Artikel: Gas Mulia ~ a Riswan Hanafyah's Blog project

Sunday, July 14, 2013

Home » , » Artikel: Gas Mulia

Artikel: Gas Mulia

By  9:11:00 AM No comments

LATAR BELAKANG

Gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan VIIIA yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan sebagian ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik karena sifat stabilnya. Unsur-unsur yang terdapat dalam gas mulia yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn).

Gas mulia berawal dari penemuan Cavendish pada tahun 1785. Cavendish menemukan sebagian kecil bagian udara (kurang dari 1/200 bagian) sama sekali tidak bereaksi walaupun sudah melibatkan gas-gas atmosfer.

Di tahun 1898, Huge Erdmann mengambil nama Gas Mulia (Noble Gas) dari bahasa Jerman Edelgas untuk menyatakan tingkat kereaktifan Gas Mulia yang sangat rendah. Nama Noble dianalogikan dari Noble Metal (Logam Mulia), emas, yang dihubungkan dengan kekayaan dan kemuliaan. 

 Pada tahun 1894, seorang ahli kimia Inggris bernama Lord Raleigh dan Sir William Ramsay mengidentifikasi zat baru yang terdapat dalam udara. Sampel udara yang sudah diketahui mengandung nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida dipisahkan. Ternyata dari hasil pemisahan tersebut, masih tersisa suatu gas yang tidak reaktif (inert). Gas tersebut tidak dapat bereaksi dengan zat-zat lain sehingga dinamakan argon (dari bahasa Yunani argos yang berarti malas). Empat tahun kemudian Ramsay menemukan unsur baru lagi, yaitu dari hasil pemanasan mineral kleverit. Dari mineral tersebut terpancar sinar alfa yang merupakan spektrum gas baru. Spektrum gas tersebut serupa dengan garis-garis tertentu dalam spektrum matahari. Untuk itu, diberi nama helium (dari bahasa Yunani helios berarti matahari). Nama Helium sendiri merupakan saran dari Lockyer dan Frankland. Pada saat ditemukan, kedua unsur ini tidak dapat dikelompokkan ke dalam golongan unsur-unsur yang sudah oleh Mendeleyev karena memiliki sifat berbeda. Kemudian Ramsey mengusulkan agar unsur tersebut ditempatkan pada suatu golongan tersendiri, yaitu terletak antara golongan halogen dan golongan alkali. Untuk melengkapi unsur-unsur dalam golongan tersebut, pada tahun 1898 Ramsey dan Travers terus melakukan penelitian dan akhirnya menemukan lagi unsur-unsur lainnya, yaitu neon (ditemukan dengan cara mencairkan udara dan melakukan pemisahan dari gas lain dengan penyulingan bertingkat), kripton, dan xenon (ditemukan dalam residu yang tersisa setelah udara cair hampir menguap semua / hasil destilasi udara cair). Pada tahun 1900 Radon ditemukan oleh Friedrich Ernst Dorn, yang menyebutnya sebagai pancaran radium. 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. Radon amat sedikit jumlahnya di atmosfer atau udara. Dan sekalipun ditemukan akan cepat berubah menjadi unsur lain, karena radon bersifat radioaktif. unsur gas mulia terbanyak di alam semesta adalah helium (pada bintang-bintang) karena Helium merupakan bahan bakar dari matahari.

Pada masa itu, golongan tersebut merupakan kelompok unsur-unsur yang tidak bereaksi dengan unsur-unsur lain (inert) dan diberi nama golongan unsur gas mulia.

Para ahli zaman dahulu yakin bahwa unsur-unsur gas mulia benar-benar inert. Pendapat ini dipatahkan, setelah pada tahun 1962, Neil Bartlett, seorang ahli kimia dari Kanada berhasil membuat senyawa xenon, yaitu XePtF6. Sejak itu, berbagai senyawa gas mulia berhasil dibuat. 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 bereaksi. Senyawa gas mulia yang ditemukan pertama kali adalah XePtF6.

KAJIAN PUSTAKA

Kajian Teori

Gas mulia merupakan salah satu kimia unsur yang digunakan untuk menunjukkan reaktivitas yang sangat rendah. (Hugo Erdmann, 1898)

Energi pengionan pertama dari Xe (1170 kJ/mol) hampir identik dengan yang dari O2 . Dengan demikian, senyawa XePtF6 dapat terbentuk. (Neil Bartlett, 1962)

Pembahasan

Kimia unsur adalah unsur unsur yang mempunyai sifat kimia yang berada di lingkungan sekitar kita. Kimia unsur dalam pelajaran kimia mempelajari tentang unsur-unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat khusus. Salah satu dari kimia unsur adalah unsur-unsur dari golongan VIIIA atau yang lebih dikenal dengan sebutan gas mulia.

Gas mulia terdiri atas beberapa unsur, yakni He (Helium), Ne (Neon), Ar (Argon), Kr (Kripton), Xe (Xenon), dan Rn (Radon). 

Gas mulia memiliki beberapa sifat baik secara fisis maupun kimia, Sifat fisis dari gas mulia yaitu merupakan unsur gas pada suhu kamar dan mendidih hanya beberapa derajat di atas titik cairnya. Jari-jari atom, titik leleh, serta titik didih gas mulia bertambah seiring bertambahnya nomor atom, sedangkan energi pengionannya berkurang. Gas mulia juga memiliki sifat tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, sedikit larut dalam air dan molekul-molekulnya terdiri atas satu atom.

Tabel sifat fisis gas mulia



Nama Unsur
Helium
Neon
Argon
Kripton
Xenon
Radon
Nomor atom
2
10
18
32
54
86
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 (gr/mol)
4,0026
20,1797
39,348
83,8
131,29
222
Massa jenis (kg/m3)
0.1785
0,9
1,784
3,75
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

Keterangan:

*) Helium dipadatkan dengan cara menaikkan tekanan bukan menurunkan suhu. Ada pula hal penting yang menyebabkan gas mulia amat stabil yaitu konfigurasi elektronnya. Berikut adalah konfigurasi elektron gas mulia.


Sifat kimia dari gas mulia yaitu kereaktifan gas mulia sangat rendah akibat dari konfigurasi elektronnya dengan 8 elektron pada kulit terluar (2 untuk Helium), merupakan konfigurasi elektron yang paling stabil. 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 

Sifat-sifat dari masing-masing unsur beserta keberadaannya di alam dijelaskan di bawah ini.


a. Helium

Helium yang 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 eleveite uranium. Pada saat bersamaan kimiawan Swedia, Cleve dan Langlet menemukan helium di eleveite. Rutherford dan Roys pada tahun 1907 menunjukkan bahwa partikel-partikel alpha tidak lain adalah nukleus helium.

Helium (He) adalah unsur kimia yang tak berwarna, tak berbau, tak berasa, tak beracun, hampir inert, monoatomik, dan merupakan unsur pertama pada seri gas-gas mulia yang diketahui. Gas langka juga merupakan nama yang digunakan, tapi ini juga tidak akurat karena argon membentuk bagian yang lumayan besar (0.94% dari segi volume, 1.3% dari segi massa) dari atmosfer bumi. Helium berada di tabel periodik dan memiliki nomor atom 2. Titik didih dan titik leburnya merupakan yang terendah dari unsur-unsur lain dan ia hanya ada dalam bentuk gas kecuali dalam kondisi "ekstrem". Kondisi ekstrem juga diperlukan untuk menciptakan sedikit senyawa helium, yang semuanya tidak stabil pada suhu dan tekanan standar. Helium memiliki isotop stabil kedua yang langka yang disebut helium-3. Sifat dari cairan varietas helium-4; helium I dan helium II; penting bagi para periset yang mempelajari mekanika kuantum (khususnya dalam fenomena superfluiditas) dan bagi mereka yang mencari efek mendekati suhu nol absolut yang dimiliki benda (seperti superkonduktivitas).

Keberadaan di alam yaitu di Bumi, unsur ini diciptakan oleh peluruhan radioaktif dari unsur yang lebih berat (partikel alfa adalah nukleus helium). Setelah penciptaannya, sebagian darinya terkandung di udara (gas alami) dalam konsentrasi sampai 7% volume. Helium dimurnikan dari udara oleh proses pemisahan suhu rendah yang disebut destilasi fraksional. Kelimpahan dari unsur helium di atmosfer sebesar 0,0005 %.


b. Neon


Neon merupakan salah satu gas mulia yang ditemukan oleh Ramsay dan Travers pada tahun 1898. Neon adalah unsur gas mulia yang terdapat atmosfer hingga 1:65000 udara. Neon diperoleh dengan mencairkan udara dan melakukan pemisahan dari gas lain dengan penyulingan bertingkat.

Neon adalah unsur yang tidak mudah bereaksi (inert). Dilaporkan bahwa Ne dapat bersenyawa dengan fluor. Namun, masih menjadi pertanyaan apakah senyawa Neon ada meski bukti keberadaan senyawa tersebut ada.

Keberadaan di alam yaitu di Bumi memiliki kelimpahan unsur Neon di atmosfer sebesar 0,002%.

Ion Ne+, (NeAr)+, (NeH)+, dan (HeNe+) diketahui dari analisis spektrofotometri optik dan spektrofotometri massa. Neon juga membentuk hidrat yang tidak stabil.

Sifat-sifat dari unsur Neon adalah:
  1. Dalam tabung vakum yang melepaskan muatan listrik, Neon menyala oranye kemerahan.
  2. 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 dari pada helium bila diperlukan sebagai bahan pendingin (refrigerant).
  3. Dibandingkan semua gas mulia, pelepasan muatan Neon memiliki intensitas lebih tinggi ada tegangan dan arus yang luar biasa.
c. Argon

Argon adalah suatu unsur yang sistem periodiknya yang memiliki Ar dan nomor atom 18. Argon adalah unsur terbanyak pertama di udara bebas (udara kering) dan ketiga paling melimpah di alam semesta. Sekitar 1% dari atmosfer bumi adalah Argon. Argon adalah unsur yang tak berwarna dan tak berbau. Jumlah unsur ini terus bertambah sejak bumi terbentuk karena Kalium yang radioaktif itu berubah menjadi Argon.

Keberadaan Argon di udara sudah lama diduga oleh Cavendish pada tahun 1785, dan telah ditemukan oleh Lord Raleigh dan Sir William Ramsay pada tahun 1894.


Argon dihasilkan dari penyulingan bertingkat udara cair karena atmosfer mengandung 0,94% Argon. Atmosfer Mars mengandung 1,6% isotop Argon dan sebesar 5 ppm untuk isotop Argon 36.


Sifat-sifat dari Argon adalah dapat larut dalam air, 2,5 kali lipat dari pada 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 yang dibentuknya seperti halnya Kripton, Xenon dan Radon.


d. Kripton


Kripton adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Kr dan nomor atom 36. Kripton, seperti gas mulia lainnya, dapat digunakan di fotografi. Kripton juga merupakan salah satu produk dari pembelahan uranium. Kripton ditemukan oleh Sir William Ramsay dan Morris Travers di residu yang tersisa dari penguapan hampir semua komponen di udara. Kelimpahan Kelimpahan unsur helium di atmosfer sebesar 0,0001%. Pengelolaan dari Kripton sendiri didapat dari hasil destilasi udara cair. Kripton akan dapat ditemukan terpisah dari gas-gas lain.



e. Xenon


Xenon adalah unsur dengan lambang kimia Xe, nomor atom 54 dan massa atom relatif 131,29; berupa gas mulia, tak berwarna, tak berbau dan tidak ada rasanya.

Xenon diperoleh dari udara yang dicairkan. Xenon dipergunakan untuk mengisi lampu sorot, dan lampu berintensitas tinggi lainnya, mengisi bilik gelembung yang dipergunakan oleh ahli fisika untuk mempelajari partikel subatom. Kelimpahan Kelimpahan unsur helium di atmosfer sebesar 0,00001% Pengelolaan dari unsur Xenon dapat diperoleh dari destilasi udara cair.



f. Radon

Nama radon berasal dari radium. Radon ditemukan pada tahun 1900 oleh Friedrich Ernst Dorn, yang menggelarnya sebagai pancaran radium. Pada tahun 1908 William Ramsay dan Robert Whytlaw-Gray, yang menamakannya niton (dari bahasa latin nitens berarti "yang berkilauan", simbol Nt), mengisolasinya, menentukan kepadatannya dan mereka menemukan bahwa Radon adalah gas paling berat pada masa itu (dan sampai sekarang). Semenjak 1923 unsur 87 ini disebut Radon.


Radon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Rn dan nomor atom 86. Radon juga termasuk dalam kelompok gas mulia dan beradioaktif. Radon terbentuk dari penguraian radium. Radon juga gas yang paling berat dan berbahaya bagi kesehatan. Pada suhu dan tekanan ruang, radon tidak berwarna tetapi apabila didinginkan hingga membeku, radon akan berwarna kuning, sedangkan radon cair berwarna merah jingga.


Gas mulia dapat dibuat dengan cara berikut.


a. Helium


Helium (He) ditemukan terdapat dalam gas alam di Amerika Serikat. Gas helium mempunyai titik didih yang sangat rendah, yaitu -268,8°C sehingga pemisahan gas helium dari gas alam dilakukan dengan cara pendinginan sampai gas alam mencair (sekitar -156°C) dan gas helium terpisah dari gas alam.


b. Neon, Argon, Kripton, dan Xenon


Udara mengandung gas mulia Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (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°C) tidak jauh beda dengan titik didih gas oksigen (-182,8°C). 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 mempunyai titik didih rendah (-245,9°C) akan terkumpul dalam kubah kondensor sebagai gas yang tidak terkonsentrasi (tidak mencair).


Gas kripton (Tb: -153,2°C) dan xenon (Tb: -108°C) 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.


Semua unsur gas mulia terdapat di udara, kecuali Radon (Rn) yang hanya terdapat sebagai isotop radioaktif berumur pendek, yang diperoleh dari peluruhan radioaktif atom radium.


Unsur radon (Rn) yang merupakan unsur radioaktif Radium (Ra) dengan memancarkan sinar alfa (helium) sesuai dengan persamaan reaksi:


88Ra226 -> 86Rn222 + 2He4


Dalam kehidupan sehari-hari, unsur gas mulia digunakan dalam rumah tangga hingga teknologi modern. Berikut beberapa kegunaan dari unsur-unsur gas mulia.

a. Helium


Helium merupakan zat yang ringan dan tidak mudah terbakar. Helium biasa digunakan untuk:

  1. Sebagai gas mulia tameng untuk mengelas
  2. Sebagai gas pelindung dalam menumbuhkan kristal-kristal silikon dan germanium dan dalam memproduksi titanium dan zirkonium.
  3. Sebagai agen pendingin untuk reaktor nuklir.
  4. Sebagai gas yang digunakan di lorong angin (wind tunnels).
Helium juga digunakan untuk balon-balon raksasa yang memasang berbagai iklan perusahaan-perusahaan besar. Aplikasi lainnya sedang dikembangkan oleh militer AS adalah untuk mendeteksi peluru-peluru misil yang terbang 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.

b. Neon


Neon biasanya digunakan untuk pengisi bola lampu neon. Selain itu juga neon dapat digunakan untuk berbagai macam hal seperti indikator tegangan tinggi, zat pendingin, penangkal petir, dan mengisi tabung televisi.


c. Argon


Unsur gas Argon (Ar) biasa digunakan dan dimanfaatkan dalam berbagai hal sebagai berikut.

  1. Digunakan dalam bola lampu pijar listrik dan tabung fluoresen pada tekanan sekitar 400 Pa, tabung pengisian cahaya, tabung kilau, dan lain-lain.
  2. Sebagai gas inert yang melindungi dari bunga api listrik dalam proses pengelasan, produksi titanium dan unsur reaktif lainnya, dan juga sebagai pelindung dalam pembuatan kristal silikon dan germanium.
  3. Pengisi tabung pemadam kebakaran. 
d. Kripton

Unsur gas Kripton (Kr) biasa digunakan dan dimanfaatkan dalam berbagai hal sebagai berikut.

  1. Pengisi bola lampu kilat (blitz) pada kamera.
  2. Kripton dapat digabungkan dengan gas lain untuk membuat sinar hijau kekuning-kuningan yang dapat digunakan sebagai kode dengan melemparkannya ke udara.
  3. Dicampurkan dengan Argon untuk mengisi lampu induksi.
  4. Kripton juga digunakan dalam lampu mercusuar.
  5. Kripton juga digunakan sebagai laser untuk perawatan retina.
e. Xenon

Unsur gas Xenon (Xe) biasa digunakan dan dimanfaatkan dalam berbagai hal sebagai berikut.
  1. Mengisi lampu blitz pada kamera.
  2. Isotopnya dapat digunakan sebagai reaktor nuklir.
  3. Sebagai obat bius pada pembedahan.
  4. Sebagai pengisi bola lampu disko yang berwarna-warni.
  5. Digunakan dalam pembuatan tabun elektron.
f. Radon

Radon kadang digunakan oleh beberapa rumah sakit untuk kegunaan terapeutik. Radon juga digunakan dalam penyelidikan hidrologi yang mengkaji interaksi antara air bawah tanah, anak sungai dan sungai. Radon juga sekarang digunakan untuk terapi kanker dan sistem peringatan gempa. Namun demikian, jika radon terhisap dalam jumlah banyak, malah akan menimbulkan kanker paru-paru. Rata rata, terdapat satu molekul radon dalam 1 x 1021 molekul udara. Radon dapat di temukan di beberapa mata air dan mata air panas. Radon dibebaskan dari tanah secara alamiah, apalagi di kawasan bertanah di Granit. Radon juga mungkin dapat berkumpul di ruang bawah tanah dan tempat tinggal. 

PENUTUP


Gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan VIIIA yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan sebagian ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik karena sifat stabilnya. Disebut mulia karena unsur-unsur ini sangat stabil, berfasa gas pada suhu ruang dan bersifat inert (sukar bereaksi dengan unsur lain). Tidak ditemukan satu pun senyawa alami dari gas mulia.

Gas mulia adalah grup elemen kimia dengan sifat-sifat yang sama, yaitu di kondisi standar, mereka semua tidak berbau, tidak berwarna, dan monoatomik dengan reaktivitas yang sangat rendah. Mereka ditempatkan di grup 18 (VIIIA) dari tabel periodik (sebelumnya dikenal dengan grup 0), yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe), dan Radon yang bersifat radioaktif (Rn).

 Sifat-sifat gas mulia bisa dijelaskan dengan baik dengan teori modern tentang struktur atom, yaitu valensi elektron kulit luar mereka dianggap ‘penuh’, membawa mereka sedikit sekali kesempatan untuk berpartisipasi dalam reaksi kimia, dan hanya beberapa ratus senyawa yang telah disiapkan. Titik didih dan titik leleh gas mulia mempunyai nilai yang dekat, berbeda kurang dari 10°C (18°F), yang mengakibatkan mereka berbentuk cairan dalam jangkauan suhu yang pendek. Jari-jari atom unsur-unsur gas mulia dari atas ke bawah semakin besar karena bertambahnya kulit yang terisi elektron. Energi ionisasi 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.




DAFTAR PUSTAKA


chemiscihuy.wordpress.com/tag/pembuatan-gas-mulia/




Harnanto, Ari & Ruminten. 2009. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional




0 komentar :

Post a Comment