Gas Mulia dan Halogen

 

GAS MULIA DAN HALOGEN

 

 

A.    Gas Mulia

 

 

Unsur gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat pada golongan VIII A sistem periodik, yaitu helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe) dan radon (Rn). Kelompok ini disebut gas mulia karena sifatnya yang sukar bereaksi. Unsur-unsur gas mulia, kecuali helium mengandung delapan elektron di kulit terluar, sehingga bersifat stabil. Kestabilan gas-gas mulia ini sempat membuat para ahli kimia yakin bahwa gas mulia benar-benar tidak dapat dan tidak mungkin membentuk senyawa, dan itulah sebabnya sering dinamai gas-gas lembam (inert gases)

1.      Sifat-sifat gas mulia

Unsur-unsur gas mulia merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Gas mulia adalah satu-satunya kelompok gas yang partikel-partikelnya berwujud atom tunggal (monoatomik).

Argon, kripton dan xenon sedikit larut dalam air, sebab atom-atom gas mulia ini dapat terperangkap dalam rongga-rongga kisi molekul air. Struktur semacam ini disebut klatrat

Beberapa data tentang gas mulia dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

No Sifat-sifat He Ne Ar Kr Xe Rn 1 Massa atom 4 20 40 84 131 222 2 Jari-jari atom (pikometer) 93 113 154 169 190 225 3 Energi ionisasi (Kj/mol) 2640 2080 1520 1350 1170 1040 4 Kerapatan (Kg/m3) 0,18 0,90 1,80 3,75 3,80 10,00 5 Titik didih (0C) -269 -246 -186 -153 -108 -62 6 Titik leleh/beku (0C) -272 -249 -189 -157 -112 -71

 

 

Dari tabel di atas dapat disimpulkan

·      Gas-gas mulia memiliki harga energi ionisasi yang besar, bahkan terbesar dalam masing-masing deret seperiode. Hal ini sesuai dengan kestabilan struktur elektron gas-gas mulia yang sangat sukar membentuk senyawa

·      Dari atas ke bawah energi ionisasi mengalami penurunan, hal ini dapat menerangkan mengapa gas-gas mulia yang letaknya lebih bawah mempunyai kemungkinan yang lebih besar untuk membentuk senyawa.

·      Makin ke bawah letaknya, gas mulia memiliki harga kerapatan, titik didih dan titik leleh yang makin besar. Hal ini sesuai dengan konsep ikatan, bahwa gaya tarik Van Der Walls antar partikel akan bertambah besar apabila jumlah elektron peratom bertambah.

2.      Gas mulia di alam

Gas-gas mulia terdapat di atmosfer dalam jumlah yang relatuf sedikit. Sebagaimana kita ketahui, atmosfer kita didominasi oleh gas-gas nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂) yang masing-masing meliputi 78% dan 21% volume udara.

Kandungan Gas-Gas Mulia dalam Udara

No	Gas mulia	Persentase volume udara
1	Helium	5,24 x 10‾4
2	Neon	1,82 x 10‾3
3	Argon	0,934
4	Kripton	1,14 x 10‾4
5	Xenon	8,70 x 10‾6
6	Radon	6 x 10‾14

Dari tabel di atas, nampak jelas bahwa gas mulia yang paling banyak dijumpai di atmosfer adalah argon, menduduki peringkat ke 3 setelah nitrogen dan oksigen. Akan tetapi, gas mulia yang paling banyak terdapat di alam semesta adalah helium. Unsur helium bersama-sama dengan unsur hidrogen merupakan komponen utama dari matahari dan bintang-bintang.

Semua gas mulia kecuali radon, dapat diperoleh dengan cara mencairkan udara, kemudian komponen-komponen udara cair ini dipisahkan dengan destilasi bertingkat. Hal ini dimungkinkan sebab gas mulia memiliki titik didih yang berbeda-beda.

Argon dapat diperoleh dengan memanaskan udara dan kalsium karbida (CaC₂). Nitrogen dan oksigen di udara akan diikat oleh CaC_2, sehingga pada udara kita memperoleh argon.

 

CaC₂  +  N₂                  CaCN₂ + C

2CaC₂ + O₂                    2CaO + 4C

 

Helium dapat dijumpai dalam kadar yang cukup tinggi pada beberapa sumber gas alam, sebagai hasil peluruhan bahan-bahan radioaktif. Adapun radon hanya diperoleh dari peluruhan radioaktif unsur radium berdasarkan reaksi inti berikut :

_{226               222               4}

  ₈₈ Ra            ₈₆ Rn + ₂He

 

3. Kegunaan gas mulia

·         Helium

Helium digunakan sebagai pengisi balon meteorologi maupun kapal balon karena gas ini mempunyai rapatan yang paling rendah setelah hidrogen dan tidak dapat terbakar. Dalam jumlah besar helium digunakan untuk membuat atmosfer inert, untuk berbagai proses yang terganggu oleh udara misalnya pada pengelasan. Campuran 80% helium dengan 20% oksigen digunakan untuk mennggantikan udara untuk pernafasan penyelam dan orang lain yang bekerja di bawah tekanan tinggi.

·         Neon

Neon digunakan untuk membuat lampu-lampu reklame yang memberi warna merah. Neon cair juga digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu rendah, juga digunakan untuk membuat indikator tegangan tinggi, penangkal petir dan tabung-tabung televisi.

·         Argon

Argon dapat digunakan sebagai pengganti helium untuk menciptakan atmosfer inert. Juga digunakan untuk pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram yang panas sampai putih, tidak seperti nitrogen atau oksigen

·         Kripton

Kripton digunakan bersama-sama dengan argon untuk pengisi lampu fluoresensi (lampu tabung). Juga untuk lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi. Salah satu spektrumnya digunakan sebagai standar panjang untuk meter.

·         Xenon

Xenon digunakan dalam pembuatan tabung elektron. Juga digunakan dalam bidang atom dalam ruang gelembung.

 

B.     Halogen

 

Golongan halogen meliputoi flourin (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I) dan astatin (At). Nama “halogen” berasal dari bahasa Yunani yang artinya “pembentuk garam”. Dinamakan demikian karena unsur-unsur tersebut dapat bereaksi dengan logam membentuk garam. Misalnya klorin bereaksi dengan natrium membentuk natrium klorida (NaCl), yaitu garam dapur. Dalam sistem periodik, unsur halogen terdapat pada golongan VII A, mempunyai 7 elektron valensi pada subkulit ns²np⁵. Konfigurai elektron yang demikian membuat unsur-unsur halogen sangat reaktif. Halogen cenderung menyerap satu elektron membentuk ion bermuatan negatif satu.

1.      Kelimpahan unsur halogen di alam

Pada umumnya halogen di alam dijumpai dalam bentuk senyawa halida. Flourin ditemukan dalam mineral-mineral pada kulit bumi : Flourspar (CaF₂) dan kriolit (Na₃AlF_6­). Klorin, bromin dan iodin terkandung pada air laut dalam bentuk garam-garam halida dari natrium, magnesium, kalium dan kalsium. Garam halida yang paling banyak adalah NaCl, meliputi 2,8% berat air laut. Jika ditinjau dari harga kemolaran, banyaknya ion halida pada air laut : 0,53 M Cl‾, 8 x 10‾⁴ M Br‾, 5 x 10‾⁷ M I‾.

Di daerah Chili, Amerika serikat, iodin ditemukan dalam jumlah berlimpah sebagai garam natrium iodat (NaIO₃). Beberapa sumber air di negara kita ternyata mengandung natrium iodida (NaI) dalam kadar yang cukup tinggi, misalnya di Watudakon (Mojokerto). Beberapa jenis lumut dan ganggang laut mengandung senyawa iodin. Unsur astatin tidak dijumpai di alam, sebab bersifat radioaktif.

Ion halida dalam tubuh manusia

Ion klorida merupakan anion terbanyak yang dikandung oleh plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah dan cairan eksresi. Juga getah lambung mengandung 0,37% HCl untuk membantu pencernaan makanan.

Ion iodida dikandung oleh kelenjar tiroid dan merupakan komponen yang diperlukan untuk membuat hormon tiroksin C₁₅H₁₁O₄NI₄). Ion flourida diperlukan untuk mencegah kerusakan gigi, sebab F‾ merupakan komponen pembuat bahan perekat Fluoroapatit [Ca_5­(PO₄)₃F)] yang tedapat pada lapisan email gigi kita.

2.      Sifat-sifat halogen

• Sifat fisik

Sifat fisik unsur halogen dapat dilihat pada tabel di bawah ini

Sifat-sifat fisik halogen

Sifat-sifat	Flourin	Klorin	Bromin	Iodin	Astatin
Jari-jari atom (ppm)	133	180	195	215	–
Jari-jari kovalen	71	99	114	133	145
Energi ionisasi (KJ/mol)	1680	1250	1140	1008	912
Keelektronegatifan	4	3	2,8	2,5	2,2
Afinitas elektron (KJ/mol)	-328	-349	-325	-295	-270
Kerapatan (Kg/m3)	1696	3214	3110	49630	–
Titik leleh(0C)	-220	-10	7,2	114	–
Titik didih(0C)	-180	-35	59	184	337
Potensial reduksi	+2,87	+1,36	+1,065	+0,535	–

 

 

• Sifat kimia

Kereaktifan unsur non logam dapat dikaitkan dengan kemampuan menarik elekrtron membentuk ion negatif, semakin negatif nilai afinitas elektron menunjukkan semakin besar kecenderungan menarik elektron, berarti kereaktifan bertambah. Kereaktifan halogen menurun dari flourin ke iodin.

Reaksi dengan logam

Halogen bereaksi dengan kebanyakan logam

Contoh :

2Al + 3 Br₂           2 AlBr₃

2Fe + 3 Cl₂           2 FeCl₃

Cu + F₂             CuF₂

Reaksi dengan hidrogen

Semua halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halide (HX)

H₂ + X₂         2HX

Reaksi dengan nonlogam dan metaloid tertentu. Contoh

Si + 2X₂            SiX₄

2B + 3X₂         2BX₃

P₄ + 6X₂             4PX₃

P₄ + 10X₂          4PX₅

Reaksi dengan hidrokarbon (reaksi subsitusi)

Contoh

CH₄ + Cl₂               CHCl₃ + HCl

Flourin bereaksi hebat, tetapi iodin tidak bereaksi

Reaksi dengan air

Flourin bereaksi hebat dengan air mebentuk HF dan membebaskan oksigen

F₂ + H₂O          2HF + O₂

Halogen lainnya mengalami reaksi disproporsionasi dalam air menurut kesetimbangan berikut

X₂ + H₂O         HX + HXO

Reaksi dengan basa

Klorin, bromin dan iodin mengalami reaksi disproporsionasi

Contoh : Cl_2(g) + 2NaOH_(aq)                   NaCL_(aq) + NaClO_(aq) + H₂O_(l)

Reaksi antar halogen, reaksinya secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:

X₂ + nY₂         2XY_n

Y = halogen yang lebih elektronegatif

n = 1,3,5 dan 7

Daya oksidasi halogen

Oleh karena unsur halogen mudah menangkap elektron (mengalami reduksi) maka unsur halogen merupakan zat pengoksidasi (oksidator) yang kuat. Daya oksidasi halogen meningkat dengan berkurangnya nomor atom. Itulah sebabnya suatu unsur halogen dapat mengoksidasi halogen lain di bawahnya, tetrapi tidak mampu mengoksidasi halogen yang di atasnya.

Contoh : F₂ +2 Cl‾          2F‾ + Cl₂

Br₂ + Cl‾

Br₂ + 2I‾           I₂ + 2Br‾

Halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1, +1, +3, +5 dan +7. oleh karena keelektronegatifan unsuir halogen sangat besar, maka pada umumnya halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1. bilangan oksidasi positif hanya akan dimiliki halogen apabila ia berikatan dengan atom yang lebih elektronegatif, misalnya oksuigen atau halogen lain yang letaknya lebih atas dalam sistem periodik.

Klorin, bromin dan iodin dapat membentuk senyawa-senyawa oksihalogen. Flourin tidak dapat membentuk senyawa oksihalogen sebab keelektronegatifan flourin lebih besar daripada oksigen.

Berdasarkan jumlah atom oksigennya, asam oksihalogen mempunyai nama sebagai berikut. misal :

No	Rumus molekul	Bilangan oksidasi	Nama
1	HClO	+1	Asam hipoklorit
2	HClO2	+3	Asam klorit
3	HClO3	+5	Asam klorat
4	HClO4	+7	Asam perklorat

 

Kekuatan asam oksihalogen dapat ditentukan dengan melihat jumlah unsur oksigen yang terikat pada asam oksihalogen tersebut. Semakin besar jumlah atom oksigennya, semakin kuat pula asamnya. Untuk jumlah atom oksigen yang sama, asam oksiklorin lebih kuat daripada asam oksibromin dan asam oksibromin lebih kuat daripada asam oksiiodin. Jadi asam perklorat (HClO₄) adalah asam oksihalogen yang paling kuat, bahkan merupakan asam paling kuat di semua asam yang dikenal.

 

3.      Kegunaan halogen dan senyawanya

·         Flourin

®    Gas flourin (F₂) terutama digunakan dalam proses pengolahan isotop uranium -235 dari isotop uranium-238 melalui difusi gas

®    Asam flourida (HF), yang dapat bereaksi dengan gelas, sehingga sering digunakan untuk mengukir (mengetra) gelas

CaSIO_3(s)  + 8 Hf_(aq)             H₂SiF_6(aq) + CaF_2(s) + 3 H₂O

®    Natrium heksa flourosilikat (Na₂SiF₆), bahan yang dicampurkan pada pasta gigi agar gigi menjadi kuat

®    NaF, zat yang digunakan untuk mengawetkan kayu dari gangguan serangga

®    SF₆, sutau gas yang digunakan sebagai insulator

®    Kriolit (Na₃AlF_6­), bahan yang digunakan sebagai pelarut dalam pengolahan logam Al secara elektrolisis.

®    Freon-12 (CF₂Cl₂), senyawa yang dipakai sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC, serta sebagai zat pendorong pada kosmetika aerosol (spray)

®    Teflon, suatu jenis plastik tahan pans yang banyak digunakan pada peralatan mesin

·         Klorin

®    Gas Cl₂ mempunyai sifat desinfektan, sehingga sering dialirkan pada air kolam renang untuk memusnahkan kuman-kuman berbahaya.

®    Gas Cl₂ dapat menarik timah dari kaleng bekas, membentuk SnCl₄ kemudian direduksi menjadi timah murni

®    HCl, digunakan untuk membersihkan permukaan logam serta untuk mengekstraksi logam-logam tertentu dari bijihnya.

®    NaCl, dipaki sebagi garam dapur dan sebagi bahan baku pada berbagai jenis industri kimia

®    KCl sebagai pupuk tanaman

®    NH₄Cl, elektrolit pengisi batu baterai

®    NaClO, mengoksidasi zat warna sehingga digunakan sebagai zat pengelantang untuk kain dan kertas

®    Kalium kloart, bahan pembuat mercon dan korek api

®    Seng klorida (ZnCl₂), bahan pematri (solder)

®    Kalsium hipoklorit (CaCOCl)₂ disingkat kaporit, pemusnah kuman pada air ledeng

 

 

·         Bromin

®    NaBr, zat sedutif atau obat penenang saraf

®    AgBr, yang disuspensikan dalam gelatin untuk dipakai sebagai film fotografi

®    Metal bromida (CH₃Br), suatu bahan campuran zat pemadam kebakaran

®    Etilen dibromida (C₂H₄Br₂), yang sering ditambahkan pada bensin, agar senyawa Pb dalam bensin diubah menjadi PbBr₂, sehingga logam pb tidak mengendap dalam silinder

·         Iodin

®    Larutan I₂ dalam alkohol yang disebut sebagai tingtur yodium, obat luka agar tidak terkena infeksi

®    Kalium iodat (KIO₃) yang ditambahkan pada garam dapur, agar tubuh kita memperoleh iodin

®    Perak iodida (AgI), digunakan dalam film fotografi