Halogen

Posted by R Gustiana A On Kamis, 24 Maret 2011 0 komentar



A.   SEJARAH
Unsur-unsur kimia yang berada pada golongan 17/VII A di dalam tabel periodik dikelompokan sebagai golongan Halogen. Golongan tersebut dinamakan "Halogen" yang artinya "pembentuk garam" (berasal dari bahasa yunani: Halos: Garam; Genes : Pembentuk). Unsur-unsur pembentuk garam tersebut terdiri dari: Flourin (F), Klorin (Cl), Bromin (Br), Yodium (I), Astatin (At) dan unsur Ununseptium (Uus) yang belum ditemukan. Kelima unsur yang telah ditemukan adalah sebagai berikut:

 
  1. Flourin (F) ditemukan dalam Flourspar oleh Schwandhard pada tahun 1970 dan pada tahun 1886 Ferdinand Hendri Moissan dari Francis berhasil membuar gas Flourin melalui proses Elektrolisis.
  2. klorin (Cl) ditemukan oleh Schele pada tahun 1974 diberi nama oleh Davy pada tahun 1810.
  3. Bromin (Br) ditemukan oleh Balard pada tahun 1826. Brom merupakan zat cair bewarna coklat kemerahan, mudah menguap pada suhu kamar, uapnya bewarna merah. Brom bersifat kurang reaktif dibandingkan Clor.
  4. Yodium (I) ditemukan oleh Courtois pada tahun 1811.
  5. Astatin (At) ditemukan oleh DR. Corson, K.R. Mackenzie, dan E. Segre pada tahun 1940. Astatin merupakan unsur radioaktif pertama yang dibuat sebagai hasil pemboman Bismut dengan partikel alfa.

 
B.   Keberadaan di Alam
Halogen merupakan golongan non-logam yang sangat reaktif, sehingga unsur-unsurnya tidak dijumpai pada keadaan bebas. Pada umumnya ditemukan dialam dalam bentuk senyawa garam-garamnya. Garam yang terbentuk disebut Halida. Flourin ditemukan dalam mineral-mineral pada kulit bumi: fluorspar (CaF2) dan kriolit (Na3AlF6). 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 2,8% berat air laut. Banyaknya ion halida pada air laut : 0,53 M Cl- ; 8X10-4 M Br- ; 5X10-7 M I-. Selain itu, klorin ditemukan di alam sebagai gas Cl2, senyawa dan mineral seperti kamalit dan silvit.
Iodin ditemukan dalam jumlah berlimpah sebagai garan (NaIO3) di daerah Chili, Amerika Serikat. Iodin yang ditemukan dalam senyawa NaI banyak terdapat pada sumber air diwatudakon ( Mojokerto).
Selain di alam, ion halida juga terdapat dalam tubuh manusia. Ion clorida merupakan anion yang terkandung dalam plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah, dan cairan ekskresi. Ion iodida terdapat dalam kelenjar tiroid. Ion flourida merupakan komponen pembuat bahan perekat flouroaptit [Ca5(PO4)3F] yang terdapat pada lapisan email gigi.

 
C.   Sifat-Sifat Unsur Halogen
1.      Sifat fisik unsur halogen
Sifat fisikFluorinKlorinBrominIodinAstatin
Wujud zatgas gas cair padat Padat 
WarnaKuning muda Hijau kekuningan Merah kecoklatan ungu - 
Titik didih-188,14oC-34,6oC58,78oC184,35oC337oC
Titik beku-219,62oC-100,98oC-7,25oC113,5oC302oC
Kerapatan (g/cm3)1,1 1,5 3,0 5,0 - 
Kelarutan dalam air (g/Lair)bereaksi 20 42 3 - 
  • Flourin dan klorin berwujud gas pada suhu ruangan sebabtitik didih dan titik leleh/beku yang lebih rendah dari suhu ruangan (25oC).
  • Bromin memiliki titik didih lebih tinggi dari suhu ruangan, sedangkan titik lelehnya lebih rendah sehingga berwujud cair.
  • Iodin dan Astatin berwujud padat karena titik didih dan titik bekunya lebih tinggi.
  • Kelarutan halogen dalam air dalam satu golongan dari atas kebawah kelarutannya semakin kecil karena bertambahnya massa atom relatif. Tetapi, flourin tidak larut tetapi bereaksi: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2
  • Sedangkan bromin kelarutannya paling besar karena berwujud cair (paling mudah larut). Iodin sukar larut dalam air. Agar iodin larut dengan baik, ditambahkan garam KI. Reaksi: I2 + KI → KI3

 
2.      Sifat kimia unsur halogen                      
Sifat kimia
Flourin
Klorin
Bromin
Iodin
Astatin
Massa atom
19 
35,5 
80 
127 
210 
Jari-jari atom (pm)
72 
99 
115 
133 
155 
Jari-jari ion X-
136 
180 
195 
216 
- 
Keelektronegatifan
4,0 
3,0 
2,8 
2,5 
2,2 
Energi ionisasi
1680 
1260 
1140 
1010 
- 

 
  • Jari-jari atom dari atas ke bawah dalam tabel periodik semakin bertambah karena jumlah kulit terisi elektron semakin banyak.
  • Jari-jari ion lebih besar dari jari-jari atom karena akan menerima elektron sehingga kulitnya terisi penuh.
  • Elektronegatifitas dari F sampai At semakin kecil karena jari-jarinya semakin besar sehingga akan terletak jauh terhadap inti maka elektron akan sulit untuk diterima.
  • Energi ionisasi dari atas ke bawah semakin kecil karena jika jari-jari atom kecil, lebih dekat dengan inti, energi ionisasinya semakin kuat/besar.
Daya pengoksidasi
Data potensial reduksi:
F2 + 2e- →  2F-                         Eo= +2,87 Volt
Cl2 + 2e-  →  2Cl-                       Eo= +1,36 Volt
Br2 + 2e- →  2Br-                        Eo= +1,06 Volt
I2 + 2e- →  2I-                           Eo= +0,54 Volt
Potensial reduksi F2 paling besar sehingga akn mudah mengalami reduksi dan disebut oksidator terkuat. Sedangkan terlemah adalah I2 karena memiliki potensial reduksi terkecil.
  • Sifat oksidator: F2 > Cl2 > Br2 > I2
  • Sifat reduktor : I- > Br- > Cl- > F-
Reduktor terkuat akan mudah mengalami oksidasi mudah melepas elektron ion iodida paling mudah melepas electron sehingga bertindak sebagai reduktor kuat.

 
Reaksi pendesakkan
Berlangsungnya suatu reaksi tidak hanya ditentukan oleh potensial sel. Tetapi, berlangsung tidaknya suatu reaksi dapat dilihat dari reaksi pendesakkan halogen. Halogen yang terletak lebih atas dalam golongan VII A dalam keadaan diatomik mampu mendesak ion halogen dari garamnya yang terletak dibawahnya.
Contoh:  F2  + 2KCl → 2KF + Cl2
Br- + Cl2  →  Br2 + Cl
Br2 + 2I-  →  Br- + I2
Br2 + Cl- → (tidak bereaksi)
I2 + Br- → (tidak bereaksi)

 
Sifat asam
Sifat asam yang dapat dibentuk dari unsur halogen, yaitu: asam halida, dan oksilhalida.
a.  Asam halida (HX)
Asam halida terdiri dari asam fluorida (HF), asam klorida (HCl), asam bromida (HBr), dan asam iodida (HI). Kekuatan asam halida bergantung pada kekuatan ikatan antara HX atau kemudahan senyawa halida untuk memutuskan ikatan antara HX.
Dalam golongan VII A, semakin keatas ikatan antara atom HX semakin kuat. Urutan kekuatan asam :
HF < HCl < HBr < HI

 
b.  Titik didih asam halida
Titik didih dipengaruhi oleh massa atom relative (Mr)  dan ikatan antar molekul :
  • Semakin besar Mr maka titik didih semakin tinggi.
  • Semakin kuat ikatan antarmolekul maka titik didih semakin tinggi.
  • Pengurutan titik didih asam halida:
          HF > Hi > HBr > HCl
Pada senyawa HF, walaupun memiliki Mr terkecil tetapi memiliki ikatan antar molekul yang sangat kuat "ikatan hydrogen" sehingga titik didihnya paling tinggi.

 
c.  Asam Oksihalida
Asam oksihalida adalah asam yang mengandung oksigen. Halogennya memiliki bilangan oksidasi ( +1,+3, dan +7 ) untuk Cl,Br,I karena oksigen lebih elektronegatifan. Pembentukannya :
X2O + H2O → 2HXO
X2O3 + H2O  →  2HXO2
X2O5 + H2O  →  2HXO3
X2O7 + H2O  →  2HXO4
Biloks Halogen
Oksida Halogen
Asam Oksilhalida
Asam Oksilklorida
Asam Oksilbromida
Asam Oksiliodida
penamaan
+1 
X2O
HXO 
HClO 
HBrO 
HIO 
Asam hipohalit 
+3 
X2O3
HXO2
HClO2
HBrO2
HIO2
Asam halit 
+5 
X2O5
HXO3
HClO3
HBrO3
HIO3
Asam halat 
+7 
X2O7
HXO4
HClO4
HBrO4
HIO4
Asam perhalat 

 
v  Kekuatan asam
Semakin banyak atom oksigen pada asam oksilhalida maka sifat asam akan semakin kuat. Hal tersebut akibat atom O disekitar Cl yang menyebabkan O pada O-H sangat polar sehingga ion H+ mudah lepas. Urutan kekuatan asam oksilhalida:
                        HClO > HBrO > HIO
asam terkuat dalam asam oksil halida adalah senyawa HClO4 (asam perklorat).


 
D.   Reaksi Kimia
Unsur-unsur halogen dapat bereaksi dengan air, hidrogen, logam, non-logam, metalloid, basa, dan antar halogen.

 
Reaksi dengan air
Flourin bereaksi dengan air akan membentuk larutan asam dan oksigen.       
2F2 + 2H2O → 4HF +O2 (dalam tempat gelap)

 
Klorin dan bromin bereaksi dengan air membentuk larutan asam halida dan asam oksilhalida.
Cl2 +  H2O → HClO + HCl
Br2 +  H2O → HBrO + HBr

 
Iodine tidak dapat larut dalam air sehingga tidak bereaksi.
I2 + H2O → (tidak bereaksi)
Tetapi I2 larut dalam larutan KI  
I2 + KI → KI3

 
Reaksi dengan hidrogen
Semua halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hydrogen halida (HX) serta  bereaksi menurun dari F2 ke I2. Contoh :
F2 + H2 → 2HF        (bereaksi kuat di tempat gelap)                   
Cl2 + H2 → 2HCl      (bereaksi di tempat terang)
Br2 + H2 à 2HBr      (bereaksi pada suhu 500oC)
I2 + H2 → 2HI        (bereaksi  dengan pemanasan katalis Pt )

 
Reaksi dengan logam
Halogen bereaksi dengan sebagian besar logam menghasilkan senyawa garam/halida logam.
2Na + Cl2 → NaCl
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Sn + 2Cl2 → SnCl4
Mg + Cl2 → MgCl2
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Halida logam yang terbentuk bersifat ionic jika energi ionisasina rendah dan logamnya memiliki biloks rendah. Hamper semua halide bersifat ionik. Contoh Na+, Mg2+, Al3+. Sedangkan yang bersifat semi ionok adalah AlCl3.

 
Reaksi dengan non-logam
Halogen bereaksi dengan non-logam membentuk asam halida/senyawa halide. Halogen dapat bereaksi dengan oksigen,fosfor, dan beberapa unsur lain. Contoh : 
Xe + F2 → XeF2
2Kr + 2F2 → KrF4
2P + 3Cl2 → 2PCl3.

 
Reaksi dengan unsur metalloid
2B +3Cl2 → 2BCl3
2Si + 2Cl2 → SiCl4

 
Reaksi dengan basa
Reaksi halogen dengan basa enser dingin menghasilkan halida ( X- ) dan hipohalida ( XO- ), sedangkan reaksi halogen dengan basa pekat panas menghasilkan halida ( X- ) dan halat ( XO3- ). Contoh :
X2 + 2NaOH ( encer, dingin ) → NaX +NaXO + H2O  ( X = Cl, Br, I )
X2 + 2NaOH ( pekat, dingin ) → NaX +NaXO + H2O  ( X = Cl, Br, I )
2F2 + 2NaOH ( encer, dingin ) → 2NaF + OF2 + H2O
2F2 + 2NaOH ( pekat, panas ) → NaX + O2 + H2O

 
Reaksi antar unsur halogen
Unsur-unsur halogen memiliki harga elektronegativitas yang berbeda sehingga akan terbentuk senyawa kovalen. Senyawa yang terbentuk memiliki 4 kategori : XY, XY3, XY5, XY7 (X adalah halogen yang lebih elektronegatif). Contoh :
F2 + Cl2 → 2FCl
Cl2 + 3I2 → 2ClI3

 
E.   Pembuatan
pembuatan skala laboratorium
Di laboratorium, zat-zat kimia dibuat dalam jumlah seperlunya untuk digunakan eksperimen/praktikum dengan cara yang cepat dan alat yang sederhana. Klorin, bromin, dan iodine dapat dihasilkan dari oksidasi terhadap senyawa halida dengan oksidator MnO2 atau KMnO2 dalam lingkungan asam. Senyawa halide dicampurkan dengan MnO2 atau KMnO2 ditambahkan H2SO4 pekat, kemudian dipanaskan. Reaksi yang berlangsung secara umum :
2X- + MnO2 + 4H+ → X2 + Mn2+ + 2H2O
10X- + 2MnO4- + 16H+ → 5X2 + 2Mn2+ + 8H2O

 
Senyawa klorin juga dapat dibuat dalam skala labooratorium dengan cara :
o   Proses Weldon
Dengan memanaskan campuran MnO2, H2SO4, dan NaCl
Reaksi : MnO2 + 2H2SO4 + 2 NaCl → Na2SO4 + MnSO4 + H2O + Cl2
o    Mereaksikan CaOCl2 dan H2SO4
CaOCl2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + Cl2
o   Mereaksikan  KMnO4 dan HCl
KMnO4 + HCl → 2KCl + MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

 
Sifat oksidator bromin yang tidak terlalu kuat. Dalam proses industri, bromine dibuat dengan cara mengalirkan gas klorin ke dalam larutan bromide.
Reaksi : Cl2 + 2Br- → Br2 +2Cl-
Dalam skala laboratorium, bromin dibuat dengan cara :
o   Mencampurkan CaOCl2, H2SO4, dengan bromida.
CaOCl2 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + Cl2
Cl2 + 2Br- → Br2 + 2Cl-
o   Mencampurkan KMnO4 dan HBr pekat.
o   Mencampurkan bromide, H2SO4, dan MnO2.

 
Unsur iodine dapat dibuat dengan cara.
o   Dengan mereaksikan NaIO3 dan natrium bisilfit.
2NaIO3 + 5N4H2SO3 → 3NaHSO4 + 2Na2SO4 + H2O + I2
o   Dalam skala laboratorium pembuatan iodin analog dengan pembuatan bromin, hanya saja bromida diganti dengan iodida.

 
Senyawa HF dan HCl dapat dibuat juga di laboratorium dengan mereaksikan garam halide (NaF dan CaCl2) dengan asam sulfat pekat dan dipanaskan sesuai dengan persamaan reaksiberikut :
2NaF + H2SO4 → Na2SO4 + 2HF
CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 +2HCl

 
Senyawa HI dan HBr tidak dapat dibuat seperti itu karena Br- atau I- akan dioksidasi oleh H2SO4.
2NaBr + H2SO4 → Na2SO3 + Br2 + H2O
MgI2 + H2SO4 → MgSO3 + I2 + H2O

 
HBr dan HI biasanya dibuat dengan pereaksi H3PO4.
3NaBr +H3PO4 → Na3PO4 + 3HBr
3MgI2 + 2H3PO4 → Mg3(PO4)2 + 6HI

 
Pembuatan dalam industri
Flourin
Flourin diperoleh melalui proses elektrolisis garam kalium hydrogen flourida (KHF2) dilarutkan dalam HF cair, ditambahkan LiF 3% untuk menurunkan suhu sampai 100oC. Elektrolisis dilaksanakan dalam wajah baj dengan katode baja dan anode karbon. Campuran tersebut tidak boleh mengandung air karena F2yang terbentukakan menoksidasinya.
KHF2 → K+ + HF2-
HF2 → H+ + 2F-
Katode    : 2H+ + 2e- → H2
Anode     : 2F- → F2 + 2e-
Untuk mencegah kontak (reaksi) antara logam Na dan gas Cl2 yang terbentuk digunakan diafragma berupa monel ( sejenis campuran logam ).

 
Pembuatan klorin
Proses downs yaitu elektrolisis leburan NaCl (NaCl cair). Sebelum dicairkan, NaCl dicampurkan dahulu dengan sedikit NaF agar titik lebur turun dari 800oC menjadi 600oC.
Katode : Na+ 2e- → Na
Anode  : 2Cl- → Cl2 + 2e-
Untuk mencegah kontak (reaksi) antara logam Na dan Cl2 yang tebentuk, digunakan diafragma lapisdan besi tipis.

 
Proses gibbs, yaitu elektrolisis larutan NaCl.
Katode : 2H2O + 2e- → 2OH- + H2
Anode  : 2Cl- → Cl2 + 2e-

 
Proses deacon
Reaksi  :4HCl + O2 → 2H2O
Berlangsung pada suhu ± 430oC dan tekanan 200 atm. Hasil reaksinya teercampur ± 44% N2.

 
pembuatan bromin
Air laut mengandung ion bromida (Br-) dengan kadar 8 x 10-4.dalam 1 liter air laut dapat diperoleh 3 kilogram bromin (Br2). Campuran udara dan gas Cl2 dialirkan melalui air laut. Cl2 akan mengoksidasi Br- menjadi Br. Udara mendesak Br2 untuk keluar dari larutan.
Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2
Br2 dalam air dapat mengalami hidrolisis sesusai reaksi.
Br2 + H2O → 2 H+ + Br- + BrO-
Untuk mencegah hidrolisis, kesetimbangan akan digeser ke kiri dengan penambahan H+

 
Pembuatan Iodin
2NaIO3 + 5NaHSO3 → 3NaHSO4 + 2Na2SO4 + H2O + I2
Atau :
2IO3- + 5HSO3- → 5SO42- + 3H+ + H2O +I2
Endapan I2 yang terbentuk disaring dan dimurnikan dengan cara sublimasi.

 
Kegunaan Halogen
Fluorin
1.   Asam flourida digunakan untuk mengukir (mengetsa) gelas.
Reaksi : CaSiO3 + 8HF → H2SiF6 + CaF2 + 3H2O
2.  Natrium heksafluoroksilikat ( Na2SiF6 ) digunakan untuk bahan campuran  pasta gigi.
3.   Natrium fluorida ( NaF ) untuk mengawetkan kayu.
4.   Belerang hexafluorida ( SF6 ) sebagai insulator.
5.  Kriolit ( Na3AlF6 ) sebagai bahan pelarut dalam pengolahan bahan alumunium.
6.   Freon-12 ( CF2Cl2 ) sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC.
7.   Teflon digunakan sebagai pada peralatan mesin.

 
Klorin
1.      Asam klorida ( HCl ) digunakan pada industri logam. Untuk mengekstrasi logam tersebut.
2.      Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur.
3.      Kalium klorida ( KCl ) sebagai pupuk tanaman.
4.      Amoniumklorida ( NH4Cl ) sebagai bahan pengisi batu baterai.
5.      Natrium hipoklorit ( NaClO ) digunakan sebagai pengelontang ( breaching agent ) untuk kain dan kertas.
ClO + zat pewarna → Cl- + zat tak berwarna
6.      CaOCl2/( Ca2+ )( Cl- )( ClO- ) sebagai serbuk pengelontang atau kapur klor.
7.      Kalsium hipoklorit ([Ca( OCl2 )2 ] sebagai zat disenfekton pada air ledeng.
8.      Kalium klorat (KCl) bahan pembuat mercon dan korek api.
9.      Seng klorida (ZnCl2) sebagai bahan pematri (solder).

 
Bromin
1.      Natrium bromide (NaBr)sebagai obat penenang saraf
2.      Perak bromide(AgBr)disuspensikan dalam gelatin untuk film fotografi
3.      Metil bromide(CH3Br)zat pemadam kebakaran
4.      Etilen dibromida(C2H4Br2)ditambahkan pada bensin untuk mengubah Pb menjadi PbBr2.

 
Iodin
1.      Sebagai obat antiseptic
2.      mengidentifikasi amilum
3.      Kalium Iodat(KIO3)ditambahkan pada garam dapur
4.      Iodoform(CHI3)merupakan zat organic
5.      Perak Iodida(AgI)digunakan dalam film fotografi.

 
Label:

0 komentar:

Posting Komentar