Laman

Kamis, 15 November 2012

Makalah Halogen


I.                    PENDAHULUAN


1.1  Latar Belakang

Di dalam sistem periodik modern, Halogen terdapat pada golongan VII A. Halogen berasal dari bahasa Yunani, yang terdiri dari kata halos yang berarti garam dan kata genes yang berarti pembentuk. Jadi halogen merupakan pembentuk garam. Hal ini didasarkan pada sejarah penemuan unsur – unsur halogen yang selalu didapatkan dari garam. Unsur – unsur yang termasuk golongan halogen adalah Fluor ( F ), Klor ( Cl ), Brom ( Br ), Iod ( I ), dan Astatin ( At ). Halogen memiliki 7 elektron valensi, sehingga sangat reaktif karena mudah menerima 1 elektron. Karena kereaktifannya unsur – unsur halogen tidak dijumpai dalam keadaan bebas.


Halogen banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan di dalam tubuh manusia beberapa unsur halogen berperan dalam metabolism tubuh. Misalnya, ion klorida yang mengatur osmosis pada jaringan sel dan plasma darah. Iodin terdapat pada kelenjar tiroid sebagai hormon tiroksin (C15H11O4NI4 ). Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur. Dan masih banyak lagi kegunaan unsur – unsur halgen.

Melihat banyaknya kegunaan dari unsur – unsur halogen, maka diperlukan berbagai pengetahuan mengenai golongan tersebut seperti sumber, kelimpahan, sifat – sifat fisika dan kimia, serta cara mengisolasi atau pembuatan unsur – unsur halogen. Oleh karena itu, makalah ini dibuat untuk memberikan informasi tentang unsur – unsur halogen.


1.2  Rumusan Masalah

1.      Bagaimana sejarah unsur – unsur halogen ?
2.      Apakah sifat – sifat unsur – unsur halogen ?
3.      Bagaimanakah sumber dan kelimpahan unsur  – unsur halogen di alam ?
4.      Bagaimana cara isolasi unsur  – unsur halogen ?


1.3  Tujuan

1.      Mengetahui sejarah, sifat umum, sumber, kelimpahan,dan cara isolasi unsur  – unsur halogen.
2.      Memberikan informasi mengenai sejarah, sifat umum, sumber, kelimpahan,dan cara isolasi unsur  – unsur halogen.



















II.                  PEMBAHASAN


2.1.            Sejarah Unsur – Unsur Halogen

a.      Fluor
 Ditemukan dalam fluorspar oleh Schwandhard pada tahun 1670 dan baru pada tahun 1886 Maisson berhasil mengisolasinya.

b.       Klor
Ditemukan oleh Scheele pada tahu 1774 dan dinamai oleh Davy pada tahun 1810. Klor ditemukan di alam dalam keadaan kombinasi sebagai gas Cl2, senyawa dan mineral seperti kamalit dan silvit.

c.       Brom
Ditemukan oleh Balard pada tahun 1826.

d.      Iodin
Ditemukan oleh Courtois pada tahun 1811. Di alam ditemukan dalam air laut (air asin) garam Unsur halogen ini larut baik dalam CHCl3, CCl4, dan CS2 tetapi sedikit sekali larut dalam air.

e.      Astatin
Merupakan unsur radioaktif pertama yang dibuat sebagai hasil pemboman Bismuth dengan partikel-partikel alfa (hasil sintesa tahun 1940) oleh DR. Corson, K.R. Mackenzie dan E. Segre. Dikenal ada 20 isotop dari astatin, dan isotop At (210) mempunyai waktu paruh 8,3 jam (terpanjang).


2.2.            Sifat – Sifat Unsur Halogen
a.      Sifat – Sifat Fisika

Sifat fisika
Fluor
(F)
Klorin
(Cl)
Bromin (Br)
Iodin
(I)
Astatin (As)
Wujud zat (pada suhu kamar)
Gas berwarna kuning
Gas berwarna kehijauan
Cairan berwarna merah tua
Padat berwarna ungu

Konfigurasi elektron
[He]2s2p5
[Ne]3s2p5
[Ar]3d104s2
4p5
[Kr]4d105s2
5p5
[Xe]4f145d10
6s26p2
Nomor atom
9
17
35
53
85
Titik leleh ( )
-219,62
-100,98
-7,25
113,5
302
Titik didih ( )
-188,14
-34,6
58,78
184,35
337
Energi ionisasi pertama (kJ/mol)
1681
1251,1
1139,9
1008,4

Afinitas Elektron (kJ/mol)
328
349
324,7
295,2
270
Keelektronegatifan
3,98

3,16
2,96
2,66
2,20
Jari- jari atom (Å)
0,64
0,99
1,14
1,33
1,40
Jari – jari ion (Å)
1,33

1,81
1,96
2,2
2,27
Energi ikatan X-X (kJ/mol)
158


243
193
151
110
Potensial elektrode ( X2 + 2e-  2X- ) (Volt)
2,87
1,358
1,065
0,535
0,2
Kerapatan (gram/mL)
1,108
1,367
3,119
4,93


b.      Sifat – sifat kimia

Kereaktifan
Semua unsur golongan halogen merupakan unsur non logam. Halogen merupakan unsur nonlogam yang paling reaktif. Hal itu didukung oleh beberapa faktor , antara lain sebagai berikut :
a.      Konfigurasi elektronnya. Dengan sebuah elektron tak berpasangan pada konfigurasi elektronnya, memungkinkan halogen dengan mudah membentuk ikatan kovalen.
b.      Afinitas elektronnya yang tinggi mengakibatkan halogen mudah membentuk ion negatif dan membentuk senyawa yang berikatan ion.

Dengan melihat letaknya di dalam sistem periodik unsur, maka dari atas ke bawah (dari F ke I) terdapat kecenderungan afinitas elektron halogen semakin kecil. Hal ini mengakibatkan kereaktifannya berkurang. Meskipun afinitas elektron fluorin lebih rendah daripada klorin, tetapi karena energi disosiasi ikatan fluorin lebih rendah daripada klorin, maka fluorin masih lebih reaktif daripada klorin. Demikian pula bromine dan iodine masih cukup reaktif karena energi disosiasi ikatannya yang lebih rendah.

Karena kereaktifan dari unsur halogen, maka halogen dapat bereaksi dengan banyak unsur lain, seperti unsur logam, unsur golongan IVA, unsur golongan VA, unsur halogen itu sendiri, air, gas hidrogen, basa kuat, dan dengan halida.

 

Kelarutan dalam air

 Fluor, klor, dan brom larut dalam air sedangkan iod sukar larut. Iod lebih mudah larut dalam KI dan pelarut organic seperti alkohol, eter, CHCl3, CCl4.

Daya oksidasi halogen

Semua halogen mempunyai potensial reduksi standar positif. Hal ini menunjukkan bahwa semua halogen merupakan oksidator dan mempunyai kecenderungan daya oksidasi semakin lemah dari F ke I (F2 > Cl2 > Br2 > I2).
Menurunnya daya oksidasi halogen, berarti menunjukkan semakin kuatnya daya reduksi halida dengan kecenderungan daya reduksi   I-  > Br-  > Cl-  > F-.
Dengan memperhatikan harga potensial elektroda dari masing-masing halogen, maka halida akan dapat dioksidasi oleh halogen yang mempunyai daya oksidasi lebih tinggi. Harga potensial reduksi standar halogen adalah sebagai berikut:

F2(g)  + 2e  → 2F-(aq)                   Eo = + 2,87 V
Cl2(g) + 2e   → 2 Cl- (aq)              Eo = +1,36 V
Br2(l)  + 2e   →2 Br-(aq)              Eo = + 1,07 V
I2(s)    + 2e  ⇌ 2 I-(aq)                 Eo = +0,58 V

Dari harga potensial reduksi standar di atas, maka :
2Cl-(aq) + F2(g) →       2 F-(aq) + Cl2(g) Eo = +1,51 V (reaksi spontan)
2Cl-(aq)  + Br2(g)  →   Cl2(g)  + 2Br-(aq)         Eo = -0,03 V ( reaksi tidak spontan)

Dari reaksi tersebut dapat disimpulkan dalam sistem periodik unsur, halogen dapat mendesak halida di bawahnya dari suatu senyawa.

2.3.            Sumber-sumber dan kelimpahan unsur halogen

Halogen merupakan golongan nonlogam yang sangat rektif, sehingga unsur-unsurnya tidak dijumpai pada keadaan bebas. Pada umumnya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa garam.

Fluor ditemukan dalam mineral pada kulit bumi. Sumber utama fluor adalah bijih atau mineral fluorspar yang mengandung fluorit (CaF2). Sumber fluorin lainnya dapat diperoleh dari mineral fluorapatit (Ca5(PO4)3F) yang ditambang dalam jumlah besar untuk membuat pupuk fosfat. Fluor menempati urutan ke-13 dalam hal kelimpahannya di batuan- batuan dalam kerak bumi.

Klor, brom dan iod terkandung pada air  laut dalam bentuk garam-garam halida dari natrium, magnesium, kalium, dan kalsium. Garam halida yang paling banyak adalah NaCl yakni sebanyak 2,8% berat air laut. Selain itu, klor ditemukan di alam sebagai gas Cl2, senyawa dan mineral, seperti silvit atau KCl. Brom diperoleh dari air laut yaitu dalam bentuk ion bromida       ( Br-) dalam jumlah yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan klor.

Iod ditemukan dalam jumlah yang berlimpah sebagai garam (NaIO3) di daerah Chili, Amerika Serikat. Iod yang ditemukan dalam senyawa NaI banyak terdapat pada sumber air di Watudakon ( Mojokerto ). Iod terdapat di air laut hanya sampai kadar 6 x 10-7 %, tetapi senyawa ini terkonsentrasi dalam spesies rumput  laut tertentu, dimana abunya dapat dijadikan sebagai sumber iod yang layak untuk diperjual belikan. Iod terkandung dalam hormon pengatur pertumbuhan tiroksin yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid. Kebanyakan garam dapur yang dijual mengandung 0,01% NaI tambahan untuk mencegah penyakit gondok.

Selain di alam, ion halida juga terdapat dalam tubuh manusia. Ion klorida merupakan anion yang terkandung dalam plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah, dan cairan ekskresi. Ion iodide terdapat dalam kelenjar tiroid.

Selain keempat unsur VIIA yang umum ini, adapula senyawa halogen yang langka yaitu astatine, yang dibuat pada tahun 1940 dengan eksperimen pemboman. Sejak itu astatine telah ditemukan di alam, tetapi hanya dalam jumlah yang sedikit sekali.



c.                   Cara Isolasi

a.      Fluor

Fluorin pertama kali dipisahkan dari senyawanya oleh Moissan pada tahun 1886 dengan cara elektrolisis leburan fluorida. Pada umumnya, cara elektrolisis masih tetap digunakan. Elektrolisis dilakukan terhadap campuran KF dan HF dengan perbandingan 2:3 yang melebur pada suhu 70-100o C. Sel elektrolisis dibuat dari baja atau paduan logam Ni-Cu. Logam paduan tersebut sebenarnya bereaksi dengan fluorida, tetapi kemudian membentuk lapisan tipis yang tidak reaktif. Katodenya terbuat dari baja atau Cu dan anodenya dari grafit. Reaksi yang terjadi adalah :

KHF(l)     →           KF  + HF
HF(l)      →             H+(l)  + F-(l)
Anode (+)        :  2F-(l)                   →  F2(g)   +  2e
Katode (-)        : 2H+(l)   +  2e        →  H2(g)  +
Reaksi sel        : 2H+(l)   +  2F-(l)   →  H2(g)  +  F2(g)

Gas fluorin jarang digunakan secara langsung, sebab sangat beracun. Elektrolisis langsung cairan HF tidaklah praktis, karena senyawaan ini adalah suatu nonelektrolit. Larutan HF dalam KF, 2HF yang meleleh pada 80 sampai 100oC merupakan larutan penghantar yang dapat dielektrolisis untuk menghasilkan hidrogen dan fluor. HF harus ditambahkan dengan kontinu pada penangas (bath) garam meleleh itu untuk mengantikan HF yang sedang diuraikan. Elektrolisis ini dijalankan pada kondisi yang benar-benar tidak berair.
 
 



 


                                                                                                           

b.      Klor
Klor diproduksi secara komersial dengan beberapa cara. Kedua proses yang utama melibatkan elektrolisis larutan natrium klorida pekat, yang disebut “brine” (larutan pekat garam). Perlu dipakai larutan yang pekat, karena dalam larutan klorida encer, O2 dan bukan Cl2, yang akan dihasilkan pada anode.
Metode elektrolisis yang utama adalah proses diafragma, yang dilakukan dalam alat seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
 








Ini yang menjadikan lebih dari tiga perempat dari klor/natrium hidroksida yang diproduksi secara elektrolisis. Reaksi pada anode dan katode ditunjukkan dalam gambar tersebut. Reaksi keseluruhan adalah :
2 NaCl    +   2 H2O              →                 Cl2   +  H2   +  2 NaOH
Proses ini adalah kontinu, dengan “larutan pekat garam” NaCl yang baru mengalir masuk ke dalam sel dan ketiga produk, Cl2, NaOH, dan H2 mengalir keluar. Suatu massa, klor dinyatakan sebagai produk dan natrium hidroksida dan hidrogen merupakan produk sampingan proses ini. Sekarang, natrium hidroksida begitu berharga sehingga natrium hidroksida dan klor disebut koproduk.
Pembuatan dalam laboratorium
Pembuatan klor dalam laboratorium dapat dilaksanakan dengan berbagai macam cara, semuanya melibatkan oksida ion klor. Satu metode menggunakan MnO2 dan HCl pekat sebagai pereaksi :
MnO2    +    4 HCl                Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
Zat-zat pengoksid lainnya dapat dipergunakan, seperti KMnO4 dan Na2Cr2O7:
2 KMnO4      +   16 HCl           →             5Cl2  +  2 MnCl2    +  2 KCl  +  8 H2O
Na2Cr2O7  +  14 HCl             →               3 Cl2  +  2CrCl3   +  2 NaCl  + 7 H2O
Dalam larutan standar hanya MNO4-  yang cukup kuat untuk mengoksidasi Cl- menjadi Cl2. Fakta bahwa ketiga zat pengoksid ini semuanya dapat digunakan memberi gambaran tentang pengaruh yang dapat diberikan oleh perubahan konsentrasi dan suhu terhadap nilai emf relatif.

c.       Brom

Sumber senyawaan brom yang paling melimpah adalah larutan garam pekat (brine) dari sumur-sumur garam dan dari samudera. Karena larutan garam pekat ini biasanya mengandung pula ion klorida dalam proporsi besar, produksi brom harus melibatkan suatu zat pengoksida yang mengoksidasikan ion bromida tetapi tidak ion klorida. Klor sendiri adalah ideal untuk ini:

2Br- + Cl2      →                      Br2 + 2Cl-
Reaksi ini dilangsungkan dalam sebuah menara tinggi. Larutan garam pekat dipancarkan masuk pada puncaknya, dan uap air dan gas klor dipompa masuk pada dasar. Sewaktu uap air dan klor bergerak ke atas dalam menara, klor itu bereaksi dengan ion Br- yang ada dalam tetesan-tetesan kecil larutan garam pekat yang sedang jatuh. Gas yang keluar dari puncak menara mengandung Br2, Cl2, dan H2O. Gas – gas ini didinginkan dan diembunkan, dan brom kasar dipisahkan dan disuling untuk menghasilkan brom murni. Klor diperoleh kembali dan dikirim balik melalui menara. Kira - kira 95% dari ion bromida dalam larutan garam pekat yang asli diperoleh kembali sebagi brom.

Setiap reaksi yang dipakai untuk membuat klor dalam laboratorium dapat diubah sedikit (modifikasi) untuk membuat brom, misalnya:

MnO2 + 4HBr                →                 Br2 + MnBr2 + H2O
2KMnO4 + 16 HBr                    →            5Br2 + 2MnBr2 + 2KBr + 8H2O
Selain itu, brom juga dapat dibuat dengan cara eleltrolisis larutan garam MgBr2 dengan menggunakan elektroda inert, menurut reaksi :
MgBr2(aq)              →                   Mg2+(aq)    + 2Br-(aq)
Katode (-) :  2H2O(l)  + 2e-           →                H2(g)  + 2OH-(aq)
Anode (+) :  2 Br -(aq)                 →               Br2(l) + 2e-                                       
MgBr2(aq)   +  2 H2O(l)           →           Mg2+(aq)  +  2 OH-(aq)  + Br2(l)   + H2(g)
                                                                                                                         
d.      Iod

Iod dapat dibuat dari ganggang laut karena mengandung ion I- sekitar 1%. Jika dioksidasi dengan klorin atau oksidator lain, akan menghasilkan I2
Cl2 + 2I-           →                       I2 + 2Cl-
 Selain itu, iod dapat pula dibuat dari NaIO3 yang direduksi dengan NaHSO3
2IO3- + 5HSO3-           →            I2 + 5SO42- + H2O + 3H+
Campuran produk ini diuapkan sampai kering, dan iod dipisahakn dari residu dengan sublimasi.

 





III.                KESIMPULAN

Semua unsur golongan halogen merupakan unsur non logam. Halogen merupakan unsur nonlogam yang paling reaktif karena memiliki jari-jari yang kecil. Dari F ke At kereaktifannya semakin berkurang. Semua golongan halogen merupakan oksidator kuat.
Unsur-unsur halogen tidak dijumpai pada keadaan bebas. Pada umumnya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa garam. Fluor ditemukan dalam mineral pada kulit bumi. Klor, brom dan iod terkandung pada air  laut dalam bentuk garam-garam halida dari natrium, magnesium, kalium, dan kalsium. Garam halida yang paling banyak adalah NaCl yakni sebanyak 2,8% berat air laut. Iod ditemukan dalam jumlah yang berlimpah sebagai garam (NaIO3). Selain keempat unsur VIIA yang umum ini, adapula senyawa halogen yang langka yaitu astatine, yang dibuat pada tahun 1940 dengan eksperimen pemboman. Sejak itu astatine telah ditemukan di alam, tetapi hanya dalam jumlah yang sedikit sekali.
Salah satu cara pembuatan flour dan klor adalah dengan cara elektrolisis. Di laboratorium, unsur Klor, Brom, dan Iod dapat diperoleh melalui reaksi alkali halida (NaCl, NaBr, NaI) dengan asam sulfat pekat yang dipercepat dengan penambahan MnO2 sebagai katalis.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar