soal anorganik

SOAL
1. Sebutkan dan tuliskan rumus molekul mineral logam alkali!
2. Uraikan proses produksi logam alkali!
3. Apakah semua logam alkali diproduksi dengan cara yang sama?
4. Bisakah membuat logam alkali dalam skala laboratorium?Prosesnya?
5. Bandingkan sifat fisik dan sifat kimia logam alkali!


Jawaban
1. Untuk logam Natrium dan Kalium, di alam terdapat dalam bentuk mineral. Seperti: albite (NaAlSi3O8), chile salpeter ( NaNo3), kriolit (Na3AlF6), halit (NaCl), natron (Na2C03.10H20), boraks (Na2B4O7.1H2O). mika ( K2O. 3Al2O3.6SiO2.2H2O), karnalit ( KCl. MgCl.6H2O), sylivite (KCl), orthoclase (KalSi3O8) , Fieldspar (K2O. Al2O3. SiO2), dan Sendawa (KNO3)
Logam-logam Li, Rb, dan Cs dialam terdapat dalam mineral fosfat trifilit. Litium di alam terdapat pada mineral fosfat trifilit, silikat lepidolit dan mineral pegmatit.
Litium, mineralnya adalah Lepidolit, Spodumene (LiAlSi2O6).
Cesium, Mineralnya adalah Pokusit (Cs4Al4Si9O2.6H2O)

2. Cara pembuatan logam Alkali
Metode Elektrolisis
Logam Li dan Na adalah reduktor kuat sehingga tidak mungkin diperoleh dengan mereduksi oksidanya. Oleh karena itu logam-logam ini diperoleh dengan cara elektrolisis.
Elektrolisis Li
Sumber logam Li adalah spodumene [LiAl(SO)3]. Spodumene dipanaskan pada suhu 100oC, lalu dicampur dengan H2SO4 panas, dan dilarutkan ke air untuk memperoleh larutan Li2SO4. kemudian, Li2SO4 direksikan 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 (>600oC), biaya elektrolisis menjadi mahal. Namun, biaya dapat ditekan dengan cara menambahkan KCl (55% LiCl dan 45% KCl) yang dapat menurunkan titik leleh menjadi 430oC.
Logam Alkali dapat diperoleh melalui sintesis dengan reaksi tertentu. Logam natrium dapat diperoleh dengan cara elektrolisis NaCl cair pada temperatur 6000C dengan elektrode besi. Perhatikan gambar dibawah ini:
Katode (Fe) : 2Na+(aq) + 2e → 2Na(s)
Anode (Fe) : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e














Gambar : Pembuatan Natrium
(Sumber: Buku Kimia 3A untuk kelas XII, 2006)
Logam kalium tidak mudah diperoleh dengan jalan elektrolisis, karena logam ini sangat mudah larut. Logam natrium dihasilkan dengan cara penguapan KCl air dan natrium cair pada temperatur 8500C (Pranowo dkk. 2006: 84)
Na(c) + KCl(c) ↔NaCl(c) + K(g)
Reaksi ini dapat terjadi karena natrium merupakan agen pereduksi yang lebih kuat dibanding kalium. Reaksi ini bersifat reversibel dan pada temperatur rendah, KCl banyak yang tidak bereaksi. Pada temperatur 8500C, reaksi akan bergeser kekanan karena uap kalium (hasil reaksi) dipisahkan dari sistem (prinsip Le Chatelier). Prinsip yang sama juga digunakan untuk menghasilkan Rb dan Cs dengan logam Ca sebagai agen pereduksi.
Litium dan natrium dapat diperoleh dengan elektrolisis garam leburan atau eutetik bertitik leleh rendah seperti CaCl2 + NaCl. Karena titik lelehnya yang rendah dan mudah menguap, K, Rb, dan Cs tidak dengan mudah dibuat melalui elektrolisis, namun diperoleh dengan mengolah lelehan klorida dengan uap Na (sama dengan
pernyataan sebelumnya). Logam-logam dimurnikan dengan destilasi ( Cotton dan Wilkinson, 2007: 252)
3. Tidak. Karena sebagaimana yang dijelaskan sebelumnya, akibat dari titik leleh yang rendah dan mudah menguap, sehingga K, Rb, dan Cs tidak dibuat dengan cara elektrolisis seperti Na dan Li, tetapi dibuat dengan mengolah lelehan klorida dan uap Na.
4. kurang tahu, belum dapat refrensi yang tepat. Hal ini dikarenakan pada golongan IA (alkali), hanya hidrogen yang lebih kita ketahui dapat dibuat di laboratorium. Yakni dapat dilakukan dengan beberapa cara (dapat dilihat pada reaksi dibawah ini)
1. Logam (golongan IA/IIA) + air
2K(s) + 2H2O(l) → 2KOH (aq) + H2 (g)
Ca (s) + 2H2O (l) → Ca(OH)2 (aq) + H2 (g)

2. Logam dengan + asam kuat encer
Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g)
Mg (s) + 2 HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2(g)


3. Logam amfoter + basa kuat
Zn (s) + NaOH(aq) → Na2ZnO2 (aq) + H2(g)
2Al (s) + 6NaOH (aq) → 2Na3AlO3 (aq) + 3H2(g)

5. Sifat fisik dan sifat kimia logam alkali.
 Perbandingan Sifat fisik dari logam alkali
Secara umum, logam alkali ditemukan dalam bentuk padat. Kecuali Cs (cesium) yang berbentuk cair jika suhu lingkungan pada saat pengukuran melebihi 28oC. Meskipun mereka adalah logam paling kuat, tetapi secara fisik mereka lunak bahkan bisa diiris menggunakan pisau. Hal ini karena mereka hanya memiliki satu elektron valensi pada kulit terluarnya. Sedangkan jumlah kulitnya makin bertambah dari atas ke bawah dalam tabel unsur periodik. Sehingga ikatan antar logamnya lemah.
Dari penurunan titik didih dan titik leleh ini, bisa disimpulkan bahwa Cs memiliki titik didih dan titik leleh terendah dibandingkan logam lainnya karena ia memiliki ikatan logam paling lemah sehingga akan lebih mudah untuk melepas ikatan.
Hal Li Na K Rb Cs
Nomor atom
Konfigurasi Elektron
Kelimpahan dikulit bumi (ppm)
Jenis
Wujud (250C)
Densitas (g/cm3)
Titik leleh (0C)
Titik didih (0C)
Jari-jari atom (pm)
Jari-jari ion (pm)*
Energi ionisasi (kj/mol)
Elektronegativitas
Potensial reduksi dtandar (V)#
KekerasaanΦ
Warna api

Warna logam 3
[He]2s1
20
Logam
Padatan
0,534
179
1317
155
60
520
1,0
-3,05
0,6
Merah
tua
Keperak-
an 11
[Ne]3s1
23600
Logam
Padatan
0,970
97,6
892
190
95
496
0,9
-2,71
0,4
Kuning

Keperak-
an 19
[Ar]4s1
20900
Logam
Padatan
0,860
63
770
235
133
419
0,8
-2,93
0,5
Lemba-yung
Keperak-
an 37
[Kr]5s1
90
Logam
Padatan
1,530
39
688
248
148
403
0,8
-2,93
0,3
Merah
Kebiruan
Keperak-
an 55
[Xe]6s1
1
Logam
Padatan
1,870
28
678
267
169
375
0,7
2,92
0,2
Biru

Kuning keemasan
* Kation M+, di mana M merupakan logam alkali
# Setengah reaksi yaitu M+(aq) + e- → M(s)
Φ Diukur berdasarkan skala : talck = 0 dan intan 10

Energi Ionisasi
Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan satu elektron yang terikat paling lemah dari satu mol atom dalam keadaan gas. Energi ionisasi dalam satu golongan berhubungan erat dengan jari-jari atom. Jari-jari atom pada golongan alkali dari Li ke Cs jari-jarinya semakin besar, sesuai dengan pertambahan jumlah kulitnya. Semakin banyak jumlah kulitnya, maka semakin besar jari-jari atomnya. Semakin besar jari-jari atom, maka daya tarik antara proton dan elektron terluarnya semakin kecil. Sehingga energi ionisasinya pun semakin kecil.

Pada logam alkali yang memiliki satu elektron valensi ia akan lebih mudah membentuk ion positif agar stabil dengan melepas satu elektron tersebut. Li menjadi Li+, Na menjadi Na+, K manjadi K+ dan yang lainnya.

Jari-jari ionnya mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan jari-jari atomnya, karena ion logam alkali membentuk ion positif. Ion positif mempunyai jumlah elektron yang lebih sedikit dibandingkan atomnya. Berkurangnya jumlah elektron menyebabkan daya tarik inti terhadap lintasan elektron yang paling luar menjadi lebih kuat sehingga lintasan elektron lebih tertarik ke arah inti.

Kereaktifan

Logam alkali sangat reaktif dibandingkan logam golongan lain. Selain disebabkan oleh jumlah elektron valensi yang hanya satu dan ukuran jari-jari atom yang besar, sifat ini juga disebabkan oleh harga energi ionisaisnya yang lebih kecil dibandingkan logam golongan lain. Dari Li sampai Cs harga energi ionisai semakin kecil sehingga logamnya semakin reaktif. Kereaktifan logam alkali dibuktikan dengan kemudahannya bereaksi dengan air, oksigen, unsur-unsur halogen, dan hidrogen.
 Sifat kimia
Tentang litium
Sekelumit litium terdapat dalam samudera dan pada beberapa organisme, walaupun unsur ini tidak berguna pada fungsi biologis manusia. Walaupun demikian, efek neurologi dari ion litium Li+ membuat garam litium sangat berguna sebagai obat penstabilan suasana hati. Litium dan senyawa-senyawanya mempunyai beberapa aplikasi komersial, meliputi keramik dan gelas tahan panas, aloi dengan rasio kekuatan berbanding berat yang tinggi untuk pesawat terbang, dan baterai litium. Litium juga memiliki tempat yang penting dalam fisika nuklir

Tentang Natrium
Sifat:
- logam yang putih seperti perak, lunak dan sedikit ringan daripada air
- dapat larut dalam raksa, dengan membentuk Natrium amalgama
- jika terkena udara cepat berubah menjadi Na2O. Jika dipanaskan dengan udara yang tidak mengandung CO2 maka terbentuk Natrium Peroxida (Na2O2) yang kuning warnanya
- dapat langsung bereaksi dengan air

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Tentang kalium
Sifat:
logam lunak berwarna putih
bila di didihkandiatas suhu 760°C memberikan uap hijau
pada T = 0°C dapat membentuk kristal putih
spektrum garis berwarna merah (pada λ = 7697 A° dan 7663 A°) dan violet (pada λ = 4044 A°)
dalam udara kering dapat stabil tetapi dalam udara biasa dapat menjadi kusam

Tentang Rubidium
Sifat-sifat:
warna putih mengkilat keperakan
dengan udara terbakar terjadi Rb2O
dengan air: 2Rb + 2H2O → 2RbOH + H2 dan terbakar hebat
dengan asam terbakar hebat
garam yang sukar larut RbCl4 dan Rb3CO(NO3)6

Tentang Cesium
Sifat:
logam yang berwarna putih keperakan dan lunak
dapat bereaksi dengan udara membentuk Cs2O
dengan udara terbakar terjadi Cs2O
dengan air atau asam dapat terbakar hebat

Reaksi-reaksi
Reaksi dengan air
Logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan logam hidroksida. Litium (Li) sedikit bereaksi dan sangat lambat, sodium (Na) jauh lebih cepat, kalium (K) terbakar, sedangkan rubidium (Rb) dan cesium (Cs) menimbulkan ledakan. Reaksi antara logam dan air adalah sebaga berikut:

2M + 2H2O → 2MOH + H2

Reaksi dengan Oksigen

Logam alkali juga bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Li, Na, K biasanya disimpan dalam minyak untuk menghindari adanya kontak dengan oksigen. Oksida yang terbentuk dari logam alkali bermacam-macam. Li membentuk oksida normal Li2O. Na membentuk peroksida Na2O2. Bila jumlah oksigen berkurang atau dengan tekanan rendah dapat membentuk oksida normal Na2O. K, Rb, dan Cs membentuk super oksida MO2.

Reaksi dengan Air
Logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan basa kuat. Reaksi ini berlangsung sangat eksotermis yang berarti ia akan menimbulkan panas ketika bereaksi dengan air. Litium (Li) sedikit bereaksi dan sangat lambat, natrium (Na) jauh lebih cepat, kalium (K) terbakar sedangkan rubidium (Rb) dan cesium (Cs) menimbulkan ledakan. Reaksi antara logam dan air adalah sebagai berikut:

2M + 2H2O → 2MOH + H2

Logam akan berikatan dengan OH-. Semakin kuat sifat logamnya maka semakin kuat sifat basanya. Dari Li ke Cs pelepasan OH- akan semakin mudah (berhubungan dengan energi ionisasi) sehingga konsentrasi OH- yang terbentuk akan semakin tinggi. Maka Cs yang paling membentuk basa kuat.

Reaksi dengan Oksigen
Logam alkali juga bereaksi dengan oksigen membentuk oksida ( bilangan oksigen = -2), peroksida (bilangan oksigen = -1), atau superoksida (bilangan oksida =-1/2). Dari Li sampai Cs, kecenderungan logam alkali untuk menghasilkan senyawa peroksida atau superoksida semakin besar karena sifat logamnya semakin reaktif. Untuk menghasilkan oksida logam alkali, jumlah oksigen harus dibatasi dan digunakan suhu yang rendah (di bawah 180oC).

4L + O2 → 2L2O

Untuk menghasilkan peroksida, selain jumlah okseigen yang dibatasi juga harus disertai pemanasan. Jika oksigennya berlebih maka akan terbentuk superoksida.

2L(s) + O2→ L2O2(s)

L(s) + O2→ LO2

Reaksi dengan unsur-unsur Halogen

Unsur halogen bersifat sebagai pengoksidasi. Reaksi ini menghasilkan garam halida. 2L(s) + X2 → 2LX


Reaksi dengan Hidrogen
Reaksi yang berlangsung akan menghasilkan senyawa hidrida. Senyawa hidrida adalah senyawa yang mengandung atom hidrogen dengan bilangan oksidasi negatif. 2L(s) + H2(g) → 2LH(s)




SUMBER BACAAN
1. http://74.125.153.132/search?q=cache:GvC0cXRlQv4J:pranoto.fileave.com/kimia%2520unsur/KIMIA%2520UNSUR.doc+mineral+logam+alkali+golongan+IA+dan+rumusnya&cd=1&hl=id&ct=clnk&gl=id (pukul 8:17 hari Selasa, 8 September 2009)
2. http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Kimia/0256%20Kim%203-7b.htm (pukul 8:59, hari Selasa 8 September 2009)
3. Buku Kimia Anorganik Dasar, Cotton dan Wilkinson. 2007, hal 251-253
4. Buku Kimia SMA Untuk Kelas XII, Pranowo dkk. 2006, hal. 80