GOLONGAN ALKALI

1. PENDAHULUAN

Nama “ Alkali berasal dari bahasa arab Al-Qali yang artinya abu . Sebab para ilmuan

Muslim pada abad pertengahan mendapatkan garam-garam alkali dari abu tumbuhan laut

yang dibakar. Unsur- unsur alkali tergolong logam karena mempunyai sifat-sifat logam

yaitu permukaan mengkilap, mudah ditempa, dan merupakan konduktor listrik dan panas

yang baik. Golongan ini disebut alkali karena dapat bereaksi dengan air dingin membentuk

senyawa yang bersifat alkalis (basa). Logam-logam alkali merupakan golongan IA dalam

Sistem Periodik Unsur. Unsur Alkali terdiri dari Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K),

Rubidium (Rb), Sesium (Cs), dan Fransium (Fr). Fransium jarang dipelajari sebagai salah

satu anggota unsur Golongan IA, sebab Fransium adalah unsur radioaktif yang tidak stabil

dan cenderung meluruh membentuk unsur baru lainnya.

2. KELIMPAHAN

Logam-logam golongan IA umumnya selalu ditemukan dalam bentuk persenyawaan

berupa mineral-mineral di perut bumi, misalnya natrium yang ditemukan secara luas

sebagai NaCl dalam deposit garam dan air laut.

Untuk Natrium, selain banyak terdapat pada air laut sebagai NaCl, juga terdapat

dalam borak (Na2B4O7.10H2O), trona (Na2CO3.NaHCO3.2H2O), saltpeter (NaNO3),

dan mirabilit (Na2SO4).

Untuk Kalium, logam ini terdapat dalam berbagai mineral seperti sylvit(KCl),

sylvinite (campuran KCl dan NaCl), karnalit(garam rangkap KCl. MgCl2.6H2O)

Untuk Litium, logam ini terdapat dalam berbagai mineral silikat seperti spodumene

(LiAlSi2O6) dan Lepidolit {Li2Al2(SiO3)3(FOH)2}

Unsur rubidium banyak terdapat di alam dalam jumlah yang kecil pada mineral-

mineral tertentu yang biasanya bersatu dengan logam alkali lainnya. Selain itu unsur

rubidium juga terdapat pada teh, kopi, tembakau,dan beberapa tumbuhan lain.

Cesium banyak terdapat di alam pada lapisan-lapisan batuan, dan dalam bentuk

mineral seperti pollux (pollucit), lepidotite, carnallite, dan feldspar.

Fransium jarang ditemukan karena merupakan hasil peluruhan bahan radioaktif

227Ac dengan waktu paro 21 menit.

3. EKSTRAKSI

Reduksi ion +1 logam alkali menjadi unsur netral secara umum tidak bisa dilakukan

dengan cara-cara kimia biasa, tetapi dapat dilakukan dengan mudah secara elektrolisis dari

garam-garam netralnya.

Logam Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl (proses Down). Titik

leleh senyawa NaCl cukup tinggi (801°C), sehingga diperlukan jumlah energi yang besar

untuk melelehkan padatan NaCl. Dengan menambahkan zat aditif CaCl2, titik leleh dapat

diturunkan menjadi sekitar 600°C, sehingga proses elektrolisis dapat berlangsung lebih

efektif tanpa pemborosan energi. Logam natrium juga dibuat dengan elektrolisis campuran

NaCI dan NaF cair.

Litium diekstraksi dari LiCl dengan cara yang sama. Pertama-tama, ke dalam

spodumene ditambahkan CaO lalu dipanaskan dan diperoleh LiOH. Kemudian ke dalam

LiOH ditambahkan HCl sehingga diperoleh LiCl. Logam litium juga dapat dibuat dengan

elektrolisis campuran lelehan LiCl dan KCL cair. Penambahan KCL cair berfungsi untuk

menurunkan titik leleh LiCl.

Logam Kalium tidak dapat diperoleh melalui metode elektrolisis leburan garamnya

karena titik lebur dan titik didih logamnya yang relatif rendah serta kecenderung menguap

pada temperatur reaksi. Tetapi, uap Natrium dapat digunakan untuk mengatasi kendala

tersebut. Jadi, logam Kalium hanya dapat diperoleh melalui reaksi antara lelehan KCl

dengan uap logam Natrium pada suhu 892°C dimana uap Natrium dilewatkan ke dalam

leburan KCl di dalam tower fraksinasi yang menghasilkan alloy Na-K yang kemudian

dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya dengan jalan destilasi. Logam Kalium

juga dapat dibuat dengan elektrolisis campuran KCL dan CaCl2 cair.

Selain logam Kalium, Rubidium dan Sesium juga sulit diperoleh melalui elektrolisis

leburan garamnya karena titik lebur dan titik didih logamnya yang relatif rendah serta

kecenderung menguap pada temperatur reaksi. Dengan cara yang sama, yaitu

menggunakan uap Natrium, Rubidium dan Sesium dapat diperoleh dari RbCl dan CsCl.

Atau sebagai produk samping ekstraksi Li dari spodumene dalam jumlah kecil.

Sejumlah kecil Na, K, Rb, dan Cs juga dapat diperoleh dari peruraian termal azida-

azidanya :

2 NaN3 2 Na + 3 N2

570K, vacum

Li tidak dapat diperoleh dengan cara seperti ini karena produk-produk reaksi dapat

bergabung kembali menghasilkan nitrida, Li3N seperti pada persamaan reaksi:

6 Li + N2 2 Li3N

4. SIFAT – SIFAT

a. Sifat – Sifat Golongan Alkali

Dalam satu golongan, jari-jari atom semakin meningkat dari atas ke bawah.

Meningkatnya jari-jari atom dipengaruhi oleh jumlah kulit elektron di sekitar inti

dimana semakin banyak kulit elektron, maka semakin banyak ruang yang diisi

karena elektron saling menolak satu sama lain. Ini berarti bahwa atom-atom secara

golongan semakin kebawah akan semakin besar sehingga jari-jari atom juga ikut

membesar.

Dalam satu golongan, energi ionisasi pertama semakin berkurang dari atas ke

bawah. Seperti yang sudah diketahui, jari-jari atom meningkat dari atas ke bawah.

Semakin besar ukuran jari-jari atom menyebabkan jarak dari inti ke elektron terluar

semakin jauh sehingga elektron-elektron tersebut semakin mudah terlepas,akibatnya

energi ionisasinya semakin berkurang.

Dalam satu golongan, keelektronegatifan akan semakin berkurang dari atas ke

bawah. Seperti yang sudah diketahui, apabila atom-atom menjadi lebih besar, maka

jari-jari atom akan ikut membesar dan membuat elektron terluar akan terus menjauh

dari inti atom, sehingga kurang kuat tertarik ke inti. Dengan kata lain, semakin ke

bawah golongan, unsur-unsur menjadi semakin kurang elektronegatif.

Dalam satu golongan, titik lebur maupun titik leleh akan semakin berkurang dari

atas ke bawah. Ketika atom menjadi lebih besar, inti akan semakin menjauh dari

elektron-elektron terluar, sehingga gaya tarik berkurang dan ikatannya menjadi

lemah. Akibatnya, atom-atomnya bisa bergerak bebas dan lebih mudah terpisah

untuk membentuk wujud cair dan pada akhirnya membentuk wujud gas.

Dalam satu golongan, kereaktifan akan semakin meningkat dari atas ke bawah.

Sebab semakin ke bawah atom akan semakin besar,begitu juga dengan jari-jari atom

sehingga inti akan semakin menjauh dari elektron terluar dan menyebabkan gaya

tarik berkurang, akibatnya mudah melepaskan elektron (teroksidasi) untuk mencapai

kestabilan. Karena semua logam-logam pada golongan I mudah teroksidasi, maka

harus dihindarkan dari bersentuhan dengan udara. Untuk mencegah terjadinya

oksidasi, ada beberapa cara yang dapat dilakukan :

i. Lithium, natrium dan kalium dapat disimpan di dalam minyak ( Lithium

sebenarnya mengapung dalam minyak, tetapi terdapat cukup banyak lapisan

minyak untuk melindunginya. Itulah sebabnya lithium kurang reaktif dibanding

unsur lain dalam Golongan 1 ).

ii. Rubidium dan cesium biasanya disimpan dalam tabung-tabung kaca tertutup

untuk mencegahnya bersentuhan dengan udara. Tabung-tabung tempat

menyimpan kedua logam ini bisa berupa lingkungan gas vakum atau lembam,

seperti gas argon. Tabung-tabung ini dipecahkan tutupnya jika logam didalamnya

akan digunakan.

b. Sifat – Sifat Logam-Logam Alkali

Natrium atau sodium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki

simbol Na dan nomor atom 11. Natrium adalah logam yang lunak seperti lilin,

keperakan, sangat reaktif, apinya berwarna kuning, beroksidasi dalam udara, dan

bereaksi kuat dengan air, sehingga harus disimpan dalam minyak. Karena sangat

reaktif, natrium hampir tidak pernah ditemukan dalam bentuk unsur murni.

Natrium mengapung di air, menguraikannya menjadi gas hidrogen dan ion

hidroksida. Jika digerus menjadi bubuk, natrium akan meledak dalam air secara

spontan. Namun, biasanya ia tidak meledak di udara bersuhu di bawah 388 K.

Rubidium dapat menjelma dalam bentuk cair pada suhu ruangan. Ia merupakan

logam akali yang lembut, keperak-perakan dan unsur akali kedua yang paling

elektropositif. Ia terbakar secara spontan di udara dan bereaksi keras di dalam air,

membakar hidrogen yang terlepaskan. Dengan logam-logam alkali yang lain,

rubidium membentuk amalgam dengan raksa dan campuran logam dengan emas,

cesium dan kalium. Ia membuat lidah api bewarna ungu kekuning-kuningan. Unsur

ini harus disimpan dalam minyak mineral yang kering, di dalam vakum atau

diselubungi gas mulia.

Kalium merupakan unsur yang sangat reaktif dan yang paling elektropositif di

antara logam-logam. Kecuali litium, kalium juga logam yang sangat ringan.

Kalium sangat lunak, dan mudah dipotong dengan pisau dan tampak keperak-

perakan pada permukaan barunya. Elemen ini cepat sekali teroksida dengan udara

dan harus disimpan dalam kerosene (minyak tanah). Seperti halnya dengan logam-

logam lain dalam grup alkali, kalium mendekomposisi air dan menghasilkan gas

hidrogen. Unsur ini juga mudah terbakar pada air. Kalium dan garam-garamnya

memberikan warna ungu pada lidah api.

Secara fisik, litium tampak keperak-perakan, mirip natrium (Na) dan kalium (K),

anggota seri logam alkali. Litium bereaksi dengan air, tetapi tidak seperti natrium.

Litium memberikan nuansa warna pelangi yang indah jika terjilat lidah api, tetapi

ketika logam ini terbakar benar-benar, lidah apinya berubah menjadi putih.

Cesium memiliki titik leleh 28,4 ° C (83.1 ° F), menjadikannya salah satu dari

beberapa unsur logam yang cair di suhu kamar. Selain itu logam ini memiliki titik

didih , 641 ° C (1186 ° F). Cesium adalah bentuk paduan emas dengan logam alkali

lainnya, dan amalgam dengan merkuri. Pada suhu di bawah 650 ° C (1202 ° F),

berpadu dengan kobalt, besi, molibdenum, nikel, tantalum platinum, atau tungsten.

Cesium membentuk senyawa intermetalik baik didefinisikan dengan antimon,

galium, indium dan thorium, yang fotosensitif . Cesium bercampur dengan logam

alkali lain (kecuali dengan litium), dan paduan dengan distribusi molar cesium

41%, 47% kalium, dan natrium 12% memiliki titik leleh terendah dari setiap

paduan logam yaitu pada -78 ° C (-108 ° F). Logam Cesium sangat reaktif dan

sangat piroforik. Bereaksi eksplosif dengan air bahkan pada temperatur rendah.

Reaksi dengan air padat terjadi pada temperatur -116 ° C (-177 ° F). Karena

reaktivitas tinggi, logam cesium diklasifikasikan sebagai bahan berbahaya. Cesium

disimpan dan dikirim dalam hidrokarbon jenuh kering seperti minyak mineral.

Demikian pula harus ditangani di bawah atmosfer inert seperti argon. Hal ini dapat

disimpan dalam vakum-disegel ampul kaca borosilikat. Dalam jumlah lebih dari

sekitar 100 gram (3,5 oz), cesium dikirim dalam wadah tertutup rapat berbahan

stainless steel. Sifat kimia dari cesium serupa dengan logam alkali lainnya, tetapi

lebih dekat mirip dengan rubidium. Beberapa perbedaan kecil muncul dari fakta

bahwa cesium memiliki massa atom yang lebih tinggi dan lebih elektropositif dari

yang lain (non-radioaktif). Cesium adalah unsur kimia yang paling elektropositif

stabil. Ion cesium juga lebih besar dan kurang “keras” daripada logam alkali

ringan.

c. Sifat Fisika dan Sifat Kimia Alkali

Sifat fisika unsur logam golongan alkaliSifat

Li Na K Rb Cs

Nomor atom 3 11 19 37 55

Jari-jari atom 155 190 235 248 267

Jari-jari ion M 60 95 133 148 169

Titik leleh 181 97,8 63,6 38,9 28,4

Titik didih 1347 883 774 688 678

Kerapatan 0,53 0,97 0,86 1,59 1,90

Kekerasan 0,6 0,4 0,5 0,3 0,3

Warna nyala Merah Kuning Ungu Merah Biru

Sifat kimia Unsur logam golongan alkali

Secara umum sifat kimia unsur-unsur logam alkali adalah sangat reaktif. Artinya,

mudah mengalami reaksi dengan zat lainnya membentuk senyawa. Kereaktifan

logam alkali dipengaruhi oleh jari-jari atom dan energi ionisasinya.Sifat

Li Na K Rb Cs

Konfigurasi electron (He)2s1 (Ne)3 s1 (Ar)4 s1 (Kr)5 s1 (Xe)6 s1

Energi ionisasi pertama 519 498 418 401 376

Keelegtronegatifan 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7

Potensial electrode standart -3,045 -2,714 -2,925 -2,925 -2,923

5. PERSENYAWAAN PENTING GOLONGAN ALKALI

a. Natrium

Natrium Benzoat (CH3COONa)

Natrium Benzoat adalah garam natrium yang terbentuk dari reaksi antara natrium

hidroksida dan asam benzoat. Garam ini biasa digunakan sebagai bahan pengawet

makanan, dalam obat batuk, obat kumur bahkan digunakan sebagai bahan kembang

api dan campuran bahan bakar peluit. Dalam penggunaannya sebagai bahan

pengawet makanan, natrium benzoat memiliki sifat yang lebih bagus daripada asam

benzoat yaitu mudah larut dalam air.

Natrium Hidroksida (NaOH)

Natrium Hidroksida banyak digunakan dalam industri sabun, detergen, pulp dan

kertas, pengolahan bauksit serta pengolahan minyak bumi. Senyawa ini dapat dibuat

melalui elektrolisis  larutan natrium klorida atau yang dikaenal dengan proses klor-

alkali menurut reaksi

2H2O(l)  +   NaCl(aq)     2NaOH(aq)  +  H2(g)  +   Cl2(g)

Natrium Klorida (NaCl)

Natrium klorida atau yang dikenal dengan garam dapur merupakan garam Natrium

yang biasa digunakan sebagai bumbu dan pengawet makanan. Selain itu garam

dapur juga dapat digunakan sebagai inhibitor pada proses metabolisme benih

recalsitran. Kemampuan tingkat osmotik yang tinggi mengakibatkan NaCl yang

terlarut dalam air mengimbibisi kandungan air dalam benih sehingga akan terjadi

kesetimbangan kadar air dalam benih dan menyebabkan kadar air dalam benih

berkurang sehingga benih tidak cepat mengalami perkecambahan dan berjamur.

Natrium klorida dapat dibuat dari air laut atau batu garam.

Natrium Sulfat (Na2SO4)

Natrium Sulfat digunakan pada industry kertas sebagai bahan pelarut lignin kayu

untuk membuat bubur kayu( bahan pembuat kertas). Natrium Sulfat dapat diperoleh

melalui reaksi antara padatan Natrium klorida dengan asam sulfat pekat melalui

reaksi

2NaCl(s) + H2SO4(l) Na2SO4(s) + 2HCl(g)

Natrium Karbonat (Na2CO3)

Natrium Karbonat (Na2CO3) digunakan sebagai bahan pembuatan kaca dan bahan

pelunak air ( bahan penghilang kesadahan air). Seyawa ini banyak dihasilkan dari

sumber alam seperti trona. Selain itu Natrium Karbonat juga dapat diperoeh melalui

proses Solvay.

NaCl(aq)  + CO2(g)  +  NH3(aq)  +  H2O(l)  NaHCO3(s)  +  NH4Cl(aq)

NHCO3(s)  Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

b. Litium

LiAlSi2O6

LiAlSi2O6 atau spodumene merupakan mineral yang mengandung litium.

Spodumene digunakan untuk sintesis litium

Li2CO3

Li2CO3 merupakan salah satu persenyawaan Litium yang digunakan pada pembuatan

peralatan gelas dan keramik.

LiOH

Reaksi antara logam alkali dengan air membentuk senyawa hidroksida dan gas H2.

Reaksi yang berlangsung semakin hebat dengan bertambah nomor atom

LiCl

Kecendrungan logam alkali teroksidasi menyebabkan mudah bereaksi dengan unsur

bukan logam seperti halogen dan oksigen. Senyawa logam alkali (L) dengan halogen

(X2) dapat dibuat langsung dari halogennya.

Li2O

Logam alkali sangat mudah bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, contohnya

litium oksida.

LiH

Litium bereaksi dengan hydrogen membentuk senyawa hidrida ( senyawa ion yang

bilangan oksidasi unsur hidrogennya = -1)

2Li (s) + H2 (g) 2LiH(s)

c. Kalium

KCl

Kecendrungan logam alkali teroksidasi menyebabkan mudah bereaksi dengan unsur

bukan logam seperti halogen dan oksigen. Senyawa logam alkali (L) dengan halogen

(X2) dapat dibuat langsung dari halogennya. KCl digunakan dalam jumlah kecil

dibidang medis.

KNO3

KNO3 merupakan salah satu persenyawaan Kalium yang digunakan pada pupuk dan

bahan peledak.

KOH

Reaksi antara logam alkali dengan air membentuk senyawa hidroksida dan gas H2.

Reaksi yang berlangsung semakin hebat dengan bertambah nomor atom. KOH

dipakai untuk membuat sabun cair dan deterjen.

KO2

Logam kalium dengan oksigen berlebih membentuk superoksida :

K(s) + O2( g) → KO2(g)

Superoksida KO2 digunakan sebagai sumber oksigen dan penyerap karbon dioksida.

Ia amat berguna dalam sistem pernafasan.

K2CO3

Logam-logam alkali (demikian juga ammonium) karbonat merupakan satu-satunya

kelompok senyawa karbonat yang larut dalam air. K2CO3 digunakan pada industri

kaca untuk membuat layar televisi. Kalium superoksida dapat bereaksi dengan CO2

dan menghasilkan O2.

4KO2(s) + 2CO2(g)→ 2K2CO3(s) + 3O2(g)

d. Sesium

CsNO3

Cesium nitrat merupakan salah satu persenyawaan unsur sesium yang digunakan

untuk membuat gelas optik.

CsO2

Logam sesium dengan oksigen berlebih membentuk superoksida :

Rb(s) + O2( g) → RbO2(g)

CsCl

Cesium klorida adalah persenyawaan cesium yang digunakan pada sel fotoelektrik.

e. Rubidium

Rubidium Klorida (RbCl)

Rubidium klorida kemungkinan senyawaan rubidium yang paling banyak

digunakan. Digunakan dalam bidang biokimia untuk menginduksi sel guna

mendapatkan DNA.

Superoksida (RbO2)

Logam rubidium dengan oksigen berlebih membentuk superoksida :

Rb(s) + O2( g) → RbO2(g)

Dalam air, Rubidium superoksida bereaksi

RbO2(s) + 2H2O(l)→ 2Rb+(aq) + 2OH-

(aq) + H2O2(aq)

Rubidium Karbonat (Rb2CO3)

Adapun rubidium karbonat merupakan persenyawaan Rubidium yang digunakan

pada beberapa gelas optik.

Rubidium Hidroksida(RbOH)

Rubidium hidroksida adalah bahan dasar untuk sebagian besar proses kimia berdasar

pada logam ini.

6. KEGUNAAN

a. Senyawa Natrium

Natrium klorida (NaCl), merupakan bahan baku pembuatan garam dapur, NaOH,

Na2CO3.

Natrium hidrosida atau soda kaustik (NaOH). Digunakan dalam industri pembuatan

sabun, kertas dan tekstil, dalam kilang minyak digunakan untuk menghilangkan

belerang, dan ekstraksi aluminium dari bijihnya. Dalam laboratorium digunakan

untuk menyerap gas karbondioksida atau gas-gas lain yang bersifat asam, dalam

beberapa reaksi organik NaOH merupakan pereaksi yang penting misalnya pada

reaksi hidrolisis.

Soda cuci (Na2CO3), pelunak kesadahan air, zat pembersih (cleanser) peralatan

rumah tangga, industri gelas.

Natrium hidroksi karbonat (NaHCO3) atau soda kue, campuran pada minuman

dalam botol (beverage) agar menghasilkan.

Natrium nitrat (NaNO3), pupuk, sebagai pereaksi dalam pembuatan senyawa nitrat

yang lain.

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).

b. Senyawaan Kalium

Kalium oksida (KO2), digunakan sebagai konverter CO2 pada alat bantuan

pernafasan. Gas CO2 yang dihembuskan masuk kedalam alat dan bereaksi dengan

KO2 menghasilkan O2.

Kalium klorida (KCl), pupuk, bahan pembuat logam kalium dan KOH.

Kalium hidroksida (KOH), bahan pembuat sabun mandi, elektrolit batu baterai batu

alkali.

Kalium bromida (KBr), obat penenang saraf (sedative), pembuat plat potografi.

KClO3, bahan korek api, mercon, zat peledak, ditambahkan pada garam dapur

sebagai sumber iodium sehingga dikenal sebagai garam beriodium.

K2CrO4, indicator dalam titrasi argentomeri.

K2Cr2O7, zat pengoksidasi (oksidator).

KMnO4, zat pengoksidasi, zat desinfektan.

Kalium nitrat (KNO3), bahan mesiu, bahan pembuat HNO3.

K-sitrat, obat diuretik dan saluran kemih.

K-hidrogentartrat, bahan pembuat kue (serbuk tartar).

c. Senyawa Litium

Digunakan pada proses yang terjadi pada tungku peleburan logam (misalnya baja)

Digunakan untuk mengikat karbondioksida dalam sistem ventilasi pesawat dan

kapal selam

Digunakan pada pembuatan bom hydrogen

Litium karbonat digunakan pada proses perawatan penyakit atau gangguan sejenis

depresi

Digunakan sebagai katalisator dalam reaksi organic

d. Senyawa Rubidium

Digunakan sebagai katalis pada beberapa reaksi kimia

Digunakan sebagai sel fotolistrik

Sifat radioaktif rubidium -87 digunakan dalam bidang geologi (untuk menentukan

unsure batuan atau benda-benda lainnya)

Dibutuhkan untuk kelangsungan hidup beberapa mahluk hidup (misalnya oleh

tumbuhan).

e. Senyawa Sesium

Digunakan untuk menghilangkan sisa oksigen dalam tabung hampa

Karena muda memencarkan electron ketika disinari cahaya, maka cesium digunakan

sebagai keping katoda photosensitive pada sel fotolistrik