Logam Alkali Tanah: Sifat-sifat dan Kegunaannya

Logam alkali tanah adalah nama lain dari logam-logam yang terdapat pada golongan IIA, kecuali radium (Ra). Logam-logam ini umumnya memiliki reaktifitas yang tinggi dikarenakan kulit s merupakan kulit terluar dari logam ini. Pemberian label “tanah” bukan tanpa makna, seluruh unsur-unsur ini dapat ditemukan di tanah, baik dalam bentuk batuan atau dalam kerak bumi.

Logam alkali tanah sendiri terdiri atas berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba) dan radium (Ra) yang memiliki elektron valensi dua, sehingga ia lebih mudah untuk melepaskan elektron. Khusus radium, senyawa ini merupakan satu-satunya unsur yang tidak dapat ditemukan di tanah karena sifatnya yang radio aktif.

Baca juga: Logam Alkali : Sifat Fisis, Kimia dan Pembuatannya

Alasan mengapa unsur ini terdapat dalam unsur golongan II A dikarenakan jumlah elektron valensi dari unsur ini berjumlah dua. Unsur-unsur yang terdapat pada golongan ini tergolong sukar larut dalam air namun tetap stabil pada temperatur yang sangat tinggi. Unsur-unsur ini umumnya akan ditemukan dalam bentuk karbonat, fosfat, sufat dan silikat dalam tanah.

Seluruh logam alkali tanah bersifat basa, itulah sebabnya golongan II disebut juga sebagai alkali yang diambil dari kata “alkalis”. Umumnya unsur-unsur ini dapat ditemukan di kerak bumi, namun bukan dalam bentuk elemen, melainkan dalam bentuk persenyawaan dikarenakan sifatnya yang sangat reaktif.

Secara umum seluruh logam alkali tanah merupakan logam yang sangat reaktif (walaupun logam alkali jauh lebih reaktif,) relatif lunak, berkilap serta mampu mengantarkan panas dan listrik dengan sangat baik. Beberapa sifat kimia juga dapat dijelaskan jika melihat susunan alkali tanah pada sistem periodik, yaitu:

1. Jari-jari atom dari berilium (Be) ke Barium (Ba) semakin besar, sehingga energi ionisasinya makin rendah, keelektronegatifan semakin kecil dan daya reduksi semakin kuat

2. Berdasarkan konfigurasi elektronnya, logam alkali tanah yang memiliki konfigurasi elektro lebih kecil dibandingkan logam alkali mengakibatkan energi ionisasi logam alkali tanah lebih tinggi daripada logam alkali.

3. Energi ionisasi dari logam alkali tanah berupa energi hidrasi ion M²⁺ yang lebih besar jika dibandingkan dengan hidrasi ion M⁺ logam alkali. Hal ini menyebabkan logam alkali tanah tetap mudah dalam melepaskan kedua elektron valensinya sehingga lebih stabil.

4. Jari-jari atom yang kecil dan muatan inti yang besar menyebabkan logam alkali tanah akan membentuk kristal dengan susunan yang lebih rapat, sehingga memiliki sifat amorphous yang lebih kecil jika dibandingkan dengan logam alkali. Massa jenis dari kristal logam alkali juga cenderung lebih besar

5. Berilium (Be) merupakan logam alkali tanah yang memiliki energi ionisasi dan kelektronegatifan yang sangat besar. Kedua alasan ini membuat Be cenderung akan membentuk ikatan kovalen ketika membentuk ikatan.

6. Reaksi logam alkali tanah dengan air berlangsung sangat lambat, sehingga dibutuhkan katalis.

7. Potensial elektrode (reduksi) dari logam alkali tanah ini memiliki nilai negatif. Artinya logam alkali tanah merupakan reduktor yang sangat kuat, faktanya Sr, Br dan Ca memiliki kemampuan reduksi yang lebih baik dibandingkan Na yang merupakan logam alkali.

Manfaat dan Kegunaan Logam Alkali Tanah

Sudah banyak penemuan-penemuan akan kegunaan dari logam alkali tanah. Berikut beberapa manfaat logam alkali tanah yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.

1. Berilium (Be)

• Digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir.

• Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alat listrik.

• Bahan utama dalam pembuatan kaca sinar X

2. Magnesium (Mg)

• Magnesium klorida (MgCl) digunakan dalam campuran obat pencahar ringan

• Magnesium hidroksida (MgOH) digunakan dalam campuran obat maag sebagai antacid

• Magnesium oksida (MgO) digunakan dalam proses pelapisan tungku

3. Kalsium (Ca)

• Sebagai sumber utama dalam pembentukan tulang, gigi, jantung, saraf dan otot

• Kalsium oksida (CaO) dapat diguanakan dalam proses pemisahan antara etanol dengan air karena bersifat dehidrator

• Kalsium kabrida (CaC₂) dapat digunakan sebagai bahan untuk pembuatan gas asetilena (C₂H₂) yang dimanfaatkan dalam pengelasan.

4. Stronsium (Sr)

• Stronsium klorida (SrCl₂) banyak digunakan sebagai bahan tambahan pasta gigi sensitif

• Stornsium nitrat (Sr(NO₃)₂) digunakan sebagai zat pemberi warna merah pada kembang api

• Stronsium renalate (C₁₂H₆N₂O₈SSr₂) digunakan untuk membantu pertumbuhan tulang dan meningkatkan kepadatannya

5. Berium (Ba)

• Barium sulfat (BaSO₄) digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan, selain itu dapat digunakan juga sebagai pewarna plastik.

• Digunakan dalam pengeboran sumur minyak dan gas sebagai zat aditif

• Barium karbonat (BaCO­₄) digunakan sebagai sumber utama racun tikus

6. Radium (Ra)

• Radium dalam bentuk gas, dapat digunakan dalam kemoterapi

Reaksi logam alkali tanah

Reaktifitas yang tinggi dari logam alkali tanah menyebabkan logam-logam ini sangat mudah bereaksi dengan unsur atau zat lain untuk membentuk senyawa baru. Reaksi ini dapat terjadi apabila logam alkali tanah bereaksi dengan air, nitrogen, oksigen, halogen dan hidrogen. Berikut penjelasannya:

1. Reaksi logam alkali tanah dengan air

Air merupakan salah satu senyawa yang paling berlimpah di muka bumi. Keberadaan air ini dapat memicu reaksi dengan alkali tanah membentuk senyawa hidroksida. Semua unsur logam alkali tanah dapat bereaksi dengan air kecuali berilium (Be). Berikut beberapa contoh reaksi yang terjadi antara air dan logam alkali tanah

Ca + 2H₂O –> Ca(OH)₂ + H_{2 (g)}

Mg + 2H₂O –> Mg(OH)₂ + H_{2 (g)}

Ba +  2H₂O –> Ba(OH)₂ + H_{2 (g)}

Dengan bantuan pemanasan, berilium dan magnesium dapat bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa peroksida. Hasil dari reaksi ini umumnya digunakan sebagai coating baja agar melindunginya dari korosi.

2Mg_(s) + O_{2(g) –>} 2MgO_(s)

Ba_(s) + O_{2(g) –>} BaO_2(s)

2. Reaksi logam alkali tanah dengan nitrogen

Apabila logam alkali tanah bereaksi dengan nitrogen, maka kedua unsur tersebut akan membentuk senyawa oksida dan nitrida. Hal ini memungkinkan nitrogen yang terdapat bebas di udara bereaksi dengan logam-logam alkali tanah.

3Mg_(s) + N_{2(g) –>} Mg₃N_2(s)

3Be_(s) + N_{2(g) –>} Be₃N_2(s)

3. Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen

Keberadaan oksigen yang ada di udara memungkinkan logam alkali tanah bereaksi dengannya untuk membentuk senyawa oksida dan superoksida. Senyawa oksida akan terbentuk jika reaksi tersebut bereaksi secara setimbang. Sebaliknya, jika jumlah oksigen berlebih maka senyawa superoksida yang akan terbentuk

2Mg_(s) + O_2(g) –> MgO_(s)

2Be_(s) + O_2(g) –> BeO_(s)

2Ca_(s) + O_2(g) –> CaO_(s)

Mg_(s) + O_2(g) –> MgO_2(s)

Be_(s) + O_2(g) –> MgO_2(s)

Ca_(s) + O_2(g) –> CaO_2(s)

4. Reaksi logam alkali tanah dengan halogen

Semua logam alkali tanah dapat bereaksi dengan halogen secara cepat membentuk garam halida, kecuali barium. Hal ini dikarenakan daya polarisasi ion Be²⁺ terhadap pasangan elektron unsur halogen, kecuali F^–.

Be_(s) + I_{2(g) –>} BeI_2(s)

3Mg_(s) + N_{2(g) –>} Mg₃N_2(s)

5. Reaksi logam alkali tanah dengan hidrogen

Keberadaan hidrogen bebas di udara akan mudah bereaksi dengan logam-logam alkali tanah membentuk senyawa hidrida.

Mg_(s) + H_{2(g) –>} MgH_(s)

Ba_(s) + H_{2(g) –>} BaH_(s)

Logam alkali tanah terdapat secara luas di alam, baik dalam keadaan murni atau dalam bentuk persenyawaan. Berikut beberapa mineral yang mengandung unsur logam alkali tanah:

1. Logam berilium (Be): Logam berilium banyak ditemukan dalam bertandite, beryl, chrysoberyl dan phenacite beryl. Untuk mendapatkan logam berilium dapat dilakukan dengan cara mereduksi berilium florida dengan logam magnesium.

2. Logam magnesium (Mg): Logam magnesium banyak terdapat di kerak bumi dan umumnya ditemukan dalam bentuk magnesite dan dolomite.

3. Logam kalsium (Ca): Logam kalsium banyak ditemukan dalam bentuk persenyawaan karbonat, fosfat, sulfat dan fluorida. Di alam sendiri logam ini dapat ditemukan pada batu kapur, gipsup dan fluorite

4. Logam stronsium (Sr): Logam ini banyak ditemukan dalam bentuk celestite dan strontianite. Untuk mengolah logam ini dapat dilakukan dengan cara elektrolisis klorida terfusi yang bercampur dengan kalium klorida. Cara lain seperti mereduksi oksida dengan aluminium di dalam vakum pada suhu 540 ^oC juga dapat digunakan.

5. Logam barium (Ba): Logam barium memiliki warna perak keputihan dan bertekstur lunak. Secara kimia, logam ini mirip dengan kalsium. Barium dapat ditemukan di baritin dan witerit

6. Logam radium (Ra): Radium merupakan satu-satunya logam bersifat radioaktif pada logam alkali tanah. Di alam sendiri radium dapat ditemukan pada pitchblande atau bijih uranium. Uranium sendiri banyak ditemukan di Ontario, New meksiko, Utah dan Kanada.

Kemungkinan untuk menemukan logam alkali tanah dalam bentuk murni di alam hampir mustahil terjadi. Hal ini disebabkan karena sifat dari logam-logam alkali tanah yang sangat reaktif. Seperti yang sudah kami jelaskan sebelumnya bahwa logam alkali tanah dapat beraksi dengan nitrogen, hidrogen, oksigen dan golongan halogen membentuk senyawa baru. Keberadaan reaktan-reaktan tersebut juga tersebar sangat luas di alam, sehingga reaksi pembentukan senyawa baru akan terjadi secara spontan.

Magnesium oksida (MgO) dapat dibuat ditemukan dengan cara memanaskan mineral MgCO₃. Sehingga akan terbentuk reaksi seperti berikut

MgCO_3(s) ­–> MgO_(s) + CO_2(g)

Dalam keadaan lain magnesium sulfat (MgSO₄) juga dapat ditemukan pada mineral epsomit. Pembentukan kalsium hidrogen karbonat (Ca(CO₃H)₂) dapat terbentuk dari kalsium karbonat (CaCO₃) yang dilarutkan dalam asam keras pada konsentrasi tertentu. Reaksi dari kedua campuran ini akan menghasilkan

CaCO_3(S) + HCl_{(aq) –>} Ca(CO₃H)_2(aq) + CaCl₂

Selain magnesium sulfat, senyawa sulfat yang dapat ditemukan pada logam alkali tanah adalah kalsium sulfat (CaSO₄). Kalsium sulfat dapat ditemukan di alam dalam mineral gypsum. Cukup dengan melakukan pemanasan hingga suhu 100 ^oC untuk mendapatkan senyawa ini. Pemanasan tersebut bertujuan untuk mengurangi kadar air dan membentuk plaster CaSO₄.H₂O seperti reaksi berikut ini.

CaSO_4.2H₂O –> CaSO₄.H₂O + H₂O

Credits Photo: SlidePlayer