GAS MULIA: Sifat, Kelimpahan, dan Kegunaan dari Unsur-unsur

WANIBESAKc - Unsur-unsur yang terletak disudut paling kanan sistem periodik golongan 18 atau VIIIA disebut sebagai gas mulia. Unsur-unsur golongan VIIIA disebut “mulia” karena pada saat itu tidak ditemukan satupun senyawa dari unsur-unsur tersebut.

Menurut Lewis, unsur-unsur tersebut stabil karena memiliki konfigurasi elektron yang stabil. Konfigurasi elektron masing-masing unsur halogen sebagai berikut.

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

Konfigurasi helium disebut konfigurasi duplet karena memiliki 2 elektron valensi, selebihnya disebut konfigurasi oktet karena memiliki 8 elektron valensi pada kulit terluar.

Kestabilan gas-gas mulia ini sempat membuat para ahli kimia yakin bahwa gas mulia benar-benar tidak dapat dan tidak mungkin membentuk senyawa, dan itulah sebabnya sering dinamai gas-gas lembam (inert gases)

1. SIFAT-SIFAT GAS MULIA

Unsur-unsur gas mulia merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Gas mulia adalah satu-satunya kelompok gas yang partikel-partikelnya berwujud atom tunggal (monoatomik).

Argon, kripton dan xenon sedikit larut dalam air, sebab atom-atom gas mulia ini dapat terperangkap dalam rongga-rongga kisi molekul air. Struktur semacam ini disebut klatrat

Beberapa data tentang gas mulia dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

No	Sifat-sifat	He	Ne	Ar	Kr	Xe	Rn
1	Massa atom	4	20	40	84	131	222
2	Jari-jari atom (pikometer)	93	113	154	169	190	225
3	Energi ionisasi (Kj/mol)	2640	2080	1520	1350	1170	1040
4	Kerapatan (Kg/m3)	0,18	0,90	1,80	3,75	3,80	10,00
5	Titik didih (0C)	-269	-246	-186	-153	-108	-62
6	Titik leleh/beku (0C)	-272	-249	-189	-157	-112	-71

Dari tabel di atas dapat disimpulkan bahwa:

1. Gas-gas mulia memiliki harga energi ionisasi yang besar, bahkan terbesar dalam masing-masing deret seperiode. Hal ini sesuai dengan kestabilan struktur elektron gas-gas mulia yang sangat sukar membentuk senyawa.

2. Dari atas ke bawah energi ionisasi mengalami penurunan, hal ini dapat menerangkan mengapa gas-gas mulia yang letaknya lebih bawah mempunyai kemungkinan yang lebih besar untuk membentuk senyawa.

3. Makin ke bawah letaknya, gas mulia memiliki harga kerapatan, titik didih dan titik leleh yang makin besar. Hal ini sesuai dengan konsep ikatan, bahwa gaya tarik Van Der Walls antar partikel akan bertambah besar apabila jumlah elektron peratom bertambah.

2. GAS MULIA DI ALAM

Gas-gas mulia terdapat di atmosfer dalam jumlah yang relatuf sedikit. Sebagaimana kita ketahui, atmosfer kita didominasi oleh gas-gas nitrogen (N₂) dan oksigen (O₂) yang masing-masing meliputi 78% dan 21% volume udara.

Kandungan Gas-Gas Mulia dalam Udara

No	Gas mulia	Persentase volume udara
1	Helium	5,24 x 10‾4
2	Neon	1,82 x 10‾3
3	Argon	0,934
4	Kripton	1,14 x 10‾4
5	Xenon	8,70 x 10‾6
6	Radon	6 x 10‾14

Dari tabel di atas, nampak jelas bahwa gas mulia yang paling banyak dijumpai di atmosfer adalah argon, menduduki peringkat ke 3 setelah nitrogen dan oksigen. Akan tetapi, gas mulia yang paling banyak terdapat di alam semesta adalah helium. Unsur helium bersama-sama dengan unsur hidrogen merupakan komponen utama dari matahari dan bintang-bintang.

Semua gas mulia kecuali radon, dapat diperoleh dengan cara mencairkan udara, kemudian komponen-komponen udara cair ini dipisahkan dengan destilasi bertingkat. Hal ini dimungkinkan sebab gas mulia memiliki titik didih yang berbeda-beda.

Argon dapat diperoleh dengan memanaskan udara dan kalsium karbida (CaC₂). Nitrogen dan oksigen di udara akan diikat oleh CaC_2, sehingga pada udara kita memperoleh argon.

CaC₂  +  N₂ ⟶ CaCN₂ + C

2CaC₂ + O₂   ⟶  2CaO + 4C

Helium dapat dijumpai dalam kadar yang cukup tinggi pada beberapa sumber gas alam, sebagai hasil peluruhan bahan-bahan radioaktif. Adapun radon hanya diperoleh dari peluruhan radioaktif unsur radium berdasarkan reaksi inti berikut:

₈₈²²⁶Ra ⟶ ₈₆ ²²²Rn + ₂ ⁴He

3. KEGUNAAN GAS MULIA

Gas mulia banyak digunakan untuk mengisi tabung lampu pijar dan neon, karena gas mulia tidak bereaksi dengan filamen listrik dan setiap unsur gas mulia memberi warna yang berbeda-beda, seperti pada gambar berikut ini.

Gambar Warna atau spektrum unsur-unsur gas mulia

Campuran antara nitrogen dan neon digunakan untuk mengisi bola lampu pijar karena mampu menyerap panas tanpa bereaksi dengan filamen tungtem lampu. Selain itu gas mulia juga digunakan pada beberapa laser. Laser merah dengan panjang gelombang 632,8 nm merupakan laser yang pertama kali menggunakan campuran helium dan neon.

1. Helium

Helium digunakan sebagai pengisi balon meteorologi maupun kapal balon karena gas ini mempunyai rapatan yang paling rendah setelah hidrogen dan tidak dapat terbakar.

Dalam jumlah besar helium digunakan untuk membuat atmosfer inert, untuk berbagai proses yang terganggu oleh udara misalnya pada pengelasan. Campuran 80% helium dengan 20% oksigen digunakan untuk mennggantikan udara untuk pernafasan penyelam dan orang lain yang bekerja di bawah tekanan tinggi.

2. Neon

Neon digunakan untuk membuat lampu-lampu reklame yang memberi warna merah. Neon cair juga digunakan sebagai pendingin untuk menciptakan suhu rendah, juga digunakan untuk membuat indikator tegangan tinggi, penangkal petir dan tabung-tabung televisi.

3. Argon

Argon dapat digunakan sebagai pengganti helium untuk menciptakan atmosfer inert. Juga digunakan untuk pengisi lampu pijar karena tidak bereaksi dengan kawat wolfram yang panas sampai putih, tidak seperti nitrogen atau oksigen

4. Kripton

Kripton digunakan bersama-sama dengan argon untuk pengisi lampu fluoresensi (lampu tabung). Juga untuk lampu kilat fotografi berkecepatan tinggi. Salah satu spektrumnya digunakan sebagai standar panjang untuk meter.

5.  Xenon

Xenon digunakan dalam pembuatan tabung elektron. Selain itu digunakan juga dalam bidang atom dalam ruang gelembung.