Kel 1 . Gol VA. Konsep

KONSEP UNSUR GOLONGAN VA (15) Disusun untuk memenuhi tugas terstruktur matakuliah Kimia Unsur

Oleh: Kelompok 1 Dhesy Galuh R.

(0810920002)

Laily Rizky A.

(0810920004)

Masfuv sfuvaah Fanz Fanzuuri

(081 (08109 0920 2000 0066)

Saidatul Maghfiroh

(0810920014)

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2011 PENDAHULUAN

1. Deskrips Deskripsii Unsur Unsur Golonga Golongan n VA a. Nitr Nitrog ogen en

Gambar 1. Gas nitrogen (N 2)

Unsur nitrogen nitrogen dalam kondisi diatomik diatomik itu terdapat dalam dalam bentuk gas. Nitrogen aktif aktif menghasilkan menghasilkan nitrida nitrogen dengan penguapan natrium, arenic atau Phospor dan dengan merkuri cair cair dan bereaksi bereaksi dengan uap iodin iodin memberikan memberikan pendaran biru. biru. Logam tertentu, tertentu, khususnya tembaga dan emas, mengkatalisis konversi ke nitrogen molekul yang stabil tanpa memberi memberikan kan nitrida nitrida.. Reaksi Reaksi nitric nitric memberi memberikan kan nitrogen nitrogen dioksida dioksida dengan dengan suatu suatu pendaran pendaran putih. Sifat yang sebenarnya sebenarnya dari nitrogen nitrogen aktif adalah tidak Nampak Nampak dari data yang tersedia saat ini. Perilaku kimia dari material dan fenomena setelah nyala muncul secara bebas, dengan energy asosiasi dengan setelah nyala yang relative kecil. Aktivitas kimia tetap bertahan setelah destruksi dari setelah nyala. Setidaknya beberapa disosiasi untuk nitrogen atom dalam proses aktivasi memadai dalam pandangan dari tekanan yang semakin terlihat meningkat dalam dalam suatu suatu wadah wadah tertu tertutup tup,, teta tetapi pi spekt spektros rosko kopi pi menunj menunjuk ukkan kan hasil hasil yang yang berla berlawan wanan an (Moeller, 1952). Gas nitrogen digunakan dalam jumlah besar sebagai atmosfer inert. Terutama pada besi dan baja serta industry lain, dan didalam penyulingan minyak untuk membersihkan bejana retak katalik, serta nitrogen cair digunakan untuk pendingin. Sejumlah besar dari nitrogen (N2) di dalam pembuatan ammonia dan kalsium sianamida. N 2 diperoleh dengan kondensasi udara ke keadaan cairan, kemudian dilakukan distilasi fraksional udara cair. N 2 mempunyai titik didih yang lebih rendah dari pada O 2 dan akan terdistilasi lebih dahulu (Lee, 1991).

b. Fosf Fosfor or

Gambar 2. Unsur fosfor

Fosfor muncul untuk menempati suatu posisi optimum mengenai jenis dari bentuk padatan. Keadaan gas dan cairan bukan merupakan kompleks khusus (Moeller, 1952). Fosfor gas:

Densitas uap dari fosfor pada temperatur diatas 800 oC, sesuai dengan keberadaan molekul P4. Data difraksi elektron menunjukkan atom fosfor empat yang diatur dalam tetrahedron (sudut ikatan 60 o), jarak ikatan P-P adalah 2,21± 0,02A (Moeller, 1952). Fosfor cair:

Peleburan dari fosfor putih mengahsilkan suatu cairan yang mana difraksi sinar-X mengindikasikan keberadaan molekul tetrahedral P 4 (jarak ikatan P-P 2,25 A). Tekanan uap dari cairan ini diukur diatas 409,3 OC. Peleburan fosfor ungu adalah memberikan suatu cairan, dimana di alam belum ditentukan. Data tekanan uap untuk untuk cairan ini diatas 504 OC. Meskipun interval hampir 100 oC keberadaan untuk data tekanan uap tidak ada, muncul tidak ada diskontinuitas dalam interval ini, dan dua cair muncul sehingga harus sama (Moeller, 1952). Fosfor padatan:

Padatan fosfor adalah polimorpos. Fosfor putih, halus dan lunak dan menjadi kuning ketika terkena sinar. Fosfor ungu, masing-masing atom mempunyai 3 terdekat pada 2,29 A, kemudian 3,48A. Fosfor ungu mempunyai struktur kristal rhombohedral dan bukan suatu konduktor. Fosfor hitam, biasanya berupa kristal rhombohedral. Kristal fosfor hitam tidak diperoleh dari fosfor ungu (Moeller, 1952). Fosfor termasuk unsur kesebelas terbesar dalam kerak bumi. Fosfor adalah unsur yang penting bagi kehidupan, diantaranya sebagai materi penyusun dalam hewan dan penyusun metabolism pada tanaman dan hewan. Sekitar 60% dari tulang dan gigi mengandung Ca3(PO4)2 atau [3(Ca3(PO4)2). CaF2] dan biasanya manusia mempunyai 8lbs (3,5 kg) dari kalsium pospat dalam tubuh (Lee, 1991). c. Arsen, Antimon, Bismuth

Gambar 3. Unsur arsenik

Arsenik diperoleh sebagai As 2O3 di dalam limbah debu dari pembakaran CuS. PbS, FeS, CoS dan NiS dan udara. Produksi As 2O3 di dunia sekitar 50000 ton pada tahun 1988. Oksida dikonversi menjadi As dengan reduksi C. Umumnya hanya bijih arsenopirit FeAsS, realgar As4S4 dan orpiment As 2S3 (Lee, 1991).

Gambar 4. Unsur antimony

Gambar 5. Unsur bismuth

Arsen, antimon dan bismuth adalah yang dianggap sebagai yang terbaik bersama sejak perbedaan antara modifikasi mereka kurang mencolok (Moeller, 1952).

Keadaan gas:

Semua unsur ada sebagai molekul poliatomik yang melalui disosiasi pada temperatur yang tinggi. Molekul As 4 seperti P4, adalah tetrahedral, jarak ikatan antara As-As diukur dari 2,44±0,03 A menjadi persetujuan dengan perhitungan jarak ikatan tunggalsejumlah 2,42 A. densitas uap dari antimony menunjukan disosiasi pada molekul Sb 2 tidak selesai pada 1640 OC. Meskipun data kurang tepat, muncul bahwa molekul Sb 4 ada pada temperatur yang rendah. Densitas uap dari bismuth mengindikasikan adanya campuran yang seimbang dari Bi 2 dan Bi, dengan persentase dari yang terakhir 90 pada 2070 oC (Moeller, 1952). Keadaan cair:

Tersedia untuk mengindikasi kompleksitas di dalam keadaan cair untuk untuk unsur ini, beberapa kompleksitas terlihat mungkin terjadi (Moeller, 1952). Keadaan padat:

Bismuth muncul sebagai dimorfik dalam keadaan padat, tetapi biasanya bentuknya adalah logam dan sebanding bentuk logam arsenik dan antimony. Antimony ada dalam tiga bentuk yaitu kuning (α), hitam (β) dan abu-abu atau logam (γ) (Moeller, 1952). Kuning (α) :

Bentuk ini sebanding pada fosfor putih dan tidak stabil dengan yang lainnya. arsenik dan antimony adalah kubik, kuning, padatan transparan dimana larut didalam karbon disulfida. Arsenik kuning adalah tetraatom di dalam pelarut, dan diduga terlalu antimony. Arsenik kuning diubah menjadi abu-abu dengan panas dan reaksi ini dikatalisis dengan sinar atau iodine atau bromin. Antimony kuning diubah menjadi bentuk hitam dengan sinar pada -180OC dan dalam kegelapan pada -90 OC. Arsenik kuning dibentuk ketika uap panas dari unsur ini didinginkan tiba-tiba. Antimony kuning ditentukan dengan reaksi dari oksigen pada pada cairan stibine pada -90 oC (Moeller, 1952). Hitam (β):

Bentuk hitam dari arsenik dan antimony sebanding dengan fosfor amorf. Agak lebih stabil dari pada kuning tetapi metastabil dengan bentuk abu-abu. Tidak larut dalam karbon disulfida. Arsenik hitam dibentuk sebagaideposit pada permukaan pendingin ketika arsenik abu-abu dipanaskan dengan hidrogen dalam gelas. Antimony hitam diperoleh dengan cepat pendinginan uap antimony atau oksidsi sibine dengan oksigen pada -40 oC (Moeller, 1952). Abu-abu atau logam (γ):

Logam ini sebanding dengan fosfor hitam isomorfos dengan logam bismuth. Padatan ini mempunyai struktur lapisan. Unsur ini meningkatkan densitas dan konduktor elektrik. Material hitam ini menyerupai grafit yang stabil dibawah air dingin tetapi kembali pada bentuk abu-abu atau logampada pemanasan 200 oC dan menjadi tergores (Moeller, 1952). Unsur As, Sb dan Bi keberadaannya tidak melimpah. Unsur-unsur ini merupakan sumber yang paling penting sebagai sumber sulfida bekas dari bijih (Lee, 1991)

1. Kelimpahan Unsur Golongan VA di Alam Tabel 1. Kelimpahan unsur-unsur di kerak bumi, berdasarkan berat (Lee, 1991) Unsur

ppm

Nitrogen Fosfor Arsen Antimon Bismut

19 1120 1,8 0,20 0,008

Kelimpahan Relatif

33 11 52 64 71

2. Sifat – Sifat Fisika Unsur Golongan VA

Berikut ini adalah sifat fisik unsur-unsur golongan VA (Lee, 1991): Tabel 2. Titik didih dan titik leleh unsur golongan VA (Lee, 1991) Unsur

Titik leleh(oC)

Titik didih (oC)

N2 P4 α-As α-Sb α-Bi

-210 44 816 631 271

-195,8 281 615 1587 1564

Tabel 3. Jari-jari, Energi Ionisasi dan Elektronegativitas (Lee, 1991) Unsur

Jari-jari kovalen

Nitrogen Fosfor Arsen Antimon Bismut

0,74 1,10 1,21 1,41 1,52

Energi Ionisasi

Elektronegativitas

Pertama

Kedua

Ketiga

Pauling

1403 1012 947 834 703

2857 1897 1950 1590 1610

4578 2910 2732 2440 2467

3,0 2,1 2,0 1,9 1,9

Sifat Logam dan Non Logam

Golongan V menunjukkan kecenderungan yang biasa. Unsur N dan P adalah nonlogam, As dan Sb adalah metaloid dan Bi adalah benar-benar logam. Peningkatan sifat logam ditunjukkan oleh (Lee, 1991): 1. Penampilan dan struktur unsur 2. Dengan kecenderungan untuk membentuk ion positif 3. Dengan sifat oksida Oksida logam bersifat basa dan oksida non-logam bersifat asam. Oksida normal dari N dan P adalah asam yang kuat, sedangkan As dan Sb bersifat amfoter dan Bi adalah basa yang kuat.

4. Resistivitas listrik bentuk logam (α-As 33, α-Sb 39 dan α-Bi 106 µohm cm) lebih rendah daripada fosfor putih (1 x 10 17 µohm cm) menunjukkan peningkatan pada sifat logamnya. Tapi, nilai resistansi lebih besar daripada nilai untuk konduktor yang baik seperti Cu 1,67 µohm cm dan lebih besar daripada Sn, 11 dan Pb, 20 µohm cm pada golongan yang berdekatan. Reaktifitas

Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif dan sejumlah besar nitrogen terakumulasi di atmosfer. Fosfor putih dapat menghasilkan api saat terkena udara dan terbakar membentuk P4O10. Ini disimpan di bawah air untuk mencegah hal tersebut Sedangkan fosfor merah stabil di udara pada suhu kamar, meskipun bereaksi pada proses pemanasan. Arsenik stabil di udara kering, tetapi pada

udara lembab akan terbentuk noda hitam. Ketika

dipanaskan di udara, arsen menyublim pada 615C dan terbentuk As4O 6, bukan As4O10. Sb kurang reaktif dan stabil terhadap air dan udara serta pada suhu kamar. Pada pemanasan di udara terbentuk Sb 4O6, Sb4O8, atau Sb4O10. Bi membentuk Bi2O3 pada pemanasan (Lee, 1991). Kelarutan

Kelarutan oksida unsur golongan VA dalam air adalah (Setianingsih, 2011):

Kelarutan oksida unsur golongan VA dalam larutan basa (Setianingsih, 2011):

Kelarutan oksida unsur golongan VA dalam larutan asam (Setianingsih, 2011):

Berikut ini adalah sifat fisik dari masing – masing unsur golongan VA:

• Sifat-sifat fisik nitrogen:

Nitrogen merupakan gas yang tidak berwarna, berbau dan berasa dengan kepadatan 1,25046 gram/liter. Dengan perbandingan, kerapatan udara sekitar 1,29 gram per liter. Nitrogen berubah dari gas menjadi cairan pada suhu -195,79°C (-320,42°F). Ia berubah dari cair menjadi padat pada suhu -210,01°C (-346,02°F). Ketika ia membeku, ia menjadi padatan putih yang terlihat seperti salju. Nitrogen sedikit larut dalam air. Sekitar dua liter nitrogen dapat larut dalam 100 liter air (Anonymous 1, 2011). Tabel 4. Sifat fisik unsur nitrogen (Barbalace 1, 2011)

Massa atom

14.00674

Titik didih

77.5K ; -195.65°C ; -320.17°F

Kerapatan

1.2506g/L pada 273K & 1atm

Gambaran

Gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa

Entalpi atomisasi

472.8 kJ/mol pada 25°C

Entalpi fusi

0.36 kJ/mol

Entalpi penguapan

2.79 kJ/mol

Panas penguapan

2.7928kJ/mol

Titik leleh

63.29K; -209.86°C; -345.75°F

Volume molar

17.3 cm3/mol

Keadaan fisik (pada 20°C & 1atm)

Gas

Panas spesifik

1.04J/gK

• Sifat-sifat fisik fosfor :

Fosfor setidaknya ada dalam tiga bentuk alotrop. Alotrop adalah bentuk-bentuk unsur dengan sifat fisik dan kimia yang berbeda. Tiga alotrop utama dinamakan untuk warna mereka: fosfor putih (juga disebut fosfor kuning), fosfor merah, dan fosfor hitam (juga disebut fosfor violet). Alotrop ini semua memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda (Anonymous 2, 2011). Fosfor merupakan padatan putih lunak yang transparan. Titik lebur adalah 44,1°C (111°F) dan titik didih 280°C (536°F). Ia memiliki kepadatan 1,88 gr/cm 3. Jika disimpan dalam ruang hampa, akan menyublim jika terkena cahaya. Sublimasi adalah proses dimana suatu perubahan padat menjadi gas ketika dipanaskan, tanpa terlebih dahulu mengubah ke

cairan. Fosfor putih berpendar. Ia melepaskan cahaya putih kehijauan yang indah. Ia tidak larut dengan baik dalam air, tetapi larut dalam cairan lain, seperti benzena, kloroform, dan karbon disulfida. Fosfor putih kadang-kadang muncul agak kekuningan karena akibat fosfor merah (Anonymous2, 2011). Fosfor merah adalah serbuk merah. Hal ini dapat dibuat dengan memanaskan fosfor putih dengan menggunakan katalis pada 240°C (464°F). Katalis adalah zat yang digunakan untuk mempercepat atau memperlambat suatu reaksi kimia tanpa mengalami perubahan itu sendiri. Tanpa katalis, fosfor merah menyublim pada 416°C (781°F). Kepadatan adalah 2,34 gr/cm 3. Ia tidak larut dalam bebarapa cairan (Anonymous 2, 2011). Fosfor hitam terlihat seperti serbuk grafit. Grafit adalah bentuk karbon yang digunakan dalam arang isi pensil. Fosfor hitam dapat dilakukan dengan menerapkan tekanan yang ekstrim untuk fosfor putih. Ia memiliki kerapatan 3,56-3,83 gr/cm 3. Salah satu sifat yang menarik adalah bahwa ia mengalirkan arus listrik meskipun menjadi non-logam (Anonymous 2, 2011). Tabel 5. Sifat fisik unsur fosfor (Barbalace 2, 2011)

Massa atom

30.97376

Titik didih

553K , 280°C, 536°F

Kerapatan

1.82g/cc pada 300K

Gambaran

Padatan lunak, lembut berwana putih; serbuk merah kecoklatan; atau padatan coklat

Entalpi atomisasi


Entalpi fusi

0.63 kJ/mol

Entalpi penguapan

12.43 kJ/mol

Panas penguapan

12.129kJ/mol

Titik leleh

317.45K ; 44.3°C; 111.7°F

Volume molar

17 cm3/mol


Padatan

Panas spesifik Tekanan uap

0.77J/gK 20.8Pa pada 44.3°C

• Sifat-sifat fisik arsen:

Arsen terjadi dalam dua bentuk alotrop. Alotrop adalah bentuk-bentuk unsur dengan sifat fisik dan kimia yang berbeda. Bentuk yang lebih umum dari arsen adalah mengkilat, abuabu, rapuh, logam yang tampak padat. Bentuk yang kurang umum adalah padatan seperti

kristal berwarna kuning. Hal ini dihasilkan ketika uap arsen yang didinginkan tiba-tiba (Anonymous 3, 2011). Ketika dipanaskan, arsen tidak meleleh, karena sebagian besar zat padat. Sebaliknya, ia berubah langsung menjadi uap (gas). Proses ini dikenal sebagai sublimasi. Namun, di bawah tekanan tinggi, arsen dapat dipaksa untuk mencair pada sekitar 814°C (1.500°F). Arsen memiliki kerapatan 5,72 gram/cm 3 (Anonymous 3, 2011). Tabel 6. Sifat fisik unsur arsen (Barbalace 3, 2011)

Massa atom

74.92159

Titik didih

876K; 603°C; 1117°F

Kerapatan

5.72g/cc pada 300K

Gambaran

Non-logam yang berlapis berwana abu-abu, rapuh

Entalpi atomisasi


Entalpi fusi

24.44 kJ/mol

Entalpi penguapan

34.76 kJ/mol

Panas penguapan

34.76kJ/mol

Titik leleh

1081K; 808°C; 1486°F

Volume molar

13.08 cm3/mol


Padat

Panas spesifik

0.33J/gK

Sifat-sifat fisik antimon:

Keempat bentuk allotrop dari antimon dikenal sebagai abu-abu, hitam, kuning dan eksplosif. Bentuk-bentuk hitam, kuning, dan eksplosif tidak stabil. Abu-abu, satu-satunya bentuk stabil antimon, yang dianggap antimon logam biasa. Ia berwarna putih keperakan dan menunjukkan sebuah kilau kebiruan atau keunguan. Logam antimon terjadi secara alami. Berat atom 121,75 dan nomor atom adalah 51. Kedua isotop yang stabil adalah Sb

121

dan

Sb123. Konfigurasi elektron kulit valensi terluar adalah 5s 2 5p3. Radius antimon adalah ~ 0.150 nm. Volume atom antimon adalah 18,4 cm 3/mol pada 25°C (Steve, 2009). Tabel 7. Sifat fisik unsur antimony (Barbalace 4, 2011)

Massa atom

121.757

Titik didih

1860K ; 1587°C; 2889°F

Kerapatan

6.684g/cc pada 300K

Gambaran

Logam putih kebiruan yang rapuh, keras

Entalpi atomisasi


Entalpi fusi

19.87 kJ/mol

Entalpi penguapan

67.9 kJ/mol

Panas penguapan

77.14kJ/mol

Titik leleh

904.05K ; 630.9°C; 1167.6°F

Volume molar

18.22 cm3/mol


Padat


0.21J/gK 2.49E-09Pa pada 630.9°C

Sifat-sifat fisik bismuth:

Bismut merupakan logam lembut keperakan dengan permukaan yang cerah, mengkilat dan semburat kekuningan atau merah muda. Logam mudah berubah dan tidak dapat dibuat (bekerja) pada suhu kamar. Titik leburnya adalah 271°C (520°F) dan titik didihnya adalah 1.560°C (2480°F). Kepadatan adalah 9,78 gram/cm 3 (Anonymous 4, 2011). Tabel 8. Sifat fisik unsur bismuth (Barbalace 5, 2011)

Massa atom

208.9804

Titik didih

1837K; 1564°C; 2847°F

Kerapatan

9.75g/cc pada 300K

Gambaran Entalpi atomisasi


Entalpi fusi

10.9 kJ/mol

Entalpi penguapan

151 kJ/mol

Panas penguapan

104.8kJ/mol

Titik leleh

544.67K; 271.52°C; 520.74°F

Volume molar

21.37 cm3/mol


Padat


1. Sifat – Sifat Kimia Unsur Golongan VA

0.12J/gK 0.000627Pa pada 271.52°C

Sifat kimia dari unsur golongan VA antara lain (Moeller, 1952): Persamaan Umum

Keterangan

xZ + yM → MyZx

Dengan logam, yang secara umum memiliki elektropositif tinggi, kecenderungan menurun dari Z=N ke Z=Bi

2Z + 3H2 → 2H3Z 4Z + 3O2 → (Z2O3)2

Dengan N2 Dengan P, As, Sb, Bi. P menghasilkan P 4O10 dengan adanya kelebihan O2. Sedangkan jika ada kelebihan N 2 menghasilkan NO atau NO 2

2Z + 3X2 → 2ZX3

Dengan P, As, Sb, Bi. ZX 5 terbentuk dengan adanya kelebihan halogen dengan P, As, Sb dan F 2, Cl2, Br 2

2Z + 3S → Z2S3

Khususnya dengan Sb, Bi. Sulfida lainnya juga dihasilkan dengan P, As

Keterangan: Z=P, As, Sb, Bi khususnya dan N hanya jika disebutkan X2=molekul halogen Berikut ini adalah sifat kimia dari masing – masing unsur golongan VA: • Sifat kimia nitrogen (Winter 1, 2011):

1. Reaksi dengan udara Nitrogen tidak bereaksi dengan udara pada kondisi normal 2. Reaksi dengan air Nitrogen tidak dapat bereaksi dengan air. Tapi dapat melarut sejumlah kira – kira x gr/kg pada 20 oC (297 K) dan tekanan 1 atm. 3. Reaksi dengan halogen Gas nitrogen tidak bereaksi dengan halogen pada kondisi normal 4. Reaksi dengan asam Gas nitrogen tidak bereaksi dengan asam pada kondisi normal 5. Reaksi dengan basa Gas nitrogen tidak bereaksi dengan basa pada kondisi normal • Sifat kimia fosfor (Winter 2, 2011):

1. Reaksi dengan udara Fosfor putih dapat bercahaya dalam kegelapan ketika diletakkan pada udara yang lembab dalam proses yang dikenal sebagai chemiluminescence. Fosfor putih harus ditangani dengan penuh kehati – hatian. Secara spontan fosfor akan terbakar dalam udara pada suhu ruang untuk membentuk fosfor pentaoksida, terkadang bisa juga tetrafosfor dekaoksida, P4O10.

P4(s) + 5O2(g) → P4O10(s) Dengan kontrol tertentu (75% O 2, 25% N2, 90 mmHg), campuran dibentuk, salah satu dari hasilnya adalah fosfor trioksida, terkadang tetrafosfor heksaoksida P 4O6. P4(s) + 3O2(g) → P4O6(s) 2. Reaksi dengan air Fosfor putih bersinar dalam kegelapan ketika diletakkan pada udara yang lembab dalam proses yang dikenal sebagai chemiluminescence. 3. Reaksi dengan halogen Fosfor putih, P4, bereaksi sangat cepat dengan semua halogen pada temperatur ruang untuk membentuk fosfor trihalida. Sehingga, fosfor bereaksi dengan fluorin, klorin, bromin dan iodin, untuk membentuk fosfor(III) fluorida, fosfor(III) klorida, fosfor (II) bromida dan fosfor(III) iodida. P4(s) + 6F2(g) → 4PF3(g) P4(s) + 6Cl2(g) → 4PCl3(l) P4(s) + 6Br 2(g) → 4PBr 3(l) P4(s) + 6I2(g) → 4PI3(g) Fosfor putih, P 4, bereaksi dengan iodin, I 2, dalam karbon disulfida (CS 2) untuk membentuk fosfor(II) oksida, P 2I4. Senyawa yang sama dibentuk dalam reaksi antara fosfor merah dan iodin, I2, pada suhu 180oC. P4(s) + 4I2(g) → 2P2I4(g) 4. Reaksi dengan asam Fosfor tidak bereaksi dengan asam non-oksidator encer • Sifat kimia arsen (Winter 3, 2011):

1. Reaksi dengan udara Arsen stabil pada udara kering, tapi permukaannya dapat mengalami oksidasi secara perlahan dalam udara yang lembab menghasilkan bercak – bercak kecoklatan dan akhirnya menjadi warna hitam yang menutupi unsur tersebut. Ketika dibakar di udara, arsenik akan menyala menjadi arsenik trioksida, terkadang tetraarsenat heksaoksida, As 4O6. Ketika dibakar dengan oksigen, arsenik akan menyala membentuk arsenik pentaoksida, terkadang bisa juga membentuk tetraarsenat dekaoksida, As 4O10 dan As4O6. 4As(s) + 5O2(g) → As4O10(s) 4As(s) + 5O2(g) → As4O10(s) 4As(s) + 3O2(g) → As4O6(s) 2. Reaksi dengan air Arsenat tidak bereaksi dengan air tanpa adanya udara di bawah kondisi normal 3. Reaksi dengan halogen

Arsenat bereaksi dengan fluorin, F 2, untuk membentuk gas pentafluorida arsenat(V) fluorida 2As(s) + 5F2(g) → 2 AsF5(g) (tak berwarna) Arsenat bereaksi pada kondisi terkontrol dengan halogen fluorin, klorin, bromin dan iodin untuk membentuk trihalida arsenat(III) fluorida, arsenat(III) klorida, arsenat(III) bromida, dan arsenat(III) iodida. 2As(s) + 3F2(g) → 2AsF3(l) (tak berwarna) 2As(s) + 3Cl2(g) → 2AsCl3(l) (tak berwarna) 2As(s) + 3Br 2(g) → 2AsBr 3(s) (kuning pucat) 2As(s) + 3I2(g) → 2AsI3(s) (merah) • Sifat kimia antimony (Winter 4, 2011):

1. Reaksi dengan udara Ketika dipanaskan, antimony bereaksi dengan oksigen dalam udara membentuk trioksida antimony(III) oksida, Sb 2O3. Api yang dihasilkan berwarna putih kebiruan. 4Sb(s) + 3O2(g) → 2Sb2O3(s) 2. Reaksi dengan air Pada bara merah, antimony bereaksi dengan air untuk membentuk trioksida antimony(III) oksida, Sb2O3. Antimony bereaksi lebih lambat pada temperatur lingkungan. 2Sb(s) + 3H2O(g) → Sb2O3(s) + 3H2(g) 3. Reaksi dengan halogen Antimony dapat bereaksi pada kondisi tertentu dengan halogen untuk membentuk trihalida antimony(III)fluorida, antimony(III) klorida, antimony(III) bromida dan antimony(III) iodida. 2Sb(s) + 3F2(g) → 2SbF3(s) (putih) 2Sb(s) + 3Cl2(g) → 2SbCl3(s) (putih) 2Sb(s) + 3Br 2(g) → 2SbBr 3(s) (putih) 2Sb(s) + 3I2(g) → 2SbI3(s) (merah)p 4. Reaksi dengan asam Antimony terlarut dalam asam sulfat pekat panas, H 2SO4, atau asam nitrat, HNO 3, untuk membentuk larutan yang mengandung Sb(III). Reaksi asam sulfat menghasilkan gas sulfur(IV) dioksida. Antimony tidak bereaksi dengan asam klorida tanpa adanya oksigen. • Sifat kimia bismuth (Winter5, 2011):

1. Reaksi dengan udara Ketika dipanaskan, bismuth bereaksi dengan oksigen dalam udara membentuk trioksida bismuth(III) oksida, Bi2O3. Warna nyalanya adalah putih kebiruan. 4Bi(s) + 3O2(g) → 2Bi2O3(s)

2. Reaksi dengan air Pada bara api yang panas, bismuth bereaksi dengan air membentuk trioksida bismuth(III) oksida, Bi2O3. 2Bi(s) + 3H2O(g) → Bi2O3(s) + 3H2(g) 3. Reaksi dengan halogen Bismuth bereaksi dengan fluorin, F 2, membentuk pentafluorida bismuth(V) fluorida. 2Bi(s) + 5F2(g) → 2 BiF5(s) (putih) Bismuth bereaksi pada kondisi tertentu dengan halogen fluorin, klorin, bromin dan iodin untuk membentuk trihalida bismuth(III) fluorida, bismuth (III) klorida, bismuth(III) bromida dan bismuth(III) iodida. 2Bi(s) + 3F2(g) → 2BiF3(s) 2Bi(s) + 3Cl2(g) → 2BiCl3(s) 2Bi(s) + 3Br 2(g) → 2BiBr 3(s) 2Bi(s) + 3I2(g) → 2BiI3(s) 4. Reaksi dengan asam Bismuth terlarut dalam asam sulfat pekat panas, H 2SO4 atau asan nitrat, HNO 3 untuk membentuk larutan yang mengandung Bi(III). Reaksi asam sulfat menghasilkan gas sulfur(IV) dioksida. Reaksinya dengan asan klorida dengan adanya oksigen dapat dihasilkan bismuth(III) klorida. 4Bi(s) + 3O2(g) + 12HCl(aq) → 4BiCl3(aq) + 6H2O(l) 1. Jenis Ikatan ↑↑↑↑↓Mayoritas

senyawa pada golongan ini dibentuk melalui ikatan kovalen (Lee, 1991). ↑↓

↑

2s

↑

↑

2p

Tiga pasang elektron bebas membentuk ikatan σ dengan tiga atom yang lain. Empat pasang elektron menghasilkan bentuk tetrahedral dengan satu pasang elektron sebagai pasangan elektron bebas (Lee, 1991). Bilangan koordinasi 4 diperoleh jika pasangan elektron bebas didonorkan (yang digunakan untuk membentuk ikatan koordinasi) dengan atom atau ion lain. Sebagai contoh ion ammonium [H3 N → H]+ (Lee, 1991).

PERTANYAAN DAN JAWABAN

Pertanyaan

1. Mengapa fosfor di alam cenderung membentuk beberapa alotrop? 2. Mengapa fosfor hitam merupakan isotop paling stabil dibanding fosfor merah dan putih? 3.

Mengapa gas N 2 bersifat inert pada temperatur ruang?

4.

Bagaimanakah bentuk molekul N 2O yang lebih stabil dan mengapa demikian?

5.

Mengapa bilangan oksidasi dari n itrogen tidak hanya +3 dan +5 melainkan dari -3 sampai +5?

Jawaban: 1.

Fosfor ini cenderung dapat membentuk alotrop dikarenakan fosfor mencari bentuk yang paling stabil. Ikatan jenis π-π seperti pada N2 kurang efektif untuk menjaga kestabilannya sehingga fosfor akan lebih cenderung membentuk struktur molekul diskret atau struktur rantai (Winter 6, 2011). Fosfor dapat berada dalam beberapa bentuk alotrop di alam. Tiga alotrop utama dari fosfor menurut pertambahan reaktifitasnya yaitu (Winter 6, 2011): 1.

Fosfor putih atau kuning Merupakan bentuk alotropi yang paling gampang diperoleh tetapi bukan yang paling stabil karena dapat berubah menjadi bentuk alotrop lain. Bentu alotropi ini adalah tetrahedral. Fosfor putih terbakar ketika bersentuhan dengan udara dan dapat berubah menjadi fosfor merah ketika terkena panas atau cahaya. Fosfor putih juga dapat berada dalam keadaan alfa dan beta yang dipisahkan oleh suhu transisi -3,8°C.

2.

Fosfor merah Berbentuk tetrahedral. Fosfor merah relatif lebih stabil dan menyublim pada 170°C pada tekanan uap 1 atm, tetapi terbakar akibat tumbukan atau gesekan.

3.

Fosfor hitam Alotrop fosfor hitam mempunyai struktur seperti grafit dimana atom-atom tersusun dalam lapisan-lapisan heksagonal yang menghantarkan listrik. Merupakan alotropi darifosfor yang paling stabil sehingga bersifat inert.

1.

Fosfor hitam hampir memiliki struktur yang sama jika dibanding fosfor merah, namun kestabilan fosfor hitam lebih tinggi dibanding fosfor merah karena ikatan yang terbentuk. Pada fosfor hitam, terbentuk rantai panjang (dalam Kimia Organik dikenal sebagai polimer, dalam kimia anorganik hanya disebut rantai). Dengan rantai yang panjang itu, terbentuk sudut ikat yang relatif besar sehingga masing-masing atom fosfor membentuk

geometri piramida segitiga. Fosfor hitam bersifat inert dan struktur yang berlapis (Vinchemz, 2011).

Gambar 6. Struktur atom fosfor hitam (Emsley, 2002)

Fosfor merah lebih reaktif dan mudah meledak bila bersentuhan dengan udara bebas. Hal tersebut disebabkan sudut ikat yang terlalu kecil antara atom-atom fosfor sehingga terjadi daya tolakan yang relatif besar pada atom-atom yang berdekatan. Jika di dalam Kimia Organik, hal tersebut disebut energi regangan, semakin besar keinginan atom untuk memperbesar sudut ikat, semakin besar pula energi regangan atom tersebut (Vinchemz, 2011). 2. Nitrogen merupakan unsur diamagnetik yang berada di alam dalam molekul diatomiknya,N2.

Molekul N2 tersebut terdapat ikatan rangkap tiga N≡ N dengan panjang ikatan yang pendek yaitu 1,09Å. Karena ikatannya yang pendek ikatan tersebut sangatlah sulit untuk diputuskan. Ikatan N≡ N tersebut sangat stabil dan membutuhkan energi yang sangat tinggi untuk pemutusannya (945,4 kJ/mol). Sehingga nitrogen akan cenderung inert terhadap unsur lain pada temperatur kamar (Lee, 1991). 3.

Molekul N2O adalah molekul yang linear yang merupakan molekul triatomik dengan 16 elektron pada kulit terluar dari masing – masing atomnya, seperti pada CO 2 dan N3-. Tapi, CO2 adalah molekul yang simetris (O=C=O), sedangkan pada N 2O energi orbitalnya lebih disukai dalam bentuk molekul asimetris N-N-O daripada molekul simetris N-O-N. Panjang ikatannya pendek dan orde ikatannya adalah N-N 2,73 dan N-O 1,61 (Lee, 1991). N

1,126 Å N

1,186 Å O

Berdasarkan pernyataan di atas dapat diketahui bahwa orde ikatan N-N lebih tinggi daripada N-O, sehingga panjang ikatan N-N akan lebih pendek daripada N-O yang berarti bahwa energi ikatan N-N lebih tinggi daripada energi ikatan N-O. Oleh karena itu, jika bentuk molekul N-O-N energi ikatan molekulnya akan lebih rendah daripada energi ikatan molekul N-N-O sehingga molekul N 2O akan lebih stabil dalam bentuk N-N-O.

4. Nitrogen

mempunyai 5 elektron pada kulit terluarnya, dengan konfigurasi 2s 2 2p3. ↑↑↓↑↑2s2

2p3 ↑↓

↑

↑

Tabel 9. Konfigurasi elektronik dan keadaan oksidasi (Lee, 1991)

Unsur Konfigurasi elektronik Nitrogen [He] 2 2p3 2s -3 Fosfor [Ne] 3s2 3p3 Arsen [Ar] 3d10 4s2 4p3 Antimon [Kr] 4d10 5s2 5p3 Bismut [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3

Keadaan oksidasi -2 -1 0 1 2 3 3 3 3 3

4 5 5 5 5 5

Orbital s terisi penuh yaitu 2 elektron yang berpasangan. Pasangan elektron pada orbital s tersebut cenderung inert (efek pasangan inert). Karena pengaruh tersebut untuk melepaskan elektron pada orbital s dibutuhkan energi yang besar .sehingga hanya elektron pada orbital p yang akan dilepaskan atau digunakan untuk berikatan. Maka hanya dihasilkan nitrogen dengan valensi tiga, bukan valensi lima. Semua unsur dari golongan 5 ini mempunyai lima elektron dalam kulit terluarnya. Unsur golongan 5 ini menunjukkan keadaan oksidasi maksimum lima terhadap oksigen dengan menggunakan lima elektron terluar untuk membentuk ikatan. Kecenderungan untuk pasangan elektron s untuk tetap inert (efek pasangan inert) meningkat dengan meningkatnya massa atom. Sehingga, hanya elektron p yang hanya digunakan untuk berikatan dan menghasilkan molekul trivalensi. Valensi lima dan tiga telah ditunjukkan oleh halogen dan sulfur. Hidrida adalah trivalent. Nitrogen menunjukkan jarak yang sangat lebar dari keadaan oksidasinya (-III) dalam ammonia NH 3, (-II) dalam hidrazin N 2H4, (-I) dalam hidroksilamin NH 2OH, (0) dalam nitrogen N 2, (+1) dalam oksida nitrat N 2O, (+II) dalam oksida nitrat NO, (+III) dalam asam nitrit HNO 2, (+IV) dalam nitrogen dioksida NO2 dan (+V) asam nitrat HNO 3 (Lee, 1991).

↑

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous1,

2011,

Nitrogen ,

http://www.chemistryexplained.com/elements/L-

P/Nitrogen.html, diakses tanggal 31 Maret 2011 Anonymous2,

2011,

Phosphorus,

http://www.chemistryexplained.com/elements/L-

P/Phosphorus.html , diakses tanggal 31 Maret 2011 Anonymous3,

2011,

Arsenik ,

http://www.chemistryexplained.com/elements/A-

C/ Arsenik.html, diakses tanggal 31 Maret 2011 Anonymous4,

2011,

Bismuth,

http://www.chemistryexplained.com/elements/A-

C/Bismuth.html, diakses tanggal 31 Maret 2011 Barbalace 1, Kenneth, 2011, Periodic Table of Elements - Nitrogen - N , http://Environmental Chemistry.com/yogi/periodic/N.html, diakses tanggal 31 Maret 2011 Barbalace 2,

Kenneth, 2011,

Periodic

Table

of

Elements

-

Phosphorus

-

P ,

http://EnvironmentalChemistry.com/yogi/periodic/P.html , diakses tanggal 31 Maret 2011 Barbalace 3, Kenneth, 2011, Periodic Table of Elements - Arsenik – As, http://Environmental Chemistry.com/yogi/periodic/As.html, diakses tanggal 31 Maret 2011 Barbalace 4, Kenneth, 2011, Periodic Periodic Table of Elements - Antimony – Sb, http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Sb.html , diakses tanggal 31 Maret 2011 Barbalace 5, Kenneth, 2011, Periodic Periodic Table of Elements - Bismuth – Bi, http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Bi.html , diakses tanggal 31 Maret 2011 Emsley, J., 2002, The 13th Element: The Sordid Tale of Murder, Fire and Phosphorus , John Wiley & Sons, London Lee, J. D., 1991, Concise Inorganic Chemistry Fourth Edition, Chapman & Hall, London Moller, T., 1952, Inorganic Chemistry An Advanced Textbook , John Willey & Sons, Inc., Japan Setianingsih, T., 2011, Golongan VA, http://chemistry.lsu.edu/webpub/golongan_va_pdf , diakses pada tanggal Steve,

2009,

Physical

Properties

of

Antimony ,

http://antimonyproperties.blogspot.com/2009/03/physical-properties-of-antimony.html , diakses tanggal 31 Maret 2011

Vinchemz,

2011,

Mengapa

fosfor

hitam

stabil? ,

paling

http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090401001627AA8M62U , diakses tanggal 31 Maret 2011 Winter 1,

M.,

2011,

Chemical

Reactions

of

The

Nitrogen ,

Elements:

http://webelements.com/nitrogen/chemistry.html , diakses pada tanggal 31 Maret 2011 Winter 2,

M.,

2011,

Chemical

Reactions

of

The

Elements:

Phosphorus ,


M.,

2011,

Chemical

Reactions

of

The

Elements:

Arsenic ,


M.,

2011,

Chemical

Reactions

of

The

Elements:

Antimony ,


M.,

2011,

Chemical

Reactions

of

The

Elements:

Bismuth ,

http://webelements.com/nitrogen/chemistry.html , diakses pada tanggal 31 Maret 2011 Winter 6, Mark, 2011, Phosphorus Web Element: The Periodic Table on The Web, http://www.webelements.com/phosphorus/ , diakses tanggal 29 Maret 2011

Kel 1 . Gol VA. Konsep

Recommend Documents