Hidrogen

Hidrogen adalah unsur tersederhana terdiri atas satu proton dan satu elektron, dan paling melimpah di alam semesta. Di bumi kelimpahannya ketiga setelah oksigen dan silikon, sekitar 1 % massa semua unsur di bumi. Tak perlu dikatakan sebagian besar hidrogen di bumi ada sebagai air. Karena kepolarannya dapat berubah dengan mudah antara hidrida (H-), atom (H), dan proton (H+), hidrogen juga membentuk berbagai senyawa dengan banyak unsur termasuk oksigen dan karbon. Oleh karena itu, hidrogen sangat penting dalam kimia.

Konfigurasi elektron :

1s¹ (H.)

1s¹ - e^- → 1s⁰ (H⁺)

1s¹ + e^- → 1s² (H^-)

· Tingkat Oksidasi nol

Hidrogen bisa bereaksi dengan beberapa logam seperti uranium, tembaga , dan paladium, membentuk senyawa-senyawa yang keras dan getas, mampu mengantar listrik dan mempunyai kilap logam yang khas. Jumlah atom H per atom logam mempunyai harga yang tetap, seperti dalam UH₃, bisa juga mempunyai harga yang bermacam-macam seperti pada PdHn. Di dalam hidrida-hidrida logam macam ini, dianggap bahwa hidrogen terlarut sebagai unsurnya.Dengan demikian H mempunyai tingkat oksidasi nol.

· Tingkat Oksidasi 1+

Ini merupakan tingkat oksidasi hydrogen yang terpenting karena meliputi kebanyakan senyawa-senyawa hydrogen. Dalam senyawa-senyawa ini, H bergabung dengan unsur yang lebih elektronegatif, misalnya setiap unsure yang terdapat di bagian kanan kiri susunan berkala.

· Tingkat Oksidasi -1

Jika hidrogen terikat pada atom yang kurang elektronegatif daripada H, senyawa yang terbentuk disebut hidrida. Senyawa hidrida merupakan gabungan biner antara hidrogen dengan sejumlah besar unsur lainnya. Macam hidrida yang terbentuk tergantung keelektronegatifan unsur yang bergabung dengan hidrogen. Unsur-unsur dengan harga keelektronegatifan rendah (seperti logam-logam alkali dan alkali tanah, dan mungkin juga lantanida dan aktinida) bersifat reduktor kuat sehingga mampu menyumbangkan elektron-elektron pada hydrogen dan membentuk hidrida basa. Pada hidrida-hidrida kovalen seperti SiH₄ (silan) atau AsH₃ (arsin) merupakan zat pereduksi yang lemah. Sedangkan hidrida logam mempunyai struktur logam dan mirip alloy dalam kebanyakan sifat-sifatnya. Jenis yang terdapat kebanyakan bukanlah ikatan elektronik yang sejati.

Reaksi-Reaksi senyawa hidrogen (H₂)

· Reaksi dengan O₂

H_2(g) + O_2(g) → N.R

2H_2(g) + O_2(g) + ED → 2H₂O_(l)

· Reaksi dengan H₂O

H_2(g) + H₂O(l) → N.R.

· Reaksi dengan Halogen

H_2(g) + F_2(g) → 2HF_(g)

· Reaksi dengan asam

H_2(g) + H⁺_(l) → N.R.

· Reaksi dengan basa

H_2(g) + OH^-_(l) → N.R.

Hidrida (H^-)

· Reaksi antara logam alkali dan alkali tanah dengan hydrogen.

M + ½ H_2(g) → M⁺-H^- (ionik)

· H^- tidak stabil dalam air

H^- + H₂O → H₂ + OH^-

· Ion hidrida biner biasanya digunakan sebagai agen reduksi dalam sintesis kimia.

· Logam dengan ion hidrida membentuk ikatan kovalen.

Isotop Hidrogen

Dikenal tiga isotop hydrogen yaitu ¹H, ²H (Deuterium atau D), dan ³H (Tritium atau T). Walaupun efek isotop paling besar bagi hydrogen untuk membenarkan penggunaan nama yang berlainan bagi dua isotop yang lebih berat, maka sifat-sifat kimia H,D, dan T pada hakikatnya serupa kecuali dalam hal-hal seperti laju dan tetapan kesetimbangan reaksi bentuk normal unsure-unsur adalah molekul diatom, berbagai kemungkinannya adalah H₂, D₂, T₂, HD, HT, dan DT.

• ¹H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki proton tunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.
• ²H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut ¹H-spektroskopi NMR Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.
• ³H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melalui pererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun. Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir. Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir, sebagai penanda dalam geokimia isotop, dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting. Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.

Proton (H⁺)

Oksidasi H₂ secara formal menghasilkan proton H⁺. Proton H⁺ tidak dapat ditemukan berdiri sendiri dalam laurtan karena ia memiliki kecenderungan mengikat pada atom atau molekul yang memiliki elektron. Untuk menghindari kesalahpahaman akan "proton terlarut" dalam larutan, larutan asam sering dianggap memiliki ion hidronium (H₃O⁺) yang bergerombol membentuk H₉O₄⁺. Ion oksonium juga ditemukan ketika air berada dalam pelarut lain.

Walaupun sangat langka di bumi, salah satu ion yang paling melimpah dalam alam semesta ini adalah H₃⁺, dikenal sebagai molekul hidrogen terprotonasi ataupun kation hidrogen triatomik.

Senyawa Alkali

1. Litium

Litium tidak ditemukan sebagai unsur tersendiri di alam; ia selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi dan pada sumber-sumber mata air. Mineral-mineral yang mengandung litium contohnya: lepidolite(K₂Li₃Al₄Si₇O₂(OH,F)₃) ,spodumeme(LiAlSi₂O₆), petalite (LiAlSi₄O₁₀) , dan amblygonite.

Gambar Petalite

Logam ini diproduksi secara elektrolisis dari fusi klorida. Secara fisik, litium tampak keperak-perakan, mirip natrium (Na) dan kalium (K), anggota seri logam alkali. Litium bereaksi dengan air, tetapi tidak seperti natrium. Litium memberikan nuansa warna pelangi yang indah jika terjilat lidah api, tetapi ketika logam ini terbakar benar-benar, lidah apinya berubah menjadi putih.

Gambar. Litium

2. Natrium

Natrium banyak ditemukan di bintang-bintang. Garis D pada spektrum matahari sangat jelas. Natrium juga merupakan elemen terbanyak keempat di bumi, terkandung sebanyak 2.6% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur terbanyak dalam grup logam alkali.
Senyawa yang paling banyak ditemukan adalah natrium klorida (garam dapur), tapi juga terkandung di dalam mineral-mineral lainnya seperti soda niter, amphibole, zeolite, dsb.
sodium dibuat secara komersil melalui elektrolisis fusi basah natrium klorida. Metoda ini lebih murah ketimbang mengelektrolisis natrium hidroksida, seperti yang pernah digunakan beberapa tahun lalu.

3. Kalium

Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% (berat) 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, dan polyhalite 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.

Produksi
Kalium tidak ditemukan tersendiri di alam, tetapi diambil melalui proses elektrolisis hidroksida. Metoda panas juga lazim digunakan untuk memproduksi kalium dari senyawa-senyawa kalium dengan CaC₂, C, Si, atau Na.

4. Rubidium

Unsur ini 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. Elemen ini juga ditemukan bersamaan dengan cesium di dalam deposit pollucite di danau Bernic, Manitoba.

Isotop
Ada 24 isotop rubidium. Isotop rubidium yang ditemukan secara alami ada dua, ⁸⁵Rb dan ⁸⁷Rb. Rb-87 terkandung sebanyak 27.85% dalam rubidium alami dan isotop ini merupakan pemancar beta dengan paruh waktu 4.9 x 10¹⁰ tahun. Rubidium cukup radioaktif sehingga dia dapat mengekspos photographic film dalam 30 sampai 60 hari. Rubidium membentuk empat oksida: Rb₂O, Rb₂O₂, Rb₂O₃, Rb₂O₄.

5. Caesium

Logam caesium merupakan unsure yang tidak melimpah di alam. Caesum adalah unsur yang memiliki isotop stabil, salah satunya ialah isotop caesium-133. Cesium ditambang sebagian besar dari pollucite , sementara radioisotop, terutama cesium-137 , yang diekstraksi dari limbah yang dihasilkan oleh reaktor nuklir .

Cesium yang berbentuk padatan merupakan paduan dengan logam – logam alkali lain serta dengan emas, dan amalgam dengan merkuri. Pada suhu di bawah 650ᴼ C merupakan paduan dengan kobalt, besi, mobilbdenum, nikel, platinum, tantalum atau tungsten.

Sebagian besar senyawa caesium mengandung unsure sebagai kation Cs ⁺ . Satu pengecualian penting ialah pada anion Cs ( Cs^-) . Caesium membentuk senyawa kompleks, halide, oksida, dan memiliki 39 isotop. Persen jumlah cesium dapat ditemukan dalam beril (Be ₃ Al ₂ (SiO _{3) 6)} dan avogadrite ((K, Cs) BF _4), sampai dengan 15% wt Cs ₂ O dalam mineral yang terkait erat pezzottaite (Cs (Be ₂ Li) Al ₂ Si ₆ O _18), sampai dengan 8,4 wt% C ₂ O jarang dalam mineral londonite ((Cs, K) Al ₄ Be ₄ (B, Be) ₁₂ O _28), dan kurang dalam lebih luas rhodizite .Harga ekonomis penting sebagai sumber mineral untuk caesium adalah pollucite Cs (AlSi ₂ O _6), yang ditemukan di beberapa tempat di seluruh dunia di pegmatites zoned, dan berhubungan dengan lebih komersial penting lithium mineral lepidolite dan petalite . Dalam pegmatites, ukuran butir besar dan kuat pemisahan mineral bijih membuat kelas tinggi untuk pertambangan.

6. Fransium

Fransium yang merupakan unsur terberat seri logam-logam alkali, 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 elemen ini di kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons. Fransium juga merupakan elemen yang paling tidak stabil di antara 101 unsur pertama di tabel periodik. Ada 33 isotop fransium yang dikenal. Yang paling lama hidup ²²³Fr (Ac, K), anak ²²⁷Ac, memiliki paruh waktu selama 22 menit. Ini satu-satunya isotop fransium yang muncul secara alami. Karena isotop-isotop fransium lainnya sangat labil, sifat-sifat fisik mereka diketahui dengan cara teknik radiokimia. Sampai saat ini unsur belum pernah dipersiapkan dengan berat yang memadai atau diisolasi. Sifat-sifat kimia fransium sangat mirip dengan Sesium.

Senyawa Alkali Tanah

1. Berilium

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.

2. Magnesium

Magnesium merupakan elemen terbanyak kedelepan di kerak bumi. Ia tidak muncul tersendiri, tapi selalu ditemukan dalam jumlah deposit yang banyak dalam bentuk magnesite, dolomite dan mineral-mineral lainnya. Magnesium organik sangat penting untuk tumbuhan dan kehidupan binatang-binatang. Klorofil merupakan perphyrins dengan magnesium sebagai pusatnya. Kebutuhan gizi orang dewasa akan magnesium organik berkisar sekitar 300 mg/hari.

3. Kalsium

Ini berhasil diisolasi dengan cara menelektrolisis kapur dengan air raksa, walau bukan logam kalsium murni. 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 merupakan flurofosfat atau klorofosfat kalsium.

Senyawa alami dan senyawa buatan kalsium banyak sekali kegunaannya. Kapur mentah (CaO) merupakan basis untuk tempat penyaringan kimia dengan banyak kegunaan. Jika dicampur dengan pasir, ia akan mengeras menjadi campuran plester dengan mengambil karbon dioksida dari udara. Kalsium dari batu kapur juga merupakan unsur penting semen. Senyawa-senyawa penting lainnya adalah: karbid, klorida, sianamida, hipoklorida, dan sulfida.

4. Strontium

Stronsium tidak pernah ada sebagai unsure bebasnya. Lebih lunak dibandingkan dengan kalsium dan memiliki warna keperakan bila baru dipotong tapi segera berwarna kekuningan karena terbentuk oksidanya. Isolasi, secara komersial dibuat dalam skala kecil dengan elektrolisis leburan strontium chloride, SrCl2. Sr juga dapat diisolasi dari reduksi SrO dengan aluminium.

5. Barium

Barium ditemukan hanya terkombinasi dengan unsur lainnya, terutama dengan sulfat dan karbonat dan dipersiapkan secara elektrolisis dengan klorida. Senyawa-senyawa yang penting adalah peroksida, klorida, sulfat, nitrat dan klorat. Lithopone, pigmen yang mengandung barium sulfat dan seng sulfida memiliki sifat penutup yang kuat dan tidak menjadi gelap atau hitam oleh sulfida.

Kegunaan Senyawa – senyawa Alkali dan Alkali Tanah dalam Industri

1. Litium

Sejak Perang Dunia II, produksi logam litium dan senyawa-senyawanya menjadi berkali lipat. Karena logam ini memiliki spesifikasi panas yang tertinggi di antara benda-benda padat, seringkali digunakan pada aplikasi transfer panas. Tetapi perlu diingat bahwa logam ini sangat mudah aus atau korosif dan perlu penanganan tertentu. Litium digunakan sebagai bahan campuran logam, sintesis senyawa organik dan aplikasi nuklir. Unsur ini juga digunakan sebagai bahan anoda pada baterai karena memiliki potensial elektrokimia yang tinggi. Elemen litium digunakan pula untuk pembuatan kaca dan keramik spesial. Kaca pada teleskop di gunung Palomar mengandung litium. Bersama dengan litium bromida, keduanya digunakan pada sistem pendingin dan penghangat ruangan. Lithium stearat digunakan untuk sebagai lubrikasi suhu tinggi. Senyawa-senyawa litium lainnya digunakan pada sel-sel kering dan baterai.

2. Natrium

Senyawa natrium penting untuk industri-industri kertas, kaca, sabun, tekstil, minyak, kimia dan logam. Sabun biasanya merupakan garam natrium yang mengandung asam lemak tertentu. Pentingnya garam sebagai nutrisi bagi binatang telah diketahui sejak zaman purbakala.

Di antara banyak senyawa-senyawa natrium yang memiliki kepentingan industrial adalah garam dapur (NaCl), soda abu (Na₂CO₃), baking soda (NaHCO₃), caustic soda (NaOH), Chile salpeter (NaNO₃), di- dan tri-natrium fosfat, natrium tiosulfat (hypo, Na₂S₂O₃ . 5H₂0) and borax (Na₂B₄O₇ . 10H₂O). Campuran logam natrium dan kalium, NaK, juga merupakan agen heat transfer (transfusi panas) yang penting.

3. Kalium

Permintaan terbanyak untuk kalium adalah untuk industri pupuk. Kalium merupakan bahan penting untuk pertumbuhan tanaman dan ditemukan di banyak tanah. Campuran logam natrium dan kalium (NaK) digunakan sebagai media perpindahan panas. Banyak garam-garam kalium seperti hidroksida, nitrat, karbonat, klorida, klorat, bromida, ioda, sianida, sulfat, kromat dan dikromat sangat penting untuk banyak kegunaan.

4. Rubidium
Karena rubidium sangat mudah diionasi, unsur ini pernah dipikirkan sebagai bahan bakar mesin ion untuk pesawat antariksa. Hanya saja, cesium sedikit lebih efisien untuk hal ini. Unsur ini juga pernah diajukan untuk digunakan sebagai fluida penggerak turbin uap dan untuk generator elektro-panas menggunakan prinsip kerja magnetohydrodynamic dimana ion-ion rubidium terbentuk oleh energi panas pada suhu yang tinggi dan melewati medan magnet. Ion-ion ini lantas mengantar listrik dan bekerja seperti amature sebuah generator sehingga dapat memproduksi aliran listrik. Rubidium juga digunakan sebagai getter dalam tabung-tabung vakum dan sebagai komponen fotosel. Ia juga telah digunakan dalam pembuatan kaca spesial. RbAg₄I₅ sangat penting karena memiliki suhu ruangan tertinggi sebagai konduktor di antara kristal-kristal ion. Pada suhu 20 derajat Celcius, konduktivitasnya sama dengan larutan asam sulfur. Sifat ini memugkinkan rubidium digunakan pada aplikasi untuk baterai super tipis dan aplikasi lainnya.

5. Caesium

Caesium banyak digunakan dalam industry eksplorasi minyak. Caesiun hidriksida yang bereaksi dengan asam format yang membentuk caesium format digunakan sebagai cairan pelumas mata bor untuk membawa potongan batu ke permukaan dan untuk menjaga tekanan terhadap pembentukan selama pengeboran sumur. Caesium juga digunakan untuk jam atom , yang mengawasi waktu transmisi ponsel arus informasi di internet. Pada listrik atau elektronik, uap Caesium digunakan untuk keasaman magnetometer, juga digunakan sebagai standard internal dalam spektrofotometri, energy laser, cahaya lampu uap, dan uap rectifier. Keguanaan dalam Nuklir dan aplikasi isotop ialah Cesium -137 sangat umum digunakan sebagai gamma emitor dalam aplikasi industri.

6. Berilium

Berilium juga digunakan sebagai alloying agent dalam produksi tembaga berilium, yang banyak digunakan untuk per, kontak listrik, elektroda las dan alat-alat lainnya yang didesain untuk tidak memancarkan percikan api. Logam ini digunakan sebagai bahan struktur untuk pesawat kecepatan tinggi, pesawat antariksa dan satelit komunikasi. Kegunaan lainnya termasuk kerangka windshield, brake discs, support beams dan komponen-komponen struktural untuk pesawat ulang-alik. Karena berilium relatif transparan terhadap sinar X, lapisan tipis logam ini digunakan di litografi sinar X untuk reproduksi microminiature integrated circuits. Pada suhu biasa, berilium tidak mudah teroksidasi di udara, walau kemampuannya menyayat kaca mungkin karena terbentuknya lapisan tipis oksida.

7. Magnesium

Magnesium digunakan di fotografi, flares, pyrotechnics, termasuk incendiary bombs. Ia sepertiga lebih ringan dibanding aluminium dan dalam campuran logam digunakan sebagai bahan konstruksi pesawat dan missile. Logam ini memperbaiki karakter mekanik, fabrikasi dan las aluminium ketika digunakan sebagai alloying agent. Magnesium digunakan dalam memproduksi grafit dalam cast iron, dan digunakan sebagai bahan tambahan conventional propellants. Ia juga digunakan sebagai agen pereduksi dalam produksi uranium murni dan logam-logam lain dari garam-garamnya. Hidroksida (milk of magnesia), klorida, sulfat (Epsom salts) dan sitrat digunakan dalam kedokteran. Magnesite digunakan untuk refractory, sebagai batu bata dan lapisan di tungku-tungku pemanas.

8. Kalsium

Pada bidang industri, logam in digunakan sebagai agen pereduksi dalam mempersiapkan logam-logam lain semacam torium, uranium, zirkonium, dsb. Ia juga digunakan sebagai bahan reaksi deoksida dan desulfurizer atau decarburizer untuk berbagai macam campuran logam besi dan non-besi. Elemen ini juga digunakan sebagai agen pencampur logam aluminium, berilium, tembaga, timbal, dan campuran logam magnesium.

9. Stronsium

Pada bidang industry, stronsium logam murni digunakan dalam 90% aluminium-stronsium 10% paduan dari eutektik komposisi untuk modifikasi silicon pengecoran paduan aluminium. Stronsiun 2% merupakan paduan dengan magnesium yang tahan lama, tahan creep dan digunakan dalam mesin mobil dan sepeda motor oleh BMW.

10. Barium

Barium sulfat digunakan dalam cat, diagnostik sinar x-ray dan dalam pembuatan kaca. Barite sering digunakan sebagai agen pemberat dalam fluida pengebor sumur minyak dan digunakan dalam pembuatan karet. Barium karbonat digunakan dalam racun tikus. Sedangkan nitrat dan klorat memberikan warna pada pertunjukan kembang api. Semua senyawa barium yang larut dalam air atau asam sangat berbahaya. Barium yang muncul secara alami merupakan campuran tujuh isotop. Dua puluh dua isotop radioaktif barium lainnya telah ditemukan.

Hidrogen

Hidrogen adalah unsur tersederhana terdiri atas satu proton dan satu elektron, dan paling melimpah di alam semesta. Di bumi kelimpahannya ketiga setelah oksigen dan silikon, sekitar 1 % massa semua unsur di bumi. Tak perlu dikatakan sebagian besar hidrogen di bumi ada sebagai air. Karena kepolarannya dapat berubah dengan mudah antara hidrida (H-), atom (H), dan proton (H+), hidrogen juga membentuk berbagai senyawa dengan banyak unsur termasuk oksigen dan karbon. Oleh karena itu, hidrogen sangat penting dalam kimia.

Konfigurasi elektron :

1s¹ (H.)

1s¹ - e^- → 1s⁰ (H⁺)

1s¹ + e^- → 1s² (H^-)

· Tingkat Oksidasi nol

Hidrogen bisa bereaksi dengan beberapa logam seperti uranium, tembaga , dan paladium, membentuk senyawa-senyawa yang keras dan getas, mampu mengantar listrik dan mempunyai kilap logam yang khas. Jumlah atom H per atom logam mempunyai harga yang tetap, seperti dalam UH₃, bisa juga mempunyai harga yang bermacam-macam seperti pada PdHn. Di dalam hidrida-hidrida logam macam ini, dianggap bahwa hidrogen terlarut sebagai unsurnya.Dengan demikian H mempunyai tingkat oksidasi nol.

· Tingkat Oksidasi 1+

Ini merupakan tingkat oksidasi hydrogen yang terpenting karena meliputi kebanyakan senyawa-senyawa hydrogen. Dalam senyawa-senyawa ini, H bergabung dengan unsur yang lebih elektronegatif, misalnya setiap unsure yang terdapat di bagian kanan kiri susunan berkala.

· Tingkat Oksidasi -1

Jika hidrogen terikat pada atom yang kurang elektronegatif daripada H, senyawa yang terbentuk disebut hidrida. Senyawa hidrida merupakan gabungan biner antara hidrogen dengan sejumlah besar unsur lainnya. Macam hidrida yang terbentuk tergantung keelektronegatifan unsur yang bergabung dengan hidrogen. Unsur-unsur dengan harga keelektronegatifan rendah (seperti logam-logam alkali dan alkali tanah, dan mungkin juga lantanida dan aktinida) bersifat reduktor kuat sehingga mampu menyumbangkan elektron-elektron pada hydrogen dan membentuk hidrida basa. Pada hidrida-hidrida kovalen seperti SiH₄ (silan) atau AsH₃ (arsin) merupakan zat pereduksi yang lemah. Sedangkan hidrida logam mempunyai struktur logam dan mirip alloy dalam kebanyakan sifat-sifatnya. Jenis yang terdapat kebanyakan bukanlah ikatan elektronik yang sejati.

Reaksi-Reaksi senyawa hidrogen (H₂)

· Reaksi dengan O₂

H_2(g) + O_2(g) → N.R

2H_2(g) + O_2(g) + ED → 2H₂O_(l)

· Reaksi dengan H₂O

H_2(g) + H₂O(l) → N.R.

· Reaksi dengan Halogen

H_2(g) + F_2(g) → 2HF_(g)

· Reaksi dengan asam

H_2(g) + H⁺_(l) → N.R.

· Reaksi dengan basa

H_2(g) + OH^-_(l) → N.R.

Hidrida (H^-)

· Reaksi antara logam alkali dan alkali tanah dengan hydrogen.

M + ½ H_2(g) → M⁺-H^- (ionik)

· H^- tidak stabil dalam air

H^- + H₂O → H₂ + OH^-

· Ion hidrida biner biasanya digunakan sebagai agen reduksi dalam sintesis kimia.

· Logam dengan ion hidrida membentuk ikatan kovalen.

Isotop Hidrogen

Dikenal tiga isotop hydrogen yaitu ¹H, ²H (Deuterium atau D), dan ³H (Tritium atau T). Walaupun efek isotop paling besar bagi hydrogen untuk membenarkan penggunaan nama yang berlainan bagi dua isotop yang lebih berat, maka sifat-sifat kimia H,D, dan T pada hakikatnya serupa kecuali dalam hal-hal seperti laju dan tetapan kesetimbangan reaksi bentuk normal unsure-unsur adalah molekul diatom, berbagai kemungkinannya adalah H₂, D₂, T₂, HD, HT, dan DT.

¹H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki proton tunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.
²H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut ¹H-spektroskopi NMR Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.
³H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melalui pererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun. Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir. Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir, sebagai penanda dalam geokimia isotop, dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting. Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.

Proton (H⁺)

Oksidasi H₂ secara formal menghasilkan proton H⁺. Proton H⁺ tidak dapat ditemukan berdiri sendiri dalam laurtan karena ia memiliki kecenderungan mengikat pada atom atau molekul yang memiliki elektron. Untuk menghindari kesalahpahaman akan "proton terlarut" dalam larutan, larutan asam sering dianggap memiliki ion hidronium (H₃O⁺) yang bergerombol membentuk H₉O₄⁺. Ion oksonium juga ditemukan ketika air berada dalam pelarut lain.

Walaupun sangat langka di bumi, salah satu ion yang paling melimpah dalam alam semesta ini adalah H₃⁺, dikenal sebagai molekul hidrogen terprotonasi ataupun kation hidrogen triatomik.

Senyawa Alkali

1. Litium

Litium tidak ditemukan sebagai unsur tersendiri di alam; ia selalu terkombinasi dalam unit-unit kecil pada batu-batuan berapi dan pada sumber-sumber mata air. Mineral-mineral yang mengandung litium contohnya: lepidolite(K₂Li₃Al₄Si₇O₂(OH,F)₃) ,spodumeme(LiAlSi₂O₆), petalite (LiAlSi₄O₁₀) , dan amblygonite.

Gambar Petalite

Logam ini diproduksi secara elektrolisis dari fusi klorida. Secara fisik, litium tampak keperak-perakan, mirip natrium (Na) dan kalium (K), anggota seri logam alkali. Litium bereaksi dengan air, tetapi tidak seperti natrium. Litium memberikan nuansa warna pelangi yang indah jika terjilat lidah api, tetapi ketika logam ini terbakar benar-benar, lidah apinya berubah menjadi putih.

Gambar. Litium

2. Natrium

Natrium banyak ditemukan di bintang-bintang. Garis D pada spektrum matahari sangat jelas. Natrium juga merupakan elemen terbanyak keempat di bumi, terkandung sebanyak 2.6% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur terbanyak dalam grup logam alkali.
Senyawa yang paling banyak ditemukan adalah natrium klorida (garam dapur), tapi juga terkandung di dalam mineral-mineral lainnya seperti soda niter, amphibole, zeolite, dsb.
sodium dibuat secara komersil melalui elektrolisis fusi basah natrium klorida. Metoda ini lebih murah ketimbang mengelektrolisis natrium hidroksida, seperti yang pernah digunakan beberapa tahun lalu.

3. Kalium

Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% (berat) 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, dan polyhalite 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.

Produksi
Kalium tidak ditemukan tersendiri di alam, tetapi diambil melalui proses elektrolisis hidroksida. Metoda panas juga lazim digunakan untuk memproduksi kalium dari senyawa-senyawa kalium dengan CaC₂, C, Si, atau Na.

4. Rubidium

Unsur ini 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. Elemen ini juga ditemukan bersamaan dengan cesium di dalam deposit pollucite di danau Bernic, Manitoba.

Isotop
Ada 24 isotop rubidium. Isotop rubidium yang ditemukan secara alami ada dua, ⁸⁵Rb dan ⁸⁷Rb. Rb-87 terkandung sebanyak 27.85% dalam rubidium alami dan isotop ini merupakan pemancar beta dengan paruh waktu 4.9 x 10¹⁰ tahun. Rubidium cukup radioaktif sehingga dia dapat mengekspos photographic film dalam 30 sampai 60 hari. Rubidium membentuk empat oksida: Rb₂O, Rb₂O₂, Rb₂O₃, Rb₂O₄.

5. Caesium

Logam caesium merupakan unsure yang tidak melimpah di alam. Caesum adalah unsur yang memiliki isotop stabil, salah satunya ialah isotop caesium-133. Cesium ditambang sebagian besar dari pollucite , sementara radioisotop, terutama cesium-137 , yang diekstraksi dari limbah yang dihasilkan oleh reaktor nuklir .

Cesium yang berbentuk padatan merupakan paduan dengan logam – logam alkali lain serta dengan emas, dan amalgam dengan merkuri. Pada suhu di bawah 650ᴼ C merupakan paduan dengan kobalt, besi, mobilbdenum, nikel, platinum, tantalum atau tungsten.

Sebagian besar senyawa caesium mengandung unsure sebagai kation Cs ⁺ . Satu pengecualian penting ialah pada anion Cs ( Cs^-) . Caesium membentuk senyawa kompleks, halide, oksida, dan memiliki 39 isotop. Persen jumlah cesium dapat ditemukan dalam beril (Be ₃ Al ₂ (SiO _{3) 6)} dan avogadrite ((K, Cs) BF _4), sampai dengan 15% wt Cs ₂ O dalam mineral yang terkait erat pezzottaite (Cs (Be ₂ Li) Al ₂ Si ₆ O _18), sampai dengan 8,4 wt% C ₂ O jarang dalam mineral londonite ((Cs, K) Al ₄ Be ₄ (B, Be) ₁₂ O _28), dan kurang dalam lebih luas rhodizite .Harga ekonomis penting sebagai sumber mineral untuk caesium adalah pollucite Cs (AlSi ₂ O _6), yang ditemukan di beberapa tempat di seluruh dunia di pegmatites zoned, dan berhubungan dengan lebih komersial penting lithium mineral lepidolite dan petalite . Dalam pegmatites, ukuran butir besar dan kuat pemisahan mineral bijih membuat kelas tinggi untuk pertambangan.

6. Fransium

Fransium yang merupakan unsur terberat seri logam-logam alkali, 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 elemen ini di kerak bumi mungkin hanya kurang dari satu ons. Fransium juga merupakan elemen yang paling tidak stabil di antara 101 unsur pertama di tabel periodik. Ada 33 isotop fransium yang dikenal. Yang paling lama hidup ²²³Fr (Ac, K), anak ²²⁷Ac, memiliki paruh waktu selama 22 menit. Ini satu-satunya isotop fransium yang muncul secara alami. Karena isotop-isotop fransium lainnya sangat labil, sifat-sifat fisik mereka diketahui dengan cara teknik radiokimia. Sampai saat ini unsur belum pernah dipersiapkan dengan berat yang memadai atau diisolasi. Sifat-sifat kimia fransium sangat mirip dengan Sesium.

Senyawa Alkali Tanah

1. Berilium

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.

2. Magnesium

Magnesium merupakan elemen terbanyak kedelepan di kerak bumi. Ia tidak muncul tersendiri, tapi selalu ditemukan dalam jumlah deposit yang banyak dalam bentuk magnesite, dolomite dan mineral-mineral lainnya. Magnesium organik sangat penting untuk tumbuhan dan kehidupan binatang-binatang. Klorofil merupakan perphyrins dengan magnesium sebagai pusatnya. Kebutuhan gizi orang dewasa akan magnesium organik berkisar sekitar 300 mg/hari.

3. Kalsium

Ini berhasil diisolasi dengan cara menelektrolisis kapur dengan air raksa, walau bukan logam kalsium murni. 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 merupakan flurofosfat atau klorofosfat kalsium.

Senyawa alami dan senyawa buatan kalsium banyak sekali kegunaannya. Kapur mentah (CaO) merupakan basis untuk tempat penyaringan kimia dengan banyak kegunaan. Jika dicampur dengan pasir, ia akan mengeras menjadi campuran plester dengan mengambil karbon dioksida dari udara. Kalsium dari batu kapur juga merupakan unsur penting semen. Senyawa-senyawa penting lainnya adalah: karbid, klorida, sianamida, hipoklorida, dan sulfida.

4. Strontium

Stronsium tidak pernah ada sebagai unsure bebasnya. Lebih lunak dibandingkan dengan kalsium dan memiliki warna keperakan bila baru dipotong tapi segera berwarna kekuningan karena terbentuk oksidanya. Isolasi, secara komersial dibuat dalam skala kecil dengan elektrolisis leburan strontium chloride, SrCl2. Sr juga dapat diisolasi dari reduksi SrO dengan aluminium.

5. Barium

Barium ditemukan hanya terkombinasi dengan unsur lainnya, terutama dengan sulfat dan karbonat dan dipersiapkan secara elektrolisis dengan klorida. Senyawa-senyawa yang penting adalah peroksida, klorida, sulfat, nitrat dan klorat. Lithopone, pigmen yang mengandung barium sulfat dan seng sulfida memiliki sifat penutup yang kuat dan tidak menjadi gelap atau hitam oleh sulfida.

Kegunaan Senyawa – senyawa Alkali dan Alkali Tanah dalam Industri

1. Litium

Sejak Perang Dunia II, produksi logam litium dan senyawa-senyawanya menjadi berkali lipat. Karena logam ini memiliki spesifikasi panas yang tertinggi di antara benda-benda padat, seringkali digunakan pada aplikasi transfer panas. Tetapi perlu diingat bahwa logam ini sangat mudah aus atau korosif dan perlu penanganan tertentu. Litium digunakan sebagai bahan campuran logam, sintesis senyawa organik dan aplikasi nuklir. Unsur ini juga digunakan sebagai bahan anoda pada baterai karena memiliki potensial elektrokimia yang tinggi. Elemen litium digunakan pula untuk pembuatan kaca dan keramik spesial. Kaca pada teleskop di gunung Palomar mengandung litium. Bersama dengan litium bromida, keduanya digunakan pada sistem pendingin dan penghangat ruangan. Lithium stearat digunakan untuk sebagai lubrikasi suhu tinggi. Senyawa-senyawa litium lainnya digunakan pada sel-sel kering dan baterai.

2. Natrium

Senyawa natrium penting untuk industri-industri kertas, kaca, sabun, tekstil, minyak, kimia dan logam. Sabun biasanya merupakan garam natrium yang mengandung asam lemak tertentu. Pentingnya garam sebagai nutrisi bagi binatang telah diketahui sejak zaman purbakala.

Di antara banyak senyawa-senyawa natrium yang memiliki kepentingan industrial adalah garam dapur (NaCl), soda abu (Na₂CO₃), baking soda (NaHCO₃), caustic soda (NaOH), Chile salpeter (NaNO₃), di- dan tri-natrium fosfat, natrium tiosulfat (hypo, Na₂S₂O₃ . 5H₂0) and borax (Na₂B₄O₇ . 10H₂O). Campuran logam natrium dan kalium, NaK, juga merupakan agen heat transfer (transfusi panas) yang penting.

3. Kalium

Permintaan terbanyak untuk kalium adalah untuk industri pupuk. Kalium merupakan bahan penting untuk pertumbuhan tanaman dan ditemukan di banyak tanah. Campuran logam natrium dan kalium (NaK) digunakan sebagai media perpindahan panas. Banyak garam-garam kalium seperti hidroksida, nitrat, karbonat, klorida, klorat, bromida, ioda, sianida, sulfat, kromat dan dikromat sangat penting untuk banyak kegunaan.

4. Rubidium
Karena rubidium sangat mudah diionasi, unsur ini pernah dipikirkan sebagai bahan bakar mesin ion untuk pesawat antariksa. Hanya saja, cesium sedikit lebih efisien untuk hal ini. Unsur ini juga pernah diajukan untuk digunakan sebagai fluida penggerak turbin uap dan untuk generator elektro-panas menggunakan prinsip kerja magnetohydrodynamic dimana ion-ion rubidium terbentuk oleh energi panas pada suhu yang tinggi dan melewati medan magnet. Ion-ion ini lantas mengantar listrik dan bekerja seperti amature sebuah generator sehingga dapat memproduksi aliran listrik. Rubidium juga digunakan sebagai getter dalam tabung-tabung vakum dan sebagai komponen fotosel. Ia juga telah digunakan dalam pembuatan kaca spesial. RbAg₄I₅ sangat penting karena memiliki suhu ruangan tertinggi sebagai konduktor di antara kristal-kristal ion. Pada suhu 20 derajat Celcius, konduktivitasnya sama dengan larutan asam sulfur. Sifat ini memugkinkan rubidium digunakan pada aplikasi untuk baterai super tipis dan aplikasi lainnya.

5. Caesium

Caesium banyak digunakan dalam industry eksplorasi minyak. Caesiun hidriksida yang bereaksi dengan asam format yang membentuk caesium format digunakan sebagai cairan pelumas mata bor untuk membawa potongan batu ke permukaan dan untuk menjaga tekanan terhadap pembentukan selama pengeboran sumur. Caesium juga digunakan untuk jam atom , yang mengawasi waktu transmisi ponsel arus informasi di internet. Pada listrik atau elektronik, uap Caesium digunakan untuk keasaman magnetometer, juga digunakan sebagai standard internal dalam spektrofotometri, energy laser, cahaya lampu uap, dan uap rectifier. Keguanaan dalam Nuklir dan aplikasi isotop ialah Cesium -137 sangat umum digunakan sebagai gamma emitor dalam aplikasi industri.

6. Berilium

Berilium juga digunakan sebagai alloying agent dalam produksi tembaga berilium, yang banyak digunakan untuk per, kontak listrik, elektroda las dan alat-alat lainnya yang didesain untuk tidak memancarkan percikan api. Logam ini digunakan sebagai bahan struktur untuk pesawat kecepatan tinggi, pesawat antariksa dan satelit komunikasi. Kegunaan lainnya termasuk kerangka windshield, brake discs, support beams dan komponen-komponen struktural untuk pesawat ulang-alik. Karena berilium relatif transparan terhadap sinar X, lapisan tipis logam ini digunakan di litografi sinar X untuk reproduksi microminiature integrated circuits. Pada suhu biasa, berilium tidak mudah teroksidasi di udara, walau kemampuannya menyayat kaca mungkin karena terbentuknya lapisan tipis oksida.

7. Magnesium

Magnesium digunakan di fotografi, flares, pyrotechnics, termasuk incendiary bombs. Ia sepertiga lebih ringan dibanding aluminium dan dalam campuran logam digunakan sebagai bahan konstruksi pesawat dan missile. Logam ini memperbaiki karakter mekanik, fabrikasi dan las aluminium ketika digunakan sebagai alloying agent. Magnesium digunakan dalam memproduksi grafit dalam cast iron, dan digunakan sebagai bahan tambahan conventional propellants. Ia juga digunakan sebagai agen pereduksi dalam produksi uranium murni dan logam-logam lain dari garam-garamnya. Hidroksida (milk of magnesia), klorida, sulfat (Epsom salts) dan sitrat digunakan dalam kedokteran. Magnesite digunakan untuk refractory, sebagai batu bata dan lapisan di tungku-tungku pemanas.

8. Kalsium

Pada bidang industri, logam in digunakan sebagai agen pereduksi dalam mempersiapkan logam-logam lain semacam torium, uranium, zirkonium, dsb. Ia juga digunakan sebagai bahan reaksi deoksida dan desulfurizer atau decarburizer untuk berbagai macam campuran logam besi dan non-besi. Elemen ini juga digunakan sebagai agen pencampur logam aluminium, berilium, tembaga, timbal, dan campuran logam magnesium.

9. Stronsium

Pada bidang industry, stronsium logam murni digunakan dalam 90% aluminium-stronsium 10% paduan dari eutektik komposisi untuk modifikasi silicon pengecoran paduan aluminium. Stronsiun 2% merupakan paduan dengan magnesium yang tahan lama, tahan creep dan digunakan dalam mesin mobil dan sepeda motor oleh BMW.

10. Barium

Barium sulfat digunakan dalam cat, diagnostik sinar x-ray dan dalam pembuatan kaca. Barite sering digunakan sebagai agen pemberat dalam fluida pengebor sumur minyak dan digunakan dalam pembuatan karet. Barium karbonat digunakan dalam racun tikus. Sedangkan nitrat dan klorat memberikan warna pada pertunjukan kembang api. Semua senyawa barium yang larut dalam air atau asam sangat berbahaya. Barium yang muncul secara alami merupakan campuran tujuh isotop. Dua puluh dua isotop radioaktif barium lainnya telah ditemukan.

0 komentar

Diposting oleh reezzq di 17.51