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 Ramsaymelakukan penyelidikan dengan cara mereaksikan gas nitrogen dari udara dengan magnesium pada suhu tinggi menjadi padatan Mg₃N₂ dan 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 GAS MULIA

Pada pembahasan Ikatan Kimia di Kelas X, gas mulia dianggap stabil karena memiliki konfigurasi elektron yang terisi penuh:

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 hinggasaat ini belum dapat dibuat senyawanya.

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.

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 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.

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.

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:

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.

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.

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.

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?

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:

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: