Sumber logam Alkali Di Alam

§  Natrium ditemukan sebagai natrium klorida (NaCl) yang terdapat dalam air laut, dalam bentuk sendawa Chili NaNO₃, trona (Na₂CO₃.2H₂O), boraks (Na₂B₄O₇.10H₂O) dan mirabilit (Na₂SO₄).

§  Kalium didapat sebagai mineral silvit (KCl)), mineral karnalit (KCl.MgCl₂.6H₂O) sendawa (KNO₃), dan feldspar (K₂O.Al₂O₃.3SiO₂). Selain dari kalium juga terdapat dalam air laut.

§  Unsur rubidium dan sesium dihasilkan sebagai hasil samping proses pengolahan litium dari mineralnya.

 

Ektraksi 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.

            Keberadaan natrium dan kalium telah dikenali sejak lama, namun untuk mereduksi logam-logam alkali dalam air tidak dapat dilakukan karena logam-logam alkali dapat bereaksi dengan air membentuk basa kuat. Pada abad ke-19 H. Davy akhirnya dapat mengisolasi natrium dan kalium dengan melakukan elektrolisis terhadap lelehan garam KOH dan NaOH. Dengan metode yang sama Davy berhasil mengisolasi Li dari LiO₂. Kemudian Rb dan Cs ditemukan sebagai unsur baru dengan teknik spektroskopi pada tahun 1860-1861 oleh Bunsen  dan Kirchhoff. Sedangkan fransium ditemukan oleh Perey dengan menggunakan teknik radiokimia tahun 1939.

            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 Litium

Sumber logam litium adalah spodumene (LiAl(SO)₃). Spodumene dipanaskan pada suhu 100 ℃ 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.

 

                        Li₂SO_{4 (aq)} + Na₂CO_3(aq)  → Li₂CO_3(s) + Na₂SO_{4 (aq)}

 

Setelah dilakukan pemisahan Li₂CO₃ yang diperoleh direaksikan dengan HCl sehingga diperoleh garam LiCl.

 

                         Li₂CO_3(s) + 2HCl_(aq)     →     2LiCl  +H₂O + CO₂

 

Garam LiCl ini yang akan digunakan sebagai bahan dasar elektrolisis litium. Namun karena titik lebur LiCl yang sangat tinggi sekitar 600 ℃ maka ditambahkan KCl dengan perbandingan volume 55% LiCl dan 45% KCl. Penambahan KCl ini bertujuan untuk menurunkan titik lebur LiCl menjadi 430 ℃. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis Li adalah sebagai berikut

 

Katoda: Li⁺ + e → Li

 

Anoda : 2Cl^-  → Cl₂ + 2e

 

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.

 

Elektrolisis Natrium

Natrium dapat diperoleh dari elektrolisis leburan NaCl dengan menambahkan CaCl₂ menggunakan downs cell. Penambahan CaCl₂ bertujuan menurunkan titik leleh NaCl dari 801 ℃ menjadi 580 ℃ . Proses ini dilakukan dalam sel silinder menggunakan 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, sedangka ion Cl^- membentuk gas Cl₂ pada anoda. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis natrium dari lelehan NaCl:

 

Peleburan NaCl  → Na⁺ + Cl^-

Katoda : Na⁺ + e  → Na

Anoda : 2Cl^-  → Cl₂ + 2e

Reaksi elektrolisis : Na⁺ + Cl^-   → Na + Cl₂