Logam alkali tanah
Logam alkali tanah adalah enam unsur kimia dalam kolom (golongan) 2 pada Tabel periodik. Mereka adalah berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Unsur-unsurnya memiliki sifat yang sangat mirip: mereka semua adalah logam berkilau, putih keperakan, agak reaktif pada suhu dan tekanan standar.
Secara struktural, mereka memiliki kesamaan yaitu kelopak elektron s terisi penuh; artinya, orbital ini lengkap berisi dua elektron, sehingga unsur-unsur ini mudah kehilangan kedua elektron terluarnya untuk membentuk kation dengan muatan +2, dan tingkat oksidasi (bilangan oksidasi) +2.
Semua logam alkali tanah yang ditemukan terdapat di alam. Percobaan telah dilakukan untuk mencoba mensintesis unsur 120, calon anggota berikutnya pada golongan ini, namun mereka semua mengalami kegagalan.
Seperti golongan lain, anggota keluarga golongan ini menunjukkan pola dalam konfigurasi elektron mereka, terutama kelopak terluar, yang mengakibatkan tren perilaku kimia:
Sebagian besar kimia telah diamati hanya untuk lima anggota pertama golongan. Kimia radium belum mapan karena radioaktivitasnya; sehingga, penyajian sifat-sifatnya di sini menjadi terbatas.
Logam alkali tanah berwarna perak dan lembut, dan memiliki densitas, titik lebur, dan titik didih yang relatif rendah. Dalam istilah kimia, semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen untuk membentuk halida logam alkali tanah, yang semuanya berupa senyawa kristal ionik (kecuali berilium klorida, yang berikatan kovalen). Semua logam alkali tanah, kecuali
berilium, juga bereaksi dengan air untuk membentuk alkali hidroksida kuat, dan, karenanya, harus ditangani dengan sangat hati-hati. Logam alkali tanah yang lebih berat bereaksi lebih keras daripada yang ringan. Logam alkali tanah memiliki energi ionisasi terendah kedua pada periode masing-masing dalam tabel periodik karena muatan inti efektif mereka yang rendah
dan kemampuan untuk mencapai konfigurasi kelopak terluar penuh dengan kehilangan hanya dua elektron. Energi ionisasi kedua semua logam alkali tanah juga relatif rendah.
Berilium adalah pengecualian: Ia tidak bereaksi dengan air atau uap air, dan halidanya berikatan kovalen. Jika berilium membentuk senyawa dengan tingkat ionisasi +2, ia akan memolarisasi awan elektron yang berada di dekatnya dengan sangat kuat dan akan menyebabkan tumpangsuh orbital, karena berilium memiliki kepadatan muatan yang tinggi. Semua senyawa
yang mengandung berilium memiliki ikatan kovalen. Bahkan senyawa berilium fluorida, yang merupakan senyawa berilium paling ionik, memiliki titik leleh rendah dan konduktivitas listrik rendah saat meleleh.
Semua logam alkali tanah memiliki dua elektron dalam kelopak valensi mereka, jadi keadaan yang disukai secara energik untuk mencapai kelopak elektron terisi penuh adalah kehilangan dua elektron untuk membentuk ion positif bermuatan ganda.
Semua logam alkali tanah bereaksi dengan halogen membentuk halida ionik, seperti kalsium klorida (), serta bereaksi dengan oksigen untuk oksida seperti stronsium oksida (). Kalsium, stronsium, dan barium bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan hidroksidanya, dan juga mengalami reaksi transmetalasi untuk pertukaran ligan.
Semua logam alkali tanah, kecuali magnesium dan strontium, memiliki paling sedikit satu radioisotop alami: berilium-7, berilium-10, dan kalsium-41 adalah radioisotop renik, Kalsium-48 dan barium-130 memiliki waktu paruh yang sangat lama dan, dengan demikian, terjadi secara alami, dan semua isotop radium adalah radioaktif. Kalsium-48 adalah nuklida teringan yang dapat mengalami peluruhan beta ganda.
Radioisotop alami kalsium, kalsium-48, menyusun sekitar 0.1874% kalsium alami, sehingga, dengan demikian, kalsium alami adalah radioaktif lemah. Barium-130 menyusun sekitar 0.1062% barium alami, dan, karenanya, barium juga radioaktif lemah.
Logam alkali tanah dinamai sesuai dengan oksidanya, "tanah alkali", yang nama kunonya adalah berilia, magnesia, kapur, stronsia, dan barita. Oksida ini bersifat basa (alkalis) bila bereaksi dengan air. "Tanah" adalah istilah lama yang diterapkan oleh kimiawan awal terhadap zat nonmetalik yang tidak larut dalam air dan tahan
terhadap pemanasan-sifat yang dimiliki oleh oksida ini. Kenyataan bahwa tanah ini bukan unsur tapi senyawa diungkap oleh kimiawan Antoine Lavoisier. Dalam karyanya "Traité Élémentaire de Chimie" ("Unsur Kimia") pada tahun 1789 dia menyebutnya unsur tanah pembentuk garam. Kemudian, ia menyarankan agar alkali tanah bisa berupa oksida logam, namun ia
mengakui bahwa ini hanyalah dugaan belaka. Pada tahun 1808 Humphry Davy, yang bertindak berdasarkan gagasan Lavoisier, menjadi orang pertama yang memperoleh sampel logam melalui elektrolisis lelehan tanahnya, sehingga mendukung hipotesis Lavoisier dan menyebabkan golongan tersebut diberi nama "logam alkali tanah".
Senyawa kalsium kalsit dan kapur telah dikenal dan digunakan sejak zaman prasejarah. Hal yang sama berlaku untuk senyawa berilium beril dan zamrud. Senyawa logam alkali tanah lainnya ditemukan mulai awal abad ke-15. Senyawa magnesium magnesium sulfat pertama kali ditemukan pada tahun 1618 oleh seorang petani di Epsom, Inggris. Stronsium karbonat ditemukan pada mineral di desa Strontian,
Skotlandia pada tahun 1790. Unsur terakhir adalah yang paling tidak melimpah: radioaktif radium, yang diekstraksi dari uraninit pada tahun 1898.
Semua unsur, kecuali berilium, diisolasi melalui elektrolisis lelehan senyawanya. Magnesium, kalsium, dan stronsium pertama kali diproduksi oleh Humphry Davy pada tahun 1808, sedangkan berilium diisolasi secara terpisah oleh Friedrich Wöhler dan Antoine Bussy pada tahun 1828 dengan mereaksikan senyawa berilium dengan kalium. Pada tahun 1910, radium diisolasi sebagai logam murni oleh Marie Curie dan André-Louis Debierne juga dengan elektrolisis.
Beril, mineral yang mengandung berilium, telah dikenal sejak zaman Kerajaan Ptolemeus di Mesir. Meskipun pada awalnya dianggap bahwa beril adalah aluminium silikat, beril kemudian ditemukan mengandung unsur yang tidak diketahui, saat tahun 1797, Louis-Nicolas Vauquelin melarutkan aluminium hidroksida dari beryl dalam alkali. Pada tahun 1828, Friedrich Wöhler dan Antoine Bussy secara
terpisah mengisolasi unsur baru ini, berilium, dengan metode yang sama, yang melibatkan reaksi berilium klorida dengan logam kalium; reaksi ini tidak mampu menghasilkan ingot berilium yang besar. Baru pada tahun 1898, ketika Paul Lebeau melakukan elektrolisis campuran berilium fluorida dan natrium fluorida, sampel berilium murni yang besar dihasilkan.
Magnesium pertama kali diproduksi oleh Sir Humphry Davy di Inggris pada tahun 1808 dengan menggunakan elektrolisis campuran magnesia dan merkuri oksida. Antoine Bussy mempersiapkannya dalam bentuk yang koheren pada tahun 1831. Saran pertama Davy untuk sebuah nama adalah magnium, tetapi sekarang digunakan nama magnesium.
Kapur telah digunakan sebagai bahan untuk bangunan sejak 7000 sampai 14000 SM, dan tanur kapur telah ada sejak 2500 SM di Khafaja, Mesopotamia. Kalsium sebagai bahan telah dikenal sejak setidaknya abad pertama, karena Romawi Kuno diketahui telah menggunakan kalsium oksida yang disiapkan dari kapur. Kalsium sulfat telah dikenal mampu memperbaiki tulang patah
sejak abad kesepuluh. Bagaimanapun, kalsium itu sendiri tidak diisolasi sampai tahun 1808, ketika Humphry Davy, di Inggris, melakukan elektrolisis pada campuran kapur dan merkuri oksida, setelah mendengar bahwa Jöns Jakob Berzelius telah menyiapkan amalgam kalsium dari elektrolisis kapur dalam raksa.
Pada tahun 1790, dokter Adair Crawford, yang telah bekerja dengan barium, menyadari bahwa bijih Strontian menunjukkan sifat yang berbeda dari bijih lain yang dianggap sebagai barium. Oleh karena itu, dia menyimpulkan bahwa bijih ini mengandung mineral baru, yang diberi nama "strontites" pada tahun 1793 oleh Thomas Charles Hope, seorang guru besar kimia di University of Glasgow, yang mengkonfirmasi