1. SEJARAH GAS MULIA
Golongan
gas muliah atau golongan 8 (VIIIA) adalah unsur-unsur yang memiliki delapan
elektron valensi dengan konfigurasi elektronik terluar ns2 np6.
Unsur-unsur tersebut adalah Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon
(Xe) dan Radon (Rn).
Pada
tahun 1894, seorang ahli kimia inggris bernama William Ramsay mengidentifikasi
zat baru yang terdapat dalam udara. Sampel udara yang sudah diketahui
mengandung nitrogen, okksigen, dan
dipisahkan.
Ternyata dari hasil pemisahan tersebut, masih tersisa suatu gas yang tidak
reaktif (inert). Karena gas tersebut tidak dapat bereaksi dengan zat-zat lain
sehingga dinamakan Argon (Bahasa yunani Argos berarti malas). Empat tahun
kemudian, Ramsay menemukan unsur baru dari hasil pemanasan mineral kleverit.
Dari mineral tersebut terpencar sinar alfa yang merupakan spektrum matahari.
Oleh karena itu unsur ini diberi nama Helium (dari bahasa yunani helos =
matahari). Rutherfort dan Rays pada tahun 1907 menunjukan bahwa partikel-partikel
alfa tidak lain inti nukleus helium.
Pada
saat ditemukan, kedua unsur ini tidak dapat dikelompokan ke dalam unsur-unsur
yang sudah ada, karena memiliki sifat yang berbeda. Ramsay mengusulkan agar
unsur tersebut ditempatkan pada suatu golongan tersendiri, yaitu terletak
antara golongan halogen dan golongan alkali. Pada masa itu, golongan tersebut
merupakan kelompok unsur yang tidak bereaksi dengan unsur-unsur lain (inert)
dan diberi nama unsur gas mulia atau golongan nol.
Gas
mulia yamg lain ditemukan segera dari hasil destilasi udara cair pada tahun
1898 yaitu neon (neos = baru), xenon (xenos = asing/ tak dikenali), dan kripton
(kryptos = tersembunyi). Kemudian pada tahun 1900, Rutherford mendapatkan bahwa
ada gas yang dihasilkan oleh mineral radium, gas itu bersifat radioaktif dan
dinamakan Radon oleh Schmidt pada tahun 1918.
2. KELIMPAHAN UNSUR GAS MULIA
Tabel. Keberadaan gas mulia diudara.
|
Gas
Mulia
|
Simbol
|
Persentase
Volume Udara
|
|
Helium
|
he
|
5,24
x 10-4
|
|
Neon
|
Ne
|
1,82
x 10-2
|
|
Argon
|
Ar
|
0,934
|
|
Kripton
|
Kr
|
1.14
x 10-4
|
|
Xenon
|
Xe
|
8,70
x 10-6
|
|
Radon
|
Rn
|
6,00
x 10-14
|
Semua
unsur gas mulia terdapat diudara. Unsur gas mulia yang paling banyak terdapat
diudara adalah argon, sedangkan unsur gas mulia yang paling sedikit adalah
radon yang bersifat radioaktif dengan wakktu paruh yang pendek (4 hari) dan
meluruh menjadi unsur lain. Gas mulia kecuali radon diperoleh dengan cara
destilasi bertingkat udara cair. Sedangkan radon hanya dapat diperoleh dari
peluruhan radoiaktif unsur radium, berdasarkan reaksi inti bereaksi:
Helium
merupakan komponen (unsur) terbanyak dialam semesta yang diproses dari gas
alam, karena banyak gas alam yang mengandung helium. Secara spektoskopik helium
telah terdeteksi keberadaanya di bintang-bintang, terutama di bintang yang
panas (seperti matahari). Helium juga merupakan komponen penting dalam reaksi
proton-proton dan siklus karbon yang merupakan bahan bakar matahari dan bintang
lainnya. Pemfusian hidrogen menjadi helium menghasilkan energi yang luar biasa
dan merupakan proses yang dapat membuat matahari bersinar secara terus-menerus.
Kadar helium diudara sekitar 1 dalam 200.000, walau dia banyak terdapat dalam berbagai mineral radioaktif sebagai
produk-produk radiasi.
3. SIFAT-SIFAT GAS MULIA
· Sifat-sifat
umum gas mulia :
Ø Tidak
berwarna, tidak berbau, tidak berasa, sedikit larut dalam air.
Ø Mempunyai
elektron valensi 8, dan khusus untuk helium mempunyai elektron valensi 2.
Ø Terdiri
atas satu atom (monoatomik).
Ø Kulit
terluarnya sudah penuh maka gas mulia bersifat stabil dan tidak reaktif. Jadi
afinitas elektronnya mendekati nol.
Tabel. Konfigurasi Elektron
Gas Mulia
|
Unsur
|
Nomor
Atom
|
Konfigurasi
Elektron
|
|
He
|
2
|
1s2
|
|
Ne
|
10
|
[He]
2s2 2p6
|
|
Ar
|
18
|
[Ne]
3s2 3p6
|
|
Kr
|
36
|
[Ar]
4s2 3d10 4p6
|
|
Xe
|
54
|
[Kr]
5s2 4d10 5p6
|
|
Rn
|
86
|
[Rn]
6s2 5d10 6p6
|
· Sifat
Fisik Gas Mulia
Titik
didih dan titik leleh gas mulia makin tinggi dengan makin besarnya nonmor atom.
Titik didihnya beberapa derajat di bawah titik lelehnya. Titik leleh dan titik
didih gas mulia sangat rendah, hal tersebut menunjukan bahwa gaya tarik menarik
antara atom (ikatan van der waals) sangat lemah. Helium merupakan zat yang
titik didihnya paling rendah dibandingkan dengan semua zat di alam semesta.
Tabel.
Sifat-Sifat Fisik Gas Mulia.
|
Sifat
|
He
|
Ne
|
Ar
|
Kr
|
Xe
|
Rn
|
|
Nomor
atom
|
2
|
10
|
18
|
36
|
54
|
86
|
|
Elektron
valensi
|
2
|
8
|
8
|
8
|
8
|
8
|
|
Jari-jari
atom (Ǻ)
|
0,49
|
0,51
|
0,88
|
1,03
|
1,24
|
1,34
|
|
Titik
leleh (0C)
|
-272
|
-249
|
-186
|
-157
|
-112
|
-102
|
|
Titik
didih (0C)
|
-269
|
-246
|
-183
|
-153
|
-108
|
-71
|
|
Entalpi
pengionan (kJ/mol)
|
2460
|
2080
|
1519
|
1349
|
1169
|
1040
|
|
Afinitas
elektron (kJ/mol)
|
21
|
29
|
35
|
39
|
41
|
41
|
|
Keelektronegatifan
|
-
|
-
|
-
|
3,1
|
2,4
|
2,1
|
· Sifat
Kimia Gas Mulia
Kereaktifan
gas mulia sangat rendah
Gas
mulia bersifat inert (lembem), di alam tidak ditemukan satupun senyawa dari gas
mulia. Sifat inert yang dimiliki ini berhubungan dengan konfigurasi elektron
yang dimilikinya. Elektron valensi gas mulia adalah 8 (kecuali 2 untuk He) dan
merupakan konfigurasi yang paling stabil. Gas mulia memiliki energi pengionan
yang besar menperlihatkan sukarnya unsur-unsur gas mulia melepaskan elektron,
sedangkan afinitas elektron yang rendah menunjukkan kecinya kecenderungan untuk
menyerap elektron. Oleh karena itu, gas mulia tidak mempunyai kecenderungan
untuk melepas ataupun menyerap elektron. Jadi unsur-unsur dalam gas mulia sukar
untuk bereaksi. Namun untuk unsur gas mulia yang mempunyai energi ionisasi yang
kecil dan afinitas elektron yang besar mempunyai kecenderungan untuk membentuk
ikatan kimia, contohnya Xe dapat membentuk senyawa Xe
, Xe
, dan Xe
. Makin besar jari-jari atom maka
kereaktifan gas mulia semakin bertambah.
· Sifat
Unsur-Unsur Gas Mulia
1. Helium
(He)
Helium
adalah unsur kedua terbanyak dan teringan di jagat raya, merupakan unsur kimia
yang tidak berwarna,tidak berasa, tak beracun, hampir inert, monoatomik, dan
merupakan unsur pertama pada segi gas mulia dalam tabel periodik dan memiliki
nomor atom 2. Titik didih dan titik leburnya merupakan yang terendah dari
unsur-unsur lain dan ia hanya ada dalam bentuk gas kecuali pada kondisi
“ekstrem”. Kondisi ekstrem juga diperlukan untuk menciptakan sedikit helium
isotop stbil kedua yang langkah yamg disebut “helium 3”. Helium cair (He-4) yang muncul dalam dua
bentuk : He-4I dan He-4II dengan titik transisi pada 2.174 K. sifat dari cairan
varisat helium-4, helium-I dan helium-II, penting bagi para periset yang
mempelajari mekanika kuantum (khusunya dalam fenomena superfluditas) dan bagi
mereka yang mencari efek mendekati suhu nol absolut yang dimiliki benda
(seperti superkonduktivitas).
2. Neon
(Ne)
Neon
adalah suatu unsur kimia yang memilkiki nomor atom 10. Neon termasuk kelompok
gas mulia yang tak berwarna dan lembam (inert). Zat ini memberikan pendar khas
kemerahan jika digunakan di tabung hampa (vacum discharge tube) dan lampu neon.
3. Argon
(Ar)
Argon
adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Ar dan nomor atom
18, gas mulia ke-3 di periode 8, argon membentuk 1% dari atmosfer bumi.
4. Kripton
(Kr)
Kripton
adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Kr dan
nomor atom 36. Gas kripton sering digunakan dalam lampu berwarna hijau yang
digunakan dalam lampu iklan dan dilapangan terbang sebagai lampu isyarat.
5. Xenon
(Xe)
Ksenon
adalah unsur dengan lambang Xe, nomor atom 54 dan massa atom relatif 131,29.
Berupa gas, tak berwarna, tak berbau, dan tidak ada rasanya. Ksenon diperoleh
dari udara yang dicairkan. Ksenoon digunakan untuk mengisi lampu sorot dan
lampu terintensitas tinggi lainnya.
6. Radon
(Rn)
Radon
termasuk dalam kelompok gas mulia dan beradioaktif. Radon terbentuk dari
penguraian radium. Radon juga gas yang paling berat dan berbahaya bagi
kesehatan. Radon tidak mudah bereaksi secara kiimia, pada suhu dan tekanan
ruang, radon tidak berwarna tetapi apabila didinginkan hingga mmembeku, radon
akan berwarna kuning. Radon cair berwarna merah jingga.
4. PEMBUATAN
/ PENGOLAHAN GAS MULIA
a. Helium
Helium
(He) ditemukan terdapat dalam gas alam di Amerika Serikat. Gas helium mempunyai
titik didih yang sangat rendah, yaitu 268,80C sehingga pemisahan gas
helium dari gas alam dilakukan dengan cara pendinginan sampai gas alam akan
mencair (sekitar 1560C) dan gas helium terpisah dari gas alam.
b. Gas Argon,
Neon, Kripton dan Xenon
Udara
mengandung gas mulia argon, neon, kripton dan xenon walaupun dalam jumlah yang
kecil. Gas mulia di industri di peroleh sebagai hasil samping dalam industri
pembuatan gas nitrogen dan gasoksigen dengan proses destilisasi udara cair.
Pada proses destilasi udara cair, udara kering di dinginkan sehingga terbentuk
udara cair. Pada kolom pemisahan gas argon bercampur dengan banyak gas oksigen
dan sedikit gas nitrogen karena titik didih gas argon (-189,40C)
tidak jauh beda dengan titik didih gas oksigen (-182,80C). untuk
menghilangkan gas oksigen dilakukan proses pembakaran secara katalik dengan gas
hidrogen, kemudian di keringkan untuk menghilangkan air yang terbentuk. Adapun
untuk menghilangkan gas nitrogen, di lakukan destilasi sehingga di hasilkan gas
argon dengan kemurnian 99,999%. Gas neon yang mempunyai titik didih rendah (2490C)
akan terkumpul dalam kubah kondensor sebagai gas yang tidak terkondensasi
(tidak mencair).
Gas
kripton (Tb = -153,20C) dan Xenon (Tb = -1080C) mempunyai
titik didih yang lebih tinggi daripada oksigen, sehingga akan terkumpul di
dalam kolam oksigen cair di dasar kolam destilasi utama. Dengan pengaturan suhu
sesuai titik didih, maka masing-masing gas terpisah.
Cara
lain untuk memesahkan gas argon adalah dengan cara memanaskan campuran udara
dan kalsium karbida (
). Pada proses nitrogen dan oksigen di
udara diikat oleh
dan dihasilkan argon pada udara sisa.
Persamaan
reaksinya :
Udara
(
,
, Ar) + 3
→
+
2CaO + 5C + Ar
c. Redon
Radon
hanya dapat diperoleh dari peluruhan radioaktif unsure radium dan memancarkan
sinar alpha (helium).
5. KEGUNAAN / MANFAAT GAS MULIA
a. Helium
(He)
Ø Sebagai
gas pengisi kapal udara dan balon udara untuk mempelajari cuaca, karena
sifatnya yang sukar bereaksi, tidak mudah terbakar dan ringan.
Ø Helium
cair di pakai sebagai cairan pendingin (refrigerant) untuk menghasilkan suhu
yang rendah, karena memiliki titik uap yang sangat rendah.
Ø Gas
helium dapat dipakai untuk menciptakan
lingkungan yang inert dalam suatu ruangan (memdesak oksigen di atmosfer)
demi mencega oksidasi, misalnya pada
industry makanan, pentepuhan, pemurnian logam-logam, dan pengelasan benda-benda
yang terbuat dari stainless steel, titanium, magnesium, dan aluminium.
Ø Udara
yang dipakai oleh penyelam adalah campuran 80% helium dan 20% oksigen. Helium
digunakan untuk menggantikan nitrogen.
Ø Campuran
helium dam oksigen juga dipakai oleh para pekerja dalam terowongan dan tambang
bawah tanah yang bertekenan tinggi.
Ø Di
rumah sakit, campuran helium dan oksigen dipakai sebagai pernapasan para
penderita asma.
Ø Pada
suhu helium cair, logam-logam kehilangan resistansi listrik dan menjadi
superkonduktor.
Ø Para
penelitian fusi inti atom serta akselerator partikel, rendaman gulungan kawat
listrik dalam helium cair akan menimbulkan electromagnet yang sangat kuat.
Aplikasi lainnya sedang dikembangkan oleh militer AS adalah untuk mendeteksi peluru-peluru misil
yang terbang rendah. Badan antariksa AS NASA juga menggunakan balon-balon
berisi gas helium untuk menyelidiki penyebab menipisnya lapisan ozom.
b. Neon
(Ne)
Ø Sebagai
gas pengisi pada tabung lampu menghasilkan sinar berwarna orange-merah.gas-gas
lain juga dapat dipakai untuk menghasilkan warna-warna yang berbeda-beda.
Ø Neon
cair digunakan sebagai pendingin pada rector nuklir.
Ø Neon
digunakan untuk membuat indikator tegangan tinggi,penangkal petir, dan untuk
mengisi tabung-tabung televisi.
c. Argon
(Ar)
Ø Sebagai
atmosfer pada pengelasan benda-benda yang terbuat dari stainless
steel,titanium,magnesium, dan aluminium.misalkan pengelasan titanium pada
pembuatan pesawat terbang atau roket.
Ø Sebagai
gas pelapis dalam proses metalurgi.
Ø Sebagai
pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram(tungaten)yang
panas.
Ø Untuk
lampu reklame dengan cahaya berwarna merah-muda.
d. Kripton
(Kr)
Ø Gas
krypton bersama dengan argon digunakan untuk mengisi lampu flouresensi (lampu
neon) bertekanan rendah .kripton inilah yang membuat lampu nyala menjadi putih.
Ø Garis
spectrum atom krypton dipakai untuk menetapkan ukuran panjang”satu meter”standar,pengganti
standar platina.Satu meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73 kali panjang
gelombang garis ungu-merah pada spectrum atom krypton.
Ø Untuk
lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi.
Ø Untuk
lampu cahaya berwarna putih biru.
e. Xenon
(Xe)
Ø Untuk
pembuatan tabung electron.
Ø Untuk
pembiusan pasien pada saat pembedahan,karena ksenon bersifat anastetika(pemati
rasa).
Ø Sebagai
bahan baku pembuatan senyawa-senyawa ksenon.
Ø Garam
perksenat(Na4XeO3)sebagai oksidator paling kuat.
Ø Untuk
membuat lampu-lampu reklame yang member cahaya biru.
Ø Pembuatan
lampu untuk bakterisida(pembunuh bakteri)
Ø Untuk
mengeluarkan cahaya pada kamera saat pemotretan(blitz)
f.
Radon (Rn)
Ø Gas
radon bersifat radioaktif sehingga banyak digunakan dalam terapi radiasi bagi
penderita kanker dengan memanfaatkan sinar yang dihasilkan.Namun demikian,jika
radon terhisap dalam jumlah cukup banyak,malah akan menimbulkan kanker
paru-paru.
Ø Karena
peluruhannya yang cukup cepat,radon digunakan dalam penyelidikan hidrologi yang
mengkaji interaksi antara air bawah tanah,anak sungai, dan sungai.
6. SENYAWA-SENYAWA / REAKSI GAS MULIA
Secara teoritis sangat sulit membuat senyawa
gas-gas mulia.Sampai tahun 1962 senyawa gas mulia belum berhasil di buat.Pada
saat itu diketahui bahwa senyawa platina heksaflourida(PtF₆)yang merupakan oksidator kuat dapat
mengoksidasi oksigen.
PtF₆ + O₂ → O₂⁺[PtF₆]- (zat padat merah jingga)
Energi ionisasi O₂
menjadi O₂⁺ adalah 1165 kj/mol dan harga ini mendekati harga untuk
reaksi Xe → Xe+, yaitu 1170 kj/mol.Sehingga timbul pemikiran bahwa
Xe dapat bereaksi dengan PtF₆
membentuk suatu senyawa gas mulia.
Pada tahun 1962 neil barlet berhasil untuk
pertama kalinya mewujudkan gagasan ini dengan mereaksikan gas Xe dengan PtF₆ pada suatu ruang, menghasilkan Xe+[PtF₆]- (ksenon
heksaflouroplatinat) yang berupa bubuk berwarna kuning-merah.Dengan
keberhasilan ini maka para pakar mengsintesis senyawa gas mulia lain seperti
XeF₂,XeF₄,XeF₆ dan gas mulia lainnya yaitu KrF₂ dan
RnF₂(tidak
stabil).
a. Senyawa
Ksenon-Flour
Ksenon
dapat bereaksi langsung dengan flour, dan senyawa oksigen dapat diperoleh dari
senyawa ksenon flourida.
1. Ksenon
difluorida (XeF₂)
Senyawa
XeF₂
dibuat paling baik dengan interaksi Xe dengan kekurangan F₂
pada tekanan tinggi.Ia larut dalam air menghasilkan larutan dengan bau tajam
XeF₂.Hidrolisis
berlangsung lambat,namun cepat dengan adanya basa.
XeF₂ +
2OH- → Xe + ½ O₂ + 2 F- + H₂O
XeF₂
juga dapat terbentuk dari ksenon padat direaksikan dengan diflouro oksida pada
suhu 120°C.
XeF₂
pereaksi yang baik untuk reaksi flourinasi benzena yaitu untuk mensubstitusi
atom H pada benzena dengan atom F.
C₆H₆
+ XeF₂
→ C₆H₅F
+ Xe + HF
2. Ksenon
tetrafluorida (XeF₄)
Senyawa
XeF₄
di buat dari memanaskan Xe dan F₂ pada suhu 400°C dan tekanan 6 atm dengan
katalis nikel,tetapi dikotori oleh XeF₂,jika perbandingan F₂
dan Xe kecil,maka jumlah XeF₂ lebih banyak,sebaliknya jika
perbandingan itu besar maka XeF₄ yang banyak.
XeF₂
+ F₂
→ XeF₄
3. Ksenon
heksafluorida (XeF₆)
Senyawa
ini diperoleh dengan interaksi XeF₄ dan F₂ dibawah tekanan,atau langsung dari Xe
dan flour pada suhu diatas 250°C dan tekanan > 50 atm.XeF₆ pada suhu kamar (25°C, 1 atm)berbentuk
kristal berwarna dengan titik leleh 48°C.Bentuk molekulnya diduga oktahedral
yang terdistorsi atau secara teori segilima piramida.
XeF₆ luar biasa reaktif,dapat bereaks dengan
silika membentuk senyawa oksi gas mulia yang paling stabil.
Reaksinya
sebagai berikut:
Pada
suhu kamar XeOF₄ berbentuk cairan yang tak
berwarna.Molekul XeOF₄ dan XeO₂ berbentuk segi empat piramida dan
segitiga piramida.
XeF₆ dapat bertindak sebagai garam terhadap F-
,dan dapat diubah menjadi heptafluoroksenat atau oktafluoroksenat,
XeF₆ + RbF → RbXeF₇
Garam
Rb dan Cs adalah senyawa ksenon yang paling stabil yang dikenal dan
terdekomposisi hanya diatas 400°C.Garam natrium kurang stabil dan dapat
digunakan untuk memurnikan XeF₆
karena ia terdekomposisi di bawah 100°C.
b. Senyawa
Ksenon-oksigen
Ksenon
dapat bereaksi dengan oksigen membentuk suatu senyawa yang di sebut dengan
ksenon oksida,seperti:
1. Ksenon
trioksida (XeO₃)
Senyawa XeO₃ dibentuk dalam hidrolisis XeF₄
dan XeF₆
3
XeF₄
+ 6 H₂O
→ XeO₃
+ 2 Xe + 3/2 O₂
+ 12 HF
XeF₄
+ 3 H₂O
→XeO₃
+ 6 HF
Larutan XeO₃
tidak berwarna,tidak berbau, dan stabil.Dalam penguapan XeO₃
diperoleh sebagai suatu padatan putih yang mudah menguap diudara yang berbahaya
karena mudah meledak.Dalam larutan yang bersifat basa,ion ksenat(VI)dibentuk:
XeO₃
+ OH- →
Namun ion
disproporsionasi lambat yang menghasilkan ion
ksenat (VI) atau perksenat
Perksenat dibentuk tidak hanya dengan
disproorsinasi
namun juga bilamana ion ini dioksidasi dengan
ozon.Larutan perksenat merupakan pengoksidasi yang kuat dan cepat.
Dalam
larutan alkali,bentuk utama ialah ion
dan perksenat hanya direduksi lambat oleh
air.Meskipun demikian,dalam larutan asam reduksinya berlangsung segera:
Kimiawi
ksenon dalam larutan aqua diringkas dengan potensial:
2.
Ksenon tetroksida(XeO₄)
Apabila
barium perksenat dipanaskan dengan H₂SO₄ pekat,ksenon tetraoksida terbentuk
sebagai gas yang mudah meledak,yang sangat tidak stabil.
c. Garam
Ksenon
Senyawa
ksenon dalam bentuk garam yang telah berhasil dibuat adalah garam dari ksenon
dengan fluor, seperti
XePtF₆,CeXeF₆,Cs₂XeF₃,NaHXeO₄,
dan Na₄XeO₆.
Tabel
Beberapa Senyawa Ksenon:
|
Tingkat oksidasi
|
Senyawa
|
Bentuk
|
Titik didih (0C)
|
Struktur
|
Tanda-Tanda
|
|
II
|
|
Kristal tidak berwarna
|
129
|
Linear
|
Terhidrolisis
menjadi Xe +
|
|
IV
|
|
Kristal
tidak berwarna
|
117
|
Segi-4
|
Stabil
|
|
|
|
Krstal
tidak berwarna
Padatan
kuning
|
49,6
|
Kompleks
lihat teks archim.
Antiprisma
|
Stabil
pada 4000
|
|
IV
|
|
Cairan tidk berwarna
|
-46
|
Piramid segi-4
|
Stabil
|
|
|
|
Kristal tidak berwarna
|
-
|
Piramidal
|
Mudah
meledak higroskopik: stabil dallam larutan
|
|
VIII
|
|
Gas tidak berwarna
Garam tidak berwarna
|
-
-
|
Tetrahedral
Oktahedral
|
Mudah
meledak
Anion-anion
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Makasih Udah Kunjungi Blog Saya :)
"Smoga Postting ini Bermanfaat"