disebut irradiasi neutron, sedangkan bahan yang disinari disebut target atau sasaran. Neutron yang ditembakkan akan masuk ke dalam inti atom target sehingga jumlah neutron dalam inti target tersebut bertambah. Peristiwa ini dapat mengakibatkan ketidakstabilan inti atom sehingga berubah sifat menjadi radioaktif.
Banyak isotop buatan yang dapat dimanfaatkan antara lain Na-24, P-32, Cr-51, Tc-99, dan I-131.
SIFAT-SIFAT RADIOISOTOP
Peran radioisotop sebagai pencari jejak tidak terlepas dari sifat-sifat khas yang dimilikinya.
Pertama, radioisotop memancarkan radiasi manapun dia berada dan mudah dideteksi. Radioisotop ibarat lampu yang tidak pernah padam senantiasa memancarkan cahayanya.Radioisotopdalam jumlah sedikit sekali pun dapatdengan mudah diketahui keberadaannya. Dengan teknologi pendeteksian radiasi saat ini, radioisotop dalam kisaran pikogram (satu per satu trilyun gram) pun dapat dikenali dengan mudah. Sebagai ilustrasi, jika radioisotop dalam bentuk carrier free (murni tidak mengandung isotop lain) sebanyak 0,1 gram saja dibagi rata ke seluruh penduduk bumi yang jumlahnya lebih dari 5 milyar, jumlah yang diterima oleh masing-masing orang dapat diukur secara tepat
Kedua, laju peluruhan tiap satuan waktu (radioaktivitas) hanya merupakan fungsi jumlah atom radioisotop yang ada, tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan baik temperatur, tekanan, pH dan sebagainya. Penurunan radioaktivitas ditentukan oleh waktu paro, waktu yang diperlukan agar intensitas radiasi menjadi setengahnya. Waktu paro ini merupakan bilangan khas untuk tiap-tiap radioisotop. Misalnya karbon-14 memiliki waktu paro 5.730 tahun, sehingga radioaktivitasnya berkurang menjadi separonya setelah 5.730 tahun berlalu. Seluruh radioisotop yang telah berhasil ditemukan telah diketahui pula waktu paronya. Waktu paro radioisotop bervariasi dari kisaran milidetik sampai ribuan tahun. Waktu paro ini merupakan faktor penting dalam pemilihan jenis radioisotop yang tepat untuk keperluan tertentu.
Ketiga, intensitas radiasi ini tidak bergantung pada bentuk kimia atau senyawa yang disusunnya. Hal ini dikarenakan pada reaksi kimia atau ikatan kimia yang berperan adalah elektron, utamanya elektron pada kulit atom terluar, sedangkan peluruhan radioisotop merupakan hasil dari perubahan pada inti atom.
Keempat, radioisotop memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan isotop lain sehingga sifat kimia yang dimiliki radioisotop sama dengan isotop-isotop lain dari unsur yang sama. Radioisotop karbon-14, misalnya, memiliki karakteristik kimia yang sama dengan karbon-12.
Kelima, radiasi yang dipancarkan, utamanya radiasi gamma, memiliki daya tembus yang besar. Lempengan logam setebal beberapa sentimeter pun dapat ditembus oleh radiasi gamma, utamanya gamma dengan energi tinggi. Sifat ini mempermudah dalam pendeteksian.

PENERAPAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

A. Di bidang Kedokteran
Di bidang kedokteran teknologi ini telah lama dimanfaatkan. Radioisotop Teknesium-99m (Tc-99m) merupakan radioisotop primadona yang mendekati ideal untuk mencari jejak di dalam tubuh. Hal ini dikarenakan radioisotop ini memiliki waktu paro yang pendek sekitar 6 jam sehingga intensitas radiasi yang dipancarkannya berkurang secara cepat setelah selesai digunakan. Radioisotop ini merupakan pemancar gamma murni dari jenis peluruhan electron capture dan tidak memancarkan radiasi partikel bermuatan sehingga dampak terhadap tubuh sangat kecil. Selain itu, radioisotop ini mudah diperoleh dalam bentuk carrier free (bebas pengemban) dari radioisotop molibdenum-99 (Mo-99) dan dapat membentuk ikatan dengan senyawa-senyawa organik.
Radioisotop ini dimasukkan ke dalam tubuh setelah diikatkan dengan senyawa tertentu melalui reaksi penandaan (labelling). Di dalam tubuh, radioisotop ini akan bergerak bersama-sama dengan senyawa yang ditumpanginya sesuai dengan dinamika senyawa tersebut di dalam tubuh. Dengan demikian, keberadaan dan distribusi senyawa tersebut di dalam tubuh yang mencerminkan beberapa fungsi organ dan metabolisme tubuh dapat dengan mudah diketahui dari hasil pencitraan. Pencitraan dapat dilakukan menggunakan kamera gamma. Radioisotop ini dapat pula digunakan untuk mencari jejak terjadinya infeksi bakteri, misalnya bakteri tuberkolose, di dalam tubuh dengan memanfaatkan terjadinya reaksi spesifik yang disebabkan oleh infeksi bakteri. Terjadinya reaksi spesifik tersebut dapat diketahui menggunakan senyawa tertentu, misalnya antibodi, yang bereaksi secara spesifik di tempat terjadinya infeksi. Beberapa saat yang lalu di Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR) BATAN telah berhasil disintesa radiofarmaka bertanda teknesium-99m untuk mendeteksi infeksi di dalam tubuh. Produk hasil litbang ini saat ini sedang direncanakan memasuki tahap uji klinis.
Dengan menyuntikkan oksida Tc-99, unsur radioaktif ini akan mengalir mengikuti darah. Bagian tubuh yang tidak terdapat tumor tidak akan menyerap unsur itu, sedangkan bagian tubuh yang terkena tumor akan menyerap unsur itu. Dengan begitu di daerah yang terdapat tumor, keaktifan radioisotop lebih besar dibandingkan dengan daerah lain yang sehat. Hal ini menyebabkan daerah yang terdapa tumor mudah dilacak atau dirunut.
Radioisotop sebagai perunut juga digunakan untuk mencari bagian yang mengalami penyempitan pada pembuluh darah yang disebut trombosit. Pasien yang akan diperiksa disuntik dengan radioisotop natrium. Darah akan mengalirkan isolop ini ke selurun bagian tubuh. Bagian yang mengalami penyempitan darah akan mempunyai jumlah natrium yang berbeda dengan bagian lain yang sehat. Dengan menggunakan detektor radioaktif dapat diketahui bagian yang terkena penyempitan.
Radioisotop juga dapat digunakan untuk mempelajari kecepatan penyerapan suatu unsur oleh kelenjar misalnya kelenjar gondok yang ada dalam tubuh. Unsur yang digunakan adalah iodium yang bersifat radioaktif sebagai radioisotop.

B. Di bidang Industri
Di bidang industri, radioisotop sebagai pencari jejak dimanfaatkan di berbagai pengujian. Kebocoran dan dinamika fluida di dalam pipa pengiriman gas maupun cairan dapat dideteksi menggunakan radioisotop. Zat yang sama atau memiliki sifat yang sama dengan zat yang dikirim diikutsertakan dalam pengiriman setelah ditandai dengan radioisotop. Keberadaan radioisotop di luar jalur menunjukkan terjadinya kebocoran. Keberadaan radioisotop ini dapat dicari jejaknya sambil bergerak dengan cepat, sehingga pipa transmisi minyak atau gas bumi dengan panjang ratusan bahkan ribuan km dapat dideteksi kebocorannya dalam waktu relatif singkat. Radioisotop dapat digunakan pula untuk menguji kebocoran tangki penyimpanan ataupun tangki reaksi. Pada pengujian ini biasanya digunakan radioisotop dari jenis gas mulia yang inert (sulit bereaksi), misalnya Xenon-133 (Xe-133) atau Argon-41 (Ar-41), agar tidak mempengaruhi zat atau proses kimia yang terjadi di dalamnya. Di Pusat Radioisotop darn Radiofarmka BATAN telah berhasil dibuat Argon-41 untuk perunut gas, Brom-82 dalam bentuk KBr untuk perunut cairan berbasis air dan brom-82 dalam bentuk dibromo benzena untuk perunut cairan organik.
Radioisotop dapat juga dimanfaatkan untuk menemukan bagian pipa-pipa air yang bocor. Cara yang digunakan adalah dengan memasukkan unsur radioaktif ke dalam aliran air. Di daerah yang bocor, air akan mengumpul, begitu juga dengan unsur radioaktif yang dilewatkan air.

C. Di bidang Pertanian
Aplikasi radioisotop “si pencari jejak” ini di bidang pertanian tidak kalah menariknya. Radioisotop dapat digunakan untuk merunut gerakan pupuk di sekitar tanaman setelah ditabur. Gerakan pupuk jenis fosfat, dari tanah sampai ke dalam tumbuhan dapat ditelusuri dengan mencampurkan radioisotop fosfor-32 (P-32) ke dalam senyawa fosfat di dalam pupuk. Dengan cara ini dapat diketahui pola penyebaran pupuk dan efektifitas pemupukan.
Radioisotop dapat juga digunakan untuk membuat benih tumbuhan dengan sifat yang lebih unggul dari induknya. Penyinaran radioaktif ke tanaman induk akan menyebabkan ionisasi pada berbagai sel tumbuhan. lonisasi ini menyebabkan turunan berikutnya mempunyai sifat yang berbeda dengan induknya. Kekuatan radiasi diatur sedemikian rupa agar diperoleh sifat turunan yang unggul.

D. Di bidang Arkeologi
Di bidang arkeologi, radioisotop memiliki peran yang masih sulit digantikan oleh metode lain. Radioisotop berperan dalam menentukan usia sebuah fosil. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari jejak radioisotop karbon-14. Ketika makhluk hidup masih hidup, kandungan radioisotop karbon-14 dalam keadaan konstan, sama dengan kandungan di atmosfer bumi yang terjaga konstan karena pengaruh sinar kosmis pada sekitar 14 dpm ( disintegrations per minute) dalam 1 gram karbon. Hal ini dikarenakan makhluk hidup tersebut masih terlibat dalam siklus karbon di alam. Namun, sejak makhluk hidup itu mati, dia tidak terlibat lagi ke dalam siklus karbon di alam. Sebagai akibatnya, radioisotop karbon-14 yang memiliki waktu paro 5730 tahun mengalami peluruhan terus menerus. Usia sebuah fosil dapat diketahui dari kandungan karbon-14 di dalamnya. Jika kandungan tinggal separonya, maka dapat diketahui dia telah berusia 5730 tahun.

E. Di bidang Pertambangan
Radioisotop memberikan manfaat besar pula di bidang pertambangan. Pada pertambangan minyak bumi, radioisotop membantu mencari jejak air di dalam lapisan batuan. Pada pengeboran minyak bumi biasanya hanya sebagian dari minyak bumi yang dapat diambil dengan memanfaatkan tekanan dari dalam bumi. Jika tekanan telah habis atau tidak cukup, diperlukan tekanan tambahan untuk mempermudah pengambilannya. Penambahan tekanan ini dapat dilakukan dencan cara membanjiri cekungan minyak dengan air yang dikenal dengan flooding. Air disuntikkan ke dalamnya melalui pengeboran sumur baru. Pada proses penyuntikan air ini perlu kepastian bahwa air yang dimasukkan ke dalam lapisan batuan benar-benar masuk ke cekungan minyak yang dikehendaki. Di sini lah radioisotop memainkan peran. Radioisotop kobal-57, kobal-58 dan kobal-60 dalam bentuk ion komplek hexacyanocobaltate merupakan solusinya. Ion ini akan bergerak bersama-sama dengan air suntikan sehingga arah gerakan air tersebut dapat diketahui dengan mendeteksi keberadaan radioisotop kobal tersebut. Radiosotop kobal-60 dalam bentuk hexacyanocobaltate telah berhasil dibuat di Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang dan siap untuk didayagunakan.

F. Di bidang Kimia
Radioisotop telah memberikan kontribusi pula di bidang penelitian kimia, utamanya dalam menelusuri mekanisme reaksi. Radioisotop-radioisotop dari unsur hidrogen, karbon, nitrogen dan sebagainya telah memainkan peran dalam menjelaskan berbagai mekanisme reaksi pada reaksi-reaksi senyawa organik.
G. Di bidang Kesenian
Radioisotop dapat juga digunakan untuk mengetahui pemalsuan lukisan. Seorang pemalsu akan menggunakan cat yang dibuat pada abad sekarang. Dengan mengetahui banyaknya unsur radioaktif pada cat akan diketahui umur lukisan tersebut sebenarnya.

Miswary'S Blog

Thursday 23 July 2015

Artikel : Gas Mulia dan Halogen

RADIOISOTOP

No comments:

Post a Comment

Makalah : Sistem Pedidikan Nasional