GAS MULIA

Sejarah Gas Mulia

Sejarah gas mulia berawal dari penemuan Cavendish pada tahun 1785. Cavendish menemukan sebagian kecil bagian udara (kurang dari 1/2000 bagian) sama sekali tidak bereaksi walaupun sudah melibatkan gas-gas atmosfer.

Lalu pada tahun 1894, Lord Raleigh dan Sir William Ramsay berhasil memisahkan salah satu unsur gas di atmosfer (yang sekarang di kenal sebagai gas mulia) berdasarkan data spektrum. Lalu ia mencoba mereaksikan zat tersebut tetapi tidak berhasil dan akhirnya zat tersebut diberi nama argon.Dan pada tahun1895 Ramsay berhasil mengisolasi Helium, hal ini berawal dari penemuan Janssen pada tahun 1868 saat gerhana matahari total. Janssen menemukan spektrum Helium dari sinar matahari berupa garis kuning. Nama Helium sendiri merupakan saran dari Lockyer dan Frankland.

Lalu pada tahun 1898 Ramsay dan Travers memperoleh zat baru yaitu Kripton, Xenon serta Neon. Kripton dan Xenon ditemukan dalam residu yang tersisa setelah udara cair hampir menguap semua. Sementara itu Neon ditemukan dengan cara mencairkan udara dan melakukan pemisahan dari gas lain dengan penyulingan bertingkat.

Pada tahun 1900 Radon ditemukan oleh Friedrich Ernst Dorn, yang menyebutnya sebagai pancaran radium. Pada tahun William Ramsay dan Robert Whytlaw-Gray menyebutnya sebagai niton serta menentukan kerapatannya sehingga mereka menemukan Radon adalah zat yang paling berat di masanya (sampai sekarang). Nama Radon sendiri baru dikenal pada tahun 1923.

Pembuatan unsur gas mulia sendiri baru ditemukan pada tahun 1962. Pembuatan unsur tersebut diawali oleh seorang ahli kimia yang berasal dari Kanada yaitu Neil Bartlett. Neil Bartlett berhasil membuat senyawa xenon yaitu XePtF₆, sejak saat itu barulah ditemukan berbagai gas mulia lain yang berhasil di buat. Dan akhirnya istilah untuk menyebut zat-zat telah berganti. Yang awalnya disebut gas inert (lembam) telah berganti menjadi gas mulia yang berarti stabil atau sukar bereaksi.

Asal usul nama unsur gas mulia:

1.      Helium → Helios (Yunani) : matahari

2.      Argon → Argos (Yunani) : malas

3.      Neon → Neos (Yunani) : baru

4.      Kripton → Kriptos (Yunani) : tersembunyi

5.      Xenon → Xenos (Yunani) : asing

6.      Radon → Radium

Pengertian Gas Mulia

Gas mulia  adalah grup elemen kimia dengan sifat-sifat yang sama: di kondisi standar, they semua tidak berbau, tidak berwarna, dan monoatomik dengan reaktivitas yang sangat rendah. Mereka ditempatkan di grup 18 (8A) dari tebel periodike (sebelumnya dikenal dengan grup 0). 6 gas mulia tersebut terdapat di alam dengan bentuk helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), dan radon yang bersifat radioaktif (Rn). sejauh ini, 3 atom dari grup selanjutnya, ununoctium (Uuo) telah berhasil disintesis  di supercollider, tapi sangat sedikit yang diketahui mengenai elemen ini karena jumlah yang dihasilkan sangat sedikit dan memiliki waktu paruh hidup yang sangat pendek .

Sifat-sifat gas mulia bisa dijelaskan dengan baik dengan teori modern tentang struktur atom: valensi elektron kulit luar mereka dianggap "penuh", memberi mereka sedikit sekali kesempatan untuk berpartisipasi dalam reaksi kimia, dan hanya beberapa ratus senyawa yang telah disiapkan. Titik didih dan titik leleh gas mulia mempunyai nilai yang dekat, berbeda kurang dari 10 °C (18 °F); yang mengakibatkan mereka berbentuk cairan dalam jangkauan suhu yang pendek.

Neon, argon, krypton, dan xenon are didapatkan dari udara mengunakan metode mencairkan/mengembunkan gas dan penyulingan bagian. Helium biasanya terpisah dari gas alami, dan radon biasanya diisolasi dari penguraian radioaktif dari elemen radium yang terurai. Gas mulia mempunyai beberapa aplikasi penting di industri seperti penerangan, pengelasan, dan perjalanan angkasa luar. Gas prnapasan Helium-oksigen biasanya digunakan oleh penyelam laut dalam yang biasanya lebih dari 180 kaki (55 m) untuk menjaga penyelam dari oksigen toxemia, efek berbahaya dari oksigen dalam tekanan tinggi, dan nitrogen narcosis, efek narkotik yang membingungkan dari nitrogen di udara melebihi tekanan biasa. After setelah bahaya yang ditimbulkan hidrogen atas mudah meledaknya elemen tersebut, gas tersebut diganti dengan helium.
2.3 Sifat-Sifat Gas Muli
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.
Berikut merupakan beberapa ciri fisis dari gas mulia.
*= Helium dipadatkan dengan cara menaikkan tekanan bukan menurunkan suhu.Adapula hal penting yang menyebabkan gas mulia amat stabil yaitu konfigurasi elektronnya. Berikut adalah konfigurasi elektron gas mulia:

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
Karena konfigurasi elektronnya yang stabil, gas mulia juga biasa digunakan untuk
penyingkatan konfigurasi elektron bagi unsur lain.
contoh :
Br = 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵

menjadi

Br = [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵

Sifat-sifat umum gas mulia antara lain :

1.  Tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan sedikit larut dalam air.

2.  Mempunyai electron valensi 8 dan khusus untuk Helium mempunyai elekron valensi 2.

3.  Terdiri atas satu atom (monoatomik).

4.  Kulit terluarnya sudah penuh maka gas mulia bersifat stabil dan tidak reaktif. Jadi, afinitas elektronnya mendekati nol.
a.  Sifat fisika gas mulia

Selain memiliki karakteristik yang khas pada sifat atomic gas mulia juga memiliki karakteristik yang khas untuk sifat fisisnya.

1.      Kerapatannya bertambah dari Helium ke Radon

Nilai kerapatan gas mulia dipengaruhi oleh massa atom, jari-jari atom dan gaya London. Nilai kerapatan semakin besar dengan besar dengan pertambahan massa atom dan kekuatan gaya London, sebaliknya semakin kecil dengan pertambahan jari-jari atomnya, karena nilai kerapatan gas mulia bertambah dari He ke Rn maka kenaikan nilai massa atom dan kekuatan gaya London dari He ke Rn lebih dominan dibandingkan kenaikan jari-jari atom.

      2. Titik didih dan titik leleh bertambah dari He ke Rn

Hal ini dikarenakan kekuatan gaya London bertambah dari He ke Rn sehingga atom-atom gas mulia semakin sulit lepas. Dibutuhkan energI dalam hal ini suhu yang semakin besar untuk mengatasi gaya London yang semakin kuat.

Titik didih dan titik leleh gas mulia makin tinggi dengan makin besarnya nomor atom. Titik didihnya beberapa derajat dibawah titik lelehnya. Titik didih dan titik leleh gas mulia sangat rendah hal tersebut menunjukkan bahwa gaya tarik menarik anatar atom (ikatan van der waals) sangat lemah. Helium merupakan zat yang titik didihnya paling rendah dibandingkan dengan semula zat di alam semesta. Titik leleh Helium (-272°C) mendekati suhu mutlak. Gas mulia memiliki titik didih dan titik leleh yang sangat rendah oleh karena itu di alam gas mulia berwujud gas.

Kestabilannya yang tinggi juga menyebabkan gaya tarik-menarik antar atom-atomnya lemah sekali. Karenanya unsure-unsur gas mulia dalam keadaan biasa (suhu normal) berfasa gas. Jadi, lemahnya gaya tarik-menarik menyebabkan titik didih dan titik lelehnya sangat rendah.

      3. Energi ionisasi.

Energi ionisasi adalah energi yang dibutuhkan untuk membebaskan elektron suatu atom. Untuk unsur segolongan (atas-bawah), semakin ke bawah semakin kecil potensial ionisasinya sedangkan untuk unsure seperiode (kiri-kanan), semakin ke kanan semakin besar potensial ionisasinya.

Begitu juga dengan unsur-unsur golongan gas mulia dari atas ke bawah cenderung lebih kecil. Hal ini dikarenakan meskipun muatan inti bertambah positif namun jari-jari atom bertambah besar. Keadaan ini menyebabkan gaya tarik menarik inti terhadap elektron terluar semakin lemah sehingga energi ionisasi semakin berkurang. Energi ionisasi gas mulia lebih besar dibandingkan dengan golongan lainnya.

Kestabilannya yang tinggi menyebabkan atom-atomnya sukar sekali untuk mengion. Oleh sebab itu, energi ionisasi unsur-unsur gas mulia lebih tinggi dibandingkan dengan unsure-unsur lain. Afinitas electron yang mendekati nol dan energy ionisasi yang tinggi menyebabkan atom-atom unsur gas mulia mempunyai kecendrungan untuk tidak mengikat atau melepas elektron dalam keadaan normal. Sehingga dalam keadaan bebas unsur-unsur gas mulia berada dalam bentuk tunggal (monoatomik). Misalnya hidrogen, oksigen, klor dalam keadaan bebas berbentuk diatomik (molekul yang terdiri dari dua atom dari unsure yang sama), yaitu H₂, O₂, Cl₂ sedangkan unsur-unsur gas mulia berada dalam bentuk He, Ne, Ar, Kr, Xe dan radon.

4. Afinitas elektron

Afinitas elektron adalah energi yang dibebaskan atom netral dalam pengikatan electron untuk membentuk ion negatif. Dengan elektron valensi yang sudah penuh, unsur gas mulia sangat sukar untuk menerima elektron.

Hal ini dapat dilihat dari harga afinitas elektron yang rendah. Karena unsur- unsur gas mulia memiliki kestabilan tinggi yang disebabkan kulit terluarnya terisi penuh, maka afinitas elektronnya mendekati nol. Atom-atom unsur gas mulia sangat sulit untuk menerima elektron lagi pada kulit terluarnya
b.  Sifat kimia gas mulia
1.      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 elektron yang dimilikinya. Elektron valensi gas mulia adalah 8 (kecuali 2 untuk Helium) dan merupakan konfigurasi yang paling stabil. Gas mulia memiliki energi pengionan yang besar dan afinitas yang kecil. Energi pengionan yang besar memperlihatkan sukarnya unsur-unsur gas mulia melepaskan elektron sedangkan afinitas elektron yang rendah menunjukkan kecilnya kecendrungan untuk menyerap elektron.Oleh karena itu, gas mulia tidak memiliki kecendrungan untuk melepas ataupun menyerap elektron. Jadi, unsur-unsur dalam gas mulia sukar untuk bereaksi. Namun, untuk unsur gas mulia yang mempunyai energi ionisasi yang kecil dan afinitas elektron 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 elektron kulit terluar berkurang, sehingga semakin mudah ditarik oleh atom lain. Walaupun, demikian unsur gas mulia hanya dapat berikatan dengan unsur yang sangat elektronegatif seperti fluorin dan oksigen.
2.4 Pembuatan gas mulia
a.      Gas Helium
Helium (He) ditemukan terdapat dalam gas alam di Amerika Serikat. helium dari gas alam dilakukan dengan cara pendinginan sampai gas alam akan mencair (sekitar -156˚C) dan gas helium terpisah dari gas alam.
b.      Gas Argon, Neon, Kripton, dan Xenon
Udara mengandung gas mulia argon (Ar), neon (Ne), krypton (Kr), dan xenon. (Xe) walaupun dalam jumlah yang kecil. Gas mulia di industri diperoleh sebagai hasil samping dalam industri pembuatan gas nitrogen dan gas oksigen dengan proses destilasi udara cair.
Pada proses destilasi udara cair, udara kering (bebas uap air) didinginkan sehingga terbentuk udara cair. Pada kolom pemisahan gas argon bercampur dengan banyak gas oksigen dan sedikit gas nitrogen karena titik didih gas argon (-189,4˚C) tidak jauh beda dengan titik didih gas oksigen (-182,8˚C). Untuk menghilangkan gas oksigen dilakukan proses pembakaran secara katalitik dengan gas hidrogen, kemudian dikeringkan untuk menghilangkan air yang terbentuk. Adapun untuk menghilangkan gas nitrogen, dilakukan cara destilasi sehingga dihasilkan gas argon dengan kemurnian 99,999%. Gas neon yang mempunyai titik didih rendah (-245,9˚C) akan terkumpul dalam kubah kondensor sebagai gas yang tidak terkonsentrasi (tidak mencair).
Gas kripton (Tb = -153,2˚C) dan xenon (Tb = -108˚C) mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari gas oksigen sehingga akan terkumpul di dalam kolom oksigen cair di dasar kolom destilasi utama. Dengan pengaturan suhu sesuai titik didih, maka masing-masing gas akan terpisah.
Semua unsur gas mulia terdapat di udara, kecuali Radon(Rn) yang hanya terdapat sebagai isotop radioaktif berumur pendek, yang diperoleh dari peluruhan radio aktif atom radium.
Unsur radon (Rn) yang merupakan
⁸⁸Ra₂₂₆ → ⁸⁶Rn₂₂₂ + ²He₄
2.5 Pembentukan senyawa pada gas mulia
Gas Mulia adalah gas yang sudah memiliki 8 elektron valensi danmemiliki kestabilan yang tinggi. Tetapi gas mulia pun masih dapat bereaksi dengan atom lain. Karena sebenarnya tidak semua sub kuit pada gas mulia terisi penuh.    Contoh:Ar : [Ne] 3s² 3p⁶
Sebenarnya atom Ar masih memiliki 1 Sub kulit yang masih kosong yaitu sub kulit d jadi
Ar : [Ne] 3s² 3p⁶ 3d⁰
jadi masih bisa diisi oleh atom-atom lain.Sampai dengan tahun 1962, para ahli masih yakin bahwa unsur-unsur gas mulia tidak bereaksi. Kemudian seorang ahli kimia kanada bernama Neil Bartlet berhasil membuat persenyawaan yang stabil antara unsur gas mulia dan unsur lain, yaitu XePtF₆.
Keberhasilan ini didasarkan pada reaksi:
PtF₆ + O₂ → (O₂)+ (PtF₆)^-
PtF6 ini bersifat oksidator kuat. Molekul oksigen memiliki harga energi ionisasi 1165 kJ/mol, harga energi ionisasi ini mendekati harga energi ionisasi unsur gas mulia Xe = 1170 kJ/mol.
Atas dasar data tersebut, maka untuk pertama kalinya Bartlet mencoba mereaksikan Xe dengan PtF6 dan ternyata menghasilkan senyawa yang stabil sesuai dengan persamaan reaksi:
Xe + PtF₆ → Xe+(PtF₆)^-
Setelah berhasil membentuk senyawa XePtF₆, maka gugurlah anggapan bahwa gas mulia tidak dapat bereaksi. Kemudian para ahli lainnya mencoba melakukan penelitian dengan mereaksikan xenon dengan zat-zat oksidator kuat, diantaranya langsung dengan gas flourin dan menghasilkan senyawa XeF₂, XeF₄, dan XeF₆.
Reaksi gas mulia lainnya, yaitu krypton menghasilkan senyawa KrF₂. Radon dapat bereaksi langsung dengan F₂ dan menghasilkan RnF₂. Hanya saja senyawa KrF₂ dan RnF₂ bersifat (tidak stabil).

Senyawa gas mulia He dan Ne sampai saat ini belum dapat dibuat mungkin karena tingkat kestabilannya yang sangat besar. 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*
2.6. Keguaan gas mulia
a.  Helium.
Campuran helium dan oksigen digunakan sebagai udara buatan untuk para penyelam dan para pekerja lainnya yang bekerja di bawah tekanan udara tinggi. Perbandingan antara He dan O2 yang berbeda-beda digunakan untuk kedalaman penyelam yang berbeda-beda.. Helium cair yang digunakan di Magnetic Resonance Imaging (MRI) tetap bertambah jumlahnya, sejalan dengan ditemukannya banyak kegunaan mesin ini di bidang kesehatan.
Helium juga digunakan untuk balon-balon raksasa yang memasang berbagai iklan perusahaan-perusahaan besar, termasuk Goodyear. Aplikasi lainnya sedang dikembangkan oleh militer AS adalah untuk mendeteksi peluru-peluru misil yang terbang rendah. Badan Antariksa AS NASA juga menggunakan balon-balon berisi gas helium untuk mengambil sampel atmosfer di Antartika untuk menyelidiki penyebab menipisnya lapisan ozon. Menghirup sejumlah kecil gas ini akan menyebabkan perubahan sementara kualitas suara seseorang.
b.      Neon
Neon biasanya digunakan untuk pengisi bola lampu neon. Selain itu juga neon dapat digunakan untuk berbagi macam hal seperti indicator tegangan tinggi, zat pendingin, penangkal petir, dan mengisi tabung televisi.
c. Argon
Argon digunakan dalam las titanium pada pembuatan pesawat terbang atau roket. Argon juga digunakan dalam las stainless steel dan sebagai pengisi bola lampu pijar karena argon tidak bereaksi dengan wolfram (tungsten) yang panas.
d.  Kripton
Kripton bersama argon digunakan sebagai pengisi lampu fluoresen bertekanan rendah. Krypton juga digunakan dalam lampu kilat untuk fotografi kecepatan tinggi.
e. Xenon
Xenon dapat digunakan dalam pembuatan lampu untuk bakterisida (pembunuh bakteri) dan pembuatan tabung elektron.
d. Radon
Radon dapat digunakan dalam terapi kanker karena bersifat radioaktif. Namun demikian, jika radon terhisap dalam jumlah banyak, malah akan menimbulkan kanker paru-paru. Radon juga dapat berperan sebagai sistem peringatan gempa, karena bila lempengan bumi bergerak kadar radon akan berubah sehingga bisa diketahui bila adanya gempa dari perubahan kadar radon.