BAB 3. KIMIA UNSUR Standar Kompetensi 3. Mendeskripsikan karakteristik unsur-unsur penting, kegunaan dan bahayanya serta terdapatnya di alam. Kompetensi Dasar 3.1. Mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur di alam dan produk yang mengandung unsur tersebut 3.2. Mendiskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama dan unsur transisi ( titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan dan sifat khusus lainnya ). 3.3. Menjelaskan manfaat, dampak dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari. 3.4. Mendiskripsikan unsur-unsur radioaktif dari segi sifat fisik dan sifat kimia, kegunaan dan bahayanya.
A. Kelimpahan Unsur 1. Terdapatnya Unsur di alam terdapat di : a. Kulit Bumi % No Unsur Massa 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Oksigen Silikon Aluminium Besi Kalsium Natrium Kalium Magnesium
b. Udara
49,20 25,67 7,50 4,71 3,39 2,63 2,63 2,40
No
Unsur
Rumus
% Volume
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Nitrogen Oksigen Argon Karbondioksida Neon Helium Metana Kripton
N2 O2 Ar CO2 Ne He CH4 Kr
78 21 0,934 0,0315 0,0018 0,00052 0,00012 0,0001
2. Keberadaan Unsur a. Keadaan bebas - Unsur Gas Mulia : He, Ne, Ar, Kr, Xe - Logam : Au, Cu, Pt, Ag - Non Logam : O2, N2, S, C Berupa Bijih / Mineral No 1.
Nama Unsur Besi
Rumus Unsur Fe
2.
Tembaga
Cu
3.
Aluminium
Al
4. 5. 6. 7. 8.
Timbal Timah Emas Magnesium Kalsium
Pb Sn Au Mg Ca
Nama Mineral Pirit Hematit Magnetit Siderit Kalkopirit Mineral Cu Kalkopirit Kalkosit Bouksit Kreolit Beril Kaolinit Galena Kasiterit Mineral Au Magnesit Dolomit
1
Rumus Mineral FeS2 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 CuFeS2 Cu CuFeS2 Cu2S Al2O3.2H2O Na3AlF6 Be3Al2Si6O18 Al2Si2O8(OH)4 PbS SnO2 Au MaCO3 MgCa(CO3)2
Ket.
GOL VIII A - 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. Kecuali helium mengandung delapan elektron di kulit terluar, sehingga bersifat stabil. Kestabilan 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 gasgas lembam (inert gases) TABEL 1 Unsur Helium Neon Argon Krypton Xenon Radon
Symbol He Ne Ar Kr Xe Rn
Struktur elektron 1s2 [He] 2s2 2p6 [Ne] 3s2 3p6 10 [Ar] 3d 4s2 4p6 [Kr] 4d10 5s2 5p6 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6
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 2, di bawah ini: No Sifat-sifat He Ne Ar Kr Xe Rn 1 Massa atom 4 20 40 84 131 222 Jari-jari atom 2 93 113 154 169 190 225 (pikometer) Energi ionisasi 3 2640 2080 1520 1350 1170 1040 (Kj/mol) 3 4 Kerapatan (Kg/m ) 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 1. Gas mulia memiliki harga energi ionisasi besar, terbesar dalam masing-masing deret seperiode. Hal ini sesuai dengan kestabilan struktur elektron gas-gas mulia yang sangat sukar membentuk senyawa 2. Dari atas ke bawah energi ionisasi mengalami penurunan, ini dapat menerangkan mengapa gas mulia yang letaknya lebih bawah mempunyai kemungkinan yang lebih besar untuk membentuk senyawa. 3. 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. Gas mulia di alam Gas-gas mulia terdapat di atmosfer dalam jumlah yang relatif sedikit. 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 Persentase volume No Gas mulia 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 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 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 CaC2, sehingga pada udara kita memperoleh argon.
2
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 88 Ra
222 86 Rn
4
+ 2He
Kimia dari Xenon Hingga 1962, tidak ada catatan senyawa-senyawa dari gas-gas mulia telah dibuat, lain dari spesi yang abadi. Ini ditemukan bahwa senyawa pengoksidasi tinggi platinum heksafluorida dapat mengoksidasi oksigen PtF6 + O2 O2+[PtF6]Eksperimen menunjukan bahwa gas-gas bereaksi segera pada suhu kamar membentuk suatu serbuk merah kekuningan yang pertama dilaporkan pada Juni 1962 oleh Bartlett sebagai xenon heksafluoroplatinat (V) Xe+[PtF6]-. Mengikuti penemuan ini telah merupakan suatu perluasan cepat dari kimia gas-gas mulia, dan terutama xenon. Xenon bereaksi langsung dengan fluor dengan pemanasan gar-gas pada 400oC dalam suatu bejana nikel yang disealed, dan produknya tergantung pada jumlah fluor yang ada. campuran 2 : 1 Xe + F2 XeF2 campuran 1 : 5 XeF4 campuran 1 : 20 XeF6 Senyawa-senyawa Xe2, XeF4 dan XeF6 adalah padatan putih yang dapat disublimasi pada suhu kamar, dan dapat disimpan secara tak-terbatas dalam wadah nickel atau wadah Monel. Fluorida-fluorida rendah bereaksi pada pemanasan dengan fluor di bawah tekanan, membentuk fluorida-fluorida lebih tinggi. Fluorida-fluoridanya adalah agen pengoksidasi dan fluorinasi sangat kuat. Mereka bereaksi secara kuantitatif dengan hidrogen XeF2 + H2 2HF + Xe XeF4 + 2H2 4HF + Xe XeF6 + 3H2 6HF + Xe Mereka mengoksidasi ion-ion klorida menjadi klor, yodida ke yod. XeF2 + 2HCl 2HF + Xe + Cl2 XeF4 + 4KI 4KF + Xe + I2 Mereka memfluorinat senyawa-senyawa XeF4 + 2SF4 Xe + 2SF6 XeF4 + Pt Xe + PtF4 XeF4 + C6H6 Xe + C6H5F + HF Fluorida-fluorida berbeda dalam reakstifitasnya dengan air. XeF2 melarut tidak berubah dalam air atau larutan asam, tetapi bila didiamkan menghidrolisis lambat terjadi. Hidrolisis lebih cepat dengan alkali XeF2 + H2O Xe + 2HF + 2HF + ½O2 Dengan XeF4, hidrolisis dengan air menyimpang, tetapi bagian dari xenon tersisa dalam larutan sebagai xenon trioksida XeO3 3XeF4 + 6H2O 2Xe + XeO3 + 12HF + 1½O2 XeF6 juga bereaksi menyimpang dengan air, tetapi menghidrolisis lambat dengan uap atmosfir menghasilkan zat padat yang bersifat meledak tinggi XeO3. XeF6 + 6H2O XeO3 + 6HF Dengan sejumlah kecil air, hidrolisis sebagian terjadi menghasilan suatu cairan tak-berwarna xenon oksifluorida XeOF4. Produk yang sama dibentuk bila XeF6 bereaksi dengan silika atau glas XeF6 + H2O XeOF4 + 2HF XeF6 + SiO2 XeOF4 + SiF4 XeO3 bereaksi dengan XeF6 dan XeOF4 XeO3 + 2XeF6 3XeOF4 XeO3 + XeOF4 2XeO2F2 XeO3 tidak mengionisasi dalam larutan dalam air, tetapi dalam larutan alkalin di atas pH 10.5 ini membentuk ion Xenat [HXeO4]XeO3 + NaOH Na+[HXeO4]- (natrium xenat) Xenat mendisproporsionat lambat dalam larutan menjadi XeVIII dan Xe
3
2HXeO4- + 2OH- XeO64- + Xe + O2 + H2O ion perxenat Perxenat merupakan agen pengoksidasi sangat kuat, yang akan mengoksidasi HCl Cl2, H2O O2, dan Mn2+ MnO4-. Dengan H2SO4 pekat mereka memberikan xenon tetroksida XeO4, yang adalah volatil dan eksplosif. Kompleks Xenon fluorida. XeF2 beraksi sebagai suatu donor fluorida dan membentuk kompleks-kompleks dengan kovalen pentafluorida meliputi PF5, AsF5, SbF5 dan fluorida logam transisi NbF5, TaF5, RuF5, OsF5, IrF5 dan PtF5. XeF4hanya membentuk sedikit kompleks dengan PF5, AsF5 dan SbF5. XeF6 dapat juga beraksi sebagai aseptor fluorida. Dengan RbF dan CsF XeF6 + RbF Rb+[XeF7]Struktur dan bonding dalam senyawa-senyawa Xenon. XeF2 merupakan suatu molekul linear dengan kedua jarak Xe-F 2.00 Å. Bonding dapat dijelaskan agak sederhana dengan promosi suatu elektron dari tingkat 5p Xe ke tingkat 5d, diikuti oleh hibridisasi sp3d, menggunakan teori ikatan valensi.
Nama formula Xenon difluorida XeF2 Xenon tetrafluorida XeF4
bilangan oksidasi (+II) (+IV)
Titik leleh(oC) 129
TABEL 3 Struktur F
117
Xe
F
F
F Xe
F
F F
Xenon heksafluorida XeF6
F (+VI)
F
49.6 Xe F
Xenon trioksida XeO3
F F ..
(+VI)
Xe
O
O O F
O
F
Xe XeOF4
(+VI)
-46 F
XeO2F2
(+VI)
F
F O
: Xe O F
4
Ion perxenat [XeO6]-
(+VIII)
O O
O Xe
O
O O O
Xenon tetroksida XeO4
(+VIII) O
Xe
O
O
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 pada reactor nuklir meskipun suhu yang dihasilkan tidak serendah helium cair, 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. Pada lampu neon, gas argon berwarna merah muda pada tekanan rendah dan berwarna biru pada tekanan tinggi. 4. Kripton Pada lampu neon, gas Kripton berwarna putih. 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. 6. Radon Radon merupakan gas mulia yang dapat memancarkan sinar radioaktif. Sinar yang dipancarkan radon ssering dipakai dalam terapi radiasi terhadap penyakit kanker. LATIHAN SOAL 1. Unsur gas mulia sukar bereaksi dengan unsur lain. Hal ini disebabkan …. A. sub kulit s maupun p pada kulit paling luar terisi penuh electron B. energi ionisasi gas mulia rendah C. keelektronegatifan gas mulia sangat besar D. gaya tarik molekul gas mulia lemah E. jumlah electron yang dimiliki gas mulia selalu genap 2. Gas mulia mempunyai konfigurasi elektron paling stabil. Pernyataan berikut yang tidak sesuai dengan keadaan gas mulia tersebut adalah ........ A. energi ionisasinya terbesar dalam periodenya B. di alam selalu dalam keadaan bebas C. semua gas mulia tidak dapat dibuat senyawanya D. makin besar nomor atomnya makin reaktif E. semua elektron gas mulia telah berpasangan 3. Gas mulia yang paling banyak terdapat di alam semesta adalah ........ A. Neon B. Helium C. Argon D. Xenon 4. Senyawa gas mulia yang berhasil disintesis pertama kali adalah …
5
E. Kripton
A. H2XeO4 B. XeO3 C. XeF6 D. XePtF6 E. XeF4 5. Unsur gas mulia sukar bereaksi dengan unsur lain. Hal ini disebabkan karena gas mulia.... A. sedikit terdapat di alam B. nomor atomnya selalu genap C. bentuk molekulnya monoatomik D. energi ionisasinya sangat tinggi E. jumlah elektron terluarnya selalu 8 6. Di bawah ini termasuk penggunaan unsur-unsur gas mulia, kecuali.... A. Ne untuk mengisi bola lampu listrik B. He untuk pengisi balon udara C. Rn untuk pengobatan kanker D. Xe digunakan dalam fotografi E. Kr untuk pernafasan penyelam 7. Gas mulia yang memiliki 5 kulit elektron adalah … A. Neon B. Argon C. Xenon D. Kripton E. Radon 8. Suatu zat dapat bersenyawa dengan unsur dengan unsur gas mulia maka unsur tersebut bersifat …. A. Oksidator kuat D. Reduktor kuat B. Asam kuat E. Amfometer C. Basa kuat 9. Manfaat gas mulia salah satunya adalah … A. bahan desinfektan D. pengisi balon udara B. bahan pemutih E. cairan pendingin C. bahan film fotografi 10. Di antara pernyataan berikut yang tidak tepat mengenai gas mulia adalah…. A. gas mulia merupakan golongan unsur yang bersifat inert. B. di alam gas mulia tidak bereaksi dengan unsur lain atau berada sebagai unsur bebas C. di antara gas mulia hanya Xe yang dapat direaksikan dengan unsur lain pada kondisi tertentu D. bilangan oksidasi Xe dalam XeF6 dan dalam XeO3 adalah +6 E. argon sebagai gas pengisi lampu penerang memiliki konfigurasi elektron terluar sebagai konfigurasi delapan 11. Unsur Xe dengan nomor atom 54 dan unsur F dengan nomor atom 9 pembentuk senyawa XeF4, yang bentuk molekulnya adalah … A. linier B. segitiga datar C. okta hedron D. tetra hedron E. bujur sangkar 12. Pasangan unsur gas mulia berikut yang senyawanya telah dapat disintesis adalah … A. Xenon dan Argon D. Helium dan Kripton B. Helium dan Xenon E. Xenon dan Kripton C. Helium dan Argon
6
Bab 3 Kimia Unsur
GOL VII A - HALOGEN Sifat-sifat umum Unsur golongan VIIA semua membentuk molekul diatom. Harga energi ionisasi F adalah tertinggi, karena elektronnya diikat kuat dalam suatu atom yang kecil dan energi ionisasi I adalah lebih rendah karena I ukuran atomnya lebih besar Warna molekul halogen dikarenakan absorpsi cahaya tampak yang menghasilkan eksitasi dari elektron terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Molekul gas F2 mengabsorbsi cahaya violet (energi tinggi) dan karena itu nampak berwarna kuning, sedangkan molekul gas I2 mengabsorbsi cahaya kuning (energi lebih rendah) dan nampak berwarna violet.
a. Sifat Fisis - Berbentuk molekul diatomik : X2 ( energi ikatan F2 ke I2 makin berkurang ) - Jari jari atom halogen semakin ke bawah semakin besar ( F terkecil, I terbesar ) - Mudah larut dalam air kecuali I2 F2(g) + H2O(l) 2HF(aq) + ½ O2(g) Cl2(g) + H2O(l) HCl(aq) + HClO(aq) Br2(g) + H2O(l) HBr(aq) + HBrO(aq) l2(g) + KI(aq) KI3(aq) -
Halogen mudah larut dalam senyawa non polar seperti CCl4 dan CHCl3 ( I2 berwarna ungu ) Berwarna ( F2 kuning muda, Cl2 hijau muda, Br2 merah tua dan I2 hitam ) Wujud dalam suhu kamar ( F2 gas, Cl2 gas, Br2 cair dan I2 padat ) Bau, semua halogen berbau merangsang dan menusuk.
b. Sifat Kimia - Reaktif, semakin kecil jari-jari atom semakin reaktif (F tereaktif dan I kurang reaktif) - Reaksi-reaksi Halogen a. Reaksi dengan Logam : L + X2 LXn ( n = valensi logam ) b. Reaksi dengan Nonlogam/Metaloid : M + X2 MXn ( n = valensi non logam ) c. Reaksi dengan Air : Cl2(g) + H2O(l) HCl(aq) + HClO(aq) d. Reaksi dengan Basa : X2 + OH- X- + XO- + H2O ( t suhu kamar ) X2 + OH- X- + XO3- + H2O ( bila dipanaskan ) e. Reaksi dengan Hidrokarbon : CH4 + X2 CH3X + HX f. Reaksi Antar Halogen : X2 + nY2 XYn ( n = 1, 3 , 5 , 7 ) Misal : ClF, ClF3, BrCl, BrCl3 Khusus I : IF, IF3, IF5 dan IF7 -
Daya Oksidator ( F Oksidator terkuat dan I oksidator terlemah ) F2(g) + 2e 2F-(aq) Cl2(g) + 2e 2Cl-(aq) Br2(l) + 2e 2Br-(aq) I2(s) + 2e 2I-(aq)
Eo = 2,87 volt Eo = 1,36 volt Eo = 1,06 volt Eo = 0,54 volt
Contoh : F2(g) + 2Cl-(aq) 2F-(aq) + Cl2(g) Eo = + 1,51 volt ( spontan )
Bab 3 Kimia Unsur
Cl2(g) + 2F-(aq) 2Cl-(aq) + F2(g) Eo = - 1,51 volt ( tidak spontan ) Kekuatan Asam Oksi Halida a. Kecuali F, Cl s/d I dapat membentuk asam oksi yang stabil : HXO s/d HXO4, makin banyak jumlah O sifat sebagai oksidator makin lemah, makin banyak O sifat asam makin kuat
Kekuatan oksidasi Berkurangnya kekuatan oksidasi dari atas ke bawah dalam gol halogen diilustrasikan oleh reaksi halogen dengan air. Fluor adalah agen pengoksidasi yang sangat kuat dan dapat mengoksidasi air membentuk oksigen. F2 + H2O 2H+ + 2F- + ½O2 Cl2 + H2O HCl + HOCl I2 + H2O 2H+ + 2I- + ½O2
Pembuatan dan penggunaan Senyawa Halogen 1. Sumber utama fluor, mineral fluorspar/CaF2. Mineral ini direaksikan dengan asam sulfat pekat dan didestilasi, menghasilkan larutan HF dalam air dan HF anhidrous. Fluor diperoleh dengan elektrolisis campuran KHF2 dan HF pada 100oC. Hidrogen yang dibebaskan pada katoda disekat oleh suatu diafragma untuk mencegah pencampuran dengan fluor yang dibebaskan pada anoda, karena kedua unsur ini bereaksi secara eksplosif. Fluor begitu reaktif, dahulu peralatan yang digunakan terbuat dari platina, ternyata tidak diperlukan karena tembaga atau logam Monel (campuran Cu/Ni) terlindung dari serangan berlanjut oleh suatu selaput fluorida setelah sesaat. Katodanya baja, anodanya karbon, dan teflon digunakan untuk insulasi listrik. Grafit dapat bereaksi dengan fluor membentuk senyawa lembaran tipis CF. Fluor mendesak lapisan grafit terpisah, meningkatkan tahanan listrik, menyebabkan lebih banyak arus diperlukan, lebih banyak panas dihasilkan, dan akhirnya suatu ledakan. Untuk menghindari hal tersebut, kokas yang dijenuhkan dengan tembaga digunakan sebagai anoda. Reaksi kimia yang terjadi: KHF2 → K+ + HF-2 HF-2 → H+ + 2F-
Bab 3 Kimia Unsur
Katode: 2 H+ + 2e → H2 Anode: 2 F- → F2 + 2e Karena ikatan F-F sangat lemah, dan atom fluor adalah suatu agen pengoksidasi sangat eksotermik, fluor dapat digunakan sebagai bahan bakar rocket, HF untuk mengukir gelas, Freon CCl2F2 untuk pendingin pada kulkas dan AC, Kriolit Na3AlF6 sebagai pelarut bauksit dalam proses pemurnian Al, NaF untuk mengawetkan kayu dari gangguan serangga 2. Klor diproduksi dalam jumlah besar dengan elektrolisis larutan NaCl dalam air di pabrik NaOH, dan NaCl cair di pabrik natrium. elektrolisis 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + 2H2 Elektrolisis 2NaCl 2Na + Cl2 Pada mulanya klor diproduksi dengan proses Deacon, cara ini pada suhu tinggi diperlukan katalis, proses tidak ekonomis. katalis CuCl2 400-450oC 2HCl + ½O2 ===== H2O + Cl2 Di laboratorium, unsur Klor, Brom, dan Iod dapat diperoleh melalui reaksi alkali halida (NaCl, NaBr, NaI) dengan asam sulfat pekat yang dipercepat dengan penambahan MnO2 sebagai katalis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : MnO2(s) + 2 H2SO4(aq) +2 NaCl(aq) —> MnSO4(aq) +Na2SO4(aq) +2 H2O(l) + Cl2(g) MnO2(s)+ 2 H2SO4(aq) + 2 NaBr(aq) —> MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) +2 H2O(l)+ Br2(l) MnO2(s) + 2 H2SO4(aq) + 2 NaI(aq) —> MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) + I2(s) Klor untuk membuat senyawa organik DDT; Klor digunakan dalam jumlah yang besar sebagai pemutih, klor pembunuh bakteri ini digunakan untuk penjernihan air. KClO3 sebagai bahan pembuat mesiu dan korek api, NaClO sebagai zat pengelantang/pemutih untuk kertas dan tekstil, NaClO3 sebagai pembasmi tanaman liar. 3. Pada mulanya brom diperoleh dengan mengelektrolisis garam-garamnya, sekarang brom diperoleh dari air laut. Bila klor dilewatkan ke dalam air laut pada pH 3,5, klor mengoksidasi ion-ion bromida dalam larutan menjadi brom. Cl2 + 2Br- 2Cl- + Br2 Brom yang diabsorbsi dalam larutan Na2CO3, menghasilkan suatu campuran NaBr dan NaBrO3, yang bila diasamkan dan didestilasi menghasilkan brom. HBrO3 + 5HBr 3Br2 + 3H2O Digunakan untuk membuat etilen dibromida yang ditambahkan untuk bahan bakar motor yang berfungsi sebagai pembersih timbal. AgBr digunakan untuk tujuan-tujuan photografik, turunan-turunan organik seperti metil bromida, etil bromida, butil bromida dan bahan cat. NaBr sebagai obat penenang syaraf. 4. Yod diperoleh dari sendawa Chile (NaNO3) mengandung sedikit natrium yodat dan natrium peryodat.Yodat direduksi menjadi yod oleh NaHSO3. 2IO3- + 5HSO3- 3HSO4- + 2SO42- + H2O + I2
AgI digunakan untuk film photografi, dan KI digunakan dalam makanan binatang, tujuan-tujuan medis,untuk membuat yodoform CHI3 dan CH3I
5. Astatin tidak terdapat di alam. Isotop-isotop yang paling stabil adalah 210At dan 211At dengan waktu paruhnya masing-masing 8.3 jam dan 7.5 jam. Isotop 211At telah dibuat dengan menembak bismut dengan partikel berenergi tinggi. 209 83
,2n Bi 211 85 At
Bab 3 Kimia Unsur
Hidrogen halida HX Halogen semuanya bereaksi dengan hydrogen, membentuk hidrida HX. Sementara reaksi hidrogen dengan fluor agak kuat, reaksi dengan yod berlangsung lambat pada suhu kamar, ini menggambarkan berkurangnya reaktifitas dengan bertambahnya nomor atom. HF dan HCl biasanya dibuat dengan perlakuan garam-garamnya dengan asam sulfat kuat. CaF2 merupakan fluorida yang paling tersedia. CaF2 + H2SO4 CaSO4 + 2HF Larutan HF adalah sangat korosif, tetapi yang mengherankan sedikit korosi terjadi pada konsentrasikonsentrasi di atas 80%. HF digunakan untuk membuat fluorokarbon (Freon), yang digunakan dalam aerosol. kondisi anhidrous CCl4 + 2HF CCl2F2 + 2HCl + SbCl5 HF anhidrous merupakan suatu katalis untuk pembuatan alkilbenzen rantai panjang yang kemudian diubah menjadi sulfonat dan digunakan sebagai detergen. Larutan HF dalam air digunakan untuk menggambari glas (etching glass), pencampuran baja dan membuat banyak fluorida demikian seperti AlF3 dan BF3. Al2O3 + 6HF 2AlF3 + 3H2O H2SO4 B2O3 + 6HF 2BF3 + 3H2SO4.H2O AlF3 digunakan terutama untuk penambahan pada Al2O3 dalam ekstraksi elektrolitik dari aluminium. NH4Cl umumnya digunakan untuk membuat HCl di Laboratorium, karena NH4HSO4 dapat larut, dan reaksinya berjalan dengan baik; akan tetapi NaCl digunakan dalam industri karena ini lebih murah. NH4Cl + H2SO4 NH4HSO4 + HCl NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl HBr dan HI tidak dibuat dari reaksi diantara asam sulfat dan bromida atau yodida karena asam sulfat mengoksidasinya menjadi Br2 dan I2. HBr dapat diproduksi dengan aksi H3PO4 pada suatu bromida, tetapi di Laboratorium metoda yang biasa digunakan adalah menambahkan brom ke dalam campuran fosfor merah dan air. 2P + 3Br2 2PBr3 PBr3 + 3H2O H3PO3 3HBr HI dibuat dengan penambahan air ke dalam fosfor dan yod.HCl, HBr dan HI adalah gas, tetapi HF merupakan cairan dengan titik didih 19oC. Titik didih tinggi HF yang tidak diharapkan dikarenakan ikatan hidrogen diantara molekul-molekul HF.
Reaksi Halogen 1. Reaksi halogen dengan gas hidrogen Semua halogen, X2 bereaksi dengan gas hidrogen membentuk hidrogen halida, HX. H2(g) + X2
2 HX(g)
2. Reaksi halogen dengan logam Reaksi halogen dengan logam terbentuk halida bersenyawa ionik. Contoh: 2 Na(s) + Br2(l) → 2 NaBr(s) 2 Fe(s) + 3 Cl2(g) → 2 FeCl3 (l) Fluorin, klorin, dan bromin bereaksi langsung, sedangkan iodin bereaksi langsung tetapi lambat. 3. Reaksi halogen dengan Nonlogam Kemampuan bereaksi unsur-unsur halogen dengan unsur non-logam menunjukkan pola yang sama, yaitu kereaktifannya berkurang dari fluorin sampai iodin. C(s) + 2 F2(g) → CF4(s) Xe(g) + 2 F2(g) → XeF4(s) 4. Reaksi halogen dengan air Semua halogen larut dalam air. Unsur halogen yang dapat mengoksidasi air adalah fluorin dan klorin (berlangsung lambat), disebabkan potensial oksidasi air adalah –1,23 volt, sedangkan fluorin –2,87 volt, dan klorin – 1,36 volt. Contoh: 2 F2(g) + 4 e → 4 F- (aq) E° = +2,87 volt 2 H2 O(l) → 4 H+ (aq) + O2(g) + 4 e E° = –1,23 volt 2 F2(g) + 2 H2O(l) → 4 F- (aq) + 4 H+ (aq) + O2 (g) E° = +1,64 volt 2 F2(g) + 2 H2O(l) → 4 HF(aq) + O2(g) E° = +1,64 volt
Bab 3 Kimia Unsur
5. Reaksi halogen dengan basa Klorin, bromin, dan iodin dapat bereaksi dengan basa dan hasilnya tergantung pada temperatur saat reaksi berlangsung. Pada temperatur 15 °C, halogen, X2, bereaksi dengan basa membentuk campuran halida,X, dan hipohalit, XO. Contoh: Cl2(g) + 2 OH- (aq) → Cl- (aq) + ClO- (aq) + H2O(l)
SOAL – SOAL LATIHAN 1. Berdasarkan urutan sifat oksidator unsur-unsur halogen, maka reaksi Redoks di bawah ini yang tidak mungkin berlangsung adalah ..... a. Br2 + 2F- F2 + 2 Brd. Cl2 + 2Br- 2 Cl- + Br2 b. 2Br + F2 2F + Br2 e. 2 I- + Br2 I2 + 2 Brc. 2 Cl + F2 Cl2 + 2F 2. Gas klor di laboratorium dapat dihasilkan dengan cara mereaksikan…. a. MnO2 + NaCl b. Br2 + NaCl c. K2Cr2O7 + HCl d. H2SO4 + KCl e. KMnO4 + CaCl2 3. Logam yang tidak diperoleh dengan cara elektrolisa adalah … a. Merkuri b. Kalsium c. Natrium d. Aluminium e. Magnesium 4. Unsur halogen yang memiliki bilangan oksidasi hanya negatif adalah … a. Klorin b. Flourin c. Bromin d. Iodin e. Astatin 5. Unsur halogen iodin, pada suhu kamar mempunyai warna ….. a. merah b. kuning c. hijau d. coklat e. Ungu 6. Reaksi di bawah ini yang dapat menghasilkan unsur halogen, adalah …. a. Na Cl + I2 b. Fe S + HCl c. MnO2 + HCl p d. BaCl2 + H2SO4 e. AgNO3 + HBr 7. Bilangan oksidasi flour dalam mineral Kriolit adalah …. a. 0 b. +1 c. -1 d. +2 e. +3 8. Pada konsentrasi yang sama, asam berikut ini yang mempunyai pH paling besar adalah …. a. HClO4 b. HClO3 c. HClO2 d. HClO e. HF 9. Pada reaksi : H2SO4 + HI H2S + I2 + H2O 1 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen Jodida sebanyak ….. mol. a. 8 b. 6 c. 4 d. 2 e. 5 10. Pernyataan tentang unsur halogen berikut ini yang benar adalah.... a. F2 berwarna hijau muda dan berwujud gas b. Cl2 berwarna kuning muda dan berwujud cair c. Cl2 berwarna kuning muda dan berwujud cair d. Br2 berwarna biru muda dan berwujud cair e. I2 berwarna merah kecoklatan dan berwujud padat 11. Diketahui data potensial reduksi unsur halogen : Eo F2 = + 2,87 volt Eo Cl2 = + 1,36 volt o E Br2 = + 1,07 volt Eo I2 = + 0,54 volt Urutan daya pengoksidasi halogen dari yang besar ke kecil adalah.... a. Cl2 > Br2 > I2 > F2 d. I2 > Br2 > Cl2 > F2 b. F2 > Cl2 > Br2 > I2 e. Br2 > Cl2 > I2 > F2 c. Br2 > F2 > I2 > Cl2 12. Asam oksihalogen yang paling kuat adalah.... a. HIO4 b. HClO4 c. HClO3 d. HBrO3 e. HBrO4 13. Senyawa halogen berikut ini yang digunakan untuk obat penenang saraf dan pemutih adalah.... a. CH3Cl dan CF2Cl2 d. CH3I dan NaClO b. NaClO dan CaOCl2 e. AgBr dan CH3I c. CF2Cl2 dan NaClO 14. Tingkat oksidasi Xe dalam XeF4 adalah… a. +2 b. +6 c. +3 d. +8 e. +4 15. Halogen di bawah ini yan paling reaktif adalah……. a. Flourin b. Iodin c. Klorin d. Astatin e. Bromin 16. Urutan asam halida yang menunjukkan titik didih semakin rendah adalah a. HF– HCl –HBr - HI b. HI– HBr–HCl - HF c. HF–HI–HBr- HCl d. HI– HF –HCl – HBr e. HCl – HBr – HI - HF 17. Halogen yang mudah menyublim adalah……. a. F2 b. I2 c. Cl2 d. At e. Br2 18. Halogen yang mempunyai titik didih tertinggi adalah……
Bab 3 Kimia Unsur
a. Flourin b. Iodin c. Bromin d. Astatin e. Klorin 19. Salah satu zat kimia yang menyebabkan kerusakan lapisan ozon adalah... a. CCl4 b. CHCl3 c. CF2Cl2 d. CH3Cl e. CH2Cl2 20. Br2 dapat diperoleh dengan cara oksidasi……. a. I2 dan Br b. Br‾ dan Br2 c. I‾ dan Br2 d. Cl‾ dan Br2 e. Br‾ dan Cl2 21. Diantara pernyataan di bawah ini yang tidak benar dari unsur-unsur halogen. a. Merupakan unsur yang elektronegatif b. Keelektronegatifan flour paling kecil c. Iodium pada suhu kamar berwujud padat d. Pada suhu kamar flour berwujud gas e. Bila oksidasi F selalu -1 22. Senyawa yang dicampurkan ke dalam garam dapur untuk membuat garam beryodium adalah……. a. K2O3 b. NaIO3 c. NaCl d. NaIO e. NaClO 23. Dari percobaan reaksi halogen dengan ion halida diperoleh data pengamatan sebagai berikut :
Halogen A2, B2, dan C2 berturut-turut adalah .. a. F2, Cl2, Br2 b. F2, Br2, Cl2 c. Cl2, Br2, F2 d. Cl2, F2, Br2 e. Br2, Cl2, F2 24. Jika ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan KX yang tak berwarna dituangi gas klor, warnanya berubah menjadi kuning coklat. Larutan yang berwarna kuning coklat ini kemudian dikocok dengan CCl4 . Setelah didiamkan akan terpisah menjadi 2 lapisan, lapisan atas berwarna kuning coklat, sedangkan lapisan bawah berwarna ungu. Maka X tersebut adalah… a. Fb. Br c. BrO3– d. IO3– e. I25. Unsur-unsur klor, brom, yod bila dilihat dari data table di bawah ini merupakan unsur dalam satu golongan dalam system periodik;
Data yang menunjukkan bahwa halogen terdapat dalam satu golongan adalah data... a. Massa atom relatif b. Titik didih c. Titik lebur d. jari-jari atom e. Konfigurasi elektron
UJI KOMPETENSI SIFAT UNSUR ( HALOGEN ) 1.
Unsur golongan halogen F, Cl, Br dan I, manakah : Jari-jari terbesar a. Energi ionisasi terkecil b. Titik didih terbesar c. Afinitas elektron terkecil d. Oksidator terkuat Jawab : ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. 2.
Isilah tabel berikut : Halogen F2 Cl2 Br2 I2
Wujud ………. ………. ………. ……….
Warna ………. ………. ………. ……….
Reaksi dalam air ………………………………….. ………………………………….. ………………………………….. …………………………………..
Jawab : ……………………………………………………………………………………………………. 3.
Diketahui potensial reduksi standart halogen sebagai berikut :
Bab 3 Kimia Unsur
Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) F2(g) + 2e 2F-(aq) Cl2(g) + 2e 2Cl-(aq) Br2(l) + 2e 2Br-(aq) I2(s) + 2e 2I-(aq)
Eo = 0,77 volt Eo = 2,87 volt Eo = 1,36 volt Eo = 1,06 volt Eo = 0,54 volt
a.
Tentukan potensial reaksi antara halogen dengan ion besi (II) ? X2(aq) + 2 Fe2+(aq) 2X-(aq) + 2 Fe3+(aq) Eo = …. Volt ? ( X = F, Cl, Br, dan I ) b. Halogen manakah yang diharapkan dapat mengoksidasi ion besi (II) ? Jawab : ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. 4.
Tentukan potensial reaksi antara ion halida dengan ion besi (III) ? 2X-(aq) + 2 Fe3+(aq) X2(aq) + 2 Fe2+(aq) Eo = …. Volt ?
( X = F, Cl, Br, dan I )
Ion halida manakah yang dapat mereduksi ion besi (III) ? Jawab : ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………….
Bab 3 Kimia Unsur
GOLONGAN I A - LOGAM ALKALI
Sifat-sifat Umum
Unsur logam alkali memiliki harga keelektronegatifan yang sangat kecil. Jika unsur ini bereaksi dengan unsur lain akan membentuk senyawa dengan suatu perbedaan keelektronegatifan yang cukup besar di antara kedua atom yang berikatan, maka ikatan ionik dibentuk. Senyawa logam alkali umumnya merupakan senyawa ionik. Senyawa ionik dibentuk karena panas pembentukannya adalah negatip (H negatip). Perubahan energi (enthalpi) keseluruhan yang dilibatkan mulai dari unsur dan diakhiri dengan suatu kristal ionik ditunjukan dalam siklus Born-Haber: + panas sublimasi S Na(s) Na(g) + Cl(g) + ½ panas disosiasi D ½Cl2(g) -Hf - afinitas elektron + energi ionisasi panas pembentukan IE EA - energi kisi U NaCl
Na+(g)
+
Cl-(g)
Dengan menggunakan Hukum Hess: -Hf = +S +½D + IE - EA – U
Sifat-sifat Kimia Unsur-unsur ini secara kimia adalah sangat reaktif dan kusam segera dalam udara membentuk oksidanya. (Li membentuk nitrida, unsur-unsur alkali lainnya tidak). Litium nitrida berwarna merah delima, dan ionik. Menurun dari Li ke Cs, reaksinya dengan air meningkat dahsyat, membebaskan hidrogen dan membentuk hidroksida.Daya oksidasi logam alkali sangat besar. Hal ini disebabkan jari-jari atom logam alkali sangat besar sehingga sangat mudah melepaskan elektron. Dari atas ke bawah dalam tabel periodik daya oksidasi logam alkali makin bertambah karena jari-jari atom makin besar. Logam alkali merupakan reduktor (pereduksi) sangat kuat. Atom unsur logam alkali sangat mudah melepaskan elektron karena itu logam alkali sangat mudah teroksidasi.
Bab 3 Kimia Unsur
Pembuatan Logam Alkali dan Senyawanya 1. Pembuatan Logam Natrium (Proses Down) Elektrolisis leburan (lelehan) NaCl yang dicampur dengan CaCl2 Reaksi elektrolisis leburan NaCl. 2 NaCl(l) → 2 Na+(aq) + 2 Cl- (aq) Katode (–) :2 Na+(aq) + 2 e → 2 Na(l) Anode (+): 2 Cl- (aq) → Cl2(g) + 2e _______________________________+ 2 NaCl(l) → 2 Na(l) + Cl2(g)
2. Logam kalium dapat dibuat dengan cara sebagai berikut. a. Elektrolisis leburan KOH, tetapi karena kalium yang dihasilkan mudah larut dalam leburan KOH maka proses itu tidak efektif. b. Elektrolisis leburan KCN. c. Reduksi garam kloridanya. d. Reduksi KCl dengan natrium. 3. Logam litium (Li) dibuat secara elektrolisis leburan LiCl. Logam Li diperoleh di katode dan gas Cl2 diperoleh di anode. 4. Pembuatan Senyawa Alkali (NaOH) Senyawa natrium hidroksida dapat dibuat dengan cara elektrolisis larutan NaCl. Persamaan elektrolisis larutan NaCl dengan Sel Nelson. 2 NaCl(l) → 2 Na+(aq) + 2 Cl- (aq) Katode :2 H2O(l) + 2 e → 2 OH-(aq) + H2(g) Anode :2 Cl-(aq) → Cl2(g) + 2 e ____________________________________+ 2 NaCl(aq)+ 2 H2O(l)→2 NaOH(aq) + Cl2(g)+ H2(g) Kegunaan Logam Natrium (Na) 1. Natrium sebagai cairan pendingin pada reaktor nuklir, karena meleleh pada 98 °C, mendidih pada 900 °C. 2. Membuat senyawa natrium yang tidak dapat dibuat dari NaCl, seperti natrium peroksida (Na2O2) dan natrium sianida(NaCN). 3. Campuran Na dan K untuk termometer temperatur tinggi. 4. Pada industri pembuatan bahan anti ketukan pada bensin, yaitu TEL (tetraetillead), untuk membentuk logam paduan (aloi) dengan Pb. Kegunaan Natrium Hidroksida (NaOH) Natrium hidroksida disebut dengan nama kaustik soda atau soda api yang banyak digunakan dalam industri berikut. 1. Sabun dan deterjen. Sabun dibuat dengan mereaksikan lemak atau minyak dengan NaOH. 2. Pulp dan kertas. Untuk mendapatkan bubur selulosa (pulp), bahan baku pulp, dilakukan dengan memasak kayu, bambu, dan jerami dengan kaustik soda. 3. Pengolahan aluminium. NaOH digunakan untuk mengolah bauksit menjadi alumina, Al2O3 murni. Bauksit yang masih kotor direaksikan dengan larutan NaOH pekat sehingga Al 2O3 dan SiO2 larut, Fe2O3 dan kotoran lain tidak. 4. NaOH pada industri tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi, serta pembuatan senyawa natrium lainnya. Kegunaan Kalium (K) 1. Tumbuhan membutuhkan garam-garam kalium, tidak sebagai ion K sendiri, tetapi bersama-sama dengan ion Ca dalam perbandingan tertentu. 2. Pembuatan kalium superoksida (KO2) yang dapat bereaksi dengan air membentuk oksigen. 4 KO2(s) + 2 H2O(l) → 4 KOH(aq) + 3 O2(g) Senyawa KO2 sebagai bahan cadangan oksigen dalam tambang (bawah tanah), kapal selam, dan untuk memulihkan seseorang yang keracunan gas. Kegunaan Senyawa Kalium 1. KOH pada industri sabun lunak. 2. KCl dan K2SO4 untuk pupuk tanaman. 3. KNO3 sebagai komponen esensial dari bahan peledak, petasan, kembang
Bab 3 Kimia Unsur
api. 4. KClO3 untuk pembuatan korek api, bahan peledak, mercon, sebagai bahan pembuat gas Cl2, apabila direaksikan dengan larutan HCl pada laboratorium. 5. K2CO3 pada industri kaca. Logam alkali bila dipanaskan dapat memancarkan warna nyala khas, dapat dipakai untuk mengenali jenis logam alkali dalam senyawa tersebut. Dalam kehidupan sehari-hari warna nyala logam alkali dapat dilihat pada lampu.
Reaksi Logam Alkali:
Bab 3 Kimia Unsur
Kelimpahan Logam Alkali
SOAL – SOAL LATIHAN 1. Pada elektrolisa senyawa berikut ini, akan dihasilkan unsur logam golongan IA atau IIA, kecuali…. A. BaCl2 (l) B. MgCl2 (l) C. NaCl(l) D. CaCl2 (l) E. CuCl2 (l) 2. Logam alkali/alkali tanah mempunyai warna nyala khas. Warna nyala dari Na, K, Sr dan Ba berturutturut adalah.... A. ungu, kuning, merah hijau B. merah, ungu, kuning, hijau C. kuning, ungu, merah, hijau D. hijau, merah, ungu, kuning E. ungu, merah, hijau, kuning 3. Di laboratorium dan di rumah tangga selalu terdapat garam NaCl pernyataan yang benar untuk garam NaCl adalah...... A. bila larutan NaCl dielektrolisa akan terjadi endapan Na B. sukar bereaksi dengan AgNO3 karena akan larut C. leburannya dielektrolisa menghasilkan gas hidrogen D. ikatan kimia yang terjadi adalah kovalen E. sangat mudah larut dalam air 4. Jika sifat unsure natrium dibandingkan dengan sifat unsure magnesium, maka unsure natrium A. energi ionisasinya lebih besar D. jari-jari atomnya lebih kecil B. lebih bersifat oksidator E. sifat reduktornya lebih lemah C. lebih bersifat basa 5. Data pengamatan logam Na direaksikan dengan air yang ditetesi phenolptalein, yaitu: - timbul gas - terjadi nyala - timbul letupan - warna air berubah merah, Zat yang dihasilkan adalah …. A. gas H2 dan gas H2O D. gas O2 dan gas H2 B. gas O2 dan energi besar E. larutan NaOH dan gas H2 C. larutan NaOH dan gas O2 6. Larutan basa alkali berikut yang paling kuat adalah …. A. KOH B. NaOH C. LiOH D. RbOH E. CsOH 7. Logam kalium adalah reduktor kuat. Fakta yang mendukung pemyataan tersebut adalah .... A. logam kalium sangat lunak B. KOH adalah elektrolit kuat C. Logam kalium mudah bereaksi dengan air D. KOH adalah basa kuat E. Kalium berwarna nyala ungu 8. Dua senyawa masing-masing diuji dengan tes nyala, senyawa yang satu memberikan warna kuning emas dan senyawa yang kedua memberikan.warna ungu. Berdasarkan hal ini dapat diramalkan senyawa 1 dan 2 tersebut berturut-turut mengandung kation ........ A. Natrium dan kalium B. Litium dan magnesium
Bab 3 Kimia Unsur
C. Stronsium dan barium E. Sesium dan berilium
D. Rubidium dan kalsium
GOLONGAN II A LOGAM ALKALI TANAH Terdapatnya di Alam:
Sifat-sifat Umum
Bab 3 Kimia Unsur
Kereaktifan logam alkali tanah besar. Hal ini disebabkan jari-jari atom logam alkali tanah besar sehingga mudah melepaskan elektron. Dari atas ke bawah sifat kereaktifan makin bertambah karena jari-jari atom makin besar. Logam alkali tanah merupakan reduktor (pereduksi) kuat. Unsur-unsur logam alkali tanah mudah melepaskan elektron, karena itu logam alkali tanah mudah teroksidasi. Kelarutan dari sulfat alkali tanah dalam air berkurang dari atas ke bawah dalam golongannya, kelarutan BeSO4 > MgSO4 >> CaSO4 > SrSO4 > BaSO4, dan CaSO4 adalah hampir tak-larut. Kelarutan lebih tinggi dari berilium dan magnesium sulfat karena ion-ionnya jauh lebih kecil yang memiliki energi solvasi yang sangat tinggi.
Bab 3 Kimia Unsur
Kesadahan Air Air sadah adalah air yang mengandung garam kalsium dan magnesium. Garam tersebut terlarut Ca2+dan Mg2+ bersama-sama dengan anion HCO=3, SO=4 dan ClKerugian yang ditimbulkan oleh air sadah: 1. Menyebabkan sabun tidak berbusa. Sabun akan berbusa jika ion Ca dan Mg diendapkan. Jadi air sadah mengurangi daya pembersih sabun, sehingga pemakaian sabun jadi boros. 2. Menimbulkan kerak pada ketel yang dapat menyumbat katup pada ketel tsb. Mengakibatkan penghantaran panas dari ketel berkurang, sehingga memboroskan penggunaan bahan bakar. Kesadahan sementara Kesadahan sementara terjadi jika air mengandung Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2. Kesadahan ini dapat dihilangkan dengan pemanasan. Reaksinya adalah, Ca(HCO3)2 (aq) → CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Mg(HCO3)2 (aq) → MgCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Kesadahan Tetap Kesadahan tetap terjadi jika air mengandung CaSO4, MgSO4, CaCl2, dan MgCl2. Kesadahan tetap tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, harus direaksikan dengan soda, Na2CO3, atau air kapur, Ca(OH)2, sehingga ion Ca dan Mg akan mengendap. Reaksinya sebagai berikut, CaSO4(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + Na2SO4(aq) MgSO4(aq) + Na2CO3(aq) → MgCO3(s) + Na2SO4(aq) MgCl2(aq) + Ca(OH)2(aq) → Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq) Pembuatan Logam Alkali Tanah Elektrolisis Lelehan MgCl2 Leburan MgCl2 harus dicampur dengan CaCl2 untuk menurunkan titik lebur, sehingga menjadi sekitar 700 °C. Sebagai anode digunakan karbon/grafit (C). Gas Cl2 yang dihasilkan digunakan kembali untuk membuat HCl.
Kegunaan Logam Alkali Tanah
Bab 3 Kimia Unsur
Berilium (Be) Kegunaan berilium dalam kehidupan sehari-hari antara lain. 1. Pada tabung sinar X, komponen reaktor atom, pembuatan salah satu komponen televisi. 2. Campuran logam berilium dan tembaga (alloy) digunakan pada pembuatan klip, sambungan listrik, dan pegas. Magnesium (Mg) 1. Pembuatan logam paduan (alloy), membuat campuran logam yang ringan dan liat yang dapat digunakan suku cadang pesawat terbang atau alat-alat rumah tangga. 2. Sebagai pelindung katode untuk mencegah korosi pada pipa atau tangki karena Mg lebih reaktif dibandingkan dengan besi. 3. Untuk kembang api dan pada lampu blitz . Kalsium (Ca) 1. Sebagai pereduksi dalam pembuatan logam lain yang kurang umum, seperti Sc, W, Th, U, Pu, dan lantanida dari oksida atau fluoridanya. 2. Dalam pembuatan baterai. 3. Pada pembuatan alloy tembaga dan aluminium. 4. Unsur kalsium banyak terdapat dalam susu dan teri yang berperan dalam pertumbuhan tulang dan gigi. Warna Nyala Logam Alkali Tanah
SOAL LATIHAN 1.
Dari tes nyala senyawa logam diperoleh data sebagai berikut: Senyawa Warna Logam Nyala P Kuning Q Ungu R Hijau S Merah T biru Warna nyala merah yang dihasilkan senyawa logam S menandakan bahwa senyawa logam S mengandung logam …. A. Na B. Cu C. Sr D. Ba E. K 2. Oksida beberapa unsure di bawah ini jika dimasukkan ke dalam air akan menghasilkan larutan basa, kecuali …. A. BaO B. SO2 C. Na2O D. CaO E. NH3 3. Bila sifat-sifat unsure 4Be dibandingkan dengan unsure 28Sr maka diperoleh data sebagai berikut: I. Daya reduksi unsure Be lebih besar daripada Sr II. Energi ionisasi unsure Be lebih besar daripada Sr III. Be lebih mudah bereaksi dengan O2 daripada Sr IV. Hidroksida unsure Be lebih sukar larut daripada Sr Pernyataan yang benar untuk sifat-sifat unsure golongan alkali tanah adalah A. I dan II B. I dan IV C. II dan III D. II dan IV E. I dan III 4. Enam buah tabung reaksi diisi dengan air yang berasal dari berbagai sumber kemudian diuji. Hasil percobaannya sebagai berikut: Nomor Tabung 1 2 3 4 5 6
Hasil pemanasan
Hasil penambahan Na2CO3
Terjadi endapan putih Terjadi endapan putih -
Terjadi endapan putih Terjadi endapan putih -
Bab 3 Kimia Unsur
Dari data di atas tabung yang berisi air sadah tetap adalah …. A. 1 dan 3 B. 2 dan 3 C. 1 dan 5 D. 4 dan 6 E. 2 dan 5 5. Di antara senyawa berikut ini yang dapat dipakai sebagai obat pencuci perut adalah… A. KNO3 B. MgSO4.7H2O C. NaHCO3 D. CaSO4.2H2O E. Na2CO3 6. Basa alkali tanah yang paling sukar larut dalam air dan mempunyai sifat amfoter adalah …. A. Be(OH)2 B. Sr(OH)2 C. Mg(OH)2 D. Ba(OH)2 E. Ca(OH)2 7. Kesadahan sementara pada air disebabkan oleh garam …. A. MgSO4 B. CaSO4 C. CaCl2 D. Ca(HCO3)2 E. MgCl2 8. Larutan basa alkali berikut yang paling kuat adalah …. A. KOH B. NaOH C. LiOH D. RbOH E. CsOH 9. Reaksi pembuatan logam magnesium yang paling tepat adalah …. A. reduksi MgO dengan karbon B. elektrolisis dengan MgSO4 C. reaksi MgCl2 dengan TiCl2 D. elektrolisis leburan MgCl2 E. pemanggangan MgCO3 sampai 400 0C 10. Pasangan garam alkali tanah yang menyebabkan kesadahan tetap pada air adalah ........ A. CaSO4 dan Sr(HCO3)2 B. CaCl2 dan MgCl2 C. Mg (HCO3)2 dan MgCl2 D. Ca(HCO3)2 dan Mg (HCO3)2 E. CaCl2 dan Ca(HCO3)2 11. Perhatikan gambar uji nyala dari ion alkali tanah berikut:
Warna nyala dari ion Na+ dan ion Ba2+ adalah ........ A. 5 dan 2 B. 1 dan 2 C. 2 dan 5 D. 1 dan 4 E. 3 dan 5 12. Hasil elektrolisa lar Magnesium Jodida adalah …. A. O2 dan I2 D. Mg dan H2 B. H+ dan I2 E. H2 dan I2 C. Mg dan O2 13. Reaksi di bawah ini keseluruhannya berlangsung kecuali …. A. Ca + Br2 B. Mg + O2 C. Mg + Cl2 D. Ba + N2 E. Ca + Ar 14. Pada pemanasan 2,46 gr garam Inggris / Mg SO4 . xH2O ternyata beratnya berkurang sebanyak 1,26 gr. Mg = 24, S = 32 ,O = 16 maka rumus garam Inggris tersebut adalah … A. Mg SO4 . 9H2O B. Mg SO4.5H2O C. Mg SO4.7H2O D. Mg SO4 . 3H2O E. Mg SO4 .2H2O
Bab 3 Kimia Unsur
a.
UJI KOMPETENSI ALKALI – ALKALI TANAH Sifat Fisika dan Kimia Sifat
Li
Na
K
Rb
181 1347 0,53
97,8 883 0,97
63,6 774 0,86
38,9 688 1,53
28,4 678 1,88
520 7298
496 4562
419 3051
403 2632
376 2420
1,0 -3,04 1,52 0,60 0,6 17,4
0,9 -2,71 1,86 0,95 0,4 35,2
0,8 -2,92 2,31 1,33 0,5 23,1
0,8 -2,92 2,44 1,48 0,3 13,0
0,7 2,92 2,62 1,69 0,3 8,1
Be
Mg
Ca
Sr
1278 2970 1,85
649 1090 1,74
839 1484 1,54
769 1384 2,6
725 1640 3,51
899 1757 14848 1,5 -1,70 1,11 0,30 5 8,8
738 1451 7733 1,2 -2,38 1,60 0,65 2,0 36,3
590 1145 4912 1,0 -2,76 1,99 1,5 1,5 35,2
590 1064 4210 1,0 -2,89 2,15 1,13 1,8 7,0
503 965 3430 0,9 -2,90 2,17 1,35 2 -
Cs Titik cair oC Titk didih oC Massa jenis (g/cm3) Energi ionisasi - pertama (kJ/mol) - kedua (kJ/mol) - ketiga (kJ/mol) Keelektronegatifan Eo reduksi (volt) Jari-jari atom (oA) Jari-jari ion (oA) Kekerasan Daya hantar Sifat
Ba Titik cair oC Titk didih oC Massa jenis (g/cm3) Energi ionisasi - pertama (kJ/mol) - kedua (kJ/mol) - ketiga (kJ/mol) Keelektronegatifan Eo reduksi (volt) Jari-jari atom (oA) Jari-jari ion (oA) Kekerasan Daya hantar 1.
Bandingkan kecenderungan kereaktifan alkali dan alkali tanah dalam : a. satu golongan b. satu perioda Jelaskan setiap jawabannya ! Jawab : ……………………………………………………………………………………………………………………..
2.
Bandingkan sifat alkali dan alkali tanah dalam hal ( lihat tabel di atas ) : a. Jari-jari atom b. Titik cair / titik didih c. Energi ionisasi d. Potensial reduksi e. Kereaktifan Jawab : ……………………………………………………………………………………………………………………..
3.
Diantara logam alkali tanah manakah yang ( lihat tabel di atas ) : a. b. c. d. e. f.
4.
Paling reaktif Reduktor terkuat Bersifat radioaktif Paling keras Tahan karat Bersifat ampoter
Logam alkali manakah yang ( lihat tabel ) : a. terapung di air b. berwujud cair pada suhu 30oC c. mempunyai titik leleh tertinggi d. mengapa logam Natrium harus di simpan di minyak tanah ! Jawab : ……………………………………………………………………………………………………………………..
Bab 3 Kimia Unsur
5.
Berdasarkan tabel di atas, tuliskan perubahan entalpi reaksi berikut : a. Mg(s) Mg+(g) + e H = …. + 2+ b. Mg (g) Mg (g) + 2e H = …. c. Mg(s) Mg2+(g) + 2e H = …. Sebutkan nama dari H reaksi ( a ), ( b ) dan reaksi ( c ) di atas ! Jawab : ……………………………………………………………………………………………………………………..
6.
Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi berikut : a. kalium dengan air b. rubidium dengan hidrogen c. stronsium dengan nitrogen d. kalium dengan oksigen e. kalium dengan oksigen berlebihan f. kalsium dengan asam klorida g. berilium dengan natrium hidroksida h. magnesium di bakar di udara Jawab : …………………………………………………………………………………………………………………….
Bab 3 Kimia Unsur
