BAB I
PENDAHULUAN
Asal kata halogen adalah bahasa Yunani yang berarti produksi garam dengan reaksi langsung dengan logam. Karena kereaktifannya yang sangat tinggi, halogen ditemukan di alam hanya dalam bentuk senyawa.
Golongan halogen (Golongan 17), F, Cl, Br, I, dan At, adalah kelompok unsure yang sangat kontras terhadap golongan alkali (Golongan 1). Alkali adalah kelompok logam yang sangat reaktif, elektropositif sedangkan halogen adalah klompok nonlogam yang sangat reaktif elektronegatif. Paling reaktif untuk alkali terdapat pada unsure paling bawah sedangkan halogen terdapat pada unsure paling atas dari golongannya dalam system periodic unsure.
Penemuan unsur-unsur halogen selalu membawa perbaikan-perbaikan dalam ilmupengetahuan kimia. Sebagai contoh, penemuan gas hijau klorin dari senyawa asamnya hidroklorida oleh Scheele pada tahun 1774, membawa konsekuensi pembaruan definisi asam yang pada mulanya dipahami sebagai senyawa yang mengandung oksigen. Konsep asam ini akhirnya benar-benar ditinggalkan setelah pada tahun 1810 Davy berhasil membuktikan bahwa klorin benar-benar unsur baru, bukan senyawa yang mengandung oksigen.
Dalam kondisi SATP, fluorin berupa gas tidak berwarna, klorin berupa gas hijau pucat, bromine berupa cairan minyak merah coklat, dan iodine berupa padatan hitam metalik. Tekanan uap bromine dan iodine sangat tinggi sehingga uap merah-coklat beracun sangat jelas Nampak ketika tutup botol penyimpanan bromine dibuka; demikian juga uap violet dan beracun mudah dihasilkan pada sedikit saja pemanasan iodin. Astatin, bersifat radioaktif dengan waktu paroh yang sangat pendek, dan dianggap di luar jangkauan pembicaraan pada kesempatan ini.
Titik leleh dan titik didih molekul diatomic halogen naik secara perlahan. Dan hal ini berkaitan dengan sifat polarisabilitas molekul-molekul yang bersangkutan. Sifat polarisabilitas molekul diatomik halogen naik secara perlahan dengan naiknya nomor atom; hal ini disebabkan oleh naiknya jari-jari atau volume atom dan jumlah total electron, sehingga posisi electron makin mudah terdistribusi secara tak homogeny di sepanjang waktunya. Dengan demikian berakibat naiknya gaya disperse atau gaya London, dan pada gilirannya mengakibatkan naiknya titik leleh dan titik didih molekul yang bersangkutan.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Sifat Anomali Fluorin dalam Golongannya
Fluorin menunjukkan beberapa kekecualian sifat-sifat alamiah yang cukup tegas dibandingkan dengan unsur-unsur lain bahkan yang segolongan sekalipun, misalnya dalam hal lemahnya energi ikatan F-F, tinginya elektronegativitas, dan sifat ionik spesies metal fluorida.
Energi ikatan dari klorin hingga iodine menurun secara perlahan, tetapi energi ikatan fluorin tidak mengikuti pola kecenderungan ini. Untuk mengikuti pola, energi ikatan fluorin diharapkan sebesar 300 kJ mol-1, namun kenyataannya harganya sangat lemah, hanya sekitar setengahnya saja yaitu
Fluorin molekular memiliki titik didih yang sangat rendah. Hal ini karena kesukaran polarisasinya akibat elektronnya ditarik dengan kuat ke inti atom fluorin. Karena keelektronegativan fluorin sangat besar (χ=3.98) dan elektron bergeser ke F, keasaman yang tinggi akan dihasilkan pada atom yang terikat pada F. Karena jari-jari ionik F- yang kecil, bilangan oksidasi yang tinggi distabilkan, dan oleh karena itu senyawa dengan bilangan oksidasi rendah seperti CuF tidak dikenal, tidak seperti senyawa seperti IF7 dan PtF6.
B. Fluorin
1. Difluorin
Difluorin adalah unsur yang paling relative. Gas difluorin bereaksi dengan semua unsur dalam TPU kecuali dengan He, Ne, dan Ar. Pada pembentukan senyawa fluorida, factor entalpi merupakan motor penggerak terjadinya reaksi. Untuk fluorida kovalen, nilai negative entalpi pembentukan disebabkan oleh lemahnya ikatan F-F yang sangat mudah diputus dan ikatan fluorida yang terbentuk.
Sintesis senyawa fluorida biasanya menghasilkan senyawa dengan kemungkinan tertinggi tingkat oksidasinya. Serbuk besi misalnya, terbakar secara spektakuler oleh gas diflourin menjadi besi(III) fluorida, menurut persamaan reaksi :
Difluorin dalam jumlah besar digunakan untuk preparasi uranium(VI) fluorida. Senyawa ini mempunyai titik didih rendah dan digunakan untuk pemisahan isotop uranium; U-235 digunakann pada pabrik bom dan jugab reaktor nuklir tipe tertentu. UF6 dipreparasi menurut dua tahap. Uranium(IV) oksida, UO2 bereaksi dengan hydrogen fluorida menghasilakan uranium(IV) fluorida, menurut persamaan reaksi;
Uranium(IV) fluorida ini adalah senyawa ionik padat, kemudian dioksidasi dengan gas difluorin untuk memperoleh uranium(VI) yang bersifat kovalen;
Difluorin dalam jumlah besar juga digunakan untuk preparasi belerang heksafluorida dengan pembakaran lelehan belerang oleh gas fluorin.
2. Hidrogen fluorida dan asam hidrofluorida
Hidrogen fluorida berupa cairan berasap, tak berwarna, dengan titik didik 20ºC. Titik didih ini jauh lebih tinggi daripada hydrogen halide yang lain. Tingginya titik didih hydrogen fluorida sebagai akibat kuatnya ikatan hydrogen antara molekul-molekul hydrogen fluorida tetangga. Fluorin merupakan unsur yang paling elektronegatif, oleh karena itu ikatan hydrogen yang dibentuknya adalah yang paling kuat di antara ikatan hydrogen manapun. Ikatan hydrogen yag dibentuk berupa garis lurus relatif terhadap atom-atom hydrogen, tetapi membentuk sudut 120ºC relatif terhadap atom-atom fluorin. Dengan demikian, molekul hidrogen fluorida mengadopsi bentuk rangkaian zig-zag.
Hidrogen fluorida dapat bercampur dengan air membentuk asam (hidro)fluorida menurut persamaan reaksi;
Asam fluorida adalah asam lemah dengan pKa = 3,2, tidak seperti asam halida lain yang mempunyai nilai pKa negatif. Dalam larutan yang lebih pekat, asam fluorida justru makin besar tingkat ionisasinya, suatu hal yang berlawanan dengan asam-asam lainnya. Hal ini dapat dimengerti dengan adanya keseimbangan tahap kedua yaitu reaksi ion fluorida dengan asam hidrofluorida membentuk spesies linear anion hidrogen difuorida menurut persamaan reaksi :
Ion hidrogen cukup stabil sehingga garam alkali seperti kalium hidrogen difluorifda dapat dikristalkan dari larutannya. Ion asam ini bersifat unik dengan melibatkan jembatan atom hidrogen yang pada awalnya diduga sebagai molekul hidrogen fluorida terkait dengan ikatan hidrogen. Hasil studi dewasa ini menyarankan bahwa atom hidrogen terlokasi di pusat antara kedua atom fluorin dengan membentuk ikatan “tiga pusat-dua electron”.
C. Klorin
1. Diklorin
Diklorin, gas berwarna hijau pucat, beracun, juga sangat reaktif meskipun tidak sereaktif gas difluorin. Diklorin bereaksi dengan banyak unsur, biasanya membentuk senyawa dengan tingkat oksidasi tinggi bagi unsur yang bersangkutan. Sebagai contoh fosfor yang terbakar dalam diklorin berlebihan menghasilkan fosfor pentaklorida menurut persamaan reaksi :
Namun demikian dengan unsur non-logam tertentu seperti belerang, diklorin menghasilkan senyawa belerang dengan tingkat oksidasi rendah (+2), SCl2; jadi, daya oksidasi klorin nyata lebih rendah daripada fluorin.
Gas diklorin dipreparasi dari elektrolisis larutan natrium klorida, dengan hasil samping natrium hidroksida. Sebagian besar produksi diklorin digunakan untuk sintesis senyawa-senyawa organoklorin dan pada industri pulp dan kertas untuk pemutih kertas, pengolahan (pemurnian) air dan dalam produksi titanium(IV) klorida, TiCl4, suatu tahapan tengahan dalam ekstraksi titanium dari bijihnya.
2. Asam Hidroksida
Asam hidroklorida sangat larut dalam air; asam klorida pekat mempunyai konsentrasi 12 M mengandung sekitar 38% massa hidroklorida. Asam ini berupa cairan tidak berwarna dengan bau khas asam oleh karena terjadinya keseimbangan antara gas dan larutan asam sebagai berikut:
Produksi asam hidroksida dengan kualitas teknik sering berwarna agak kuninga oleh karena mengandung pengotor besi(III). Berbeda dengan asam hidrofluorida, asam hidroklorida merupakan asam kuat (pKa = -7), terionisasi hamper sempurna sebagai berikut:
Hidrogen klorida sangat banyak pemakaiannya, seperti pada penghilangan karat pada permukaan baja, pemurnian glukosa dan sirup jagung, pengolahan minyak dan gas pada sumur-sumur minyak dan gas, dan sebgainya.
D. Halida
1. Halida Ionik
Sebagian besar klorida, bromida, dan iodida ionik sangat larut dalam air dengan memberikan ion logam dan ion halide. Ada dua cara pembentukan senyawa halide yaitu yang pertama interaksi langsung antara logam dan halogen menghasilkan ion logam dengan tingkat oksidasi tinggi, dan kedua interaksi antara logam dengan asam halide menghasilkan ion logam dengan tingkat oksidasi lebih rendah. Sebagai contoh adalah preparasi besi(III) dan besi(II) klorida menurut persamaan reaksi berikut:
Pada kasus pertama klorin bertindak sebagai oksidator kuat sehingga menghasilkan ion logam dengan tingkat oksidasi tinggi, sedangkan pada kasus kedua ioan hidrogen bertindak sebagai oksidator lemah hingga menghasilkan ion logam dengan tingkat oksidasi rendah.
Tidak semua garam iodida dengan tingkat oksidasi tinggi dari logam yang bersangkutan dapat dipreparasi, karena ion iodida sendiri bersifat sebagai reduktor; sebagai contoh, ion iodida akan mereduksi tembaga(II) menjadi tembaga(I) menurut persamaan reaksi:
Akibatnya tembaga(II) iodida, CuI2, tidak pernah ditemui.
2. Halida Kovalen
Sebagai akibat gaya intermolecular yang lemah, sebagian besar senyawa kovalen halide berupa gas atau cair dengan titik didih rendah. Titik didih molekul non-polar berkaitan dengan kekuatan gaya intermolecular, dalam hal ini gaya dispersi London yang berkaitan pula dengan jumlah electron sebagaimana ditunjukkan oleh seri boron halide berikut:
| Boron halida | BF3 | BCl3 | BBr3 | BI3 |
| Titik didih (ºC) | -100 | +12 | +91 | +210 |
| Jumlah elektron | 32 | 56 | 110 | 164 |
Banyak senyawa halide kovalen dapat dipreparasi melalui interaksi langsung unsur yang bersangkutan dengan halogen. Apabila dua macam senyawa dapat dibentuk, rasio mol antara kedua unsur yang bereaksi menentukan hasil yang satu lebih dominan daripada yang lain. Sebgai contoh, reaksi antara klorin dan fosfor. Pada reaksi ini kelebihan klorin akan menghasilkan fosfor pentaklorida, dan sebaliknya kelebihan fosfor akan menghasilkan fosfor triklorida menurut persamaan reaksi:
Perlu diingat bahwa beberapa metal-halida dapat pula mengandung ikatan kovalen bahkan ketika logam yang bersangkutan dalam tingkat oksidasi yang tinggi; misalnya, timah(IV) klorida bersifat seperti halide kovalen, berupa cairan pada temperature kamar dan bereaksi hebat dengan air menurut persamaan reaksi;
E. Oksida Halogen
Satu-satunya senyawa fluorin-oksigen yang dikenal stabil adalah difluorin oksida, F2O, gas kuning pucat dengan titik leleh -224ºC dan titik didih -145ºC, beracun dan mempunyai bentuk molekul V dengan sudut F-O-F, 103º18’, dan panjang ikatan F-O, 140,9 pm. Senyawa ini menjadi terkenal karena merupakan satu-satunya senyawa dimana oksigen mempunyai tingkat oksidasi positif, +2 (ingat bahwa fluorin adalah unsur yang paling elektronegatif) dan oleh karena itu sesungguhnya lebih tepat diberi nama oksigen difluorida. Oksigen difluorida relatif tidak reaktif, dapat bercampur dengan gas H2, CH4, dan CO tanpa menimbulkan reaksi. Gas yang potensial sebagai oksidator bahan bakar roket ini dapat dipreparasi dengan mengalirkan secara cepat gas fluorin melalui larutan 2% NaOH, dengan elektrolisis larutan HF-KF, atau dengan mengalirkan gas fluorin ke dalam KF lembab.
Klorin membentuk beberapa oksida, Cl2O (gas kuning-cokelat), ClO2 (gas kuning), ClO3 (cairan merah gelap), dan Cl2O7 (cairan tak berwarna), masing-masing dengan tingkat oksidasi klorin +1, +4, +6, dan +7; umumnya sangat tidak stabil dan mempunyai kecenderungan meledak. Diklorin monoksida, Cl2O, larut dalam air dan menghasilkan warna kuning-orange yang mengandung beberapa HOCl; spesies ini dapat dipandang sebagai bentuk anhidra asam hipoklorit, dan ini nyata dengan terbentunya hipoklorit dalam alkali menurut persamaan-persamaan reaksi berikut;
Klorin dioksida, berupa gas berwarna kuning yang mengalami kondensasi menjadi cairan merah tua pada 11ºC. Gas ini sangat larut dalam air menghasilkan larutan hijau yang cukup stabil dalam suasana gelap, tetapi oleh cahaya akan terurai menjadi HCl dan HClO3. Dalam larutan alkali membentuk campuran klorit dan klorat menurut reaksi;
Klorin trioksida, ClO3, berada dalam keseimbangan dengan bentuk dimer-nya, Cl2O6, dan sebgai ionik [ClO2-][ClO4-] dalam fase padatnya.
Diklorida heptoksida, Cl2O7, adalah oksida klorin yang paling stabil, berupa cairan minyak yang diperoleh dari dehidrasi asam perklorat dengan P2O5 pada temperature -10ºC kemudian diikuti penyulingan hampa. Oksida ini bereaksi dengan air dan basa menghasilkan kembali iom perklorat.
F. Asam Oksihalogen dan Anion Oksihalogen
Kimia asam oksi-halogen cukup rumit; larutan asam dan beberapa anion dapat diperoleh melalui interaksi antara halogen dengan air atau larutan basa. Setiap halogen larut dalam air dengan tingkat kelarutan tertentu, tetapi dalam lautan ada spesies lain selain molekul halogen yang tersolvasi, karena reaksi disproporsionasi terjadi dengan cepat.
Kekuatan asam-asam oksi sangat sistematik berkaitan dengan rasio jumlah atom oksigen dengan jumlah gugus OH pada atom pusat, yaitu makin besar rasio tersebut makin kuat asam yang bersangkutan.
G. Asam Hipoklorit dan Ion Hipoklorit
Asam hipoklorit adalah asam sangat lemah; jadi larutan hipoklorit sangat bersifat basa sebagai akibat proses hidrolisis menurut persamaan reaksi:
Apabila gas diklorin dilarutkan dalam air dingin maka akan menghasilkan asam hipoklorit dan asam hidroklorida menurut persamaan reaksi :
Senyawa hipoklorit yang penting adalah natrium hipoklorit dan kalsium hipoklorit. Natrium hipoklorit dibuat dengan cara elektrolisis garam dapur, NaCl, dengan keedua electrode berada dalam satu bilik tanpa pemisah dan terus diaduk agar diperoleh campuran yang merata antara natrium hidroksida yang dihasilkan oleh katode dengan diklorin yang dihasilkan oleh anode.
Reaksi dalam bilik elektrolisis harus dilaksanakan dalam keadaan dingin, karena pada keadaan panas akan diperoleh hasil yang berbeda. Natrium hipoklorit tidak stabil dalam fase padatan, oleh karena itu kalsium hipoklorit digunakan sebagai sumber bahan ion hipoklorit. Cara pembuatan kalsium hipoklorit yang terbaik adalah mereaksikan suspense kalsium hidroksida dengan gas diklorin, persamaan reaksinya adalah :
Kalsium klorida larut dalam air sedangkan kalsium hipoklorit dihidrat tidak, dan oleh karena itu dipisahkan dengan penyaringan.
Natrium dan kalsium hipoklorit keduanya dipakai pula sebagai disinfektan. Larutan hipoklorit yang diperdagangkan seperti Clorox® atau Javex® merupakan campuran hamper ekimolekular antara natrium hipoklorit dan natrium klorida. Oleh karena itu dalam proses pencampuran dengan pembersih, ion hipoklorit menjadi berbahaya apabila bereaksi dengan ion hidromium (asam) seperti yang terdapat pada pembersih basa cleanser-natrium hidrogen sulfat, karena kemudian asam hipoklorit bereaksi dengan ion klorida membebaskan gas klorin.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar