Beberapa Senyawa dari Unsur-unsur Golongan 1

Halaman ini meninjau tentang beberapa senyawa dari unsur-unsur Golongan 1 (lithium, natrium, kalium, rubidium dan cesium). Anda akan menemukan beberapa informasi tentang nitrat, karbonat, hidrogenkarbonat dan hidrida-hidrida dari logam-logam ini.

Pertama-tama kita akan melihat apa yang terjadi pada beberapa senyawa ini jika dipanaskan, dan selanjutnya kita akan membahas tentang kelarutannya masing-masing. Di penghujung halaman, anda akan menemukan sebuah bagian yang membahas tentang pembentukan dan reaksi-reaksi hidrida logam.
Pengaruh panas terhadap senyawa-senyawa Golongan 1
Fakta-fakta
Senyawa-senyawa dari unsur-unsur Golongan 1 lebih stabil terhadap panas dibanding senyawa-senyawa dari unsur-unsur Golongan 2. Dalam pembahasan selanjutnya anda akan sering menemukan bahwa senyawa-senyawa lithium memiliki karakteristik yang mirip dengan senyawa-senyawa dari unsur-unsur Golongan 2, tetapi senyawa unsur-unsur lainnya dari Golongan 1 cukup berbeda.
Pemanasan nitrat
Jika dipanaskan, kebanyakan nitrat cenderung mengalami dekomposisi membentuk oksida logam, nitrogen dioksida berupa asap coklat, dan oksigen.
Sebagai contoh, nitrat Golongan 2 yang sederhana seperti magnesium nitrat mengalami dekomposisi dengan reaksi sebagai berikut :

Pada Golongan 1, ithium nitrat mengalami proses dekomposisi yang sama – menghasilkan lithium oksida, nitrogen dioksida dan oksigen.

Akan tetapi, nitrat dari unsur selain lithium dalam Golongan 1 tidak terdekomposisi sempurna (minimal tidak terdekomposisi pada suhu Bunsen) – menghasilkan logam nitrit dan oksigen, tapi tidak menghasilkan nitrogen oksida.

Semua nitrat dari natrium sampai cesium terdekomposisi menurut reaksi di atas, satu-satunya yang membedakan adalah panas yang harus dialami agar reaksi bisa terjadi. Semakin ke bawah golongan, dekomposisi akan semakin sulit, dan dibutuhkan suhu yang lebih tinggi.
Pemanasan karbonat
Jika dipanaskan, kebanyakan karbonat cenderung mengalami dekomposisi membentuk oksida logam dan karbon dioksida.
Sebagai contoh, karbonat Golongan 2 sederhana seperti kalsium karbonat terdekomposisi sebagai berikut:

Pada Golongan 1, lithium karbonat mengalami proses dekomposisi yang sama – menghasilkan lithium oksida dan karbon dioksida.

Karbonat dari unsur-unsur selain lithium pada Golongan 1 tidak terdekomposisi pada suhu Bunsen, walaupun pada suhu yang lebih tinggi mereka akan terdekomposisi. Suhu dekomposisi lagi-lagi meningkat semakin ke bawah Golongan.
Stabilitas termal hidrogenkarbonat
Hidrogenkarbonat Golongan 2 seperti kalsium hidrogenkarbonat sangat tidak stabil terhadap panas sehingga hanya terdapat sebagai larutan. Setiap upaya untuk mengeluarkannya dari larutan akan menyebabkan senyawa hidrogenkarbonat tersebut terdekomposisi membentuk karbonat, karbondioksida dan air.

Sebaliknya, hidrogenkarbonat Golongan 1 cukup stabil dalam wujud padat, walaupun mudah terdekomposisi jika dipanaskan. Sebagai contoh, untuk natrium hidrogenkarbonat:

Penjelasan kecenderungan stabilitas termal
Disini kita akan menjelaskan secara rinci tentang stabilitas termal senyawa-senyawa karbonat karena diagram-diagram untuk karbonat lebih muda dibuat. Begitu juga dengan senyawa-senyawa nitrat atau hidrogenkarbonat.
Ada dua cara untuk menjelaskan meningkatnya stabilitas termal semakin ke bawah Golongan. Cara yang sulit berkenaan dengan energetika dari proses; cara sederhana adalah dengan melihat kemampuan polarisasi dari ion-ion positif.
Penjelasan kecenderungan dalam hal kemampuan polarisasi ion positif
Sebuah ion positif yang kecil memiliki banyak muatan yang tertata dalam sebuah ruang yang bervolume kecil – khususnya jika ion tersebut memiliki lebih dari satu muatan positif. Ion ini memiliki kepadatan muatan yang tinggi dan memiliki efek distorsi yang besar terhadap setiap ion negatif yang terdapat di dekatnya.
Ion positif yang lebih besar memiliki muatan yang sama seperti ion positif yang kecil seperti disebutkan di atas, hanya saja muatannya tersebar pada ruang yang bervolume lebih besar. Kepadatan muatannya lebih rendah, dan menyebabkan efek distorsi yang lebih kecil terhadap ion-ion negatif di dekatnya.
Struktur ion karbonat
Jika kita menggambarkan struktur sebuah ion karbonat dengan mengunakan "titik-dan-garis" atau beberapa metode yang serupa, maka hasilnya kurang lebih seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar ini menunjukkan dua ikatan tunggal antara karbon-oksigen dan satu ikatan rangkap, dimana dua dari oksigen masing-masing membawa satu muatan negatif. Sayangnya, pada ion karbonat yang sebenarnya semua ikatan identik, dan muatan-muatan tersebar pada seluruh ion – walaupun sebenarnya terpusat pada atom-atom oksigen. Muatan-muatan ini dikatakan terdelokalisas.
Ikatan pada ion karbonat ini mirip dengan ikatan pada benzen atau pada ion-ion seperti etanoat, hanya saja sedikit lebih rumit. Untuk topik yang dibahas di halaman ini, anda tidak perlu memahami bagaimana ikatan ini bisa terbentuk.
Gambar berikut menunjukkan elektron-elektron yang terdelokalisasi. Daun yang digambarkan dimaksudkan untuk menunjukkan bahwa elektron-elektron terdelokalisasi lebih besar kemungkinannya ditemukan di sekitar atom oksigen dibanding di dekat atom karbon.
Polarisasi ion karbonat
Sekarang coba anda bayangkan apa yang terjadi jika ion ini ditempatkan di dekat sebuah ion positif. Ion positif akan menarik elektron-elektron terdelokalisasi dalam ion karbonat ke arahnya. Ion karbonat menjadi mengutub (terpolarisasi). Gambar berikut menunjukkan apa yang terjadi dengan sebuah ion dari Golongan 2, yang membawa dua muatan positif.
Jika dipanaskan, karbondioksida akan terlepas meninggalkan oksida logam yang terbentuk.
Besarnya suhu yang diperlukan untuk memanaskan karbonat agar terbentuk karbondioksida dan oksida logam, tergantung pada seberapa besar polarisasi dari ion tersebut. Jika ion mengalami polarisasi yang tinggi, maka hanya sedikit panas yang diperlukan dibanding jika ion hanya sedikit terpolarisasi.
Jika ion positif hanya memiliki satu muatan positif, maka efek polarisasi akan lebih kecil. Itulah sebabnya mengapa senyawa-senyawa Golongan 1 lebih stabil secara termal dibanding senyawa-senyawa Golongan 2. Lebih banyak panas yang diperlukan untuk senyawa Golongan 1 karena ion-ion karbonat kurang terpolarisasi akibat ion positif yang bermuatan tunggal.
Semakin kecil ion positif, semakin tinggi kepadatan muatan, dan semakin besar efek yang akan ditimbulkan terhadap ion karbonat. Semakin ke bawah Golongan, ion-ion positif semakin besar sehingga memiliki efek yang lebih kecil terhadap ion-ion karbonat di dekatnya. Sebagai konsekuensinya, lebih banyak panas yang diperlukan untuk melepaskan karbon dioksida dan membentuk oksida logam.
Dengan kata lain, semakin ke bawah Golongan, senyawa-senyawa karbonat semakin stabil secara termal.
Bagaimana dengan nitrat dan hidrogenkarbonat?
Polarisasi utuk nitrat dan hidrogenkarbonat sama persis seperti karbonat. Ion-ion positif yang kecil di bagian atas Golongan lebih kuat dalam mempolarisasi ion nitrat atau hidrogenkarbonat dibanding ion-ion positif yang lebih besar di bagian bawah golongan.
Dan lagi-lagi, senyawa-senyawa Golongan 1 memerlukan lebih banyak panas dibanding senyawa Golongan 2 karena ion-ion Golongan 1 memiliki efek polarisasi yang lebih kecil.
Kelarutan senyawa-senyawa Golongan 1
Fakta-fakta
Pada tingkatan pembahasan ini, hal yang penting untuk diingat adalah bahwa senyawa-senyawa dari unsur-unsur Golongan 1 cenderung lebih larut dibanding senyawa-senyawa yang sama dari usur-unsur Golongan 2.
Karbonat
Sebagai contoh, karbonat Golongan 2 hampir tidak larut dalam air. Magnesium karbonat (senyawa paling dapat larut yang diketahui) dapat larut sampai sekitar 0,02 per g per 100 g air pada suhu kamar.
Sebaliknya, karbonat Golongan 1 yang paling tidak larut adalah lithium karbonat. Larutan lithium karbonat yang jenuh memiliki konsentrasi sekitar 1,3 g per 100 g air pada suhu 20°C. arbonat lain dari unsur-unsur Golongan 1 dianggap sangat larut – dengan konsentrasi yang melonjak 261,5 g per 100 g air pada suhu ini (20°C) ntuk cesium karbonat.
Kelarutan karbonat meningkat semakin ke bawah Golongan 1.
Hidroksida
Hidroksida yang paling tidak dapat larut pada Golongan 1 adalah lithium hdiroksida – tapi masih memungkinkan untuk membuat larutannya dengan konsentrasi 12,8 per g per 100 g air pada suhu 20°C. Hidroksida-hidroksida lain dalam Golongan ini bahkan lebih larut lagi.
SKelarutan hidroksida meningkat semakin ke bawah Golongan 1.
Pada Golongan 2, hidroksida yang paling dapat larut adalah barium hidroksida – dan hanya mungkin membuat larutannya dengan konsentrasi sekitar 3,9 per 100 g air pada suhu yang sama (20°C).
Penjelasan tentang kecenderungan kelarutan tidak akan dibahas disini!
Dibutuhkan waktu yang sangat panjang untuk membahas kecenderungan kelarutan. Jika anda telah membaca bagian Golongan 2 dari Tabel Periodik, anda bisa mengetahui mengapa penjelasan yang biasa diberikan untuk kecenderungan-kecenderungan kelarutan tidak berlaku pada tingkatan ini.
Menjelaskan kecenderungan pada Golongan 2 cukup sulit. Membandingkan kencenderungan ini dengan Golongan 1 lebih sulit lagi – khususnya untuk karbonat, karena kecenderungan-kecenderungan pada dua Golongan ini memiliki arah yang berlawanan. Semakin ke bawah Golongan 1, karbonat semakin larut, tetapi semakin ke bawah Golongan 2, cenderung semakin kurang larut.
Hal ini sangat sulit dijelaskan pada tingkatan ini – dan kita tidak menjelaskannya di sini. Anda tidak memerlukan penjelasan tersebut untuk pmbahasan dasar bagi Golongan 1. Cukup pelajari bahwa senyawa-senyawa Golongan 1 cenderung lebih larut daripada bandingannya dari Golongan 2.
Hidrida Golongan 1
Hidrida-hidrida larutan garam (mirip-garam)
Hidrida dari logam-logam Golongan 1 adalah padatan-padatan kristal berwara putih yang mengandung ion-ion logam dan ion-ion hidrida, H-. Hidrida-hidrida ini memiliki struktur kristal yang sama persis dengan natrium klorida – itulah sebabnya mengapa disebut hidrida larutan garam atau hidrida mirip-garam.
Karena hidrida-hidrida ini bisa bereaksi cepat dengan air atau udara lembab, maka mereka biasanya disimpan sebagai suspensi dalam minyak mineral.
Pembuatan hidrida-hidriga Golongan 1
Hidrida-hidrida dari logam-logam Golongan 1 dibuat dengan cara menyalurkan gas hidrogen pada logam yang dipanaskan. Sebagai contoh, untuk lithium hidrida :

Reaksi hidrida Golongan 1
Reaksi-reaksi hidrida Golongan 1 yang dibahas disini akan dibatasi pada dua reaksi yang paling besar kemungkinannya diperlukan dalam pembahasan tingkat dasar.
Elektrolisis
Jika dipanaskan, kebanyakan dari hidrida Golongan 1 akan terdekomposisi kembali menjadi logam dan hidrogen sebelum melebur. Akan tetapi, kita bisa meleburkan lithium hidrida dan mengelektrolisis leburannya.
Logam dilepaskan pada katoda dan hidrogen dilepaskan pada anoda (elektroda positif) dan ini merupakan bukti tentang adanya ion hidrida negatif dalam lithium hidrida.
Persamaan pada anoda adalah :

Hidrida-hidrida Golongan 1 lainnya bisa dielektrolisis dalam larutan pada berbagai campuran leburan seperti campuran lithium klorida dan kalium klorida. Campuran-campuran seperti ini akan melebur pada suhu yang lebih rendah dibanding klorida murni.
Reaksi dengan air
Hidrida-hidrida ini bereaksi hebat dengan air, melepaskan gas hidrogen dan menghasilkan hidroksida logam.
Sebagai contoh, natrium hidrida bereaksi degan air menghasilkan sebuah larutan natrium hidroksida dan gas hidrogen.