GAS MULIA: Pengertian, Sifat, Keberadaan, Cara Pembuatan dan Kegunaannya

Ok, hay hayy holla Delitious ^^ Kali ini aku bakal ngeshare sesuatu yangleebih berguna dari pada curhatan aku, wkwkwkkk.. Ok, ini materi presentasi aku pas kelas XII, isinya ada pengertian gas mulia, sifat fisika dan kimia, keberadaannya di bumi, dan lain-lain. Hhehe.. Kalo ada yang butuh slideshow nya, monggo.. Bisa kirim komen di kolom komentar..

Ini ada beberapa contoh slide nya.. Oh iyaa, jangan lupa diedit yaa slide nya, soalnya aku banyak masang muka anak katarsis di sini, wkwkwkwk...

GAS MULIA

a.       Pengertian Gas Mulia

Gas mulia adalah unsur-unsur golongan VIIIA dalam tabel periodik. Gas mulia terdiri dari Helium, Neon, Argon, Kripton, Xenon, serta Radon. Disebut mulia karena unsur-unsur ini sangat stabil. Menurut Lewis, kestabilan gas mulia tersebut disebabkan konfigurasi elektronnya yang terisi penuh, yaitu konfigurasi oktet (duplet untuk Helium). Kestabilan gas mulia dicerminkan oleh energi ionisasinya yang sangat besar, dan afinitas elektronnya yang sangat rendah. 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.

·         Energi Ionisasi adalah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom netral dalam keadaan gas.

·         Afinitas adalah kecenderungan suatu unsur atau senyawa untuk membentuk ikatan kimia dengan unsur atau senyawa lain.

·         Inert berarti sangat stabil dan sukar bereaksi dengan unsur lain.

b.      Sifat Fisika dan Kimia

1.      Sifat Fisika

Gas-gas mulia memiliki gaya interatomik yang lemah, sehingga membuat gas mulia memiliki leleh dan titik didih sangat rendah. Seluruh unsur gas mulia bersifat monoatomik dalam kondisi standar, termasuk unsur-unsur yang mempunyai masa atom lebih besar dari unsur padat.

Helium memiliki beberapa sifat yang unik bila dibandingkan dengan unsur gas mulia lainnya. Yang pertama adalah helium mempunyai titik didih dan titik leleh yang lebih rendah daripada unsur lain. Sifat itu dikenal sebagai superfluiditas. Helium adalah satu-satunya unsur yang tidak bisa dipadatkan dengan pendinginan di bawah standar.

Helium, neon, argon, kripton, dan xenon mempunyai beberapa isotop stabil. Radon tidak mempunyai isotop stabil. Isotop yang paling lama waktu hidupnya adalah 222Rn yang mempunyai waktu paruh 3,8 hari kemudian meluruh membentuk helium dan polonium, yang akhirnya meluruh membentuk timah.

·         Monoatomik adalah unsur selain hidrogen H₂, nitrogen N₂, oksigen O₂, fluor F₂, klor Cl₂, iod I₂, brom Br₂, fosfor P₄, belerang S₈ dan selenium Se_8.

·         Isotop adalah unsur-unsur sejenis yang memiliki nomor atom sama, tetapi memiliki massa atom berbeda atau unsur-unsur sejenis yang memiliki jumlah proton sama, tetapi jumlah neutron berbeda.

Atom-atom gas mulia mempunyai jari-jari atom yang meningkat ke periode yang lebih tinggi meningkatnya jumlah elektron. Ukuran atom berhubungan dengan beberapa sifat. Misalnya, energi ionisasi menurun seiring meningkatnya jari-jari atom karena elektron valensi gas mulia yang lebih besar akan lebih jauh dari inti. Maka dari itu, ikatan inti atom ke elektron valensi menjadi lemah. Gas mulia memiliki energi ionisasi terbesar di antara unsur-unsur dari setiap periode, yang mencerminkan stabilitas konfigurasi elektron dan berhubungan dengan kurang reaktifnya gas mulia. Gas mulia tidak dapat menerima elektron untuk membentuk anion stabil. Itulah mengapa gas mulia memiliki afinitas elektron negatif.

No.	Sifat Fisika
1	Gaya Interatomik lemah;
2	Titik leleh dan titik didih tinggi;
3	Helium bersifat superfluiditas;
4	Radon tidak memiliki isotop stabil;
5	Berjari-jari atom yang meningkat ke periode yang lebih tinggi saat meningkatnya jumlah elektron;
6	Energi ionisasi besar.

2.      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 yang 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.

No.	Sifat Kimia
1	Kereaktifan rendah
2	Tidak cenderung melepas atau menyerap elektron
3	Jari-jari atom berpengaruh pada kereaktia gas
4	Tidak berwarna
5	Tidak berbau
6	Tidak berasa
7	Mudah terbakar dalam keadaan normal

c.       Keberadaan di Bumi

Gas mulia adalah unsur-unsur yang terdapat dalam golongan VIIIA yang memiliki kestabilan yang sangat tinggi dan sebagian ditemukan di alam dalam bentuk monoatomik. unsur-unsur yang terdapat dalam gas mulia yaitu Helium (He), Neon (Ne), Argon(Ar), Kripton(Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn). Gas-gas ini pun sangat sedikit kandungannya di bumi. Dalam udara kering maka akan ditemukan kandungan gas mulia sebagai berikut :
Helium = 0,00052 %
Neon = 0,00182 %
Argon = 0,934 %
Kripton = 0,00011 %
Xenon = 0,000008
Radon = Radioaktif*

Tapi di alam semesta kandungan Helium paling banyak diantara gas mulia yang lain karena Helium meupakan bahan bakar dari matahari. Radon amat sedikit jumlahnya di atmosfer atau udara. Dan sekalipun ditemukan akan cepat berubah menjadi unsur lain, karena radon bersifat radioaktif. Dan karena jumlahnya yang sangat sedikit pula radon disebut juga sebagi gas jarang.

Semua unsure gas mulia terdapat di udara. Unsure gas mulia yang paling banyak terdapat di udara adalah argon, sedangkan unsure gas mulia yang paling sedikit adalah radon yang bersifat radioaktif dengan waktu paruh yang pendek ( 4 hari ) dan meluruh menjadi unsure lain. Gas mulia kecuali radon diperoleh dengan cara destilasi bertingkat udara cair. Sedangkan radon hanya dapat diperoleh dari peluruhan radioaktif unsure radium, berdasarkan reaksi inti berikut :
²²⁶₈₈Ra                  ²²²₈₆Rn + ⁴₂He

Helium merupakan komponen (unsure) terbanyak di alam semesta yang diproses dari gas alam, karena banyak gas alam yang mengandung helium. Secara spektoskopik helium telah terdeteksi keberadaanya di bintang-bintang, terutama di bintang yang panas ( seperti matahari). Helium juga merupakan komponen penting dalam reaksi proton–proton dan siklus karbon yang merupakan bahan bakar matahari dan bintang lainnya. 

d.      Cara Pembuatan

Gas mulia di alam berada dalam bentuk monoatomik karena bersifat tidak reaktif. Oleh karena itu, ekstraksi gas mulia umumnya menggunakan pemisahan secara fisis. Perkecualian adalah Radon yang diperoleh dari peluruhan unsure radioaktif.

1.      Ekstraksi Helium (He) dari gas alam

Gas alam mengandung hidrokarbon dan zat seperti CO₂, uap air, He, dan pengotor lainnya. Untuk mengekstraksi He dari gas alam, digunakan proses pengembunan (liquefaction). Pada tahap awal, CO₂ dan uap air terlebih dahulu dipisahkan (Hal ini karena pada proses pengembunan, CO₂ dan uap air dapat membentuk padatan yang menyebabkan penyumbatan pipa). Kemudian, gas alam diembunkan pada suhu di bawah suhu pengembunan hidrokarbon tetapi di atas suhu pengembunan He. Dengan demikian, diperoleh produk berupa campuran gas yang mengandung 50% He, N₂, dan pengotor lainnya. Selanjutnya, He dimurnikan dengan proses antara lain:

·         Proses kriogenik (kriogenik artinya menghasilkan dingin). Campuran gas diberi tekanan, lalu didinginkan dengan cepat agar N₂ mengembun sehingga dapat dipisahkan, sisa campuran dilewatkan melalui arang teraktivasi yang akan menyerap pengotor sehingga diperoleh He yang sangat murni.

·         Proses adsorpsi. Campuran gas dilewatkan melalui bahan penyerap (adsorbent bed) yang secara selektif menyerap pengotor. Proses ini menghasilkan He dengan kemurnian 99,997% atau lebih.  

2.      Ekstraksi He, Ne, Ar, Kr, dan Xe dari udara 

Proses yang digunakan disebut 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% dan 10% N₂. Sisa udara yang mengandung He dan Ne tidak mengembun karena titik didih kedua gas tersebut sangat rendah. Selanjutnya Ar, Kr, dan Xe dalam udara cair dipisahkan menggunakan proses, antara lain:

·         Proses adsorpsi. Pertama, O₂ dam N₂ dipisahkan terlebih dahulu menggunakan reaksi kimia. O₂ direaksikan dengan Cu panas. Lalu N₂ direaksikan dengan Mg. sisa campuran (A, Xe, dan Kr) kemudian akan diadsorpsi oleh arang teraktivasi. Sewaktu arang dipanaskan perlahan, pada kisaran suhu tertentu setiap gas akan terdesorpsi atau keluar dari arang. Air diperoleh pada suhu sekitar -80 , sementara Kr dan Xe pada suhu yang lebih tinggi.

·         Proses distilasi fraksional menggunakan kolom distilasi fraksional bertekanan tinggi. Prinsip pemisahan adalah perbedaan titik didih zat. Karena titik didih N₂ paling rendah, maka N₂ terlebih dahulu dipisahkan. Selanjutnya, Ar dan O₂ dipisahkan. Fraksi berkadar 10% Air ini lalu dilewatkan melalui kolom distilasi terpisah dimana diperoleh Ar dengan kemurinian 98% (Ar dengan kemurnian 99,9995% masih dapat diperoleh dengan proses lebih lanjut). Sisa gas, yakni Xe dan Kr, dipisahkan pada tahapan distilasi selanjutnya.

e.       Kegunaan dalam Kehidupan Sehari-hari

1.      Kegunaan Helium (He)

a)    Sebagai gas pengisi kapal udara dan balon udara untuk mempelajari cuaca, karena sifatnya yang sukar bereaksi, tidak mudah terbakar dan ringan.

b)    Helium cair dipakai sebagai cairan pendingin untuk menghasilkan suhu yang rendah karena memiliki titik uang yang sangat rendah

c)    Udara yang dipakai oleh penyelam adalah campuran 80 % He dan 20 % oksigen. Helium digunakan untuk menggantikan nitrogen karena jika penyelam berada pada tekanan yang tinggi (dibawah laut) maka kemungkinan besar nitrogen larut dalam darah. Dalam jumlah sediki t saja nitrogen larut dalam darah, maka akan terjadi halusinasi yang disebut narkos nitrogen. Akibat halusinasi ini penyelam mengalami seperti terkena narkoba sehingga membahayakan penyelam. Selain itu, ketika nitrogen banyak larut dalam darah dan penyelam kembali ke keadaan normal maka timbul gelembung gas nitrogen dalam darah yang menimbulkan rasa nyeri yang hebat karena nitrogen melewati pembuluh-pembuluh darah bahkan dapat mengakibatkan kematian. Inilah yang disebut benos.

d)    Campuran Helium dan Oksigen juga dipakai oleh para pekerja dalam terowongan dan tambang bawah tanah yang bertekanan tinggi.

e)    Di rumah sakit, campuran Helium dan Oksigen dipakai sebagai pernapasan pada penderita asma.

2.      Kegunaan Neon (Ne)

a)    Neon biasanya digunakan untuk mengisi lampu neon

b)    Neon digunakan juga sebagai zat pendingin, indicator tegangan tinggi, penangkal petir dan untuk pengisi tabung-tabung televise.

c)    Neon cair digunakan sebagai pendingin pada reactor nuklir.

3.      Kegunaan Argon (Ar)

a)    Sebagai pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram yang panas

b)    Untuk lampu reklame dengan cahaya berwarna merah muda

c)    Sebagai atmosfer pada pengelasan benda-benda yang terbuat dari stainless steal, titanium, magnesium dan aluminium. Misalkan pengelasan titanium pada pembuatan pesawat terbang atau roket

4.      Kegunaan Kripton (Kr)

a)    Gas krypton bersama dengan argon digunakan untuk mengisi lampu tioresensi (lampu neon) bertekanan rendah. Krypton inilah yang membuat lampu menyala menjadi putih.

b)    Untuk lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi

c)    Krypton juga digunanakan dalam lampu mercusuar, laser untuk perawatan retina.

5.      Kegunaan Xenon (Xe)

a)    Untuk pembuatan tabung electron

b)    Untuk pembiusan pasien pada saat pembedahan karena xenon bersifat anestetika (pemati rasa)

c)    Sebagai bahan baku pembuatan senyawa-senyawa xenon

d)    Garam Perxenan (Na4XeO3) sebagai oksidator paling kuat

e)    Untuk membuat lampu-lampu reklame yang member cahaya biru.

f)     Pembuatan lampu untuk bakterisida (pembunuh bakteri)

g)    Untuk mengeluarkan cahaya pada kamera saat pemotretan (blitz)

6.      Kegunaan Radon (Rn)

a)    Gas radon bersifat radioaktif sehingga banyak digunakan dalam terapi radiasi bagi penderita kanker dengan memanfaatkan sinar yang dihsilkan. Namun demikian, jika radon terhisap dalam jumlah cukup banyak akan menimbulkan kanker paru-paru

b)    Karena peluruhan yang cukup cepat, radon digunakan dalam penyelidikan hidrologi yang mengkaji interaksi antara air bawah tanah, anak sungai dan sungai

c)    Radon juga dapat berperan sebagai peringatan gempa karena bila lempengan bumi bergerak kadar radon akan berubah sehingga bias diketahui bila adanya gempa dari perubahan kadar radon.