Unsur-unsur Gas Mulia

Unsur-Unsur Gas Mulia. Selama ini Anda tentu berpandangan bahwa unsur-unsur gas mulia bersifat stabil, dalam arti tidak dapat membentuk senyawa. Mereka cenderung menyendiri sehingga gas mulia mendapat julukan gas lembam (inert). Namun, pada 1962 pandangan tersebut gugur sebab beberapa senyawa gas mulia dapat disintesis, walaupun tidak semua gas mulia dapat dibentuk senyawanya.

1. Kelimpahan Gas Mulia di Alam. Pada 1892, Lord Rayleight menemukan bahwa massa jenis gas nitrogen yang diperoleh dari udara (1,2561 g L^–1) lebih besar dari yang diperoleh dari hasil penguraian senyawa nitrogen di laboratorium (1,2498 g L^–1). Dia menyimpulkan gas nitrogen dari udara mengandung gas lain. Untuk mengetahui gas tersebut, Rayleight bersama-sama illiam Ramsay melakukan penyelidikan dengan cara mereaksikan gas nitrogen dari udara dengan magnesium pada suhu tinggi menjadi padatan Mg₃N₂dan gas sisa yang tidak reaktif. Gas sisa selanjutnya dimasukkan ke dalam tabung hampa udara dan dilewatkan muatan listrik bertegangan tinggi hingga terpancar sinar yang berwarna merah-hijau. Ramsay dan Rayleight menyimpulkan bahwa gas sisa adalah unsur baru, disebut argon (dalam bahasa unani argos, artinya malas). Mereka menduga bahwa argon termasuk dalam kolom unsur baru pada tabel periodik, terletak antara halogen dan logam alkali. Setelah ditemukan gas argon, gas mulia yang lain ditemukan. Ramsay menemukan bahwa di udara juga terdapat gas mulia lain yang merupakan komponen utama matahari sehingga gas tersebut dinamakan helium ( unani, helios, artinya matahari). Gas mulia berikutnya yang ditemukan Ramsay adalah gas neon (neos, artinya baru), kripton (kryptos, artinya tersembunyi), dan xenon ( enos, artinya asing).

2. Sifat-Sifat Unsur Gas Mulia. Pada pembahasan Ikatan Kimia di Kelas X, gas mulia dianggap stabil karena memiliki konfigurasi elektron yang terisi penuh:

He: 1s²

Ne: 1s² 2s² 2p⁶

Ar: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Xe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

Selama beberapa tahun, pandangan tersebut dijadikan acuan pada pembentukan ikatan kimia. Menurut teori Lewis, gas mulia tidak reaktif sebab memiliki konfigurasi oktet. Ketidakreaktifan gas mulia juga dapat dilihat dari data energi ionisasinya. Makin besar energi ionisasi, makin sukar gas mulia membentuk senyawa. Gas helium dan neon hingga saat ini belum dapat dibuat senyawanya. Pada tekanan normal, semua gas mulia dapat dipadatkan, kecuali helium. Gas helium hanya dapat dipadatkan pada tekanan sangat tinggi, di atas 25 atm. Oleh karena gas helium merupakan gas yang memiliki titik leleh dan titik didih paling rendah maka gas tersebut dapat digunakan sebagai pendingin untuk mempertahankan suhu di bawah 10 K. Pada 4 K, gas helium menunjukkan sifat super fluida tanpa viskositas disebut super konduktor, yaitu zat yang memiliki daya hantar listrik tanpa hambatan dan menolak medan magnet. Daya hantar listrik helium pada 4 K, 800 kali lebih cepat dibandingkan kawat tembaga.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Gas Mulia. Secara komersial, semua gas mulia, kecuali helium dan radon diperoleh melalui distilasi bertingkat udara cair. Perbedaan titik didih yang tinggi memungkinkan gas-gas mulia di udara dapat dipisahkan. 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.

Tabel 3.1 Energi Ionisasi Pertama Unsur-Unsur Gas Mulia

Gas mulia	EI(kJ mol–1)
He	2377
Ne	2088
Ar	1527
Kr	1356
Xe	1176
Rn	1042

Gas mulia merupakan gas monoatomik, tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. Argon, kripton, dan xenon sedikit larut dalam air akibat terjebak di antara molekul air. Helium dan neon tidak dapat larut dalam air, sebab jari-jari atomnya terlalu kecil hingga dapat meninggalkan air. Beberapa sifat fisika gas mulia dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3.2 Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Gas Mulia

Sifat Fisika	He	Ne	Ar	Kr	e	Rn
Jari-jari (pm)

93112154169190225

Kerapatan (g cm–3)	0,18	0,90	1,80	3,75	5,8	10
Titik didih (°C)	–269	–246	–186	–153	–108	–62
Titik leleh (°C)	–272	–249	–189	–157	–112	–71

Pada tekanan normal, semua gas mulia dapat dipadatkan, kecuali helium. Gas helium hanya dapat dipadatkan pada tekanan sangat tinggi, di atas 25 atm. Oleh karena gas helium merupakan gas yang memiliki titik leleh dan titik didih paling rendah maka gas tersebut dapat digunakan sebagai pendingin untuk mempertahankan suhu di bawah 10 K. Pada 4 K, gas helium menunjukkan sifat super fluida tanpa viskositas disebut super konduktor, yaitu zat yang memiliki daya hantar listrik tanpa hambatan dan menolak medan magnet. Daya hantar listrik helium pada 4 K, 800 kali lebih cepat dibandingkan kawat tembaga.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Gas Mulia. Secara komersial, semua gas mulia, kecuali helium dan radon diperoleh melalui distilasi bertingkat udara cair. Perbedaan titik didih yang tinggi memungkinkan gas-gas mulia di udara dapat dipisahkan. 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.

Gambar 3.1 Skema pencairan udara, digunakan dalam pembuatan udara cair komersial.

Sumber helium adalah gas alam. Helium memiliki titik didih paling rendah sehingga banyak dipakai sebagai pendingin. Gas mulia juga dipakai sebagai pelarut gas oksigen bagi para penyelam dan sebagai udara atmosfer bagi pesawat ruang angkasa. Oleh karena tabung yang berisi gas mulia menghasilkan cahaya berwarna terang jika dilewatkan loncatan bunga api listrik maka gas mulia banyak digunakan dalam alat penerang (Gambar 3.2). Lampu neon dari gas mulia banyak digunakan dalam papan reklame. Helium dan nitrogen digunakan sebagai pengisi bola lampu pijar. Dalam bola lampu, campuran gas tersebut mengkonduksi panas dari filamen tungsten.

Gambar 3.2 Berbagai jenis lampu berisi gas mulia.

Gas mulia juga digunakan dalam sejumlah sinar laser. Laser dari neonhelium pertama kali dioperasikan sebagai gas laser yang kontinu. Laser tersebut memancarkan cahaya merah dengan panjang gelombang 632,8 nm. Argon merupakan gas mulia terbanyak di udara, diperoleh dengan cara pemanasan udara kering dengan CaC². Menurut cara ini, gas O₂dan N₂ bereaksi dengan CaC₂ dan menyisakan gas argon. Persamaan kimianya:

Udara + 3 CaC₂⎯⎯→CaCN₂ + 2CaO + 5 C + Ar

Gas argon digunakan sebagai gas penyambung (las) logam (Gambar 3.4). Dalam sistem pengukuran, kripton digunakan sebagai standar satuan panjang. Ukuran panjang satu meter didefinisikan sebagai 1.650.763,73 kali panjang gelombang spektrum garis ungu-merah dari atom kripton.

Gambar 3.3 Lampu kilat (blitz) yang dipakai pada foto analog mengandung gas xenon.

4. Senyawa Gas Mulia. Neil Bartlett, orang pertama yang membuat senyawa gas mulia. Dia mengetahui bahwa molekul oksigen dapat bereaksi dengan platina heksafluorida, PtF₆ membentuk padatan ionik [O₂⁺][PtF₆^–]. Oleh karena energi ionisasi gas xenon (1,17 × 103 kJ mol^–1) tidak berbeda jauh dengan molekul oksigen (1,21×103 kJ mol^–1), Bartlett menduga bahwa xenon juga dapat bereaksi dengan platina heksafluorida.

Gambar 3.4 Gas argon banyak digunakan dalam las (menyambung) logam.

Pada tahun 1962, Bartlett berhasil mensintesis senyawa xenon dengan rumus XeF₆ berwarna jingga-kuning (lihat Gambar 3.5). Selain itu, xenon juga dapat bereaksi dengan fluor secara langsung dalam tabung nikel pada suhu 400°C dan tekanan 6 atm menghasilkan xenon tetrafluorida, berupa padatan tidak berwarna dan mudah menguap.

Xe(g) + 2F₂(g) ⎯⎯→XeF₄(s)

Sejak saat itu banyak senyawa gas mulia yang dibuat dengan unsur-unsur yang keelektronegatifan tinggi, seperti fluor dan oksigen. Lihat Tabel 3.3. Di antara semua unsur gas mulia, baru kripton dan xenon yang dapat dibuat senyawanya. Mengapa kedua gas mulia ini dapat membentuk senyawa?

Tabel 3.3 Senyawa yang Mengandung Unsur Gas Mulia (Xenon) dengan Unsur Elektronegatif

Senyawa	Rumus	Deskripsi
Xenon difluorida	XeF2	Kristal tak berwarna
Xenon tetrafluorida	XeF4	Kristal tak berwarna
Xenon heksafluorida	XeF6	Kristal tak berwarna
Xenon trioksida	XeO3	Kristal tak berwarna, eksplosif
Xenon tetroksida	XeO4	Gas tak berwarna, eksplosif

Hal ini berkaitan dengan jari-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 ksenat, H₂XeO₄, yang bersifat oksidator kuat. Xenon trioksida dapat juga bereaksi dengan suatu basa, seperti NaOH membentuk garam ksenat dan garam perksenat. Persamaan kimianya:

XeO₃ + NaOH⎯⎯→NaHXeO₄ (natrium ksenat)

4NaHXeO₄ + 8NaOH⎯⎯→3Na₄XeO₆ + Xe + 6H₂O (natrium perksenat)

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share