BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Gas mulia merupakan gas yang mempunyai sifat lengai, tidak reaktif, dan susah bereaksi dengan bahan kimia lain. Gas mulia banyak digunakan dalam sektor perindustrian seperti dalam industri lampu maupun kembang api. Salah satu gas mulia yang digunakan dalam industry lampu adalah unsur Neon dan gasmulia yang biasa digunakan dalam pengisian balon udara adalah unsur Helium masih banyak lagi manfaat dari unsur dari gas mulia tersebut . Gas mulia juga merupakan golongan kimia yang unsur-unsurnya memiliki elektron valensi luar penuh, sehingga menjadi golongan yang paling stabil dalam sistem periodik unsur. Unsur-unsurnya adalah He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon), Kr (Kripton), Xe (Xenon), dan Rn (Radon) yang bersifat radioaktif. Karena sifat stabilnya, unsur-unsur Gas Mulia ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik. Konfigurasi elektron unsur-unsur Gas Mulia adalah ns2np6, kecuali He 1s2. Adanya sifat yang khas yang terdapat dalam gas mulia yaitu bersifat stabil, kurang bisa bereaksi dengan unsur lain dan bersifat radioaktif membuat kelompok kami ingin

mempelajari lebih jauh tentang sifat- sifat dari gas mulia tersebut dan sekaligus melengkapi tugas akhir kima. 1.2 RUMUSAN MASALAH 1. 2. 3. 4. Apa yang dimaksud dengan gas mulia? Bagaimana sifat fisis dari gas mulia? Bagaimana sifat kimia dari gas mulia? Bagaimana gas mulia bereaksi dengan unsure lain?

1.3 TUJUAN PENULISAN 1. 2. 3. 4. Untuk mengetahui tentang pengertian gas mulia. Untuk mengetahui sifat fisis dari gas muliai Untuk mengetahui sifat kimia dari gas mulia Untuk mengetahui bagaimana gas mulia bisa bereaksi.

BAB 2 PEMBAHASAN

2.1 SEJARAH GAS MULIA 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 tahun1895 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

2.2 PENGERTIAN GAS MULIA Unsur- unsure gas mulia (golongan VIII-A) terdiri dari Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe), dan Radon (Rn). Pada awalnya gas ini dikenal dengan gas inert (lembam) karena tidak satupun unsur- unsur ini dapat bereaksi dengan unsure lain membentuk senyawa. Baru pada tahun 1960, para ahli berhasil menyintesis senyawa Kr dan Xe. Oleh karena itu unsur- unsure ini lebih dikenal sebagai gas mulia (stabil, tidak reaktif). Karena tidak reaktif, dialam gas mulia ditemukan dialam sebagai atom tunggal atau monoatomik. Sumber utama gas mulia adalah uadar, kecuali untuk He dan Rn. He lebih banyak ditemukan di gas alam daripada di udara. Sementara Rn berasal dari peluruhan panjang unsur radioaktif Uranium dan peluruhan langsung Radium (Ra). Rn juga bersifat Radioaktif dan mempunyai umur pendek sehingga setelah terbentuk, Rn akan kembali meluruh menjadi unsur lainnya. Gas-gas ini pun sangat sedikit kandungannya di bumi. dalam udara kering maka akan ditemukan kandungan gas mulia sebagai berikut : No 1 Unsur Helium Persen volum 0,00052 %

2 3 4 5 6

Neon Argon Kripton Xenon Radon

0,00182 % 0,934 % 0,00011 % 0,000008% Radioaktif*

2.3 SIFAT- SIFAT GAS MULIA Sifat- sifat gas mulia berupa sifat fisis dan sifat kimia. Sifat fisis gas mulia akan dijelaskan menggunakan data sifat atomik dan dan struktur gas mulia, sedangkan sifat kimianya menggunakan data sifat atomik dan konfigurasi elektronnya. 1. SIFAT FISIS GAS MULIA Untuk dapat mengetahui kecenderungan sifat fisis gas mulia, kita harus mengetahui data sifat atomic dan struktur unsurnya. SIFAT ATOMIK GAS MULIA No Unsur Jarikovalen (pm) 1 2 3 4 5 6 Helium Neon Argon Kripton Xenon Radon 50 71 98 112 131 145 jari Energi ionisasi (Kj/mol) 2640 2080 1520 1350 1170 1040 3,1 2,4 2,1 0 0 0 0; 2 0; 2;4; 6; 8 0; 4 Keelektronegatifan Bilangan oksidasi

Dari tabel diatas terlihat jelas adanya suatu keteraturan sifat atomik gas mulia dari He ke Rn. Nilai jari- jari atom( jari- jari kovalen) bertambah dari He ke Rn. Nilai energi ionisasi berkurang dari He ke Rn Nilai keelektronegatifan He, Ne, dan Ar tidak ada, sedangkan nilai

keelektronegatifan berkurang dari Kr ke Rn Nilai bilangan oksidasi He, Ne, dan Ar adalah nol, sedangkan Kr, Xe, dan Rn memiliki beberapa bilangan oksidasi STRUKTUR UNSUR GAS MULIA Sifat atomik dan struktur unsur akan mendasari kecenderungan sifat sifat fisis gas mulia, yakni kerapatan, titik leleh, titikdidih, perubahan entalpi peleburan (H fus), perubahan entalpi penguapan (Hv), dan daya hantar panas.

Sifat Nomor atom Elektron valensi Jari- jari atom Titik leleh Titik didih

He 2 2 0.50 -272,2 -268,9

Ne 10 8 0,65 -248,6 -246,0 2080 29 0,900 0,900 0,332 1,73

Ar 18 8 0,95 -189,4 -185,9 1520 35 1,78 1,78 1,19 6,45

Kr 36 8 1,10 -157,2 -153,4 1350 39 3,73 3,71 1,64 9,03

Xe 54 8 1,30 -111,8 -108,1 1170 41 5,89 5,88 2,30 12,64

Rn 86 8 1,45 -71 -62 1040 41 9,73 9,73 2,89 16,4

Energi pengionan 2640 Afinitas elektron Dinsitas (H fus Hv Daya hantar 21 0,178

Kerapatan(kg/m3) 0,179 ** 0,0845

0,001520 0,000493 0,000180 0,000095 0,000057 0,000036

**

: He tidak dapat dipadatkan dengan menurunkan suhu, tetapi dengan menaikan

tekanan Dari data diatas, 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 pertabahan massa atom dan kekuatan gaya London, dan sebaliknya semakin kecil nilainya dengan pertambahan jari jari atom. Titik Leleh dan H fusbertambah dari He ke Rn Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn sehingga atom atom gas mulia semakin sulit lepas. Titik Didih dan Hv semakin bertambah dari He ke Rn Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn sehingga atom atom gas mulia semakin sulit lepas. Daya hantar panas berkurang dari He ke Rn Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn. Dengan kata lain, pertikel semakin sulit bergerak sehingga energi panas akan semakin sulit pula untuk ditransfer

2.SIFAT KIMIA GAS MULIA Sifat kimia atau kereaktifan gas mulia akan dibahas menggunakan data sifat atomik dan konfigurasi elektronnya. 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 luar berkurang, sehingga semakin mudah ditarik oleh atom lain. Tetapi gas mulia adalah unsur yang tidak reaktif karena memiliki konfigurasi elektron yang sudah satbil, hal ini didukung kenyataan bahwa gas mulia di alam selalu berada sebagai atom tunggal atau monoatomik. Tetapi bukan berarti gas mulia tidak dapat berreaksi, hingga sekarang gas mulia periode 3 ke atas (Ar, Kr, Xe, Rn) sudah dapat berreaksi dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti Flourin dan Oksigen. Reaksi- reaksi gas muliaGas Mulia adalah gas yang sudah memiliki 8 elektron valensi dan memiliki kestabilan yang tinggi. Tetapi gas mulia pun masih dapat berreaksi dengan atom lain. Karena sebenarnya tidak semua sub kuit 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 Ar : [Ne] 3s2 3p6 3d0 jadi masih bisa diisi oleh atom-atom lain.

Berikut

adalah

beberapa

contoh

Reaksi

dan

cara

pereaksian

pada

gas

mulia

Unsur- unsur gas mulia Ar, Kr, Xe, dan Rn dapat bereaksi dengan unsure- unsure yang sangat elektronegatif seperti F dan O. Reaksi- reaksi gas mulia

Gas Mulia

Reaksi

Nama

senyawa

yang terbentuk

Cara pereaksian

Senyawa Ar(Argon) Ar(s) + HF HArF

ini

dihasilkan

oleh

Argonhidroflourida fotolisis dan matriks Ar padat dan stabil pada suhu rendah Reaksi ini dihasilkan dengan cara

Kr(Kripton)

Kr(s) + F2(s)

(s)

KrF2

Kripton flourida

mendinginkan Kr dan F2pada suhu 196 0C lalu diberi loncatan muatan listrik atau sinar X

Xe(g) XeF2(s) Xe(g) XeF4(s) Xe(g) Xe(Xenon) XeF6(s)

+

F2(g)

XeF2 dan XeF4 dapat

+

2F2(g)

diperoleh dari pemanasan Xe dan F2pada tekanan6 atm, jika umlah peraksi F2 lebih besar maka akan diperoleh XeF6

+

3F2(g) Xenon flourida

Xenon oksida XeF6(s) + 3H2O(l) XeO3(s) 6HF(aq)6XeF4(s) + +

XeO4

dibuat

dari

reaksi dimana

disproporsionasi(reaksi

unsur pereaksi yang sama sebagian teroksidasi tereduksi) dan yang sebagian kompleks lagi dari

12H2O(l) 2XeO3(s) + 4Xe(g) + 3O(2)(g) + 24HF(aq) Rn(Radon) Rn(g) + F2(g) RnF Radon flourida

larutan XeO3 yang bersifat alkain

Bereaksi secara spontan.

Kestabilan kimia dan kreaktifan gas mulia Pada bagian ini, kondisi yang diperlukan untuk reaksi kimia diringkas dan kereaktifan untuk gas mulia akan didiskusikan. a. Kondisi untuk kestabilan kimia Kestabilan kimia dinyatakan sebagai hal untuk tidak berubah menjadi senyawa yang lain secara mudah. Ini memerlukan kestabilan fisik, karena sistem harus tetap ketika muncul sendiri. Sebagai tambahan, empat kondisi berikut untuk kestabilan kimia adalah sangat penting dalam usaha untuk menjaga dirinya sendiri jika berhadapan dengan spesies yang lain. (1) Tidak ada elektron yang tidak berpasangan. (2) HOMO sangat rendah. (Hampir tidak memiliki kemampuan untuk pemberian elektron yang disebabkan energi ionisasi yang terlalu besar). (3) LUMO sangat tinggi. (Tidak memiliki kemampuan untuk menerima elektron, disebabkan oleh afinitas elektron negatif). (4) Daerah spasial di mana HOMO dan LUMO berada tidak dapat dicapai oleh orbital dari spesies yang lain. Jika ketiga kondisi di atas (1)-(3) dipenuhi, tidak akan ada reaksi yang terjadi dengan spesies yang lain yang tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan. Kondisi (4) dapat dipenuhi ketika sistem ditempatkan dalam vakum atau matriks padatan pada suhu yang rendah (teknik ini disebut sebagai isolasi matriks). Kondisi (4) ini dapat dipenuhi jika daerah di mana HOMO dan LUMO berada dilindungi secara fisik terhadap spesies lain oleh grup fungsional yang besar (teknik demikian disebut sebagai perlindungan sterik). Dalam pengaruh kondisi (4), reaksi ditekan bahkan jika spesies yang lain memiliki radikal dengan elektron yang tidak berpasangan. Ketika kondisi (4) tidak dipenuhi, berhadapan dengan sebuah radikal yang memiliki SOMO yang terdistribusi secara luas akan menyebabkan reaksi bahkan jika kondisi (1)-(3) dipenuhi. Agar suatu sistem dapat stabil secara kimia, sistem tersebut perlu stabil secara fisik. Dengan demikian sistem tersebut harus berada dalam keadaan energi elektronik yang paling

rendah (keadaan elektronik dasar). Lebih lanjut, kecuali untuk sistem monoatomik, energi ikatan harus lebih besar dari energi termal. Kondisi fisik seperti ini lebih mudah untuk dipertahankan; kita hanya harus berhati-hati untuk tidak memberikan aksi energetik dengan cahaya dan panas. Ketika cahaya diserap untuk menghasilkan eksitasi elektron dan menjadikannya keadaan tereksitasi, kondisi fisik ini tidak dipenuhi dan secara simultan kondisi kimia (1)-(3) juga tidak dipenuhi. Dalam usaha untuk mempertahankan senyawa tidak berubah dalam waktu yang cukup lama, senyawa yang tidak stabil secara kimia dan fotokimia harus disimpan dalam tempat yang gelap dan dingin. Bagi yang bereaksi dengan air atau oksigen, mereka harus diletakkan dalam atmosfer nitrogen atau diletakkan dalam keadaan vakum. Perlakuan yang khusus untuk setiap senyawa harus dilakukan dengan memperhatikan kondisi di atas. b. Kereaktifan gas mulia Gas mulia dalam keadaan dasarnya memenuhi kondisi (1)-(3) untuk kestabilan kimia (1) tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan, (2) energi ionisasi sangat besar dan (3) afinitas elektronnya negatif dan dengan demikian kereaktifannya sangat rendah. Akan tetapi, beberapa reaksi dapat terjadi jika kondisinya sebagian tidak dipenuhi. Meskipun energi ionisasi untuk atom gas mulia besar, nilainya menurun dalam urutan sebagai berikut, He (24.6 eV), Ne (21.6 eV), Ar (15.8 eV), Kr (14.0 eV) dan ionisasi energi untuk Xe adalah 12.1 eV, yang lebih kecil dari energi ionisasi untuk atom hidrogen (13.6 eV). Hal ini memberikan indikasi bahwa kondisi (2) tidak berlaku untuk Xe. Dengan mencatat kecenderungan ini, N. Bartlet melakukan sintesis XePtF6 dari Xe dan PtF6 pada tahun 1962 dan juga N. H. Clasen memperoleh XeF4 melalui reaksi termal antara Xe dan F2 pada tahun 1962. Selanjutnya, XeF2, XeF6, XeO3, XeO4 dan beberapa senyawa gas mulia lainnya telah berhasil disintesis dan mengakibatkan hipotesis bahwa gas mulia adalah gas yang tidak reaktif ditolak. Ion-ion dan atom-atom gas mulia yang tereksitasi (He*, Ne*, Ar*, Kr*, Xe:) tidak memenuhi kondisi (1)-(3) untuk kestabilan kimia dan mengakibatkan reaksi berikut dapat terjadi.

Dalam reaksi (a), He+ berlaku sebagai sebuah penerima elektron yang sangat kuat. Produk reaksi (b) disebut sebagai eksimer (excimer, excited dimers) yang digunakan sebagai osilasi laser. Reaksi dalam (c) adalah reaksi ionisasi yang berkaitan dengan tumbukan antara sebuah atom tereksitasi dan sebuah molekul yang disebut sebagai ionisasi Penning. Pembuatan Gas Mulia Gas Helium Helium (He) ditemukan terdapat dalam gas alam di Amerika Serikat. Gas helium mempunyai titik didih yang sangat rendah, yaitu -268,8 0C sehingga pemisahan gas helium dari gas alam dilakukan dengan cara pendinginan sampai gas alam akan mencair (sekitar -156 0C) dan gas helium terpisah dari gas alam. Gas Argon, Neon, Kripton, dan Xenon Udara mengandung gas mulia argon (Ar), neon (Ne), krypton (Kr), dan xenon (Xe) walaupun dalam jumlah yang kecil. Gas mulia di industri diperoleh sebagai hasil samping dalam industri pembuatan gas nitrogen dan gas oksigen dengan proses destilasi udara cair. Pada proses destilasi udara cair, udara kering (bebas uap air) didinginkan sehingga terbentuk udara cair. Pada kolom pemisahan gas argon bercampur dengan banyak gas oksigen dan sedikit gas nitrogen karena titik didih gas argon (-189,4 0C) tidak jauh beda dengan titik didih gas oksigen (-182,8 0C). Untuk menghilangkan gas oksigen dilakukan proses pembakaran secara katalitik dengan gas hidrogen, kemudian dikeringkan untuk menghilangkan air yang terbentuk. Adapun untuk menghilangkan gas nitrogen, dilakukan cara destilasi sehingga dihasilkan gas argon dengan kemurnian 99,999%. Gas neon yang mempunyain titik didih rendah (-245,90

C) akan terkumpul dalam kubah kondensor sebagai gas yang tidak

terkonsentrasi (tidak mencair). Gas kripton (Tb = -153,2 0C) dan xenon (Tb = -108 0C) mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari gas oksigen sehingga akan terkumpul di dalam kolom oksigen cair di dasar kolom destilasi utama. Dengan pengaturan suhu sesuai titik didih, maka masing-masing gas akan terpisah. Di 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 PtF6 dan ternyata menghasilkan senyawa yang stabil sesuai dengan persamaan reaksi: Xe + PtF6 Xe+(PtF6) Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF6, 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. Reaksi gas mulia lainnya, yaitu krypton menghasilkan senyawa KrF2. Radon dapat bereaksi langsung dengan F2 dan menghasilkan RnF2. Hanya saja senyawa KrF2 dan RnF2 bersifat (tidak stabil). Senyawa gas mulia He, Ne, dan Ar sampai saat ini belum dapat dibuat mungkin karena tingkat kestabilannya yang sangat besar.Kegunaan Gas Mulia Helium - Sebagai

pengisi

Balon

udara,

hal

ini

dikarenakan

helium

adalah

gas

yang

Helium merupakan zat yang ringan dan tidak muadah terbakar, Helium biasa digunakan untuk mengisi balon udara, dan helium yang tidak reaktif digunakan untuk mengganti nitrogen untuk membuat udara buatan yang dipakai dalam penyelaman dasar laut. Helium yang berwujud cair juga dapat digunakan sebagai zat pendingin karena memiliki titik uap yang sangat rnedah. Neon Neon biasanya digunakan untuk mengisi lampu neon. Selain itu juga neon dapat digunakan untuk berbagi macam hal seperti indicator tegangan tinggi, zat pendingin, penangkal petir, dan mengisi tabung televise. Argon Argon dapat digunakan dalam las titanium dan stainless steel. Argon juga digunakan dalam las dan sebagai pengisi bola lampu pijar. Kripton

Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi lampu fluoresen bertekanan rendah. Krypton juga digunakan dalam lampu kilat untuk fotografi kecepatan tinggi. Xenon Xenon dapat digunakan dalam pembuatan lampu untuk bakterisida (pembunuh bakteri) dan pembuatan tabung elektron. Radon Radon dapat digunakan dalam terapi kanker karena bersifat radioaktif. Radon juga dapat berperan sebagai sistem peringatan gempa, Karena bila lepengn bumi bergerak kadar radon akan berubah sehingga bias diketahui bila adanya gempa dari perubahan kadar radon.

FELA ZENI FIRMANILA 103204224 ERLITA IZZATUNNISA 103204204 ODING ANDIKA AKBAR 103204069