KLOR ; sumber klor , pembuatan , sifat , persenyawaan dan kegunaanya

Klor adalah unsur kedua dari golongan halogen dan merupakan unsur paling melimpah diantara unsur halogen lainnya dengan nomor atom 17 .

a. Sumber Utama 

       Klor merupakan unsur halogen yang paling melimpah di alam (0,2%) dan terdapat sebagai ion klorida dalam air laut, tambang, dan endapan garam, dimana ia bergabung dengan Na+, K+, Mg2+, dan Ca2+ berupa mineral-mineral halit, NaCl, sylvite, KCl, sylvinite, KCl/NaCl, dan carnallite, KCl.MgCl2.6H2O. Dalam jumlah kecil, unsur ini dibuat dengan cara oksidasi kimiawi, seperti dengan MnO2.

 MnO2(s) + 2 Cl-(aq) + 4 H+(aq)   →  Mn2+(aq) +                                                          Cl2(aq) + 2 H2O(l)

b. Pembuatan, Sifat-sifat dan Kegunaan klor

        Secara komersial, klor dibuat secara lebih ekonomis melalui oksidasi elektrolitik dari larutan atau leburan NaCl. Unsur ini berupa gas berwarna kuning kehijauan (bahkan namanya berasal dari bahasa Latin, chloros yang artinya hijau) dan memiliki bau yang menyengat. Jika terhirup akan menyebabkan iritasi pada sistem pernafasan. Sementara itu, Cl2 liquid dapat menyebabkan kulit terbakar. Meskipun tidak sereaktif fluor, klor merupakan oksidator kuat dan dapat meledak apabila campuran H2 dan Cl2 dikenai sinar ultra violet. Bahkan, klor mempunyai afinitas yang besar untuk hidrogen sehingga bereaksi dengan senyawa yang mengandung hidrogen seperti terpentin (C10H18) membentuk HCl dan karbon. Secara komersial klor digunakan sebagai pemutih (bleaching) untuk industri pulp dan kertas dan sebagai desinfektan pada air minum. Penggunaan ini didasarkan atas kekuatan daya oksidasinya. Sama halnya dengan fluor, Cl2 juga dapat diperoleh secara komersil di dalam silinder untuk kepentingan laboratorium.

c. Senyawa-senyawa klor dan Kegunaannnya.

        Senyawa klor yang penting mempunyai bilangan oksidasi -1, +1, +5, dan +7, meskipun terdapat senyawa klor dengan bilangan oksidasi +2, +3, +4, dan +6. Bilangan oksidasi -1 terdapat pada HCl dan garam-garam klorida. Meskipun HCl dapat dibuat dari penggabungan langsung unsur-unsurnya, cara yang lebih mudah adalah dengan memanaskan NaCl dengan asam sulfat peka 

  NaCl(s) + H2SO4(aq) → NaHSO4(s) + HCl(g)

Gas hidrogen klorida sangat larut dalam air dan larutan ini disebut dengan asam hidroklorida. Asam hidroklorida pekat komersil = 37 % berat atau 12 M. Berbeda dari HF, HCl adalah asam kuat dan terdisosiasi secara sempurna menjadi ion-ionnya dalam larutan 1 M. Mengapa HCl merupakan asam yang lebih kuat dari HF? Energi hidrasi ion fluorida yang lebih besar cenderung menyukai disosiasi HF. Kenyataan bahwa HCl lebih besar terdisosiasi tampaknya karena ikatan dalam HCl lebih lemah dibanding dalam HF. Disebabkan HCl adalah asam kuat, maka tidak terdapat kecenderungan dari ion klorida untuk terhidrolisis dalam larutan aqua. Jadi, larutan NaCl dan KCl, misalnya, adalah netral. Klorida yang sulit larut diantaranya adalah perak klorida (AgCl), merkuro klorida (Hg2Cl2), dan timbal klorida (PbCl2).

 Asam hipoklorit, HOCl, dan garamnya, hipoklorit, merupakan senyawa klor dengan bilangan oksidasi +1. Asam hipoklorit sedikit terbentuk ketika gas klor dilarutkan dalam air. Disproporsionasi klor terlarut terjadi menurut persamaan

Cl2(g) + H2O(l) →←  Cl-(aq) + H+(aq) + HOCl(aq)                                         K= 4,7 x 10-4 

 Produk dapat diperbesar dengan menangkap Cl- dan H+, misalnya dengan penambahan perak oksida (Ag+ mengendapkan AgCl dan oksida menetralkan H+). Rumus molekul asam hipoklorit ditulis HOCl, bukannya HClO, untuk menekankan bahwa sebenarnya proton terikat pada oksigen dan tidak langsung pada klor. Asam ini termasuk asam lemah, konstanta disosiasinya 3,2 x 10-8, dan hanya muncul dalam bentuk larutan aqua. Meskipun dalam larutan akan mengalami dekomposisi yang lambat membebaskan oksigen,
 

 2 HOCl(aq)  → 2 H+(aq) + Cl-(aq) + O2(g)

HOCl adalah merupakan oksidator yang sangat kuat, seperti ditunjukkan oleh potensial oksidasinya untuk reaksi-setengah

 Cl2(g) + 2 H2O(l) →← 2 HOCl(aq) + 2 H+(aq) + 2e                                         -1,63 v

Harga ini lebih negatif dibanding ion permanganat dalam larutan asam (-1,51 v), menunjukkan bahwa HOCl adalah oksidator yang lebih kuat dibanding MnO4-. Hipoklorit, seperti NaOCl, dapat dibuat dengan netralisasi larutan HOCl, namun secara ekonomis dibuat dari disproporsionasi klor dalam larutan basa.

  Cl2(g) + 2 OH-(aq)  →  Cl-(aq) + ClO-(aq) + H2O(l)  
Secara komersial, proses ini dilakukan dengan mengelektrolisis larutan NaCl dingin dan diaduk dengan kuat. Pengadukan dimaksudkan untuk mencampurkan klor yang dihasilkan pada anoda 

   2 Cl-(aq)   →  Cl2(g)  + 2e 

dengan ion hidroksida yang dihasilkan pada katoda

 2e + 2 H2O(l)  → H2(g)   + 2 OH-(aq)  

dan dengan demikian reaksi pembentukan terjadi. Larutan hipoklorit yang dihasilkan dijual sebagai pemutih cucian, misalnya Clorox. Jenis pemutih untuk rumah tangga lainnya yang kerjanya didasarkan atas kekuatan oksidasi ion hipoklorit adalah bubuk pemutih atau kapur klor dengan rumus molekul Ca(OCl)Cl, dan dibuat dengan mereaksikan kalsium hidroksida dengan klor.

 Dalam larutan aqua, ion hipoklorit tidak stabil dalam hal auto-oksidasi dan jika dipanaskan akan terdisproporsionasi sesuai persamaan

3 ClO(aq)   →  2 Cl-(aq) + ClO3-(aq)

menghasilkan ion klorida dan ion klorat (ClO3-). Ion klorat mengandung klor dengan bilangan oksidasi +5. Bangun molekul ini berupa piramida dengan tiga atom oksigen berada di dasar piramida dan atom klor di puncaknya .

            Garam klorat yang paling penting adalah KClO3 yang digunakan sebagai oksidator dalam korek api, kembang api, dan beberapa peledak. Karena KClO3 hanya sedikit larut dalam air, senyawa ini dapat diendapkan dengan penambahan KCl ke dalam larutan yang mengandung klorat. Larutan klorat dapat dibuat dengan elektrolisis larutan klorida panas yang diaduk secara kuat. Tahapan pembuatan diringkas sebagai berikut:

2 Cl-(aq) + 2 H2O(l) → Cl2(aq) + 2 OH-(aq) +H2(g)

3 Cl2(aq) + 6 OH-(aq) → 5 Cl-(aq) + ClO3-(aq) + 
                                            3 H2O(l)  
K+(aq) + ClO3-(aq) →  KClO3(s)

Seperti terlihat pada persamaan kedua, hanya seperenam klor yang diubah menjadi ClO3-, yang menyebabkan proses ini tampak tidak efisien. Tetapi pada elektrolisis yang kontinu, klorida yang dihasilkan pada tahap kedua akan direoksidasi dalam tahap pertama.

 Tidak seperti ion hipoklorit, ion klorat adalah anion dari asam kuat. Asam induknya, HClO3, asam klorat, tidak pernah diproduksi dalam bentuk murni, karena asam ini tidak stabil. Usaha untuk memekatkan larutan asam klorat, misalnya dengan penguapan, menghasilkan ledakan yang hebat. Reaksinya adala 

 4 HClO3(aq)  →  4 ClO2(g) + O2(g) + 2 H2O(g)

namun klor dioksida yang dihasilkan mungkin terdekomposisi lebih lanjut. Dalam larutan aqua, ion klorat adalah merupakan oksidator kuat seperti ion hipoklorit. Potensial oksidasi untuk reaksi-setengah  

 Cl2(g) + 6 H2O(l)  → 2 ClO3-(aq) + 12 H+(aq) +                                            10e  -1,47 v

menunjukkan bahwa ClO3- sebanding dengan MnO4-.

Jika KClO3 dipanaskan akan terurai melalui dua macam reaksi 
   2 KClO3(s) → 2 KCl(s) + 3 O2(g)    

   4 KClO3(s) → 3 KClO4(s) + 3 KCl(s)

Reaksi pertama dikatalisis oleh permukaan katalisator seperti bubuk gelas atau MnO2, yang memfasilitasi pembebasan oksigen. Jika tanpa katalisator, khususnya pada suhu rendah reaksi kedua lebih disukai.

Metode yang lebih efisien dalam pembuatan perklorat adalah oksidasi elektrolitik larutan klorat. Karena KClO4 hanya sedikit sekali larut dalam air (lebih kecil dari KClO3), kalium perklorat dapat dibuat dengan penambahan K+ ke dalam larutan perklorat. Dalam larutan aqua, ion perklorat adalah merupakan oksidator yang potensial terutama dalam larutan asam, tapi reaksinya sangat lambat dan sulit diamati. Misalnya, suatu larutan yang mengandung ClO4- dan reduktor yang sangat kuat Cr2+ (ion kromit) dapat disimpan berminggu-minggu tanpa oksidasi yang berarti menjadi Cr3+ (ion kromat).

 Senyawa okso dari klor memiliki bilangan oksidasi +1, +5, dan +7. Selain itu, klor juga membentuk senyawa dengan bilangan oksidasi +4 (ClO2) dan +3 (HClO2). Senyawa pertama, klor dioksida, dihasilkan ketika terjadi ledakan HClO3. Metode yang lebih aman untuk membuatnya adalah dengan mereduksi larutan asam klorat dengan belerang dioksida, SO2, atau asam oksalat

 2 ClO3-(aq) + SO2(g) + H+(aq) → 2 ClO2(g) +                                                                       HSO4-(aq)

2 ClO3-(aq) + H2C2O4(aq) + 2 H+(aq) →  2 ClO2(g)                                                 + 2 CO2(g) + 2H2O(l) 

Klor dioksida berupa gas berwarna kuning pada suhu kamar dan mudah dikondensasi menjadi cairan merah (titik didih 110C). Gas ini bersifat paramagnetik. Walaupun ClO2 bersifat eksplosif, namun senyawa ini diproduksi dalam skala besar untuk pemutih tepung, kertas, dan lain-lain. Penggunaan tersebut didasarkan atas sifatnya sebagai oksidator yang kuat dan cepat. Dalam larutan basa, klor dioksida mengalami disproporsionasi

2 ClO2(g) + 2 OH-(aq) →  ClO2-(aq) + ClO3-(aq) +                                                H2O(l)  

Salah satu hasil reaksinya adalah ion klorat (telah dibahas); lainnya adalah ion klorit, ClO2-, yang pembuatannya secara komersial dilakukan dengan reaksi di atas. Ion klorit adalah anion dari asam yang agak lemah, HClO2, atau asam klorit. Seperti HOCl, asam ini hanya ada dalam larutan dan walaupun dalam larutan masih mengalami dekomposisi 

5 HClO2(aq) →  4 ClO2(g) + HCl(aq) + 2 H2O(l)  

Klorit merupakan senyawa yang penting dalam industri karena dapat memutihkan bahan tanpa banyak mempengaruhi sifat-sifat bahan tersebut. Seperti halnya senyawa oksi klor yang lain, senyawa klorit harus diperlakukan secara hati-hati, karena garam keringnya dapat meledak jika kontak dengan material organik.

Dri. Jeckson siahaan. M.Pd