Makalah Kimia GAS MULIA Oleh XII IPA-3 Smaneta [PDF]

Citation preview

GAS MULIA MAKALAH Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Pelajaran Kimia



oleh kelompok 5 Dea Legina Ayu Kusumah Hasbi Ashshidiqy Jajam Arif Nurjaman Nova Novianti Selly Yanti Amelia Triana Hindayani



PEMERINTAH KABUPATEN SUBANG DINAS PENDIDIKAN SMA NEGERI 1 TANJUNGSIANG 2016



KATA PENGANTAR



Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT., yang telah memberi hidayah, kekuatan, kesehatan, dan ketabahan kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang susah payah kami susun. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Rasulullah SAW yang kita nanti-nantikan syafaatnya di dunia dan di akhirat. Penyusunan makalah ini bertujuan untuk memenuhi salah satu tugas mata pelajaran Kimia. Adapun judul makalah yang penulis ambil adalah “Gas Mulia”. Demikian dalam kesempatan ini kami ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan dorongan dan bantuan dengan penuh keikhlasan serta memberi arahan, petunjuk dan kemudahan kepada kami selama penyusunan makalah ini. Kami menyadari bahwa penyusunan makalah ini tidak lepas dari kekurangan-kekurangan serta masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan saran dan kritik dari berbagai pihak guna perbaikan untuk pembuatan makalah yang akan datang. Dengan tanpa mengurangi rasa hormat kami mengucapkan mohon maaf dan semoga makalah ini dapat bermanfaat guna menambah pengetahuan bagi kita semua khususnya bagi penulis dan pembaca. Wassalamu’alaikum wr.wb Tanjungsiang, November 2016



Penulis



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR..................................................................................i DAFTAR ISI...............................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah.................................................................. 1.2 Rumusan Masalah........................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian............................................................................. BAB II PEMBAHASAN 2.1 Kelimpahan atau keberadaan gas mulia di alam............................. 2.2 Produk yang mengandung unsur gas mulia.................................... 2.3 Sifat gas mulia ................................................................................ 2.3.1 Sifat Kimia....................................................................................... 2.3.2 Sifat Fisika....................................................................................... 2.4 Dampak positif gas mulia................................................................ 2.5 Dampak negatif gas mulia............................................................... 2.6 Proses pembuatan gas mulia........................................................... BAB III KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan..................................................................................... 3.2 Saran................................................................................................ DAFTAR PUSTAKA...................................................................................



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Gas mulia adalah unsur-unsur golongan VIIIA dalam tabel periodik. Disebut mulia karena unsur ini sangat stabil (sangat sukar bereaksi). Karena sifat stabilnya, unsur-unsur gas mulia ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik. Gas ini mempunyai sifat lengai, tidak reaktif, dan susah bereaksi dengan bahan



kimia lain. Gas mulia juga merupakan golongan kimia yang unsur-unsurnya memiliki elektron valensi luar penuh. Unsur-unsurnya adalah He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon), Kr (Kripton), Xe (xenon), dan Rn(Radon) yang bersifat radioaktif. Gas mulia pertama ditemukan pada tanggal 18 Agustus 1868 oleh Pierre Janssen dan Joseph Horman Lockyer. Di tahun 1898, Huge Erdmann mengambil nama Gas Mulia (Noble Gas) dari bahasa jerman Edelgas untuk menyatakan tingkatan kereaktifan Gas Mulia yang sangat rendah. Nama nobel dianalogikan dari Noble Metal (Logam Mulia), emas, yang dihubungkan dengan kekayaan dan kemuliaan. Gas mulia terdapat dalam atmosfer bumi, untuk helium terdapat di luar atmosfer. Helium dapat terbentuk dari peluruhan zat radioaktif uranium dan thorium. Semua unsur-unsur gas mulia terdiri dari atom-atom yang berdiri sendiri. Unsur gas mulia yang terbanyak di alam semesta adalah Helium (banyak terdapat di bintang) yang merupakan 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 kareana jumlahnya yang sangat sedikit pula radon disebut juga sebagai gas jarang. Dari uraian di atas, penulis tertarik untuk membuat makalah yang berjudul “Gas Mulia”. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas penulis dapat menentukan rumusan masalah antara lain sebagai berikut. 1) 2) 3) 4) 5) 6)



Bagaimana kelimpahan atau keberadaan Gas Mulia di alam? Apa saja produk yang mengandung unsur Gas Mulia? Bagaimana sifat Gas Mulia? Apa dampak positif Gas Mulia? Apa dampak negatif Gas Mulia? Bagaimana proses pembuatan Gas Mulia?



1.3 Tujuan Penelitian



Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai penulis dalam pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut. 1) Penulis dapat menjelaskan kelimpahan atau keberadaan Gas Mulia di alam. 2) Penulis dapat menjelaskan apa saja produk yang mengandung unsur 3) 4) 5) 6)



Gas Mulia. Penulis dapat menjelaskan sifat Gas Mulia. Penulis dapat menjelaskan dampak positif Gas Mulia. Penulis dapat menjelaskan dampak negatif Gas Mulia. Penulis dapat menjelaskan proses pembuatan Gas Mulia. BAB II PEMBAHASAN



2.1 Kelimpahan atau Keberadaan Gas Mulia di Alam Semua unsur gas mulia terdapat di udara, kecuali radon yang merupakan unsur radioaktif. Unsur gas mulia yang paling banyak terdapat dia udara adalah argon yang merupakan komponen ketiga terbanyak dalam udara setelah nitrogen dan oksigen. Unsur-unsur gas mulia, keculai radon, melimpah jumlahnya karena terdapat dalam udara bebas. Argon terdapat di udara bebas dengan kadar 0,93%, Neon 1,8x10-3%, Helium 5,2x10-4%, Kripton 1,1x10-4, dan Xenon 8,7x10-6%. Helium adalah unsur terbanyak jumlahnya di alam semesta karena Helium adalah salah satu unsur penyusun bintang dan matahari. Helium diperoleh dari sumursumur gas alam di Texas dan Kansas (Amerika Serikat). Helium dapat terbentuk dari peluruhan zat radioaktif uranium dan thorium. Udara mengandung gas mulia (Ar, Ne, Xe, dan Kr) walaupun dalam jumlah yang kecil, gas mulia di industri diperoleh sebagai hasil samping dalam industri pembuatan gas nitrogen dan O2. Radon dapat ditemukan di beberapa mata air dan mata air panas. Radon dibebaskan dari tanah secara alamiah, apalagi dikawasan bertanah digranit, radon juga dapat berkumpul di ruang bawah tanah dan tempat tinggal. 2.2 Produk yang Mengandung Unsur Gas Mulia Produk yang mengandung unsur gas mulia yaitu sebagai berikut.



1) He (Helium) Helium digunakan dalam kriogenik, sistem pernapasan laut dalam, untuk



mendinginkan



magnet



super



konduktor,



dan



untuk



pengembangan balon. 2) Ne (Neon) Neon memberikan pendar khas kemerahan jika digunakan di tabung hampa dan lampu neon. Sifat ini membuat neon terutama digunakan sebagai pembuat tanda. Neon digunakan untuk membuat lampu neon, lampu reklame dan pendingin. 3) Ar (Argon) Argon sering digunakan untuk bola lampu listrik dan pengelasan. 4) Kr (Krypton) Campuran krypton dan argon untuk pengisi lampu fluoresensi bertekanan



rendah.



Digunakan



dalam



lampu



kilat



fotografi



berkecepatan tinggi. 5) Xe (Xenon) Digunakan untuk mengisi lampu sorot, dan lampu berintensitas tinggi lainnya, mengisi bilik gelembung yang digunakan oleh ahli fisika untuk mempelajari partikel sub atom, pembuatan tabung elektron, lampu bakterisida, dan lampu stobaskopik. 6) Rn (Radon) Digunakan sebagai obat kanker. 2.3 Sifat Gas Mulia Sifat umum unsur gas mulia yaitu sebagai berikut. 1) Sedikit terdapat di atmosfer 2) Diperoleh dengan mencairkan udara 3) Tidak berwarna 4) Tidak berbau 5) Tidak berasa 6) He dan Ne tidak larut dalam air 7) Ar, Kr, dan Xe sedikit larut dalam air Gas mulia memiliki beberapa sifat baik secara fisika maupun kimia, sebelum membahasa hal tersebut mari kita lihat data-data dari gas mulia.



Gas Mulia Nomor Atom Elektron Valensi Jari-jari Atom



Helium 2 2 0,50



Neon 10 8 0,65



Massa atom



4,0026



20,1797



Argon 18 8 0,95 39,34



8 Massa jenis 0,1785 0,9 1,784 Titik Didih -268,8 -245,8 -185,7 Titik Leleh -272,2 -248,4 189,1 Biloks 0 0 0 Keelektronegatifan Entalpi Peleburan * 0,332 1,91 Entalpi Penguapan 0,0845 1,73 6,45 Afinitas Elektron 21 29 35 Energi Ionisasi 2640 2080 1520 Berikut merupakan beberapa sifat gas mulia. 2.3.1



Kripton 36 8 1,10



Xenon 54 8 1,30



Radon 86 8 1,45



83,3



131,29 222



3,75 -153 -157 0;2 3,1 1,64 9,03 39 1350



5,9 -108 -112 0;2;4;6 2,4 2,30 12,64 41 1170



9,73 -62 -71 0;4 2,1 2,89 16,4 41 1040



Sifat Kimia Gas-gas mulia tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan mudah



terbakar dalam kondisi standar. Gas mulia pernah disebut sebagai golongan 0 dalam tabel periodik unsur karena mempunyai valensi nol, yang berarti tidak dapat bereaksi dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa. Namun anggapan tersebut dapat dipatahkan dengan ditemukannya senyawa dengan keterlibatan gas mulia seperti golongan lain, gas mulia menunjukkan pola yang konfigurasi elektron yang teratur. 2.3.2



Sifat Fisika Gas-gas mulia yang memiliki gaya interatomik yang lemah, sehingga



membuat gas mulia memiliki titik leleh dan titik didih sangat rendah. Seluruh unsur gas mulia bersifat monoatomik dalam kondisi standar, termasuk unsur-unsur yang mempunyai mas atom lebih besar dari unsur padat. Helium memiliki beberapa sifat yang unik bila dibandingkan dengan unsur gas mulia lainnya. Yang pertama adalah helium mempunyai titik didih dan titik leleh yang rendah daripada unsur lain. Sifat itu dikenal sebagai superfluiditas. Helium adalah satu-satunya unsur yang tidak bisa dipadatkan dengan pendingin dibawah standar. Helium, neon, argon, kripton dan xenon mempunyai beberapa isotop stabil. Radon tidak



mempunyai isotop stabil. Isotop yang paling lama waktu hidupnya adlah 222 Rn yang mempunyai waktu paruh 3,8 hari kemudian meluruh membentuk helium dan polonium, yang akhirnya meluruh membentuk timah. Atom-atom gas mulia mempunyai jari-jari atom yang meningkat keperiode yang lebih tinggi meningkatnya jumlah elektron. Ukuran atom berhubungan dengan beberapa sifat. Misalnya, energi ionisasi menurun seiring meningkatnya jari-jari atom karena elektron valensi gas mulia yang lebih besar akan lebih jauh dari inti. Maka dari itu, ikatan inti atom ke elektron valensi menjadi lebih lemah. Gas mulia memiliki energi ionisasi terbesar diantara unsur-unsur dari setiap periode, yang mencerminkan stabilitas konfigurasi elektron dan berhubungan dengan kurang reaktifnya gas mulia. Gas mulia tidak dapat menerima elektron untuk membentuk anion stabil. Itulah mengapa gas mulia memiliki afinitas elektron negatif. 2.4 Manfaat Unsur atau Senyawa Gas Mulia Unsur atau senyawa gas mulia memiliki manfaat sebagai berikut. 1) Helium a. pengganti gas hidrogen untuk mengisi balon udara karena gas helium selain ringan juga tidak dapat terbakar. b. Sebagai pengisi tabung penyelaman bersama



oksigen,



menggantikan nitrogen yang terdapat di udara. Nitrogen dapat mengakibatkan bends yaitu keluarnya gelembung-gelembung gas nitrogen yang larut dalam darah seiring meningkatnya tekanan hidrostatik yang dialami sipenyelam disertai rasa sakit yang luar biasa. c. Dipakai untuk membuat lingkungan yang inert untuk mencegah oksidasi pada proses penyepuhan logam. d. Helium cair dapat digunakan sebagai refrigeran (cairan pendingin) terutama pada reaktor nuklir. e. Campuran Helium dan Oksigen juga dipakai oleh para pekerja dalam terowongan dan tambang bawah tanah yang bertekanan tinggi. f. Di rumah sakit, campuran Helium dan Oksigen dipakai sebagai pernapasan pada penderita asma.



2) Neon a. Neon biasanya digunakan untuk mengisi lampu neon. b. Neon digunakan juga sebagai zat pendingin, indicator tegangan tinggi, penangkal petir, dan untuk mengisi tabung televisi. c. Pengisi lampu reklame, memancarkan warna merah. d. Neon cair juga bisa digunakan sebagai pendingin pada reactor nuklir. 3) Argon a. Pengisi bola lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram yang panas. b. Dipakai untuk membuat lingkungan atmosfer yang inert. c. Pengisi lampun reklame, remancarkan warna merah muda pada tekanan rendah dan biru pada tekanan tinggi. d. Sebagai atmosfer pada pengelasan benda-benda yang terbuat dari titanium, stainless steel, magnesium, dan aluminium. 4) Kripton a. Standar ukuran internasional, 1 meter= 1.650.763,73 kali panjang b. c. d. e. f. 5) a. b. c. d. e.



gelombang gas kripton. Pengisi lampu kilat, memancarkan warna putih. Digunakan dalam lampu kilat untuk fotografi kecepatan tinggi. Dicampurkan dengan Argon untuk mengisi lampu induksi. Digunakan dalam lampu mercusuar. Digunakan sebagai laser untuk perawatan retina. Xenon Mengisi lampu blitz pada kamera Isotopnya dapat digunakan sebagai reaktor nuklir. Sebagai obat bius untuk pembedahan. Sebagai pengisi bola lampu yang berwarna-warni. Oksida xenon merupakan oksidator kuat karena mudah berubah



menjadi unsurnya. 6) Radon a. Terapi penyakit kanker (memancarkan sinar radioaktif) b. Berperan sebagai sistem peringatan gempa. 2.5 Dampak Negatif Gas Mulia 1) Helium a. Jika digunakan campuran nitrogen dan oksigen untuk membuat udara buatan, nitrogen yang terisap mudah terlarut dalam darah dan dapat menimbulkan halusinasi pada penyelam.



b. Ketika penyelam kembali ke permukaan (tekanan atmosfer) gas nitrogen keluar dari darah dengan cepat. Terbentuknya gelembung gas dalam darah dapat menimbulkan rasa sakit atau kematian. c. Inhalasi Helium dapat berbahaya jika dilakukan secara berlebihan karena helium merupakan gas asfiksian yang dapat menggantikan oksigen dalam paru-paru dan mengganggu pernapasan normal. d. Penghirupan helium murni secara terus menerus dapat menyebabkan kematian. 2) Neon a. Neon bisa terhirup melalui pernapasan. Neon yang terlepas dalam ruangan tertutup bisa memicu sesak napas. b. Kontak kulit dengna neon cair yang bersuhu amat rendah bisa menyebabkan radang dingin. c. Neon yang terhirup dalam jumlah besar akan memicu pusing, mual, muntah, kehilangan kesadaran, dan kematian. d. Dalam ruangan yang tertutup, neon yang terlepas bisa mengurangi konsentrasi oksigen di udara. 3) Argon a. Argon bisa terhirup dan masuk ke dalam tubuh. Jika terhirup pada ruangan tertutup, korban bisa lemas karena kekurangan oksigen akibat didesak oleh Argon. b. Efek lain yang mungkin timbul saat menghirup Argon adalah pusing, sakit kepala, sesak napas, mual, muntah, kehilangna kesadaran, dan pada kasus parah mengakibatkan kematian. c. Jumlah yang berlebihan menyebabkan keracunan pada tanaman. 4) Kripton a. Gas ini bersifat inert dan diklasifikasikan sebagai gas yang menyebabkan sesak napas ringan. b. Inhalasi dalam konsentrasi berlebihan dapat menyebabkan pusing, mual, muntah, kehilangan kesadaran, dan bahkan kematian. c. Berkurangnya kewaspadaan mental dan terganggunya koordinasi otot. d. Khusus untuk manusia tergantung dari kekuatan radioaktifnya, radiasi



nuklir



dapat



menyebabkan



menghilangnya



rambut,



membunuh sel-sel saraf, dan pembuluh darah yang dapat menyebabkan kejang dan kematian mendadak, menghancurkan



sebagian atau seluruh bagian tiroid, berkurangnya jumlah limfosit darah, menyebabkan kerusakan pada lapisan saluran usus yang dapat menyebabkan mual, muntah dan diare berdarah, serta dapat menyebabkan kemandulan. 5) Xenon a. Xenon tidak beracun tapi senyawanya sangat beracun karena sifat oksidatornya yang sangat kuat. 6) Radon a. Radon menghasilkan hasil peluruhan berbentuk padat dan cenderung membentuk debu halus yang mudah memasuki jalur udara



dan



melekat



permanen



dalam



jaringan



paru-paru,



menghasilkan paparan lokal yang parah. b. Radon dalam rumah menyebabkan kematian akibat kanker paruparu. 2.6 Proses Pembuatan Produk yang Mengandung Gas Mulia Di alam, gas mulia berada dalam bentuk monoatomik karena bersifat tidak reaktif. Oleh karena itu untuk memperoleh gas mulia (pembuatan gas mulia) umumnya menggunakan pemisahan secara fisika. Perkecualian adalah radon yang diperoleh dari peluruhan unsur radioaktif. 1) Pembuatan He dari gas alam Gas alam mengandung hidrokarbon dan zat seperti CO 2, uap air, He, dan pengotor lainnya. Untuk mengekstraksi He dari gas alam, digunakan proses pengembunan(liquefaction). Pada tahap awal CO 2 dan uap air terlebih dahulu dipisahkan (hal ini karena pada proses pengembunan, CO2 dan uap air dapat membentuk padatan yang menyebabkan penyumbatan pipa). Kemudian, gas alam diembunkan pada suhu di bawah suhu pengembunan hidrokarbon tetapi di atas suhu pengembunan He. Dengan demikian, diperoleh produk berupa campuran gas yang mengandung -50% He, N2, dan pengotor lainnya. Selanjutnya, He dimurnikan dengan proses antara lain: a. Proses kriogenik (kriogenik artinya menghasilkan dingin) Campuran gas diberi tekanan, lalu didinginkan dengan cepat agar N2 mengembun sehingga dapat dipisahkan. Sisa



campuran dilewatkan melalui arang teraktivasi yang akan menyerap pengotor sehingga diperoleh He yang sangat murni. b. Proses adsorpsi Campuran gas dilewatkan melalui bahan penyerap yang secara selektif menyerap pengotor. Proses ini menghasilkan He dengan kemurnian 99,997% atau lebih. 2) Ekstraksi He, Ne, Er, Kr, dan Xe dari udara Proses yang digunakan disebut teknologi pemisahan udara. Pada tahap awal, CO2, dan uap air dipisahkan terlebih dahulu. Kemudian, udara diembunkan dengan pemberian tekanan -200 atm diikuti pendinginan cepat. Sebagian besar udara akan membentuk fase cair dengan kandungan gas mulia lebih banyak, yakni -60% gas mulia(Ar, Kr, Xe) dan sisanya -30% O2, dan 10% N2. Sisa udara yang mengandung He dan Ne tidak mengembun karena titik didih kedua gas tersebut sangat rendah. Selanjutnya Ar, Kr, dan Xe dalam udara cair dipisahkan menggunakan proses sebagai berikut. a. Proses adsorpsi Pertama O2 dan Ne dipisahkan



terlebih



dahulu



menggunakan reaksi kimia. O2 direaksikan dengan Cu panas. Lalu N2 direaksikan dengan Mg. Sisa campuran (Ar, Kr, Xe) kemudian diadsorpsi oleh arang teraktivasi. Sewaktu arang dipanaskan perlahan, pada kisaran suhu tertentu setiap gas akan terdesorpsi atau keluar dari arang. Ar diperoleh pada suhu sekitar -800 oC, sementara Kr dan Xe pada suhu yang lebih tinggi. b. Proses distilasi fraksional Menggunakan kolom distilasi fraksional bertekanan tinggi. Prinsip pemisahan adalah perbedaan titik didih zat. Karena titik didih N2 paling rendah. Maka N2 terlebih dahulu dipisahkan. Selanjutnya Ar dan O2 dipisahkan. Fraksi berkadar 10% Ar ini lalu dilewatkan melalui kolom dostilasi terpidsah dimana diperoleh Ar dengan kemurnian -98% (Ar dengan kemurnian 99,9995% masih dapat diperoleh dengan proses lebih lanjut). Sisa gas, yakni Xe dan Kr, dipisahkan pada tahap distilasi selanjutnya. 3) Ekstraksi RN dari peluruhan unsur radioaktif



Radon diperoleh dari peluruhan panjang unsur radioaktif U-238 dan peluruhan langsung Ra-226. Rn bersifat radioaktif dan mempunyai waktu paro yang pendek yakni 3,8 hari sehingga cenderung cepat meluruh menjadi unsur lain. Radon belum diproduksi secara komersial.



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Penulis akan memberikan kesimpulan dari penelitian yang dilakukan sebagai berikut. 1) Kelimpahan atau Keberadaan Gas Mulia di Alam Semua unsur gas mulia terdapat di udara, kecuali radon yang merupakan unsur radioaktif. Unsur gas mulia yang paling banyak terdapat dia udara adalah argon yang merupakan komponen ketiga terbanyak dalam udara setelah nitrogen dan oksigen. Unsur-unsur gas mulia, keculai radon, melimpah jumlahnya karena terdapat dalam udara bebas. Argon terdapat di udara bebas dengan kadar 0,93%, Neon 1,8x10-3%, Helium 5,2x10-4%, Kripton 1,1x10-4, dan Xenon 8,7x10-6%. 2) Produk yang Mengandung Unsur Gas Mulia a. He (Helium) b. Ne (Neon) c. Ar (Argon) d. Kr (Kripton) e. Xe (Xenon) f. Rn (Radon) 3) Sifat Gas Mulia a. Sifat kimia b. Sifat fisika 4) Manfaat dari unsur atau senyawa Gas Mulia a. He (Helium) b. Ne (Neon) c. Ar (Argon) d. Kr (Kripton) e. Xe (Xenon) f. Rn (Radon)



5) Dampak negatif Gas Mulia a. He (Helium) b. Ne (Neon) c. Ar (Argon) d. Kr (Kripton) e. Xe (Xenon) f. Rn (Radon) 6) Proses pembuatan produk yang mengandung Gas Mulia a. Pembuatan He dari gas alam (1) Proses kriogenik (kriogenik artinya menghasilkan dingin) (2) Proses adsopsi b. Ekstraksi He, Ne, Er, Kr, dan Xe dari udara (1) Proses adsorpsi (2) Proses distilasi fraksional c. Ekstraksi RN dari peluruhan unsur radioaktif 3.2 Saran Penulis akan memberikan saran dari penelitian yang dilakukan sebagai berikut. 1) Sebaiknya kita menggunakan gas mulia untuk kepentingan yang positif. 2) Hindari penggunaan gas mulia yang akan meimbulkan dampak negatif.