Logam alkali
Logam alkali adalah golongan (kolom) dalam tabel periodik yang berisi unsur-unsur litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), dan fransium (Fr). Golongan ini terletak pada blok-s tabel periodik karena seluruh logam alkali memiliki elektron terluarnya pada posisi orbital-s: konfigurasi unsur/elektron ini tercermin pada sifat karakteristik mereka. Logam-logam
alkali menyajikan contoh terbaik sifat-sifat tren golongan pada tabel periodik, dengan unsur-unsur yang menunjukkan perilaku homolog yang terkarakterisasi dengan baik.
Logam-logam alkali memiliki sifat-sifat yang sangat mirip: semuanya berkilau, lunak, logam yang sangat reaktif pada suhu dan tekanan standar dan mudah kehilangan elektron terluarnya membentuk kation dengan muatan +1. Semua logam alkali mudah dipotong menggunakan pisau karena lunaknya, menampakkan kilau permukaannya yang cepat memudar di udara karena oksidasi oleh
uap air dan oksigen (dan nitrogen khusus untuk lithium). Mengingat reaktivitasnya yang tinggi, mereka harus disimpan di dalam minyak untuk mencegah reaksi dengan udara, dan hanya dijumpai secara alami sebagai garam dan tidak pernah sebagai unsur bebas. Cesium, logam alkali kelima, adalah yang paling reaktif di antara semua logam. Dalam tata nama IUPAC modern, logam alkali mencakup logam-logam
golongan 1, kecuali hidrogen (H), yang dicantumkan sebagai unsur golongan 1 tetapi tidak dianggap sebagai suatu logam alkali karena perilakunya yang menyimpang jauh dari perilaku logam alkali. Semua logam alkali bereaksi dengan air. Logam alkali yang lebih berat bereaksi lebih hebat daripada yang ringan.
Seluruh logam alkali yang ditemukan berada di alam: sesuai urutan kelimpahannya, natrium adalah yang paling melimpah, diikuti oleh kalium, litium, rubidium, sesium, dan terakhir fransium, yang sangat jarang karena radioaktivitasnya yang sangat tinggi; fransium hanya terjadi dalam jumlah renik, produk rantai peluruhan alami. Telah dilakukan sejumlah
eksperimen untuk mencoba mensintesis ununennium (Uue), yang merupakan anggota berikutnya dari golongan ini, tetapi mereka semua menemui kegagalan. Namun, ununennium mungkin bukan suatu logam alkali mengingat efek relativistik, yang diprediksi memiliki pengaruh besar terhadap sifat kimia unsur superberat; kalaupun ternyata Uue adalah logam alkali, diprediksi akan mempunyai perbedaan sifat fisika dan kimia dengan homolognya yang lebih ringan.
Sebagian besar logam alkali mempunyai banyak aplikasi yang berbeda. Salah satu aplikasi unsur murni yang paling terkenal adalah penggunaan rubidium dan sesium dalam jam atom, yang mana jan atom sesium lebih akurat dan presisi dalam menunjukkan waktu. Aplikasi umum senyawa natrium adalah lampu uap natrium, yang memancarkan cahaya dengan sangat efisien. Garam
dapur, atau natrium klorida, telah digunakan sejak zaman dulu. Natrium dan kalium juga merupakan unsur esensial, memiliki peran biologis utama sebagai elektrolit, dan meskipun logam alkali lainnya tidak esensial, mereka juga mempunyai pengaruh beragam terhadap tubuh, baik menguntungkan maupun merugikan.
Sifat fisika dan kimia logam alkali dapat dengan mudah dijelaskan berdasarkan konfigurasi elektron valensi yang mereka miliki ns, yang menghasilkan ikatan logam yang lemah. Oleh karena itu, seluruh logam alkali lunak dan memiliki densitas, titik leleh dan didih rendah, begitu pula dengan kalor sublimasi, penguapan, dan disosiasi Seluruh logam alkali mengkristal dengan struktur
kristal "body-centered cubic", dan memiliki warna nyala yang khas karena elektron terluarnya sangat mudah tereksitasi. Konfigurasi ns juga mengakibatkan logam alkali memiliki jari-jari atom dan ion yang sangat besar, serta konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Sifat kimia mereka didominasi oleh hilangnya elektron valensi sunyi untuk membentuk tingkat oksidasi
+1, mengingat mudahnya mengionkan elektron ini serta tingginya energi ionisasi kedua. Sifat kimia lima teratas anggota logam alkali sebagian besar telah teramati. Kimiawi fransium belum begitu mapan mengingat radioaktivitasnya yang ekstrem; sehingga, presentasi sifat-sifatnya dalam artikel ini terbatas. Sedikit yang diketahui tentang francium menunjukkan
bahwa perilakunya sangat dekat dengan cesium, seperti yang diperkirakan. Sifat fisik francium bahkan lebih samar karena unsur massalnya tidak pernah diamati; maka setiap data yang mungkin ditemukan dalam literatur tentu saja merupakan ekstrapolasi spekulatif. Logam-logam alkali lebih menunjukkan kemiripan di antara mereka dibandingkan dengan golongan-golongan lain. Misalnya, dari atas ke bawah
menunjukkan kenaikan jari-jari atom, penurunan elektronegativitas, kenaikan reaktivitas, dan penurunan titik leleh dan titik didih begitu juga dengan kalor fusi dan kalor penguapan. Secara umum, densitas meningkat sepanjang kolom tabel dari atas ke bawah, dengan perkecualian densitas kalium lebih kecil daripada natrium. Salah satu dari sangat sedikit sifat logam alkali yang
tidak menampilkan tren yang mulus adalah potensial reduksi: nilai litium adalah anomali, menjadi lebih negatif daripada yang lain. Hal ini karena ion Li memiliki energi hidrasi yang sangat tinggi dalam fase gas: meskipun ion litium mengganggu struktur air secara signifikan, menyebabkan perubahan entropi lebih tinggi, energi hidrasi yang tinggi ini cukup untuk
membuat potensial reduksi menunjukkan litium sebagai logam alkali yang paling elektropositif, meskipun kesulitan mengalami ionisasi dalam fase gas.
Seluruh logam alkali stabil berwarna perak kecuali sesium, yang memiliki warna emas: ia adalah salah satu dari tiga logam yang berwarna keemasan (dua lainnya adalah tembaga dan emas). Selain itu, logam alkali tanah berat kalsium, stronsium, dan barium, serta lantanida divalen, begitu pula europium dan iterbium, berwarna kuning pucat, meskipun warnanya jauh lebih
menonjol daripada sesium. Kilaunya cepat memudar di udara akibat oksidasi. Kesemuanya membentuk kristal dengan struktur "body-centered cubic", dan mempunyai warna nyala yang berbeda karena elektron s terluarnya sangat mudah tereksitasi. Seluruh logam alkali sangat reaktif dan tidak pernah dijumpai dalam bentuk unsur di alam. Oleh sebab itu, mereka biasanya disimpan dalam minyak mineral atau
kerosen (minyak parafin). Mereka bereaksi agresif dengan halogen untuk membentuk halida logam alkali, berupa senyawa kristal ionik putih yang seluruhnya larut dalam air kecuali litium fluorida (LiF). Logam alkali juga bereaksi dengan air untuk membentuk alkali hidroksida kuat dan oleh karenanya harus ditangani dengan kehati-hatian ekstra. Logam alkali yang lebih berat
bereaksi lebih hebat daripada yang lebih ringan; sebagai contoh, ketika diteteskan ke dalam air, sesium menghasilkan ledakan yang lebih besar daripada kalium. Logam alkali memiliki energi ionisasi pertama yang paling rendah pada masing-masing periodenya pada tabel periodik karena muatan nuklir efektif mereka yang rendah dan kemampuan membentuk konfigurasi gas mulia dengan menghilangkan
satu elektron saja. Energi ionisasi kedua seluruh logam alkali sangat tinggi karena berada dalam kondisi kulit elektron yang terisi penuh dan juga lebih dekat pada inti atom; oleh karena itu, mereka hampir selalu kehilangan sebuah elektron, membentuk kation. Alkalida adalah perkecualian: mereka adalah senyawa tak stabil yang mengandung logam alkali
pada tingkat oksidasi 1, yang sangat tidak biasa sebelum penemuan alkalida, logam alkali tidak diperkirakan dapat membentuk anion dan diduga hanya dapat berada sebagai garam sebagai kation saja. Anion alkalida telah mengisi orbital-subkulit-s, yang memberikan stabilitas lebih dan memungkinkan keberadaannya. Seluruh logam alkali stabil kecuali litium diketahui dapat membentuk alkalida, dan