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:
|
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 CaC2, 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 (Na3AlF6).
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 [Ca5(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 : Cl2(g) +
2NaOH(aq) NaCL(aq) +
NaClO(aq) + H2O(l)
Reaksi antar halogen,
reaksinya secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:
X2 + nY2
2XYn
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
CaSIO3(s) +
8 Hf(aq) H2SiF6(aq) +
CaF2(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
(Na3AlF6), 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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar