Unsur-unsur Gas Mulia
Disusun oleh Alfa AndreasGas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan VIIIA (dalam sistem periodik terletak dalam kolom yang paling kanan) yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan sebagian ditemukan di alam dalam bentuk monoatomic (Ion yang terbentuk dari atom tunggal, Ion monoatomik juga dikenal sebagai ion sederhana). unsur-unsur yang terdapat dalam gas mulia yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon(Ar), Kripton(Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn). Tidak ditemukan satupun senyawa alami dari gas mulia. Menurut Lewis, kestabilan gas mulia tersebut disebabkan konfigurasi elektronnya yang terisi penuh, yaitu konfigurasi oktet (dupletuntuk Helium). Kestabilan gas mulia dicerminkan oleh energi ionisasinya yang sangat besar, dan afinitas elektronnya yang sangat rendah (bertanda positif). Unsur-unsur ini disebut gas mulia karena sifatnya yang sangat sukar bereaksi (inert). Gas-gas ini pun sangat sedikit kandungannya di bumi.
▸ Baca selengkapnya: proses pembuatan unsur gas mulia
(2)Sejarah gas mulia berawal dari penemuan Cavendish pada tahun 1785. Cavendish menemukan sebagian kecil bagian udara (kuarang dari 1/2000 bagian) sama sekali tidak berreaksi 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 tahun 1895 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.
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 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 berreaksi.
Asal usul nama unsur gas mulia: 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.
Nomor atom 2 10 18 32 54 89
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 20,179 7
39,348 83,8 131,29 222
Massa jenis (kg/m3) 0,1785 0,9 1,784 3,750 5,9 9,73
Titik didih (0C) -268,8 -245,8 -185,7 -153 -108 -62
Titik leleh (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)
41 41 39 35 29 21
Densitas (g L-1 ) 0,178 0,900 1,78 3,73 5,89 9,73
Energi ionisasi (kJ/mol) 2680 2080 1520 1350 1170 1040
*Helium dipadatkan dengan cara menaikkan tekanan menaikkan tekanan bukan menurunkannya.
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
contoh :
Br = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
menjadi
Br = [Ar] 4s2 3d10 4p5
Sifat-sifat umum gas mulia antara lain :
1. Tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan sedikit larut dalam air.
2. Mempunyai electron valensi 8 dan khusus untuk Helium mempunyai elekron valensi 2.
3. Terdiri atas satu atom (monoatomik).
4. Kulit terluarnya sudah penuh maka gas mulia bersifat stabil dan tidak reaktif. Jadi, afinitas elektronnya mendekati nol.
Dari tabel dapat dilihat bahwa jari-jari atom gas mulia sangat kecil sehingga jarak antara elektron valensi (elektron pada kulit terluar) dengan intinya sangat dekat. Akibatnya harga energi ionisasinya sangat besar yang menyebabkan gas mulia sangat sulit melepaskan elektron. Sementara afinitas elektron yang rendah menyebabkan gas mulia sangat sulit menerima elektron. Gabungan sifat ini menyebabkan gas mulia sangat sulit bereaksi (inert). Di alam tidak pernah ditemukan gas mulia dalam bentuk senyawa namun berupa molekul monoatomik (atom yang berdiri sendiri).
Kestabilan gas mulia yang sangat tinggi juga dapat dilihat pada titik didih dan titik lelehnya yang sangat rendah maka gaya tairk menarik antar partikel gas mulia sangat kecil. Perbedaan titik leleh dan titik didihnya juga sangat kecil, hal ini berarti daya tarik antar partikel dalam fase cair hampir sama dengan daya tarik antar partikel dalam fase gas.
Dari atas ke bawah jari-jari atom gas mulia makin besar dan energi ionisasinya makin kecil. Hal ini mengakibatkan unsur gas mulia dari atas
ke bawah semakin mudah melepas elektron sehingga kereaktifannya juga
semakin bertambah.
Gas Mulia hanya akan mencair atau menjadi padat jika energi molekul-molekul menjadi sangat dilemahkan, yaitu pada suhu yang sangat rendah. Walaupun senyawa gas mulia telah berhasil dibuat, namun tetap harus diakui bahwa unsur gas mulia lebih stabil dari semua golongan lainnya.
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, XeF4dan 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.
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
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 :
226
88Ra → 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.
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
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 Å 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.
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
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.
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 XePtF6yang berwarna 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 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)
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.
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.
4. Kripton
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.
6. Radon
