1.    Halogen

A. Mengenal Unsur Golongan Halogen

 

 

Gambar 3.1 Unsur Halogen

 

 

Apa yang terlintas dalam benak kamu ketika mendengar kata halogen? Mungkin terasa aneh, padahal halogen sangat erat dengan kehidupan kita, bahkan setiap hari kita mengkonsumsinya. Pastinya kamu sudah tahu dengan garam NaCl (natrium klorida), nah unsur Cl merupakan salah satu anggota dari golongan halogen (golongan VII A) dalam sistem periodik.

Pemanfaatan unsur kimia maupun senyawanya banyak digunakan dalam kehidupan manusia, salah satunya adalah unsur halogen. Unsur golongan halogen disebut sangat reaktif, jadi penemuannya di alam hanya dalam bentuk senyawa saja.

Halogen berasal dari bahasa Yunani yaitu “halos” dan “genes”, halos berarti garam dan genes berarti pembentuk atau pencipta. Berdasarkan arti suku kata tersebut, maka secara umum halogen itu merupakan unsur-unsur pembentuk garam.

Kelimpahan di alam pun, hampir semua halogen ditemukan di alam dalam bentuk senyawa garamnya. Florin dan Clorin merupakan unsur golongan halogen yang memiliki kelimpahan di alam terbanyak. Unsur florin (F) merupakan unsur yang terdapat pada beberapa mineral di alam seperti floropatit dan mineral flourit. Reaktivitas unsur halogen sangat besar sehingga unsur-unsurnya sulit ditemukan di alam. Golongan halogen yang paling banyak ditemukan dan melimpah di kerak bumi adalah fluor (F). Kelimpahan halogen juga banyak ditemukan di lautan. Unsur klorin (Cl) merupakan unsur yang banyak ditemukan pada garam NaCl di lautan maupun pada deposit garam. Bromin (Br) memiliki kelimpahan yang kurang, secara umum bromin terdapat dalam bentuk ion Br yang terdapat pada air laut.

Begitupun, unsur Iodin (I) terdapat di alam dengan kelimpahan yang jumlahnya sedikit. Unsur iodin ditemukan di alam sebagai garam Natrium Iodida (NaI) yang larut dalam air laut. Selain itu, unsur iodin juga ditemukan di alam sebagai natrium iodat (NaIO₃) dan dalam bentuk garam nitrat. Unsur astatin (At) merupakan satu-satunya unsur golongan halogen yang tidak terdapat di alam. Unsur astatin ini memiliki sifat yang berbeda dengan unsur halogen lainnya, astatin bersifat radioaktif yang akan lebih stabil jika berubah menjadi unsur lain.

Sifat periodik unsur adalah sifat-sifat yang mempunyai kecenderungan berubah secara teratur sesuai dengan kenaikan nomor atom. Ketika perubahan ini bergerak dari kiri ke kanan, artinya perubahan bergerak dalam satu periode dan jika dari atas ke bawah dalam satu golongan 

            Unsur halogen merupakan unsur yang menempati golongan VII A dalam sistem periodik. Terdiri dari F (Fluorine), Cl (Chlorine), Br (Bromine), I (Iodine), dan At (Astatine). Unsur halogen dianggap golongan yang sangat reaktif karena memiliki kecenderungan untuk menangkap elektron yang membentuk ion negatif minus satu.

            Sehingga, nilai afinitas elektron dan energi ionisasinya tinggi. Kereaktifan halogen dipengaruhi dari keelektronegatifannya. Semakin besar keelektronegatifan maka semakin reaktif unsurnya sebab elektron semakin mudah ditarik. Karena memiliki daya oksidasi yang kuat, sifat oksidator halogen dari atas ke bawah semakin lemah, sehingga halogen dapat mengoksidasi ion halida di bawahnya. 

 

B. Jenis-Jenis Unsur Halogen

                Unsur-unsur golongan VIIA disebut halogen yang terdiri dari fluor (F), klorin (Cl), bromin (Br), iodin (I), dan astatin (At). Unsur tersebut memiliki 7 elektron valensi pada subkulit ns² np⁵. Konfigirasi elektron tersebut yang akhirnya membuat unsur halogen bersifat sangat reakstif. Selain itu, halogen juga cenderung menyerap satu elektronuntuk membentuk ion bermuatan negatif satu.

 

1. Fluorin (F)    

Fluorin (F) dapat ditemukan pada beberapa mineral di alam. Bahkan fluor yang memiliki senyawa fluorspan (CaF₂), klorit, fluorapatit  / Ca₅(PO₄)₃ F ternyata berada pada lapisan gigi manusia dan hewan. Pada suhu kamar, fluor berbentuk gas. 

 

 

1.    Klorin (Cl)

Unsur Klorin (Cl) banyak ditemukan di garam anorganik NaCl di lautan. Senyawa NaCl, KC, MgCl ₂, CaCl₂ berada dalam air laut dan kerak bumi. Klorin (Cl) dalam suhu kamar berbentuk gas dan berbau tajam dengan warna hijau kekuningan.

Klorin Garam NaCl, KCL, MgCl₂ , dan CaCl₂  dalam air laut, setiap 1 kg air laut mengandung sekitar 30 gram NaCl, sedangkan dalam kerak bumi sekitar 0,2 persen

 

2.    Bromin (Br)

Bromin (Br) terdapat pada senyawa logam bromida di air laut mati dengan kadar 4500 - 5000 ppm. Pada suhu kamar, Bromin berbentuk cairan kemerahan dan memiliki bau yang kuat. 

 

3.    Iodium (I)

Iodium (I) dapat ditemukan pada senyawa NalO₃  Natrium Iodat). Gaya tarik iodium cukup kuat sehingga pada suhu kamar dapat membentuk padatan.

 

 

4.    Astatin (At)

Astatin (At) adalah unsur halogen yang langka ditemui di alam. Sifat radioaktifnya yang sangat tinggi membuat unsur ini mudah menguap dan memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi. Pada suhu kamar, astatin berbentuk padat. 

 

 

 

A.  Fungsi Dan Manfaat Unsur Halogen

 

 

1.    Fluorin (F)

Fluorin adalah unsur yang membentuk senyawa CFC pada bahan cairan pendingin kulkas dan AC. Fluorin juga digunakan dalam pasta gigi untuk mencegah kerusakan serta memutihkan gigi, agar tidak mudah terkena karies gigi.

 

 

2.    Klorin (Cl)

Klorinasi hidrokarbon merupakan salah satu bahan plastik dan karet sintetis. Klorin juga digunakan sebagai bahan pemutih kertas, disinfektan, pestisida, dan bahkan sering digunakan di air kolam renang untuk membunuh bakteri.

 

 

3.    Bromin (Br)

Bromin berfungsi dalam pembuatan etil bromida (C₂H₅Br) dalam campuran bensin yang berfungsi membuat bensin tidak melekat pada piston dan silinder.  Bromin juga digunakan sebagai bahan antiapi dalam pengasapan.

 

 

4.    Iodium (I)

Iodin sering digunakan sebagai bahan obat antiseptik dalam industri pengobatan. Bahkan iodin juga digunakan dalam fotografi dan pewarna. 

 

 

5.    Astatin (At)

Karena sifatnya yang langka di alam, relatif sedikit yang mengetahui sifat fisik dan kimia Astatin. Namun diprediksi Astatin memiliki sifat mirip dengan yodium.  (Annisa Ambarwaty)

 

            Astatin  jumlahnya pada kerak bumi sangat sedikit, kurang dari 30 gram, sebab unsur ini bersifat radioaktif.

 

Unsur-unsur golongan VIIA disebut halogen. Nama itu berasal dari bahasa Yunani yang berarti “pembentuk garam”. Dinamai demikian karena unsur-unsur tersebut dapat bereaksi dengan logam membentuk garam.

 

                                    Gambar 3.2 Reaksi Tabung Cl

 

Misalnya, klorin bereaksi dengan natrium membentuk natrium klorida (NaCl), yaitu garam dapur.

            Unsur-unsur halogen mempunyai 7 elektron valensi pada subkulit ns²np⁵. Konfigurasi elektron yang demikian membuat unsur-unsur halogen bersifat sangat reaktif. Halogen cenderung menyerap satu elektron membentuk ion bermuatan negatif satu. Semua isotop astatin bersifat radioaktif dan berumur pendek, sehingga sifat-sifatnya belum banyak diketahui. Pada pembahasan berikut ini astattin tidak diikut sertakan.

 

  

a.    Sifat-Sifat Fisis

Tabel 3.7 Konfigurasi Elektron Unsur Halogen

Unsur	Nomor Atom	Konfigurasi Elektron
F Cl Br                I At	9 17 35 53 85	1s2    2s2    2p5 (Ne)  3s2     3p5 (Ar)  4s2     3d10    4p5 (Kr)   5s2    4d10    5p5 (Xe)  6s2    4f 145d10    6p5

 

 

Tabel 3.8 Sifat-Sifat Fisis Halogen

Sifat-sifat Unsur	Fluorin	Klorin	Bromin	Iodin
Nomor atom Nomor massa Konfigurasi elektron Titik cair (°C) Titik didih (°C) Massa jenis (g/L) pada STP Energi ionisasi pertama (kJ/mol) Jari-jari Atom(°A) Bilangan oksidasi (Biloks) Warna   Wujud pada suhu 25°C Afinitas elektron (kJ mol-1) Keelektronegatifan(skala pauling) Potensial reduksi standar (volt)       X2 + 2e- → 2X- Jari-jari ion (X-), A° Energi ikatan X – X (kJ mol-1)	9 19,0 [He]2s22p5 -220 -188 1,7 x 10-3 1681 0,29 -1 Kuning pucat Gas -328 4,0   2,87 1,19 155	17 35,5 [Ne]3s23p5 -101 -35 3,21 x 10-3 1251,2 0,49 -1,+1,+3,+5,+7 Hijau kekuningan Gas  -349 3,0   1,36 1,67 242	35 79,9 [Ar]3d104s24p5 -7 59 3,12 1139,9 0,56 -1,+1,+5 Merah kecoklatan Cair -325 2,8   1,06 1,82          193	53 126,9 [Kr]4d105s25p5 114 184 4,93 1008,4 0,66 -1,+1,+5,+7 Ungu   Padat -295 2,5   0,54 2,06 151

Sumber: www.webelements.com

               atlas.chemistry.ouc.gr

 

            Unsur halogen memiliki harga keelektronegatifan yang besar dibandingkan unsur pada golongan lainnya sehingga unsur halogen mudah menerima elektron.

            Unsur halogen merupakan unsur bukan logam yang paling reaktifdan tidak ditemukan di alam dalam keadaan bebas. Unsur halogen di alam ditemukan dalam bentuk senyawa, misalnya NaCl, KI, KBr, CaF₂, dan MgBr₂. Karena sifatnya yang reaktif, unsur halogen dapat bergabung antarunsur halogen melalui ikatan kovalen, misalnya F_­2, Cl₂, Br₂, dan I₂. Proses pembentukan ikatan kimia oleh unsur halogen dapat dilakukan dengan menarik 1 elektron dari atom lain sehingga bilangan oksidasinya -1, tetapi unsur halogen dapat pula memiliki bilangan oksidasi lebih dari -1.

            Titik leleh dan titik didih unsur halogen bertambah dengan kenaikan nomor atom. Unsur fluorin dan klorin pada suhu kamar berwujud gas, sedangkan unsur bromin dan iodin pada suhu kamar berturut-turut berwujud cair dan padat.

            Semua unsur halogen memiliki warna karena dapat menyerap sinar pada spectrum sinar tampak sehingga terjadi perpindahan elektron dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi. Unsur fluorin akan menyerap sinar lembayung apabila dikenai sinar tampak sehingga unsur berwarna kuning pucat. Unsur iodin akan menyerap sinar kuning apabila dikenai sinar tampak sehingga unsur iodin berwarna ungu. 

Titik didih dan titik leleh dalam unsur-unsur halogen mengalami kenaikan dari F ke I, atau dengan kata lain unsur halogen semakin ke bawah semakin bertambah. Hal ini disebabkan adanya kekuatan gaya Van Der Waals antar molekul-molekul yang bertambah dari Fluorin ke Astatin sehingga molekul halogen semakin sulit lepas.
            Wujud dari unsur halogen berbeda-beda, F₂ berwujud gas dan memiliki warna kuning muda, sementara Cl₂ berwujud gas juga yang memliki warna hijau muda. Br₂ memiliki wujud cair dengan warna cokelat yang memiliki sifat mudah menguap. Selanjutnya I₂ merupakan padatan yang berwarna ungu gelap yang memiliki sifat mudah menyublim.

Sementara itu kelarutan untuk halogen ini memiliki kelarutan yang kecil dalam air, tetapi memiliki kelarutan yang tinggi pada pelarut senyawa kovalen non polar, seperti CCl₄ dan eter.

 

 

b.    Sifat-Sifat Kimia

Daya pengoksidasi pada jari-jari atom dari atas ke bawah dalam satu golongan semakin besar, hal tersebut mengakibatkan penarikan elektron oleh inti atom semakin sulit, maka atom unsur F lah yang paling mudah menangkap elektron atau paling mudah  mengalami reduksi (oksidator kuat).

Unsur golongan halogen termasuk unsur yang memiliki sifat sangat reaktif. Hal itu disebabkan karena konfigurasi elektron pada unsur halogen memilik elektron valensi +7 sehingga memiliki kecenderungan untuk menarik elektron atau membentuk ion halida (X^–). Adapun konfigurasi elektron unsur golongan halogen adalah sebagai berikut:

§   ₉F: 1s² 2s² 2p⁵

§   ₁₇Cl: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

§   ₃₅Br:  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

§   ₅₃I:  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁵

§   ₈₅At:  1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵

Untuk sifat kimia lainnya berkaitan dengan jari-jari atom, energi ionisasi, afinitas elektron, keelektronegatifan, dan potensial elektroda. Adapun penjelasan sifat-sifat tersebut adalah:

§  Jari-jari atom bertambah dari Flour (F) menuju Astatin (At) seiring bertambahnya nomor atom.

§  Energi ionisasi berkurang dari Flour (F) menuju Astatin (At) seiring bertambahnya nomor atom.

§  Secara umum afinitas elektron mengalami penambahan dari Flour (F) menuju Astatin (At) seiring bertambahnya nomor atom.

§  Unsur halogen berkurang dari Flour (F) menuju Astatin (At) seiring bertambahnya nomor atom. Unsur F merupakan unsur yang paling besar keelektronegatifannya diantara unsur-unsur lain dalam sistem periodik unsur (SPU).

§  Potensial elektroda unsur halogen mengalami penurunan dari F menuju At dengan rician persamaan reaksi berikut:

§  F₂ + 2e → 2F^–               E⁰ = +2,87 volt

§  Cl₂ + 2e → 2Cl^–            E⁰ = +1,36 volt

§  Br₂ + 2e → 2Br^–            E⁰ = +1,07 volt

§  I₂ + 2e → 2I^–                 E⁰ = +0,54 volt

Berdasarkan data potensial sel standar pada unsur golongan halogen tersebut dapat disimpulkan bahwa sifat reduktor mengalami kenaikan dari F₂ menuju I₂ dan sebaliknya sifat oksidator mengalami kenaikan dari I₂ menuju F₂.    

            Fluor dan klor membantu reaksi pembakaran dengan cara seperti oksigen. Brom berupa cairan merah tua pada suhu kamar mempunyai tekanan uap yang tinggi. Fluor dan klor biasanya berupa gas. Reaksi-reaksi halogen antara lain seperti berikut.

 

 

1)   Reaksi Halogen Dengan Air

Semua unsur halogen kecuali fluor berdisproporsionasi dalam air, artinya dalam reaksi halogen dengan air maka sebagian zat teroksidasi dan sebagian lain tereduksi. Fluorin bereaksi sempurna dengan air menghasilkan asam fluorida dan oksigen. Reaksi yang terjadi seperti berikut.

               2F_2(g) + 2H₂O_(l)      →    4HF_(aq) + O_2(g)

 

Pada reaksi antara gas flourin dengan air terjadi proses reaksi oksidasi dan reduksi. Pada reaksi tersebut gas flourin mengoksidasi air menghasilkan gas oksigen.

 

                                    Cl_2(g) + H₂O_(l) → 2HCl_(aq) + HClO_(aq)

 

Sementara itu jika gas Clorin direaksikan dengan air, maka akan terjadi reaksi disproposionasi. Dimana gas Clorin akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi (oksidasi) dan mengalami juga penurunan bilangan oksidasi (reduksi). Pada reaksi tersebut, Cl mengalami perubahan biloks dari nol menjadi +1 dan -1.

Fluorin dengan larutan NaOH encer menghasilkan gas F₂O, sedangkan dengan NaOH pekat menghasilkan gas O₂. Perhatikan reaksi berikut.

 

              2F_2(g) + 2NaOH_{(aq, encer)}    →    F₂O_(g) + 2NaF_(aq) + H₂O_(l)

              2F_2(g) +2NaOH_{(aq, pekat)}  →   4NaF_(aq) + H₂O_(l) + O_2(g)

            Cl₂, Br₂ dan I₂ tidak melarut dengan baik dalam air, reaksinya lambat. Reaksi yang terjadi adalah reaksi redoks. Jika klorin dan bromin dilarutkan dalam air yang mengandung OH^- (basa) maka kelarutannya makin bertambah. Reaksi yang terjadi seperti berikut.

                      Cl_2(aq) + 2OH^-_(aq)  →    Cl^-_(aq) + ClO^-_(aq)+ H₂O_(l)

 

            Ion ClO^- merupakan bahan aktif zat pemutih. Senyawa NaClO digunakan sebagai zat pemutih kertas, pulp, tekstil, dan bahan pakaian.

 

2) Reaksi Halogen Dengan Hidrogen

            Halogen bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen halida. Secara umum reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.     

 

                       X_2(g) + H_2(g)    →     2Hx_(g)

 

            Reaksi F₂ dan Cl₂ dengan hidrogen disertai ledakan tetapi bromin dan iodin bereaksi dengan lambat.

Adapun reaksi  reaksi halogen dengan gas hidrogen membentuk asam halida adalah:

 

F_2(g) + H_2(g) → 2HF

I_2(g) + H_2(g) → 2HCl

   Cl_2 (g) + H_2(g) → 2HBr

  Br_2(g) + H_2(g) → 2HI

 

Asam halida yang dihasilkan dari reaksi tersebut yaitu asam florida (HF), asam klorida (HCl), asam bromida (HBr), dan asam iodida (HI). Tingkat kekuatan asam halida berturut-turut adalah HF < HCl < HBr < HI. Urutan tersebut menunjukkan bahwa HI merupakan asam yang paling kuat diantara asam halida lainnya. Sementara HF merupakan asam yang paling lemah diantara asam halida lainnya.

Sementara itu jika dikaitkan dengan titik didih asam halida, HF memiliki titik didih yang paling tinggi diantara yang lain. Meskipun HF memiliki massa molekul yang lebih kecil dibandingkan yang lain, namun adanya ikatan hidrogen menjadikan HF memiliki titik didih yang paling tinggi. Adapun urutannya adalah : HF > HI > HBr > HCl.

 

 

3) Reaksi Halogen Dengan Halogen

Reaksi halogen dengan halogen menghasilkan senyawa yang dinamakan senyawa antarhalogen. Unsur yang lebih elektronegatif sebagai zat oksidator dan diberi bilangan oksidasi negatif dalam senyawaannya.

Secara umum reaksi antar halogen dapat dituliskan dengan persamaan reaksi berikut ini:

 

           X₂ + nY₂ → 2XY_n

 

Adapun contoh reaksinya adalah:

          3F₂ + Cl₂ → 2ClF₃

          7F₂ + I₂ → 2IF₇

 

Perhatikan contoh reaksi berikut ini.

	200 oC
Cl2(g) + F2(g)	→	2 ClF(g)
	200 oC
Cl2(g) + 3F2(g)	→	2 ClF3(g)

 

            Senyawa-senyawa antarhalogen bersifat diamagnetik dan merupakan oksidator kuat. Senyawa antarhalogen dapat mengalami reaksi hidrolisis. Perhatikan reaksi berikut.

 

              XX¹_(g) + 2H₂O_(l)   →   HOX_(aq) + X^-_(aq) + X^-_(aq)

 

 4) Reaksi Halogen Dengan Logam

Halogen bereaksi dengan kebanyakan logam. Bromin dan iodin tidak bereaksi dengan emas, platinum atau beberapa logam mulia lainnya. Perhatikan contoh reaksi fluorin dengan tembaga berikut.

                                    F_2(g) + Cu_(s) →  CuF_2(s)

Halogen dapat bereaksi dengan logam membentuk senyawa halida atau dikenal dengan senyawa garam. Logam yang dapat bereaksi dengan halogen merupakan logam golongan utama (golongan A) dan golongan transisi (golongan B). Adapun contoh reaksinya adalah sebagai berikut:

 

K_(s) + Cl_2(g) → 2KCl_(s)

Fe _(s) + Cl_2(g) → FeCl_2(s)

 

 

5) Reaksi Halogen Dengan Hidrokarbon

            Halogen umumnya bereaksi dengan hidrokarbon dengan cara menggantikan atom-atom hidrogen. Perhatikan contoh reaksi metana dengan klorin berikut ini.

 

                                                Cl_2(g) + CH_4(g)  →  CHCl_3(g) + HCl_(aq)

 

6) Reaksi Halogen Dengan Nonlogam Dan Metaloid Tertentu

Halogen bereaksi secara langsung dengan sejumlah non logam dan metaloid. Unsur nonlogam fosfor dan metaloid boron, arsen, dan stirium (misalY) bereaksi dengan unsur halogen (X), reaksi yang terjadi seperti berikut.

                                 3X₂ + 2Y  →  2YX₃  (jika halogennya terbatas)

                                 5X₂ + 2Y →  2YX₅  (jika halogennya berlebihan)

            Fluorin mudah bereaksi tetapi iodin sukar bereaksi.Adapun nitrogen tidak langsung bersatu dengan halogen karena ketidakaktifannya.