asalamualaikum selamat malam blogger nih gua punya paper tentang gas mulia semoga bermanfaat buat kalian semua
GAS MULIA
I. Pendahuluan
Gas mulia adalah
unsur-unsur golongan VIIIA dalam tabel periodik. Disebut mulia karena unsur-unsur
ini sangat stabil (sangat sukar bereaksi). Tidak ditemukan satupun senyawa
alami dari gas mulia. Menurut Lewis, kestabilan gas mulia tersebut
disebabkan konfigurasi elektronnya yang terisi penuh, yaitu konfigurasi oktet
(duplet
untuk Helium). Kestabilan gas mulia dicerminkan oleh energi ionisasinya yang
sangat besar, dan afinitas
elektronnya yang sangat rendah (bertanda positif).
Para ahli zaman dahulu yakin bahwa unsur-unsur gas mulia benar-benar inert.
Pendapat ini dipatahkan, setelah pada tahun 1962, Neil
Bartlett, seorang ahli kimia dari Kanada berhasil membuat
senyawa xenon, yaitu XePtF6. Sejak itu, berbagai senyawa gas mulia
berhasil dibuat. Gas mulia adalah gas
yang mempunyai sifat lengai, tidak reaktif, dan susah bereaksi dengan bahan
kimia lain. Gas mulia banyak digunakan dalam sektor . unsur-unsur yang terdapat
dalam gas mulia yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon(Ar), Kripton(Kr), Xenon
(Xe), dan Radon (Rn).
II.
Sejarah
Sejarah gas mulia berawal dari penemuan Cavendish pada tahun
1785. Cavendish menemukan sebagian kecil bagian udara (kurang dari 1/2000
bagian) sama sekali tidak bereaksi walaupun sudah melibatkan gas-gas atmosfer.
Lalu pada tahun 1894, Lord Raleigh dan Sir William Ramsay
berhasil memisahkan salah satu unsur gas di atmosfer (yang sekarang di kenal
sebagai gas mulia) berdasarkan data spektrum. Lalu ia mencoba mereaksikan zat
tersebut tetapi tidak berhasil dan akhirnya zat tersebut diberi nama argon.
Dan
pada tahun1895 Ramsay berhasil mengisolasi Helium, hal ini berawal dari
penemuan Janssen pada tahun 1868 saat gerhana matahari total. Janssen menemukan
spektrum Helium dari sinar matahari berupa garis kuning. Nama Helium sendiri
merupakan saran dari Lockyer dan Frankland.
Lalu pada tahun 1898 Ramsay dan Travers memperoleh zat baru
yaitu Kripton, Xenon serta Neon. Kripton dan Xenon ditemukan dalam residu yang
tersisa setelah udara cair hampir menguap semua. Sementara itu Neon ditemukan
dengan cara mencairkan udara dan melakukan pemisahan dari gas lain dengan
penyulingan bertingkat.
Pada tahun 1900 Radon ditemukan oleh Friedrich Ernst Dorn,
yang menyebutnya sebagai pancaran radium. Pada tahun William Ramsay dan Robert
Whytlaw-Gray menyebutnya sebagai niton serta menentukan kerapatannya sehingga
mereka menemukan Radon adalah zat yang paling berat di masanya (sampai
sekarang). Nama Radon sendiri baru dikenal pada tahun 1923.
Pembuatan unsur gas mulia sendiri baru ditemukan pada tahun
1962. Pembuatan unsur tersebut diawali oleh seorang ahli kimia yang berasal
dari Kanada yaitu Neil Bartlett. Neil Bartlett berhasil membuat senyawa xenon
yaitu XePtF6, sejak saat itu barulah ditemukan berbagai gas mulia
lain yang berhasil di buat. Dan akhirnya istilah untuk menyebut zat-zat telah
berganti. Yang awalnya disebut gas inert (lembam) telah berganti menjadi gas
mulia yang berarti stabil atau sukar bereaksi.
Asal
usul nama unsur gas mulia:
·
Helium
→ Helios (Yunani) : matahari
·
Argon
→ Argos (Yunani) : malas
·
Neon
→ Neos (Yunani) : baru
·
Kripton
→ Kriptos (Yunani) : tersembunyi
·
Xenon
→ Xenos (Yunani) : asing
·
Radon
→ Radium
III.
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.
Berikut merupakan beberapa ciri fisis dari gas mulia.
|
Helium
|
Neon
|
Argon
|
Kripton
|
Xenon
|
Radon
|
|
|
Nomor
atom
|
2
|
10
|
18
|
32
|
54
|
86
|
|
Elektron
valensi
|
2
|
8
|
8
|
8
|
8
|
8
|
|
Jari-jari
atom(Ǻ)
|
0,50
|
0,65
|
0,95
|
1,10
|
1,30
|
1,45
|
|
Massa
atom (gram/mol)
|
4,0026
|
20,1797
|
39,348
|
83,8
|
131,29
|
222
|
|
Massa
jenis (kg/m3)
|
0.1785
|
0,9
|
1,784
|
3,75
|
5,9
|
9,73
|
|
Titik
didih (0C)
|
-268,8
|
-245,8
|
-185,7
|
-153
|
-108
|
-62
|
|
Titikleleh
(0C)
|
-272,2
|
-248,4
|
189,1
|
-157
|
-112
|
-71
|
|
Bilangan
oksidasi
|
0
|
0
|
0
|
0;2
|
0;2;4;6
|
0;4
|
|
Keelekronegatifan
|
-
|
-
|
-
|
3,1
|
2,4
|
2,1
|
|
Entalpi
peleburan (kJ/mol)
|
*
|
0,332
|
1,19
|
1,64
|
2,30
|
2,89
|
|
Entalpi
penguapan (kJ/mol)
|
0,0845
|
1,73
|
6,45
|
9,03
|
12,64
|
16,4
|
|
Afinitas
elektron (kJ/mol)
|
21
|
29
|
35
|
39
|
41
|
41
|
|
Energi
ionisasi (kJ/mol)
|
2640
|
2080
|
1520
|
1350
|
1170
|
1040
|
*= Helium dipadatkan dengan cara
menaikkan tekanan bukan menurunkan suhu.
Adapula hal penting yang menyebabkan gas mulia amat stabil
yaitu konfigurasi elektronnya. Berikut adalah konfigurasi elektron gas mulia:
He
= 1s2
Ne
= 1s2 2s2 2p6
Ar
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Kr
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
3d10 4p6
Xe
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
3d10 4p6 5s2 4d10 5p6
Rn
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
4f14 5d10 6p6
Karena
konfigurasi elektronnya yang stabil, gas mulia juga biasa digunakan untuk
penyingkatan konfigurasi elektron bagi unsur lain.
contoh
:
Br
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
3d10 4p5
menjadi
Br
= [Ar] 4s2 3d10 4p5
Sifat-sifat
umum gas mulia antara lain :
- Tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan sedikit larut dalam air.
- Mempunyai electron valensi 8 dan khusus untuk Helium mempunyai elekron valensi 2.
- Terdiri atas satu atom (monoatomik).
- Kulit terluarnya sudah penuh maka gas mulia bersifat stabil dan tidak reaktif. Jadi, afinitas elektronnya mendekati nol.
A.
Sifat fisika gas mulia
Selain
memiliki karakteristik yang khas pada sifat atomic gas mulia juga memiliki
karakteristik yang khas untuk sifat fisisnya.
- Kerapatannya bertambah dari Helium ke Radon
Nilai kerapatan gas mulia
dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom dan gaya London. Nilai kerapatan
semakin besar dengan besar dengan pertambahan massa atom dan kekuatan gaya
London, sebaliknya semakin kecil dengan pertambahan jari-jari atomnya, karena
nilai kerapatan gas mulia bertambah dari He ke Rn maka kenaikan nilai massa
atom dan kekuatan gaya London dari He ke Rn lebih dominan dibandingkan kenaikan
jari-jari atom.
2.
Titik
didih dan titik leleh bertambah dari He ke Rn
Hal ini dikarenakan kekuatan gaya
London bertambah dari He ke Rn sehingga atom-atom gas mulia semakin sulit
lepas. Dibutuhkan energI dalam hal ini suhu yang semakin besar untuk mengatasi
gaya London yang semakin kuat.
Titik didih dan titik leleh gas
mulia makin tinggi dengan makin besarnya nomor atom. Titik didihnya beberapa
derajat dibawah titik lelehnya. Titik didih dan titik leleh gas mulia sangat
rendah hal tersebut menunjukkan bahwa gaya tarik menarik anatar atom (ikatan
van der waals) sangat lemah. Helium merupakan zat yang titik didihnya paling
rendah dibandingkan dengan semula zat di alam semesta. Titik leleh Helium
(-272°C) mendekati suhu mutlak. Gas mulia memiliki titik didih dan titik leleh
yang sangat rendah oleh karena itu di alam gas mulia berwujud gas.
Kestabilannya yang tinggi juga
menyebabkan gaya tarik-menarik antar atom-atomnya lemah sekali. Karenanya
unsure-unsur gas mulia dalam keadaan biasa (suhu normal) berfasa gas. Jadi,
lemahnya gaya tarik-menarik menyebabkan titik didih dan titik lelehnya sangat
rendah.
3.
Energi
ionisasi.
Energi ionisasi adalah energi yang
dibutuhkan untuk membebaskan elektron suatu atom. Untuk unsur segolongan
(atas-bawah), semakin ke bawah semakin kecil potensial ionisasinya sedangkan
untuk unsure seperiode (kiri-kanan), semakin ke kanan semakin besar potensial
ionisasinya.
Begitu juga dengan unsur-unsur
golongan gas mulia dari atas ke bawah cenderung lebih kecil. Hal ini
dikarenakan meskipun muatan inti bertambah positif namun jari-jari atom
bertambah besar. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap
elektron terluar semakin lemah sehingga energi ionisasi semakin berkurang.
Energi ionisasi gas mulia lebih besar dibandingkan dengan golongan lainnya.
Kestabilannya yang tinggi
menyebabkan atom-atomnya sukar sekali untuk mengion. Oleh sebab itu, energi
ionisasi unsur-unsur gas mulia lebih tinggi dibandingkan dengan unsure-unsur
lain. Afinitas electron yang mendekati nol dan energy ionisasi yang tinggi
menyebabkan atom-atom unsur gas mulia mempunyai kecendrungan untuk tidak
mengikat atau melepas elektron dalam keadaan normal. Sehingga dalam keadaan
bebas unsur-unsur gas mulia berada dalam bentuk tunggal (monoatomik). Misalnya
hidrogen, oksigen, klor dalam keadaan bebas berbentuk diatomik (molekul yang
terdiri dari dua atom dari unsure yang sama), yaitu H2, O2,
Cl2 sedangkan unsur-unsur gas mulia berada dalam bentuk He, Ne, Ar,
Kr, Xe dan radon.
4.
Afinitas
elektron
Afinitas elektron adalah energi yang
dibebaskan atom netral dalam pengikatan electron untuk membentuk ion negatif.
Dengan elektron valensi yang sudah penuh, unsur gas mulia sangat sukar untuk
menerima elektron.
Hal ini dapat dilihat dari harga
afinitas elektron yang rendah. Karena unsur- unsur gas mulia memiliki
kestabilan tinggi yang disebabkan kulit terluarnya terisi penuh, maka afinitas
elektronnya mendekati nol. Atom-atom unsur gas mulia sangat sulit untuk
menerima elektron lagi pada kulit terluarnya.
B.
Sifat kimia gas mulia
- Kereaktifan gas mulia sangat rendah
Gas mulia
bersifat inert (lembam) 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 Helium) dan
merupakan konfigurasi yang paling stabil. Gas mulia memiliki energi pengionan
yang besar dan afinitas yang kecil. Energi pengionan yang besar memperlihatkan
sukarnya unsur-unsur gas mulia melepaskan elektron sedangkan afinitas elektron
yang rendah menunjukkan kecilnya kecendrungan untuk menyerap elektron.
Oleh
karena itu, gas mulia tidak memiliki kecendrungan 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 XeF2, XeF4 dan XeF6.
Kereaktifan
gas mulia akan berbanding lurus dengan jari-jari atomnya. Jadi, kereaktifan gas
mulia akan bertambah dari He ke Rn. Hal ini disebabkan pertambahan jari-jari
atom menyebabkan daya tarik inti terhadap elektron kulit terluar berkurang,
sehingga semakin mudah ditarik oleh atom lain. Walaupun, demikian unsur gas
mulia hanya dapat berikatan dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti
fluorin dan oksigen.
Sifat kereaktifan unsur-unsur gas
mulia berturut-turut Ne > He > Ar > Kr > Xe. Radon radioaktif.
Konfigurasi elektron gas mulia dijadikan sebagai acuan bagi unsur-unsur lain
dalam sistem periodik.
IV. Keberadaan di Alam
Gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan
VIIIA yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan sebagian ditemukan di
alam dalam bentuk monoatomik. Unsur-unsur yang terdapat dalam gas mulia yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr),
Xenon (Xe), Radon (Rn). Gas-gas ini pun sangat sedikit kandungannya di
bumi. Dalam udara kering maka akan ditemukan kandungan gas mulia sebagai
berikut :
Helium = 0,00052 %
Neon = 0,00182 %
Argon = 0,934 %
Kripton = 0,00011 %
Xenon = 0,000008
Radon = Radioaktif*
Tapi di alam semesta kandungan Helium paling banyak diantara
gas mulia yang lain karena Helium meupakan bahan bakar dari matahari. Radon
amat sedikit jumlahnya di atmosfer atau udara. Dan sekalipun ditemukan akan
cepat berubah menjadi unsur lain, karena radon bersifat radioaktif. Dan karena
jumlahnya yang sangat sedikit pula radon disebut juga sebagi gas jarang.
Semua unsur gas mulia terdapat di udara. Unsur gas mulia
yang paling banyak terdapat di udara adalah argon, sedangkan unsur gas mulia
yang paling sedikit adalah radon yang bersifat radioaktif dengan waktu 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 radioaktif unsur radium, berdasarkan reaksi inti
berikut :
22688Ra
→ 22286Rn + 42He
Helium merupakan komponen (unsur) terbanyak di alam 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.
V. Pembentukan Senyawa Gas Mulia
Beberapa cara pembentukan senyawa gas mulia sebagai
berikut:
1.
Melalui
keadaan tereksitasi → pembentukan senyawaan
helium
Senyawaan dari Helium dikenal dengan nama senyawa helida.
Senyawa ini terbentuk dengan penyerapan sejumlah energi sehingga dapat
mengalami eksitasi dari keadaan dasar (ground
state). Helium dalam keadaan ini akan memiliki konfigurasi elektron 1s1
2s1. Keadaan ini hanya akan teramati secara spektroskopi dalam
tabung lucutan listrik pada tekanan yang rendah dengan adanya mercury,
tungsten, dan lain-lain untuk membentuk senyawa HgHe2, HgHe10,
WHe2. Sebagai tambahan, elektroda logam dari tabung terrsebut juga
dapat membentuk suatu senyawa dengan Helium yaitu BiHe2, FeHe, Pt3He,
PdHe. Dalam persenyawaan tersebut, helium hanya dapat diadsorbsi dipermukaan
logam saja sehingga dapat dikatakan bahwa senyawaan tersebut adalah bukanlah
senyawa yang sebenarnya.
2.
Melalui
ikatan koordinasi → pembentukan senyawaan
argon
Gas
mulia memiliki beberapa pasang elektron sunyi, helium memiliki satu pasang dan
gas mulia lainnya masing-masing memiliki empat pasang. Oleh karena itu, gas
mulia memiliki kemampuan untuk berfungsi sebagai atom donor. Analisa termal
untuk argon dan boron trifluorida dapat menunjukkan bahwa argon dapat membentuk
ikatan koordinasi dengan BF3.
3. Melalui
interaksi dwi-kutub atau dwi-kutub terinduksi → pembentukan hidrat
Apabila
gas mulia bercampur dengan senyawa polar yang memiliki momen dwikutub yang
besar, maka gas itu dapat mengalami polarisasi sehingga akan terbentuk dwikutub
terinduksi dalam atom gas mulia. Hal ini terbukti dari besarnya kelarutan gas
mulia dalam air yang bertambah sesuai dengan kenaikan berat atom. Dengan cara
ini telah dikenal beberapa senyawa yang berasal dari gas mulia dengan fenol,
seperti Kr(C6H5OH)2, Xe(C6H5OH)2,
dan Rn(C6H5OH)2.
4. Pembentukan
senyawa klatrat
Senyawa
ini merupakan senyawa yang terbentuk karena terperangkapnya suatu atom atau
molekul kecil dalam ruang kosong dalam suatu kisi kristal senyawa lain. Apabila
senyawa kuinol (1,4 dihidroksi benzena) bercampur dengan gas mulia dikristalkan
pada tekanan 10-40 atmosfer, maka gas mulia itu akan terperangkap dalam ruang
kosong berdiameter 4 Ã… dalam kisi kristal beta kuinol. Apabila kristal ini dilarutkan, maka ikatan hidrogen yang
ada akan rusak dan gas mulia yang terperangkap itu akan lepas. Untuk gas mulia
seperti Ar, Kr, dan Xe dapat membentuk senyawa klatrat dalam es (air padat),
dan sering disebut gas mulia terhidrat, yang memiliki perbandingan H2O
: gas mulia = 6 : 1.
VI. Senyawa-Senyawa Gas Mulia
Gas Mulia adalah gas yang sudah memiliki 8 elektron valensi
dan memiliki kestabilan yang tinggi. Tetapi gas mulia pun masih dapat bereaksi
dengan atom lain. Karena sebenarnya tidak semua sub kulit pada gas mulia terisi
penuh.
Contoh:
Ar : [Ne] 3s2 3p6
Ar : [Ne] 3s2 3p6
Sebenarnya
atom Ar masih memiliki 1 sub kulit yang masih kosong yaitu sub kulit d, jadi
masih bisa diisi oleh atom-atom lain.
Ar : [Ne] 3s2 3p6
3d0
Sampai dengan tahun 1962, para ahli masih yakin bahwa
unsur-unsur gas mulia tidak bereaksi. Kemudian seorang ahli kimia kanada
bernama Neil Bartlet berhasil membuat persenyawaan yang stabil antara unsur gas
mulia dan unsur lain, yaitu XePtF6.
Keberhasilan
ini didasarkan pada reaksi:
PtF6
+ O2 → [O2]+[PtF6]-
PtF6 ini bersifat oksidator kuat. Molekul oksigen
memiliki harga energi ionisasi 1165 kJ/mol. Harga energi ionisasi ini mendekati
harga energi ionisasi unsur gas mulia Xe= 1170 kJ/mol. Atas dasar data
tersebut, maka untuk pertama kalinya Bartlet mencoba mereaksikan Xe dengan PtF6
dan ternyata menghasilkan senyawa yang stabil XePtF6 yang berwarna
kuning
sesuai dengan persamaan reaksi:
Xe + PtF6 →
Xe+(PtF6)-
Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF6, maka
gugurlah anggapan bahwa gas mulia tidak dapat bereaksi. Kemudian para ahli
lainnya mencoba melakukan penelitian dengan mereaksikan xenon dengan zat-zat
oksidator kuat, diantaranya langsung dengan gas flourin dan menghasilkan
senyawa XeF2, XeF4, dan XeF6.
Di
antara semua unsur gas mulia, baru kripton dan xenon yang dapat dibuat
senyawanya. Mengapa kedua gas mulia ini
dapat membentuk senyawa?
Hal ini berkaitan dengan jari-jari
atom gas mulia. Pada tabel periodik, jari-jari atom gas mulia makin ke bawah
makin besar. Akibatnya, gaya tarik inti terhadap elektron valensi makin
berkurang sehingga atom-atom gas mulia seperti xenon dan kripton lebih reaktif
dibandingkan gas mulia yang lain. Radon dengan jari-jari paling besar juga
dapat bereaksi dengan oksigen atau fluor, tetapi karena radon merupakan unsur
radioaktif menjadikan senyawa yang terbentuk sukar dipelajari.
Jika
senyawa-senyawa fluorida dari xenon direaksikan dengan air akan terbentuk
senyawa xenon yang lain. Persamaan kimianya:
2XeF2 + 2H2O →2Xe
+ O2 + 4HF
6XeF4 + 12H2O
→ 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HF
XeF6 + H2O → XeOF4
+ 2HF
Xenon
trioksida, XeO3 merupakan oksida xenon yang paling utama. XeO3
memiliki bentuk padat berwarna putih dan bersifat eksplosif. Akan tetapi, jika
dilarutkan dalam air, sifat eksplosif XeO3 akan hilang sebab
terbentuk senyawa asam xenat, H2XeO4, yang bersifat
oksidator kuat. Xenon trioksida dapat juga bereaksi dengan suatu basa, seperti
NaOH membentuk garam xenat dan garam perxenat. Persamaan kimianya:
XeO3
+ NaOH → NaHXeO4 (natrium xenat)
4NaHXeO4
+ 8NaOH → 3Na4XeO6 + Xe + 6H2O (natrium perxenat)
Beberapa senyawaan Xenon
|
Tingkat
Oksidasi
|
Senyawaan
|
Bentuk
|
Titik
Didih (˚C)
|
Struktur
|
Tanda-tanda
|
|
II
IV
|
XeF2
XeF4
|
Kristal tak berwarna
Kristal tak berwarna
|
129
117
|
Linear
Segi-4
|
Terhidrolisis menjadi Xe + O2;
sangat larut dalam HF
Stabil
|
|
VI
|
XeF6
Cs2XeF8
XeOF4
XeO3
|
Kristal tak berwarna
Padatan kuning
Cairan tak berwarna
Kristal tak berwarna
|
49,6
-46
|
Oktahedral terdistorsi
Archim. Antiprisma
Piramid segi-4
Piramidal
|
Stabil
Stabil pada 400˚
Stabil
Mudah meledak, higroskopik; stabil
dalam larutan
|
|
VIII
|
XeO4
XeO6 4-
|
Gas tak berwarna
Garam tak berwarna
|
Tetrahedral
Oktahedral
|
Mudah meledak
Anion- anion HXeO63-,
H2XeO62-, H3XeO6- ada
juga
|
1. Bilangan Oksidasi +2
Kripton
dan xenon dapat membentuk KrF2 dan XeF2 jika kedua unsur
ini diradiasi dengan uap raksa dalam fluor. Xe(II) dapat bereaksi selanjutnya
menjadi XeF4 jika suhu dinaikkan. XeF2 dapat terbentuk
jika xenon padat direaksikan dengan difluoroksida pada -120°C.
Xe(s) + F2O2(g) → XeF2(s)
+ O2(g)
XeF2
dan KrF2 berbentuk
molekul linear dengan hibridasi sp3d.
2. Bilangan Oksidasi +4
Terdapat
senyawa KrF4 tetapi senyawa ini tidak stabil dibandingkan dengan XeF4.
Xenon(IV) fluorida dapat dibuat dengan memanaskan campuran xenon dan fluor 1:5
pada tekanan 6 atm, dengan nikel sebagai katalis pada suhu 400°C
|
Ni(s)
|
|
6 atm
|
Xe(g) + 2F2(g) XeF4(g)
XeF4 mempunyai struktur
bujur sangkar dengan hibridasi d2sp3.
3. Bilangan Oksidasi +6
Ditemukan hanya xenon yang dapat
membentuk XeF6. Senyawa ini dibuat dengan memanaskan campuran kedua
unsur ini 1:20 pada 300°C dan tekanan 50 atm.
|
50 atm
|
Xenon(VI) fluorida mempunyai bentuk
oktahedral (distorted). Pada suhu kamar berbentuk kristal berwarna dan titik
leleh 48°C.
Senyawa ini bereaksi dengan silika
membentuk senyawa oksi gas mulia yang paling stabil.
SiO2(s)
+ 2XeF6(g) → SiF4(g) + 2XeOF4(l)
Pada suhu kamar XeOF4
berbentuk cairan tak berwarna. XeF6 dapat mengalami hidrolisis
membentuk xenon(VI) oksida.
XeF6(s)
+ 3H2O(l) → XeO3(aq) + 6HF(aq)
Struktur XeOF4 dan XeO3
sebagai berikut.
|
XeOF4
|
|
XeO3
|
4. Bilangan Oksidasi +8
Xe(VI)
dapat dioksidasi menjadi Xe(VIII) oleh ozon dalam larutan basa. Xe(VIII) hanya
stabil dalam larutan.
XeO3(aq) + O3(g) + 3H2O(l)
→ H3XeO6-(aq) + H3O+(aq)
+ O2(g)
H3XeO6-(aq) →
HXeO4-(aq) + H2O(l) +
1/2O2(g)
Xenon
difluorida merupakan pereaksi yang baik untuk fluorinasi hidrokarbon aromatic
XeF2 + C6H6
→ C6H5F + Xe + HF
Selain
senyawa xenon, telah berhasil dibuat krypton fluorida, KrF2 dan
radon fluorida, RnF2. Belum diketahui adanya senyawa helium, neon,
atau argon.
Ikatan
kimia senyawa gas mulia ini dapat dijelaskan dengan konsep hibridisasi
misalnya:
XeF2 hibridisasi sp3d
(struktur : linier)
XeF4 hibridisasi sp3d2
(struktur : segi empat datar)
XeF6 hibridisasi sp3d3 (struktur
: oktahedron)
XeOF2 hibridisasi sp3d (struktur
: bentuk T)
XeOF4 hibridisasi sp3
(struktur : piramid trigonal)
XeO3 hibridisasi sp3
(struktur : piramid trigonal)
XeO4hibridisasi sp3(struktur :
tetrahedron)
Suatu ikatan kovalen oleh sebuah gas mulia akan memerlukan
promosi electron-elektron p2 ke orbital d yang kosong. Oleh karena itu,
stabilitas senyawa itu akan meningkat karena selisih tenaga antara orbital d
dan p menurun.
VII.
Ikatan dalam Senyawa-senyawa Gas Mulia
Suatu
ikatan kovalen oleh sebuah gas mulia akan memerlukan promosi elektron-elektron
p2 ke orbital d yang kosong. Oleh karena itu, stabilitas senyawa itu
akan meningkat karena selisih tenaga antara orbital d dan p menurun.
Bentuk-Bentuk
Molekul
Teori
VSEPR (teori tolakan pasangan elektron) memadai untuk meramalkan bentuk-bentuk
senyawa-senyawa gas mulia). Perhatikan senyawa xenon difluorida!
Struktur Lewis XeF2 seperti gambar sebelah kiri, dua
elektron Xe masing-masing dipakai untuk berikatan secara kovalen dengan 2 atom
F sehingga meninggalkan 3 pasangan elektron bebas pada atom pusat Xe.
Lihat
gambar disamping. XeF2 memiliki 2 pasangan elektron terikat (PET)
dan 3 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 5 pasangan elektron yang
terdapat pada XeF2, hal ini menandakan bahwa geometri molekul atau
kerangka dasar molekul XeF2 adalah trigonal bipiramid. Karena
terdapat 3 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi ekuatorial pada
kerangka trigonal bipiramid, sedangkan PET akan menempati posisi aksial yaitu
pada bagian atas dan bawah.
Posisi inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 2 PET
dan 3 PEB sehingga menghasilkan bentuk molekul linear. Jadi bentul molekul XeF2
adalah linier (lihat gambar disamping).
Pada molekul XeF4, 4 elektron Xe dipakai untuk berikatan
dengan 4 elektron dari 4 atom F, sehingga meninggalkan 2 pasangan elektron
bebas pada atom pusat Xe.
Pada
gambar disamping, strutur lewis XeF4 memiliki 4 pasangan elekktron
terikat (PET) dan 2 pasangan elektron bebas (PEB) jadi total ada 6 pasangan
elektron yang terdapat pada XeF4, hal ini menandakan bahwa geometri
molekul atau kerangka dasar molekul XeF4 adalah oktahedral. Karena
terdapat 2 PEB maka PEB ini masing masing akan menempati posisi aksial pada
kerangka oktahedral, sedangkan PET akan menempati posisi ekuatorial. Posisi
inilah posisi yang stabil apabila terdapat atom dengan 4 PET dan 2 PEB sehingga
menghasilkan bentuk molekul yang disebut segiempat planar. Jadi bentul molekul
XeF4 adalah segiempat planar. Bentuk molekul akan sama dengan
susunan ruang elektron yang ada pada atom pusat jika tidak ada pasangan
elektron bebas.
Bentuk
XeF6 tidak dapat diperoleh dengan teori VSEPR. Molekul itu
oktahedral dengan suatu permukaan triangular yang terdistorsi untuk memberikan
(mengakomodasikan) LP di pusatnya. Perlu diperhatikan bahwa XeF2,
XeF4, XeF6 adalah isoelektronik dengan
,
,
, dan memiliki
bentuk yang sama.
Serupa
itu pula, XeO3 adalah isoelektronik dengan
dan berbentuk piramid dengan sudut Xe = 103º
disebabkan karena adanya sebuah LP. XeO4
adalah tetrahedral, tetapi XeO6 dengan 16 elektron kulit valensi,
hampir oktahedral dengan O-Xe-O = 90 ± 1o untuk garam kaliumnya.
Sudut ikatan Xe-O (186 pm) lebih panjang daripada dalam
(Gambar 7).
Struktur
Xenon Oksida, XeO3, XeO4, dan ion perxenat
Ini
disebabkan karena lebih banyaknya bentuk kanionik dengan sudut ikatan-ikatan
tunggal Xe-O untuk
daripada untuk XeO3. Ikatan
phi (Ï€) terbentuk oleh tumpang tindihnya orbital p-d.
Dengan cara yang
serupa, XeOF4 akan terbentuk piramid bujur sangkar. XeO3F2
akan terbentuk trigonal bipiramid dimana ketiga atom oksigen akan menempati
kedudukan equatorial sedangkan dalam XeO2F4 dua oksigen
atom ada dalam trans lingkungan octahedral.
Dalam
teori MO, hanya orbital p Xe
digunakan sehingga orbital d energi
tinggi tidak diperlukan. Untuk XeF2 linier, kombinasi orbital 5p (Xe) dengan dua orbital 2p dari atom F memberikan 3 orbital 2p dari atom F memberikan 3 orbital MO
yang berpusat tiga: orbital bonding, antibonding, dan orbital non-bonding.
Empat elekron, dua dari Xe dan sebuah masing-masing dari dua atom F, kemudian
diperuntukkan dalam ikatan dan non-bonding orbital memberikan tingkat
(kekuatan) ikatan 2/3.
Struktur Xenon Oksifluorida, XeOF4,
XeO3F2, dan XeO2F4
Stabilitas ikatan
meningkat oleh lebih tingginya elektronegatifitas atom halogen dan lebih
rendahnya energi ionisasi atom gas mulia. XeF2 molekul akan bersifat
ionik dengan muatan pada Xe + e- dan muatan sebesar e-/2
pada atom F (suatu panjang ikatan sebesar 183 pm ditetapkan sebagai ikatan
tunggal).
Kasus XeF6
menarik. Difraksi elektron memberikan suatu struktur octahedral simetris dengan
sedikit (kecil) momen dipole menunjukkan distorsi sedikit. Pengukuran sinar X
menunjukkan adanya bentuk-bentuk isometrik. Isomer stabil dekat titik leburnya
ialah zat ionic XeF5+F-. Kelihatan bahwa XeF6
suatu molekul fluxional. Ialah dengan 14 elektron (atom Xe) spesies utamanya
susunan stereokimia yang berlainan berbeda hanya oleh sejumlah kecil
energi.
VIII. Pembuatan Gas Mulia
A.
Helium
Helium (He)
ditemukan terdapat dalam gas alam di Amerika Serikat. Gas helium mempunyai
titik didih yang sangat rendah, yaitu -268,8°C sehingga pemisahan gas helium
dari gas alam dilakukan dengan cara pendinginan sampai gas alam akan mencair
(sekitar -156°C) dan gas helium terpisah dari gas alam.
B. Neon,
Argon , Kripton, dan Xenon
Secara
komersial, semua gas mulia, kecuali helium dan radon diperoleh melalui
distilasi bertingkat udara cair. Perbedaan titik didih yang tinggi memungkinkan
gas-gas mulia di udara dapat dipisahkan. Pada proses destilasi udara cair,
udara kering (bebas uap air) didinginkan sehingga terbentuk udara cair. Pada
kolom pemisahan gas argon bercampur dengan banyak gas oksigen dan sedikit gas
nitrogen karena titik didih gas argon (-189,4 °C) tidak jauh beda dengan titik
didih gas oksigen (-182,8 °C). Untuk menghilangkan gas oksigen dilakukan proses
pembakaran secara katalitik dengan gas hidrogen, kemudian dikeringkan untuk
menghilangkan air yang terbentuk. Adapun untuk menghilangkan gas nitrogen,
dilakukan cara destilasi sehingga dihasilkan gas argon dengan kemurnian 99,99%.
Gas neon yang mempunyai titik didih rendah (-245,9 °C) akan terkumpul dalam
kubah kondensor sebagai gas yang tidak terkonsentrasi (tidak mencair).
Gas
kripton (Tb = -153,2 °C) dan xenon (Tb = -108 °C) mempunyai titik didih yang
lebih tinggi dari gas oksigen sehingga akan terkumpul di dalam kolom oksigen
cair di dasar kolom destilasi utama. Dengan pengaturan suhu sesuai titik didih,
maka masing-masing gas akan terpisah.
Proses Destilasi Udara Cair
IX.
Reaksi
pada Gas Mulia
Gas Mulia adalah gas yang sudah
memiliki 8 elektron valensi dan memiliki kestabilan yang tinggi. Tetapi gas
mulia pun masih dapat bereaksi dengan atom lain.
Karena sebenarnya tidak semua sub kulit pada gas mulia terisi penuh. Berikut adalah beberapa contoh reaksi dan cara pereaksian pada gas mulia.
Karena sebenarnya tidak semua sub kulit pada gas mulia terisi penuh. Berikut adalah beberapa contoh reaksi dan cara pereaksian pada gas mulia.
|
Gas
Mulia
|
Reaksi
|
Nama
senyawa yang terbentuk
|
Cara
peraksian
|
|
Ar(Argon)
|
Ar(s) + HF → HArF
|
Argonhidroflourida
|
Senyawa
ini dihasilkan oleh fotolisis dan matriks Ar padat dan stabil pada suhu
rendah
|
|
Kr(Kripton)
|
Kr(s) + F2 (s)
→ KrF2 (s)
|
Kripton
flourida
|
Reaksi ini dihasilkan dengan cara
mendinginkan Kr dan F2 pada suhu -196 0C lalu diberi
loncatan muatan listrik atau sinar X
|
|
Xe(Xenon)
|
Xe(g) + F2(g) → XeF2(s) Xe(g) + 2F2(g) → XeF4(s) Xe(g) + 3F2(g)→ XeF6(s) XeF6(s) + 3H2O(l) → XeO3(s) + 6HF(aq)
6XeF4(s) + 12H2O(l)
→ 2XeO3(s) + 4Xe(g) + 3O(2)(g) + 24HF(aq)
|
Xenon
flourida
Xenon
oksida
|
XeF2
dan XeF4 dapat
diperoleh dari pemanasan Xe dan F2 pada tekanan6 atm, jika umlah peraksi F2 lebih besar maka akan diperoleh XeF6
XeO4
dibuat dari reaksi disproporsionasi(reaksi dimana unsur pereaksi yang sama
sebagian teroksidasi dan sebagian lagi tereduksi) yang kompleks dari larutan
XeO3 yang bersifat alkain
|
|
Rn(Radon)
|
Rn(g) + F2(g)
→ RnF
|
Radon
flourida
|
Bereaksi
secara spontan.
|
X.
Kegunaan
Gas Mulia
Gas mulia banyak
dipakai sebagai gas pengisi lampu pijar dan neon. Hampir semua gas mulia
berwarna terang jika loncatan bunga api listrik dilewatkan ke dalam tabung
berisi gas mulia. Neon berwarna merah, argon berwarna merah muda, kripton
berwarna putih-biru, dan xenon berwarna biru.
1.
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.
2.
Argon
Argon digunakan dalam las titanium pada pembuatan pesawat terbang atau roket. Argon juga digunakan dalam las stainless steel, sebagai pengisi bola lampu pijar karena argon tidak bereaksi dengan wolfram (tungsten) yang panas, dan sebagai atmosfer pelindung untuk menumbuhkan silikon dan kristal germanium.
Argon digunakan dalam las titanium pada pembuatan pesawat terbang atau roket. Argon juga digunakan dalam las stainless steel, sebagai pengisi bola lampu pijar karena argon tidak bereaksi dengan wolfram (tungsten) yang panas, dan sebagai atmosfer pelindung untuk menumbuhkan silikon dan kristal germanium.
3.
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.
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.
4.
Kripton
Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi lampu fluoresen bertekanan rendah. Kripton juga digunakan dalam lampu kilat pada blitz kamera untuk fotografi kecepatan tinggi. Lampu menara pada mercusuar menggunakan gas krypton. Landasan pacu bandara menggunakan bola lampu yang berisi gas krypton sebagai penerangan dan penunjuk jalan bagi pesawat terbang yang akan mendarat atau meninggalkan landasan di malam hari.
Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi lampu fluoresen bertekanan rendah. Kripton juga digunakan dalam lampu kilat pada blitz kamera untuk fotografi kecepatan tinggi. Lampu menara pada mercusuar menggunakan gas krypton. Landasan pacu bandara menggunakan bola lampu yang berisi gas krypton sebagai penerangan dan penunjuk jalan bagi pesawat terbang yang akan mendarat atau meninggalkan landasan di malam hari.
5.
Xenon
Xenon dapat digunakan dalam pembuatan lampu untuk bakterisida (pembunuh bakteri), digunakan dalam pembuatan tabung elektron, untuk mengisi lampu sorot, dan sebagai pengisi bola lampu disko yang berwarna-warni.
Xenon dapat digunakan dalam pembuatan lampu untuk bakterisida (pembunuh bakteri), digunakan dalam pembuatan tabung elektron, untuk mengisi lampu sorot, dan sebagai pengisi bola lampu disko yang berwarna-warni.
6.
Radon
Radon kadang digunakan oleh beberapa rumah sakit untuk kegunaan terapeutik, untuk penyelidikan hidrologi yang mengkaji interaksi antara air bawah tanah, anak sungai dan sungai. Radon yang bersifat radioaktif digunakan dalam terapi kanker.
Radon kadang digunakan oleh beberapa rumah sakit untuk kegunaan terapeutik, untuk penyelidikan hidrologi yang mengkaji interaksi antara air bawah tanah, anak sungai dan sungai. Radon yang bersifat radioaktif digunakan dalam terapi kanker.
XI. Bahaya Gas Mulia
Ancaman Radon
Indonesia, sebagai negeri vulkanik terkaya di dunia serta
daerah gempa, mempunyai potensi ancaman besar dari gas radon ini. Radon akan
mudah keluar ke permukaan berkaitan dengan aktivitas vulkanik. Pada suhu yang
tinggi, radon akan terlepas dari perangkap batuan dan keluar melalui saluran
yang ada.
Sebuah penelitian yang dilakukan oleh BATAN (Sjarmufni dkk)
yang dilakukan pada tahun 2001 dan 2002 di daerah Gunung Rowo dan patahan
Tempur, Muria – Jawa Tengah, menunjukkan hasil pengukuran gas radon yang cukup
signifikan. Gas tersebut terlepas sebagai akibat kegiatan magmatik dan aktivasi
patahan. Pengukuran menunjukkan bahwa aktivitas gas radon mencapai sekitar
10-50 pCi. Zona-zona patahan dan rekahan (sheared fault zone), juga perlu
diwaspadai karena merupakan jalan yang baik bagi radon untuk lepas ke
permukaan.
Radon bersifat sangat toksik, dikarenakan sifat
radioaktivitasnya yaitu sebagai pemancar zarah alfa (a). Sinar radiasi ini akan
berbahaya sebagai sumber internal, yaitu apabila kita menghirup udara
(inhalasi), gas radon dapat masuk ke dalam paru-paru kita. Selain karena
radiasi alfa dari radon itu sendiri, anak luruh radon seperti polonium yang
juga radioaktif dan Pb-204 yang bersifat toksik akan terdeposit di paru-paru.
Sel didominasi oleh air, sehingga interaksi radiasi dengan air akan
menghasilkan berbagai ion, radikal bebas dan peroksida yang bersifat oksidator
kuat. Molekul-molekul protein, lemak, enzim, DNA dan kromosom ini akan terserang
oleh radikal bebas dan peroksida, dalam proses biokimia, yang akan berakibat
pada efek somatik dan genetik.
Dalam sebuah eksperimen yang dilakukan oleh Bradford D.
Loucas, seorang ilmuwan dari Columbia University, Amerika Serikat, penyinaran
radiasi partikel alfa dengan energi 90 keV/mm telah mengakibatkan pengaruh yang
signifikan pada kondensasi dan fragmentasi kromosom. Bandingkan dengan partikel
alfa yang dipancarkan oleh anak luruh radon di dalam jaringan yang setara
dengan 90 sampai 250 keV/mm.
Karsinogen
Gejala yang terjadi sangat lambat, sehingga sulit untuk
mendeteksinya (no immediate symptoms).
Menurut hasil penelitian di Amerika Serikat, gas radon memberikan kontribusi
terjadinya kanker paru-paru sejumlah 7000 sampai 30.000 kasus setiap tahunnya.
Organisasi kesehatan dunia (WHO) dan EPA (Environmental
Protection Agency) telah mengklasifikasikan gas radon sebagai bahan
karsinogen (penyebab kanker) ”kelas A”, dan di Amerika Serikat termasuk
penyebab kanker paru kedua setelah rokok. Pernyataan ini telah didukung oleh
studi epidemiological evidence para pekerja tambang yang terpapar radiasi dari
gas radon secara lebih intensif, melalui uji cause-effect antara paparan radon
dan angka kematian kanker paru-paru (dose and respon curve).
Efek radon dalam jumlah aktivitas yang kecil (dari alam),
bersifat probabilistik (stokastik), artinya peluang atau kebolehjadian terkena
efek tergantung pada dosis yang diterima. Semakin besar dosis yang diterima,
berarti peluang terkena kanker paru-paru akan semakin besar, namun tidak ada
kepastian untuk terkena efek tersebut.
Meskipun risiko gas radon bersifat probabilistik, namun
angka penderita kanker paru-paru akibat paparan gas radon tersebut harus tetap
kita waspadai. Terlebih, kita tinggal di daerah vulkanik dan rentan gempa, yang
sangat memungkinkan terjadinya emanasi gas radon. Asap rokok dikombinasikan
dengan paparan radiasi radon akan memberikan efek sinergistik terjadinya kanker
paru.
DAFTAR PUSTAKA
-
Achmad,
Hiskia, Edi Kurniawan.2001.Kimia Unsur dan Radiokimia.Bandung: PT Citra
Aditya Bakti
-
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/kimia-unsur-non-logam/gas-mulia-dan-senyawanya/
-
http://budisma.web.id/materi/sma/kimia-kelas-xii/unsur-unsur-gas-mulia/
-
Catatankimia.com/catatan/gas-mulia.html
-
Tidak ada komentar:
Posting Komentar