Logam Alkali : Sifat Fisis, Kimia dan Pembuatannya

Logam alkali adalah unsur yang terdiri dari litium, natrium, kalium, rubidium, sesium, dan fransium (zat radioaktif). Unsur-unsur ini berada di golongan pertama atau IA. Unsur ini mempunyai energi ionisasi paling kecil karena mempunyai konfigurasi elektron ns1.

Oleh karena itu, unsur logam alkali mudah melepaskan elektron dan merupakan reduktor yang paling kuat. Semuanya merupakan unsur logam yang lunak (mudah diiris dengan pisau). Pada saat logam dibersihkan, terlihat warna logam putih mengkilap (seperti perak).

Disebut logam alkali karena oksidanya mudah larut dalam air dan menghasilkan larutan yang bersifat basa (alkalis). Semua logam alkali sangat reaktif sehingga di alam tidak pernah diperoleh dalam keadaan bebas. Di alam terdapat dalam bentuk senyawa.

Sifat-Sifat Logam Alkali

a. Sifat Fisik

Sifat unsur logam alkali terutama ditentukan oleh kecenderungannya melepaskan satu elektron. Sebagai logam, golongan alkali mempunyai sifat yang tidak biasa, yaitu

- Titik lelehnya yang relatif rendah

- Rapatannya yang relatif rendah

- Kelunakannya

Semua unsur logam alkali ini dapat dengan mudah diubah bentuknya dengan memencetnya di antara jempol dan jari telunjuk (dengan melindungi kulit baik-baik). Unsur-unsur pada golongan ini mempunyai energi ionisasi dan keelektronegatifan rata-rata yang paling rendah. Hal ini dikarenakan ukuran atom dan jarak yang relatif besar antara elektron terluar dengan inti.

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

1. Jari-jari atom

2. Massa atom

3. Sifat reduktor

4. Massa jenis (kerapatan)

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

1. Energi ionisasi

2. Afinitas elektron

3. Keelektronegatifan

4. Titik leleh

5. 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 

1. Kereaktifan Logam Alkali 

Energi ionisasi logam alkali relatif sangat rendah dibandingkan unsur logam yang lain sehingga termasuk logam yang sangat reaktif. Maka unsur ini cenderung lebih mudah melepas elektronnya.

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. 

2. Sifat Logam dan Basa Alkali 

Logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat (misalnya 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.

Reaksi Logam Alkali :

1. Reaksi Logam Alkali dan Halogen

Reaksi antara logam alkali dengan halogen berlangsung sangat cepat, membentuk halida logam.

Reaksi:

2 M_(s) + X₂ → 2 MX_(s)

Keterangan :

M = logam alkali (Li, Na, K, Rb, Cs)

X = halogen (F, Cl, Br, I)

Contohnya :

2K + F₂ → 2KF (Potassium fluoride/kalium florida)

2. Reaksi Logam Alkali dengan Hidrogen 

Dengan pemanasan logam alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk senyawa hidrida. Senyawa hidrida yaitu senyawaan logam alkali yang atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi -1.

2L_(s) +   H_2(g) → 2LH_(s)

L =  logam alkali

Misalnya :

2Na_(s) + H_2(g) → 2NaH_(s) (sodium hydride/natrium hidrida)

3. Reaksi dengan air

Logam alkali dan air bereaksi untuk membentuk basa kuat dan gas hidrogen.

Reaksi umum : 2M(s) + 2H₂O → MOH(aq) + H₂(g)

Contoh : 2Na(s) + 2H₂O → 2NaOH(aq) + H₂(g)

4. Reaksi dengan nitrogen

Hanya litium yang dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu kamar

6Li(s) + N₂(g) → 2Li₃N(s)

5. Reaksi dengan oksigen

Logam alkali membentuk beberapa jenis oksida, peroksida dan superoksida bila direaksikan dengan oksigen:

- Ion oksida = O^2-  Senyawa umumnya berbentuk M₂O, contohnya adalah Li₂O.

- Natrium membentuk peroksida. Ion peroksida adalah O₂^2-, dan senyawa yang terbantuk adalah M₂O₂. Contoh : Na₂O₂.

- Kalium, cesium, dan rubidium membentuk superoksida. Ion superoksida adalah O₂^-, dan senyawa yang terbentuk adalah MO₂. Contoh : KO₂.

6. Warna Nyala Logam Alkali

Semua logam alkali memiliki warna nyala khusus. Warna-warna tersebut disebabkan oleh perbedaan energi antara subkulit s dan p, yang sesuai dengan panjang gelombang cahaya tampak. Ketika unsur ini dikenai api, elektron terluar akan tereksitasi dan melompat ke elektron orbital yang lebih tinggi. Elektron kemudian jatuh dan memancarkan energi dalam bentuk cahaya.

Warna-warna cahaya yang berbeda tergantung pada seberapa banyak energi atau seberapa jauh elektron jatuh kembali ke tingkat energi yang lebih rendah. Inilah sebabnya logam alkali sering digunakan dalam kembang api. Setiap logam alkali memiliki warna yang unik dan mudah diidentifikasi.

Pembuatan Logam Alkali

Logam Natrium dan Litium mudah dibuat dengan cara mengelektrolisis garamnya. Logam Natrium pertama kali diisolasi pada tahun 1807 oleh Humpry Davy, dengan mengelektrolisis lelehan Natrium Hidroksida. Cara ini merupakan metoda pembuatan utama logam Natrium dalam industri. Saat ini Natrium diproduksi melalui elektrolisis lelehan dari campuran Natrium Klorida-Kalsium Klorida dalam sel elektrolisis. Kalsium Klorida ditambahkan dengan maksud untuk menurunkan titik leleh sampai sekitar 580^oC dari 880^oC. Proses tersebut disebut juga proses Down. Berikut skemanya

Litium diperoleh dari elektrolisis lelehan campuran LiCl-KCl.

Kalium lebih mudah dibuat dengan cara reduksi kimia daripada melalui elektrolisis garam klorida. Untuk proses komersial, lelehan Kalium klorida direaksikan dengan logam Natrium pada 870^oC, persamaannya:

Na _(s) + KCl _(l) –> NaCl _(l) + K _(g)

Reaksi berlangsung menurut arah seperti yang dituliskan pada persamaan kimia, sehingga uap kalium yang terbentuk meninggalkan kamar reaktor dan yang selanjutnya dikondensasi.

Logam alkali lain, seperti Rubidium dan Cesium juga dibuat melalui reduksi garamnya. contohnya bila lelehan CsCl dipanaskan pada 700^oC sampai 800^oC bersama-sama logam Kalsium pada tekanan rendah, uap Cesium yang terbentuk akan melepaskan diri dari campuran reaksi, persamaan kimianya:

2CsCl _(l) + Ca _(l) –> CaCl_2 (l) + 2Cs _(g)

Demikian tulisan mengenai pembuatan logam alkali. Semoga bermanfaat !