Logam Alkali tanah banyak tersebar di air laut dan mineral (batuan) dalam bentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +2. Batuan dan mineral mengandung unsur alkali tanah yang umumnya berupa senyawa karbonat, silikat, atau sulfat, sebab kelarutan senyawanya tersebut sangat kecil. Berilium terdapat sebagai mineral beril (Be3Al2(SiO3)6).
Magnesium terdapat sebagai mineral magnesit (MgCO3), dolomit (CaCO3.MgCO3), dan asbestos (CaMg3(SiO3)4). Kalsium terdapat pada dolomit, gips (CaSO4.2H2O), dan kalium fosfat (Ca(PO4)2). Stronsium terdapat sebagai mineral selestit (SrSO4) dan barium terdapat sebagai barit (BaSO4) dan BaCO3. Radium merupakan unsur radioaktif alam dan terdapat pada pitchblende yang mengandung 0,37 gram Ra per ton bijih.
Sifat umum logam alkali tanah
Logam Alkali tanah dalam sistem periodik unsur terletak pada golongan IIA, terdiri atas berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), stronsium (Sr), barium (Ba), dan Radium (Ra). Radium merupakan unsur radioaktif. Kecuali berilium, semua logam alakali tanah merupakan logam yang tergolong reaktif meskipun kurang reaktif dibandingkan logam alkali, mempunyai kilap logam, relatif lunan, serta dapat menghantarkan panas dan listrik dengan baik.
Tabel 3.7 beberapa sifat umum logam alkali tanah
| Sifat-sifat umum | Be | Mg | Ca | Sr | Ba |
| Nomor atom | 4 | 12 | 20 | 38 | 56 |
| Konfigurasi elektron | [He] 2s2 | [Ne] 3s2 | [Ar] 4s2 | [Kr] 5s2 | [Xe] 6s2 |
| Titik leleh (oC) | 1.278 | 649 | 839 | 769 | 725 |
| Titik didih (oC) | 2.970 | 1.107 | 1.484 | 1.384 | 1.643 |
| Jari-jari atom (Ǻ) | 1,12 | 1,60 | 1,97 | 2,15 | 2,22 |
| Jari-jari ion (Ǻ) | 0,31 | 0,65 | 0,99 | 1,13 | 1,35 |
| Energi ionisasi pertama (kJ/mol) | 900 | 740 | 590 | 550 | 500 |
| Energi ionisasi kedua (kJ/mol) | 1.800 | 1.450 | 1.150 | 1.060 | 970 |
| Keelektronegatifan | 1,57 | 1,31 | 1,00 | 0,95 | 1,89 |
| Potensial elektrode (volt)
M2+ + 2eˉ M |
-1,85 | -2,37 | -2,87 | -2,89 | -2,90 |
| Massa jenis (g/mL) | 1,86 | 1,75 | 1,55 | 2,6 | 3,6 |
Beberapa hal yang dapat dijelaskan dari sifat umum logam alkali tanah pada Tabel 3.7 adalah:
1) Semua sifat logam alkali tanah mempunyai kecenderungan yang teratur dari Be ke Ba. Misalnya, jari-jari atom semakin panjang energi ionisasi semakin rendah, keelektronegatifan semakin kecil, dan daya reduksi semakin kuat.
2) Konfigurasi elektronya menunjukan bahwa logam alkali tanah yang lebih kecil dibandingkan logam alkali, kedua elektron yang lebih kecil dibanding logam alkali, kedua elektron valensinya yang telah berpasangan mengakibatkan energi ionisasi logam alkali tanah lebih tinggi daripada alkali.
3) Meskipun energi ionisasinya tinggi, tetapi karena energi hidrasi ion M2+ logam alkali tanah lebih besar daripada energi hidrasi ion M+ logam alkali, akibatnya logam alkali tanah tetap mudah melepaskan kedua elektronvalensinya sehingga lebih stabil sebagai ion M2+.
4) Jari-jari atomnya yang kecil dan muatan intinya yang lebih besar mengakibatkan logam alkali tanah membentuk kristal dengan susunan yang lebih rapat sehingga mempunyai sidat yang lebih keras daripada logam alkali, dan massa jenisnya juga lebih tinggi.
5) Berilium mempunyai energi ionisasi yang sangat tinggi dan keelektronegatifan yang cukup besar. Kedua hal ini menyebabkan Be cenderung membentuk ikatan kovalen ketika berikatan.
6) Potensial elektrode (reduksi) standar menunjukan nilai yang rendah (negatif) hal ini menunjukan bahwa logam alkali tanah merupakan reduktor yang cukup kuat, bahkan Ca, Sr, dan Br mempunyai daya reduksi yang lebih kuat daripada Na.
Sifat kimia logam alkali tanah
Seperti halnya logam alkali, unsur-unsur logam alkali tanah merupakan logam yang reaktif. Kereaktifannya semakin bertambah dari Be ke Ba. Be merupakan unsur alkali tanah yang kurang reaktif, bahkan tidak bereaksi dengan air. Beberapa reaksi unsur alkali tanah ditunjukan pada Tabel 3.8.
Tabel 3.8. Reaksi-reaksi logam alkali tanah
| Reaksi secara umum | Keterangan |
| 2M(s) + O2(g) 2MO(s) | Selain Be dan Mg, reaksi tidak memerlukan pemanasan. |
| M(s) + O2(g) MO2(s) | Ba mudah; Sr dengan tekanan tinggi; Be, Mg, dan Ca tidak dapat berlangsung. |
| M(s) + X2 MX2(s) | X: F, Cl, Br, dan I |
| M(s) + S(s) MS(s) | – |
| M(s) + 2H2O(l) M(OH)2(aq) + H2(g) | Be tidak berlangsung. Mg perlu pemanasan. |
| 3M(s) + N2(g) M3N2(s) | Reaksi berlangsung pada suhu tinggi, Be tidak dapat berlangsung. |
| M(s) + 2H+(aq) M2+(aq) + H2(g) | Reaksi cepat berlangsung. |
| M(s) + H2(g) MH2(s) | Reaksi memerlukan pemanasan, Be dan Mg tidak dapat berlangsung. |
- Reaksi logam alkali tanah dengan air
Be tidak bereaksi dengan air, sedangkan logam Mg bereaksi sangan lambat. Ca, Sr, dan Ba bereaksi sangat cepat seperti reaksi antara logam Na dan Air.
Contoh:
Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) + H2(g)
- Reaksi logam alkali tanah dengan air
Logam alkali tanah (kecuali Be) bereaksi cepat dengan halogen membentuk garam halida. Oleh karena gaya polisasi ion Be2+ terdapat pasangan elektrohalogen (kecuali Fˉ), maka BeCl2 berikatan kovalen, sedangkan alkali tanah yang lain berikatan ion.
Contoh:
Mg(s) + Cl2(g) MgCl2(s)
- Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen
Reaksi logam alkali tanah dengan oksigen akan membentuk oksida (MO). Ba dapat membentuk peroksida (BaO2) jika oksigen yang direaksikan berlebih.
Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)
Ba(s) + O2(g)(berlebihan) BaO2(s)
Barium oksida merupakan peroksida yang sangat baik untuk menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2). Untuk mendapatkan hidrogen peroksida, BaO2 direaksikan dengan asam sulfat sehingga BaSO4 akan terpisah sebagai endapan.
BaO2(s) + H2SO4(aq) BaSO4(s) + H2O2(l)
Pembakaran megnesium di udara dengan oksigen terbatas pada suhu tinggi akan menghasilkan magnesium nitrida (Mg3N2).
4Mg(s) + O2(g) + N2(g) MgO(s) + Mg3N2(l)
(udara)
Jika Mg3N2 direaksikan dengan air, akan didapatkan gas NH3.
Mg3N2(s) + 6H2O(l) 3Mg(OH)2(s) + 2NH3(g)
- Warna Nyala
Seperti halnya logam alkali, logam alkali tanah juga memberikan warna nyala yang khas. Warna nyala senyawa logam alkali tanah ini dapat digunakan untuk identifikasi awal adanya logam alkali tanah dalam suatu bahan Be dan Mg memberikan warna spektrum pada daerah gelombang elektromagnet sehingga pada pembakaran megnesium hanya akan menimbulkan warna nyala yang sangat terang. Ca memberikan warna merah jingga, Sr merah ungu, dan Ba kuning kehijauan.