Gas Mulia [PDF]

Citation preview

GAS MULIA PENULIS ANASTASYA GAYATRI MARWAN CESSYA NOVIANDRA BR TARIGAN CINDY FITRIA



UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2020



0



KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan buku yang berisi tentang materi gas mulia Dengan tersusunnya tugas ini penulis berharap dapat bermanfaat dalam proses belajar mengajar tidak hanya untuk penulis tetapi juga para pembacanya selain itu penulis juga berharap memperoleh nilai yang baik untuk tugas ini. Dalam kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada ibu Siti rahmah selaku dosen kami yang telah membina dan mengarahkan penulis untuk dapat menyelesaikan tugas ini dengan hasil yang baik dan penulis juga berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyelesaian tugas ini. Mengingat bahwa manusia memiliki kelebihan maupun kekurangan dalam mengerjakan sesuatu hal, maka penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca semua agar bisa lebih baik lagi dalam hal penulisan karya selanjutnya.



Medan,



Maret 2020



Penulis



i



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ....................................................................................................i DAFTAR ISI ....................................................................................................................... …..ii DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................



….iii



CAPAIAN PEMBELAJARAN.............................................................................................. ….iv URAIAN MATERI..........................................................................................................



….v



Sejarah penemuan gas mulia…………............................................................................



….1



Keberadaan Gas Mulia Di Alam......................................................................................... ….1 Pembuatan gas mulia ..............................................................................................



….1



Kegunaan gas mulia……………………………………………………………………………….2 Persenyawaan gas mulia………………………………………………………………………….3 Sifat-sifat gas mulia……………………………………………………………………………….3 Manfaat gas mulia…………………………………………………………………………………5 Golongan gas mulia……………………………………………………………………………….7 Contoh soal dan pembahasan…………………………………………………………………..8 DAFTAR PUSTAKA



ii



DAFTAR GAMBAR Cover Gambar.1.1. Gas Mulia Gambar.1.2. Helium Gambar.1.3. Neon Gambar.1.4. Argon Gambar.1.5. Kripton Gambar.1.6. Xenon Gambar.1.7. Radon Gambar.1.8. Senyawa Kimia Gambar.1.9. Gas Mulia Gambar.1.10. Helium Gambar.1.11. Neon Gambar.1.12.Argon Gambar.1.13.Kripton Gambar.1.14.Xenon Gambar.1.15.Radon Gambar.1.16. Kristal Xenon Gambar.1.17.Buku 1 Gambar.1.18.Buku 2 Gambar.1.19.Buku 3



iii



iii



CAPAIAN PEMBELAJARAN 1. Sifat – sifat Gas Mulia







Sifat atomik Unsur-unsur gas mulia memiliki konfigurasi elektron valensi yang oktet, yaitu ns2 np6, kecuali pada He dengan konfigurasi duplet 1s2. Jari-jari atom dari He ke Rn bertambah sebagaimana bertambahnya jumlah kulit elektron. Konfigurasi elektron dengan kulit valensi terisi penuh demikian menyebabkan gas mulia cenderung sangat stabil (sangat sukar bereaksi). Selain itu, unsur-unsur gas mulia memiliki energi ionisasi yang sangat besar dan afinitas elektron yang sangat rendah. Energi ionisasi dari He ke Rn semakin berkurang, sebagaimana bertambahnya jari-jari atom sehingga gaya tarik inti terhadap elektron valensi semakin melemah dan energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron semakin berkurang.







Sifat fisis Unsur-unsur gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat rendah. Titik didihnya hanya beberapa derajat Celcius di atas titik lelehnya. Titik leleh dan titik didih dari He ke Rn bertambah sebagaimana kekuatan gaya London (gaya dispersi) bertambah seiring dengan bertambahnya massa atom dan jari-jari atom. Densitas (kerapatan) gas mulia juga cenderung bertambah dari He ke Rn. Densitas gas dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom, dan gaya London. Densitas gas akan bertambah dengan bertambahnya massa atom dan kekuatan gaya London, namun akan berkurang dengan bertambahnya jari-jari atom. Namun demikian, pengaruh massa atom dan gaya London lebih signifikan dibanding pengaruh jari-jari atom dalam hal ini, sehingga densitas bertambah dari He ke Rn.



iv







Sifat kimia Oleh karena konfigurasi elektron yang stabil, unsur-unsur gas mulia cenderung tidak reaktif (sangat sulit bereaksi). Hal ini didukung oleh fakta bahwa di alam gas mulia selalu ditemukan dalam bentuk monoatomik (atom tunggal). Namun demikian, para ahli telah berhasil mensintesis senyawa gas mulia Ar, Kr, Xe, dan Rn. Kereaktifan unsur meningkat dari Ar ke Rn, di mana dalam reaksi dengan fluorin, Rn dapat bereaksi spontan, Xe memerlukan pemanasan atau penyinaran dengan sinar UV agar reaksi berlangsung, dan Kr hanya bereaksi jika diberi muatan listrik atau sinar X pada suhu yang sangat rendah. Unsur He dan Ne ditemukan tidak mengalami reaksi kimia dan membentuk senyawa. Unsur Ar diketahui bereaksi dengan HF membentuk senyawa HArF pada suhu 18 K. Unsur Kr dapat bereaksi dengan F2 membentuk senyawa KrF2 dalam kondisi didinginkan pada −196°C dan diberi loncatan muatan listrik atau radiasi sinar X. Unsur Xe dapat bereaksi dengan F2 membentuk tiga senyawa fluorida biner yang berbeda— XeF2, XeF4, dan XeF6—bergantung pada kondisi reaksi dan jumlah reaktan. Unsur Rn bereaksi secara spontan dengan F2 membentuk senyawa RnF2.







Ketersedian Gas Mulia Oleh karena sifatnya yang stabil, di alam gas mulia ditemukan dalam bentuk monoatomik (atom tunggal). Unsur-unsur gas mulia, kecuali radon, dapat ditemukan di udara pada atmosfer meskipun dalam konsentrasi yang sangat kecil. Di antara gas mulia, argon merupakan yang paling banyak terdapat di udara dengan kadar 0,93% dalam udara kering (bebas uap air). Helium lebih banyak ditemukan dalam gas alam (dengan kadar ~1%) daripada dalam udara (~0,00052%). Sementara radon berasal dari peluruhan radioaktif radium dan uranium. Radon juga bersifat radioaktif dan memiliki waktu paro yang relatif pendek sehingga radon akan kembali meluruh menjadi unsur lainnya.







Persenyawaan Gas Mulia



Gb.1.1 . Gas Mulia H. Bartlett mempelajari sifat platina fluorida PtF6 tahun 1960-an, dan mensintesis O2PtF6.



v



PtF6- + O2      →      O2 PtF6 PtF6 ini bersifat oksidator kuat. Molekul oksigen memiliki harga energi ionisasi 1180 kJmol-1, harga energi ionisasi xenon adalah 1170 kJmol-1, energi ionisasi Xe cukup dekat dengan energi ionisasi O2, atas dasar data tersebut, maka untuk pertama kalinya Bartlett mencoba mereaksikan Xe dengan PtF6 dan ternyata menghasilkan senyawa yang stabil dengan persamaan reaksi : Xe + PtF6-  →   XePtF6         L. Pauling telah meramalkan keberadaan KrF6, XeF6, dan H4XeO6, dan mengantisipasi sintesisnya. Di tahun 1932, seorang fellow riset, A. L. Kaye, di laboratoriumnya D. M. L. Yost di Caltech, tempat Pauling juga bekerja, berusaha mempreparasi senyawa gas mulia. Walaupun preparasi yang dilakukannya rumit dan penuh semangat, usaha untuk mempreparasi senyawa xenon dengan mengalirkan arus lucutan melalui campuran gas xenon, fluorin, atau khlorin tidak berhasil. Pauling, dikabarkan setelah kegagalan itu, tidak berminat lagi dalam studi senyawa gas mulia. Walaupun R. Hoppe dari Jerman memprediksikan dengan pertimbangan teoritik bahwa senyawa XeF2 dan XeF4 bakal ada, jauh sebelum penemuan Bartlett, ia sendiri melakukan sintesis setelah mengetahui penemuan Bartlett. Sekali suatu senyawa jenis tertentu telah dipreparasi, senyawa analognya dipreparasi satu demi satu. Ini juga umum dalam kimia sintetik di masa-masa selanjutnya, dan sekali lagi ini menunjukkan pentingnya penemuan pertama.  Syarat persenyawaan gas mulia adalah 1.    Gas mulia yang bereaksi itu harus memiliki jari-jari yang besar. 2.    Gas mulia hanya bereaksi dengan unsur-unsur yang sangat elektronegatif, seperti oksigen dan fluorin. Walaupun gas mulia memang sulit bereaksi, namun bukan berarti tidak mungkin bersenyawa dengan unsur-unsur lain. Persenyawaan tersebut dimungkinkan melalui beberapa cara, yaitu: a.     Ikatan Koordinasi       Hal ini dimungkinkan mengingat gas mulia memiliki pasangan elektron bebas (sepasang untuk He dan empat pasang untuk gas mulia yang lain). Oleh karena itu, gas mulia dapat berfungsi sebagai atom donor pasangan electron bebas dalam ikatan koordinasi. b.    Interaksi dipol Jika gas mulia bercampur dengan senyawa polar yang memiliki momen dipol   yang besar (misalnya air), maka akan terjadi polarisasi padanya sehingga terbentuk dipol 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.



v



c.     Keadaan tereksitasi Dengan menyerap sejumlah energi, gas mulia dapat mengalami eksitasi dari keadaan dasar. Helium dalam keadaan ini akan memiliki konfigurasi elektron 1s12s1, setelah menyerap energi sebesar 4.650 kkal. Helium dalam tabung lucutan listrik terdapat dalam ion He2+ , HeH+ dan HeH2+. Electron logam dalam tabung tersebut ternyata juga menyerap gas mulia sehingga terbentuk beberapa macam senyawa, misalnya : Pt3He dan FeAr Hingga saat ini, gas mulia yang sudah berhasil disintesis menjadi suatu senyawa baru empat unsur yang paling berat, yaitu: argon, krypton, xenon, dan radon. Beberapa senyawa yang berhasil dibuat dari unsur gas mulia tersebut, diantaranya: a.       Argon dalam senyawa HArF (argon hidrofluorida) b.      Kripton dalam senyawa KrF2 (kripton difluorida) c.  Xenon dalam senyawa XeF2 (xenon difluorida), XeF4 (xenon tetrafluorida), XeF6 (xenon heksafluoro) Dari beberapa senyawa tersebut, yang palng penting adalah senyawaan xenon, baik dalam bentuk fluorida maupun oksidanya. Bilangan oksidasi yang paling penting dari Xe di senyawanya adalah +2,+ 4, dan +6. Xenon bereaksi langsung dengan fluor untuk menghasilkan XeF2, XeF4, dan XeF6. Xenon juga membentuk beberapa oxofluorida. Oxofluorida XeOF2 memiliki bentuk T dan XeO3F2 memiliki bentuk  trigonal bipiramida. XeOF4  bebentuk segiempat piramida sangat mirip dengan IF5 di sifat fisik dan kimianya. A. Fluorida xenon Xenon, Xe, bereaksi dengan unsur yang paling elektronegatif, misalnya fluorin, oksigen, dan dengan senyawa yang mengandung unsur-unsur ini, misalnya platinum fluorida, PtF6. Walaupun senyawa xenon pertama dilaporkan tahun 1962 sebagai XePtF6, penemunya N. Bartlett, kemudian mengoreksinya sebagai campuran senyawa Xe[PtF6]x (x= 1-2). Bila campuran senyawa ini dicampurkan dengan gas fluorin dan diberi panas atau cahaya, flourida XeF2, XeF4, dan XeF6 akan dihasilkan. XeF2 berstruktur bengkok, XeF4 bujur sangkar, dan XeF6 oktahedral terdistorsi. Walaupun preparasi senyawa ini cukup sederhana, namun sukar untuk mengisolasi senyawa murninya, khususnya XeF4.



1. Xenon difluorida



v



Xenon difluorida dapat dibuat dengan menginteraksikan Xe dengan F2 dalam jumlah tak berlebihan pada tekanan 1 atm dan pada suhu 400°C.



Ia larut dalam air menghasilkan larutan dengan bau tajam XeF2. Hidrolisis berlangsung lambat dalam larutan asam, namun cepat dengan adanya basa : XeF2 + 2OH-      →      Xe + O2 + 2F- + H2O Larutan XeF2 adalah pengoksidasi kuat, mengoksidasi HCL menjadi Cl2 dan Ce(III) menjadi Ce(IV). XeF2 juga merupakan zat donor fluor bagi senyawa organik; misalnya, dengan benzena membentuk C6H5F. XeF2 pereaksi yang baik untuk reaksi flourinasi benzene yaitu untuk mensubsitusi atom H pada benzene dengan atom F   C6H6 + XeF2         →      C6H5F  + Xe  + HF Sifat kimia lain yang sangat terlihat dari fluorida xenon adalah kekuatan oksidasinya : 2XeF2(s) + 2H2O(l)    →         2Xe(g) + 4HF(g) + O2(g) Seperti halnya dengan interhalogens, fluorida  xenon bereaksi dengan asam Lewis yang kuat untuk membentuk kation fluorida xenon: XeF2(s) + SbF5(l)       →      [XeF]+[SbF6]-(s)



  



2. Reaksi – Reaksi Gas Mulia



v



3. Cara Ekstraksi Gas Mulia Di alam gas mulia berbentuk monoatomik karena sifatnya tidak reaktif. Ekstraksi gas mulia biasanya menggunakan pemisahan secara fisis. Radon adalah perkecualiannya karena didapatkan dari peluruhan unsure radioaktif. 1. Ekstraksi He (Helium) dari gas alam   Kandungan gas alam seperti hidrokarbon dan zat seperti uap air, CO2, He, dan pengotor lainnya. Proses pengembunan (Liquefaction) berfungsi untuk mengekstraksi Helium dari gas alam. Pada tahap awal, uap air dan CO2 dipisahkan (karena proses pengembunan, uap air dan CO2 dapat membentuk padatan yang berakibat penyumbatan pipa). Kemudian, gas alam diembunkan di atas suhu pengembunan He. Produk yang diperoleh adalah campuran gas He (50 %) N2 serta pengotor yang lain. Proses pemurnian Helium:   Proses kriogenik (menghasilkan dingin).   Campuran gas diberi sebuah tekanan, kemudian agar N2 mengembun gas didinginkan dengan cepat sehingga bisa dipisahkan, sisa campuran yang melewati arang teraktivasi akan menyerap pengotor sehingga didapatkan Helium yang sangat murni.   Proses adsorpsi.   Campuran gas melewati bahan penyerap (adsorbent bed) sehingga pengotor secara selektif akan terserap. Produk yang dihasilkan berupa He dengan kadar 99,997% atau lebih.   2. Ekstraksi He, Ne, Ar, Xe, dan Kr dari udara   Pada tahap awal, uap air dan CO2 dipisahkan, lalu udara diembunkan dengan diberikan tekanan sebesar 200 atm kemudian diikuti pendinginan cepat. Udara sebagian besar membentuk fase cair dengan banyaknya kandungan gas, yakni



v



60% gas mulia (Ar, Xe, Kr, dan N2 sisanya. Sisa udara yang terdapat kandungan He dan Ne titik didihnya rendah sehingga tidak mengembun. Proses pemisahan Ar, Xe dan Kr dalam udara cair :   Proses adsorpsi.   O2 direaksikan dengan Cu panas dan N2 direaksikan dengan Mg. Arang teraktivasi mengdiadsorpsi campuran (Ar, Xe, dan Kr). Ketika arang dipanaskan perlahan, pada suhu tertentu, gas akan terdesorpsi (keluar) dari arang. Air diperoleh pada suhu -800, sementara Ar, Kr dan Xe air diporoleh pada suhu yang lebih tinggi. Proses distilasi fraksional   Proses ini dengan menggunakan tekanan tinggi kolom distilasi fraksional. Prinsip pemisahan adalah perbedaan tinggi rendahnya titik didih zat. N2 dipisahkan dulu, karena titik didih rendah, baru Ar dan O2 dipisahkan. Fraksi berkadar air 10% melewati melalui kolom distilasi terpisah sehingga diperoleh Ar (98%) sedangkan Ar jika diproses lebih lanjut akan mendapatkan Ar dengan kemurnian 99,9995%. Sisa gas (Xe dan Kr), pada tahapan distilasi selanjutnya dipisahkan.



4. Manfaat Gas Mulia 



Helium



Gb.1.2. Helium



Helium digunakan sebagai gas pengisi balon udara menggantikan gas hidrogen karena selain ringan juga bersifat inert. 2. Helium cair digunakan untuk pendingin koil logam pada alat scanner tubuh (MRI) dan juga pendingin dalam penelitian cryogenics dan superkonduktor sebagaimana titik didihnya yang sangat rendah. 3. Helium digunakan sebagai pelarut gas oksigen dalam tabung oksigen penyelam ataupun tabung oksigen rumah sakit. Helium dipilih menggantikan nitrogen karena selain sifatnya inert, kelarutan gas helium dalam darah lebih kecil dibanding gas nitrogen. 1.



v







Neon



Gb.1.3.Neon



Neon digunakan untuk lampu reklame. Hal ini sebagaimana gas neon dalam tabung bertekanan rendah akan menghasilkan cahaya merah dengan intensitas tinggi jika diberi tegangan listrik.







Argon



Gb.1.4. Argon



1.



Argon digunakan sebagai gas pengisi dalam beberapa jenis bola lampu karena sifatnya yang tidak reaktif sehingga filamen wolfram tidak mudah putus. 2. Argon digunakan sebagai atmosfer inert pada pengelasan; sintesis kristal tunggal silikon atau germanium dalam industri semikonduktor; dan eksperimen dalam glove box di laboratorium.



v







Kripton



G.b.1.5. Kripton



Kripton dapat menghasilkan cahaya putih dengan intensitas tinggi jika diberi muatan listrik sehingga banyak digunakan pada lampu landasan pesawat dan lampu fotografi berkecepatan tinggi.







Xenon



Gb.1.6. Xenon



Xenon digunakan untuk lampu blitz fotografi dan beberapa jenis lampu mobil karena dapat menghasilkan cahaya putih yang sangat terang dengan adanya muatan listrik. 2. Xenon dapat digunakan sebagai obat bius (anestetik). Namun, penggunaannya sangat terbatas sehubungan dengan harganya yang sangat mahal. 1.



v







Radon



Gb.1.7. Radon



1.



Radon digunakan dalam radioterapi kanker (terapi radiasi) sebagaimana sifatnya yang radioaktif. 2. Radon dapat menjadi indikator keberadaan mineral radioaktif seperti bijih uranium dalam tanah, bebatuan, ataupun bahan bangunan.



v



URAIAN MATERI GAS MULIA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Sejarah penemuan gas mulia Keberadaan gas mulia di alam Pembuatan dan kegunaan gas mulia Persenyawaan gas mulia Sifat-sifat gas mulia Manfaat gas mulia Contoh soal gas mulia



Gb.1.8. Senyawa Kimia



v



v



1. Sejarah penemuan gas mulia Pada tahun 1892 pakar fisika inggris lord rayleight menemukan bahwa kerapatan nitrogen yang diperoleh dari udara sebesar 1,2561 g/L pada STP,lebih besar dari kerapatan nitrogen yang diperoleh dari hasil penguraian senyawa nitrogen (1,2498 g/L).Dia menyimpulkan bahwa salah satu dari kedua sumber nitrogen ini dikontaminasi oleh zat lain. Segera setelah itu,Rayleight mulai berkolaborasi dengan pakar kimia dan fisika Skotlandia,William Ramsay.Ramsay melewatkan nitrogen dari atmosfer melalui magnesium nitria,Mg3N2,dan diperoleh gas sisa yang tidak reaktif.Dia menempatkan gas ini ke dalam tabung muatan listrik bertegangan tinggi untuk mempelajari pancaran sinarnya.Analisis terhadap pancaran sinar menunjukkan spectrum garis merah dan hijau, yang tidak dikenal seperti unsur sebelumnya.Pada tahun 1894,Ramsay dan Rayleight menyimpulkan bahwa mereka menemukan unsur baru yang dinamakan argon,berasal dari kata Yunani “argos” yang artinya malas.Mereka juga menduga bahwa argon termasuk dalam kolom unsur baru pada tabel periodik yang terletak antara halogen dan logam alkali. Gas mulia yang lain ditemukan setelah argon.Pancaran garis helium (berasal dari kata Yunani “helios”,artinya matahari) diamati dalam spectrum sinar matahari sebelum helium ditemukan di bumi dalam bijih uranium.Neon,krypton,dan xenon,semua diperoleh melalui distilasi fraksionasi udara cair.Radon ditemukan sebagai produk peluruhan dari radium.Semua isotope radioaktif. 2. Keberadaan Gas Mulia di Alam Oleh karena sifatnya yang stabil, di alam gas mulia ditemukan dalam bentuk monoatomik (atom tunggal). Unsur-unsur gas mulia, kecuali radon, dapat ditemukan di udara pada atmosfer meskipun dalam konsentrasi yang sangat kecil. Di antara gas mulia, argon merupakan yang paling banyak terdapat di udara dengan kadar 0,93% dalam udara kering (bebas uap air). Helium lebih banyak ditemukan dalam gas alam (dengan kadar ~1%) daripada dalam udara (~0,00052%). Sementara radon berasal dari peluruhan radioaktif radium dan uranium. Radon juga bersifat radioaktif dan memiliki waktu paro yang relatif pendek sehingga radon akan kembali meluruh menjadi unsur lainnya. 3. Pembuatan dan Kegunaan Gas Mulia a) Pembuatan gas mulia Secara komersial,semua gas mulia kecuali helium dan radon diperoleh dari distilasi udara cair.Sumber helium adalah gas alam tertentu.Helium memiliki titik didih paling rendah (-268,9 0C),dan penting bagi penelitian bersuhu rendah.Kegunaan utama argon adalah sebagai gas pelapis dalam proses



2



metalurgi.Helium juga digunakan untuk isi bola lampu pijar.Dalam bola lampu,gas mengkonduksi panas dari filament tungsten panas.Semua gas mulia digunakan dalam tabung awamuatan.Neon memberikan pancaran cahaya merahjingga dan telah lama digunakan dalam papan reklame.Gas mulia juga digunakan dalam sinar laser.Laser neon-helium pertama dioperasikan sebagai gas laser yang sinambung.Laser tersebut memancarkan cahaya merah pada panjang gelombang 632,8 nm. b) Kegunaan gas mulia a. Helium Helium digunakan sebagai gas pengisi balon udara menggantikan gas hidrogen karena selain ringan juga bersifat inert.Helium cair digunakan untuk pendingin koil logam pada alat scanner tubuh (MRI) dan juga pendingin dalam penelitian cryogenics dan superkonduktor sebagaimana titik didihnya yang sangat rendah.Helium digunakan sebagai pelarut gas oksigen dalam tabung oksigen penyelam ataupun tabung oksigen rumah sakit. Helium dipilih menggantikan nitrogen karena selain sifatnya inert, kelarutan gas helium dalam darah lebih kecil dibanding gas nitrogen. b. Neon Neon digunakan untuk lampu reklame. Hal ini sebagaimana gas neon dalam tabung bertekanan rendah akan menghasilkan cahaya merah dengan intensitas tinggi jika diberi tegangan listrik. c. Argon Argon digunakan sebagai gas pengisi dalam beberapa jenis bola lampu karena sifatnya yang tidak reaktif sehingga filamen wolfram tidak mudah putus.Argon digunakan sebagai atmosfer inert pada pengelasan; sintesis kristal tunggal silikon atau germanium dalam industri semikonduktor; dan eksperimen dalam glove box di laboratorium. d. Kripton Kripton dapat menghasilkan cahaya putih dengan intensitas tinggi jika diberi muatan listrik sehingga banyak digunakan pada lampu landasan pesawat dan lampu fotografi berkecepatan tinggi. e. Xenon Xenon digunakan untuk lampu blitz fotografi dan beberapa jenis lampu mobil karena dapat menghasilkan cahaya putih yang sangat terang dengan adanya muatan listrik.Xenon dapat digunakan sebagai obat bius (anestetik). Namun, penggunaannya sangat terbatas sehubungan dengan harganya yang sangat mahal. f.



Radon Radon digunakan dalam radioterapi kanker (terapi radiasi) sebagaimana sifatnya yang radioaktif.Radon dapat menjadi indikator keberadaan mineral



2



radioaktif seperti bijih uranium dalam tanah, bebatuan, ataupun bahan bangunan.



4. Senyawa gas Muli Sifat-sifat unsur gas mulia : Senyawa Xenon difluorida Xenon tetrafluorida Xenon heksafluorida Xenon trioksida



Rumus XeF2 XeF4 XeF6 XeO3



Deskripsi Kristal tak berwarna Kristal tak berwarna Kristal tak berwarna Kristal tak berwarna,eksplosif



Xenon tetroksida



XeO4



Gas tak berwarna,eksplosif



Neil Bartlett,orang pertama yang membuat senyawa gas mulia setelah dia menemukan bahwa molekul oksigen dapat beraksi dengan paltina heksafluorida,PtF6 membentuk padatan ionic [O2+][ PtF6-].Oleh karena energy ionisasi xenon (1,17 x 103 Kj/mol) tidak berbeda jauh dengan molekul oksigen (1,21 x 103 kJ/mol),Bartlett menduga bahwa xenon juga dapat bereaksi dengan platina heksafluorida.Pada tahun 1962,ia melaporkan hasil sintesis senyawa jingga-kuning dengan rumus XeF6.Dalam tahun yang sama dilaporkan bahwa xenon dapat bereaksi dengan fluorin secara langsung pada 400 0C menghasilkan tetrafluorida. Xe(g) + 2F(g) XeF4(s) Produknya berwujud padatan tak berwarna dan mudah menguap.Sejak saat itu banyak senyawa gas mulia yang dibuat semua melibatkan ikatan dengan unsur-unsur yang keelektronegatifannya tinggi,seperti fluorin dan oksigen.Semua senyawa xenon ditunjukkan dalam tabel 1.1



5. Sifat-sifat Gas Mulia



2



Gb.1.9. Gas Mulia



Semua unsur golongan 0 berwujud gas dan mempunyai elektron valensi penuh (sesuai hukum oktet),sehingga disebut gas mulia.Oleh sebab itu,unsur ini berupa atom bebas,tanpa mengikat atom lain. Sifat-sifat unsur gas mulia : Unsur He Ne Ar Kr Xe



Titik didih (0C) -272 -249 -190 -157 -112



Energi ionisasi I (Kj mol-1) 2379 2087 1527 1337 1177



Keelektronegatifan 2.6 2.4



Berdasarkan elektron valensinya gas mulia tidak cenderung menerima atau melepaskan elektron sehingga dikatakan tidak dapat membentuk senyawa.Tetapi pada tahun 1962,Neil Bartlett menemukan bahwa oksigen (O 2) bereaksi dengan PtF6 membentuk senyawa O2PtF6 yang mengandung ion O2+.Hal ini menunjukkan bahwa O2 dapat melepaskan e- dengan energy ionisasi1210 Kj mol -1.Sejak itu ada keyakinan untuk mengionkan Xe (Xe Xe+ + e),karena energy ionisasinya 1170 kJ mol -1.Kemungkinan Bartlett mereaksikan Xe dengan PtF4 menghasilkan XePtF6 berwarna kuning. Selain itu sifat-sifat gas mulia sebagai berikut: a. Sifat Atomik Pada sifat atomik, molekul-molekul gas mulia terdiri atas satu atom (monoatom). Unsur-unsur gas mulia memiliki jari-jari atom yang semakin besar apabila dilihat dari atas ke bawah (helium ke radon). Tapi, energi ionisasinya semakin kecil seiring dengan bertambahnya jari-jari atom, sehingga semakin mudah melepaskan elektron. Unsur-unsur golongan ini memiliki konfigurasi elektron berakhiran 2 dan 8 yang menandakan semua elektron pada kulitnya sudah berpasangan.



2



b. Sifat Fisis Berdasarkan sifat fisisnya, gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih yang sangat rendah. Titik didih dan titik leleh unsur-unsur gas mulia lebih kecil dari suhu kamar (25o C), sehingga seluruh unsur gas mulia berwujud gas. Titik leleh dan titik didih unsur-unsur gas mulia dari atas ke bawah (helium ke radon) akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya massa atom dan jari-jari atom. Kerapatan (densitas) unsur-unsur gas mulia juga akan semakin bertambah dari atas ke bawah. c. Sifat Kimia Unsur-unsur gas mulia memiliki konfigurasi elektron yang stabil karena semua elektron pada kulit terluarnya sudah berpasangan/penuh. Hal ini menyebabkan gas mulia cenderung sulit bereaksi dengan unsur lainnya. Namun, saat ini sudah ada beberapa unsur gas mulia yang dapat bereaksi dengan unsur lain yang sangat elektronegatif, yaitu xenon dan kripton. Selain itu, konfigurasi elektron yang stabil ini juga menyebabkan gas mulia biasa digunakan sebagai penyingkatan konfigurasi elektron bagi unsur lain. Contohnya: Ne = 1s2 2s2 2p6 Ar = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Konfigurasi elektron Ar dapat disingkat menjadi, Ar = [Ne] 3s2 3p6 6. Manfaat gas mulia a) Helium (He)



Gb.1.10. Helium Helium merupakan unsur gas mulia terbanyak kedua di alam semesta setelah hidrogen. Helium terbentuk dari peluruhan zat radioaktif, yaitu uranium dan thorium. Gas ini merupakan zat yang ringan dan tidak mudah terbakar. Meskipun wujudnya berbentuk gas, helium dapat dicairkan dalam suhu yang amat rendah dan tekanan yang tinggi.



2



Selain tampilannya yang tidak berwarna, helium juga tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun. Namun, apabila terhirup tubuh, gas ini dapat menyebabkan suara menjadi tinggi, sakit kepala, dan perasaan tercekik. Manfaat helium yang lain adalah pada wujud cair helium dapat digunakan sebagai zat pendingin karena memiliki titik uap yang sangat rendah. b) Neon (Ne)



Gb.1.11.Neon Neon ditemukan oleh ahli kimia bernama Sir William Ramsay dan Morris M. Travers pada tahun 1898 di London, Inggris. Ketika Ramsay mendinginkan beberapa sampel udara hingga menjadi cairan dan memanaskan cairan tersebut, ia mengambil gas yang keluar saat cairan itu mendidih. Ramsay lalu memisahkan sisa-sisa gas yang belum teridentifikasi dan menemukan zat-zat baru, yaitu kripton dan neon.Meskipun gas ini tidak berwarna, neon akan memancarkan warna oranye kemerahan jika berada pada medan listrik bertegangan tinggi. Selain kegunaannya sebagai pengisi lampu neon, unsur gas mulia ini juga dapat berfungsi sebagai penangkal petir, pengisi tabung televisi, dan dalam wujud cair neon dapat digunakan sebagai zat pendingin. c) Argon (Ar)



Gb.1.12.Argon Argon merupakan gas terbanyak ketiga yang terdapat dalam atmosfer bumi setelah nitrogen dan oksigen. Argon terbentuk dari peluruhan zat radioaktif berupa kalium yang terdapat di kerak bumi. Unsur ini memiliki tingkat kelarutan



2



dalam air yang sama dengan oksigen dan bahkan 2,5 kali lebih mudah larut dibandingkan dengan nitrogen. Argon bersifat tidak reaktif (inert), tidak mudah terbakar, dan tidak beracun.Ketika berada dalam medan listrik, argon akan memunculkan warna lilak atau ungu. Unsur gas mulia ini banyak digunakan di bidang industri, baik dalam wujud gas maupun cair. Kegunaan lain argon adalah sebagai gas inert yang melindungi dari bunga api listrik saat proses pengelasan, produksi titanium dan unsur reaktif lainnya, serta digunakan sebagai lapisan pelindung dalam pembuatan kristal silikon dan germanium. d) Kripton (Kr)



Gb.1.13. Kripton Kripton merupakan gas yang paling langka di atmosfer dari unsur-unsur gas mulia lainnya. Sama halnya dengan neon, kripton ditemukan oleh ahli kimia bernama Sir William Ramsay dan Morris M. Travers dari sisa-sisa gas pada sampel udara cair yang dipanaskan kembali hingga mendidih.Pada kondisi normal, kripton bersifat tidak berwarna dan tidak berbau. Namun, apabila diletakkan pada medan listrik bertegangan tinggi, kripton akan memancarkan cahaya berwarna putih. e) Xenon (Xe)



Gb.1.14. Xenon Setelah Sir William Ramsay dan Morris M. Travers menemukan kripton dan neon, di tahun yang sama, mereka kembali menemukan unsur gas mulia yang lain, yaitu xenon. Xenon ditemukan dalam residu yang tersisa dari hasil pemanasan sampel udara cair. Xenon adalah gas berat yang langka dan tidak



2



berbau. Gas ini bersifat tidak reaktif pada sebagian besar bahan kimia.Xenon akan memancarkan cahaya berwarna biru saat berada pada medan listrik bertegangan tinggi. Saat ini, senyawa xenon telah banyak dibuat, contohnya seperti xenon trioksida (XeO3) dan xenon tetraoksida (XeO4) yang sangat eksplosif (mudah meledak). Xenon juga dianggap tidak beracun, meskipun banyak senyawanya yang beracun karena sifat oksidasinya yang kuat.



f) Radon (Rn)



Gb.1.15. Radon Radon merupakan unsur gas mulia yang bersifat radioaktif. Radon terbentuk dari penguraian radium, zat kimia radioaktif dari unsur logam. Radon tidak mudah bereaksi secara kimia, namun sangat berbahaya bagi kesehatan karena sifatnya yang radioaktif. Radon tidak berwarna, tapi apabila didinginkan hingga membeku (padat), radon akan berwarna kuning, sedangkan radon berwujud cair akan berwarna oranye kemerahan. 7. Golongan Gas Mulia Sumber gas mulia yang ringan serta sifat fisik dan kegunaannya dibahas dalam buku ini.Untuk waktu yang lama,hanya segi-segi itulah dari gas mulia yang perlu diketahui,karena tak ada senyawa kimia dari unsur-unsur ini yang diketahui.Pada kenyataanya,kelembaman gas mulia membantu pengembangan kerangka teori untuk teori ikatan menurut Lewis atom-atom cenderung membentuk ikatan sehingga tercapai konfigurasi elektron gas mulia (n2np6).Selanjutnya,sikap kebanyakan kimiawan yang tidak mempertanyakan kemantapan konfigurasi elektron gas mulia cenderung menghambat (bukan merangsang )penyelidikan senyawa gas-gas mulia. Dalam tahun 1962,Batrlett dan Lohmann menemukan bahwa O 2 dan PtF6 bergabung dengan perbandingan 1:1 mol membentuk senyawa O 2PtF6.Sifat-sifat senyawa (misalnya paramagnetisme) mengisyaratkan ikatan ion : (O 2)+ (PtF6)-.Besarnya energy yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari O 2 ialah 12,2 eV/molekul (atau 1177 kJ/mol).Bartlett mencatat bahwa energi pengionan pertama dari Xe(1170 kJ/mol) hampir identik dari O 2 dengan demikian ia menduga senyawa XePtF 6 dapat terbentuk.Ia kemudian mampu membuat padatan Kristal kuning dengan komposisi sesuai dengan rumus



2



tersebut.Segera setelah itu sejumlah senyawa gas mulia disintesis oleh kimiawan di seluruh dunia.Misalnya XeF4 dibuat melalui reaksi Xe dan F 2 dengan perbandingan 1:5 mol dalam tabung nikel pada suhu 400 0C dan tekanan sekitar 6 atm.Dengan mengubah nisbah (ratio)Xe/Fe serta kondisi reaksi lainnya,diperoleh juga XeF2 dan XeF6.Semua senyawa tersebut berupa padatan krsital tak berwarna yang mudah menyublim. Suatu fluorida dari krypton KrF2,telah dbuat dari senyawa radon juga telah diketahui sekalipun percobaan dengan Rn sulit dilakukan karena tingginya radioaktivitas semua isotopnya.Tak ada senyawa dari He ,Ne atau Ar yang diketahui 1. Atom gas mulia yang mudah mengion dan karenanya,berat dan 2. Memerlukan golongan dengan elektronegativitas tinggi (misalnya F atau O ) untuk mengikat atom gas mulia. Gambar Kristal dari Xenon tetrafluorida (XeF4):



Gb.1.16. Kristan Xenon



8. Contoh soal 1. Pernyataan di bawah ini yang merupakan sifat gas mulia adalah. . . a. Terletak pada sisitem periodik pada periode ke delapan b. Nomor atom terkecil adalah 8 c. Sangat reaktif d. Elektron pada kulit terluarnya 8, kecuali He e. Merupakan molekul diatomik Jawaban : D



2. Gas mulia yang terbanyak di atmosfer adalah. . . a. Helium b. Neon c. Argon d. Kripton e. Xenon Jawaban : C



2



Pembahasan: Gas mulia yang terdapat di atmosfer adalah argon. Argon diurutan ketiga setelah nitrogen dan oksigen. 3. Unsur gas mulia yang bersifat duplet adalah. . . a. Helium b. Neon c. Argon d. Kripton e. Radon Jawaban : A Pembahasan: Dalam tabel periodik unsur-unsur gas mulia terdapat pada golongan VIII A, jadi letaknya paling kanan. Dengan konfigurasi elektron kulit terluar terisi penuh maka atom-atom gas mulia mempunyai susunan elektron yang sangat stabil, yaitu susunan oktet dan khusus helium mempunyai susunan duplet. 4. Manakah sifat gas mulia yang makin berkurang dengan bertambahnya nomor atom. . . a. Energi ionisasi b. Volume atom c. Titik didih d. Titik leleh e. Keelektronegatifan Jawaban : A Pembahasan: Sifat umum gas mulia: Jari-jari atomnya semakin besar, akibatnya dari He ke Rn semakin mudah membentuk dipol sesaat dan gaya van der waals semakin kuat. Semakin kuatnya gaya van der waals (dari He ke Rn) menyebabkan titik didih dan titik leleh gas mulia dari atas ke bawah semakin tinggi. Energi ionisasinya semakin kecil, bahkanuntuk Xe dan Rn mempunyai energi ionisasi yang lebih rendah dari hidrogen (energi ionisasi hidrogen: 1.312 kJ/mol) 5. Untuk memperoleh gas mulia dapat dilakukan melalui. . . a. Destilasi bertingkat udara cair b. Pencairan udara dan penguapan gas mulia c. Pendinginan udara kemudian didestilasi d. Penyulingan udara murni



2



e. Pemurnian udara dan penguapan gas mulia Jawaban : A Pembahasan: Cara memperoleh gas mulia yaitu melalui destilasi udara cair. Mula-mula udara dicairkan dengan pemampatan (memeberikan tekanan tinggi). Udara cair tesebut kemudian didestilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih masing-masig komponendalam campuran. Udara merupakan campuran gas, debu yang sangat halus merupakan pengotor yang harus dibersihkan. 6. Helium tergolong gas mulia, sebab. . . a. Nomor atomnya 2 b. Elektronnya mengisi orbital s c. Elektron valensinya 2 d. Sifatnya mirip neon e. Pada suhu kamar berwujud gas Jawaban : D Pembahasan: Helium, He tergolong gas mulia karena sifatnya mirip neon yang berada dibawah He dalam sistem periodikkemiripan unsur dalam sistem periodik terdapat dalam golongan yang sama, sedangkan suatu periode terdapat unsur-unsur yang sifatnya berubah secara teratur sesuai dengan perubahan bertambahnya jumlah proton. Walaupun nomor atom He 2 dan terdapat dalam orbital 1s, konfigurasi elektron 1s2 digolongkan kedalam gas mulia. Neon nomor atom 10, konfigurasi elektron terluar 2s2 2p6 dan unsur-unsur gas mulia lainnya, elektron balensinya memenuhi oktet, sedangkan He duplet. Diantara kemiripan sifatnya adalah kestabilannya dan dialam sebagai molekul monoatomik.



2



DAFTAR PUSTAKA



H.Petrucci, R. (1985). Kimia Dasar. Bogor: Erlangga. Syukri, S. (1999). Kimia Dasar . Bandung : ITB. Sunarya, Y. (2013). Kimia Dasar 2. Bandung: CV.YRAMA WIDYA.



2



2



COVER BUKU



Gb.1.17. Buku 1



Gb.1.18. Buku 2



Gb.1.19. Buku 3