Sifat Fisika dan Sifat Kimia Unsur Golongan VII A

UNSUR GOLONGAN VII A

Unsur-unsur golongan Halogen dapat bereaksi dengan unsur logam alkali membentuk garam. Unsur-unsur golongan halogen diantaranya adalah fluorin ( F ), klorin ( Cl ), bromin ( Br ), Iodin ( I ) dan astatin ( At ). Secara umum biasanya unsur halogen dilambangkan dengan huruf X. Rumus kulit terluar dari halogen ini adalah ns² np⁵. Halogen memiliki 7e^- valensi (elektron pada kulit terluar), sehingga sangat reaktif karena mudah menerima  1e^-. Unsur Halogen membutuhkan satu tambahan elektron untuk mengisi orbit elektron terluarnya. Dalam larutan halogen membentuk ion negatif bermuatan satu yang disebut ion halida. Dan pada suhu kamar, unsur-unsur halogen  dapat membentuk molekul diatomik.

F₂(gas)    Cl₂(gas)    Br₂(cair)    I₂(Padat)

Halogen merupakan golongan non-logam yang sangat reaktif, berbau, berwarna, beracun serta tidak dijumpai pada keadaan bebas di alam. Pada umumnya ditemukan dialam dalam bentuk senyawa garam-garamnya. Garam yang terbentuk disebut Garam halida. Sebenarnya dalam tubuh manusia pun terdapat senyawa-senyawa halogen. Misalnya Ion clorida (Cl^-) merupakan anion yang terkandung dalam plasma darah, cairan tubuh, air susu, air mata, air ludah, dan cairan eksresi. Ion Iodida (I^-) merupakan suatu komponen dalam pembentukan lapisan email gigi.

Sifat Kimia :

A.      Sifat-Sifat Kimia dan Fisika Unsur Halogen

         I.            Sifat Kimia

Halogen mudah membentuk ion negative karena atom halogen mempunyai 7 elektron valensi pada kulit terluarnya ( ns² np⁵ ). Atom unsur halogen cenderung akan menarik 1 elektron (1e^-) dan menjadi ion negative dalam rangka membentuk susunan electron yang stabil seperti gas mulia (ns² np⁶). Oleh karena itu, halogen disebut unsur yang sangat elektronegatif. Kereaktifan halogen sangat besar. Hal ini disebabkan jari-jari atom halogen sangat kecil sehingga mudah menarik electron. Dari fluorin ke iodine sifat kereaktifan makin berkurang karena jari-jari atom makin besar. Halogen merupakan oksidator (pengoksidasi) kuat. Unsur-unsur halogen mudah mengikat electron karena itu halogen mudah tereduksi.

Harga potensial (E^o reduksi) dari fluorin sampai iodine makin berkurang.

F_2(g)      + 2e     à 2F^- _(aq)                     Eo = +2,87 volt

Cl_2(g)      + 2e    à 2Cl^- _(aq)                          Eo = +1,36 volt

Br_2(l)     + 2e     à 2Br^- _(aq)                    Eo = +1,07 volt

I_{2 (s)}        + 2e    à 2I^- _(aq)                      Eo = +0,51 volt

Dari data tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa dari fluorin sampai iodine sifat oksidator/ pengoksidasi halogen makin berkurang.

Dalam membincangkan sifat kimia halogen, kadangkala fluorin dan astatin diabaikan. Hal ini demikian karena astatin adalah bahan radioaktif. Fluorin juga mempunyai sifat-sifat anomali karena ukurannya yang kecil dan keelektronegatifannya yang tinggi. Sifat kimia halogen adalah sebagai berikut :

a.    Unsur halogen selalu dalam bentuk molekul diatomik yang sangat reaktif terhadap unsur logam maupun nonlogam

b.    Mempunyai bilangan oksidasi -1

c.    Dalam sistem periodik, semakin ke atas, dalam satu golongan, akan semakin mudah menangkap elektron. Karena itu, unsur halogen merupakan oksidator yang kuat

d.   Halogen merupakan unsur yang sangat elektronegatif, karena mempunyai7 elektron valensi sehingga cenderung menarik elektron dan menjadi ionnegatif dalam rangka membentuk susunan elektron gas mulia.

e.    Jari-jari atom unsur halogen bertambah dari fluorin sampai astatin menyebabkan gaya tarik inti dengan elektron valensi (pada kulit terluar) makin lemah sehingga keelektronegatifan (kemampuan menarik elektron) semakin lemah dan kemampuan membentuk ion negatifnya juga semakin berkurang. Dengan kata lain dari fluorin sampai iodin kereaktifan halogen melemah.

f.     Halogen merupakan senyawa yang sangat elektronegatif karena mempunyai 7 elektron valensi (ns² np⁵) dan mudah menarik satu elektron menjadi ion negatif agar susunan elektronnya stabil seperti gas mulia (ns² np⁶).

1)      Wujud Halogen

Pada suhu kamar, flourin dan klorin berupa gas, bromin berupa zat cair yang mudah menguap, sedangkan iodin berupa zat padat yang mudah menyublim. Pemanasan iodin padat pada tekanan atmosfer tidak membuat unsur itu meleleh, tetapi langsung menyublim. Hal ini terjadi karena tekanan uap iodin padat pada suhu kamar lebih besar dari 1 atm Kecenderungan titik leleh dan titik didih halogen tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Molekul halogen (X₂) bersifat nonpolar, dengan demikian gaya tarik- menarik antarmolekul halogen merupakan gaya dispersi. Sebagaimana diketahui, gaya dispersi bertambah besar sesuai dengan pertambahan massa molekul (Mr). Itulah sebabnya mengapa titik leleh dan titik didih halogen meningkat dari atas ke bawah dalam tabel periodik unsur.

2)      Warna dan Aroma Halogen

Halogen mempunyai warna dan aroma tertentu. Flourin berwarna kuning muda, klorin berwarna hijau muda, bromin berwarna merah tua, iodin padat berwarna hitam, sedangkan uap iodine berwarna ungu. Semua halogen berbau rangsang dan menusuk, serta bersifat racun.

Fluorin merupakan unsur kimia yang berupa gas bewarna kuning kehijauan dan merupakan insur yang sangat reaktif juga dilambangkan dengan huruf F. Nomor atomnya adalah 9, dengan massa atom relatifnya adalah 19 gr/mol. Titik leburnya adalah pada suhu -219,6oC, sedangkan titik didihnya adalah pada suhu -188,13^oC. Flour merupakan unsur nonlogam yang paling elektronegatif, oleh sebab itu juga merupakan unsur yang paling reaktif. Jika didekatkan dengan bahan-bahan yang terbuat dari minyak dan gas maka akan dapat menimbulkan api. Fluor bersifat racun, korosif dan sangat berbau. Fluor pertama kali diisolasi oleh ilmuwan prancis yang bernama henri Moissan pada tahun 1886. Nama fluor pertama kali diambil dari kata fluo yang berarti mengalir dalam bahasa Latin. Fluor sangat reaktif sehingga jarang ditemukan dalam keadaan bebas, fluor biasa dijumpai berikatan dengan unsur atau senyawa lain, sehingga biasanya berbentuk dalam senyawa seperti fluorit , kriolit, dan apatit. Fluor yang berikatan dengan oksigen akan membentuk senyawa fluorida, yang terdapat dalam mineral yang terlarut dalam air sungai dan air laut.

Gas klorin berwarna kuning-kehijauan, dapat larut dalam air, mudah bereaksi dengan unsur lain. Klorin dapat mengganggu  pernapasan, merusak selaput lendir dan dalam wujud cairnya dapat membakar kulit. Gas klor bebas tidak terdapat di alam tetapi di dapat terikat dengan logam-logam lain antara lain sebagai NaCl /garam dapur dan MgCl₂. Karena itu klorin  tergolong dalam grup unsur halogen (pembentuk garam) dan diperoleh dari garam klorida dengan mereaksikan zat oksidator atau lebih sering dengan proses elektrolisis. Merupakan gas berwarna kuning kehijauan  dan dapat bersenyawa dengan hampir semua unsur. Pada suhu 10^oC,  satu volume air dapat melarutkan 3.10 volume klorin, sedangkan pada suhu 30^oC hanya 1.77 volume. Klorin  mengiritasi sistem pernapasan. Bentuk gasnya mengiritasi lapisan lendir dan bentuk cairnya bisa membakar kulit. Baunya dapat dideteksi pada konsentrasi sekecil 3.5 ppm dan pada konsentrasi 1000 ppm berakibat fatal setelah terhisap dalam-dalam.  Kenyataannya, klorin digunakan sebagai senjata kimia pada perang gas di tahun 1915. Terpapar dengan klorin tidak boleh melebihi 0.5 ppm selama 8 jam kerja sehari-40 jam per minggu. Klorin merupakan senyawa yang stabil, dimana zat ini merupkan zat yang sangat toksik pada hewan perairan. Gas klorin sangat bersifat toksik, apabila tehisap akan menyebabkan kerusakan serius pada paru-paru dan bisa berakibat fatal. Dengan menghirup 1000 ppm (0,1 %) akan berakibat fatal setelah beberapa menit. Menyebabkan iritasi pada kulit dan membakar kulit.

Bromin adalah salah satu unsur yang termasuk ke dalam golongan VIIA (golongan halogen). Unsur golongan ini sagat elektronegatif, sehingga mudah berikatan dengan senyawa-senyawa yang elektropositif. Brom adalah satu-satunya unsur cair non logam. Sifatnya berat, mudah bergerak, cairan berwarna coklat kemerahan, mudah menguap pada suhu kamar menjadi uap merah dengan bau yang sangat tajam., menyerupai klor, dan memiliki efek iritasi pada mata dan tenggorokan. Brom mudah larut dalam air atau karbon disulfida, membentuk larutan berwarna merah, tidak sekuat klor tapi lebih kuat dari iod. Dapat bersenyawa dengan banyak unsur dan memiliki efek pemutih. Ketika brom tumpah ke kulit, akan menimbulkan rasa yang amat pedih. Brom mengakibatkan bahaya kesehatan yang serius, dan peralatan keselamatan kerja harus diperhatikan selama menanganinya. Dalam bentuk cairan, zat ini bersifat korosif terhadap jaringan sel manusia dan uapnya menyebabkan iritasi pada mata dan tenggorokan. Dalam bentuk gas, brom bersifat toksik. Bromin juga merupakan sebuah molekul yang sangat “terpolarisasikan” dan ikatan pi dalam propena yang mendekat akan menginduksi sebuah dipol dalam molekul bromin tersebut.

Brom merupakan zat yang satbil dan tidak mudah terbakar dengan adanya pereduksi, logam alkali, logam bubuk, baja, besi, tembaga dan bahan-bahan organik. Bisa berakibat fatal jika terhirup dan menyebabkan tingkat keracunan yang tinggi bila terhirup.

Dari hasil penelitian diperoleh toksisitas dari brom adalah :

• Apabila dimakan oleh tikus dengan dosis 2600 mg/kg akan mengakibatkan kematian sebanyak 50 % (LD50).
• Apabia dimakan oleh mamalia dengan dosis 440 mg/kg akan mengakibatkan kematian sebanyak 50 % (LD50).
• Apabila dihirup oleh tikus dengan konentrasi 750 ppm selama 9 jam akan mengakibatkan 50 % mati (LC50).

Iod adalah padatan berkilauan berwarna hitam kebiru-biruan, menguap pada suhu kamar menjadi gas ungu biru dengan bau menyengat. Iod membentuk senyawa dengan banyak unsur, tapi tidak sereaktif halogen lainnya, yang kemudian menggeser iodida. Iod menunjukkan sifat-sifat menyerupai logam. Iod mudah larut dalam kloroform, karbon tetraklorida, atau karbon disulfida yang kemudian membentuk larutan berwarna ungu yang indah. Iod hanya sedikit larut dalam air. Iodin salah satu anggota halogen yang berupa padatan pada  temperatur kamar  hingga untuk keperluan percobaan mudah ditangani. Iodin mempunyai karakteristik antara lain sifat polaritas yang signifikan dalam golongannya hingga kelarutannya dalam pelarut dengan berbagai tingkat kepolaran dapat di identifikasi. Sifat lain yang sangat dramatik yaitu interaksinya dengan amilum menghasilkan warna biru dan ini merupakan indikator untuk membedakan dengan ionnya iodida ; dengan demikian sifat sebagai oksidator dalam sistem I₂ – I^- sangat informatif dalam proses redoks. Karakteristik lain yang berbeda dari golongannya yaitu kemampuannya membentuk senyawa komplek sebagai ion I₃^- ( I₂ dalam I^- ).

Iodin terdapat di air laut hanya sampai kadar 6.10-7 %, tetapi senyawa ini terkonsentrasi dalam spesies rumput laut tertentu, dimana abunya dapat dijadikan sebagai sumber iodin yang layak untuk diperjualbelikan. Iodin terkandung dalam hormon pengatur pertumbuhan tiroksin, yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid. Kebanyakan garam dapur yang dijual mengandung 0,01 %. NaI tambahan untuk mencegah penyakit gondong, yaitu pembengkakan kelenjar tiroid. Perak iodida digunakan dalam film fotografik berkecepatan tinggi.

Keelektronegatifan halogen (terkecuali iodin) yang lebih besar dari keelektronegatifan atom karbon berarti bahwa pasangan elektron dalam ikatan karbon-halogen akan tertarik ke ujung halogen, sehingga membuat halogen sedikit bermuatan negatif  dan atom karbon sedikit bermuatan positif  kecuali untuk ikatan karbon-iodin. Walaupun ikatan karbon-iodin tidak memiliki dipol permanen, ikatan ini sangat mudah dipolarisasi oleh apapun yang mendekatinya. Sebuah ion negatif yang mendekati ikatan ini dari sisi yang berjauhan dengan ujung atom karbon.

Senyawa terhalogenasi ini memiliki kelemahan dia tidak dapat membunuh bakteri garam positif dan ragi, senyawa ini juga tidak bersifat stabil dan sulit terbiodegradasi. Klorin dalam cairakan membentuk asam hiplorus yang diketahui dapat merusak sel-sel dalam tubuh. Klorin bewujud seperti gas yang berwarna kuning kehijauan dengan bau cukup menyengat.

Klorin merupakan senyawa yang stabil, dimana zat ini merupkan zat yang sangat toksik pada hewan perairan. Gas klorin sangat bersifat toksik, apabila tehisap akan menyebabkan kerusakan serius pada paru-paru dan bisa berakibat fatal. Dengan menghirup 1000 ppm (0,1 %) akan berakibat fatal setelah beberapa menit. Menyebabkan iritasi pada kulit dan membakar kulit.

Dari hasil penelitian diperoleh toksisitas dari klorin adalah sebagai berikut:

· Dihirup oleh manusia dengan konsentrasi terkecil 2593 mg/m³ selama 30 menit akan menyebabkan kematian.

· Dihirup oleh manusia dengan konsentrasi terkecil 500 ppm selama 5 menit akan menyebabkan kematian.

· Dihirup oleh tikus dengan dosis 137-293 ppm selama 1 jam akan menyebabkan kematian tikus sebanyak 50 % (LD50).

Dari sifat-sifatnya diketahui bahwa klorin merupakan zat yang sangat beracun apabila dihirup maupun kontak dengan mata. Zat ini terutama menyebabkan kerusakan atau gangguan pada saluran pernafasan.

Astatin adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang At dan nomor atom 85. Nama unsur ini berasal dari bahasa Yunani αστατος (astatos) yang berarti "tak stabil". Unsur ini termasuk golongan halogen dan merupakan unsur radioaktif yang terbentuk secara alami melalui peluruhan uranium-235 and uranium-238.

Reaksi – reaksi Halogen

1.       Reaksi Pendesakan pada senyawa halogenida

Dalam halogen terdapat istilah reaksi pendesakan, reaksi pendesakkan ini terjadi jika halogen yang terletak lebih atas dalam golongan VII A dalam keadaan diatomik mampu mendesak ion halogen dari garamnya yang terletak dibawahnya. Dan berlangsung atau tidaknya suatu reaksi dapat dilihat dari reaksi pendesakkan halogen. Halogen yang kereaktifannya lebih kuat dapat mengusir atau mendesak halida yang lebih lemah dari senyawanya. kereaktifan F2 >  Cl2  > Br2 >  I2 sehingga : 

F2 dapat mengusir X (Cl₂, Br₂, I₂)

F₂ + 2KX →  2KF + X2

Cl₂ dapat mengusir X (Br₂, I₂)

Cl₂ + 2KX → 2KCl + X₂

Br₂ dapat mengusir X (I₂)

Br^- + Cl₂ → Br₂ + Cl^‑

Br₂ + 2I^- → Br^- + I₂

Br₂ + KX →  2KBr + X₂

I₂ + Br^- → (tidak bereaksi)

I₂ tidak dapat mengusir F₂, Cl₂ dan Br₂

ket : unsur K dapat diganti unsur logam yang lainnya (Na, Ca, Mg dll)
F₂ + 2KCl →  2KF + Cl₂

Br₂ + Cl^- → (tidak bereaksi)

Pada reaksi pertama di atas terlihat biloksnya F turun dari 0 menjadi -1 (reduksi ) sedangkan Cl naik dari -1 menjadi 0 (oksidasi) sehingga F disebut oksidator (penyebab zat lain mengalami oksidasi).  sehingga kereaktifan senyawa halogen sebanding dengan kekuatan oksidatornya yaitu  F₂ >  Cl₂  > Br₂ >  I₂

2.      Reaksi dengan Logam

Halogen bereaksi dengan sebagian besar logam akan menghasilkan senyawa garam/halida logam.

Contoh :

2Na + Cl₂ → NaCl

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Sn + 2Cl₂ → SnCl₄

Mg + Cl₂ → MgCl₂

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Halida logam yang terbentuk bersifat ionik  jika energi ionisasinya rendah dan logamnya memiliki biloks rendah. Hampir semua halida bersifat ionik. Contoh Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺. Sedangkan yang bersifat semi ionok adalah AlCl₃

3.      Reaksi dengan Non Logam

Halogen bereaksi dengan non-logam akan 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

4.      Reaksi dengan Metaloid

Halogen bereakksi dengan metaloid.

Contoh:

2B +3Cl₂ → 2BCl₃

2Si + 2Cl₂ → SiCl₄

5.      Reaksi dengan air

·      Flourien bereaksi dengan air akan membentuk larutan asam dan oksigen.

     2F₂ + 2H₂O à 4HF +O₂ (dalam tempat gelap)

·      Klorin dan bromin bereaksi dengan air membentuk larutan asam halida dan asam oksilhalida.

    Cl₂ + H₂O à HClO + HCl, Br₂ + H₂O à  HBrO + HBr

·      Iodine tidak dapat larut dalam air sehingga tidak bereaksi. I₂ + H₂O ≠

·       tetapi I₂ larut dalam larutan KI : I₂ + KI à KI₃

6.      Reaksi dengan hydrogen

            Semua halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hydrogen halida (HX) serta bereaksi menurun dari F₂ ke I₂.

            Contoh : 

            F₂ + H₂ à 2HF  ( bereaksi kuat di tempat gelap )

Cl₂ + H₂  à 2HCl ( bereaksi di tempat terang )

 Br₂ + H₂ à 2HBr  ( bereaksi pada suhu 500^oC )

             I₂ + H₂ à 2HI  (bereaksi dengan pemanasan katalis Pt )

Pada temperatur kamar asam halida berupa gas, tidak berwarna dan sangat mudah larut air. Sifat asam halida semakin kuat dengan bertambahnya massa atom relatif dengan urutan seperti dalam tabel di atas. jadi asam yang paling lemah adalah HF dan yang paling kuat adalah HI.

urutan titik didih asam halida : HF > HI > HBr > HCl

            Titik didih asam halida bertambah sesuai dengan kenaikan massa atom relatifnya dengan pengecualian titik didih HF. Walaupun massa atom relatif HF terkecil namun titik didihnya justru yang terbesar. Hal ini karena dalam senyawa HF terdapat ikatan hidrogen.

1.      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 à 2FCl

            Cl₂ + 3I₂ à 2ClI₃

2.      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 ( XO^3- ).

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

         I.            Sifat Fisik

Sifat-sifat fisik halogen berubah secara berangsur-angsur apabila menuruni kumpulan.

Beberapa sifat fisik halogen ialah seperti:

• Jari-jari atom unsur halogen bertambah dari fluorin sampai astatin.
• Antara molekul-molekul halogen padat dan cair terdapat ikatan Van der Waals yang lemah. Dari fluorin sampai iodin ikatan itu bertambah kuat maka dari fluorin sampai iodin bertambah besar pula titik didih dan titik lelehnya.
• Pada suhu kamar fluorin dan iodin berwujud gas, bromin berwujud cair yang mudah menguap dan iodin berwujud padat yang mudah menyublim.
• Gas fluorin berwarna kuning muda, gas klorin berwarna kuning hijau, cairan bromin berwarna coklat merah dan zat padat iodin berwarna hitam sedangkan uap iodin berwarna ungu.
• Fluorin, klorin dan bromin mudah larut dalam air sedangkan iodin sidikit larut dalam air. iodin mudah larut dalam KI
• Semuanya larut dalam pelarut organik seperti Alkohol, eter, kloroform (CHCl₃), tetraklorida (CCl₄) dan CS₂. Warna bromin dalam kloroform atau tetraklorida adalah kuning coklat sedangkan iodin berwarna ungu.