KIMIA ANORGANIK : Kimia Unsur Gas Mulia

KIMIA ANORGANIK; P E N D I D I K A N K I M I AGASMULIA 8





KIMIA UNSUR M A R E T 2 0 2 1





















































































































UNSUR-UNSUR GOLONGAN 18







T

A




I M
R H


T A

U


P R

A A


S T


S
I
I
N G

G A



A


A

A N


E I


D V K E L A S A 2 0 1 9

DAFTAR ISI

























Daftar Isi .......................................................................................1

















Gas Mulia .....................................................................................2
















Ciri Umum Gas Mulia .........................................................3

















Sumber, Ekstraksi dan Pemakaian ............................4
















Sifat Fisika ..................................................................................8

















Sifat Kimia ...................................................................................9
















Kestabilan Unsur ..................................................................12

















Persenyawaan Gas Mulia ...............................................13
















Informasi Tambahan ..........................................................14



CIRI UMUM GAS MULIA









Unsur – unsur gas mulia dalam sistem periodic menempati golongan VIIIA. Gas




mulia terdiri dari unsur Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr),



Xenon (Xe, dan Radon (Rn). Unsur – unsur gas mulia terdapat dalam keadaan




bebas (tidak berikatan dengan unsur lain).



kelompok ini disebut gas mulia karena sifatnya yang sukar bereaksi. Unsur gas




mulia, kecuali helium mengandung 8 elektron di kulit terluar sehingga stabil.




konfigurasi elektron pada kulit terluar ns^2np^6 kecuali untuk Helium



konfigurasi elektron terluarnya 1s^2. Konfigurasi yang stabil mengakibatkan



sukar membentuk senyawa.










Gas-gas mulia terdapat diatmosfer dalam jumlah yang relatif sedikit, seperti



yang kita ketahui, armosfer kita didominasi oleh gas-gas nitrogen dan oksigen




yang masing- masing meliputi 78% dan 21% volume udara.



gas mulia yang paling banyak terdapat pada atmosfer adalah argon. Akan tetapi




gas mulia yang sering ditemukan di alam semesta adalah helium.

SUMBER, EKSTRAKSI DAN PEMAKAIAN GAS MULIA











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. 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.










*He* : Helium berasal dari reaksi fusi hidrogen di matahari. Helium di




atmosfer kadarnya hanya sedikit, sebab gas Helium sangat ringan sekali




sehingga mudah lolos dari tarikan gravitasi bumi. Namun karena komponen




utama matahari dan bintang-bintang adalah helium maka helium merupakan



gas mulia yang paling banyak di alam semesta. Unsur He bisa di ekstrasi dari




gas alam ataupun udara. Untuk mengektrasi He dari gas alam, digunakan




proses pengembunan (liquefaction) yang kemudian dimurnikan melalui proses




kriogenik (menghasilkan dingin) ataupun bisa melalui proses adsorpsi. Ekstraksi




He dari udara prosesnya menggunakan teknologi pemisahan udara. Gas helium




dapat digunakan sebagai pengisi balon udara. Helium cair dapat digunakan




sebagai zat pendingin karena memiiki titik uap yang sangat rendah. Helium




yang tidak reaktif digunakan sebagai pengganti nitrogen untuk membuat




udara buatan untuk penyelaman dasar laut.










*Ne* : Terdapat dalam udara kering dan dibawah kerak bumi. Ektraksi Ne




dari udara menggunakan 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% (He dan Ne) dan 10% N2. Sisa




udara yang mengandung He dan Ne tidak mengembun karena titik didih kedua




gas tersebut sangat rendah. Kemduian dilakukan penyulingan bertingkat untuk




mendapatkan Ne murni. Neon digunakan untuk pengisi bola lampu. Neon juga




bisa dipakai sebagai zat pendingin, indikator tekanan tinggi, penangkal petir,




dan untuk pengisi tabung-tabung televisi.



*Ar* : Terdapat dalam udara kering dan dibawah kerak bumi. Diantara gas-gas




mulia yang lain, hanya Ar yang berada dalam jumlah yang cukup untuk



memungkinkan produksinya dalam skala besar. Argon dihasilkan dari penyulingan




bertingkat udara cair karena atmosfer mengandung 0.94% Argon. Ekstraksi



Argon dari udara sama seperti He dan Neyaitu melalui proses yang menggunakan




teknologi pemisahan udara. namun, setelah udara membentuk fase cair yang



mengandung gas mulia Ne, Kr, dan Xe akan dipisahkan melalui proses antara lain




adsorpsi ataupun distilasi fraksional. Argon dipakai dalam las titanium pada



pembuatan pesawat terbang atau roket. Argon juga dipakai dalam las stainless




steel dan sebagai pengisi bola lampu pijar karena Argon tidak bereaksi dengan



wolfram (tungsten) yang panas.









*Kr* : Kripton terdapat di udara dengan kadar 1 ppm serta hanya terdapat di




udara kering. Ekstraksi Kripton sama dengan proses ektraksi Ar yaitu




menggunakan teknologi pemisahan udara yang kemudian dipisahkan melalui proses



adsorpsi atau distilasi fraksional. Kripton bersama Argon dipakai untuk pengisi




lampu fluoresen bertekanan rendah. Kripton juga digunakan dalam lampu



mercusuar, dan laser untuk perawatan retina.









*Xe* : Hanya terdapat di udara kering. Unsur ini ditemukan dalam bentuk gas,




yang dilepaskan dari mineral mata air tertentu. Ekstraksi Xenon sama hal nya



dengan estraksi Argon dan Kripton yaitu menggunakan teknologi pemisahan udara




yang kemudian dipisahkan melalui proses adsorpsi atau distilasi fraksional. Xenon



dipakai untuk menghasilkan cahaya terang pada lampu blitz (flash gun), pembuatan




tabung elektron, komponen reaktor nuklir. Xenon satu-satunya gas mulia yang



bersifat anestesi/membius pada tekanan atmosfer.










*Rn* : Ekstraksi Rn dari peluruhan unsur radioaktif yaitu peluruhan panjang



unsur radioaktif U-238 dan peluruhan langsung Ra-226. Radon memiliki waktu



paro yang pendek yaitu 3,8 hari sehingga cepat meluruh menjadi unsur lain, radon




belum dibuat secara komersial. Radon dipakai untuk terapi kanker (memancarkan




sinar radioaktif) dan sistem peringatan gempa. Namun demikian, jika Radon



terhisap dalam jumlah yang banyak, malah akan menimbulkan kanker paru-paru.



SIFAT FISIKA GAS MULIA










Unsur-unsur gas mulia merupakan gas yang tidak berwarna tidak berasa dan



tidak berbau gas mulia merupakan gas yang partikel-partikelnya berwujud atom




tunggal atau monoatomik.



Argon Kripton dan Xenon sedikit larut dalam air sebab atom atom gas mulia




ini dapat terperangkap ke dalam rongga rongga kisi molekul air atau struktur



semacam ini dapat disebut dengan klarat.




Dengan konfigurasi elektron yang telah penuh gas mulia termasuk kedalam unsur




yang stabil artinya sukar bereaksi dengan unsur lain atau sukar untuk



menerima elektron maupun untuk melepas elektron



































































Dapat dilihat bahwa gas gas mulia memiliki harga energi ionisasi yang cukup



besar bahkan terbesar dalam masing-masing deret satu periode hal ini sesuai




dengan kestabilan struktur elektron gas mulia yang sangat sukar membentuk



senyawa karena konfigurasi elektronnya telah terisi penuh. Dari atas ke bawah




energi ionisasi Mengalami penurunan Hal ini dapat menerangkan Mengapa gas



gas mulia yang letaknya lebih bawah memiliki kemungkinan yang lebih besar




untuk membentuk senyawa. Semakin kebawah gas mulia memiliki harga



kerapatan titik didih dan titik leleh yang semakin besar hal ini sesuai dengan




konsep ikatan kimia bahwa gaya tarik vanderwalls antar partikel akan




bertambah besar apabila jumlah elektron per atomnya bertambah

SIFAT KIMIA










a. Kereaktifan gas mulia sangat rendah




Gas mulia bersifat inert (lembam) di alam tidak ditemukan satupun senyawa




dari gas mulia. Sifat inert yang dimiliki ini berhubungan dengan konfigurasi



electron . dimilikinya . Electron valensi gas mulia adalah 8 (kecuali 2 untuk




Helium) dan merupakan konfigurasi yang paling stabil. Gas mulia memiliki




energy pengionan yang besar dan afinitas yang kecil. Energy pengionan yang




besar memperlihatkan sukarnya unsure-unsur gas mulia melepaskan electron




sedangkan afinitas electron yang rendah menunjukkan kecilnya kecendrungan




untuk menyerap electron.



Oleh karena itu, gas mulia tidak memiliki kecendrungan untuk melepas ataupun




menyerap electron. Jadi, unsure-unsur dalam gas mulia sukar untuk bereaksi.




Namun, untuk unsure gas mulia yang mempunyai energy ionisasi yang kecil dan




afinitas electron yang besar mempunyai kecenderungan untuk membentuk



ikatan kimia contohnya Xe dapat membentuk senyawa XeF2, XeF4 dan 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 electron




kulit terluar berkurang, sehingga semakin mudah ditarik oleh atom lain.




Walaupun, demikian unsure gas mulia hanya dapat berikatan dengan unsure



yang sangat elektronegatif seperti fluorin dan oksigen.










b. Makin besar jari-jari atom maka kereaktifan gas mulia semakin




bertambah.



Pada tahun 1962, Neil Bartlet berhasil membuat senyawa stabil dari Xenon




yaitu XePtF6. Penemuan ini membuktikan bahwa gass mulia dapat bereaksi




dengan unsure lain, meskipun dalam reaksi yang sangat terbatas dan harus




memenuhi criteria berikut :




1) Harga energy ionisasi gas mulia yang akan bereakssi haruslah cukup




rendah (terletak dibagian bawah pada SPU). Oleh karena itu, sampai



sekarang gas mulia yang sudah dapat dibuat senyawanya barulah Kripton,




Xenon dan Radon.




2) Reaksi hanya akan terjadi apabila gas mulia direaksikan dengan




unsure-unsur yang sangat elektronegatif seperti fluorin dan oksigen.

Dari He ke Rn energy ionisasinya semakin kecil. Artinya semakin besar nomor




atom gas mulia, maka jari-jari atomnya semakin besar pula dan kereaktifannya



semakin bertambah besar. Jika jari-jari atom bertambah besar maka gaya




tarik inti atom terhadap electron terluar makin lemah sehingga electron lebih



mudah tertarik ke zat lain. Hal tersebut terbukti karena sampai saat ini belum




ada senyawa gas mulia dari Helium, Neon dan Argon. Senyawa gas mulia yang



berhasil dibuat adalah senyawa dari xenon, krypton dan radon karena memang




helium, neon dan argon sangat stabil sedangkan xenon, krypton dan radon lebih



reaktif. Di dalam gas mulia senyawa xenon merupakan senyawa yang paling




banyak dibuat.



Sifat kereaktifan unsure-unsur gas mulia berurut Ne > He > Ar > Kr > Xe.




Radon radioaktif. Konfigurasi electron gas mulia dijadikan sebagai acuan bagi




unsure-unsur lain dalam system periodik



1



Gas mulia adalah gas yang sudah memiliki 8 elektron valensi dan memiliki




kestabilan yang tinggi tetapi gas mulia pun masih bisa bereaksi dengan atom lain




karena sebenarnya tidak semua subkulit pada gas mulia terisi penuh



Contoh :








Ar : [Ne] 3s² 3p⁶










Sebenarnya atom Ar masih memiliki satu Subkulit yang masih kosong yaitu




subkulit d, jadi








Ar : [Ne] 3s² 3p⁶ 3d⁰










Subkulit d masih bisa diisi oleh atom-atom lain.








Beberapa contoh reaksi dan cara pereaksian pada gas mulia:









1. Ar (argon)









Ar(s) + HF --> HArF









Nama senyawa yang terbentuk adalah Arginhidroflourida. Senyawa ini




dihasilkan oleh fotolisis dan matriks Ar padat dan stabil pada suhu rendah.

2. Kr (kripton)















Kr(s) + F2 --> KrF2(s)









Nama senyawa yang terbentuk adalah Crypton florida. reaksinya dihasilkan



dengan cara mendinginkan KR dan F2 pada suhu -196°C lalu diberi loncatan




muatan listrik atau sinar X.









3. Xe (xenon)









Xe(g) + F2 --> XeF2 (s)



Xe(g) + 2F2 --> XeF4 (s)




Xe(g) + 3F2 --> XeF6(s)









Reaksi Ini menghasilkan senyawa Xenon fluorida. XeF2 dan XeF4 dapat diperoleh




dari pemanasan Xe dan F2 pada tekanan 6 ATM Jika jumlah pereaksi F2 lebih



besar maka akan diperoleh XeF6.









XeF6(s) + 3H2O(l) --> XeO3(s) + 6HF (aq)




6XeF4(s)+ 12H2O(l) --> 2XeO3(s) + 4Xe(g) + 3O2(g) + 24HF(aq)









Menghasilkan senyawa Xenon Oksida














.Jadi,




·Gas mulia memiliki jari-jari atom yang semakin panjang hingga Radon, sehingga



semakin mudah membentuk dipol sesaat dan gaya van der Waals




·Kereaktifan gas mulia bertambah besar seiring bertambahnya jari-jari atom




·Gas mulia hanya dapat bereaksi dengan unsur yang memiliki keelektronegatifan



yang sangat tinggi, seperti fluor. Contoh senyawa yang berhasil dibuat adalah



XePtF6




·Gas mulia sering dikatakn gas inert (lembam) karena tidak ikut bereaksi

KESTABILAN UNSUR GAS MULIA
























Unsur gas mulia di alam terdapat dalam keadaan bebas, karena gas





mulia merupakan unsur yang stabil. Atom-atom gas mulia bersifat




stabil karena kulit terluarnya terisi penuh oleh elektron. Perhatikan





tabel konfigurasi elektron gas mulia dibawah ini.

























































































Dari tabel tersebut, terlihat bahwa kulit terluar atom-atom gas mulia terisi




penuh oleh 2 elektron (untuk He) dan 8 elektron (untuk atom gas mulia lainnya).



Susunan elektron gas mulia disebut susunan duplet (untuk He) dan susunan oktet




(untuk gas mulia selain He).

PERSENYAWAAN GAS MULIA















H. Bartlett mempelajari sifat platina fluorida PtF6 tahun 1960-an, dan



mensintesis O2PtF6.




PtF6- + O2 → O2 PtF6















PtF6 ini bersifat oksidator kuat. Molekul oksigen memiliki harga energi ionisasi 1180



kJmol-1, harga energi ionisasi xenon adalah 1170 kJmol-1, energi ionisasi Xe cukup




dekat dengan energi ionisasi O2, atas dasar data tersebut, maka untuk pertama



kalinya Bartlett mencoba mereaksikan Xe dengan PtF6 dan ternyata menghasilkan




senyawa yang stabil dengan persamaan reaksi :



Xe + PtF6- → XePtF6















Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF6, maka gugurlah anggapan bahwa gas



mulia tidak dapat bereaksi.

INFORMASI TAMBAHAN










APLIKASI UNSUR GAS MULIA



Menurut Bolindet al. (dalam Arkundato et al., 2013b), korosi yang terjadi dalam




suatu logam didefinisikan sebagai degradasi/kerusakan struktur logam yang



ditunjukkan oleh perubahan posisiatom-atom penyusunnya. Hal ini terjadi karena




adanya interaksi antara logam dengan lingkungan di sekitarnya.Contoh logam yang



mudah mengalami korosi adalah besi. Sebagaimana pada reaktor nuklir, kerusakan




besi disebabkan oleh pendingin logam cair yang mengelilinginya dengan temperatur



yang tinggi. Fenomena kerusakan besi dapat diamati dengan menggunakan konsep




difusi.



Menurut penelitian Arkundato et al (2013b), korosi besi yang diletakkan di tengah




logam cair dapat dihambat dengan menginjeksikan oksigen. Oksigen dibawa ke



permukaan baja untuk membentuk lapisan pelindung melalui konveksi dan difusi.




Transport massa oksigen dapat menentukan kinematika proses simulasi. Penelitian




tersebut dilakukan menggunakan simulasi dinamika molekul. Metode dinamika molekul



ini diterapkan dengan mempelajari pergerakan molekul-molekul yang saling



berinteraksi. Program yang digunakan pada simulasi dinamika molekul disebut




program Molecular Dynamics (MOLDY) (Refson, 2001). Berdasarkan simulasi




tersebut, atom-atom oksigen yang diinjeksikan dalam jumlah tertentu mampu



menghambat korosi besi hingga laju korosi yang sangat rendah (Arkundatoet




al.,2013b)



Besi yang diletakkan di tengah logam PbBi cair memiliki tingkat korosi yang lebih




tinggi jika dibandingkan dengan besi yang diletakkan ditengah logam PbBi cair



setelah diinjeksi gas mulia. Berdasarkan hasil simulasi diperoleh bahwa besi yang




diletakkan di tengah logam PbBi cair sebelum diinjeksi gas mulia memiliki koefisien



difusi sebesar 1,37 X 10-10 m2/s. Sedangkan besi yang diletakkan ditengah logam




PbBi cair setelah diinjeksi gas mulia (Argon) memiliki koefisien difusi sebesar 2,70



X 10-10 m2/s. Gas mulia yang diinjeksikan ke dalam logam PbBi cair ada tiga




macam, antara lain: Helium, Neon, dan Argon. Dari ketiga macam gas mulia



tersebut yang paling efektif dalam menghambat korosi besi adalah Argon. Argon




dapat mereduksi laju korosi besi hingga 80,29%.









Referensi jurnal :




Sa’adah, Umi et al. 2016. Simulasi Dinamika Molekul Penghambatan Korosi Besi



Dalam PbBi Cair Panas Tinggi dengan Inhibitor Gas Mulia. Jurnal Ilmu Dasar.




Vol.17 No.2 : 95-102.

APLIKASI UNSUR GAS MULIA








Material aluminium 5083 banyak digunakan dalam industri perkapalan khususnya



sebagai material konstruksi kapal. aluminium jika dilakukan pengelasan untuk




menyambung materi aluminium 5083 Akan terdapat ketidak sempurnaan hasil



pengelasan ditinjau dari kekuatannya, maka digunakan gas pelindung dalam pengelasan



yang memiliki pengarun sebagai pelindung dari unsur-unsur yang tidak diinginkan,




mempengaruhi voltage busur las, mempengaruhi temperatur busur dan mempengaruhi



kualitas logam deposit.



Gas pelindung harus mempunyai kemurniaan yang tinggi karena gas ini akan




berhubungan langsung dengan logam cair dan sangat berpengaruh terhadap hasil



pengelasan yang didapat. gas mulia dapat digunakan sebagai gas pelindung karena



mampu mengurangi sifat yang kurang baik dalam hal pengelasan paduan aluminium,




sebagai berikut :



1. Karena panas jenis daya hantar panasnya tinggi Maka sukar sekali untuk



memanaskan dan mencairkan sebagian kecil saja




2. Paduan aluminium mudah teroksidasi dan membentuk oksida aluminium al2O3 yang



mempunyai titik cair yang tinggi karena sifat ini maka peleburan antara logam dasar



dan Logam las menjadi terhalang




3. Karena mempunyai koefisien muai yang besar maka mudah sekali terjadi deformasi



sehingga paduan-paduan yang mempunyai sifat Getas panas akan cenderung



membentuk retakk panas karena perbedaan yang tinggi antara kelarutan hidrogen




dalam logam cair dan Logam padat maka dalam proses pembekuan yang terlalu cepat



akan membentuk rongga halus bekas kantong-kantong hidrogen



4. Paduan aluminium mempunyai berat jenis rendah karena itu banyak zat-zat yang




terbentuk selama pengelasan akan tenggelam keadaan ini memudahkan terkandungnya



zat-zat yang tidak dikehendaki kedalamnya karena titik cair dan viskositas rendah



maka daerah yang kena pemanasan mudah mencair dan jatuh menetes.




Dalam pengelasan aluminium menggunakan dua jenis gas pelindung yakni argon dan



helium gas argon memberikan perlindungan yang lebih baik daripada gas helium akan



tetapi penembusan nya dangkal.




Argon digunakan untuk logam non ferro seperti aluminium nikel perpaduan magnesium



dan Logam reaktif seperti zirkonium dan Titanium gas argon menghasilkan stabilitas



busur penetrasi dan profil bed yang sangat baik bila argon digunakan pada pengelasan




logam berbasis ferro maka biasanya dicampur dengan gas lain seperti oksigen kalium



karbon dioksida atau hidrogen argon mempunyai potensial ionisasi yang rendah sehingga



menghasilkan aliran arus dan stabilitas busur listrik yang sangat bagus kolom busur




dengan densitas arus yang tinggi terkonsentrasi pada daerah yang kecil sehingga



menghasilkan energi yang besar

Dengan mengetahui kekuatan tarik hasil las material aluminium 5083 yang



menggunakan dua jenis gas pelindung yang berbeda yakni argon grade B dan argon




grade A sebagai gas pelindung dalam pengawasan material aluminium 5083



mempunyai kekuatan tarik rata-rata yang lebih besar 57,809% untuk spesimen




sambungan las dan 19,805% untuk spesimen logam las weld metal dari pada gas



pelindung argon grade A









Referensi Jurnal :










Mulyatno, Hartono Yudo. 2008. Pengaruh Penggunaan Gas Pelindung Argon



Grade A dan Grade C Terhadap Kekuatan Tarik Lasan Sambungan Butt Pada



Material Kapal Alumunium 5083. KAPAL Vol.5, No 3, 181-190