kimia

 

I.         Judul Percobaan : KLOR, BROM, IOD

II.      Hari/ Tanggal Percobaan: 17, November, 2011

III.   Selesai Percobaan : 17, November 2011

IV.   Tujuan Percobaan:

1.      Mengetahui sifat-sifat klor, brom, iod dan senyawanya

2.      Mengidentifikasi klor, brom, iod dan senyawanya

3.      Mengetahui cara pembuatan gas klor, brom, iod

 Unsur – Unsur Halogen

            Unsur Halogen (Golongan VIIA) adalah unsur-unsur nonlogam yang reaktif. Halogen terdiri dari unsur Fluor (F), Klor (Cl), Brom (Br), Iod (I), dan Astatin (At. Secara umum, unsur Halogen bersifat toksik dan sangat reaktif. Toksisitas dan reaktivitas Halogen menurun dari Fluor sampai Iod. Dalam satu golongan, dari Fluor sampai Iod, jari-jari atom meningkat. Akibatnya, interaksi antar atom semakin kuat, sehingga titik didih dan titik leleh pun meningkat. Dalam keadaan standar (tekanan 1 atm dan temperatur 25°C), Fluor adalah gas berwarna kekuningan, Klor adalah gas berwarna hijau  pucat, Brom adalah cairan berwarna merah kecoklatan, dan Iod adalah padatan berwarna ungu-hitam. Energi ionisasi menurun dalam satu golongan , demikian halnya keelektronegatifan dan potensial standar reduksi (E°_red). Ini berarti, Flour paling mudah tereduksi (oksidator kuat), sedangkan Iod paling sulit tereduksi (oksidator lemah).

1. Klor (Cl)

            Di alam, klor ditemukan hanya dalam keadaan bersenyawa, terutama dengan natrium sebagaigaram (NaCl), karnalit dan silfit.Klor tergolong dalam grup unsur halogen (pembentuk garam)dan diperoleh dari garam kloridadengan mereaksikan zat oksidator atau lebih sering dengan proses elektrolisis. Merupakan gas berwarna kuning kehijauan dan dapat bersenyawa dengan hampir semua unsur. Pada suhu 10oC,satu volume air dapat melarutkan 3.10 volume klor, sedangkan pada suhu 30oC hanya 1.77volume.

ü  Kegunaan

            Klor digunakan secara luas dalam pembuatan banyak produk sehari-hari. Klor digunakan untuk menghasilkan air minum yang aman hampir di seluruh dunia. Bahkan, kemasan air terkecil punsudah terklorinasi. Klor juga digunakan secara besar-besaran pada proses pembuatan kertas, zat pewarna, tekstil, produk olahan minyak bumi, obat-obatan, antseptik, insektisida, makanan, pelarut, cat, plastik,dan banyak produk lainnya.Kebanyakan klor diproduksi untuk digunakan dalam pembuatan senyawa klorin untuk sanitasi, pemutihan kertas, desinfektan, dan proses tekstil. Lebih jauh lagi, klor digunakan untuk  pembuatan klorat, kloroform, karbon tetraklorida, dan ekstraksi brom.Kimia organik sangat membutuhkan klor, baik sebagai zat oksidator maupun sebagai subtitusi,karena banyak sifat yang sesuai dengan yang diharapkan dalam senyawa organik ketika klor mensubtitusi hidrogen, seperti dalam salah satu bentuk karet sintetis.

2. Brom (Br)

            Brom termasuk ke dalam golongan halogen. Diperoleh air garam alamiah dari sumber mata air diMichigan dan Arkansas. Brom juga diekstrak dari air laut, dengan kandungan hanya sebesar 82 ppm.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 bauyang sangat tajam., menyerupai klor, dan memiliki efek iritasi pada mata dan tenggorokan.

            Brom mudah larut dalam air atau karbon disulfida, membentuk larutan berwarna merah, tidaak sekuatklor 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 selamamenanganinya.

ü  Kegunaan

            Brom digunakan untuk desinfektan, zat tahan api, senyawa pemurni air, pewarna,obat, pembersih sanitasi, bromida anorganik untuk fotografi dan lain-lain. Bromida organik jugasama pentingnya.

3. Iodium

            Iod tergolong unsur halogen, terdapat dalam bentuk iodida dari air laut yang terasimilasi dengan rumput laut, sendawa Chili, tanah kaya nitrat (dikenal sebagai kalis, yakni batuan sedimen kalsium karbonat yang keras), air garam dari air laut yang disimpan, dan di dalam air payau dari sumur minyak dan garam.Iod atau Yodium yang sangat murni dapat diperoleh dengan mereaksikan kalium iodida dengantembaga sulfat.

             Iod membentuk senyawa dengan banyak unsur, tapi tidak sereaktif halogen lainnya, yang kemudian menggeser iodida. Iod menunjukkan sifat-sifatmenyerupai logam. Iod mudah larut dalam kloroform, karbon tetraklorida, atau karbon disulfidayang kemudian membentuk larutan berwarna ungu yang indah. Iod hanya sedikit larut dalam air

Sifat-Sifat Unsur Halogen

1.      Sifat fisik unsur halogen

Sifat fisik	Fluorin	Klorin	Bromin	Iodin	Astatin
Wujud zat	gas	gas	Cair	Padat	Padat
Warna	Kuning muda	Hijau kekuningan	Merah kecoklatan	Ungu	-
Titik didih	-188,14oC	-34,6oC	58,78oC	184,35oC	337oC
Titik beku	-219,62oC	-100,98oC	-7,25oC	113,5oC	302oC
Kerapatan (g/cm3)	1,1	1,5	3,0	5,0	-
Kelarutan dalam air (g/Lair)	bereaksi	20	42	3	-

·                 Flourin dan klorin berwujud gas pada suhu ruangan sebabtitik didih dan titik leleh/beku yang lebih rendah dari suhu ruangan (25^oC).

·         Bromin memiliki titik didih lebih tinggi dari suhu ruangan, sedangkan titik lelehnya lebih rendah sehingga berwujud cair.

·         Iodin dan Astatin berwujud padat karena titik didih dan titik bekunya lebih tinggi.

·         Kelarutan halogen dalam air dalam satu golongan dari atas kebawah kelarutannya semakin kecil karena bertambahnya massa atom relatif. Tetapi, flourin tidak larut tetapi bereaksi: 2F2 + 2H2O → 4HF + O2

·         Sedangkan bromin kelarutannya paling besar karena berwujud cair (paling mudah larut). Iodin sukar larut dalam air. Agar iodin larut dengan baik, ditambahkan garam KI. Reaksi: I2 + KI → KI3

2.       Sifat kimia unsur halogen                     

Sifat kimia	Flourin	Klorin	Bromin	Iodin	Astatin
Massa atom	19	35,5	80	127	210
Jari-jari atom (pm)	72	99	115	133	155
Jari-jari ion X-	136	180	195	216	-
Keelektronegatifan	4,0	3,0	2,8	2,5	2,2
Energi ionisasi	1680	1260	1140	1010	-

·         Jari-jari atom dari atas ke bawah dalam tabel periodik semakin bertambah karena jumlah kulit terisi elektron semakin banyak.

·         Jari-jari ion lebih besar dari jari-jari atom karena akan menerima elektron sehingga kulitnya terisi penuh.

·         Elektronegatifitas dari F sampai At semakin kecil karena jari-jarinya semakin besar sehingga akan terletak jauh terhadap inti maka elektron akan sulit untuk diterima.

·         Energi ionisasi dari atas ke bawah semakin kecil karena jika jari-jari atom kecil, lebih dekat dengan inti, energi ionisasinya semakin kuat/besar.

3.      Daya pengoksidasi

Data potensial reduksi:

            F₂ + 2e^- →  2F^-                        E^o= +2,87 Volt

            Cl₂ + 2e^-  →  2Cl^-                    E^o= +1,36 Volt

            Br_{2 + 2e}^- →  2Br^-                       E^o= +1,06 Volt

            I₂ + 2e^- →  2I^-                          E^o= +0,54 Volt

Potensial reduksi F₂ paling besar sehingga akn mudah mengalami reduksi dan disebut oksidator terkuat. Sedangkan terlemah adalah I₂ karena memiliki potensial reduksi terkecil.

·                     Sifat oksidator: F2 > Cl2 > Br2 > I2

·                     Sifat reduktor : I- > Br- > Cl- > F-

Reduktor terkuat akan mudah mengalami oksidasi mudah melepas elektron ion iodida paling mudah melepas elektron sehingga bertindak sebagai reduktor kuat

            Beberapa keistimewaan unsur Fluor yang tidak dimiliki unsur Halogen lainnya adalah sebagai berikut :

1.      Fluor adalah unsur yang paling reaktif dalam Golongan Halogen. Hal ini terjadi akibat energi ikatan F-F yang relatif rendah (150,6 kJ/mol) dibandingkan energi ikatan Cl-Cl (242,7 kJ/mol) maupun Br-Br (192,5 kJ/mol). Sebagai tambahan, ukuran atom F yang kecil menyebabkan munculnya tolakan yang cukup kuat antar lone pair F-F, sehingga ikatan F-F tidak stabil dan mudah putus. Hal ini tidak terjadi pada ikatan Cl-Cl maupun Br-Br sehingga keduanya relatif stabil dibandingkan ikatan F-F.

2.      Senyawa Hidrogen Fluorida (HF) memiliki titik didih tertinggi akibat adanya ikatan Hidrogen. Sementara senyawa halida lainnya (HCl, HBr, dan HI) memiliki titik didih yang relatif rendah.

3.      Hidrogen Fluorida (HF) adalah asam lemah, sedangkan asam halida lainnya (HCl, HBr, dan HI) adalah asam kuat.

4.      Gas Fluor dapat bereaksi dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) membentuk oksigen difluorida yang dapat dinyatakan dalam persamaan reaksi berikut :

                        2 F_2(g) +  2 NaOH_(aq) ——> 2 NaF_(aq) +  H₂O_(l) + OF_2(g)

                        Sementara itu, reaksi yang analog juga terjadi pada Klor dan Brom, dengan produk yang berbeda. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

                        Cl_2(g) +  2 NaOH_(aq) ——> NaCl_(aq) +  NaOCl_(aq) +  H₂O_(l)

                        Br_2(l) +  2 NaOH_(aq) ——> NaBr_(aq) +  NaOBr_(aq) +  H₂O_(l)

                        Kedua reaksi di atas dikenal dengan istilah Reaksi Disproporsionasi (Autoredoks). Iod tidak dapat bereaksi dalam kondisi ini

5.      Senyawa Perak Fluorida (AgF) mudah larut dalam air, sedangkan perak halida lainnya (AgCl, AgBr, dan AgI) sukar larut dalam air.

            Unsur Halogen membentuk berbagai variasi senyawa. Dalam keadaan standar, unsur bebas Halogen membentuk molekul diatomik (F₂, Cl₂, Br₂, I₂). Oleh karena kereaktifannya yang besar, Halogen jarang ditemukan dalam keadaan bebas. Halogen umumnya ditemukan dalam bentuk senyawa. Halogen yang ditemukan dalam air laut berbentuk halida (Cl^-, Br^-, dan I^-). Sementara di kerak bumi, halogen berikatan dalam mineral, seperti Fluorite (CaF₂) dan kriolit (Na₃AlF₆).

            Antar Halogen dapat mengalami reaksi kimia. Oleh karena kekuatan oksidator menurun dari Fluor sampai Iod, Halogen dapat mengoksidasi Ion Halida yang terletak di bawahnya (displacement reaction). Dengan demikian, reaksi yang terjadi antar Halogen dapat disimpulkan dalam beberapa pernyataan di bawah ini :

1)      F₂ dapat mengoksidasi Cl^- menjadi Cl₂, Br^- menjadi Br₂, serta I^- menjadi I₂.

2)      Cl₂ dapat mengoksidasi Br^- menjadi Br₂, serta I^- menjadi I₂. Cl₂ tidak dapat mengoksidasi F^- menjadi F₂.

3)      Br₂ dapat mengoksidasi I^- menjadi I₂. Br₂ tidak dapat mengoksidasi F^- menjadi F₂ maupun Cl^- menjadi Cl₂.

4)      I₂ tidak dapat mengokisdasi F^- menjadi F₂, Cl^- menjadi Cl₂, serta Br^- menjadi Br₂.

            Gas F₂ dapat diperoleh dari elektrolisis cairan (bukan larutan) Hidrogen Fluorida yang diberi sejumlah padatan Kalium Fluorida untuk meningkatkan konduktivitas pada temperatur di atas 70°C. Di katoda, ion H⁺ akan tereduksi menjadi gas H₂, sedangkan di anoda, ion F^‑ akan teroksidasi menjadi gas F₂.

            Gas Cl₂ dapat di peroleh melalui elektrolisis lelehan NaCl maupun elektrolisis larutan NaCl. Melalui kedua elektrolisis tersebut, ion Cl^- akan teroksidasi membentuk gas Cl₂ di anoda. Gas Cl₂ juga dapat diperoleh melalui proses klor-alkali, yaitu elektrolisis larutan NaCl pekat (brine). Reaksi yang terjadi pada elektrolisis brine adalah sebagai berikut :

                        2 NaCl_(aq) +  2 H₂O_(l) ——> 2 NaOH_(aq) +  H_2(g) +  Cl_2(g)

Pembuatan unsur Klor, Brom, dan Iod di laboratorium, dapat diperoleh melalui reaksi alkali halida (NaCl, NaBr, NaI) dengan asam sulfat pekat yang dipercepat dengan penambahan MnO₂ sebagai katalis. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

1.      MnO_2(s) +  2 H₂SO_4(aq) +  2 NaCl_(aq) ——> MnSO_4(aq) +  Na₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l) +  Cl_2(g)

2.      MnO_2(s) +  2 H₂SO_4(aq) +  2 NaBr_(aq) ——> MnSO_4(aq) +  Na₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l) +  Br_2(l)

3.      MnO_2(s) +  2 H₂SO_4(aq) +  2 NaI_(aq) ——> MnSO_4(aq) +  Na₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l) +  I_2(s)

            Halida dibedakan menjadi dua kategori, yaitu halida ionik dan halida kovalen. Fluorida dan klorida dari unsur logam, terutama unsur Alkali dan Alkali Tanah (kecuali Berilium) merupakan halida ionik. Sementara, flurida dan klorida dari unsur nonlogam, seperti Belerang dan Fosfat merupakan halida kovalen. Bilangan oksidasi Halogen bervariasi dari -1 hingga +7 (kecuali Fluor). Unsur Fluor yang  merupakan unsur dengan keelektronegatifan terbesar di alam, hanya memiliki bilangan oksidasi 0 (F₂) dan -1 (fluorida).

            Halogen dapat bereaksi dengan Hidrogen menghasilkan Hidrogen Halida. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

                        X_2(g) +  H_2(g) ——> 2 HX_(g)

                        X : F, Cl, Br, atau I

            Reaksi ini (khususnya pada F₂ dan Cl₂)menimbulkan ledakan hebat (sangat eksotermis). Oleh karena itu, reaksi tersebut  jarang digunakan di industri. Sebagai pengganti, hidrogen halida dapat dihasilkan melalui reaksi klorinasi hidrokarbon. Sebagai contoh :

            C₂H_6(g) +  Cl_2(g) ——> C₂H₅Cl_(g) +  HCl_(g)

Di laboratorium, hidrogen halida dapat diperoleh melalui reaksi antara logam halida dengan asam sulfat pekat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

                        CaF_2(s) +  H₂SO_4{aq) ——> 2 HF_(g) +  CaSO_4(s)

                        2 NaCl_(s) +  H₂SO_4(aq) ——-> 2 HCl_(g) +  Na₂SO_4(aq)

            Hidrogen Bromida dan Hidrogen Iodida tidak dapat dihasilkan melalui cara ini, sebab akan terjadi reaksi oksidasi (H₂SO₄ adalah oksidator kuat) yang menghasilkan Brom dan Iod. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

            2 NaBr_(s) +  2 H₂SO_4(aq) ——> Br_2(l) +  SO_2(g) +  Na₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l)

Hidrogen Bromida dapat dibuat melalui beberapa reaksi berikut :

            P_4(s) +  6 Br_2(l) ——> 4 PBr_3(l)

            PBr_3(l) +  3 H₂O_(l) ——> 3 HBr_(g) +  H₃PO_3(aq)

            Hidrogen Iodida dapat diperoleh dengan cara serupa. Hidrogen Fluorida memiliki kereaktifan yang tinggi. Senyawa ini dapat bereaksi dengan silika melalui persamaan reaksi berikut :

            6 HF_(aq) +  SiO_2(s) ——> H₂SiF_6(aq) +  2 H₂O_(l)

Hidrogen Fluorida juga digunakan dalam proses pembuatan gas Freon. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

            CCl_4(l) +  HF_(g) ——> CCl₃F_(g) +  HCl_(g)

            CCl₃F_(g) +  HF_(g) ——> CCl₂F_2(g) +  HCl_(g)

            Larutan Hidrogen Halida bersifat asam. Urutan kekuatan asam halida adalah HF << HCl < HBr < HI. Sedangkan urutan kekuatan asam oksi adalah HXO < HXO₂ < HXO₃ < HXO₄ (X = Cl, Br, atau I).

            Klor (khusunya Klorida, Cl^-) memegang peranan penting dalam sistem kesetimbangan cairan interseluler dan ekstraseluler dalam organisme. Di bidang industri, Klor digunakan sebagai bahan pemutih (bleaching agent) pada industri kertas dan tekstil. Bahan pembersih rumah tangga umumnya mengandung sejumlah Klor (khususnya NaClO) yang berperan sebagai bahan aktif pengangkat kotoran. Sementara, senyawa klor lainnya, HClO, berfungsi sebagai agen desinfektan pada proses pemurnian air. Reaksi yang terjadi saat gas Klor dilarutkan dalam air adalah sebagai berikut :

            Cl_2(g) +  H₂O_(l) ——> HCl_(aq) +  HClO_(aq)

            Ion OCl^- yang dihasilkan dari reaksi tersebut berperan sebagai agen desinfektan yang membunuh kuman dalam air.

            Metana yang terklorinasi, seperti Karbon Tetraklorida (CCl₄) dan Kloroform (CHCl₃) digunakan sebagai pelarut senyawa organik. Klor juga digunakan dalam pembuatan insektisida, seperti DDT. Akan tetapi, penggunaan DDT dapat mencemari lingkungan, sehingga kini penggunaannya dilarang atau dibatasi sesuai dengan Undang-Undang Lingkungan. Klor juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan poli vinil klorida (PVC).

            Senyawa Bromida ditemukan di air laut (ion Br^-). Brom digunakan sebagai bahan dasar pembuatan senyawa Etilena Dibromida (BrCH₂CH₂Br), suatu insektisida. Senyawa ini sangat karsinogenik. Di samping itu, Brom juga dapat bereaksi dengan Perak menghasilkan senyawa Perak Bromide (AgBr) yang digunakan dalam lembaran film fotografi.