SIFAT KIMIA

2.4.1 Kereaktifan Logam Alkali Tanah

Alkali tanah termasuk logam yang reaktif, namun berilium adalah satu-satunya unsur alkali tanah yang kurang reaktif, bahkan tidak bereaksi dengan air. Logam alkali tanah bersifat pereduksi (oksidator) kuat. Dari berilium ke barium sifat pereduksi ini semakin kuat. Hal ini ditunjukkan oleh kemampuan bereaksi dengan air yang semakin meningkat dari berilium ke barium. Selain dengan air, unsur logam alkali tanah juga bisa bereaksi dengan oksige, nitrogen, dan halogen.

Tabel 2.3 Kereaktifan logam-logam alkali tanah

Reaksi secara umum	Keterangan
2M(s) + O2(g) → 2MO(s)	Reaksi selain Be dan Mg tak perlu pemanasan
M(s) + O2(g) → MO2(s)	Ba mudah, Sr dengan tekanan tinggi, Be, Mg dan Ca tidak dapat bereaksi
M(s) + X2(g) → MX2(s)	X, F, Cl, Br dan I
M(s) + 2H2O(l) → M(OH)2(aq) + H2(g)	Be tidak dapat, Mg perlu pemanasan
3M(s) + N2(g) → M3N2(s)	Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung
M(s) + 2H+(aq) → M2+(aq) + H2(g)	Reaksi cepat berlangsung
M(s) + H2(g) → MH2(s)	Perlu pemanasan, Be dan Mg dapat berlangsung

A. Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Air

Berilium tidak dapat bereaksi dengan air sekalipun dengan air panas. Sedangkan logam magnesium dapat bereaksi tetapi sangat lambat dan hanya dapat bereaksi dengan air panas. Logam kalsium, stronsium, barium, dan radium dapat bereaksi sangat cepat dengan air pada temperatur ruang bahkan dapat bereaksi meskipun dengan air dingin. Contoh reaksi logam alakali tanah dan air berlangsung sebagai berikut :

Mg(s) + 2H₂O_(l) à Mg (OH)₂(aq) + H₂(g) Sangat lambat

Ca(s) + 2H₂O_(l) à Ca(OH)₂(aq) + H₂(g) Cepat

Sr(s) + 2H₂O_(l) à Sr(OH)₂(aq) + H₂(g) Sangat cepat

Ba(s) + 2H₂O_(l) à Ba(OH)₂(aq) + H₂(g) Paling cepat

B.Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Gas Oksigen

Semua logam alkali tanah dapat bereaksi demngan oksigen menghasilkan senyawa oksida.Tetapi berilium dan magnesium hanya dapat bereaksi dengan oksigen dengan pemanasan. Oksida berilium dan magnesium yang terbentuk akan menjadi lapisan pelindung pada permukaan logam dibawahnya. Stronsium dan barium dapat bereaksi dengan oksigen pada suhu ruangan bahkan barium dapat membentuk senyawa peroksida (BaO₂).Contoh reaksi logam alkali tanah dengan oksigen:

2Be_(s) + O_2(g) à 2BeO_(s) Bereaksi jika dipanaskan

2Mg_(s) + O_2(g) à 2MgO_(s) Bereaksi jika dipanaskan

2Ca_(s) + O_2(g) à 2CaO_(s) Bereaksi cepat tanpa pemanasan

2Sr_(s) + O_2(g) à 2SrO_(s) Bereaksi sangat cepat tanpa pemanasan

2Ba_(s) + O_2(g) à 2BaO_(s) Bereaksi paling cepat tanpa pemanasan

Ba_(s) + O_{2(g) berlebihan} à BaO_2(s) Bereaksi cepat tanpa pemanasan

C.Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Gas Nitrogen

Logam alkali tanah yang terbakar diudara,selain bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa oksida, juga dapat bereaksi dengan nitrogen membentuk senyawa nitrida. Contoh,pembakaran magnesium di udara pada suhu tinggi menghasilkan: Magnesium oksida dan Magnesium nitrid (Mg₃N₂). Reaksinya :

2Mg_(s) + 1/2O_2(g) + N_2(g) à MgO_(s) + Mg₃N_2(s)

Bila Mg₃N₂ direaksikan dengan air maka akan di dapatkan gas NH₃

Mg₃N_2(s) + 6H₂O_(l) à 3Mg(OH)_2(s) + 2NH₃(g)

D.Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Gas Hidrogen

Kalsium,stronsium dan barium memerlukan pemanasan untuk dapat bereaksi dengan gas hidrogen. Sedangkan berilium dan magnesium tidak dapat bereaksi dengan gas hidrogen sekalipun dengan pemanasan.

Reaksi kalsium,stronsium dan barium dengan gas hidrogen :

Ca_(s) + H_2(g) à 2CaH_{2 (s)} Bereaksi dengan pemanasan

Sr_(s) + H_2(g) à 2SrH_{2 (s)} Bereaksi dengan pemanasan

Ba_(s) + H_2(g) à 2BaH_{2 (s)} Bereaksi dengan pemanasan

E.Reaksi Logam Alkali Tanah Dengan Unsur Halogen

Hampir semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen secara cepat membentuk garam halida, kecuali berilium karena daya polarisasi ion Be²⁺ sangat rendah maka berilium berikatan kavalen dengan unsur halogen,kecuali dengan flour. Sedangkan logam alkali tanah yang lain dengan unsur halogen berikatan ion. Reaksinya

Be_(s) + Cl_2(g) à BeCl_{2 (s)} Senyawa BeCl₂ berikatan kovalen

Mg_(s) + Cl_2(g) àMgCl_{2 (s)} Senyawa MgCl₂ berikatan ion

Ca_(s) + Cl_2(g) à CaCl_{2 (s)} Senyawa CaCl₂ berikatan ion

Sr_(s) + Cl_2(g) à SrCl_{2 (s)} Senyawa SrCl₂ berikatan ion

Ba_(s) + Cl_2(g) à BaCl_{2 (s)} Senyawa BaCl₂ berikatan ion

2.4.2 Warna Nyala Logam Alkali Tanah

Logam alkali dan alkali tanah memberikan warna nyala yang khas,warna nyala dari logam alkali tanah dapat digunakan sebagai salah satu cara mengindentifikasi adanya unsur logam alkali dan alkali tanah dalam suatu bahan. Salah satu ciri khas dari suatu unsur ialah spectrum emesinya. Spektrum emisi teramati sebagai pancaran cahaya dengan warna tertentu,tapi sesungguhnya spectrum itu terdiri atas beberapa garis warna yang khas bagi setiap unsur.

Unsur	Li	Na	K	Rb	Cs
Warna Nyala Api	Merah	Kuning atau Jingga	Ungu atau Lila	Biru Kemerahan	Biru
Unsur	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Warna Nyala Api	-	Putih	Jingga Kemerahan	Merah	Hijau

Tes Nyala atau reaksi nyala digunakan untuk mengindentifikasi keberadaan ion logam dalam jumlah yang relatif kecil dalam sebuah senyawa.Tidak semua ion logam menghasilkan warna nyala. Untuk warna nyala unsur-unsur logam alkali dan alkali tanah,uji nyalah merupaka cara yang paling mudah untuk mengindentifikasi logam mana yang terdapat dalam suatu senyawa.

Warana nyala dihasilkan dari pergerakan atau perpindahan elektron dalam ion-ion logam yang terdapat dalam senyawa. Masing-masing perpindahan elektron ini melibatkan sejumlah energi tertentu yang dilepaskan sebagai cahaya dengan energi dan warna tertentu. Akibat dari semua perpindahan elektron maka dapat dihasilkan sebuah spectrum garis yang berwarna. Besarnya energi perpindahan elektron bervariasi dari satu ion logam ke ion logam lainnya.ini bearti bahwa setiap logam yang berbeda akan memiliki pola garis-garis spectra dan warna nyala yangh berbeda pula.

2.5 KESADAHAN AIR

Keberadaan ion-ion logam golongan alkali tanah khususnya ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ menyebabkan kesadaan air. Selain ion kalsium dan magnesium,penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupungaram-garam bikarbonat dan sulfat.Air yang telah mengalami kesadahan air inidapat di lihat ketika sedang mencuci menggunakan deterjan yakni deterjen tidak dapat menimbulkan busa pada saat di gunakan dalam air yang telah mengalami kesadahan.Oleh karena itu dalam kehidupan sehari-hari di kenal adanya dua jenis air yaitu :

1) Air Lunak

Air lunak merupakan air dalam kehidupan sehari-hari yang dapat menghasilkan cukup banyak busa ketika deterjen atau sabun di gunakan untuk mencuci menggunakan air tersebut. Air lunak adalah air yang mengandung kadar mineral yang rendah

2) Air Sadah (Hard Water)

Air sadah merupakan air yang hanya menghasilkan sedikit busa bahkan tidak menghasilkan sama sekali busa,jika air tersebut di gunakan untuk mencuci menggunakan sabun atau deterjen. Air sadah adalah air yang mengandung kadar mineral yang sangat tinggi. Secara fisik air sadah biasanya terlihat keruh.

Air sadah dapat digolongkan menjadi dua jenis,berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca²⁺ atau Mg²⁺),yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap.

Air sadah sementara yaitu air yang mengandung garam hidrogen karbonat (Ca(HCO₃)₂ dan Mg(HCO₃)₂. Senyawa Ca(HCO₃)₂ dan Mg(HCO₃)₂ dapat terbentuk dari batu kapur (CaCO₃) dan dolomite yang bereaksi dengan gas CO₂ yang larut dalam air. Reaksinya :

CaCO_3(s) + 2H₂O_(l) + CO_2(g) → Ca(HCO₃)_2(s)

Garam garam penyebab kesadaan air dalam air sadah sementara dapat di hilangkan dengan cara pemanasan dan penyaringan.Karena ketika air yang mengandung garam garam tersebut di panaskan maka akan terjadi reaksi :

Ca(HCO₃)_2(s) → CaO_(s) + H₂O_(gl) + CO_2(g)

Mg(HCO₃)_2(s) → MgO_(s) + H₂O_(gl) + CO_2(g)

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut,maka senyawa H₂O_(gl) dan CO_2(g) menguap ke udara sedangkan senyawa CaO(s) dan MgO(s) mengendap ke bawah. Oleh karena itu air yang di atas senyawa CaO(s) dan MgO(s) tersebut,yang semula merupakan air sadah sementara setelah di panaskan akan berubah menjadi air lunak karena kandungan garam garam Ca(HCO₃)₂dan Mg(HCO₃)₂ tidak ada lagi.

Air sadah tetap yaitu air yang mengandung garam selain garam hidrogen karbonat,seperti garam sulfat(CaSO₄, MgSO₄) dan garam klorida (CaCI₂, MgCI₂). Air sadah tetap tidak dapat di hilangakan dengan pemanasan, tetapi harus di tambahkan natrium karbonat (soda), karena penambahan senyawa tersebut akan menyebabkan terjadinya reaksi sebagai berikut :

MgCl_2(aq) + Na₂CO_3(aq) → MgCO_3(s) + 2NaCl(_aq)

CaCl_2(aq) + Na₂CO_3(aq) → CaCO_3(s) + 2NaCl(_aq)

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut maka MgCO₃(s) dan CaCo₃(s) mengendap ke bawah. Oleh karena itu air yang ada di atas senyawa tersebut,yang semula merupakan air sadah tetap setelah ditambahkan senyawa soda akan berubah menjadi air lunak karena kandungan garam-garam (CaCl₂, MgCl₂) tidak ada lagi.

Air sadah kurang baik apa bila di gunakan untuk mencuci dengan menggunakan sabun (NaC₁₇H₃₅COO). Hal ini disebabkan ion Ca²⁺ atau Mg²⁺ dalam air sadah dapat mengendapkan sabun sehingga membentuk endapan minyak yang terapung dipermukaan air. Dengan demikian sabun hanya menghasilkan sedikit busa dan daya pembersih kurang.

Reaksi ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ dengan sabun :

2NaC₁₇H₃₅COO_(aq) + Ca²⁺ → CaH₃₅COO)_2(s) + 2Na⁺ _(aq)

Walaupun tidak berbahaya, air sadah dapat menimbulkan beberapa kerugian diantaranya:

1. Efisiensi air dapat menurunkan efisiensi kerja deterjen dan sabun

2. Kesadahan air dapat menyebabkan noda pada bahan pecah belah

3. Kesadahan air dapat menyebabkan bahan linen beruba pucat

4. Mineral kesadahan air dapat menyumbat saluran air

5. Residu kesadahan air dapat melapisi elemen pemanas dan menurunkan efisiensi panas

6. Kesadahan air dapat merusak shower dan bathtubs

Menghilangkan Kesadahan

Ada beberapa cara untuk menghilangkan kesadahan air, diantaranya :

1. Pemanasan.

Pemanasan dapat menghilangkan kesadahan sementara.

Pada suhu tinggi, garam hidrogen karbonat Ca(HCO₃)₂ dapat terurai, sehingga ion Ca²⁺ akan mengendap sebagai CaCO_3. Reaksinya :

Ca(HCO₃)_2(aq) → CaCO_3(s) + CO_2(g) + H₂O_(l)

2. Penambahan ion karbonat.

Soda Na₂CO_3.10H₂O yang ditambahkan dalam air sadah dapat mengendapkan ion Ca⁺² menjadi endapan CaCO_3. Reaksinya :

Na₂CO_3.10H₂O_(s) → 2Na⁺ _(aq) + CO₃^2-_(aq) + 10H₂O_(l)

CaCl_2(aq) → Ca⁺² _(aq) + 2Cl^-_(aq)

Na₂CO_3.10H₂O_(s) + CaCl_2(aq) → 2NaCl _(aq) + CaCO_3(aq) + 10H₂O_(l)

3. Menggunakan zat pelunak air.

Natrium heksametafosfat [Na₂(Na₄(PO₃))] dapat digunakan untuk menghilangkan air sadah yang mengandung ion Ca²⁺ dan Mg^{2+ .} Kedua ion ini akan diubah menjadi ion kompleks yang mudah larut sehingga tidak dapat bergabung dengan ion dari sabun.

Na₂[Na₄(PO₃)₆]_(s) → 2Na⁺ _(aq) + [Na₄(PO₃)₆]^2-_(aq)

CaCl_2(aq) → Ca⁺² _(aq) + 2Cl^-_(aq)

Na₂[Na₄(PO₃)₆]_(s) + CaCl_2(aq) → 2NaCl _(aq) + Ca[Na₄(PO₃)₆]_(aq)

4. Menggunakan resin penukar ion

Resin berfungsi mengikat semua kation atau anion yang ada di dalam air sadah.

2.6 CARA PEMBUATAN

Unsur-unsur logam alkali dapat diperoleh dari senyawanya melalui proses ekstraksi yaitu pemishan suatu unsur dari suatu senyawa. Logam alkali tanah dapat diekstraksi dari senyawanya. Ada dua cara melakukan proses ekstraksi yaitu Metode Reduksi dan Metode Elektrolisis.

1) Ekstraksi Berilium (Be)

Metode Reduksi

Untuk mendapatkan Berilium, bisa didapatkan dengan mereduksi BeF₂. Sebelum mendapatkan BeF_2, kita harus memanaskan beril [Be₃Al₂(SiO₆)₃] dengan Na₂SiF­₆ hingga 700 ⁰C. Karena beril adalah sumber utama berilium.

BeF_2(l) + Mg_(s) → MgF_{2 (l)} + Be_(s)

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan berilium juga kita dapat mengekstraksi dari lelehan BeCl₂ yang telah ditambah NaCl. Karena BeCl­₂ tidak dapat mengahantarkan listrik dengan baik, sehingga ditambahkan NaCl. Reaksi yang terjadi adalah :

Ionisasi : BeCl_2(l) → Be²⁺ _(l) + 2Cl^- _(l)

Katoda : Be²⁺ _(l) + 2e^- → Be _(l)

Anoda : 2Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2e^-

BeCl_2(l) → Be _(l) + Cl_2(g)

2) Ekstraksi Magnesium (Mg)

Metode Reduksi

Untuk mendapatkan magnesium kita dapat mengekstraksinya dari dolomit [MgCa(CO₃)₂] karena dolomite merupakan salah satu sumber yang dapat menhasilkan magnesium. Dolomite dipanaskan sehingga terbentuk MgO.CaO. lalu MgO.CaO. dipanaskan dengan FeSi sehingga menghasilkan Mg. Reaksinya

[MgCa(CO₃)₂ ]_(s) → MgO.CaO_(s) + CO_2(g)

2[MgO.CaO]_(s) + FeSi_(s) → 2Mg_(s) + Ca₂SiO_4(s) + Fe_(s)

Metode Elektrolisis

Selain dengan ekstraksi dolomite magnesium juga bisa didapatkan dengan mereaksikan air alut dengan CaO. Reaksi yang terjadi :

CaO_(s) + H₂O_(l) → Ca²⁺ _(aq) + 2OH^- _(aq)

Ion OH^- yang dihasilkan kemudian bereaksi dengan ion Mg²⁺ yang ada didalam air laut . Reaksinya:

Mg²⁺_(aq) + 2OH_(aq)^- → Mg(OH)_2(s)

Selanjutnya Mg(OH)₂ direaksikan dengan HCl Untuk membentuk MgCl₂

Mg(OH)_2(s) + 2HCl_(l) → MgCl_2(l) + 2H₂O_(l)

Setelah mendapatkan lelehan MgCl₂ kita dapat mengelektrolisisnya untuk mendapatkan magnesium. Reksinya :

Ionisasi : MgCl_2(l) → Mg²⁺_(l) + 2Cl^-_(l)

Katode : Mg²⁺_(l) + 2e^- → Mg_(s)

Anode : 2Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2e^-

MgCl_2(l) → Mg_(s) + Cl_2(g)

3) Ekstraksi Kalsium (Ca)

Metode Elektrolisis

Batu kapur (CaCO₃) adalah sumber utama untuk mendapatkan kalsium (Ca). Untuk mendapatkan kalsium, kita dapat mereaksikan CaCO3 dengan HCl agar terbentuk senyawa CaCl₂. Reaksi yang terjadi :

CaCO_3(s) + 2HCl_(l) → CaCl_2(l) + H₂O_(l) + CO_2(g)

Setelah mendapatkan CaCl₂, kita dapat mengelektrolisisnya agar mendapatkan kalsium (Ca). Reaksi yang terjadi :

Ionisasi ; CaCl_2(l) → Ca⁺²_(l) + 2Cl^-_(l)

Katoda ; Ca⁺²_(l) + 2e^- → Ca_(s)

Anoda ; 2Cl^-_(l) → Cl_2(g) + 2e^-

CaCl_2(l) → Ca_(s) + Cl_2(g)

Metode Reduksi

Logam kalsium (Ca) juga dapat dihasilkan dengan mereduksi CaO oleh Al atau dengan mereduksi CaCl₂­ oleh Na.

Reduksi CaO oleh Al : 6CaO_(s) + 2Al_(s) → 3Ca + Ca₃Al₂O_6(s)

Reduksi CaCl2 oleh Na : CaCl_2(l) + 2Na_(s) → Ca_(s) + 2NaCl_(s)

4) Ekstraksi Strontium (Sr)

Metode Elektrolisis

Untuk mendapatkan Strontium (Sr), Kita bisa mendapatkannya dengan elektrolisis lelehan SrCl₂­. Lelehan SrCl₂­ bisa didapatkan dari senyawa selesit [SrSO₄]. Karena Senyawa selesit merupakan sumber utama Strontium (Sr). Reaksi yang terjadi ;

Ionisasi : SrCl_2(l)­ → Sr²⁺_(l)­ + 2Cl^-_(l)­
Katode : Sr²⁺_(l)­ + 2e^- → Sr_(s)­

Anoda : 2Cl^-_(l)­ →­ Cl_2(g)­ + 2e^-

SrCl₂­_(l) → Sr_(s)­ + Cl_2(g)­

5) Ekstraksi Barium (Ba)

Metode Elektrolisis

Barit (BaSO₄) adalah sumber utama untuk memperoleh Barium (Ba). Setelah diproses menjadi BaCl2 barium bisa diperoleh dari elektrolisis lelehan BaCl₂. Reaksi yang terjadi :

Ionisasi : BaCl_2(l)­ → Ba²⁺_(l) + 2Cl^-_(l)­

Katoda : Ba²⁺_(l) + 2e^- → Ba_(s)­

Anoda : 2Cl^-_(l)­ →­ Cl_2(g)­ + 2e^-

BaCl₂­_(l) → Ba_(s)­ + Cl_2(g)­

Metode Reduksi

Selain dengan elektrolisis, barium bisa kita peroleh dengan mereduksi BaO oleh Al. Reaksi yang terjadi :

6BaO + 2Al → 3Ba + Ba₃Al₂O₆.

2.7 MANFAAT LOGAM DAN SENYAWA LOGAM ALKALI TANAH

2.7.1 Manfaat Berilium (Be) dan Senyawanya

Logam Berilium memiliki beberapa manfaat, diantaranya :

a. Berilium digunakan untuk memadukan logam agar lebih kuatakan tetap bermasa lebih ringan. Biasanya paduan inidigunakan pada kemudi pesawat Zet. 

b. Berilium digunakan pada kaca dari sinar X.

c. Berilium digunakan untuk mengontrol reaksi fisi pada reaktor nuklir 

d.Campuran berilium dan tembaga banyak dipakai pada alatlistrik, maka Berilium sangat penting sebagai komponentelevisi.

2.7.2 Manfaat Magnesium (Mg) dan Senyawanya

a. Magnesium digunakan untuk memberi warna putih terang padakembang api dan pada lampu Blitz. 

b. Senyawa MgO dapat digunakan untuk melapisi tungku, karenasenyawa MgO memiliki titik leleh yang tinggi.

c. Senyawa Mg(OH)₂digunakan dalam pasta gigi untuk mengurangi asam yang terdapat di mulut dan mencagahterjadinnya kerusakan gigi, sekaligus sebagai pencegah maag.

2.7.3 Manfaat Kalsium (Ca) dan Senyawanya

a. Kalsium digunakan pada obat obatan, bubuk pengembang kuedan plastik. 

b. SenyawaCaSO₄ digunakan untuk membuat Gips yang berfungsiuntuk membalut tulang yang patah.

c. Senyawa CaCO3biasa digunakan untuk bahan bangunan sepertikomponen semen dan cat tembok.Selain itu digunakan untuk membuat kapur tulis dan gelas.

d. Kalsium Oksida (CaO) dapat mengikat air pada Etanol karena bersifat dehidrator,dapat juga mengeringkan gas dan mengikatKarbondioksida pada cerobong asap.

e. Ca(OH₂ digunakan sebagai pengatur pH air limbah dan jugasebagai sumber basa yang harganya relatif murah.

f. Kalsium Karbida (CaC₂) disebut juga batu karbit merupakan bahan untuk pembuatan gas asetilena (C₂H₂) yang digunakan untuk pengelasan.

g. Kalsium banyak terdapat pada susu dan ikan teri yang berfungsisebagai pembentuk tulang dan gigi.

2.7.4 Manfaat Stronsium (Sr) dan Senyawanya

a. Stronsium dalam senyawa Sr(NO₃)₂ memberikan warna merah apabila digunakan untuk bahan kembang api.

b. Stronsium sebagai senyawa karbonat biasa digunakan dalam pembuatan kaca televise berwarna dan computer

c. Untuk pengoprasian mercusuar yang mengubah energi panas menjadi listrik dalam batrai nuklir RTG (Radioisotop Thermoelectric Generator)

2.7.5 Manfaat Barium (Ba) dan Senyawanya

a. BaSO4 digunakan untuk memeriksa saluran pencernaan karenamampu menyerap sinar X meskipun beracun. 

b. BaSO4 digunakan sebagai pewarna pada plastik karena memiliki kerapatan yang tinggi dan warna terang.

c. Ba(NO₃)₂ digunakan untuk memberikan warna hijau pada kembang api