PERCOBAAN II (unsur-unsur alkali tanah)

15

PERCOBAAN II

Judul Percobaan : Unsur-unsur Alkali tanah

Tujuan : Mempelajari sifat unsur-unsur alkali larutan. Hari/Tanggal : Kamis, 18 Maret 2010

Tempat : Laboratorium Kimia FKIP UNLAM Banjarmasin

I. DASAR TEORI

Unsur-unsur Bloks S dalam sistem periodik adalah unsur-unsur yang paling reaktif. Unsur-unsur alkali tanah kurang reaktif bila dibandingkan dengan unsur alkali. Kereaktifan unsur-unsur alkali menunjukkan kecendrungan perubahan yang jelas.

Unsur-unsur alkali jarang larut dalam air. Unsur-unsur ni biasanya ditemukan dalam tanah berupa senyawa yang tidak larut, maka disebut logam alkali tanah (alkaline earth metal). Logam-logam alkali tanah terdiri dari Berilium (Be), Magnesium (Mg), Kalsium (Ca), Stransium (Sr), Barium (Ba), dan Radium (Ra). Logam alkali tanah yang paling banyak terdapat di alam adalah kalisium dan magnesium, yang menempati peringkat ke-5 dan ke-8 sebagai atom terbanyak pada kulit bumi. Sementara unsur yang paling sedikit dari golongan II A adalah radium sebab bersifat radioaktif sehingga mudah berubah menjadi unsur lain. Dalam percobaan ini akan dipelajari beberapa sifat dari Mg, Ca, dan Ba.

Dibandigkan dengan unsur-unsur alkali, unsur-unsur alkali tanah mempunyai titik leleh, kerapatan, dan kekerasa yang tinggi. Sebab ikatan logam antara atom-atomnya kuat. Sehingga logam alkali tanah lebih bersifat logam dibandingkan logam alkali. Logam alkali tanah dapat bereaksi dengan air, udara, halogen, hidrogen, belerang, asam dan basa kuat, meskipun tidak semuanya dapat bereaksi.

16

II. ALAT DAN BAHAN

A. Alat yang digunakan:

1. Tabung reaksi : 6 buah

2. Pejepit tabung : 1 buah 3. Gelas kimia 200 mL : 1 buah 4. penjepit tabung : 1 buah

5. Corong : 1 buah

6. Kaca arloji : 2 buah

7. Pipet tetes : 2 buah

8. Spatula : 1 buah

9. Rak tabung reaksi : 1 buah 10. Pembakar bunsen : 1 buah 11. Batang pengaduk : 1 buah

12. Hot plate : 1 buah

13. Klem + statif : 1 buah

B. Bahan yang digunakan : 1. Serbuk magnesium 2. Pita magnesium 3. Magnesium oksida 4. Magnesium klorida 5. Kalsium klorida 6. Kalsium karbonat 7. Barium hidroksida 8. Barium klorida 9. Kalsium hidroksida

10. Larutan Ba2+_{, Ca}2+ _{dan Mg}2+ _{0,1 M}

11. Larutan OH-_{, SO}

42-, dan CO32- 0,1 M

17

III. PROSEDUR KERJA

Eksperimen 1. Reaksi dengan air

1. Memasukkan sekeping logam kalsium ke dalam air dingin yang terdapat dalam gelas kimia.

2. Mengamati reaksi dan memeriksa hasil reaksi.

3. Melakukan dengan logam magnesium seperti pada gambar dibawah ini, membiarkan percobaan ini sampai setengah jam dan memeriksa hasilnya.

Air panas

Serbuk Mg dibungkus dengan kertas saring

Eksperimen 2. Sifat asam-basa

1. Memasukkan ke dalam tiga tabung reaksi masing-masing 0,01 gram magnesium oksida, 0,01 gram kalsium hidroksida dan 0,01 barium hidroksida.

2. Menambahkan 10 mL air ke dalam masing-masing tabung reaksi, kemudian mengocok.

3. Menambahkan 2 tetes larutan indikator universal ke dalam masing-masing tabung dan memeriksa pH larutan dalam masing-masing-masing-masing-masing-masing tabung.

4. Menjelaskan bagaimana perubahan pH dari masing-masing tabung. 5. Menulis persamaan reaksi.

6. Menjelaskan apakah sama hasilnya jika sebagai pengganti magnesium oksida digunakan magnesium hiodroksida.

18

Eksperimen 3. Hidrolisis klorida

Klorida ion melarut dalam air membentuk ion hidrat sederhana. Misalnya alumunium klorida bereaksi dengan air membentuk alumunium hidroksida. Kekuatan hidrolisis klorida alkali tanah dapat diperkirakan dengan cara memanaskan klorida hidrat dan memeriksa gas yang terbentuk.

1. Dalam kamar asam, memanaskan klorida hidrat dari magnesium, kalsium dan barium dalam tabung reaksi dan memeriksa asam klorida yang terbentuk.

2. Menjelaskan apakah ada klorida yang terhidrolisis dan apakah ada kecendrungan dalam hidrolisis.

3. Menuliskan klorida mana yang lebih bersifat kovalen.

Eksperimen 4. Kestabilan termal karbonat

1. Memanaskan masing-masing 0,5 gram karbonat yang kering dari kalsium dan barium dalam dua tabung

2. Memanaskan sampai beberapa menit

3. Mencatat kecepatan timbulnya gas dan tingkat kekeruhan air kapur

Eksperimen 5. Kelarutan beberapa senyawa unsur alkali tanah

1. Memasukkan 2 mL larutan 0,1 M ion logam alkali tanah (Mg2+_{, Ca}2+_,

Ba2+_{) dalam tabung reaksi yang berbeda.}

2. Menambahkan volume yang sama larutan hidroksida 0,1 M ke dalam masing-masing tabung. Mencatat endapan yang terbentuk.

3. Melakukan percobaan yang mirip tetapi sebagai pengganti ion hidroksida menggunakan ion sulfat dan ion karbonat.

IV. DATA PENGAMATAN

No Perlakuan Hasil Pengamatan

1 Reaksi dengan air

- Sekeping pita Mg + 5 mL air dingin

19

berwarna merah muda PH = 8

3. Hidrolisis Klorida

Memanaskan 0,5 gram

kloridahidrat dalam tabung reaksi (Mg, Ca, Ba)

Massa MgCl2.6H2O = 0,5186 g

Massa CaCl2.6H2O = 0,5087 g

Massa BaCl2.6H2O = 0,5115 g

- klorida hidrat dari Mg - serbuk putih mengumpal pH = 2

- klorida dari Ba - serbuk putih tulang mengumpal pH = 4

- klorida hidrat dari Ca - padatan meleleh pH = 3

4 Kestabilan termal karbonat Memanaskan barium karbonat dalam tabung reaksi yang

20

5.

berhubungan dengan selang yang terhubung pada air kapur

Memanaskan kasium karbonat dengan cara yang sama pada prusedur 1

Kelarutan beberapa senyawa unsur alkali tanam

timbul suatu kekeruhan

Sama degnan barium tidak terbentuk gelembung dan kekeruhan pada menit 54,56

- Larutan putih keruh, terdapat endapan (+++)

- Larutan putih keruh, terdapat endapan (++)

21

Logam magnesium + 5 mL air dingin

Pada percobaan memasukkan logam magnesium kedalam air dingin, logam Mg bereaksi dengan sangat lambat. Logam Mg sangat sukar larut, dalam percobaan ini tidak menunjukkan keterlarutan Mg yang berarti. Setelah didiamkan beberapa lama, terdapat gelembong-glembong udara pada logam magnesium yang menunjukan telah terjadi reaksi menghasilkan gas H2.

Reaksinya sebagai berikut :

Ca (s) + H2O (aq) CaO (s) + H2 (g)

Pada umumnya logam alkali tanah berreaksi dengan air membentuk basa dan gas hidrogen, tetapi pada magnesium bereaksi sangat lambat dengan air dingin dan bereaksi dengan cepat pada air panas.

Logam magnesium dengan air panas Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Mg (s) + H2O (aq) Mg(OH)2 (s) + H2 (g)

Pada pecobaan ini reaksi yang terjadi lebih cepat dari pada dengan air dingin hal ini ditunjukkan dengan lebih cepatnya terbentuk gelembung gas pada permukaan kertas saring yang terdapat serbuk Mg dari pada percobaan sebelumnya pada pita magnesium dalam air dingin. Hal ini menunjukkan bahwa suhu dapat mempercepat terjadinya reaksi.

2. Ekperimen 2 . sifat asam basa

22

terjadi dikarenakan kurang teiti dalam membandingkan warna yang terdapat dalam indikator universal.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

MgO (s) + H2O (aq) Mg(OH)2 (s)

Mg2+ _{+ 2OH}- _Mg(OH) 2 (s)

Selanjutnya dilakukan uji yang sama pada Ca(OH)2 ternyata setelah

dilarutkan juga menghasilkan endapan putih dan setelah diukur pH yang dihasilkan yaitu 10 untuk Ba(OH)2 dan 13 untuk Ca(OH)2.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OH

-Ca2+

(aq) + 2 H2O(aq) Ca(OH)2 (s) + H2 (g)

Reaksi antara MgO, Ca(OH)2 dan Ba(OH)2 dengan air menghasilkan

endapan putih Mg(OH)2, Ca(OH)2, dan Ba(OH)2 karena memiliki kelarutan

didalam air yang kecil atau larutan tersebut lewat jenuh atau Ksp larutan lebih kecil dari pada hasil kali ion – ionnya sehingga sukar larut dalam air.

Hidroksida logam alkali tanah lebih cenderung bersifat basa, bila jari-jari atom itu kecil ia akan kuat menarik elektron. Jika elektron tertarik ke arah atom logamnya maka ikatan antara atom O dengan H pada O-H akan melemah, sifat asam semakin kuat. Dengan bertambahnya nomor atom, maka besar jari-jari atomnya. Jika atom logam alkali tanah mempunyai jari-jari-jari-jari atom besar maka atom tersebut sukar menarik elektron sebagai akibatnya ikatan antara O-H akan kuat dan sifat basa menguat.

Urutan kebasaan alkali tanah Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Ba(OH)2

Hal ini sesuai dengan hasil percobaan yang didapat bahwa Mg(OH) merupakan basa yang paling lemah (pH = 7) BaOH sedang (pH = 10), Ba(OH) kuat (pH = 13).

3. Eksperimen 3 Hidrolisis Klorida

23

Pada percobaan masing-masing klorida hidrat dari magnesium, kalsium dan barium dipanaskan dalam tabung reaksi pada kamar asam (dalam percobaan kamar asamnya diluar laboraturium) dan dipanaskan mengunakan pembakar bunchen.

Reaksi yang terjadi pada ketiga klorida tersebut sebagai :

CaCl2 (s) + 2 H2O Ca(OH)2 + 2 HCl

BaCl2 (s) + 2 H2O Ba(OH)2 + 2 HCl

Dari hasil percobaan ketika MgCl2 dipanaskan mengumpal dan ada

asap putih yang keluar dari hasil pembakaran pada tabung reaksi. Gas yang keluar itu merupakan gas asam klorida (HCl). Saat asam mulai terbentuk barulah diuji pHnya dengan memasukkan indikator univesal pada tabung reaksi dan meletakkannya pada pada jalur asap / gas yang dihasilkan. Dari hasil percobaan didapat pH yang dihasilkan dari pembakaran MgCl sebesar 2. Hal ini menunjukkan telah menghasilkan gas HCl yang bersifat asam kuat.

Begitu juga yang dilakukan pada pembakaran CaCl2 dan BaCl2

menghasilkan gas HCl dari percobaan diperoleh pH pada pembakaran CaCl2

yaitu 3 dan pada pembakaran BaCl2 pHnya 4.

Dalam percobaan ini Mg mempunyai kekuatan hidrolisis klorida alkali tanah yang lebih besar dibandingkan dengan Ca dan Ba. Ini dapat dilihat pada pH gas HCl yang dihasilkan oleh klorida hidrat dari magnesium (MgCl2.2H2O)

yang paling asam (pH = 2) daripada lainnya.

Adapun kecenderungan dalam hidrolisis ini :

Ba2+ _{< Ca}2+ _{< Mg}2+ _{(4 < 3 < 2)}

4. Ekperimen 4. Kestabilan Termal Karbonat.

24

pada tabung reaksi yang dipanaskan masih kurang pas (masing memungkinkan ada celah keluar masuk udara) sehingga gas CO2 yang dihasilkan pada

pembakaran karbonat keluar begitu saja pada tabung reaksi.

5. Eksperimen 5.kelarutan beberapa senyawa alkali tanah

Reaksi antara logam alkali tanah dengan ion OH

-Pada pecobaan mereaksikan 2 mL Mg2+ _{0,1 M dengan 2 mL OH}- _0,1

M menghasilkan larutan yang keruh (+++) dan terbentuk endapan Reaksi yang terjadi :

Mg2+ _{(aq) + 2OH}- _{(aq) Mg(OH)} 2 (s)

Terbentuknya endapan menandakan larutan terlewat jenuh atau dengan kata lain kelarutannya kecil sehinga terbentuk endapan. Pada umumnya senyawa alkali tanah banyak yang sukar larut (mengendap). Apabila nilai Qsp > Kspnya maka larutan akan mengendap.

Pada percobaan mereaksikan 2 mL Ca2+ _{0,1 M dengan 2 mL OH}- _0,1

tidak terbentuk endapan dan larutan bening.

Reaksi yang terbentuk sebagai berikut :

Ca2+_{(aq) + 2OH}- _{(aq) Ca(OH)} 2

Pada percobaan mereaksikan 2 mL Ba2+ _{0,1 M dengan 2mL OH}- _{0,1 M}

larutan berubah menjadi keruh (++) dan terbentuk endapan.

Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Ba2+_{(aq) + 2OH}- _{(aq) Ba(OH)} 2

Dari hasil percobaan kecenderungan Mg(OH)2 sukar larut, Ca(OH)2

larut, Ba(OH)2 sedikit larut.

Berdasarkan literatur seharuanya kecendurangan Mg(OH)2 sukar larut,

Ca(OH)2 sdikit larut. Ba(OH)2 mudah larut namun pada percobaan terjadi

Ba(OH)2 lebih sukar larut dari pada Ca(OH)2 hal ini mungkin dikarenakan

kurang mengocok pada larutan ion Ca2+ _{dengan OH}- _{yang menyebabkan tidak}

25

Menurut literatur seharusnya urutan endapan dan kekeruhan yang terbentuk pada pencampuran logam alkali dengan hidroksida (OH)

Mg2+ _{> Ca}2+ _{> Ba}2+

Reaksi logam alkali tanah dengan ion SO4

2-Pada percobaan mereaksikan 2 mL Mg2+ _{0,1 dengan 2 mL SO}

42- 0,1 M

menghasilakan larutan bening tidak terbentuk endapan. Reaksi yang terbentuk :

Mg2+ _{(aq) + SO}

42- (aq) MgSO4 (aq)

Sama halnya pada percobaan ion Mg2+_{, ion Ca}2+ _{juga menghasilkan}

larutan yang bening tanpa ada endapan

Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Ca2+_{(aq) + SO}

42- (aq) CaSO4 (aq)

Sedangkan pada percobaan mereaksikan 2 mL 0,1 M Ba2+ _{dengan 2}

mL SO42- 0,1 M menghasilkan larutan putih keruh dan endapan putih

Reaksi yang terbentuk adalah :

Ba2+ _{(aq) + SO}

42- (aq) BaSO4 (s)

Dari percobaan yang telah dilakukan terlihat bahwa kelarutan garam sulfat berkurang dari atas kebawah dengan kecenderungan MgSO4 mudah larut,

CaSO4 sedikit larut, dan BaSO4 sukar larut.

Urutan kelarutan ion alkil halida tanah dalam ion sulfat adalah

Mg2+ _{> Ca}2+ _{> Ba}2+

26

sedangkan Ksp CaSO4 = 9,1 x 10-6 dan Ksp BaSO4 = 1,1 x 10-10 (kelarutan

kecil)

Reaksi antara alkali tanah dengan ion CO3

2-Pada semua ion alkali tanah yang direaksikan dengan ion karbonat semuanya menghasilkan larutan yang keruh dan ada endapan yang terbentuk. Tingkat kekeruhan masing-masing alkali tanah yang di uji pada percobaan ion Mg2+ _{keru (+), ion Ca}2+ _{keruh (++) dan Ba}2+ ₍₊₊₊₎

Reaksi yang terjadi pada ketiga alkali tanah dengan ion CO3

2-Mg2+ _{(aq) + CO}

32- (aq) MgCO3 (s)

Ca2+ _{(aq) + CO}

32-(aq) CaCO3 (s)

Ba2+ _{(aq) + CO}

32-(aq) BaCO3 (s)

Berdasarkan percobaan dan literatur yang ada pada umumnya garam karbonat alkali tanah sukar larut. Dilihat dari harga Ksp ketiga senyawa karbonat yang memiliki Ksp terbesar yaitu Mg2+ _{dalam ion karbonat sehingga}

kelarutannya cukup besar juga dan hanya terdapat sedikit endapan.

Dari hasil percobaan terdapat senyawa karbonat dari atas kebawah pada alkali tanah Kspnya semakin kecil, berarti semakin sukar larut. Dengan kecenderungan MgCO3 sedikit larut, CaCO3 sukar larut dan BaCO3 sanga sukar

larut.

Sehingga kelarutan ion karbonat dapat diurutkan sebagai berikut : Mg2+ _{> Ca}2+ _{> Ba}2+

VI. KESIMPULAN

1. Magnesium bereaksi lambat denga air dingin dan sedikit lebih cepat dengan air panas (suhu mempengaruhi laju reaksi)

2. Semakin besar jari-jari atom unsur alkali tanah semakin sukar menarik elektron sebagai akibat ikatan atom O-H akan kuat dan sifat basa menguat. Urutan kebasaan berdasarkan percobaan Mg(OH)2 <

27

3. Pada hidrolisis klorida menghasilkan gas asam klorida (HCl) urutan keasaman yaitu MgCl2 > CaCl2 > BaCl2. Semakin kecil jari-jari atom

unsur alkali tanah sifat keasamannya semakin meningkat.

4. Kereaktifan logam alkali tanah meningkat dari atas kebawah seiring dengan meningkatnya nomor atom

5. Harga Ksp hidroksi alkali tanah semakin besar dari atas kebawah (dalam 1golongan ) berarti semakin mudah larut dan basanya semakin kuat, sehingga :

Mg2+ _{< Ca}2+ _{< Ba}2+

6. Harga Ksp untuk senyawa sulfat dan karbonat dari atas kebawah semakin kecil berarti semakin sukar larut, sehingga :

Mg2+ _{> Ca}2+ _{> Ba}2+

VII. DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Hiskia. 1992. Penuntun Belajar Kimia Dasar. Bandung :PT. Citra Aditya Bakti.

Cotton, Albert dan Geofrey willkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Universitas Indonesia.

Purba, Michael. 2003. Kimia 2000 SMU Kelas 3. Erlangga. Jakarta.

28

LAMPIRAN

Jawaban Pertanyaan :

1. Ca (s) + 2 H2O Ca(OH) 2 (s) + H2(g)

Mg (s) + 2 H2O Mg(OH) 2 (s) + H2(g)

2. Mg dalam bentk serbuk lebih reaktif dari Mg (pita) dan Ca. Mg serbuk >Mg pita > logam Ca.

3. Zat yang direduksi adalah gas H2

Mg + 2 H2O Mg(OH) 2 + H2

0 +1 +2 0 Reduksi Oksidasi

4. Perubahan PH pada masing-masing tabung

a. MgO + H2O + indikator PP pH = 8

b. Ca(OH) 2 + H2O + indikator PP pH = 11

c. Ba(OH) 2 + H2O + indikator PP pH = 8

5. Mg2+ _{+ H}

2O Mg(OH) 2

Ca2+ _{+ H}

2O Ca(OH) 2 (s)+ H2 (g)

Ba2+ _{+ H}

2O Ba(OH) 2 + H2 (g)

6. Jika Mg(OH) 2 sebagai pengganti MgO hasilnya akan sama yaitu

Mg(OH) 2 yang larut dalam air

Mg2+ _{+ H}

2O Mg(OH) 2 + H2

7. Sifat basa hidroksida dengan jari-jari ion Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Ba(OH)2

8. Ada klorida yang terhidrolisis yaitu Ca dan Ba yang ditandai dengan adanya gas HCl.

29

Kepingan logam Ca + air dingin

Ca(OH)2 + H2

Memasukkan ke dalam gelas kimia

Campuran 0,01 g MgO + 10 mL air

Memasukkan ke dalam tabung reaksi Mengocok

Menambahkan 2 tetes indikator universal

Larutan berwarna

Memeriksa pH larutan

Larutan bening FLOWCHART

Eksperimen 1. Reaksi dengan Air

NB:

- Melakukan percobaan dengan cara yang sama menggunakan logam magnesium sebagai pengganti logam Ca

- Mengamati dan memeriksa hasil reaksi

30

Klorida hidrat dari magnesium

Memasukkan ke dalam tabung reaksi Memanaskan dalam kamar asam

Asam klorida + residu

Garam karbonat kering dari magnesium

Memasukkan ke dalam tabung reaksi

Memanaskan beberapa menit dengan posisi tabung miring disertai pipa yang menghubungkan dengan tabung lain Mencatat kecepatan timbulnya gas dan tingkat kekeruhan air

CaCO3 NB:

- Melakukan hal yang sama terhadap kalsium hidroksida dan barium hidroksida.

Eksperimen 3. Hidrolisis Klorida

NB:

- Memeriksa asam klorida yang terbentuk.

- Melakukan hal yang sama terhadap klorida hidrat dari kalsium dan barium.

31

2mL larutan ion logam alkali tanah 0,1 M

Larutan

Memasukkan ke dalam tabung reaksi yang berbeda

Menambahkan 2 mL larutan ion hidroksida 0,1 M Mencatat endapan yang terbentuk

Larutan berendapan NB:

- Melakukan hal yang saman dengan menggunakan garam karbonat dari kalsium dan barium

Eksperimen 5. Kelarutan Beberapa Senyawa Unsur Alkali Tanah

NB: