HALOGEN: Kelimpahan, Sifat, dan Kegunaan

Halogen adalah kelompok unsur kimia yang berada pada golongan 17 (VII atau VIIA pada sistem lama) di tabel periodik. Kelompok ini terdiri dari:

- Fluor (F)

- Klor (Cl)

- Brom (Br)

- Yodium (I)

- Astatin (At)

- Ununseptium (Uus), yang belum ditemukan.

Nama “halogen” berasal dari bahasa Yunani yang artinya “pembentuk garam”. Dinamakan demikian karena unsur-unsur ini ketika bereaksi dengan logam akan membentuk garam. Misalnya klorin bereaksi dengan natrium membentuk natrium klorida (NaCl), yaitu garam dapur.

Dalam sistem periodik, unsur halogen terdapat pada golongan VII A, mempunyai 7 elektron valensi pada subkulit ns²np⁵. Konfigurai elektron yang demikian membuat unsur-unsur halogen sangat reaktif. Halogen cenderung menyerap satu elektron membentuk ion bermuatan negatif satu.

1. KELIMPAHAN UNSUR HALOGEN DI ALAM

Pada umumnya halogen di alam dijumpai dalam bentuk senyawa halida. Flourin ditemukan dalam mineral-mineral pada kulit bumi : Flourspar (CaF₂) dan kriolit (Na₃AlF_6­).

Gambar Fluorspar dan kriolit (Na₃AlF₆, Natrium Heksafluoroaluminat)

Klorin, bromin dan iodin terkandung pada air laut dalam bentuk garam-garam halida dari natrium, magnesium, kalium dan kalsium. Garam halida yang paling banyak adalah NaCl, meliputi 2,8% berat air laut. Jika ditinjau dari harga kemolaran, banyaknya ion halida pada air laut : 0,53 M Cl‾, 8 x 10‾⁴ M Br‾, 5 x 10‾⁷ M I‾.

Di daerah Chili, Amerika serikat, iodin ditemukan dalam jumlah berlimpah sebagai garam natrium iodat (NaIO₃). Beberapa sumber air di negara kita ternyata mengandung natrium iodida (NaI) dalam kadar yang cukup tinggi, misalnya di Watudakon (Mojokerto). Beberapa jenis lumut dan ganggang laut mengandung senyawa iodin. Unsur astatin tidak dijumpai di alam, sebab bersifat radioaktif.

2. ION HALIDA DALAM TUBUH MANUSIA

Ion klorida merupakan anion terbanyak yang dikandung oleh plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah dan cairan eksresi. Juga getah lambung mengandung 0,37% HCl untuk membantu pencernaan makanan.

Ion iodida dikandung oleh kelenjar tiroid dan merupakan komponen yang diperlukan untuk membuat hormon tiroksin C₁₅H₁₁O₄NI₄). Ion flourida diperlukan untuk mencegah kerusakan gigi, sebab F‾ merupakan komponen pembuat bahan perekat Fluoroapatit [Ca_5­(PO₄)₃F)] yang tedapat pada lapisan email gigi kita.

3. SIFAT-SIFAT HALOGEN

• Sifat Fisika

Antar Molekul-molekul halogen yang terdiri dari dua atom terbentuk gaya van der waals. Oleh sebab itu pada suhu kamar flourin dan klorin berupa gas karena gaya antar molekul sangat kecil. Bromin berupa zat cair yang mudah menguap sedangkan iodin berupa padatan.

Padatan iodin mudah dipecahkan dengan pemanasan. Pemanasan iodin langsung menjadi uap berwarna ungu tanpa melalui fasa cair (menyublim). Titik didih dan titik leleh halogen dari atas ke bawah makin meningkat karena makin ke bawah Mr makin besar dan gaya antar maolekul makin kuat.

Semua halogen bersifat toksit dan mempunyai bau yang menusuk. Oleh sebab itu, eksperimen yang menggunakan halogen perlu dilakukan dalam lemari asam dan dalam ruangan dengan ventilasi yang baik. Fluorin yang telah dicairkan berwarna kuning muda, klorin berwarna hijau muda (dari bahasa Yunani kloros, hijau), bromin berwarna merah tua, sedangkan iodin berwarna hitam. Gambar beberapa unsur halogen sebagai berikut.

Gambar Klor, Brom dan Iodin 

Sifat fisik unsur halogen dapat dilihat pada tabel di bawah ini

Sifat-sifat	Flourin	Klorin	Bromin	Iodin	Astatin
Jari-jari atom (ppm)	133	180	195	215	-
Jari-jari kovalen	71	99	114	133	145
Energi ionisasi (KJ/mol)	1680	1250	1140	1008	912
Keelektronegatifan	4	3	2,8	2,5	2,2
Afinitas elektron (KJ/mol)	-328	-349	-325	-295	-270
Kerapatan (Kg/m3)	1696	3214	3110	49630	-
Titik leleh(0C)	-220	-10	7,2	114	-
Titik didih(0C)	-180	-35	59	184	337
Potensial reduksi	+2,87	+1,36	+1,065	+0,535	-

•  Sifat Kimia Halogen

Kereaktifan unsur non logam dapat dikaitkan dengan kemampuan menarik elekrtron untuk membentuk ion negatif, semakin negatif nilai afinitas elektron menunjukkan semakin besar kecenderungan menarik elektron, berarti kereaktifan bertambah. Kereaktifan halogen menurun dari flourin ke iodin.

- Reaksi dengan logam

Halogen bereaksi dengan sebagian besar unsur logam.

Contoh:

2Al + 3 Br₂ ⟶ 2 AlBr₃

2Fe + 3 Cl₂ ⟶  2 FeCl₃

Cu + F₂  ⟶ CuF₂

- Reaksi dengan Hidrogen

Semua halogen dapat bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halida (HX).

H₂ + X₂ ⟶ 2HX

Hidrogen fuorida (HF) merupakan senyawaan fluor dengan ikatan kovalen yang larut dengan baik dalam air menghasilkan asam fluorida (HF).

Penanganan hidrogen fluorida harus berhati-hati karena selain menyebabkan kulit terbakar bila mengenai kulit, uap yang dihasilkan juga sangat berbahaya (bersifat toksit).

Hidrogen fluorida biasanya disimpan dalam silinder-silinder baja atau tabung-tabung dari plastik. HF tidak bisa disimpan dalam bahan-bahan dari gelas karena hidrogen fluorida mampu bereaksi dengan silika yang terdapat dalam kaca, sesuai reaksi berikut.

Hidrogen fluorida biasanya digunakan sebagai fluoronator pembuatan zat-zat organic. Misalnya dalam pembuatan fluorokarbon dan pembuatan kriolit. Selain itu hidrogen fluorida sering digunakan untuk membuat lukisan di atas kaca.

Hidrogen halida (HCl, HBr dan HI) merupakan gas tidak berwarna yang beracun dan larut dalam air dan pelarut-pelarut organik seperti toluena dan CCl₄. Sedangkan titik leleh dan titik didihnya makin tinggi dari HCl, HBr dan HI.

- Reaksi dengan nonlogam dan metaloid

Contoh

Si + 2X₂ ⟶  SiX₄

2B + 3X₂ ⟶ 2BX₃

P₄ + 6X₂  ⟶ 4PX₃

P₄ + 10X₂ ⟶ 4PX₅

Senyawa yang terbentuk dari halogen dengan unsur nonlogam dan metaloid disebut halida kovalen. Sebagian besar halida kovalen berwujud gas atau cairan yang mudah menguap dan memiliki titik didih rendah.

Hal ini disebabkan gaya tarik antar molekul halida kovalen yang lemah. Halida kovalen bereaksi keras dengan air tetapi halida kovalen dari fluorida bersifat inert misalnya CF₄ dan SF₆. 

Contoh reaksi halida kovalen dengan air.

PCl₃(l) + 3H₂O ⟶ H₃PO₃(l) + 3HCl(g)       (asam fosfat dan hidrogen klorida)

SiCl₄(l) + 4H₂O(l) ⟶ H₄SiO₄(aq) + 4HCl(g)   (asam ortosilikat dan hidrogen klorida)

- Reaksi dengan hidrokarbon (reaksi subsitusi)

Contoh

CH₄ + Cl₂ ⟶ CHCl₃ + HCl

Flourin bereaksi hebat, tetapi iodin tidak bereaksi

- Reaksi dengan air

Flourin bereaksi hebat dengan air mebentuk HF dan membebaskan oksigen.

Persamaan reaksinya:

F₂ + H₂O ⟶ 2HF + 1/2O₂

Halogen lainnya mengalami reaksi disproporsionasi dalam air menurut kesetimbangan berikut

X₂ + H₂O ⟷ HX + HXO

- Reaksi dengan basa

Klorin, bromin dan iodin mengalami reaksi disproporsionasi

Contoh:

Cl₂(g) + 2NaOH(aq) ⟶ NaCl(aq) + NaClO(aq) + H₂O(l)

Reaksi antar halogen, reaksinya secara umum dapat dinyatakan sebagai berikut:

X₂ + nY₂ ⟶ 2XY_n

Y = halogen yang lebih elektronegatif

n = 1,3,5 dan 7

4. DAYA OKSIDASI HALOGEN

Unsur halogen mudah menangkap elektron (mengalami reduksi) sehingga unsur halogen merupakan zat pengoksidasi (oksidator) yang kuat. Daya oksidasi halogen meningkat dengan berkurangnya nomor atom.

Itulah sebabnya suatu unsur halogen dapat mengoksidasi halogen lain di bawahnya, tetapi tidak mampu mengoksidasi halogen yang di atasnya.

Contoh :

F₂ +2 Cl‾ ⟶ 2F‾ + Cl₂

Br₂ + Cl‾ ⟶ tidak bereaksi

Br₂ + 2I‾ ⟶ I₂ + 2Br‾

Halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1, +1, +3, +5 dan +7. oleh karena keelektronegatifan unsur halogen sangat besar, maka pada umumnya halogen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -1. Bilangan oksidasi positif hanya akan dimiliki halogen apabila ia berikatan dengan atom yang lebih elektronegatif, misalnya oksigen atau halogen lain yang letaknya lebih atas dalam sistem periodik.

Klorin, bromin, dan iodin dapat membentuk senyawa-senyawa oksihalogen. Flourin tidak dapat membentuk senyawa oksihalogen sebab keelektronegatifan flourin lebih besar daripada oksigen.

Berdasarkan jumlah atom oksigennya, asam oksihalogen mempunyai nama sebagai berikut. Misal :

No	Rumus molekul	Bilangan oksidasi	Nama
1	HClO	+1	Asam hipoklorit
2	HClO2	+3	Asam klorit
3	HClO3	+5	Asam klorat
4	HClO4	+7	Asam perklorat

1.                                                                                                          

Kekuatan asam oksihalogen dapat ditentukan dengan melihat jumlah unsur oksigen yang terikat pada asam oksihalogen tersebut. Semakin besar jumlah atom oksigennya, semakin kuat pula asamnya.

Untuk jumlah atom oksigen yang sama, asam oksiklorin lebih kuat daripada asam oksibromin dan asam oksibromin lebih kuat daripada asam oksiiodin. Jadi asam perklorat (HClO₄) adalah asam oksihalogen yang paling kuat, bahkan merupakan asam paling kuat di semua asam yang dikenal.

5. KEGUNAAN HALOGEN DAN SENYAWANYA

Fluorin

- Gas flourin (F₂) terutama digunakan dalam proses pengolahan isotop uranium -235 dari isotop uranium-238 melalui difusi gas

- Asam flourida (HF), yang dapat bereaksi dengan gelas, sehingga sering digunakan untuk mengukir (mengetra) gelas

CaSIO₃(s)  + 8HF(aq)  ⟶ H₂SiF₆(aq) + CaF₂(s) + 3H₂O(l)

- Natrium heksa flourosilikat (Na₂SiF₆), bahan yang dicampurkan pada pasta gigi agar gigi menjadi kuat

- NaF, zat yang digunakan untuk mengawetkan kayu dari gangguan serangga

- SF₆, suatu gas yang digunakan sebagai insulator.

- Kriolit (Na₃AlF_6­), bahan yang digunakan sebagai pelarut dalam pengolahan logam Al secara elektrolisis.

- Freon-12 (CF₂Cl₂), senyawa yang dipakai sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC, serta sebagai zat pendorong pada kosmetika aerosol (spray).

- Teflon, suatu jenis plastik tahan pans yang banyak digunakan pada peralatan mesin.

Klorin

- Gas Cl₂ mempunyai sifat desinfektan, sehingga sering dialirkan pada air kolam renang untuk memusnahkan kuman-kuman berbahaya.

- Gas Cl₂ dapat menarik timah dari kaleng bekas, membentuk SnCl₄ kemudian direduksi menjadi timah murni.

- HCl, digunakan untuk membersihkan permukaan logam serta untuk mengekstraksi logam-logam tertentu dari bijihnya.

- NaCl, dipakai sebagi garam dapur dan sebagi bahan baku pada berbagai jenis industri kimia.

- KCl sebagai pupuk tanaman.

- NH₄Cl, elektrolit pengisi batu baterai.

- NaClO, mengoksidasi zat warna sehingga digunakan sebagai zat pengelantang untuk kain dan kertas.

- Kalium kloart, bahan pembuat mercon dan korek api.

- Seng klorida (ZnCl₂), bahan pematri (solder).

- Kalsium hipoklorit (CaCOCl)₂ disingkat kaporit, pemusnah kuman pada air ledeng

Bromin

- NaBr, zat sedutif atau obat penenang saraf.

- Metal bromida (CH₃Br), suatu bahan campuran zat pemadam kebakaran.

- Etilen dibromida (C₂H₄Br₂), yang sering ditambahkan pada bensin, agar senyawa Pb dalam bensin diubah menjadi PbBr₂, sehingga logam pb tidak mengendap dalam silinder.

- Bromin dalam jumlah besar digunakan pula untuk memproduksi perak bromida (AgBr), yang kebanyakan terdapat di atas film fotografi. Hal ini disebabkan oleh sifatnya yang peka terhadap cahaya, namun penggunaanya dalam industri film semakin berkurang karena telah berkembang dengan pesat kamera-kamera elektronik yang jauh lebih canggih. Selain itu bromin juga digunakan untuk membuat obat-obatan misalnya KBr.

Iodin

- Larutan I₂ dalam alkohol yang disebut sebagai tingtur yodium, obat luka agar tidak terkena infeksi.

- Kalium iodat (KIO₃) yang ditambahkan pada garam dapur, agar tubuh kita memperoleh iodine.

- Perak iodida (AgI), digunakan dalam film fotografi bersama AgBr.