Unsur unsur Gas nitrogen Mulia
Unsur-unsur Gas Mulia
Disusun oleh Alfa Andreas
Gas 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.
Berikut adalah letak unsur-unsur Gas Mulia di tabel periodik.
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.
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 barhasil 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 berreaksi.
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
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.
Sifat
Heliu
m
Neon
Argo
n
Kript
on
Xeno
n
Rad
on
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
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 :
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 molekulmolekul 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 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, 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
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 :
226
222
4
88Ra →
86Rn + 2He
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 1s 1 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 BiHe 2, 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 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.
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 PtF 6 dan
ternyata menghasilkan senyawa yang stabil XePtF 6yang berwarna
kuning sesuai dengan persamaan reaksi:
Xe + PtF6 → Xe+(PtF6)Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF 6, 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, jarijari 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)
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
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.
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.
Disusun oleh Alfa Andreas
Gas 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.
Berikut adalah letak unsur-unsur Gas Mulia di tabel periodik.
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.
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 barhasil 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 berreaksi.
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
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.
Sifat
Heliu
m
Neon
Argo
n
Kript
on
Xeno
n
Rad
on
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
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 :
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 molekulmolekul 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 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, 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
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 :
226
222
4
88Ra →
86Rn + 2He
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 1s 1 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 BiHe 2, 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 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.
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 PtF 6 dan
ternyata menghasilkan senyawa yang stabil XePtF 6yang berwarna
kuning sesuai dengan persamaan reaksi:
Xe + PtF6 → Xe+(PtF6)Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF 6, 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, jarijari 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)
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
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.
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.