A. KEBERADAAN DAN KELIMPAHAN

Meskipun memiliki kemiripan sifat kimia, unsur-unsur golongan IA tidak

berada bersama-sama, terutama karena perbedaan ukuran ion di antara unsur

golongan IA ini. Secara singkat kelimpahan unsur-unsur ini tertera dalam Tabel 1.

Tabel 1 Kelimpahan unsur-unsur dalam kerak bumi berdasarkan beratnya

Kelimpahan dalam kerak bumi

Kelimpahan relatif

(ppm) (%)LiNaKRbCs

182270018400

782,6

0,00182,271,84

0,00780,00026

35782346

Litium terutama diperoleh sebagai mineral silikat, spodumene,

LiAl(SiO3)2, lepidolite, Li2Al2(SiO3)3(FOH)2. Penghasil utama mineral litium

adalah Rusia, Zimbabwe, Cina, Kanada dan Portugal. Natrium dan kalium ada

dalam jumlah besar di laut. Kebanyakan natrium ada sebagai garam (NaCl).

Berbagai garam seperti, NaCl, Na2B4O7.10H2O (boraks), Na2CO3.NaHCO3.2H2O

(trona), NaNO3 (saltpeter), dan Na2SO4 (mirabilita) diperoleh dari deposit, yang

terbentuk dari penguapan air laut seperti Dead Sea dan Great Salt Lake di USA.

Kalium ada terutama sebagai deposit KCl (silvite), campuran KCl dan NaCl

(silvinite), dan garam rangkap KCl.MgCl2.6H2O (karnalit). Larutan garam kalium

secara umum disebut ‘potas’. Sumber rubidium dan sesium tidak begitu jelas dan

unsur-unsur ini diperoleh dari proses produksi litium.

Semua unsur yang lebih berat dari bismuth (83Bi) bersifat radioaktif. Oleh

karena itu fransium yang memiliki nomor atom 89 bersifat radioaktif dengan

waktu paruh 21 menit. Pendeknya waktu paruh ini menyebabkan ketidakeksisan

fransium di alam.

Ac89227 He2

4 + Fr87223 e−1

0 + Ra88223

99% Waktu paruh 21 menit

B. EKSTRAKSI LOGAM

Logam-logam golongan IA begitu reaktif sehingga tidak ditemukan dalam

keadaan bebas. Senyawa-senyawanya kebanyakan stabil terhadap panas sehingga

penguraian secara termal tidak dapat dilakukan. Logam-logam ini juga menempati

bagian atas deret elektrokimia maka bereaksi dengan air. Hal ini menyebabkan

tidak memungkinkan penggantian satu unsur dari larutannya dengan unsur yang

berada pada deret elektrokimia lebih tinggi. Logam-logam golongan IA ini juga

merupakan agen pereduksi paling kuat sehingga tidak mungkin mereduksi

oksidanya. Elektrolisis larutannya dengan katoda merkuri bisa menjadi alternatif

memperoleh logamnya, namun memisahkannya amalgama (perpaduan logam

tertentu dengan merkuri) sangat sulit.

Logam-logam golongan IA semuanya dapat diperoleh dengan elektrolisis

lelehannya, biasanya lelehan halide, dan perlu ditambahkan pengotor untuk

menurunkan titik lelehnya. Natrium diperoleh dengan mengelektrolisis lelehan

campuran sekitar 40% NaCl dan 60% CaCl2 dalam ‘Down cell’ (Gambar 1).

Campuran ini meleleh pada 600oC, sementara NaCl murni meleleh pada 803oC.

Sejumlah kecil kalsium yang terbentuk selama proses elektrolisis, tidak larut

dalam cairan natrium, tetapi larut dalam campuran eutektik. Ada beberapa

keuntungan mengelektrolisis suatu campuran:

1. Titik lelehnya lebih rendah sehingga mengurangi bahan bakar.

2. Jika suhu proses rendah, tekanan uap natrium yang dihasilkan juga rendah.

Hal ini menjadi penting karena uap natrium terbakar di udara.

3. Pada suhu lebih rendah, logam natrium yang dihasilkan tidak larut dalam

cairan. Hal ini menjadi penting karena jika larut maka akan terjadi ‘arus

pendek’ pada elektroda dan ini harus dihindari dalam proses elektrolisis.

‘Down cell’ terdiri atas sebuah bejana baja berbentuk silinder, yang

dilapisis dengan batu api, berukuran tinggi 2,5 meter dan diameter 1,5 meter.

Anoda terbuat dari grafit, ada di tengah bejana, dikelilingi (dibalut) katoda baja.

Lembar tipis logam memisahkan kedua elektroda untuk mencegah bercampurnya

natrium yang dihasilkan pada katoda dan gas Cl2 yang dihasilkan pada anoda.

Cairan natrium yang hasilkan akan naik karena densitasnya lebih rendah daripada

elektrolit. Cairan natrium ini dialirkan dan ditampung dalam ‘drum baja’.

Gambar 1 Down Cell

Dengan cara yang sama, kalium diperoleh dari lelehan KCl. Metode

modern menggunakan Na sebagai pereduksi, karena Na pereduksi lebih kuat

daripada K.

Na + KCl NaCl + K

Rb dan Cs diproduksi dengan cara yang sama, mereduksi kloridanya Ca pada

750oC dengan tekanan rendah.

C. KEGUNAAN LOGAM GOLONGAN IA DAN SENYAWANYA

Litium stearat C17H35COOLi digunakan dalam pembuatan pelumas mobil.

Li2CO3 ditambahkan pada bauksit untuk menurunkan titik leleh pada produksi

elektrolitik aluminium. Li2CO3 juga digunakan untuk penguat gelas. Li2CO3 juga

digunakan untuk dunia kedokteran, karena dapat menjaga keseimbangan Na+ dan

K+ , antara Mg2+ dan Ca2+ dalam tubuh. Logam litium digunakan untuk paduan

logam, seperti dengan timbal membentuk ‘logam putih’ yang ada kaitannya

dengan mesin motor. Paduannya dengan aluminiium untuk membuat bagian

pesawat menjadi ringan dan kuat. Ketika litium ditembak dengan neutron, akan

dihasilkan tritium, yang sangat berguna untuk tujuan termonuklir.

Soda kaustik, NaOH, merupakan alkali yang paling penting untuk

digunakan dalam industri seperti pembuatan berbagai senyawa organic amaupun

anorganik, pembuatan kertas, netralisasi, pembuatan alumina, sabun dan rayon.

Sejumlah besar digunakan untuk pembuatan gelas, pospat, silicat, dan

menghilangkan polutan SO2 dari pembakaran batubara pada pembangkit listrik.

NaOCl untuk pemutih dan desinfektan.

Kalium merupakan unsur esensial untuk kehidupan. Hamper 95% kalium

digunakan untuk pupuk tanaman. Garam kalium selalu lebih mahal daripada

garam natrium. KOH untuk pospat kalsium dan sabun lunak, seperti kalsium

stearate. KMnO4 digunakan pada pabrik sakarin, agen pengoksidasi dan untuk

titrasi. KBr untuk fotografi.

D. STRUKTUR ELEKTRONIK

Struktur elektronik atom-atom golongan I A diakhiri dengan ns1. Elektron

valensi tunggal ini terletak jauh dari inti sehingga terikat lemah dan mudah

dilepas. Sebaliknya, elektron yang tersisa begitu kuat ditarik oleh inti atom

sehingga sangat sulit dilepas.

Tabel 2 Struktur elektronik unsur golongan IA

E. UKURAN ATOM DAN ION

Atom-atom golongan IA berukuran paling besar dalam satu periode.

Ketika elektron terluar dilepas sehingga terbentuk ion M+ maka ukurannya akan

menurun drastis, hal ini dikarenakan :

1. Kulit elektron terluar secara sempurna lepas.

2. Dengan lepasnya elektron, muatan positif pada inti lebih besar daripada

ketika jumlah elektron masih lengkap, sehingga setiap elektron yang

tertinggal akan tertarik lebih kuat ke arah inti, akibatnya ukuran ion menjadi

jauh lebih pendek.

Ukuran ion positif selalu lebih kecil daripada atom netralnya. Namun

demikian tetap saja ukuran ionnya sangat besar dalam satu periode. Ukuran ion ini

meningkat dari Li+ hingga Fr+ karena jumlah kulit bertambah banyak.

F. DENSITAS

Atom-atom golongan IA ukurannya besar sehingga memiliki densitas

rendah. Secara singkat densitas atom golongan IA tertera dalam Tabel 2.

Tabel 3 Ukuran dan densitas

Radius logam Radius ionic M+ Densitas(Ao) (Ao) (g cm-1)

LiNaKRbCs

1,521,862,272,482,65

0,761,021,381,521,67

0,540,970,861,531,90

G. ENERGI IONISASI

Energi ionisasi unsur golongan IA selalu lebih rendah dalam tiap periode.

Atomnya sangat besar sehingga elektron terluar terikat sangat lemah yang

berdampak pada rendahnya energy ionisasi. Data energy ioisasi tertera dalam

Tabel 3 Energi ionsasi.

Tabel 4 Energi ionsasi.

Energi ionisasi pertama(kJ/mol)

Energi ionisasi pertama

(kJ/mol)LiNaKRbCs

520, 1495,7418,6402,9375,6

72964563306926502420

H. ELEKTRONEGATIVITAS DAN JENIS IKATAN

Elektronegativitas unsur-unsur golongan IA paling kecil di antara unsur-

unsur yang ada. Oleh karena itu, jika unsur golongan IA bereaksi dengan unsur

lain akan dihasilkan perbedaan kelektroonegatifan yang besar dan ikatannya

tergolong ikatan ion.

Tabel 5 Keelektronegativan golongan IA

Elektronegatifvitas Pauling

Li

Na

K

Rb

Cs

1,0

0,9

0,8

0,8

0,7

Perbedaan keelektronegatifan mendekati 1,7-1,8 menunjukkan 50%

karakter ion. Perbedaan keelektronegatifan antara Na dan Cl sebesar 2,1 sehingga

ikatan NaCl dominan karakter ionnya. LiF (perbedaan keelektronegatifan 3,0) dan

KBr (perbedaan keelektronegatifan 2,0) merupakan senyawa ion.

I. STRUKTUR LOGAM, KEKERASAN DAN ENERGI KOHESIF

Pada suhu normal, logam golongan IA memiliki kisi krital berbentuk

kubus berpusat badan dengan bilangan koordinasi 8. Namun pada suhu sangat

rendah akan membentuk ‘heksagonal paket tertutup’ dengan bilangan koordinasi

12.

Logam-logam golongan IA sangat lunak dan dapat dipotong dengan

mudah menggunakan pisau. Litium paling keras di antara golongannya tetapi

lebih lunak daripada timbal.

Energi kohesif (EK) yaitu energi yang mengikat atom-atom atau ion-ion

bersama-sama dalam padatan, berlawanan dengan entalpi atomisasi (Energi yang

dibutuhkan untuk memecah padatan menjadi atom-atom gas). EK golongan I A

sekitar ½ EK golongan II A, 1/3 EK golongan III A. EK menentukan kekerasan.

EK bergantung pada jumlah elektron yang berpartisipasi dalam ikatan dan

bergantung dari kekuatan ikatan yang terbentuk serta ukuran atom dan sifat

penyebaran elektron berikatan terluar. Ukuran litium hingga sesium makin besar

sehingga EK menurun dan berkibat kelunakan logam makin meningkat.

Tabel 6 Energi kohesif (EK)

EK (kJ/mol)

Li

Na

K

Rb

Cs

161

108

90

82

78

J. TITIK LELEH DAN TITIK DIDIH

Secara umum rendahnya EK menyebabkan rendahnya titik leleh dan titik

didih. Titik leleh golongan IA berkisar antara 28,5oC hingga 181oC. Angka ini

terlalu rendah untuk ukuran titik leleh suatu logam. Bandingkan saja dengan

golongan transisi yang titik lelehnya di atas 1000oC.

Tabel 7 Titik leleh dan titik didih

Titik leleh (oC) Titik didih (oC)

Li

Na

K

Rb

Cs

181

98

63

39

28,5

1347

881

766

688

705

K. WARNA NYALA DAN SPEKTRA

Akibat rendahnya energy ionisasi, maka ketika unsur golongan IA di sinari

cahaya, energy cahaya yang terserap cukup untuk menjadikan atom kehilangan

sebuah elektron. Elektron yang terlepas dengan cara ini disebut fotoelektron.

Elektron bisa juga tereksitasi pada level energy yang lebih tinggi, misalnya

pada uji nyala. Logam klorida atau garam lainnya yang akan diuji nyala,

dimasukkan dalam HCl pekat, kemudian diletakkan di atas lempeng platinum atau

nikrom, di atas nyala Bunsen.

Tabel 8 Warna nyala dan panjanggelombang

Warna Panjang gelombang (nm)

Bilangan gelombang(cm-1)

Li

Na

K

Rb

Cs

merah tua

kuning

lilac

merah ungu

biru

670,8

589,2

766,5

780,0

455,5

14908

16972

13046

12821

21954

L. WARNA SENYAWA

Warna timbul karena energi diserap atau dipancarkan dalam transisi

elektron yang menghasilkan panjang gelombang pada daerah tampak. Ion-ion

logam golongan I A semuanya mempunyai konfiguarsi elektron seperti gas mulia,

yang semua elektronnya berpasangan. Untuk mempromosikan elektron

memerlukan sejumlah energi untuk memisahkan pasangan elektron, sejumlah

energi untuk memecahkan kulit elektron dan sejumlah energi untuk

mempromosikan elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Oleh karena itu

tidak ada transisi elektron yang sesuai sehingga senyawa-senyawanya tidak

berwarna.

Sedikit transisi dapat terjadi dengan melibatkan energi yang tinggi, yang

lebih tampak dalam daerah ultraviolet daripada daerah tampak. Akibatnya tidak

dapat ditangkap oleh mata manusia. Ada beberapa senyawa golongan I A yang

berwarna. Namun warna ini disebabkan oleh warna anionnya, sebagai contoh:

Natrium Kromat (NaCrO4) berwarna kuning, Kalium Dikromat (K2Cr2O7)

berwarna orange dan Kalium Permanganat (KMnO4) berwarna ungu tua.

M. SIFAT-SIFAT KIMIA

1. Reaksi dengan air

Semua logam golongan I A berekasi dengan air membentuk hidroksida

dan melepas hidrogen. Reaksi makin hebat dari atas ke bawah. Litium bereaksi

lambat, natrium meleleh pada permukaan air dan mungkin dapat mengeluarkan

api, sementara kalium meleleh dan selalu mengaluarkan api.

2 Li + 2H2O 2LiOH + H2

2 Na + 2H2O 2NaOH + H2

2 K + 2H2O 2KOH + H2

Tabel 9 Reaksi logam-logam golongan IA

Potensial elektroda standar (Eo) Li+/Li = -3,05 volt, Na+/Na = -2,71 volt,

K+/K = -2,93 volt, Rb+/Rb = -2,92 volt, dan Cs+/Cs = -2,92 volt. Litium memiliki

Eo paling negative sehingga memiliki energi hidrasi tinggi. Hubungan Eo dan

energy bebas Gibbs (ΔG) dinyatakan dalam rumus berikut:

ΔG = -nFEo

dengan n adalah jumlah elektron yang dilepas, F adalah tetapan Faraday. Reaksi

Li+ + e Li memiliki harga Eo paling negatif sehingga menghasilkan ΔG

paling positif. Ini artinya reaksi tidak mungkin terjadi. Tetapi reaksi sebaliknya,

LiLi+ + e memiliki harga negatif yang besar untuk ΔG, sehingga ketika

bereaksi dengan air, litium akan melepas energi paling besar daripada logam

lainnya dalam golongan IA. Berdasarkan fakta ini, menjadi aneh jika litium

bereaksi lambat dengan air. Kejanggalan ini akan lebih jelas diterangkan

berdasarkan teori kinetik daripada termodinamika. Kalium memiliki titik leleh

rendah, dan panas reaksinya cukup untuk membuat logam ini meleleh atau

menguap. Lelehan logam ini akan menyebar dan menyentuh lebih banyak luas

permukaan air, sehingga reaksi lebih cepat, melepas panas lebih banyak dan

mengeluarkan api.

Natrium hidroksida sering disebut soda kaustik, sedangkan kalium

hidroksida sering dikenal sebagai kalium kaustik, karena keduanya bersifat

korosif (sebagai contoh pada bahan gelas atau kaca dan pada kulit). Alkali kaustik

ini terkenal sebagai basa paling kuat dalam pelarut air. Hidroksida Na, K dan Cs

sangat larut dalam air, tetapi LiOH lebih sedikit larut.

Tabel 10 Kelarutan hidroksida golongan IA

Unsur Kelarutan (g/100g H2O)

Li

Na

K

Rb

Cs

13,0 (25oC)

108,3 (25oC)

112,8 (25oC)

197,6 (30oC)

385,6 (15oC)

Basa-basa ini bereaksi dengan asam membentuk garam dan air dan

biasanya digunakan untuk penetralan.

NaOH + HCl NaCl + H2O

Basa-basa ini juga bereaksi dengan CO2, yang ada di udara, membentuk

karbonat. LiOH digunakan menyerap karbon dioksida di ruangan tertutup seperti

poterkapsul (menurunkan berat).

NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O

Basa-basa ini juga bereaksi dengan oksida-oksida ampoter, seperti dengan

Al2O3 membentuk aluminat, dengan SiO2 (atau gelas) membentuk silicat, dengan

SnO2 membentuk stannat, dan dengan ZnO membentuk zinkat.

Basa-basa ini melepaskan amonia dari garam amonium dan dari kompleks

koordinasi.

NaOH + NH3Cl NH3 + NaCl + H2O

NaOH + 2[Co(NH3)6]Cl3 12NH3 + Co2O3 + NaCl + H2O Heksaamin Kobal (III) klorida

NaOH bereaksi dengan H2S membentuk sulpida S2- dan hidrogen sulpida

SH-.

NaOH + H2S NaSH Na2S

Hidroksida bereaksi dengan alkohol membentuk alkoksida.

NaOH + EtOH NaOEt + H2O

2. Reaksi dengan udara

Semua logam golongan IA terbakar di udara membentuk oksida. Jenis

oksida yang terbentuk bergantung pada jenis logamnya Secara kimia unsur-unsur

golongan IA sangat reaktif, cepat timbul bercak (noda) ketika berada dalam udara

kering. Litium membentuk monoksida Li2O (dan beberapa peroksida Li2O2).

Natrium membentuk peroksida Na2O2 (dan beberapa monoksida Na2O). Logam

golongan IA lainnya dapat membentuk superoksida bertipe MO2. Kelima logam

golongan IA dapat diinduksi membentuk normal oksida, peroksida atau

superoksida dengan cara melarutkan logam dalam ammonia cair dan meniupkan

sejumlah oksigen.

Monoksida adalah ionik, misalnya 2Li+ dan O2-. Li2O dan Na2O murni

merupakan padatan putih sebagaimana diharapkan tetapi aneh bahwa K2O

berwarna kuning pucat, Rb2O berwarna kuning cerah dan Cs2O berwarna oren.

Oksida logam biasanya bersifat basa. Oksida M2O merupakan jenis oksida basa

yang kuat dan bereaksi dengan air membentuk basa kuat.

Li2O + H2O 2LiOH

Na2O + H2O 2NaOH

K2O + H2O 2KOH

Struktur Kristal Li2O, Na2O dan K2O merupakan struktur anti-fluorit.

Struktur anti-fluorit mirip dengan fluorit CaF2, namun posisi ion positif dan

negatif bertukar. Artinya, Li+ mengisi posisi yang ditempati F- dan O2- mengisi

posisi yang ditempati Ca2+. Cs2O memiliki struktur anti CdCl2.

3. Reaksi dengan nitrogen

Hanya unsur litium yang bereaksi dengan nitrogen membentuk suatu

nitrida. Litium nitrida merupakan senyawa ion (3Li+ dan N3-) dan berwarna merah

delima. Ada dua reaksi nitrida yang menarik. Pertama, pemanasan pada suhu

tinggi akan menguraikan nitrida ini menjadi unsur-unsurnya. Kedua, nitride ini

bereaksi dengan air membentuk amonia.

2Li3N p⃗anas 6Li + N2

Li3N + 3H2O 3LiOH + NH3

N. KELARUTAN DAN HIDRASI

Semua garam sederhana larut dalam air, menghasilkan ion, dan karenanya

larutannya menghantar arus listrik. Li+ ukurannya paling kecil, sehingga

diharapkan dengan konsentrasi yang sama, daya hantar arus listriknya lebih besar

daripada larutan garam natrium, kalium, rubidium, maupun sesium. Logikanya,

ion berukuran kecil bermigrasi lebih cepat menuju katoda daripada ion besar.

Namun fakta hasil pengukuran menunjukkan hasil sebaliknya yaitu daya hantar

arus listrik garam Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+. Alasan atas keanehan ini adalah

ion terhidrasi dalam larutan. Ion Li+ berukuran paling kecil maka terhidrasi paling

kuat, akibatnya jari-jari ion terhidrasinya berukuran besar, dan ini menyebabkan

pergerakannya menjadi lambat. Sebaliknya, ion Cs+ yang berukuran paling besar,

terhidrasi paling sedikit, jari-jari ion terhidrasinya lebih kecil, maka

pergerakannya menjadi lebih cepat dan daya hantar arus listriknya menjadi lebih

besar.

Tabel 11 Data terkait ion terhidrasi logam golongan IA

Beberapa molekul air tertangkap ion logam dan diikatnya membenttuk

kompleks. Molekul-molekul air ini membentuk kulit primer air. Oleh Karen itu

Li+ secara tetrahedral dikelilingi 4 molekul air. Empat pasang elektron bebas

dari empat atom oksigen dari empat molekul air disumbangkan kepada ion logam.

Menurut teori VSEPR, empat pasang elektron ini akan membentuk struktur

tetrahedral. Menurut teori ikatan valensi, satu orbital 2s dan tiga orbtal 2p

membentuk empat orbital hibrida sp3 yang terisi oleh pasangan elektron bebas

dari atom oksigen.

Gambar 2 Hibridisasi sp3 pada orbital ion terhidrasi logam Golongan IA

Rb+ dan Cs+ merupakan ion yang lebih berat sehingga bisa mengikat 6

molekul air. Teori VSEPR memprediksi struktur octahedral. Teori ikatan valensi

menjelaskan penataan octahedral menggunakan satu orbital s, tiga orbital p dan 2

orbital d untuk berikatan. Berdasarkan kulit primer (primary shell) yang dibentuk

molekul air ini, tetap saja ukuran Cs+ terhidrasi lebih besar daripada Li+ terhidrasi.

Pada lapisan kedua(secondary layer) oleh air, ion logam dapat terhidrasi

lebih kuat, melalui ikatan yang lemah yaitu gaya tarik ‘ion-dipol’. Maksudnya

gaya tarik antara ion logam dan dipol dari molekul air. Kekuatan gaya tarik ini

berbanding terbalik terhadap ukuran ion logam. Artinya, semakin besar ukuran

ion logam maka semakin sedikit molekul air yang terikat. Oleh karena itu, hidrasi

sekunder ini menurun dari litium hingga sesium. Ion litium mengalami hidrasi

paling berat. Hal inilah yang menyebabkan lambatnya pergerakan ion litium

terhidrasi yang berdampak rendahnya daya hantar arus listrik dibanding ion logam

segolongannya.

Gambar 3 Hibridisasi d2sp3 pada orbital ion terhidrasi logam Golongan IA

Catatan, bahwa orbital d berisikan tiga kelompok yang disebut orbital t2g dan dua

kelompok yang disebut eg. Hanya dua kelompok yang digunakan untuk berikatan.

Ukuran ion terhidrasi merupakan faktor penting yang mempengaruhi

gerakan ion-ion ini melawati dinding sel. Hal ini juga menjelaskan perilaku ion

ion ini pada kolom penukar katioon, yang mana ion Li+ terikat kurang kuat

shingga ion Li+ terelusi lebih awal.

Jika suatu garam tidak larut, itu karena energy kisinya lebih besar dari

energy hidrasinya. semakin besar ukuran ion logam, semakin kecil energi

hidrasinya. Secara umum, kelarutan garam-garam golongan IA dalam air,

menurun dari litium ke sesium. Suatu garam dapat larut jika energi yang dilepas

saat terhidrasi lebih besar daripada energi yang diperlukan untuk memecahkan

kisi Kristal (energi kisi). Jadi jika suatu padatan tidak larut berarti energi

hidrasinya lebih kecil daripada energi kisinya.

Tabel 12 Data energy hidrasi dan kisi dari halida golongan IA

Kelarutan dari kebanyakan logam golongan IA menurun dari atas ke

bawah dalam satu golongan. Hal ini disebabkan penurunan energi kisi lebih

lambat daripada penurunan energi hidrasi, atau dengan kata lain energi kisi turun

sedikit sedang energi hidrasi turun lebih banyak. Sebagai contoh, penurunan

energi kisi dari NaCl ke KCl sebesar 67 kJ/mol, sementara penurunan energi

hidrasi dari Na+ ke K+ sebesar 76 kJ/mol, sehingga NaCl lebih larut daripada

KCl. Perkecualian untuk garam fluorida dan karbonat dari logam golongan IA,

bahwa penurunan energi kisi lebih cepat daripada penurunan energi hidrasi dari

atas ke bawah dalam satu golongan. Oleh karena itu, NaF kurang larut daripada

KF.

Gambar 4 Kelarutan terkait energy kisi dan hidrasi. (a) padatan larut, (b) padatan tidak larut

O. LARUTAN LOGAM GOLONGAN IA DALAM AMONIA CAIR

Logam-logam alkali bereaksi dengan ammonia cair (dengan kehadiran

pengotor atau katalis seperti Fe) membentuk amida logam dan hidrogen.

M + NH3 MNH2 + ½H2

Jika pengotor atau katalis tidak ada, maka logam alkali dapat melarut

secara langsung dalam amonia cair yang konsentrasinya sangat tinggi. Logam-

logam ini dapat ditutupi kembali (diratakan permukaannya) dengan melewatkan

amonia tanpa pemanasan.

Logam alkali yang terlarut dalam amonia memberikan warna biru tua dan

spisies utamanya tersolvasi ion logam dan tersolvasi elektron. Jika dibiarkan.

Lambat laun warna biru ini memudar, menandakan terbentuknya logam amida,

pada konsentrasi di atas 3M, larutan berwarna “copper-bronze” dan mengkilap

karena terbentuk kluster ion logam.

Larutan logam alkali dalam amonia dapat menghantar arus listrik lebih

baik daripada larutan garam dengan pelarut selain amonia. Konduktivitasnya

hampir sama dengan konduktivitas logam murni (konduktivitas khusus Hg = 10 -4

ohm-1, Na/NH3 = 0,5 x 10-4 ohm-1, K/NH3 = 0,45 x 10-4 ohm-1). Hantaran arus

listrik ini terutama karena kehadiran elektron tersolvasi.

Logam-logam alkali juga larut dalam amina-amina lain. Larutan ini

digunakan dalam sintesis organik dan anorganik. Larutan logam alkali dalam

amonia merupakan agen pereduksi yang ampuh untuk golongan IVA, VA dan

VIA, beberapa senyawa dan kompleks koordinasi, dan juga mereduksi cincin

aromatis.

Bi + Na/NH3 Na3Bi (Bi direduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi –III)

S + Na/NH3 Na2S (S direduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi –II)

[Ni(CN)4]2- + 2e [Ni(CN)4]4- (N direduksi dari bilangan oksidasi +II menjadi 0)

P. SENYAWA LOGAM GOLONGAN IA DENGAN KARBON

Jika litium dipanaskan dengan karbon maka terbentuk karbida ionic Li2C2.

Logam golongan IA lainnya tidak bereaksi secara langsung dengan karbon.

Karbida serupa dapat terbentuk jika logam tersebut dipanaskan dengan etuna atau

dialirkan di atas larutan logam tesebut dalam ammonia cair.

2 Li + 2C Li2C2

Na + C2H2 NaHC2 Na2C2

Senyawa-senyawa ini mengandung ion karbida (C≡C)2- atau

hidridokarbida (C≡C-H)-. Reaksi penting dari karbida ini adalah jika bereaksi

dengan air maka terbentuk etuna (asetilina). Oleh karena itu, karbida-karbida ini

juga disebut asetilida.

Na2C2 + H2O NaOH + C2H2

LiC2H digunakan untuk industri penghasil vitamin A. Logam-logam

kalium, rubidium dan sesium bereaksi dengan grafit dengan cara menyerang

ruang-ruang di antara lapisan karbon dalam kisi grafit. Reaksi ini menghasilkan

karbida interstisial berwarna yang nonstoikiometri, misalnya C60K(grey),

C36K(blue).

Q. SULPIDA

Semua logam golongan IA bereaksi dengan sulpur membentuk sulpida

Na2S atau polisulpida Na2Sn dengan n = 2, 3, 4, 5 atau 6. Polisulpida tersusun atas

rantai zig-zag dari atom sulpida.

S S S-

-S S- -S S

Natrium sulpida dapat dibuat dengan memanaskan natrium natrium sulpat

dengan karbon atau dengan mengalirkan H2S pada larutan NaOH.

Na2SO4 + 4C Na2S + 4CO

NaOH + H2S NaHS + H2O

NaOH + NaHS Na2S + H2O

Sulpida golongan IA mengalami hidrolisis dalam air dan menghasilkan

larutan alkali yang sangat kuat.

Na2S + H2O NaSH + NaOH

Na2S digunakan untuk pembuatan pewarna sulpur organik dan

menghilangkan rambut hingga akarnya pada pabrik penyamaan kulit. Na2S mudah

dioksidasi oleh udara membentuk natrium tiosulpat, yang ini dimanfaatkan dalam

dunia fotografi untuk melarutkan perak halida dan juga sebagai reagen pada titrasi

iodin dalam skala laboratorium..

2Na2S + 2O2 + H2O Na2S2O3 + 2NaOH

2Na2S2O3 + I2 Na2S4O4 + 2NaI

R. NATRIUM HIDROGEN KARBONAT (NATRIUM BIKARBONAT

Sekitar 200.000 ton NaHCO3 diproduksi secara rutin di USA. Sekitar 40%

digunakan untuk serbuk pengembang (ragi), 15% untuk industri kimia, 12% untuk

bidang farmasi termasuk di dalamnya preparasi anti-asam pada masalah

pencernaan dan 10% digunakan untuk pemadam kebakaran.

NaHCO3 dapat digunakan untuk pembuatan kue atau roti karena terurai

pada suhu antara 50-100oC dan melepaskan gelembung gas CO2.

dipanaskan

2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2

S. HIDRIDA

Logam-logam golongan IA bereaksi dengan hidrogen, membentuk hidrida

ion atau mirip garam, M+H-. Kereaktifan bereaksi dengan hidrogen ini menurun

dari litium ke sesium. Hidrida-hidrida ini mengandung ion H- (ini tidak umum,

karena biasanya hidrogen membentuk H+). Eksistensi ion H- ini dapat dibuktikan

dengan dihasilkannya gas hidrogen jika hidrida ini dielektrolisis.

Hidrida-hidrida ini bereaksi dengan air, melepas gas hidrogen. Hidrida

litium digunakan untuk tujuan militer dan untuk pengisi balon meteorologi.

LiH + H2O LiOH + H2

Litium juga membentuk hidrida kompleks, Li[AlH4], yang disebut hidrida

aluminium litium. Li[AlH4] merupakan agen pereduksi yang ampuh. Li[AlH4]

dibuat dari hidrida litium dalam larutan eter.

4LiH + AlCl3 Li[AlH4] + 3LiCl

Hidrida aluminium litium adalah senyawa ion dan berbentuk tetrahedral.

Li[AlH4] merupakan agen pereduksi yang ampuh dan secara luas digunakan

dalam kimia organik, yakni mereduksi senyawa karbonil menjadi alcohol.

Li[AlH4] bereaksi “keras” dengan air sehingga digunakan untuk pelarut organik

kering secara absolut dan sebagai contoh adalah eter yang harus benar-benar

bersih dari air jika digunakan untuk merendam (menyimpan ) natrium. Li[AlH4]

juga mereduksi beberapa senyawa anorganik.

BCl3 + Li[AlH4] B2H6 (diboran)

PCl3 + Li[AlH4] PH3 (pospin)

SiCl4 + Li[AlH4] SiH4 (silan)

Natrium tetrahidridoborat (natrium borohidrida), Na[BH4], merupakan

contoh kompleks hidrida lainnya. Kompleks ini merupakan senyawa ion yang

berisikan ion [BH4]-. Kompleks ini paling baik dibuat melalui pemanasan natrium

hidrida dengan trimetil borat.

230-270oC

4NaH + B(OCH3)3 Na[BH4] + 3NaOCH3

Tetrahidridoborat untuk logam golongan IA yang lain dapat dibuat dari

garam natrium. Tetrahidridoborat ini (khususnya Na dan K) semakin meningkat

penggunaannya sebagai agen pereduksi karena makin berkurang kesensitifannya

dibanding Li[AlH4]. Na[BH4] dapat dikristalisasikan dari air dingin dan K[BH4]

dapat dikristalisasikan dari air panas. Hal ini menjadi keuntungan jika

menggunakan larutan berair. Sementara tetrahidridoborat yang lain bereaksi

dengan air.

[BH4]- + 2H2O BO2- + 4H2

T. NATRIUM SULFAT

Sekitar 4,2 juta ton Na2SO4 dimanfaatkan secara rutin. Sekitar 55%

diperoleh dari produk samping pabrik pembuatan HCl dan dari proses netralisasi

yang menggunakan H2SO4. Sekitar 45% diperoleh dari sumber utamanya yaitu

garam glober Na2SO4.10H2O.

Sekitar 70% Na2SO4 terutama digunakan untuk industry kertas, sekitar

10% digunakan untuk pabrik detergen dan 10% digunakan dalam pabrik

gelas/kaca. Proses pembuatan kertas kraft menggunakan Na2SO4 untuk melarutkan

lignin yang mengikat serat selulosa dalam kayu.

U. PERAN PENTING LOGAM ALKALI DALAM MAKHLUK HIDUP

1. Organisme hidup memerlukan sedikitnya 27 unsur, 15 di antaranya adalah

logam. Logam diperlukan dalam jumlah makro adalah K, Mg, Na dan Ca.

Logam diperlukan dalam jumlah mikro adalah Mn, Fe, Co, Cu, Zn, dan Mo.

Dalam jumlah sedikit adalah V, Cr, Sn, Ni, dan Al.

2. Sejumlah besar golongan I dan II diperlukan makhluk hidup terutama untuk

menyeimbangkan muatan listrik berkaitan dengan makromolekul organik

bermuatan negatif, juga untuk menjaga tekanan osmotik dalam sel, serta

memelihara dari kerusakan dan kehancuran sel.

3. Nampak ada kemiripan sifat kimia antara Na dan K, tetapi kita akan terkejut

manakala fungsi biologi mereka sangat berbeda.

4. Na+ secara aktif dikeluarkan dari sel tetapi K+ tidak. Transport ion ini kadang-

kadang disebut pompa natrium dan ini mencakup pengeluaran aktif Na+ dan

menghisap aktif K+. Analisis cairan di dalam dan di luar sel binatang

menunjukkan bahwa transport ion ini nyata terjadi. dalam sel binatang

konsentrasi ion K+ sekitar 0,15M dan konsentrasi ion Na+ sekitar 0,01M.

5. Dalam cairan tubuh (limpa dan darah) konsentrasi ion K+ sekitar 0,003M dan

konsentrasi ion Na+ sekitar 0,15M.

6. Transport ini memerlukan energi yg diperoleh dari hidrolisis ATP.

Diperkirakan hidrolisis satu molekul ATP menjadi ADP menghasilkan energi

yang cukup untuk memindahkan tiga ion Na+ keluar dari sel dan dua ion K+

serta satu ion H+ masuk ke dalam sel.

7. Perbedaan rasio Na+ dan K+ di dalam dan di luar sel menghasilkan potensial

listrik di antara sisi membran sel. Ini berguna untuk fungsi syaraf dan otot sel.

8. Gerakan glukosa masuk ke dalam sel bersama-sama dengan ion Na+. Ini

disebabkan oleh gradien konsentrasi yg tinggi. Selanjutnya ion Na+ harus

dikeluarkan dari sel. Gerakan asam-asam amino juga demikian.

9. Ion K+ dalam sel berguna untuk metabolisme glukosa, sintesis protein, dan

aktivasi beberapa enzim.

PERTANYAAN:

1. Berikan beberapa alasan, mengapa logam-logam golongan IA sulit

diekstraksi?

2. Na2SO4 sebagaimana tersebut dalam teks di atas, dapat diperoleh dari produk

samping pabrik pembuatan HCl dan dari proses netralisasi menggunakan

H2SO4. Jelaskan alasannya!

3. Berika dua contoh kegunaan logam-logam golongan IA atau senyawanya dan

berikan alasan mengapa digunakan untuk hal tersebut?

4. Jelaskan, mengapa logam-logam golongan IA dalam tiap periodenya:

a. Bervalensi satu?

b. Ionnya besar?

c. Agen pereduksi yang kuat?

d. Sedikit membentuk senyawa kompleks?

e. Memiliki energi ionisasi rendah?

f. Densitas rendah?

5. Mengapa logam-logam golongan IA bersifat lunak memiliki titik didih dan

titik leleh rendah?

6. Ion litium merupakan ion yang paling kecil dalam golongan IA. Diharapkan

ion litium memiliki mobilitas paling besar sehingga memiliki daya hantar

arus listrik yang paling besar. Tetapi faktanya berkebalikan, larutan sesium

paling besar daya hantarnya. Mengapa demikian?.

7. Jari-jari atom litium adalah 1,23 Ao. ketika electron terluar 2s dilepaskan, jari-

jari ion Li+ menjadi 0,76 Ao. Anggaplah bahwa perbedaan jari-jari ini terkait

dengan ruang yang ditempati elektron 2s. Hitung persentase volume atom

lithium yang ditempati elektron valensi tunggal. Apakah asumsi ini bisa

diterima? Mengapa jari-jarinya mengalami penurunan begitu drastis?

8. NaCl tidak berwarna, tetapi Na2CrO4 berwarna kuning. Mengapa demikian?

9. KBr kurang larut daripada NaBr, tetapi K2CO3 lebih larut daripada Na2CO3.

Mengapa demikian?

10. Senyawa LiH mengandung ions Li+ dan H-. Manakah yang lebih besar, ions

Li+ atau H-, mengapa?

11. Berikan persamaan reaksi antara natrium dan:

a. H2O b. H2 c. N2 d. karbon