Gas Mulia
Di abad ke-18, H. Cavendish menemukan komponen yang inert di udara.Di tahun 1868, suatu garis di spektrum sinar matahari yang tidak dapat diidentifikasi ditemukan dan disarankan garis tersebut disebabkan oleh unsur baru, helium.
Berdasarkan fakta ini, di akhir abad ke-19 W. Ramsay mengisolasi He, Ne, Ar, Kr, dan Xe dan dengan mempelajari sifat-sifatnya ia dapat menunjukkan bahwa gas-gas tersebut adalah unsur baru. Walaupun argon berkelimpahan hampir 1% di udara, unsur ini belum diisolasi hingga Ramsay mengisolasinya dan gas mulia sama sekali tidak ada dalam tabel periodiknya Mendeleev. Hadiah Nobel dianugerahkan pada Ramsay tahun 1904 atas keberhasilannya ini.
Gas mulia ditemukan di dekat golongan halogen dalam tabel periodik.Karena unsur gas mulia memiliki konfigurasi elektron yang penuh, unsur-unsur tersebut tidak reaktif dan senyawanya tidak dikenal.Akibatnya gas-gas ini dikenal dengan gas inert. Namun, setelah penemuan senyawa gas-gas ini, lebih tepat untuk menyebutnya dengan unsur gas mulia, seperti yang digunakan di sini.
Unsur-unsur gas mulia (golongan VIIIA) terdiri atas helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn). Sifatnya yang tidak reaktif ini menyebabkan gas mulia ditemukan di alam sebagai atom tunggal atau monoatomik.Sumber utama gas mulia adalah udara, kecuali untuk He dan Rn.He lebih banyak ditemukan di gas alam, sementara Rn berasal dari peluruhan panjang unsur radioaktif unsur uranium dan peluruhan langsung radium.Jumlahnya yang sangat sedikit di atmosfer atau di udara membuat gas mulia disebut juga dengan gas jarang.
Dalam satu golongan, jari-jari atom unsur-unsur gas mulia dari atas ke bawah semakin besar karena bertambahnya kulit yang terisi elektron sedangkan energi ionisasinya dari atas ke bawah semakin kecil karena gaya tarik inti atom terhadap elektron terluar semakin lemah. Afinitas elektron unsur-unsur gas mulia sangat kecil sehingga hampir mendekati nol. Titik didih unsur-unsur gas mulia berbanding lurus dengan kenaikan massa atom, hal ini juga berlaku untuk titik leleh gas mulia.
Unsur-Unsur Gas Mulia
Helium
- Sejarah Helium
Helium berasal dari bahasa Yunani yaitu helios yang berarti matahari. Janssen menemukan bukti keberadaan helium pada saat gerhana matahari total tahun 1868 ketika dia mendeteksi sebuah garis baru di spektrum sinar matahari. Lockyer dan Frankland menyarankan pemberian nama helium untuk unsur baru tersebut. Pada tahun 1895, Ramsay menemukan helium di mineral cleveite uranium.
Pada saat yang bersamaan kimiawan Swedia Cleve dan Langlet menemukan helium di cleveite. Rutherford dan Roys pada tahun 1907 menunjukkan bahwa partikel-partikel alpha tidak lain adalah nukleus helium.
Baca Juga :Gelombang Elektromagnetik
- Sumber Helium
Helium merupakan elemen kedua terbanyak di alam semesta.Helium diproses dari gas alam, karena banyak gas alam yang mengandung gas helium.Secara spektroskopik helium telah dideteksi keberadaannya di bintang-bintang, terutama di bintang yang panas.Helium juga merupakan komponen penting dalam reaksi proton-proton dan siklus karbon yang memberikan bahan bakar matahari dan bintang-bintang lainnya.
Pemfusian hidrogen menjadi helium menghasilkan energi yang luar biasa dan merupakan proses yang dapat membuat matahari bersinar secara terus-menerus. Kadar helium di udara sekitar 1 dalam 200,000.Walau banyak terdapat dalam berbagai mineral radioaktif sebagai produk-produk radiasi, sebagian besar pasokan helium untuk Amerika Serikat terdapat di sumur-sumur minyak Texas, Oklahoma, dan Kansas.Di luar AS, pabrik ekstraksi helium hanya terdapat di Polandia, Rusia dan di India (data tahun 1984).
- Sifat-sifat Helium
Helium memiliki titik lebur paling rendah di antara unsur-unsur dan banyak digunakan dalam riset suhu rendah (cyrogenic) karena titik leburnya dekat dengan 0° Kelvin. Unsur ini juga sangat penting untuk penelitian superkonduktor.Dengan menggunakan helium cair, Kurti beserta yang lainnya telah berhasil mencapai suhu beberapa mikrokelvin dengan proses adiabatic demagnitization nukleus tembaga.
Helium memiliki sifat-sifat unik lainnya, yaitu sebagai satu-satunya benda cair yang tidak bisa diubah bentuknya menjadi benda padat hanya dengan menurunkan suhu. Unsur ini tetap dalam bentuknya yang cair sampai 0 derajat Kelvin pada tekanan normal, tetapi akan segera berbentuk padat jika tekanan udara dinaikkan. 3He dan 4He dalam bentuk padat sangat menarik karena keduanya dapat berubah volume sampai 30% dengan cara memberikan tekanan udara.
Spesifikasi panas helium sangat tinggi. Berat jenis gas helium pada titik didih normal juga sangat tinggi. Molekul-molekul gasnya mengembang dengan cepat ketika dipanaskan ke suhu ruangan.Sebuah bejana yang diisi dengan gas helium pada 5 dan 10 Kelvin harus diperlakukan seakan-akan berisikan helium cair karena perubahan tekanan yang tinggi yang berasal dari pemanasan gas ke suhu ruangan.
Secara normal, helium memiliki 0 valensi, tapi ia juga memiliki tendensi untuk menggabungkan diri dengan unsur-unsur lainnya. Cara membuat helium difluorida telah dipelajari dan senyawa HeNe dan ion-ion He+ dan He+ + juga telah diteliti.
Baca Juga :Pengertian Atom
- Isotop-isotop
Ada 7 isotop helium yang diketahui: helium cair (He-4) yang muncul dalam dua bentuk: He-4I dan He-4II dengan titik transisi pada 2.174K. He-4I (di atas suhu ini) adalah cair, tetapi He-4II (di bawah suhu tersebut) sangat berbeda dari bahan-bahan kimia lainnya.Helium mengembang ketika didinginkan, konduktivitas kalornya sangat tinggi, dan konduksi panas atau viskositasnya tidak menuruti peraturan-peraturan biasanya.
Neon
- Sejarah Neon
Ditemukan oleh Ramsay dan Travers pada tahun 1898. Neon adalah unsur gas mulia yang terdapat atmosfer hingga 1:65000 udara. Neon diperoleh denganmencairkan udara dan melakukan pemisahan dari gas lain dengan penyulingan bertingkat.
- Isotop Neon
Neon alami terdiri dari camuran tiga isotop, enam isotop lainnya tidak stabil
- Senyawa Neon
Neon adalah unsur yang tidak mudah bereaksi (inert).Dilaporkan bahwa Ne dapat bersenyawa dengan fluor.Namun, masih menjadi pertanyaan apakah senyawa Neon tersebut ada meski bukti keberadaan senyawa tersebut ada.
Ion Ne+, (NeAr)+, (NeH)+, dan (HeNe+) diketahui dari analisis spektrofotometri optik dan spektrofotometrik massa. Neon juga membentuk hidrat yang tidak stabil.
- Sifat Neon
Dalam tabung vakum yang melepaskan muataaan listrik, Neon menyala oranye kemerahan. Memiliki kemampuan mendinginkan refrigerator 40 kali lipat dari helium cair dan 3 kali lipat lebih dari hidrogen cair. Neon tamak adat, inert dan lebih murah daripada helium bila diperlukan sebagai bahan pendingin (refrigerant).
Dibandingkan semua gas mulia, peleasan muatan Neon memiliki intensitas lebih tinggi ada tegangan dan arus yang luar biasa.
Baca Juga :Rumus Konversi Suhu
Argon
- Sejarah Argon
Keberadaan argon di udara sudah diduga oleh Cavendish pada tahun 1785, dan ditemukan oleh Lord Raleigh dan Sir William Ramsay pada tahun 1894.
- Sumber Argon
Argon dihasilkan dari penyulingan bertingkat udara cair karena atmosfer mengandung 0.94% Argon. Atmosfer Mars mengandung 1.6% isotop Argon 40 dan sebesar 5 ppm untuk isotop Argon 36.
- Sifat-sifat Argon
Argon larut dalam air, 2.5 kali lipat daripada nitrogen, dan memiliki kelarutan yang sama dengan oksigen. Argon tidak berwarna dan tidak berbau, baik dalam bentuk gas dan cair.Argon dikenal sebagai gas inert dan tidak diketahui senyawa kimia yang dibentuknya seperti halnya krypton, xenon dan radon.
- Isotop Argon
Secara alami, Argon merupakan campuran dari 3 isotop.Diketahui 12 isotop lainnya yang bersifat radioaktif.
Kripton
- Sejarah Kripton
Ditemukan pada tahun 1898 oleh Ramsay dan Travers dalam residu yang tersisa setelah udara cair hampir menguap semua.Pada tahun 1960, disetujui secara internasional bahwa satuan dasar panjang, meter, harus didefinisikan sebagai garis spektrum merah oranye dari86Kr. Hal ini untuk menggantikan standar meter di Paris, yang semula didefinisikan sebagai batangan alloy platina-iridium.
Pada bulan Oktober 1983, satuan meter, yang semula diartikan sebagai satu per sepuluh juta dari kuadrat keliling kutub bumi, akhirnya didefinisi ulang oleh lembaga International bureau of Weights and Measures, sebagai panjang yang dilalui cahaya dalam kondisi vakum selama interval waktu 1/299,792,458 detik.
- Sumber Kripton
Kripton terdapat di udara dengan kadar 1 ppm. Atmosfer Mars diketahui mengandung 0.3 ppm kripton. Kripton padat adalah zat kristal berwarna putih dengan struktur kubus pusat muka yang merupakan sifat umum pada semua gas mulia.
- Sifat-sifat Kripton
Kripton tergolong gas mulia.Memiliki garis spektrum berwarna hijau terang dan oranye.
- Isotop Kripton
Di alam, kripton memiliki enam isotop stabil.Dikenali juga 1 isotop lainnya yang tidak stabil.Garis spektrum kripton dapat dihasilkan dengan mudah dan beberapa di antaranya sangat tajam untuk bisa dibedakan.Awalnya kripton diduga tidak tidak bersenyawa dengan unsur lainnya, tapi sekarang sudah ditemukan beberapa senyawa kripton.
Kripton difluorida sudah pernah dibuat dalam ukuran gram dan sekarang sudah dapat dibuat dengan beberapa metode.Senyawa fluorida lainnya dan garam dari asam oksi kripton pun telah dilaporkan.Ion molekul dari ArK+ dan KrH+ telah diidentifikasi dan diinvestigasi, demikian juga KrXe dan KrXe+ pun telah memiliki beberapa bukti.
Baca Juga :Fluida Statis
Xenon
- Sejarah Xenon
Ditemukan pada tahun 1898 oleh Ramsay dan Travers dalam residu yang tersisa setelah menguapkan udara cair.Xenon adalah anggota gas mulia atau gas inert.Terdapat di atmosfer kita dengan kandungan satu bagian per dua puluh juta bagian atmosfer.Xenon terdapat dalam atmosfer Mars dengan kandungan 0.08 ppm.Unsur ini ditemukan dalam bentuk gas, yang dilepaskan dari mineral mata air tertentu, dan dihasilkan secara komersial dengan ekstraksi udara cair.
- Isotop Xenon
Xenon di alam terdiri dari sembilan isotop stabil.Ada pula 20 isotop tidak stabil yang telah dikenali.Sebelum tahun 1962, diasumsikan bahwa xenon dan gas mulia lainnya tidak dapat membentuk senyawa.Beberapa tahun terakhir telah ditemukan bahwa xenon, seperti halnya unsur gas mulia lainnya, memang membentuk senyawa.
Di antara senyawa xenon tersebut adalah natriun perxenat, xenon deuterat, xenon hidrat, difluorida, tetrafluorida dan heka fluorida.Xenon trioksida, yang sangat eksplosif, sudah dapat dibuat.Lebih dari 80 senyawa xenon telah dibuat dengan xenon yang terikat secara kimiawi dengan fluor dan oksigen.Beberapa senyawa xenon memiliki warna. Senyawa Xenon dengan logam telah dihasilkan dengan menggunakan tekanan ratusan kilobar. Xenon dalam tabung vakum menghasilkan kilau biru yang indah ketika dieksitasi dalam pelepasan muatan listrik.
Radon
- Sejarah Radon
Unsur ini ditemukan pada tahun 1900 oleh Dorn, yang menyebutnya sebagai emanasi (pancaran) radium.Pada tahun 1908, Ramsay dan Gray, yang menamakannya niton, mengisolasi unsur tersebut dan menetapkan kerapatannya, kemudian diketahui bahwa unsur ini adalah gas terberat dari semua unsur yang telah ditemukan saat itu.Radon bersifat inert dan menempati posisi terakhir pada grup gas mulia pada Tabel Periodik.Sejak tahun 1923, unsur ini baru dinamakan radon.
Baca Juga :Pembiasan Cahaya – Pengertian, Indeks, Penerapan dan Contoh
- Isotop Radon
Ada 20 isotop radon yang telah diketahui. Radon-222, berasal dari radium, memilliki paruh waktu 3.823 hari dan merupakan pemancar partikel alfa; Radon-220 berasal dari thorum dan disebut thoron, memiliki masa paruh 55.6 detik dan juga merupakan pemancar partikel alfa. Radon-219 berasal dari actinium dan karenanya disebut actinon, memiliki masa paruh 3.96 detik dan termasuk pemancar alfa. Diperkirakan bahwa setiap satu mil persegi tanah dengan kedalaman 6 inch mengandung 1 gram radium, yang melepaskan radon dalam jumlah yang sedikit ke udara.Radon terdapat di beberapa air panas alam, seperti yang berada di Hot Springs, Arkansas.
- Sifat-sifat Radon
Rata-rata, satu bagian radon terdapat dalam 1 x 1021 bagian udara.Pada suhu biasa, radon tidak berwarna, tetapi ketika didinginkan hingga mencapai titik bekunya, radon memancarkan fosforesens yang teerang, yang kemudian menjadi kuning seiring menurunnya suhu.Radon berwarna merah sindur pada suhu udara cair.Telah dilaporkan bahwa fluor bereaksi dengan radon, membentuk senyawa fluorida.Radon klathrat juga telah ditemukan.
- Penanganan Radon
Radon harus ditangani dengan hati-hati seperti bahan material radioaktif lainnya.Bahaya langsung radon berasal dari masuknya radon lewat jalan pernafasan dalam bentuk gas ataupun debu radon di udara.Ventilasi yang baik harus dipersiapkan di mana radium, torium atau actinium disimpan untuk mencegah bertambahnya radon.
Bertambahnya radon (radon build-up) merupakan salah satu pertimbangan dalam pertambangan uranium.Baru -baru ini, radon build-up telah dikhawatirkan terdapat di rumah-rumah.Terpapar dengan radon dapat menyebabkan kanker paru-paru. Di Amerika Serikat, sangat direkomendasikan tindakan perbaikan bila udara di rumah mngandung Radon sebesar 4 pCi/l.
- Ununoctium
Pada tahun 1999, tim Lawrence Berkeley Labs mempublikasikan sebuah paper dalam jurnal Physical Review Papers, yang mengklaim penemuan unsur 118. Komunitas peneliti terkejut, berharap bahwa masa peluruhan 118 (eka-radon) akan lebih lama daripada unsur 114. Unsur 116 juga disintesis selama reaksi ini, yang menggunakan reaksi fusi dingin untuk menggabungkan 108Pb dan 86Kr bersamaan.
Bagaimanapun, percobaan belum pernah diulang dengan berhasil di laboratorium lainnya. Petugas Lawrence Berkeley Labs menarik kembali paper mereka pada tahun 2001.Dikatakan bahwa mereka salah menginterpretasikan data mereka.Meski demikian, unsaha menghasilkan unsur 118 belum berhenti, dan unsur 118 masih memungkinkan untuk disintesis.
Baca Juga :Ilmu Alam
Sifat Atomik
- Jari-Jari Atom
Dalam satu golongan, jari-jari atom unsur-unsur gas mulia dari atas ke bawah semakin besar karena meskipun muatan inti bertambah positif, namun jumlah kulit semakin banyak. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron semakin lemah, akibatnya jari-jari atom bertambah besar.
- Energi Ionisasi
Energi Ionisasi unsur-unsur golongan gas mulia dari atas ke bawah cenderung semakin kecil.Hal ini dikarenakan meski muatan inti bertambah positif, namun jari-jari atom bertambah besar. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron terluar semakin lemah sehingga energi ionisasi semakin berkurang
- Keelektronegatifan
Nilai keelektronegatifan He, Ne, dan Ar tidak ada, sedangkan nilai keelektronegatifan berkurang dari Kr ke Rn
- Bilangan Oksidasi
Nilai bilangan oksidasi He, Ne dan Ar adalah nol, sedangkan Kr, Xe, dan Rn memiliki beberapa bilangan oksidasi.
- Sifat Fisis
Selain memiliki karakteristik yang khas pada sifat atomik, gas mulia juga memiliki karakteristik yang khas untuk sifat fisisnya.
Dari data di atas, kita dapat melihat adanya keteraturan berikut :
- Kerapatan bertambah dari He ke Rn
Nilai kerapatan gas mulia dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom, dan gaya London. Nilai kerapatan semakin besar dengan pertambahan masa atom dan kekuatan gaya London, dan sebaliknya semakin kecil dengan pertambahan jari-jari atom. Karena nilai kerapatan gas mulia bertambah dari He ke Rn, maka kenaikan nilai massa atom dan kekuatan gaya London dari He ke Rn lebih dominan dibandingkan kenaikan jari-jari atom.
- Titik leleh dan titik didih bertambah dari He ke Rn
Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn sehingga atom-atom gas mulia semakin sulit lepas. Dibutuhkan energi, dalam hal ini suhu yang semakin besar untuk mengatasi gaya London yang semakin kuat.
- Daya hantar panas berkurang dari He ke Rn
Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn. Dengan kata lain, partikel relatif semakin sulit bergerak sehingga energi, dalam hal ini panas, akan semakin sulit pula untuk ditransfer.
Gas Mulia di Alam
- Komposisi Gas Mulia dalam udara kering
Sifatnya yang tidak reaktif ini menyebabkan gas mulia ditemukan di alam sebagai atom tunggal atau monoatomik.Sumber utama gas mulia adalah udara, kecuali untuk He dan Rn.He lebih banyak ditemukan di gas alam, sementara Rn berasal dari peluruhan panjang unsur radioaktif unsur uranium dan peluruhan langsung radium.Jumlahnya yang sangat sedikit di atmosfer atau di udara membuat gas mulia disebut juga dengan gas jarang.
- Ekstraksi Gas Mulia
Gas mulia di alam berada dalam bentuk monoatomik kerena bersifat tidak reaktif.Oleh karena itu, ekstraksi gas mulia umumnya menggunakan pemisahan secara fisis.Perkecualian adalah radon yang diperoleh dari peluruhan unsur radioaktif.
- Ekstraksi He dari gas alam
Gas alam mengandung hidrokarbon dan zat seperti CO2, uap air, He, dan pengotor lainnya. Untuk mengekstraksi He dari gas alam, digunakan proses pengembunan (liquefaction). Pada tahap awal, CO2 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 sebagai berikut :
- Proses Kriogenik
Kriogenik sendiri artinya adalah 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.
- Proses Adsorpsi
Campuran gas dilewatkan melalui bahan penyerap (adsorbent bed) yang secara selektif menyerap pengotor. Proses ini menghasilkan He dengan kemurnian 99,997% atau lebih.
- Ekstraksi He, Ne, Ar, 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 yang lebih banyak, yakni 60% gas mulia (Ar, Kr, Xe) dan sisanya 30% 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, antara lain:
- Proses adsorpsi
Pertama, O2 dam N2 dipisahkan terlebih dahulu menggunakan reaksi kimia.O2 direaksikan dengan Cu panas. Lalu N2 direaksikan dengan Mg. sisa campuran (A, Xe, dan Kr) kemudian akan diadsorpsi oleh arang teraktivasi. Sewaktu arang dipanaskan perlahan, pada kisaran suhu tertentu setiap gas akan terdesorpsi atau keluar dari arang. Air diperoleh pada suhu sekitar -80 , sementara Kr dan Xe pada suhu yang lebih tinggi.
- Proses distilasi fraksional
Proses ini 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% Air ini lalu dilewatkan melalui kolom distilasi terpisah dimana diperoleh Ar dengan kemurinian 98% (Ar dengan kemurnian 99,9995% masih dapat diperoleh dengan proses lebih lanjut). Sisa gas, yakni Xe dan Kr, dipisahkan pada tahapan distilasi selanjutnya.
Baca Juga :Distilasi Adalah
- Persenyawaan Gas Mulia
Gas mulia memiliki konfigurasi elektron yang sudah stabil.Oleh karena itu, gas mulia cenderung sulit bereaksi atau tidak reaktif.Hal ini didukung oleh kenyataan bahwa di alam, gas mulia selalu berada sebagai atom tunggal atau monoatomik.Namun demikian, para ahli telah berhasil mensintesis senyawa gas mulia pada periode ke 3 ke atas.
Hal ini didasarkan atas kemampuan beberapa unsur dari golongan VA, VIA, dan VIIA pada periode 3 ke atas untuk membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi lebih dari 8, yakni 10 dan 12. Seperti diketahui, pada periode 3 ke atas, disamping orbital-orbital di subkulit s dan p yang hanya dapat memuat 8 elektron, pada kulit yang sama terdapat pula subkulit d yang dapat memuat tambahan 10 elektron.
Sehingga:
Ar (Z = 18): [Ne] 3s2 3p6 3d0
Kr (Z = 36): [Ar] 3d10 4s2 4p6 3d0
Xe (Z = 54): [Kr] 4d10 5s2 5p6 5d0
Rn (Z = 86): [Xe] 4f14 5d2 6s2 6p6 6d0
Pada gas mulia, orbital-orbital di subkulit s dan p telah penuh. Namun, jika elektron-elektron ini dapat dipindahkan ke orbital-orbital di subkulit d pada kulit yang sama yang masih belum terisi, maka pembentukan senyawa dapat dimungkinkan.
Untuk memahami reaksi yang terjadi pada unsur gas mulia, ambil contoh Xe dengan konfigurasi elektron pada kulit terluar n=5 di mana baru subkulit 5s dan 5p yang penuh, sementara subkulit 5d masih kosong. Unsur ini akan bereaksi dengan gas fluorin (F2).
- Pembentukan senyawa XeF2
Konfigurasi elektron untuk Xe (Z = 54): [Kr] 4d10 5s2 5p6 5d0
Sedangkan konfigurasi elektron untuk F (Z=9): 1s2 2s2 2p5
Terdapat 1 elektron tidak berpasangan pada orbital 2p
Elektron pada orbital 5p melakukan promosi menuju orbital 5d sehingga:
Terdapat 2 elektron tidak berpasangan Selanjutnya 2 elektron tidak berpasangan pada atom Xe itu akan berpasangan dengan 2 elektron bebas dari 2 atom F untuk membentuk orbital hibrida.
- Pembentukan senyawa XeF4 dan XeF6
Secara umum proses pembentukan senyawa XeF4 dan XeF6 berlangsung dengan proses serupa dengan pembentukan senyawa XeF2. Perbedaan yang terjadi adalah pada orbital hibrida yang terbentuk pada senyawa-senyawa tersebut yang menyebabkan perbedaan pada struktur molekul untuk masing-masing senyawa.
- Bilangan Oksidasi +2
Kripton dan Xenon dapat membentuk KrF2 dan XeF2 jika kedua unsure ini diradiasi dengan uap raksa dalam flour.Xe (II) dapat bereaksi selanjutnya menjadi XeF4 jika suhu dinaikkan.XeF2 dapat terbentuk jika xenon padat direaksikan dengan difluoroksida pada -120°C.
Xe(s) + F2O2(g)à XeF2(s) + O2(g)
XeF2 dan KrF2 berbentuk molekul linear dengan hibridisasi sp3d.
- Bilangan Oksidasi +4
Diumumkan bahwa terdapat KrF4 tetapi senyawa ini tidak stabil apabila dibandingkan dengan XeF4. Xenon fluoride (IV) dapat dibuat dengan cara memanaskan campuran xenon dan fluor 1:5 pada tekanan 6atm, dengan Nikel sebagai katalis dan pada suhu 400°C.
Xe(g) + 2F2(g)à XeF4(g)
XeF4 mempunyai struktur bujur sangkar dengan hibridisasi d2sp3
- Bilangan Oksidasi +6
Ditemukan hanya Xenon yang dapat membentuk XeF6. Senyawa ini dibuat dengan cara memanaskan kedua unsur ini (X2FF2) 1:20 pada 300°C dan tekanan 50 atm.
Xe(g) + 3F2à XeF6(g)
Xenon (IV) fluoride membentuk octahedral (distorted). Pada suhu kamar berbentuk Kristal berwarna dan titik leleh 48°C.
Senyawa ini bereaksi dengan silika membentuk senyawa oksi gas mulia yang paling stabil.
SiO2(s) + 2XeF6(g) à SiF4(g) + 2XeOF4(l)
Pada suhu kamar XeOF4 berbentuk cairan tak berwarna.XeF6 dapat mengalami hidrolisis membentuk Xenon (VI) oksida.
XeF6(s) + 3H2O(l)à XeO3(aq) + 6HF(aq)
- Bilangan oksidasi +8
Xe (VI) dapat dioksidasi menjadi Xe (VIII) oleh ozon dalam larutan basa.Xe (VIII) hanya stabil dalam larutan.
XeO3(aq) + O3(g) + 3H2O(l)à H3XeO6(aq) + H3O+(aq) + O2(g)
H3XeO6–(aq)à HXeO4–(aq) + H2O(l) + ½ O2(g)
Xenon diflourida merupakan pereaksi yang baik untuk fluorinasi hidrokarbon aromatik.
XeF2 + C6H6à C6H5F + Xe + HF
Selain senyawa Xenon, telah berhasil dibuat kripton fuorida, KrF2 dan radon fluoride, RnF2. Belum dilaporkan adanya senyawa helium, neon atau argon.
Dari analisis struktur diketahui bahwa XeF2 adalah linier, XeO3 adalah trigonal, XeF4 adalah bujur sangkar, XeOF4 bujur sangkar pyramidal, XeO6 oktahedral.Sedangkan struktur XeF6 belum berhasil ditetapkan tetapi diduga senyawa mepunyai struktur oktahedral yang tergeliat (distorsi).
Ikatan kimia senyawa gas mulia ini dapat dijelaskan dengan konsep hibridisasi misalnya:
XeF2 hibridisasi sp3d dengan 3 pasang elektron bebas
XeF4hibridisasi sp3d2 dengan 2 pasang elektron bebas
XeF6hibridisasi sp3d3 dengan 1 pasang elektron bebas
Kegunaan Gas Mulia
Dalam kehidupan sehari-hari, unsur gas mulia digunakan dalam rumah tangga hingga teknologi modern. Berikut beberapa kegunaan dari unsur-unsur gas mulia:
- Helium
Helium merupakan gas yang ringan dan tidak mudah terbakar.Helium dapat digunakan sebagai pengisi balon udara.Balon-balon raksasa yang memasang berbagai iklan perusahaan-perusahaan besar, termasuk Goodyear.Helium cair digunakan sebagai zat pendingin karena memiliki titik uap yang sangat rendah.
Helium yang tidak reaktif digunakan sebagai pengganti nitrogen untuk membuat udara buatan untuk penyelaman dasar laut.Para penyelam bekerja pada tekanan tinggi.Jika digunakan campuran nitrogen dan oksigen untuk membuat udara buatan, nitrogen yang terhisap mudah terlarut dalam darah dan dapat menimbulkan halusinasi pada penyelam.Oleh para penyelam, keadaan ini disebut “pesona bawah laut”.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.
Helium cair yang digunakan di Magnetic Resonance Imaging (MRI) tetap bertambah jumlahnya, sejalan dengan ditemukannya banyak kegunaan mesin ini di bidang kesehatan.
Aplikasi lainnya sedang dikembangkan oleh militer AS adalah untuk mendeteksi peluru-peluru misil yang terbang rendah.Badan Antariksa AS NASA juga menggunakan balon-balon berisi gas helium untuk mengambil sampel atmosfer di Antartika untuk menyelidiki penyebab menipisnya lapisan ozon.
- Argon
Argon digunakan dalam las titanium pada pembuatan pesawat terbang atau roket. Argon juga digunakan dalam las stainless steel dan sebagai pengisi bola lampu pijar karena argon tidak bereaksi dengan wolfram (tungsten) yang panas.
- Neon
Neon dapat digunakan untuk membuat lampu-lampu iklan karena menyebabkan terjadinya nyala yang berwarna merah terang jika dialiri arus listrik, contohnya seperti gambar di bawah ini.
Neon digunakan juga sebagai zat pendingin, indikator tegangan tinggi, penangkal petir, dan untuk pengisi tabung-tabung televisi.Salah satu keguaanna juga adalah pemberi tanda pada pesawat terbang karena sinarnya dapat menembus kabut.
- Kripton
Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi lampu fluoresen bertekanan rendah.Kripton juga digunakan dalam lampu mercusuar, laser untuk perawatan retina.
Kripton klatrat dibuat dengan menggunakan hidrokuinon dan fenol. 85Kr dapat digunakan untuk analisis kimia dengan menanamkan isotop kripton dalam beragam zat padat. Selama proses ini, terbentuk kriptonate. Aktivitas kriptonate sangat sensitif dalam reaksi kimia dalam bentuk larutan.Karenanya, konsentrasi reaktan pun jadi dapat ditetapkan.Kripton digunakan sebagai lampu kilat fotografi tertentu untuk fotografi berkecepatan tinggi.
- Xenon
Gas ini digunakan dalam pembuatan tabung elektron, lampu stoboskopik (lampu neon yang berkedip dengan frekuensi tertentu), lampu bakterisida, dan lampu yang digunakan untuk mengeluarkan laser rubi yang menghasilkan sinar yang koheren. Xenon digunakan dalam medan energi nuklir dalam bejana ggelembung udara, probe, dan penerapan lainnya di mana dibutuhkan bobot atom tinggi.
Senyawaa perxenate digunakan kimia analisis sebagai zat oksidator.133Xe dan 135Xe dihasilkan oleh iradiasi neutron dalam reaktor nuklir dingin. 133Xe memiliki banyak kegunaan sebaai isotop.Unsur ini tersedia dalam kontainer gas dalam kaca bersegel dengan tekanan standar.Xenon tidak beracun tapi senyawanya sangat beracun karena sifat oksidatornya yang sangat kuat.
- Radon
Radon yang bersifat radioaktif dahulu digunakan sebagai cat angka pada jam.Radon sekarang digunakan untuk terapi kanker dan sistem peringatan gempa. Namun demikian, jika radon terhisap dalam jumlah banyak, malah akan menimbulkan kanker paru-paru.
DAFTAR PUSTAKA