Golongan Halogen atau Unsur Golongan VIIA
Unsur yang termasuk golongan halogen atau golongan VIIA adalah fluor (F), klor (Cl), brom (Br), iod (I), dan astat (As). Astat ditemukan di alam dalam jumlah yang sangat sedikit. Semua unsur halogen bersifat nonlogam.
Unsur-unsur golongan VIIA mempunyai konfigurasi elektron $ns^2np^5$ dan merupakan unsur-unsur yang paling elektronegatif. Unsur halogen selalu mempunyai bilangan oksidasi -1, kecuali fluor yang selalu univalent. Unsur ini dapat mempunyai bilangan oksidasi (+1), (+III) dan (+VII). Bilangan oksidasi (+IV) dan (+VI) merupakan anomali, terdapat dalam oksida ClO$_2$, Cl$_2$O$_6$, dan BrO$_3$.
Perhatikan sifat fisika unsur-unsur halogen berikut ini:
Titik leleh dan titik didih bertambah jika nomor atom bertambah. Hal ini karena molekul yang lebih besar mempunyai gaya tarik menarik Van der Waals yang lebih besar. Energi ikatan X$_2$ (kalor disosiasi) berkurang jika atom bertambah besar. Kecenderungan ini hanya dapat diamati untuk Cl$_2$, Br$_2$, dan I$_2$.
Perhatikan Gambar berikut:
Energi ikatan F$_2$ sangat rendah (158 kJmol$^{-1}$), karena terjadi tolak menolak antara elektron tak-terikat. Hal inilah yang menyebabkan F$_2$ sangat reaktif. Energi ionisasi unsur halogen sangat tinggi dan yang paling tinggi adalah fluor. Molekul halogen berwarna karena menyerap sinar tampak sebagai hasil eksitasi. Unsur-unsur ini adalah oksidator kuat dan mempunyai potensial elektrode negatif.
Fluor dan klor membantu reaksi pembakaran dengan cara seperti oksigen. Brom berupa cairan merah tua pada suhu kamar mempunyai tekanan uap yang tinggi. Fluor dan klor biasanya berupa gas. Reaksi-reaksi halogen antara lain seperti berikut.
$2 F_2(g) + 2 H_2O(l) \rightarrow 4 HF(aq) + O_2(g) $
Fluorin dengan larutan NaOH encer menghasilkan gas F$_2$O,sedangkan dengan NaOH pekat menghasilkan gas O$_2$. Perhatikan reaksi berikut.
$2 F_2(g) + 2 NaOH(aq, \, encer) \rightarrow F_2O(g) + 2 NaF(aq) + H_2O(l) $
$2 F_2(g) + 4 NaOH(aq, \, pekat) \rightarrow 4 NaF(aq) + 2 H_2O(l) + O_2(g) $
Cl$_2$, Br$_2$ dan I$_2$ tidak melarut dengan baik dalam air, reaksinya lambat. Reaksi yang terjadi adalah reaksi redoks. Jika klorin dan bromin dilarutkan dalam air yang mengandung OH$^-$ (basa) maka kelarutannya makin bertambah. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
$Cl_2(aq) + 2 OH^- (aq) \rightarrow Cl^-(aq) + ClO^-(aq) + H_2O(l) $
Ion ClO$^-$ merupakan bahan aktif zat pemutih. Senyawa NaClO digunakan sebagai zat pemutih kertas, pulp, tekstil, dan bahan pakaian.
$ X_2(g) +H_2(g) \rightarrow 2 HX(g) $
Reaksi F$_2$ dan Cl$_2$ dengan hidrogen disertai ledakan tetapi bromin dan iodin bereaksi dengan lambat.
Senyawa-senyawa antarhalogen bersifat diamagnetik dan merupakan oksidator kuat. Senyawa antarhalogen dapat mengalami reaksi hidrolisis. Perhatikan reaksi berikut.
$ XX^1(g) + 2 H_2O(l) \rightarrow HOX(aq) + X^-(aq) + H_2O^+(aq) $
$F_2(g) + Cu(s) \rightarrow CuF_2(s) $
$ Cl_2(g)+ CH_4(g) \rightarrow CH_3Cl(g) + HCl(aq) $
$ 3 X_2 + 2 Y \rightarrow 2 YX_3 \, $ (jika halogennya terbatas)
$ 5 X_2 + 2 Y \rightarrow 2 YX_5 \, $ (jika halogennya berlebihan)
Fluorin mudah bereaksi tetapi iodin sukar bereaksi. Adapun nitrogen tidak langsung bersatu dengan halogen karena ketidakaktifannya.
Kereaktifan golongan halogen menurun secara teratur mulai fluor hingga iod. Kereaktifan ini dikaitkan dengan kemampuannya menerima elektron membentuk ion negatif. Perhatikan harga afinitas elektron pada Tabel sifat fisika di atas. Harga afinitas elektron dari atas ke bawah berkurang. Hal ini karena makin bertambah jari-jari atomnya sehingga gaya tarik inti terhadap elektron terluar makin berkurang.
Daya oksidasi halogen dari atas ke bawah makin berkurang. Jadi iod merupakan reduktor terkuat. Daya oksidasi ini dapat dilihat dari harga potensial elektrodenya.
a. Klor
Klor terdapat di alam karena daya gabung klor terhadap unsur-unsur lain yang biasanya sangat besar membentuk senyawaan terutama dalam garam dapur NaCl, KCl dan MgCl$_2$.
b. Brom
Brom mula-mula diperoleh dari dalam air laut. Unsur-unsur ini sekarang diusahakan dalam jumlah yang besar sebagai bromida, misal NaBr, MgBr$_2$.
c. Iod
Iod terdapat sebagai Na-iodat dalam mutterlauge, sendawa chili sebagai iodida dalam ganggang laut dan dalam sumber air iodium di Jawa Timur (Mojokerto) serta dalam kelenjar gondok manusia dan hewan.
d. Fluor
Oleh karena daya gabung terhadap unsur-unsur lain lebih besar daripada halogen lainnya, maka fluor selalu terdapat sebagai senyawaan, antara lain fluorit (CaF$_2$) dan kriolit (Na$_3$AlF$_6$).
a. Unsur Klor
Klorin dibuat dengan beberapa cara, antara lain seperti berikut ini.
1). Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragma.
$2 NaCl(aq) + 2 H_2O(l) \rightarrow 2 NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g) $
2). Pada pabrik-pabrik sulfat, di mana asam klorida dihasilkan dalam jumlah besar sebagai hasil samping selanjutnya asam klorida direaksikan dengan MnO$_2$ untuk menghasilkan klorin.
$ 4 HCl(l) + MnO_2(s) \rightarrow MnCl_2(l) + 2 H_2O(l) + Cl_2(g) $
b. Senyawa Hidrogen Klorida
Hidrogen klorida (HCl) dapat dibuat dari garam dapur dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
$ NaCl(aq) + H_2SO_4(aq) \rightarrow NaHSO_4(aq) + HCl(aq) $
Jika suhunya dinaikkan, dan NaCl ditambah maka reaksi yang terjadi seperti berikut.
$ NaCl(aq) + NaHSO_4(aq) \rightarrow Na_2SO_4(l) + HCl(aq) $
HCl dapat juga dibuat dari sintesis hidrogen dan klor. Kedua gas ini diperoleh sebagai hasil samping pembuatan NaOH dari elektrolisis larutan NaCl.
c. Garam Hipoklorit dan garam klorat
Garam-garam hipoklorit terbentuk bersama-sama dengan garam-garam klorida, jika gas klorin dialirkan ke dalam suatu larutan basa. Perhatikan reaksi berikut ini.
$ 2 KOH(l) + Cl_2(g) \rightarrow KOCl(l) + KCl(l) + H_2O(l) $
$ 2 NaOH(aq) + Cl_2(g) \rightarrow NaOCl(l) + NaCl(aq) + H_2O(l) $
Jika gas klorin dialirkan ke dalam larutan pekat Ca(OH)$_2$ dan selanjutnya larutan ini diupayakan dalam vakum, maka terjadilah hablur kaporit.
$ 2 Cl_2(g) + 2 Ca(OH)_2(aq) \rightarrow CaCl_2(l) + Ca(OCl)_2(aq) $
d. Unsur Brom
Secara teknis brom dihasilkan terutama dari garam singkiran. Garam-garam ini dilarutkan dalam air dan kemudian diuapkan. Sebagian besar dari garam-garamnya menghablur, sedangkan MgBr$_2$ masih tertinggal dalam larutan (Mutterlauge). Selanjutnya gas klorin dialirkan ke dalam Mutterlauge ini, dengan reaksi seperti berikut.
$ MgBr_2(s) + Cl_2(g) \rightarrow MgCl_2(aq) + Br_2(g) $
Bromin yang terjadi dimurnikan dengan penyulingan. Bromin berupa zat cair berwarna cokelat tua, memberikan uap merah cokelat yang berbau rangsang.
e. Unsur Iod
Garam-garam iodat direduksi na-hidrogensulfit menjadi iodin, dengan reaksi seperti berikut:
$ 5 NaHSO_3(aq) + 2 NaIO_3(l) \rightarrow 2 Na_2SO_4(aq) + 3 NaHSO_4(aq) + H_2O(l) + I_2(g) $
Hablur-hablur iodin berbentuk keping-keping berwarna abu-abu tua. Iod tidak mudah larut dalam air, tetapi mudah larut dalam kalium alkohol dan eter.
f. Senyawa Hidrogen Fluorida
Hidrogen fluorida (HF) diperoleh dengan mereaksikan fluorit dan asam sulfat pekat kemudian dipanaskan dalam bejana dari timbal atau platina. Reaksi yang terjadi seperti berikut:
$ CaF_2(l) + H_2SO_4(aq) \rightarrow CaSO_4(l) + 2 HF(aq) $
HF di bawah suhu 20 $^\circ$C berupa zat cair dan di atas suhu 20 $^\circ$C berupa gas.
a. Unsur Klor
Klor digunakan dalam industri kertas dan industri tekstil sebagai pengelantang, sebagai pemusnah kuman, dan untuk pembuatan kapur klor, brom, dan zat warna organik.
b. Senyawa Asam Klorida
Asam klorida (HCl) digunakan untuk membersihkan logam-logam dan untuk membuat garam-garam klorida dan gas klor. HCl murni yang tidak mengandung air banyak digunakan dalam pembuatan zat warna organik.
c. Garam Hipoklorit dan Garam Klorat
Garam klorat yang penting adalah kalium klorat (KClO$_3$) yang digunakan untuk kepala batang korek api, petasan, dan dipakai sebagai obat kumur.
d. Unsur Brom
Larutan brom dalam air (aqua bromata) digunakan sebagai pengoksidasi. Kurang lebih 90% brom dipakai sebagai bahan membuat garam-garam bromida. AgBr dipergunakan dalam pemotretan. NaBr dan KBr dipergunakan dalam obat-obatan. Beberapa garam bromida lainnya digunakan dalam pembuatan zat-zat warna.
e. Unsur Iod
Larutan iod dalam alkohol dinamakan iodtinktur dan digunakan sebagai pemusnah hama. Iod juga mudah larut dalam karbon disulfida dan kloroform. Iod digunakan dalam obat-obatan sebagai kalium iodida (KI) dan iodoform (CHI$_3$).
f. Senyawa Asam Fluorida
Dalam bentuk cair atau gas, HF dapat memakan kaca yang dinamakan mengets menurut reaksi seperti berikut.
$ SiO_2(s) + 4 HF(g) \rightarrow 2 H_2O(l) + SiF_4(s) $
Asam fluorida digunakan untuk pemucatan penjalin. Adapun senyawa-senyawa organik fluor digunakan untuk pendingin dalam lemari es dan untuk mematikan kutu-kutu dalam kain.
Demikian pembahasan materi Golongan Halogen atau Golongan VIIA .
Sifat Fisika unsur Halogen atau golongan VIIA
Perhatikan sifat fisika unsur-unsur halogen berikut ini:
Titik leleh dan titik didih bertambah jika nomor atom bertambah. Hal ini karena molekul yang lebih besar mempunyai gaya tarik menarik Van der Waals yang lebih besar. Energi ikatan X$_2$ (kalor disosiasi) berkurang jika atom bertambah besar. Kecenderungan ini hanya dapat diamati untuk Cl$_2$, Br$_2$, dan I$_2$.
Perhatikan Gambar berikut:
Energi ikatan F$_2$ sangat rendah (158 kJmol$^{-1}$), karena terjadi tolak menolak antara elektron tak-terikat. Hal inilah yang menyebabkan F$_2$ sangat reaktif. Energi ionisasi unsur halogen sangat tinggi dan yang paling tinggi adalah fluor. Molekul halogen berwarna karena menyerap sinar tampak sebagai hasil eksitasi. Unsur-unsur ini adalah oksidator kuat dan mempunyai potensial elektrode negatif.
Sifat Kimia unsur Halogen atau golongan VIIA
1). Reaksi Halogen dengan Air
Semua unsur halogen kecuali fluor berdisproporsionasi dalam air, artinya dalam reaksi halogen dengan air maka sebagian zat teroksidasi dan sebagian lain tereduksi. Fluorin bereaksi sempurna dengan air menghasilkan asam fluorida dan oksigen. Reaksi yang terjadi seperti berikut.$2 F_2(g) + 2 H_2O(l) \rightarrow 4 HF(aq) + O_2(g) $
Fluorin dengan larutan NaOH encer menghasilkan gas F$_2$O,sedangkan dengan NaOH pekat menghasilkan gas O$_2$. Perhatikan reaksi berikut.
$2 F_2(g) + 2 NaOH(aq, \, encer) \rightarrow F_2O(g) + 2 NaF(aq) + H_2O(l) $
$2 F_2(g) + 4 NaOH(aq, \, pekat) \rightarrow 4 NaF(aq) + 2 H_2O(l) + O_2(g) $
Cl$_2$, Br$_2$ dan I$_2$ tidak melarut dengan baik dalam air, reaksinya lambat. Reaksi yang terjadi adalah reaksi redoks. Jika klorin dan bromin dilarutkan dalam air yang mengandung OH$^-$ (basa) maka kelarutannya makin bertambah. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
$Cl_2(aq) + 2 OH^- (aq) \rightarrow Cl^-(aq) + ClO^-(aq) + H_2O(l) $
Ion ClO$^-$ merupakan bahan aktif zat pemutih. Senyawa NaClO digunakan sebagai zat pemutih kertas, pulp, tekstil, dan bahan pakaian.
2). Reaksi Halogen dengan Hidrogen
Halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halida. Secara umum reaksi yang terjadi dapat dituliskan seperti berikut.$ X_2(g) +H_2(g) \rightarrow 2 HX(g) $
Reaksi F$_2$ dan Cl$_2$ dengan hidrogen disertai ledakan tetapi bromin dan iodin bereaksi dengan lambat.
3). Reaksi Halogen dengan Halogen
Reaksi halogen dengan halogen menghasilkan senyawa yang dinamakan senyawa antarhalogen. Unsur yang lebih elektronegatif sebagai zat oksidator dan diberi bilangan oksidasi negatif dalam senyawaannya. Perhatikan contoh reaksi berikut ini.Senyawa-senyawa antarhalogen bersifat diamagnetik dan merupakan oksidator kuat. Senyawa antarhalogen dapat mengalami reaksi hidrolisis. Perhatikan reaksi berikut.
$ XX^1(g) + 2 H_2O(l) \rightarrow HOX(aq) + X^-(aq) + H_2O^+(aq) $
4). Reaksi Halogen dengan Logam
Halogen bereaksi dengan kebanyakan logam. Bromin dan iodin tidak bereaksi dengan emas, platinum atau beberapa logam mulia lainnya. Perhatikan contoh reaksi fluorin dengan tembaga berikut.$F_2(g) + Cu(s) \rightarrow CuF_2(s) $
5). Reaksi Halogen dengan Hidrokarbon
Halogen umumnya bereaksi dengan hidrokarbon dengan cara menggantikan atom-atom hidrogen. Perhatikan contoh reaksi metana dengan klorin berikut ini.$ Cl_2(g)+ CH_4(g) \rightarrow CH_3Cl(g) + HCl(aq) $
6). Reaksi Halogen dengan Nonlogam dan Metaloid Tertentu
Halogen bereaksi secara langsung dengan sejumlah nonlogam dan metaloid. Unsur nonlogam fosfor dan metaloid boron, arsen, dan stirium (misal Y) bereaksi dengan unsur halogen (X), reaksi yang terjadi seperti berikut.$ 3 X_2 + 2 Y \rightarrow 2 YX_3 \, $ (jika halogennya terbatas)
$ 5 X_2 + 2 Y \rightarrow 2 YX_5 \, $ (jika halogennya berlebihan)
Fluorin mudah bereaksi tetapi iodin sukar bereaksi. Adapun nitrogen tidak langsung bersatu dengan halogen karena ketidakaktifannya.
Kereaktifan Unsur Halogen atau golongan VIIA
Daya Oksidasi unsur Halogen
Kelimpahan unsur dan senyawa halogen di alam
Klor terdapat di alam karena daya gabung klor terhadap unsur-unsur lain yang biasanya sangat besar membentuk senyawaan terutama dalam garam dapur NaCl, KCl dan MgCl$_2$.
b. Brom
Brom mula-mula diperoleh dari dalam air laut. Unsur-unsur ini sekarang diusahakan dalam jumlah yang besar sebagai bromida, misal NaBr, MgBr$_2$.
c. Iod
Iod terdapat sebagai Na-iodat dalam mutterlauge, sendawa chili sebagai iodida dalam ganggang laut dan dalam sumber air iodium di Jawa Timur (Mojokerto) serta dalam kelenjar gondok manusia dan hewan.
d. Fluor
Oleh karena daya gabung terhadap unsur-unsur lain lebih besar daripada halogen lainnya, maka fluor selalu terdapat sebagai senyawaan, antara lain fluorit (CaF$_2$) dan kriolit (Na$_3$AlF$_6$).
Pembuatan unsur dan senyawa halogen
Klorin dibuat dengan beberapa cara, antara lain seperti berikut ini.
1). Elektrolisis larutan NaCl dengan diafragma.
$2 NaCl(aq) + 2 H_2O(l) \rightarrow 2 NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g) $
2). Pada pabrik-pabrik sulfat, di mana asam klorida dihasilkan dalam jumlah besar sebagai hasil samping selanjutnya asam klorida direaksikan dengan MnO$_2$ untuk menghasilkan klorin.
$ 4 HCl(l) + MnO_2(s) \rightarrow MnCl_2(l) + 2 H_2O(l) + Cl_2(g) $
b. Senyawa Hidrogen Klorida
Hidrogen klorida (HCl) dapat dibuat dari garam dapur dan asam sulfat. Reaksi yang terjadi seperti berikut.
$ NaCl(aq) + H_2SO_4(aq) \rightarrow NaHSO_4(aq) + HCl(aq) $
Jika suhunya dinaikkan, dan NaCl ditambah maka reaksi yang terjadi seperti berikut.
$ NaCl(aq) + NaHSO_4(aq) \rightarrow Na_2SO_4(l) + HCl(aq) $
HCl dapat juga dibuat dari sintesis hidrogen dan klor. Kedua gas ini diperoleh sebagai hasil samping pembuatan NaOH dari elektrolisis larutan NaCl.
c. Garam Hipoklorit dan garam klorat
Garam-garam hipoklorit terbentuk bersama-sama dengan garam-garam klorida, jika gas klorin dialirkan ke dalam suatu larutan basa. Perhatikan reaksi berikut ini.
$ 2 KOH(l) + Cl_2(g) \rightarrow KOCl(l) + KCl(l) + H_2O(l) $
$ 2 NaOH(aq) + Cl_2(g) \rightarrow NaOCl(l) + NaCl(aq) + H_2O(l) $
Jika gas klorin dialirkan ke dalam larutan pekat Ca(OH)$_2$ dan selanjutnya larutan ini diupayakan dalam vakum, maka terjadilah hablur kaporit.
$ 2 Cl_2(g) + 2 Ca(OH)_2(aq) \rightarrow CaCl_2(l) + Ca(OCl)_2(aq) $
d. Unsur Brom
Secara teknis brom dihasilkan terutama dari garam singkiran. Garam-garam ini dilarutkan dalam air dan kemudian diuapkan. Sebagian besar dari garam-garamnya menghablur, sedangkan MgBr$_2$ masih tertinggal dalam larutan (Mutterlauge). Selanjutnya gas klorin dialirkan ke dalam Mutterlauge ini, dengan reaksi seperti berikut.
$ MgBr_2(s) + Cl_2(g) \rightarrow MgCl_2(aq) + Br_2(g) $
Bromin yang terjadi dimurnikan dengan penyulingan. Bromin berupa zat cair berwarna cokelat tua, memberikan uap merah cokelat yang berbau rangsang.
e. Unsur Iod
Garam-garam iodat direduksi na-hidrogensulfit menjadi iodin, dengan reaksi seperti berikut:
$ 5 NaHSO_3(aq) + 2 NaIO_3(l) \rightarrow 2 Na_2SO_4(aq) + 3 NaHSO_4(aq) + H_2O(l) + I_2(g) $
Hablur-hablur iodin berbentuk keping-keping berwarna abu-abu tua. Iod tidak mudah larut dalam air, tetapi mudah larut dalam kalium alkohol dan eter.
f. Senyawa Hidrogen Fluorida
Hidrogen fluorida (HF) diperoleh dengan mereaksikan fluorit dan asam sulfat pekat kemudian dipanaskan dalam bejana dari timbal atau platina. Reaksi yang terjadi seperti berikut:
$ CaF_2(l) + H_2SO_4(aq) \rightarrow CaSO_4(l) + 2 HF(aq) $
HF di bawah suhu 20 $^\circ$C berupa zat cair dan di atas suhu 20 $^\circ$C berupa gas.
Kegunaan Senyawa Halogen (golongan VIIA)
Klor digunakan dalam industri kertas dan industri tekstil sebagai pengelantang, sebagai pemusnah kuman, dan untuk pembuatan kapur klor, brom, dan zat warna organik.
b. Senyawa Asam Klorida
Asam klorida (HCl) digunakan untuk membersihkan logam-logam dan untuk membuat garam-garam klorida dan gas klor. HCl murni yang tidak mengandung air banyak digunakan dalam pembuatan zat warna organik.
c. Garam Hipoklorit dan Garam Klorat
Garam klorat yang penting adalah kalium klorat (KClO$_3$) yang digunakan untuk kepala batang korek api, petasan, dan dipakai sebagai obat kumur.
d. Unsur Brom
Larutan brom dalam air (aqua bromata) digunakan sebagai pengoksidasi. Kurang lebih 90% brom dipakai sebagai bahan membuat garam-garam bromida. AgBr dipergunakan dalam pemotretan. NaBr dan KBr dipergunakan dalam obat-obatan. Beberapa garam bromida lainnya digunakan dalam pembuatan zat-zat warna.
e. Unsur Iod
Larutan iod dalam alkohol dinamakan iodtinktur dan digunakan sebagai pemusnah hama. Iod juga mudah larut dalam karbon disulfida dan kloroform. Iod digunakan dalam obat-obatan sebagai kalium iodida (KI) dan iodoform (CHI$_3$).
f. Senyawa Asam Fluorida
Dalam bentuk cair atau gas, HF dapat memakan kaca yang dinamakan mengets menurut reaksi seperti berikut.
$ SiO_2(s) + 4 HF(g) \rightarrow 2 H_2O(l) + SiF_4(s) $
Asam fluorida digunakan untuk pemucatan penjalin. Adapun senyawa-senyawa organik fluor digunakan untuk pendingin dalam lemari es dan untuk mematikan kutu-kutu dalam kain.
Demikian pembahasan materi Golongan Halogen atau Golongan VIIA .
Posting Komentar untuk "Golongan Halogen atau Unsur Golongan VIIA"