SUMBER DAN CARA MEMPEROLEH LOGAM ALKALI DAN ALKALI
TANAH
- A. Sumber logam alkali
Logam alkali tidak terdapat bebas di
alam. Hal ini dikarenakan kereaktifan logam alkali yang besar sehingga mudah
berikatan dengan unsur lain.
Litium ditemukan
dalam keadaan selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi
dan pada sumber-sumber mata air.Mineral-mineral yang mengandung Litium
contohnya:lepidolite, spodumeme,petalite,danamblygonite.Di Amerika
Serikat, Litium diambil dari air asin di danau Searles Lake, di negara bagian
California dan Nevada. Deposit quadramene dalam jumlah besar
ditemukan di California Utara. Logam ini diproduksi secara elektrolisis dari
fusi klorida. Secara fisik, Litium tampak keperak-perakan, mirip Natrium dan
Kalium.
Natrium banyak
ditemukan di bintang-bintang. Garis D pada spektrum matahari sangat jelas.
Natrium juga merupakan elemen terbanyak keempat di bumi (setelah Aluminium,
Besi (Fe), dan Kalsium), terkandung sebanyak 2.6% di kerak bumi. Unsur ini
merupakan unsur terbanyak dalam golongan logam alkali.Natrium dibuat secara
komersil melalui elektrolisis fusi basah Natrium Klorida. Metoda ini lebih
murah ketimbang mengelektrolisis Natrium Hidroksida, seperti yang pernah
digunakan beberapa tahun lalu.
Kalium merupakan
logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% di dalam kerak bumi.
Kebanyakan mineral Kalium tidak terlarut dalam air dan unsur kalium sangat
sulit diambil dari mineral-mineral tersebut.Mineral-mineral tertentu,
seperti sylvite, carnalite, langbeinite, danpolyhalite ditemukan
di danau purba dan dasar laut yang membentuk deposit dimana Kalium dan
garam-garamnya dengan mudah dapat diambil. Kalium ditambang di Jerman, negara
bagian-negara bagian New Mexico, California, dan Utah. Deposit besar yang
ditemukan pada kedalaman 3000 kaki di Saskatchewan, Kanada diharapkan menjadi
tambang penting di tahun-tahun depan.Kalium juga ditemukan di samudra, tetapi
dalam jumlah yang lebih sedikit ketimbang natrium.
Rubidium ternyata
ditemukan lebih banyak dari yang diperkirakan beberapa tahun lalu. Sekarang
ini, Rubidium dianggap sebagai elemen ke-16 yang paling banyak ditemukan di
kerak bumi. Rubidium ada di pollucite, leucite dan zinnwaldite,
yang terkandung sekitar 1% dan dalam bentuk oksida. Ia ditemukan di lepidolite sebanyak
1.5% dan diproduksi secara komersil dari bahan ini. Mineral-mineral Kalium,
seperti yang ditemukan pada danau Searles, California, dan Kalium Klorida yang
diambil dari air asin di Michigan juga mengandung Rubidium dan sukses
diproduksi secara komersil. Unsur ini juga ditemukan bersamaan dengan Cesium di
dalam deposit pollucite di danau Bernic, Manitoba.
Cesium merupakan
logam alkali yang terdapat di lepidolite, pollucte (silikat
aluminum dan Sesium basah) dan di sumber-sumber lainnya. Salah satu sumber
terkaya yang mengandung Sesium terdapat di danau Bernic di Manitoba, Kanada.
Deposit di danau tersebut diperkirakan mengandung 300.000 ton pollucite yang
mengandung 20% Cesium. Unsur ini juga dapat diisolasi dengan cara elektrolisis
fusi sianida dan dengan beberapa metoda lainnya. Cesium murni yang bebas gas
dapat dipersiapkan dengan cara dekomposisi panas Cesium azida.
Fransium muncul
sebagai hasil disintegrasi unsur Actinium. Ia juga bisa dibuat secara buatan
dengan membombardir Thorium dengan proton-proton. Walau Fransium secara alami
dapat ditemukan di mineral-mineral uranium, kandungan unsur ini di kerak bumi
mungkin hanya kurang dari satu ons.
- B. Cara memperoleh logam alkali
Logam-logam alkali sangat stabil
terhadap pemanasan, sehingga logam-logam alkali tidak dapat diperoleh dari
oksidanya melalui proses pemanasan. Logam alkali tidak dapat dihasilkan dengan
mereduksi oksidanya, hal ini disebabkan logam-logam alkali merupakan pereduksi
yang kuat.Semua logam alkali hanya dapat diisolasi dari leburan garam halidanya
melalui proses elektrolisis. Garam-garam halida mempunyai titik lebur yang
sangat tinggi, oleh karena itu umumnya ditambahkan garam halida yang lain untuk
menurunkan titik lebur garam halidanya.
Elektrolisis larutan dalam air tidak
memperoleh logam kecuali menggunakan katoda merkuri yang menghasilkan
amalgama. Namun sukar memperoleh logam murni dari amalgama. Oleh karena itu
dikembangkan altenatifnya, yaitu elektrolisis lelehan/leburan.
Sumber logam Litium adalah
spodumene (LiAl(SO)3). Spodumene dipanaskan pada suhu 100 oC
kemudian ditambah H2SO4 pekat panas sehingga
diperoleh Li2SO4. Campuran yang terbentuk dilarutkan ke
dalam air. Larutan Li2SO4 ini kemudian direaksikan
dengan Na2CO3. Dari reaksi ini terbentuk endapan Li2CO3.
Li2SO4(aq) +
Na2CO3(aq) Li2CO3(s) +
Na2SO4(aq)
Setelah dilakukan pemisahan Li2CO3 yang
diperoleh direaksikan dengan HCl sehingga diperoleh garam LiCl.
Li2CO3(s) +
2HCl(aq) 2LiCl + H2O +
CO2
Garam LiCl ini yang akan digunakan
sebagain bahan dasar elektrolisis litium. Namun karena titik lebur LiCl yang
sangat tinggi sekitar 600 °C maka ditambahkan KCl dengan perbandingan volume
55% LiCl dan 45% KCl. Penambahan KCl ini bertujuan untuk menurunkan titik lebur
LiCl menjadi 430 ºC. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis Li adalah
sebagai berikut:
Selama elektrolisis berlangsung ion
Li+ dari leburan garam klorida akan bergerak menuju katoda.
Ketika tiba dikatoda ion-ion litium akan mengalami reaksi reduksi menjadi
padatan Li yang menempel pada permukaan katoda. Padatan yang terbentuk dapat
diambil secara periodik, dicuci kemudian digunakan untuk proses selanjutnya
sesuai keperluan. Sedangkan ion Cl‾ akan bergerak menuju anoda yang kemudian
direduksi menjadi gas Cl2.
Natrium dapat
diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl2 menggunakan proses downs cell. Penambahan CaCl2 bertujuan menurunkan titih leleh NaCl dari
801ºC menjadi 580 ºC. Proses ini dilakukan dalam sel silinder meggunakan anoda
dari grafit dan katoda dari besi atau tembaga. Selama proses elektrolisis
berlangsung, ion-ion Na+ bergerak menuju katoda kemudian mengendap dan menempel pada katoda,
sedangkan ion Cl‾ memebntuk gas Cl2 pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses
elektrolisis natrium dari lelehan NaCl:
Peleburan: NaCl Na+ +
Cl‾
Kalium, Rubidium, dan Cesium tidak dapat diperoleh dengan proses elektrolis karena
logam-logam yang terbentuk pada anoda akan segera larut kembali dalam larutan
garam yang digunakan. Oleh sebab itu untuk memperoleh Kalium, rubidium, dan
sesium dilakukan melalui metode reduksi.
Proses yang dilakukan untuk
memperoleh ketiga logam ini serupa yaitu dengan mereaksikan lelehan garamnya
dengan natrium.
Na + LCl L
+ NaCl
(L= Kalium, Rubidium dan Cesium)
Dari reaksi di atas L dalam bentuk
gas yang dialirkan keluar. Gas yang keluar kemudian dipadatkan dengan
menurunkan tekanan atau suhu sehingga terbentuk padatan logam L. Karena jumlah
produk berkurang maka reaksi akan bergeser ke arah produk. Demikian seterusnya
hingga semua logam L habis bereaksi.Rubidium dapat juga diperloeh dengan cara
reduksi biasa pada suhu tinggi.
Ca(s) + 2 RbCl(s) Cacl2(s)
+ 2 Rb(g)
- C. Sumber logam alkali tanah
Di alam, logam alkali tanah terdapat
murni namun dalam keadaan terikat sebagai senyawa. Kalsium dan Magnesium
merupakan nsur yang penting pada kulit bumi. Logam alkali tanah terdapat
sebagai endapan mineral dalam jumlah yang besar dengan berbagai komposisi.
Berilium ditemukan
di dalam 30 jenis mineral, yang paling penting di antaranya adalah bertandite,
beryl, chrysoberyl, dan phenacite.Beryl dan bertrandite merupakan
sumber komersil yang penting untuk unsur berilium dan senyawa-senyawanya.
Kebanyakan metal ini sekarang dipersiapkan dengan cara mereduksi berilium
florida oleh logam magnesium. Logam berilium baru tersedia untuk industri pada
tahun 1957.
Magnesium
merupakan elemen terbanyak kedelepan di kerak bumi. Ia tidak muncul tersendiri,
tapi selalu ditemukan dalam jumlah deposit yang banyak dalam bentukmagnesite,
dolomite dan mineral-mineral lainnya.Logam ini sekarang dihasilkan di
AS dengan mengelektrolisis magnesium klorida yang terfusi dari air asin, sumur,
dan air laut.
Kalsium adalah
logam metalik, unsur kelima terbanyak di kerak bumi. Unsur ini merupakan bahan
baku utama dedaunan, tulang belulang, gigi dan kerang dan kulit telur. Kalsium
tidak pernah ditemukan di alam tanpa terkombinasi dengan unsur lainnya. Ia
banyak terdapat sebagai batu kapur, gipsum, dan fluorite. Apatite
merupakanflurofosfat atau klorofosfat kalsium.
Stronsium
ditemukan sebagian besar dalam bentuk celestite dan strontianite.
Logam ini dapat dipersiapkan dengan cara elektrolisis klorida terfusi yang
bercampur dengan kalium klorida. Atau bisa juga dengan cara mereduksi strontium
oksida dengan aluminium di dalam vakum pada suhu dimana strontium tersuling.
Ada tiga bentuk alotropik logam ini dengan titik transisi pada 235 dan 540
derajat Celcius.
Barium merupakan
unsur metalik, lunak, dan barium murni bewarna perak keputih-putihan seperti
timbal. Ia masuk golongan grup alkali dan mirip kalsium secara kimia. Logam ini
teroksida dengan mudah dan harus disimpan dalam bensin atau bahan cair lainnya
yang tidak mengandung oksigen. Barium terdekomposisi oleh air atau alkohol.
Radium bersifat
radioaktif dan terdapat di alam bercampur dengan bijih Uranium yang disebutpitchblende yang
ditemukan di Joachimsthal, Bohemia. Pasir carnotite di
Colorado juga menghasilkan radium, tetapi bijih yang kaya akan unsur ini
ditemukan di Congo (dulunya Republik Zaire) dan Danau Besar (Great Lake) di
Kanada. Radium terkandung di dalam mineral uranium dan bisa diambil dari sisa
hasil pemrosesan uranium. Deposit uranium yang besar terletak di Ontario,
Kanada, negara bagian New Meksiko dan Utah di AS, dan di Australia.
- D. Cara memperoleh logam alkali tanah
Pembuatan logam-logam alkali tanah
pada umunya dengan cara elektrolisis leburan garam-garamnya karena logam alkali
tanah cenderung bersifat reaktif (berikatan dengan unsur lain).
Berilium diperoleh dari elektrolisis
lelehan Berilium Klorida. NaCl ditambahkan pada pelelehan sebagai elektrolit
sebab BeCl2 mula-mula bersifat kovalen dan sangat sedikit menghantar
listrik. Selama elektrolisis, logam kurang aktif. Berilium dihasilkan pada
katoda dan Cl2 menempel pada anoda.
Magnesium diekstraksi dari bijih
tambang dalam tanah atau dari laut. Apabila mineral dolumit diekstraksi dan
pemanasan awal bijih tersebut pada temperatur tinggi (kalsinasi) yang diikuti
dengan penguraian karbonat-karbonatnya membentuk oksida-oksidanya.
Oksida-oksida campuran direaksikan
dengan air laut (yang mengandung Mg2+). Air akan mengubah oksida
tersebut menjadi hidroksida-hidroksida.
CaO(p) + H2O
Ca2+(aq) + 2 OH-(aq)
MgO(p) + H2O
Mg(OH)2 (p)
Endapan Mg(OH)2 yang
terkumpul kemudian disaring dan dilarutkan dalam asam klorida membentuk MgCl2.
Mg(OH)2 (p) + 2 HCl
(aq) MgCl2 (aq) + 2 H2O
Apabila larutan diuapkan maka akan
dihasilkan padatan MgCl2. Elektrolisis lelehan MgCl2 ini
akan menghasilkan logam Mg dan gas Cl2.
Apabila tidak terdapat dolomit, maka
logam Magnesium dapat dihasilkan dari air laut. Kadar Magnesium dalam air laut
hanya 0.13%. proses pengolahan Magnesium dari air laut disebut proses Dow.
Magnesium diendapkan sebagai Mg(OH)2 dengan penambahan Ca(OH)2
ke dalam air laut.
Mg2+ + Ca(OH)2
(s) Mg(OH)2 (s) + Ca2+
Kemudian Mg(OH)2 diubah
menjadi larutan MgCl2 dengan cara mereaksikan dengan asam klorida.
Mg(OH)2 (s) + 2 HCl(aq) MgCl2
+ 2 H2O
Pada akhirnya, MgCl2 yang
terbentuk dikristalkan sebagai MgCl2.6H2O yang kemudian
dielektrolisis untuk mendapatkan logam Mg. namun, proses elektrolisis mempunayi
kendala karena pemanasan akan menghasilkan MgO yang sulit melebur (titik leleh:
28o0C). hal ini diatasi dengan cara penambahan MgCl2.2H2O
ke dalam campuran leburan NaCl dan KCl, sehingga MgCl akan meleleh dan
kehilangan air, tetapi tidak mengalami hidrolisis. Campuran leburan kemudian
dielektrolisis. Magnesium akan terbentuk pada katoda.
Kalsium dapat didapatkan dengan
menghidrolisis leburan garam kloridanya. Logam Ca akan terbentuk pada katoda
dan terbentuk gas Cl2 pada anoda.
Logam Stronsium dapat dipersiapkan
dengan cara elektrolisis klorida terfusi yang bercampur dengan Kalium klorida.
Atau bisa juga dengan cara mereduksi Stronsium oksida dengan Aluminium di dalam
vakum pada suhu dimana Stronsium tersuling.
Barium, seperti halnya Kalsium,
dapat dihasilkan dari proses elektrolisis leburan garam kloridanya. Proses ini
menghasilkan logam Ba dan gas Cl2.
Radium bersifat radioaktif dan
terbentuk dari hasil peluruhan radioaktif unsur-unsur berat, misalnya peluruhan
238U. Radium umumnya didapatkan sebagai impuritis dalam pitcheblend
atau dari hasil sisa pemrosesan Uranium.