---
title: "Blok p II: Oksigen, Halogen, dan Gas Mulia"
book: "Kimia Universitas — Tahun 1"
subject: chemistry
language: id
chapter: 28
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/28-blok-p-ii-oksigen-halogen-dan-gas-mulia
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 28 — Blok p II: Oksigen, Halogen, dan Gas Mulia

Asam sulfat dibuat dalam tonase yang lebih besar daripada bahan kimia lain mana pun: asam itu melarutkan batuan fosfat untuk pupuk, melindi bijih tembaga dan uranium, memurnikan minyak bumi, dan mengisi aki mobil, dan selama satu abad produksi asam sulfat menjadi ukuran kasar industri sebuah negara. Sebagian besar belerangnya kini berasal dari pembersihan gas alam dan minyak bumi; sebagian masih dipikul dengan tangan keluar dari kawah gunung api. Belerang terletak dalam [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 16 di bawah oksigen; [halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 17 dan gas mulia [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 18 melengkapi [blok](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) p. Bab ini mengikuti oksigen dan belerang dari unsurnya sampai asamnya, mengurutkan [halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) sebagai [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) dengan [potensial standarnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential), dan diakhiri dengan senyawa-senyawa yang ternyata memang dibentuk oleh gas mulia yang konon inert.

**Yang sudah kamu ketahui.**

[Struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), oktet yang diperluas, dan bentuk-bentuk VSEPR ([Bab 3](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#ch-b1-lewis-resonance-vsepr)); [potensial standar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential) ([Bab 13](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#ch-b1-nernst)); [disproporsionasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/14-diagram-eph#def-b1-e-ph-diagrams-disproportionation) klorin dan [diagram potensial–pH](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/14-diagram-eph#def-b1-e-ph-diagrams-e-ph-diagram) klorin ([Bab 14](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/14-diagram-eph#ch-b1-e-ph-diagrams)); katalisis ([Bab 9](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#ch-b1-elementary-steps)). Jilid sekolah (kelas 10) telah mengelompokkan [halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) dan gas mulia sebagai keluarga.

![Penambangan belerang di kawah Gunung Ijen (Kawah Ijen), Indonesia: gas-gas vulkanik mengembunkan belerang kuning di sekitar pipa-pipa, dan para penambang memikulnya keluar dalam keranjang (foto Sémhur, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/img-d76d39ad8501.jpg)

*Penambangan belerang di kawah Gunung Ijen (Kawah Ijen), Indonesia: gas-gas vulkanik mengembunkan belerang kuning di sekitar pipa-pipa, dan para penambang memikulnya keluar dalam keranjang (foto Sémhur, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons).*

## 28.1 Oksigen, ozon, dan peroksida

**Definisi 28.1 (Kalkogen).**

*Kalkogen* adalah unsur-unsur [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 16 (O, S, Se, Te, Po), dengan enam [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) *ns*$^2$*np*$^4$. Unsur-unsur itu membentuk senyawa dengan [bilangan oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-oxidation-number) dari $-$II (oksida, sulfida) sampai $+$VI (sulfat); [bilangan oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-oxidation-number) yang tinggi hanya dicapai belerang dan unsur di bawahnya.

Oksigen terdapat sebagai dioksigen $\ce{O2}$ dan sebagai ozon $\ce{O3}$, molekul bengkok dengan dua [struktur resonansi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) ([Bab 3](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#ch-b1-lewis-resonance-vsepr)). Ozon adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) yang lebih kuat daripada dioksigen: $E^\circ(\ce{O3}/\ce{O2}) = 2.07$ V dibandingkan dengan 1.23 V untuk $\ce{O2}$/$\ce{H2O}$. Di atmosfer atas, ozon menyerap sinar ultraviolet; di dekat permukaan tanah, ozon adalah pencemar. Hidrogen peroksida, dengan ikatan $\ce{O-O}$ dan oksigen pada $-$I, adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) sekaligus [reduktor](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) dan mengalami [disproporsionasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/14-diagram-eph#def-b1-e-ph-diagrams-disproportionation) secara lambat ([Latihan 13.12](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#exo-b1-nernst-12)).

**Contoh 28.2 (Bilangan oksidasi oksigen).**

Oksigen, yang [keelektronegatifannya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-electronegativity) hanya kalah dari fluorin, berada pada $-$II dalam hampir semua senyawanya: air, oksida, hidroksida, sulfat. Pengecualiannya mengikuti aturan bahwa elektron yang dipakai bersama diberikan kepada pasangan yang lebih elektronegatif dan dibagi sama rata antara atom-atom yang identik. Dalam hidrogen peroksida $\ce{H2O2}$, H–O–O–H, setiap oksigen mengambil elektron ikatan $\ce{O-H}$-nya tetapi membagi pasangan $\ce{O-O}$: $-$I. Dalam kalium superoksida $\ce{KO2}$, ion $\ce{O2-}$ membawa satu muatan untuk dua atom: $-\frac12$ rata-rata. Dalam oksigen difluorida $\ce{OF2}$, fluorin memenangkan kedua ikatan dan oksigen berada pada $+$II. Dalam $\ce{O2}$ dan $\ce{O3}$, oksigen berada pada 0. Hanya keadaan $-$II yang stabil terhadap air; peroksida dan superoksida adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple), dan $\ce{OF2}$ adalah zat pemfluorinasi.

## 28.2 Belerang dan asam sulfat

Belerang, tidak seperti oksigen, membentuk cincin dan rantai ikatan tunggal $\ce{S-S}$: belerang biasa tersusun atas cincin $\ce{S8}$. Belerang terbakar menjadi belerang dioksida, molekul bengkok (sudut O–S–O $119.5{}^{\circ}$), yang dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi belerang trioksida, yang berbentuk segitiga datar. Keduanya adalah [oksida asam](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/26-hidrogen-dan-blok-s#def-b1-s-block-oxide-character): $\ce{SO2}$ menghasilkan asam sulfit ($\mathrm{p}K_a$ 1.77 dan 7.22), $\ce{SO3}$ menghasilkan asam sulfat.

**Proposisi 28.3 (Tahap-tahap proses kontak).**

Asam sulfat dibuat dari belerang dalam empat tahap: (1) $\ce{S + O2 -> SO2}$; (2) $\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3}$, di atas [katalis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst) vanadium(V) oksida; (3) $\ce{SO3 + H2SO4 -> H2S2O7}$ (oleum), dengan trioksida itu diserap ke dalam asam pekat; (4) $\ce{H2S2O7 + H2O -> 2H2SO4}$. Secara keseluruhan, $\ce{2S + 3O2 + 2H2O -> 2H2SO4}$.

**Bukti.** Setiap tahap sudah setara; dengan menjumlahkan $2\times(1)$, (2), $2\times(3)$, dan $2\times(4)$, $\ce{SO2}$, $\ce{SO3}$, dan $\ce{H2S2O7}$ saling meniadakan, dan kedua $\ce{H2SO4}$ yang terpakai pada tahap 3 terbentuk kembali pada tahap 4, sehingga tersisa $\ce{2S + 3O2 + 2H2O -> 2H2SO4}$. Tahap 2 sangat disukai secara termodinamika pada suhu kamar ($K = 10^{24.8}$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, dari energi Gibbs pembentukan), tetapi sangat lambat: [katalisnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst), yang hanya aktif dalam keadaan panas, itulah yang membuatnya berjalan, dan kompromi antara laju dan konversi dipelajari dalam jilid Tahun 2. $\ce{SO3}$ tidak diserap langsung ke dalam air, karena reaksinya dengan uap air membentuk kabut halus tetesan asam yang lolos melewati penyerap. ∎

![Proses kontak: pembakaran belerang, oksidasi katalitik SO2, absorpsi SO3 dalam asam sulfat pekat, dan pengenceran oleum. Sebagian asamnya dikembalikan ke penyerap.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/fig-76384247d2a7.svg)

*Proses kontak: pembakaran belerang, oksidasi katalitik $\ce{SO2}$, absorpsi $\ce{SO3}$ dalam asam sulfat pekat, dan pengenceran oleum. Sebagian asamnya dikembalikan ke penyerap.*

**Proposisi 28.4 (Kekuatan asam sulfat).**

Dalam air, keasaman pertama asam sulfat kuat (sempurna), keasaman keduanya lemah: $\mathrm{p}K_a(\ce{HSO4-}/\ce{SO4^2-}) = 1.99$. Karena itu, larutan $0.010\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ tidak berada pada pH 1.70 (dua proton) maupun pada 2.00 (satu proton), tetapi di antara keduanya.

**Bukti.** $\ce{H2SO4}$, dengan dua oksigen tanpa hidrogen pada belerang, adalah [asam okso](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/27-blok-p-i-golongan-boron-karbon-dan-nitrogen#def-b1-p-block-13-15-oxoacid) yang lebih kuat daripada $\ce{H3O+}$: asam itu diratakan ([Bab 10](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#ch-b1-predominant-reaction)). $\ce{HSO4-}$, yang sudah bermuatan negatif, lebih kuat menahan protonnya: $\mathrm{p}K_a$-nya, yang dihitung dari energi Gibbs pembentukan, adalah 1.99. Pada $C = 0.010$: $[\ce{H3O+}] = C + x$, $[\ce{HSO4-}] = C - x$, $[\ce{SO4^2-}] = x$, dengan $x(C + x)/(C - x) = 10^{-1.99}$; dengan menyelesaikannya, $x = 4.2 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dan $\mathrm{pH} = -\log(0.0142) = 1.85$. ∎

Asam sulfat pekat juga merupakan zat pendehidrasi yang kuat (asam itu mengarangkan gula dengan mengambil unsur-unsur air darinya) dan, dalam keadaan panas, sebuah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple). Pengencerannya melepaskan banyak kalor: asam selalu dituangkan ke dalam air, tidak pernah sebaliknya. Sebagian besar belerang dunia, sekitar 84 juta ton pada tahun 2025, diperoleh kembali dari hidrogen sulfida dalam gas alam dan aliran kilang, dan sebagian besar berakhir sebagai asam sulfat.

**Metode 28.5 (Neraca massa dalam proses kontak).**

1. Gunakan persamaan keseluruhan: satu $\ce{H2SO4}$ per atom S.
2. Koreksilah untuk konversi tahap 2 (fraksi $\ce{SO2}$ yang teroksidasi) dan untuk kehilangan pada absorpsi.
3. Untuk udara: hitunglah $\ce{O2}$ yang diperlukan (tiga per dua per S) dan bagilah dengan fraksinya dalam udara.

**Contoh 28.6 (Pabrik yang membakar seribu ton belerang sehari).**

Sebuah pabrik membakar $1000\,\mathrm{t}$ belerang sehari, mengonversi $99.0\,\%$ $\ce{SO2}$, dan menyerap $99.9\,\%$ $\ce{SO3}$. Maka $n(\ce{S}) = 1000 \times 10^{6}/32.1 = 3.12 \times 10^{7}\,\mathrm{mol}$ dan $n(\ce{H2SO4}) = 3.12 \times 10^{7} \times 0.990 \times 0.999
= 3.08 \times 10^{7}\,\mathrm{mol}$, yaitu $3.08 \times 10^{7} \times 98.1\,\mathrm{g}
= 3020\,\mathrm{t}$ asam sehari. Sisa $1.0\,\%$ yang tidak terkonversi keluar sebagai $\ce{SO2}$: $3.1 \times 10^{5}\,\mathrm{mol}$, atau $20\,\mathrm{t}$ sehari, yang harus dihilangkan dari gas buang. Dioksigen yang diperlukan adalah $1.5 \times 3.12 \times 10^{7} =
4.67 \times 10^{7}\,\mathrm{mol}$; udara, dengan $21\,\%$ $\ce{O2}$, adalah $2.23 \times 10^{8}\,\mathrm{mol}$, atau $V = nRT/p = 5.5 \times 10^{6}\,\mathrm{m}^{3}$ sehari pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $1\,\mathrm{bar}$, sebelum kelebihan udara yang sebenarnya dihembuskan oleh pabrik.

## 28.3 Halogen

**Definisi 28.7 (Halogen).**

*Halogen* adalah unsur-unsur [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) 17 (F, Cl, Br, I, At), dengan tujuh [elektron valensi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/1-bilangan-kuantum-dan-konfigurasi-elektron#def-b1-quantum-numbers-configuration) *ns*$^2$*np*$^5$. Unsur-unsur itu terdapat sebagai molekul diatomik $\ce{X2}$ dan membentuk ion halida $\ce{X-}$.

![Klorin, gas berwarna kuning kehijauan pucat (W. Oelen, CC BY-SA 3.0); brom, cairan merah tua dengan uap berwarna jingga (Jurii, CC BY 3.0); iodin, kristal abu-abu kehitaman dengan kilap logam (Dnn87, CC BY 3.0). Klorin dan brom disegel dalam ampul kaca. Semuanya dari Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/img-496d12f1f4f0.jpg)

![Klorin, gas berwarna kuning kehijauan pucat (W. Oelen, CC BY-SA 3.0); brom, cairan merah tua dengan uap berwarna jingga (Jurii, CC BY 3.0); iodin, kristal abu-abu kehitaman dengan kilap logam (Dnn87, CC BY 3.0). Klorin dan brom disegel dalam ampul kaca. Semuanya dari Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/img-a239eb847d0c.jpg)

![Klorin, gas berwarna kuning kehijauan pucat (W. Oelen, CC BY-SA 3.0); brom, cairan merah tua dengan uap berwarna jingga (Jurii, CC BY 3.0); iodin, kristal abu-abu kehitaman dengan kilap logam (Dnn87, CC BY 3.0). Klorin dan brom disegel dalam ampul kaca. Semuanya dari Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/img-6fd4d9cc23d9.jpg)

*Klorin, gas berwarna kuning kehijauan pucat (W. Oelen, CC BY-SA 3.0); brom, cairan merah tua dengan uap berwarna jingga (Jurii, CC BY 3.0); iodin, [kristal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/5-kristal-i-kristal-sempurna-dan-logam#def-b1-crystals-metals-crystal) abu-abu kehitaman dengan kilap logam (Dnn87, CC BY 3.0). Klorin dan brom disegel dalam ampul kaca. Semuanya dari Wikimedia Commons.*

**Proposisi 28.8 (Daya oksidasi halogen).**

[Halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) yang kekuatannya menurun ke bawah [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table): $E^\circ(\ce{F2}/\ce{F-}) = 2.89$ V, $\ce{Cl2}$/$\ce{Cl-}$ 1.36 V, $\ce{Br2}$/$\ce{Br-}$ 1.08 V, $\ce{I2}$/$\ce{I-}$ 0.53 V. Setiap [halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) mengoksidasi ion-ion halida di bawahnya dalam [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) itu.

**Bukti.** Nilai-nilai itu berasal dari energi Gibbs pembentukan ion-ion halida ([Bab 13](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#ch-b1-nernst)). Menurut aturan gamma, $\ce{X2}$ mengoksidasi $\ce{Y-}$ jika pasangan $\ce{X2}$/$\ce{X-}$ terletak di atas $\ce{Y2}$/$\ce{Y-}$: misalnya $\ce{Cl2 + 2Br- -> 2Cl- + Br2}$, $\log K = 2(1.36 - 1.08)/0.059 = 9.5$. Ke bawah [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table), atom-atomnya membesar, afinitasnya terhadap elektron tambahan dan hidrasi ion-ion halida yang lebih kecil menurun, demikian pula potensialnya. ∎

![Potensial standar pasangan halogen–halida pada 25\, C, yang dihitung dari energi Gibbs yang ditabelkan: daya oksidasi menurun secara teratur ke bawah golongan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/fig-b5c11e274ac6.svg)

*[Potensial standar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential) pasangan halogen–halida pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, yang dihitung dari energi Gibbs yang ditabelkan: daya oksidasi menurun secara teratur ke bawah [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table).*

Hidrogen halida semuanya bersifat asam dalam air, tetapi $\ce{HF}$ lemah ($\mathrm{p}K_a$ 3.16) sedangkan $\ce{HCl}$, $\ce{HBr}$, dan $\ce{HI}$ kuat: ikatan $\ce{H-F}$ sangat kuat dan ion fluorida yang kecil terikat dalam [ikatan hidrogen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-hbond) yang kuat. Fluorin adalah unsur yang paling elektronegatif dan [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) terkuat dalam tabel itu; fluorin hanya dapat diperoleh melalui elektrolisis. Asam-asam okso klorin — asam hipoklorit $\ce{HClO}$, asam klorat $\ce{HClO3}$, asam perklorat $\ce{HClO4}$ — makin kuat seiring bertambahnya oksigen tanpa hidrogen, seperti pada semua [asam okso](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/27-blok-p-i-golongan-boron-karbon-dan-nitrogen#def-b1-p-block-13-15-oxoacid) ([Definisi 27.1](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/27-blok-p-i-golongan-boron-karbon-dan-nitrogen#def-b1-p-block-13-15-oxoacid)); hubungannya dengan klorida dan klorin telah dipetakan dalam [Bab 14](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/14-diagram-eph#ch-b1-e-ph-diagrams).

![Kolam renang umum beserta perangkat uji airnya: klorin yang terlarut sebagai asam hipoklorit diperiksa beberapa kali sehari.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-p-block-16-18/img-f97a12777429.jpg)

*Kolam renang umum beserta perangkat uji airnya: klorin yang terlarut sebagai asam hipoklorit diperiksa beberapa kali sehari.*

**Definisi 28.9 (Senyawa antarhalogen).**

*Senyawa antarhalogen* adalah senyawa dua [halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) yang berbeda: $\ce{ICl}$, $\ce{BrF3}$, $\ce{ClF3}$, $\ce{IF7}$. [Halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) yang lebih besar dan kurang elektronegatif menjadi [atom pusat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/12-kompleksasi#def-b1-complexation-complex), dengan oktet yang diperluas pada $\ce{ClF3}$ dan senyawa di atasnya.

**Di laboratorium — Menangani halogen.**

Klorin beracun dan hanya dibuat dalam jumlah kecil di dalam lemari asam; brom membakar kulit dan uapnya menyerang paru-paru, dan brom dipakai dalam keadaan encer, di dalam lemari asam, dengan sarung tangan dan kacamata pelindung, serta larutan natrium tiosulfat yang siap untuk merusak tumpahan ($\ce{4Br2 + S2O3^2- + 5H2O -> 8Br- + 2SO4^2- + 10H+}$). Iodin adalah yang paling lunak di antara ketiganya, tetapi menodai dan menyublim; iodin disimpan dalam botol tertutup.

## 28.4 Gas mulia dan senyawanya

Gas mulia (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) mempunyai kulit valensi yang penuh dan energi ionisasi tertinggi dalam [periodenya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) ([Bab 2](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#ch-b1-periodicity)). Lama dianggap inert, gas mulia yang lebih berat, yang elektron luarnya kurang erat terikat, ternyata bereaksi dengan unsur-unsur yang paling elektronegatif: xenon menghasilkan $\ce{XeF2}$, $\ce{XeF4}$, $\ce{XeF6}$, dan oksida. Bentuk-bentuknya mengikuti aturan VSEPR dengan [pasangan elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) pada xenon.

**Contoh 28.10 (Mengapa xenon, dan bukan argon).**

[Energi ionisasi pertama](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-ionisation-energy) gas mulia menurun ke bawah [golongan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table): He 24.59, Ne 21.56, Ar 15.76, Kr 14.00, Xe 12.13, Rn 10.75 eV. Energi ionisasi dioksigen, $\ce{O2 -> O2+ + e-}$, adalah 12.07 eV, hampir sama dengan energi ionisasi xenon. [Oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) yang cukup kuat untuk mengambil sebuah elektron dari $\ce{O2}$, sehingga terbentuk kation dioksigenil $\ce{O2+}$, karena itu seharusnya juga mengoksidasi xenon, tetapi tidak argon, yang menahan elektronnya 3.7 eV lebih erat. Xenon memang bereaksi dengan [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) yang sangat kuat platina heksafluorida $\ce{PtF6}$, menghasilkan padatan dengan komposisi keseluruhan $\ce{XePtF6}$, dan dengan fluorin sendiri, yang menghasilkan xenon fluorida dalam tabel di bawah ini. Radon, yang lebih mudah lagi diionisasi, terlalu radioaktif untuk banyak dipelajari kimianya.

| molekul | pasangan elektron pada [atom pusat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/12-kompleksasi#def-b1-complexation-complex) | bentuk | sudut terukur |
| --- | --- | --- | --- |
| $\ce{SO2}$ | 2 domain ikatan + 1 [pasangan bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) | bengkok | $119.5{}^{\circ}$ |
| $\ce{SF6}$ | 6 ikatan | oktahedral | $90{}^{\circ}$ |
| $\ce{ClF3}$ | 3 ikatan + 2 [pasangan bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) | bentuk T | $87.5{}^{\circ}$ |
| $\ce{XeF2}$ | 2 ikatan + 3 [pasangan bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) | linear | $180{}^{\circ}$ |
| $\ce{XeF4}$ | 4 ikatan + 2 [pasangan bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) | segi empat datar | $90{}^{\circ}$ |

*Bentuk beberapa molekul [blok](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/2-keperiodikan#def-b1-periodicity-table) p dengan oktet yang diperluas atau dengan [pasangan elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) (sudut terukur jika tersedia). [Pasangan bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{XeF2}$ menempati ketiga posisi ekuatorial sebuah bipiramida segitiga, sehingga molekulnya linear.*

Argon, hampir satu persen dari udara, melindungi bahan-bahan reaktif di laboratorium dan dalam pengelasan; helium, dari gas alam, mendinginkan magnet superkonduktor, seperti magnet dalam spektrometer NMR ([Bab 17](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/17-spektroskopi-untuk-menentukan-struktur#ch-b1-structure-spectroscopy)).

## 28.5 Latihan

**Latihan 28.1 ★.**

Tentukan [bilangan oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-oxidation-number) belerang dalam $\ce{H2S}$, $\ce{S8}$, $\ce{SO2}$, $\ce{SO3^2-}$, $\ce{SO4^2-}$, $\ce{S2O3^2-}$ (rata-rata), dan $\ce{H2S2O7}$.

**Solusi Latihan 28.1.**

$\ce{H2S}$ $-$II; $\ce{S8}$ 0; $\ce{SO2}$ $+$IV; $\ce{SO3^2-}$ $+$IV; $\ce{SO4^2-}$ $+$VI; $\ce{S2O3^2-}$ $+$II rata-rata; $\ce{H2S2O7}$ $+$VI.

**Latihan 28.2 ★.**

Reaksi manakah yang terjadi: klorin dengan kalium iodida; iodin dengan natrium bromida; brom dengan natrium klorida; klorin dengan natrium bromida? Tuliskan reaksi yang terjadi.

**Solusi Latihan 28.2.**

[Halogen](#def-b1-p-block-16-18-halogen) mengoksidasi halida di bawahnya: $\ce{Cl2 + 2I- -> 2Cl- + I2}$ dan $\ce{Cl2 + 2Br- -> 2Cl- + Br2}$ terjadi; iodin dengan bromida dan brom dengan klorida tidak bereaksi.

**Latihan 28.3 ★.**

Gambarlah [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{SO2}$, $\ce{SO3}$, dan $\ce{O3}$, beserta [struktur resonansinya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance), dan tentukan bentuknya.

**Solusi Latihan 28.3.**

$\ce{SO2}$: S dengan [sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), satu S=O dan satu $\ce{S+-O-}$ dalam masing-masing dari dua [struktur resonansi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance) (atau dua S=O dengan oktet yang diperluas): bengkok. $\ce{SO3}$: segitiga datar, tiga ikatan S–O yang ekuivalen. $\ce{O3}$: O pusat dengan [sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), satu O=O dan satu O–O$^-$, dua [struktur resonansi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-resonance): bengkok.

**Latihan 28.4 ★.**

Tuliskan reaksi $\ce{SO2}$ dan $\ce{SO3}$ dengan air dan dengan natrium hidroksida.

**Solusi Latihan 28.4.**

$\ce{SO2 + H2O <=> H2SO3}$; $\ce{SO2 + 2NaOH -> Na2SO3 + H2O}$; $\ce{SO3 + H2O -> H2SO4}$; $\ce{SO3 + 2NaOH -> Na2SO4 + H2O}$.

**Latihan 28.5 ★★.**

Hitunglah pH asam fluorida $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dan bandingkan dengan asam klorida pada konsentrasi yang sama. Jelaskan perbedaannya.

**Solusi Latihan 28.5.**

HF: $x^2/(0.10 - x) = 10^{-3.16}$, $x = 8.0 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, pH 2.10. HCl: pH 1.00. Ikatan H–F kuat dan ion fluorida terikat kuat oleh [ikatan hidrogen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-hbond): HF adalah [asam lemah](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid).

**Latihan 28.6 ★★.**

Ramalkan dengan VSEPR bentuk $\ce{BrF5}$, $\ce{IF7}$ (tujuh [pasangan ikatan](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), bipiramida segi lima), $\ce{ICl4-}$, dan $\ce{XeO3}$.

**Solusi Latihan 28.6.**

$\ce{BrF5}$: lima ikatan dan [sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), piramida segi empat. $\ce{IF7}$: bipiramida segi lima. $\ce{ICl4-}$: empat ikatan dan dua [pasangan elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), segi empat datar. $\ce{XeO3}$: tiga ikatan dan [sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis), piramida segitiga.

**Latihan 28.7 ★★.**

Hitunglah tetapan reaksi $\ce{Cl2 + 2I- -> 2Cl- + I2}$ dan jelaskan mengapa air klorin membuat kertas kanji–iodida menjadi biru.

**Solusi Latihan 28.7.**

$\log K = 2(1.36 - 0.53)/0.059 = 28$. Iodin yang dibebaskan membentuk [kompleks](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/12-kompleksasi#def-b1-complexation-complex) berwarna biru tua dengan kanji.

**Latihan 28.8 ★★.**

Tunjukkan bahwa ozon dapat mengoksidasi ion iodida menjadi iodin dan tuliskan reaksinya dalam asam. Mengapa hal ini dipakai untuk mengukur ozon?

**Solusi Latihan 28.8.**

$E^\circ(\ce{O3}/\ce{O2}) = 2.07 > 0.53$ V: $\ce{O3 + 2I- + 2H+ -> O2 + I2
+ H2O}$. Iodin yang terbentuk dititrasi dengan tiosulfat ([Latihan 13.7](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#exo-b1-nernst-7)): satu $\ce{I2}$ per $\ce{O3}$.

**Latihan 28.9 ★★.**

Asam sulfat pekat mengarangkan sukrosa, $\ce{C12H22O11}$. Tuliskan [dehidrasinya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/22-alkohol-mengaktifkan-gugus-oh#def-b1-alcohol-activation-dehydration) menjadi karbon dan hitunglah massa karbon dari $10.0\,\mathrm{g}$ gula.

**Solusi Latihan 28.9.**

$\ce{C12H22O11 -> 12C + 11H2O}$; $M = 342.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$, $10.0/342.0 =
0.0292\,\mathrm{mol}$, karbon $0.0292 \times 12 \times 12.0 = 4.21\,\mathrm{g}$.

**Latihan 28.10 ★★★.**

Hitunglah pH asam sulfat $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dengan memperhitungkan keasaman keduanya ($\mathrm{p}K_a = 1.99$). Berapa besar sumbangan keasaman kedua itu?

**Solusi Latihan 28.10.**

$x(0.10 + x)/(0.10 - x) = 10^{-1.99}$: $x = 8.6 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, $[\ce{H3O+}] = 0.1086$, $\mathrm{pH} = 0.96$ dan bukan 1.00: keasaman kedua menambah sekitar $9\,\%$ pada $[\ce{H3O+}]$.

**Latihan 28.11 ★★★.**

Dengan memakai potensial, jelaskan mengapa fluorin tidak dapat dibuat dengan mengoksidasi fluorida memakai [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) kimia apa pun dalam air, dan mengapa fluorin harus dibuat melalui elektrolisis leburan fluorida, bukan larutan berair.

**Solusi Latihan 28.11.**

$\ce{F2}$/$\ce{F-}$ (2.89 V) terletak di atas semua pasangan lain: tidak ada [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-couple) yang dapat mengambil elektron dari fluorida. Pada elektrolisis larutan berair, air, yang teroksidasi pada potensial yang jauh lebih rendah ($\ce{O2}$/$\ce{H2O}$, 1.23 V), akan bereaksi sebagai gantinya; leburan fluorida tidak mengandung air.

**Latihan 28.12 ★★★.**

Iodin hanya sedikit larut dalam air, tetapi larut dalam larutan kalium iodida sebagai ion triiodida $\ce{I3-}$. Dengan memakai energi Gibbs $\ce{I2(aq)}$ ($\Delta_f G^\circ = 16.40\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$), $\ce{I-}$ ($-51.57$), dan $\ce{I3-}$ ($-51.4$), hitunglah tetapan reaksi $\ce{I2 + I- <=> I3-}$.

**Solusi Latihan 28.12.**

$\Delta_r G^\circ = -51.4 - (16.40 - 51.57) = -16.2\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$, $\log K = 16.2/5.708 = 2.84$, $K = 7 \times 10^2$.

## 28.6 Soal: Satu Ton Belerang

**Soal 28.1.**

Soal akhir pekan — pembakaran belerang, oksidasi katalitik belerang dioksida, absorpsi dan oleum, keasaman kedua asam sulfat, dan massa asam yang dibuat dari satu ton belerang

Sebuah pabrik asam sulfat membakar belerang yang diperoleh kembali dari gas alam. Massa molar ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$): S 32.1, $\ce{O2}$ 32.0, $\ce{SO2}$ 64.1, $\ce{SO3}$ 80.1, $\ce{H2SO4}$ 98.1, $\ce{H2O}$ 18.0; udara mengandung $21\,\%$ volume $\ce{O2}$; $\mathrm{p}K_a(\ce{HSO4-}) = 1.99$; $R =
8.314\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol})$.

**Bagian I — Pembakaran belerang.**

1. Tentukan [bilangan oksidasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/13-kesetimbangan-redoks-dan-persamaan-nernst#def-b1-nernst-oxidation-number) S dalam S, $\ce{SO2}$ , $\ce{SO3}$ , dan $\ce{H2SO4}$ .
2. Tuliskan pembakaran belerang.
3. Gambarlah [struktur Lewis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) $\ce{SO2}$ dan ramalkan bentuknya.
4. Hitunglah jumlah belerang dalam satu ton.
5. Hitunglah volume udara ( $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , $1\,\mathrm{bar}$ ) untuk pembakaran saja.
6. Mengapa gas dari tungku belerang didinginkan sebelum masuk ke konverter?

**Bagian II — Oksidasi katalitik.**

7. Tuliskan oksidasi $\ce{SO2}$ menjadi $\ce{SO3}$ .
8. Tetapannya pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ sekitar $10^{24.8}$ . Mengapa [katalis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst) tetap diperlukan?
9. Apa peran vanadium(V) oksida, dalam bahasa [Bab 9](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#ch-b1-elementary-steps) ?
10. Gambarlah bentuk $\ce{SO3}$ .
11. Mengapa dipakai udara berlebih?
12. Berapa fraksi $\ce{SO2}$ yang hilang jika konversinya $99.7\,\%$ ?

**Bagian III — Absorpsi.**

13. Tuliskan absorpsi $\ce{SO3}$ dalam asam sulfat.
14. Mengapa $\ce{SO3}$ tidak diserap langsung ke dalam air?
15. Tuliskan pengenceran oleum.
16. Tuliskan persamaan keseluruhan proses itu.
17. Hitunglah massa air yang terpakai per ton belerang.
18. Mengapa asam harus dituangkan ke dalam air dan tidak pernah sebaliknya?

**Bagian IV — Asamnya.**

19. Hitunglah pH larutan asam sulfat $0.050\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ dengan memperhitungkan keasaman keduanya.
20. Hitunglah massa asam sulfat untuk [rendemen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/7-memerikan-sistem-kimia-kemajuan-reaksi-aktivitas-q-dan-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) keseluruhan $99.5\,\%$ .
21. Dunia memproduksi sekitar $84\,\mathrm{Mt}$ belerang pada tahun 2025. Berapa massa asam sulfat yang akan dihasilkannya jika semuanya dikonversi?
22. Nyatakan massa asam sulfat yang dapat diperoleh dari satu ton belerang (konversi sempurna).

**Solusi Soal 28.1.**

**1.** 0, $+$IV, $+$VI, $+$VI. **2.** $\ce{S + O2 -> SO2}$. **3.** S dengan dua domain ikatan dan [sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis): bengkok, sekitar $120{}^{\circ}$. **4.** $10^6/32.1 = 3.12 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$. **5.** $3.115 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$ $\ce{O2}$: $V = 3.115 \times 10^4 \times
8.314 \times 298.15/10^5 = 772\,\mathrm{m}^{3}$, udara $772/0.21 = 3.7 \times 10^{3}\,\mathrm{m}^{3}$. **6.** Pembakarannya sangat eksoterm; [katalis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst) bekerja dalam rentang suhu yang terbatas, dan oksidasi $\ce{SO2}$, yang juga eksoterm, kurang sempurna dalam keadaan panas. **7.** $\ce{2SO2 + O2 <=> 2SO3}$. **8.** Tetapan kesetimbangan yang besar tidak mengatakan apa pun tentang laju: pada suhu kamar reaksinya tidak berjalan. **9.** [Katalis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst) itu menyediakan jalan dengan [energi aktivasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-activation-energy) yang lebih rendah dan terbentuk kembali: sebuah [katalis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-catalyst) heterogen. **10.** Segitiga datar. **11.** Oksigen yang lebih banyak menjaga kuosien $Q = p_{\ce{SO3}}^2/(p_{\ce{SO2}}^2 p_{\ce{O2}})$ tetap lebih rendah: konversi $\ce{SO2}$ berlangsung lebih jauh. **12.** $0.3\,\%$. **13.** $\ce{SO3 + H2SO4 -> H2S2O7}$. **14.** Trioksida itu membentuk kabut tetesan asam yang halus yang lolos melewati penyerap. **15.** $\ce{H2S2O7 + H2O -> 2H2SO4}$. **16.** $\ce{2S + 3O2 + 2H2O -> 2H2SO4}$. **17.** Satu molekul air per atom belerang: $3.115 \times 10^{4} \times 18.0 =
561\,\mathrm{kg}$. **18.** Pengenceran melepaskan banyak kalor; air yang dituangkan ke atas asam langsung mendidih dan memercikkan asam. **19.** $x(0.050 + x)/(0.050 - x) = 10^{-1.99}$: $x = 7.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, $[\ce{H3O+}] = 0.0575\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, $\mathrm{pH} = 1.24$. **20.** $3.12 \times 10^4 \times 0.995 \times 98.1 = 3.04\,\mathrm{t}$. **21.** $84 \times 98.1/32.1 = 257\,\mathrm{Mt}$. **22.** $98.1/32.1 =$ **$3.06\,\mathrm{t}$ asam sulfat per ton belerang**.