2.5.
Persenyawaan gas mulia
H.
Bartlett mempelajari sifat platina fluorida PtF6 tahun 1960-an, dan
mensintesis O2PtF6.
PtF6- + O2 → O2
PtF6
PtF6
ini bersifat oksidator kuat. Molekul oksigen memiliki harga energi ionisasi 1180
kJmol-1, harga energi
ionisasi xenon adalah 1170 kJmol-1, energi ionisasi Xe cukup
dekat dengan energi ionisasi O2, atas
dasar data tersebut, maka untuk pertama kalinya Bartlett mencoba mereaksikan Xe
dengan PtF6 dan ternyata menghasilkan senyawa yang stabil dengan
persamaan reaksi :
Xe + PtF6- → XePtF6
Setelah
berhasil membentuk senyawa XePtF6, maka gugurlah anggapan bahwa gas
mulia tidak dapat bereaksi.
Senyawa
gas mulia belum pernah dipreparasi sebelum laporan ini, walaupun berbagai usaha telah
dilakukan demikian gas mulia ditemukan. W. Ramsay mengisolasi gas mulia
dan menambahkan golongan baru dalam tabel periodik di akhir abad ke-19. Di
tahun 1894, F. F. H. Moisson, yang terkenal dengan isolasi F2, mereaksikan 100 cm3
argon yang diberikan oleh Ramsay dengan gas fluorin dengan menggunakan loncatan
listrik tetapi gagal mempreparasi argon fluorida. Di awal abad ini, A. von
Antoropoff melaporkan sintesis senyawa kripton KrCl2, tetapi belakangan diketahui ia
melakukan kesalahan.
L.
Pauling telah meramalkan keberadaan KrF6, XeF6, dan H4XeO6,
dan
mengantisipasi
sintesisnya. Di tahun 1932, seorang fellow riset, A. L. Kaye, di laboratoriumnya D. M.
L. Yost di Caltech, tempat Pauling juga bekerja, berusaha mempreparasi senyawa
gas mulia. Walaupun preparasi yang dilakukannya rumit dan penuh semangat, usaha
untuk mempreparasi senyawa xenon dengan mengalirkan arus lucutan melalui
campuran gas xenon, fluorin, atau khlorin tidak berhasil. Pauling, dikabarkan
setelah kegagalan itu, tidak berminat lagi dalam studi senyawa gas mulia. Walaupun R. Hoppe dari
Jerman memprediksikan dengan pertimbangan teoritik bahwa senyawa XeF2
dan XeF4 bakal ada, jauh sebelum penemuan Bartlett, ia sendiri melakukan
sintesis setelah mengetahui penemuan Bartlett. Sekali suatu senyawa jenis tertentu
telah dipreparasi, senyawa analognya dipreparasi satu demi satu. Ini juga umum
dalam kimia sintetik di masa-masa selanjutnya, dan sekali lagi ini menunjukkan
pentingnya penemuan pertama.
Syarat persenyawaan gas mulia adalah
1. Gas mulia yang bereaksi itu harus memiliki
jari-jari yang besar.
2. Gas mulia hanya bereaksi dengan unsur-unsur
yang sangat elektronegatif, seperti oksigen dan fluorin.
Walaupun gas mulia memang sulit bereaksi, namun
bukan berarti tidak
mungkin bersenyawa dengan unsur-unsur lain. Persenyawaan tersebut dimungkinkan melalui
beberapa cara, yaitu:
a. Ikatan
Koordinasi
Hal
ini dimungkinkan mengingat gas mulia memiliki pasangan elektron bebas (sepasang
untuk He dan empat pasang untuk gas mulia yang lain). Oleh karena itu, gas
mulia dapat berfungsi sebagai atom donor pasangan electron bebas dalam ikatan
koordinasi.
b. Interaksi
dipol
Jika gas mulia
bercampur dengan senyawa polar yang memiliki momen dipol yang besar (misalnya air), maka akan terjadi
polarisasi padanya sehingga terbentuk dipol terinduksi dalam atom gas mulia.
Hal ini terbukti dari besarnya kelarutan gas mulia dalam air yang bertambah
sesuai dengan kenaikan berat atom. Dengan cara ini telah dikenal beberapa
senyawa yang berasal dari gas mulia dengan fenol, seperti Kr(C6H5OH)2,
Xe(C6H5OH)2, dan Rn(C6H5OH)2.
c. Keadaan
tereksitasi
Dengan
menyerap sejumlah energi,
gas mulia dapat mengalami eksitasi dari keadaan dasar. Helium dalam keadaan ini
akan memiliki konfigurasi elektron
1s12s1, setelah menyerap energi sebesar 4.650 kkal.
Helium dalam tabung lucutan listrik terdapat dalam ion He2+
, HeH+ dan HeH2+.
Electron logam dalam tabung tersebut ternyata juga
menyerap gas mulia sehingga terbentuk beberapa macam senyawa, misalnya : Pt3He
dan FeAr
Hingga
saat ini, gas mulia yang sudah berhasil disintesis menjadi suatu senyawa baru
empat unsur yang paling berat, yaitu: argon, krypton, xenon, dan radon. Beberapa senyawa yang berhasil dibuat dari unsur gas
mulia tersebut, diantaranya:
a.
Argon dalam senyawa
HArF (argon hidrofluorida)
b.
Kripton dalam
senyawa KrF2 (kripton difluorida)
c. Xenon dalam senyawa
XeF2 (xenon difluorida), XeF4 (xenon tetrafluorida), XeF6
(xenon heksafluoro)
Dari
beberapa senyawa tersebut, yang palng penting adalah senyawaan xenon, baik dalam
bentuk fluorida maupun oksidanya.
Bilangan oksidasi yang
paling penting dari Xe di senyawanya adalah +2,+ 4, dan +6. Xenon
bereaksi langsung dengan fluor untuk menghasilkan XeF2, XeF4,
dan XeF6. Xenon
juga membentuk beberapa oxofluorida.
Oxofluorida XeOF2 memiliki bentuk T dan XeO3F2 memiliki bentuk trigonal bipiramida.
XeOF4 bebentuk segiempat
piramida sangat mirip
dengan IF5 di sifat fisik dan kimianya.
A.
Fluorida xenon
Xenon,
Xe, bereaksi dengan unsur yang paling elektronegatif, misalnya fluorin,
oksigen, dan dengan senyawa yang mengandung unsur-unsur ini, misalnya platinum
fluorida, PtF6. Walaupun senyawa xenon pertama dilaporkan tahun 1962
sebagai XePtF6, penemunya N. Bartlett, kemudian mengoreksinya
sebagai campuran senyawa Xe[PtF6]x (x= 1-2). Bila campuran senyawa
ini dicampurkan dengan gas fluorin dan diberi panas atau cahaya, flourida XeF2,
XeF4, dan XeF6 akan dihasilkan. XeF2
berstruktur bengkok, XeF4 bujur sangkar, dan XeF6
oktahedral terdistorsi. Walaupun preparasi senyawa ini cukup sederhana, namun
sukar untuk mengisolasi senyawa murninya, khususnya XeF4.
1. Xenon difluorida
Xenon
difluorida dapat dibuat dengan menginteraksikan Xe dengan F2 dalam
jumlah tak berlebihan pada tekanan 1
atm dan pada suhu 400°C.
Ia
larut dalam air menghasilkan larutan dengan bau tajam XeF2. Hidrolisis berlangsung
lambat dalam larutan asam, namun cepat dengan adanya basa :
XeF2 + 2OH- → Xe + O2 + 2F- + H2O
Larutan
XeF2 adalah pengoksidasi kuat, mengoksidasi HCL menjadi Cl2 dan
Ce(III) menjadi Ce(IV). XeF2 juga
merupakan zat donor fluor bagi senyawa organik; misalnya, dengan benzena
membentuk C6H5F. XeF2 pereaksi yang baik untuk reaksi
flourinasi benzene yaitu untuk mensubsitusi atom H pada benzene dengan atom F
C6H6 + XeF2 → C6H5F
+ Xe + HF
Sifat kimia lain yang sangat terlihat dari fluorida xenon adalah kekuatan
oksidasinya :
2XeF2(s) + 2H2O(l) → 2Xe(g) +
4HF(g) + O2(g)
Seperti halnya dengan interhalogens, fluorida xenon bereaksi dengan asam Lewis yang kuat
untuk membentuk kation fluorida xenon:
XeF2(s) + SbF5(l) → [XeF]+[SbF6]-(s)
2. Xenon
tetrafluorida
Xenon tetrafluorida adalah yang paling mudah dibuat
diantara ketiga fluorida. Dalam pemanasan suatu campuran Xe dan F2
dengan perbandingan mol 1 : 5 pada temperatur 600°C
dan tekanan sekitar 6 atm dalam beberapa jam, XeF4 dihasilkan secara
kuantitatif. Ia mirip dengan XeF2, dapat memfluorinasi secara khusus
cincin aromatik dalam senyawaan seperti toluene.
Sifat kimia lain yang sangat terlihat dari fluorida xenon adalah kekuatan
oksidasinya :
XeF4(s) + Pt(s) → Xe(g) + PtF4(s)
3. Xenon
heksafluorida
Xenon
heksafluorida, XeF6 diperoleh dengan mereaksikan XeF4 dan
F2 di bawah tekanan, atau langsung dari Xe dan fluor pada
temperatur 300°C
dan tekanan 60
atm.
Reaksi dari fluorida xenon serupa dengan tingkat oksidasi tinggi
dengan keadaan interhalogens, redoks dan reaksi
dominan metatesis. Salah satu reaksi penting dari
XeF6 adalah metatesis dengan oksida:
XeF6(s) + 3H2O(l) → XeO3(aq) + 6HF(g)
2XeF6(s) + 3SiO2 → 2XeO3(s) + 3SiF4
B. Senyawaan
Xenon-Oksigen.
Hidrolisis
fluorida-fluorida akan membentuk oksida. XeO3 adalah senyawa yang
sangat eksplosif. Walaupun XeO3 stabil dalam larutan, larutannya
adalah oksidator sangat kuat.Tetroksida XeO4, adalah senyawa xenon
yang paling mudah menguap. M[XeF8] (M adalah Rb dan Cs) sangat
stabil tidak terdekomposisi bahkan dipanaskan hingga 400°C sekalipun. Jadi, xenon membentuk senyawa dengan valensi
dua sampai delapan. Fluorida-fluorida ini digunakan juga sebagai bahan
fluorinasi.
Oksida xenon tidak dapat dibuat secara interaksi langsung oleh
suatu unsur. Oksida dan oxofluorida diolah dengan
hidrolisis fluorida xenon:
XeF6(s) + 3H2O(l) → XeO3(s) + 6HF(aq)
3XeF4(s) + 6H2O(l) → XeO3(s) + 2Xe(g)
+ 3/2O2(g) + 12HF(aq)
XeF6(s) + H2O(l) → XeOF4(s) + 2HF(aq)
Larutan XeO3 tidak berwarna, tidak
berbau dan stabil; diduga suatu padatan putih yang mudah menguap di udara. XeO3
ini cukup berbahaya karena mudah meledak.
Dalam
larutan yang bersifat basa, XeO3 bereaksi menghasilkan ion xenat(VI) :
XeO3 + OH → HXeO4
Namun
ion HXeO4 berdisproporsionasi
lambat menghasilkan xenon dan ion xenat (VIII) atau perxenat :
2HXeO4-
+ 2OH- → Xe
+ XeO64- +
O2 + 2H2O
Selain
dengan disproporsionasi tersebut, perxenat juga dapat dihasilkan dengan
mengoksidasi HXeO4-
menggunakan ozon. Larutan perxenat berwarna kuning dan merupakan pengoksidasi
yang kuat dan cepat. Beberapa garam perxenat seperti Na4XeO6.8H2O
stabil dan larut sebagian dalam air.
Dalam
larutan alkali, perxenat hanya direduksi lambat oleh air, bentuk utamanya ialah
ion HXeO62-.
Adapun dalam larutan asam, terjadi reduksi dengan cukup cepat :
H2XeO62-(aq) +
H+(aq) → HXeO4-(aq)
+ H2O(l) + 1/2O2(g)
Dalam
hal ini radikal hidroksil terlibat sebagai suatu intermedit. Bilamana barium
perxenat dipanaskan dengan H2SO4 pekat, Xenon tetraoksida
terbentuk sebagai gas yang tidak stabil dan mudah meledak.
Ba2XeO6(s) + 2H2SO4(aq)
→ 2BaSO4(s)
+ XeO4(g) + 2H2O(l)
Xenon
tetraoksida ini berstruktur tetrahedral.
C. Senyawaan argon
Argon bereaksi dengan HF menghasilkan HArF (argon
hidrofluorida). Senyawa ini dihasilkan oleh fotolisis matriks Ar padat dan
stabil pada suhu rendah. Berikut adalah persamaan reaksinya:
Ar + HF → HArF
D. Senyawaan kripton
Satu-satunya
produk yang diperoleh bila krypton bereaksi dengan fluor, adalah difluoridanya,
KrF2.
Kr + F2
→ KrF2
Dari senyawaan krypton yang dikenal,
semuanya merupakan garam kompleks yang diturunkan dari KrF2. Satu
contoh pembentukan garam demikian, adalah:
KrF2 + SbF5 → KrF+ + SbF6-
Berikut adalah gambar struktur Kristal
dari KrF2 :
0 komentar:
Posting Komentar