Kegunaan Gas mulia – sejarah, sifat, Konfigurasi

Gas mulia (Golongan 18) terletak di ujung kanan tabel periodik dan sebelumnya disebut sebagai “gas inert” karena fakta bahwa kulit valensi terisi (oktet) membuatnya sangat tidak reaktif. Gas mulia ditandai relatif terlambat bereaksi dibandingkan dengan kelompok unsur lainnya.

Kelompok 18 dari tabel periodik modern terdiri dari gas mulia. Helium, neon, argon, kripton, xenon, dan radon adalah gas mulia. Gas-gas ini bersifat monoatomik dan inert secara kimiawi dalam kondisi normal dan karenanya disebut juga gas inert.

Gas-gas mulia ini hadir dalam jumlah yang sangat kecil di atmosfer sehingga disebut juga gas langka. Radon memiliki karakteristik radioaktif. Gas-gas mulia ini tidak ditemukan pada waktu Mendeleev, jadi dia tidak menentukan tempat untuk mereka dalam tabel periodik. Kemudian, sebuah kelompok baru yang dikenal sebagai kelompok nol diciptakan untuk menempatkan mereka di tabel periodik modern. Menurut konvensi IUPAC, golongan nol telah diubah namanya menjadi golongan 18.

Sejarah Gas mulia

Orang pertama yang menemukan gas mulia adalah Henry Cavendish di akhir abad ke-180. Cavendish membedakan unsur-unsur Gas mulia ini dengan secara kimia menghilangkan semua oksigen dan nitrogen dari wadah udara. Nitrogen dioksidasi menjadi NO2 oleh muatan listrik dan diserap oleh larutan natrium hidroksida. Oksigen yang tersisa kemudian dikeluarkan dari campuran dengan penyerap. Eksperimen mengungkapkan bahwa 1/120 dari volume gas tetap tidak bereaksi dalam wadah. Orang kedua yang mengisolasi, tetapi tidak melambangkan, mereka adalah William Francis (1855-1925). Francis mencatat pembentukan gas sambil melarutkan mineral uranium dalam asam.

Unsur Gas mulia

Argon

Pada tahun 1894, John William Strutt menemukan bahwa nitrogen murni yang diperoleh secara kimia kurang padat daripada nitrogen yang diisolasi dari sampel udara. Dari terobosan ini, ia menyimpulkan bahwa ada gas tak dikenal yang ada di udara. Dengan bantuan William Ramsay, Strutt berhasil mereplikasi dan memodifikasi eksperimen Cavendish untuk lebih memahami komponen udara yang lembam dalam eksperimen awalnya. Prosedur para peneliti berbeda dari prosedur Cavendish: mereka mengeluarkan oksigen dengan bereaksi dengan tembaga, dan menghilangkan nitrogen dalam reaksi dengan magnesium. Gas yang tersisa ditandai dengan benar dan unsur baru bernama “argon,” yang berasal dari kata Yunani untuk “inert.”

Helium

Helium pertama kali ditemukan pada tahun 1868, memanifestasikan dirinya dalam spektrum matahari sebagai garis kuning cerah dengan panjang gelombang 587,49 nanometer. Penemuan ini dibuat oleh Pierre Jansen. Jansen awalnya menganggap itu adalah garis natrium. Namun, penelitian selanjutnya oleh Sir William Ramsay (yang mengisolasi helium di Bumi dengan memperlakukan berbagai elemen langka dengan asam) mengkonfirmasi bahwa garis kuning cerah dari eksperimennya cocok dengan spektrum matahari. Dari sini, fisikawan Inggris William Crookes mengidentifikasi unsur tersebut sebagai helium.

Neon, Krypton, Xenon

Ketiga gas mulia ini ditemukan oleh Morris W. Travers dan Sir William Ramsay pada tahun 1898. Ramsay menemukan neon dengan mendinginkan sampel udara ke fase cair, menghangatkan cairan, dan menangkap gas saat mendidih. Krypton dan xenon juga ditemukan melalui proses ini.

Radon

Pada tahun 1900, ketika mempelajari rantai peluruhan radium, Friedrich Earns Dorn menemukan gas mulia terakhir di Golongan 18: radon. Dalam eksperimennya, Dorn memperhatikan bahwa senyawa radium memancarkan gas radioaktif. Gas mulia ini awalnya dinamai niton setelah kata Latin untuk bersinar, “nitens”. Pada tahun 1923, Komite Internasional untuk Unsur Kimia dan Persatuan Internasional Kimia Terapan Murni (IUPAC) memutuskan untuk memberi nama elemen radon. Semua isotop radon bersifat radioaktif. Radon-222 memiliki waktu paruh terpanjang dalam waktu kurang dari 4 hari, dan merupakan produk peluruhan alfa dari Radium-226 (bagian dari rantai peluruhan radioaktif U-238 ke Pb-206).

Konfigurasi Elektron untuk Gas Mulia

  • Helium 1s2
  • Neon [He] 2s2 2p6
  • Argon [Ne] 3s2 3p6
  • Krypton [Ar] 3d10 4s2 4p6
  • Xenon [Kr] 4d10 5s2 5p6
  • Radon [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6

Sifat Fisik dan kimia Gas mulia

Gas mulia tidak bereaksi dalam kondisi normal. Non-reaktivitas gas mulia adalah karena alasan berikut:

  • Kulit valensi gas mulia sepenuhnya terisi. Kulit yang tersedia berikutnya adalah energi yang jauh lebih tinggi.
  • Gas mulia memiliki entalpi ionisasi yang sangat tinggi.
  • Mereka memiliki nilai positif besar entalpi penguatan elektron.

Gas mulia tidak memiliki kecenderungan untuk mendapatkan atau kehilangan elektron dalam kondisi biasa. Ini adalah satu-satunya alasan karena gas mulia tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia dan tetap lembam. Menurut para peneliti modern, telah terlihat bahwa gas mulia dapat dipaksa untuk mengambil bagian dalam reaksi kimia dalam kondisi spesifik tertentu.

Seorang ilmuwan bernama Neil Bartlett menemukan bahwa PtF6 bereaksi dengan oksigen dan membentuk O2 + [PtF6] -. Energi ionisasi oksigen dan xenon sebanding, sehingga PtF6 harus bereaksi dengan xenon untuk membentuk Xe + [PtF6] -. Asumsi ini terbukti benar dan karenanya ia berhasil mengisolasi senyawa oranye-kuning, XePtF6. Senyawa ini diperoleh pada suhu kamar dengan interaksi PtF6 dengan xenon. Penemuan Neil Bartlett ini mengarah pada penemuan lebih lanjut dari beberapa senyawa xenon lainnya, terutama yang dibentuk dengan unsur-unsur elektronegatif seperti fluor dan oksigen. Hanya ada beberapa senyawa Krypton. Beberapa senyawa radon telah disiapkan dan diidentifikasi dengan teknik radiotracer, tetapi isolasi mereka belum memungkinkan. Sifat kimiawi sebenarnya dari senyawa helium, neon, dan argon masih belum diketahui.

Gas mulia memiliki sifat fisik berikut:

  • Massa atomik, titik didih, dan jari-jari atom meningkat dalam kelompok tabel periodik.
  • Energi ionisasi pertama menurun dalam kelompok tabel periodik.
  • Gas mulia memiliki energi ionisasi terbesar, yang mencerminkan kelembaman kimianya.
  • Golongan Bawah 18, jari-jari atom dan gaya interatomik MENINGKAT sehingga menghasilkan titik lebur, titik didih yang meningkat, entalpi penguapan, dan kelarutan.
  • PENINGKATAN dalam kepadatan di bawah kelompok berkorelasi dengan PENINGKATAN dalam massa atom.
  • Karena atom-atom MENINGKAT dalam ukuran atom di bawah kelompok, awan elektron dari atom-atom non polar ini menjadi semakin terpolarisasi, yang mengarah pada gaya van der Waals yang lemah di antara atom-atom. Dengan demikian, pembentukan cairan dan padatan lebih mudah dicapai untuk elemen yang lebih berat ini karena titik leleh dan titik didihnya.
  • Karena kulit luar gas mulia penuh, mereka sangat stabil, cenderung tidak membentuk ikatan kimia dan memiliki kecenderungan kecil untuk mendapatkan atau kehilangan elektron.
  • Dalam kondisi standar, semua anggota kelompok gas mulia berperilaku serupa.
  • Semua adalah gas monotomik dalam kondisi standar.
  • Atom gas mulia, seperti atom dalam kelompok lain, MENINGKAT dalam radius atom dari satu periode ke periode berikutnya karena meningkatnya jumlah elektron.
  • Ukuran atom berkorelasi positif dengan beberapa sifat gas mulia. Potensial ionisasi MENURUN dengan radius MENINGKAT, karena elektron valensi dalam gas mulia yang lebih besar lebih jauh dari inti; karena itu mereka dipegang dengan kurang erat oleh atom.
  • Gaya tarik MENINGKAT dengan ukuran atom sebagai hasil dari PENINGKATAN polarisasi dan dengan demikian PENURUNAN dalam potensi ionisasi.
  • Secara keseluruhan, gas mulia memiliki kekuatan interatomik yang lemah, dan karenanya titik didih dan leleh yang sangat rendah dibandingkan dengan unsur-unsur kelompok lain.

Untuk gas diatomik dan poliatomik yang terikat secara kovalen, kapasitas panas timbul dari kemungkinan gerakan translasi, rotasi, dan getaran. Karena gas monatomik tidak memiliki ikatan, mereka tidak dapat menyerap panas sebagai getaran ikatan. Karena pusat massa gas monatomik berada pada nukleus atom, dan massa elektron dapat diabaikan dibandingkan dengan nukleus, energi kinetik akibat rotasi dapat diabaikan dibandingkan dengan energi kinetik terjemahan (tidak seperti di- atau molekul poliatomik di mana rotasi inti di sekitar pusat massa molekul berkontribusi signifikan terhadap kapasitas panas). Oleh karena itu, energi internal per mol gas mulia monatomik sama dengan kontribusi translasinya, 32RT, di mana R adalah konstanta gas universal dan T adalah suhu absolut.

Untuk gas monatomik pada suhu tertentu, energi kinetik rata-rata akibat terjemahan praktis sama terlepas dari unsurnya. Oleh karena itu pada suhu tertentu, semakin berat atom, semakin lambat atom gasnya bergerak. Kecepatan rata-rata gas monatomik berkurang dengan meningkatnya massa molekul, dan mengingat situasi kapasitas panas yang disederhanakan, konduktivitas termal gas mulia berkurang dengan meningkatnya massa molekul.

Kegunaan Gas Mulia

  • Helium: Helium dan Argon digunakan untuk melindungi busur pengelasan dan logam dasar di sekitarnya dari atmosfer. Gas mulia ini juga digunakan sebagai komponen gas pernapasan karena kelarutannya yang rendah dalam cairan atau lipid.
  • Neon: Gas mulia ini memiliki banyak aplikasi umum dan akrab: lampu neon, lampu kabut, cine-lingkup TV, laser, detektor tegangan, peringatan bercahaya, dan tanda-tanda iklan. Aplikasi neon yang paling populer adalah tabung neon yang digunakan dalam iklan dan dekorasi yang rumit.
  • Argon: Argon memiliki sejumlah besar aplikasi dalam fabrikasi elektronik, pencahayaan, kaca, dan logam. Gas mulia ini juga digunakan dalam elektronik untuk menyediakan media transfer panas pelindung untuk semikonduktor kristal silikon ultra-murni dan untuk menumbuhkan germanium.
  • Kripton: Demikian pula dengan argon, kripton dapat ditemukan di windows hemat energi. Karena efisiensi termal yang unggul, kripton kadang-kadang dipilih daripada argon untuk insulasi. Dalam laser, gas mulia ini berfungsi sebagai kontrol untuk panjang gelombang optik yang diinginkan.
  • Xenon: Xenon memiliki berbagai aplikasi dalam pencahayaan pijar, pengembangan x-ray, panel display plasma (PDP), dan banyak lagi. Penerangan pijar menggunakan gas mulia ini karena lebih sedikit energi yang dapat digunakan untuk memperoleh keluaran cahaya yang sama seperti lampu pijar normal.
  • Radon: Radon dilaporkan sebagai penyebab tersering kedua kanker paru-paru, setelah merokok. Namun, ia juga memiliki aplikasi yang bermanfaat dalam radioterapi, perawatan radang sendi, dan mandi. Dalam radioterapi, gas mulia ini telah digunakan dalam biji yang ditanam, terbuat dari kaca atau emas, terutama digunakan untuk mengobati kanker.