SKL-8
Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.
Konsep 2
Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu.
5. Unsur-unsur perioda 3 SPU: Na Mg Al Si P S Cl Ar
Dari kiri ke kanan kofigurasi elektron valensinya,
Na 3s1;
Mg 3s2;
Al 3s2 3px1;
Si 3s2 3px1 3py1;
P 3s2 3px1 3py1 3pz1;
S 3s2 3px2 3py1 3pz1;
Cl 3s2 3px2 3py2 3pz1;
Ar 3s2 3px2 3py2 3pz2.
Dari
konfigurasi elektron di atas, dapat disimpulkan bahwa energi ionisasi
pertama, yaitu energi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron
yang terikat paling lemah, dari Na ke Mg naik, namun Al turun, karena
elektron pada 3px1 lebih mudah lepas daripada ns2. Dari Al menuju Si dan
P naik, kemudian turun pada S, karena elektron pada P setengah penuh
sehingga lebih stabil dari S. Setelah S terus naik menuju Cl dan Ar. Ar
tertinggi karena orbitalnya terisi penuh. Jadi energi ionisasi pertama
dari kiri ke kanan dalam perioda cenderung naik yang berarti bahwa
unsur-unsur tsb. makin sulit melepas elektron. Oleh karena itu, daya
reduksi terkuat adalah Na.
Akibat
dari sifat di atas, maka klor yang energi ionisasinya relatif besar,
sedangkan jumlah elektron valensinya 7, maka untuk mencapai kestabilan,
lebih mudah menangkap 1 elektron menjadi oktet sehingga isoelektronik
dengan gas mulia terdekat, Ar. Mengingat keelektronegatifannya relatif
besar, maka klor cenderung membentuk anion klorida, Cl-. Dapat
disimpulkan bahwa dalam perioda 3, daya oksidasi terkuat adalah klor.
Melihat
strukturnya, Na Mg Al adalah kristal logam, Si kristal kovalen, sedang
P4 S8 Cl2 Ar memiliki struktur molekul sederhana. Akibatnya, titik leleh
dan titik didih unsur-unsur ini naik dari Na hingga Si, turun dengan
drastis ke P4. P4 s.d. Ar titik leleh dan titik didih relatif rendah.
Maka pada suhu kamar, Na s.d. S8 padat, namun P4 dan S8 mudah meleleh
dan Cl2 serta Ar berupa gas.
Na
s.d. Al logam, namun Al amfoter; Si s.d. Ar non logam, dan Si bersifat
semi logam. Amfoter artinya dapat bereaksi dengan asam kuat maupun basa
kuat. Sedang semi logam karena memiliki sifat semi konduktor baik
hantaran kalor maupun listrik.
Reaksi
dengan gas oksigen membentuk Na2O MgO oksida basa; Al2O3 amfoter; SiO2,
P2O3 P2O5, SO2 SO3, Cl2O s.d. Cl2O7 oksida asam. Oksida basa dalam air
membentuk basa, NaOH basa kuat; Mg(OH)2 basa lemah; oksida asam
membentuk asam, kecuali SiO2 sukar larut dalam air; H3PO3 dan H3PO4 asam
lemah; H2SO3 asam lemah, H2SO4 asam kuat; HClO s.d. HClO4, HClO4 asam
kuat.
Mengapa
NaOH sifat basanya lebih kuat dibanding Mg(OH)2? Jari-jari Na lebih
besar, daya tariknya terhadap O lebih lemah, sehingga ikatan O-H lebih
kuat, derajat ionisasi menjadi Na+ dan OH- lebih besar.
Mana
yang lebih kuat sifat asamnya, H2SO4 atau HClO4? Perhatikan jari-jari
atom S dan Cl sebagai atom pusat. Cl jari-jarinya lebih kecil, sehingga
ikatan Cl - O lebih kuat, akibatnya ikatan O - H lebih lemah, derajat
ionisasi lebih besar. Oleh karena itu asam HClO4 lebih kuat.
Sifat keamfoteran Al terjadi pada logam, oksida, dan hidroksidanya.
2Al(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 3H2(g)
2Al(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) --> 2NaAlO2(aq) + 3H2(g)
Al2O3(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 3H2O(l)
Al2O3(s) + 2NaOH(aq) --> 2NaALO2(aq) + H2O(l)
2Al(OH)3(s) + 6HCl(aq) --> 2AlCl3(aq) + 6H2O(l)
Al(OH)3(s) + NaOH(aq) --> NaAlO2(aq) + 2H2O(l)
P4
memiliki 2 alotrop (struktur berbeda) yaitu merah dan putih; S8 juga 2,
rombis dan monoklin. Molekul S8 stabil, maka dapat terdapat bebas di
alam disamping sebagai sulfida dan sulfat. Fosfor untuk pupuk fosfat,
dicampur dengan pupuk lain menjadi pupuk majemuk NPK. Sulfur banyak
digunakan untuk penawar racun dan sabun.
SKL-8
Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya
Konsep 2
Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu
4. Logam alkali tanah: Be Mg Ca Sr Ba
Logam-logam
ini kurang reaktif dibanding alkali, karena elektron valensinya ns2
(golongan IIA) sedang alkali ns1 (golongan IA). Jari-jari atom IIA lebih
kecil, maka energi ionisasinya lebih besar dibanding IA. Sifat logamnya
bervariasi, Be logam amfoter, Mg membentuk basa lemah, Ca Sr Ba
membentuk basa kuat, walaupun lebih kuat alkali. Jari-jari atom dari Be
s.d. Ba makin besar, energi ionisasinya makin kecil, maka Ba paling
mudah bereaksi. Reaksi dengan oksigen yang berlebih dapat membentuk
peroksida.
2 Ba(s) + O2(g) --> 2 BaO(s)
Ba(s) + O2(g) --> BaO2(s)
Oksidanya di udara bereaksi dengan CO2(g) membentuk karbonat dan dalam air menjadi larutan basa.
BaO(s) + CO2(g) --> BaCO3(s)
BaO(s) + H2O(l) --> Ba(OH)2(aq)
Seperti
halnya logam alkali, alkali tanah dapat bereaksi dengan air membentuk
basa. Be paling sulit bereaksi, Mg dapat bereaksi dengan air panas, Ba
paling mudah bereaksi. Telah disinggung di atas bahwa basa alkali tanah
sifatnya bervariasi. Kelarutannya dalam air, Be(OH)2 dan Mg(OH)2 sukar
larut, Ba(OH)2 paling mudah larut.
Ba(s) + H2O(l) --> Ba(OH)2(aq) + H2(g)
Sifat keamfoteran Be(OH)2.
Be(OH)2(s) + HCl(aq) --> BeCl2(aq) + H2O(l)
Be(OH)2(s) + 2 NaOH(aq) --> Na2BeO2(aq) + 2 H2O(l)
Bereaksi
dengan H2(g) membentuk hidrida dan dengan nitrogen membentuk nitrida.
Sebenarnya N2(g) ikatannya sangat kuat, namun jika Mg dibakar di udara
membentuk oksida dengan melepas energi sangat besar yang mampu
memutuskan ikatan N2. Mg3N2 yang terbentuk dalam air menjadi Mg(OH)2 dan
NH3(g).
Ba(s) + H2(g) --> BaH2(s)
Mg(s) + O2(g) --> MgO(s) + energi (cahaya berkilau)
Mg(s) + N2(g) --> Mg3N2(s)
Mg3N2(s) + H2O(l) --> Mg(OH)2(s) + NH3(g)
Dengan unsur non logam dapat bereaksi membentuk garam, namun lebih lambat dibanding logam alkali.
Ba(s) + Cl2(g) --> BaCl2(s)
Senyawa garamnya banyak yang sukar larut, yang penting diantaranya garam-garam karbonat, sulfat, oksalat, dan kromat.
Pada
analisis kualitatif, yaitu uji kation didasarkan pada reaksi
pengendapan. Uji Mg2+(aq) dengan NaOH(aq); Ca2+(aq) dengan C2O42-(aq);
Sr2+(aq) dengan CO32-(aq); dan Ba2+(aq) dengan SO42-(aq) dan CrO42-(aq).
Semua membentuk endapan putih, kecuali BaCrO4(s) kuning.
Mg2+(aq) + OH-(aq) --> Mg(OH)2(s)
Ca2+(aq) + C2O42-(aq) --> CaC2O4(s)
Sr2+(aq) + CO32-(aq) --> SrCO3(s)
Ba2+(aq) +SO42-(aq) --> BaSO4(s)
Ba2+(aq) + CrO42-(aq) --> BaCrO4(s)
Pada
uji nyala kationnya, Be dan Mg panjang gelombang spektrumnya jatuh pada
sinar tak tampak, maka nyalanya tidak berwarna, sedang Ca dan Sr merah,
Ba hijau.
Ion-ion
Mg2+(aq) dan Ca2+(aq) banyak terkandung dalam air sadah. Anion
HCO3-(aq) terdapat dalam air sadah sementara sedang sadah tetap
mengandung anion Cl-(aq) dan SO42-(aq). Air sadah meliputi air sumur,
air sungai, dan air kali. Jika air ini digunakan untuk mencuci pakaian
atau digunakan untuk industri, akan merugikan, karena menimbulkan
endapan yang akan mengotori pakaian dan menyumbat pipa-pipa pabrik.
Untuk melunakkan sadah sementara, air ybs. dapat dipanaskan saja atau
sumurnya dimasuki gamping.
Ca(HCO3)2(aq) --> CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
CaO(s) + H2O(l) --> Ca(OH)2(aq)
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) --> 2CaCO3(s) + 2H2O(l)
Sadah tetap dapat menggunakan soda, Na2CO3.
CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) --> CaCO3(s) + 2 NaCl(aq)
SKL-8
Memahami karakteristik unsur-unsur penting, terdapatnya di alam, pembuatan dan kegunaanya.
Konsep 2
Mendeskripsikan sifat unsur golongan tertentu
3. Logam alkali: Li Na K Rb Cs Fr
Konfigurasi
elektron valensinya ns1; jadi dalam bereaksi hanya melepas 1 elektron.
Energi ionisasinya relatif kecil. Karena itu merupakan reduktor kuat.
Logam yang tergolong penting adalah Li Na dan K. K sifat reduktornya
terkuat. Logam-logam ini dinamakan alkali yang berarti basa kuat, karena
logam itu pembentuk basa kuat, lebih kuat dibanding logam alkali tanah.
Logam-logam ini lunak, mudah diiris dengan pisau, kalium terlunak.
Sangat aktif, mudah teroksidasi oleh gas oksigen di udara dan air;
reaksinya eksoterm. Oleh karena itu tidak dapat disimpan begitu saja,
atau langsung dimasukkan ke dalam botol kaca. Penyimpanannya dalam
minyak tanah, yang mengandung sedikit oksigen terlarut sedang air tidak
bercampur dengan minyak.
Reaksi logam alkali dengan oksigen sbb.
4 Na(s) + O2(g) --> 2 Na2O(s)
Oksida tersebut terus akan bereaksi dengan CO2 di udara membentuk karbonat.
Na2O(s) + CO2(g) --> Na2CO3(s)
Dalam oksigen berlebihan, logam alkali membentuk senyawa peroksida, yaitu senyawa oksida yang kelebihan oksigen.
2 Na(s) + O2(g) --> Na2O2(s)
Kalium
memiliki kereaktifan lebih besar, sehingga dengan oksigen berlebihan,
selain membentuk peroksida juga dapat membentuk superoksida, KO2.
2 K(s) + O2(g) --> K2O2(s)
K(s) + O2(g) --> KO2(s)
Alkali dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrida.
2 Na(s) + H2(g) --> 2 NaH(s)
Pada pembahasan kereaktifan halogen, alkali langsung dapat bereaksi dengan halogen membentuk garam.
2 Na(s) + Cl2(g) --> 2 NaCl(s)
Dengan
air, logam alkali membentuk basa kuat dan gas hidrogen. Terbentuknya
larutan basa ini dapat dibuktikan dengan menambahkan 1-2 tetes indikator
phenolphtalein (PP) ke dalam air sebelum sedikit Na(s) dimasukkan.
Hati-hati memasukkan logam Na. Lebih aman jika meletakkan Na sebutir
beras di atas kertas saring yang telah disiapkan di atas permukaan air.
Terjadi suara berdesis, butiran Na bergerak di air yang ada di atas
kertas saring, mungkin timbul api pada kertas yang terkena Na. Asap yang
terjadi menunjukkan adanya H2(g), sedang warna larutan menjadi merah
menunjukkan adanya ion OH-(aq).
2 Na(s) + 2 H2O(l) --> 2 NaOH(aq) + H2(g)
Untuk
memahami reaksi di atas, ingatlah terhadap sifat air, bila terionisasi
membentuk H+(aq) dan OH-(aq). Atau Anda dapat menalarnya dari awal
terjadinya reaksi. Air sebagai molekul polar, kutub negatif O
bertumbukan dengan Na(s), maka satu ikatan OH dari air putus, terjadi
ion H+ dan OH-. Atom-atom Na di bagian permukaan melepaskan diri dari
ikatan logamnya, menjauh dari padatannya dan mengalami sublimasi
membentuk Na(g). Kemudian Na(g) melepaskan elektron menjadi ion Na+ dan
ion H+ menangkap elektron menjadi gas H2. Ion-ion Na+(aq) dan OH-(aq)
umumnya ditulis sebagai NaOH(aq). Apabila Anda memahami sifat-sifat
dasar partikel, serta membiasakan diri untuk menalar sesuatu secara
tuntas dibanding sekedar hafal, tentulah Anda dapat merunut
konsep-konsep yang telah saling terkait satu sama lain bagaikan peta di
dalam pikiran.
2 H2O(l) --> 2 H+(aq) + 2 OH-(aq)
2 Na(s) --> 2 Na(g)
2 Na(g) --> 2 Na+(g) + 2 e
2 H+(aq) + 2 e --> H2(g)
2 Na+(g) --> 2 Na+(aq)
-----------------------------------------------------------------------
2Na(s) + 2H2O(l) --> 2Na+(aq) + 2OH-(aq) + H2(g) atau
2Na(s) + 2H2O(l) --> 2NaOH(aq) + H2(g)
Di
laboratorium kimia, jika suatu kerja praktik memerlukan NaOH(aq), maka
membuatnya harus sesaat sebelum digunakan, karena akan cepat rusak,
bereaksi dengan CO2 di udara dalam botol membentuk Na2CO3(aq). Sehingga
molaritas NaOH(aq) yang tertulis pada label botol sering tidak sesuai.
2 NaOH(aq) + CO2(g) --> Na2CO3(aq) + H2O(l)
Na(s)
dibuat melalui elektrolisis lelehan NaCl dengan elektroda inert. Karena
titik leleh NaCl tinggi, maka CaCl2 dicampurkan sebagai penurun titik
leleh. Sebenarnya, elektrolisis NaCl(aq) lebih mudah dilakukan, karena
NaCl(s) mudah larut dalam air. Namun, jika elektrolisis menggunakan
larutan, ion Na+(aq) tidak dapat tereduksi menjadi Na. Hal ini karena Eo
reduksi H2O(l) lebih besar dari Eo reduksi Na+(aq).
2 NaCl(l) --> 2 Na+(l) + 2 Cl-(l)
Katoda (-) 2 Na+(l) + 2e --> 2 Na(l)
Anoda (+) 2 Cl-(l) --> Cl2(g)
-----------------------------------------------
2 NaCl(l) --> 2 Na(l) + Cl2(g)
Di
laboratorium, untuk meneliti kandungan mineral dari suatu batuan,
dilakukan analisis kualitatif baru kemudian kuantitatif. Analisis
kualitatif ditujukan untuk mengetahui jenis kation dan anion, sedang
analisis kuantitatif untuk menentukan kadar zat dalam batuan tersebut.
Sebelum analisis kualitatif, biasanya dilakukan uji pendahuluan, yaitu
uji nyala. Cara ini digunakan untuk mendapatkan gambaran umum tentang
jenis kation yang mungkin terdapat dalam suatu batuan. Pada uji nyala,
diambil sebagian kecil batuan, kemudian dikenakan api. Jika batuan itu
mengandung Li, warna nyalanya merah, natrium kuning, dan kalium ungu.
Jika Anda mengambil garam padat LiCl, NaCl, dan KCl, kemudian diuji
nyalanya, Anda dapat melihat warna nyala yang berbeda di atas. Mengapa
warna nyala itu berbeda-beda?
Pada
saat Anda belajar struktur atom, menurut Niels Bohr jika suatu elektron
menyerap energi, akan mengalami eksitasi berpindah ke tingkat energi
yang lebih tinggi. Karena di tempat yang baru elektron itu tidak stabil,
maka kembali ke tingkat energi semula, dengan memancarkan sejumlah
energi yang diserapnya. Pancaran itu berupa spektrum dengan panjang
gelombang tertentu. Spektrum dengan warna berbeda menunjukkan bahwa
jarak antar tingkat energi yang ditempuh oleh loncatan elektron juga
berbeda. Hal ini menunjukkan kekhasan atom unsur ybs.
Senyawa
penting diantaranya NaCl.NaIO3 garam dapur beryodium, NaBr untuk obat
penenang, NaOCl pemutih pakaian, Na2CO3 soda untuk melunakkan sadah
tetap, NaHCO3 soda kue untuk mengembangkan kue dan untuk minuman
berkarbonasi, NaOH soda api untuk keperluan laboratorium, untuk membuat
sabun garam stearat. Asam stearat adalah asam lemak jenuh berasal dari
lemak hemani, yaitu tristearin sebagai trigliserida.
