BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Latar Belakang Belakang
Pada Pada
1789 1789
Ant Antoine oine
Lavo Lavoiisier sier
meng mengel elom ompo poka kan n
33
unsu unsurr
kimi kimia. a.
Pengelompokan unsur tersebut berdasarka sifat kimianya. Unsur-unsur kimia di bagi menjadi empat kelompok. Yaitu gas, tanah, logam dan non logam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda. Unsur gas yang di kelompokan oleh Lavoisier adalah cahaya, kalor, oksigen, azote (nitrogen) (nitrogen) dan hidrogen. hidrogen. Unsur-unsur Unsur-unsur yang tergolong tergolong logam adalah sulfur, sulfur, fosfor, karbon, asam klorida, asam flourida dan asam borak. Adapun unsur-unsur logam logam adalah adalah antimo antimon, n, perak, perak, arseni arsenik, k, bismut bismuth. h. Kobalt, Kobalt, tembaga tembaga,, timah timah,, nesi, nesi, mangan, raksa, molibdenum, nikel, emas, platina, tobel, tungsten, dan seng. Adapun yang yang terg tergol olon ong g unsur unsur tana tanah h adal adalah ah kapu kapur, r, magne magnesi sium um oksid oksida, a, bari barium um oksi oksida da,, aluminium oksida, dan silikon oksida. Unsur pada golongan VA adalah Nitrogen adalah Nitrogen (N), dimana bentuk diatomik dari nitrogen adalah unsur yang paling utama dari udara. Unsur-unsur yang lain adalah termasuk Fosfor termasuk Fosfor (P), (P), Arsen (As), Antimon (Sb), Bismut (Bi). Unsur-unsur golongan ini menunjukkan bahwa semua komponen-komponen dari unsur ini mempunyai 5 elektron pada kulit terluarnya, 2 elektron terletak di subkulit s dan 3 terletak di subkulit p. Oleh karena itu mereka kekurangan 3 elektron di kulit terluarnya. Nitrogen biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Nitrogen dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen mengisi 78,08 persen atmosf atmosfir ir Bumi Bumi dan terdap terdapat at dalam dalam banyak banyak jaring jaringan an hidup. hidup. Nitrog Nitrogen en membent membentuk uk banyak senyawa penting seperti asam amino, a moniak, asam nitrat, dan sianida. Unsur Fosfor ditemukan oleh Hannig Brand pada tahun 1669 di Hamburg, Jerman. Hamburg menemukan unsur ini dengan cara 'menyuling' air urin melalui proses penguapan dan setelah dia menguapkan 50 ember air urin, Hamburg baru
1
menemu menemukan kan unsur unsur yang yang dia ingink inginkan. an. Namany Namanyaa berasa berasall dari dari bahasa bahasa Latin Latin yaitu yaitu phosphoros yang berarti 'pembawa terang' karena keunikannya yaitu bercahaya dalam gelap (glow-in-the dark). dan kini hasil temuan itu telah sangat berkembang dan sangat berguna bagi umat manusia. Antimon merupakan unsur dengan warna putih keperakan, berbentuk kristal padat yang rapuh. Daya hantar listrik (konduktivitas) dan panasnya lemah. Zat ini menyublim (menguap dari fasa padat) pada suhu rendah. Sebagai sebuah metaloid, antimon menyerupai logam dari penampilan fisiknya tetapi secara kimia ia bereaksi berbeda dari logam sejati. Bismut Bismut merupak merupakan an logam logam dengan dengan krista kristall trival trivalen en ini memil memiliki iki sifat sifat kimia kimia mirip dengan arsen dan antimoni. Dari semua jenis logam, unsur ini paling bersifat diamagnetik diamagnetik dan merupakan merupakan unsur kedua setelah setelah raksa yang memiliki memiliki konduktivitas konduktivitas termal termal terenda terendah. h. Senyaw Senyawaa bismut bismut bebas bebas timbal timbal sering sering diguna digunakan kan sebaga sebagaii bahan bahan kosmetik dan dalam bidang medis. Arsenik secara kimiawi memiliki karakteristik yang serupa dengan Fosfor, dan sering dapat digunakan sebagai pengganti dalam berbagai reaksi biokimia dan jug jugaa bera beracu cun. n. Arse Arseni nik k dan dan bebe bebera rapa pa seny senyaw awaa arse arseni nik k juga juga dapa dapatt lang langsu sung ng tersublimasi, berubah dari padat menjadi gas tanpa menjadi cairan terlebih dahulu. 1.2 1.2 Tu Tujua juan n
1. Mahasiswa Mahasiswa mengeta mengetahui hui sejarah sejarah dari unsur-unsur unsur-unsur golongan golongan VA 2. Mahasi Mahasiswa swa mengetah mengetahui ui sifatsifat-sif sifat at dari unsur golonga golongan n VA, baik sifat sifat kimia kimia ataupun sifat fisika 3. Maha Mahasi sisw swaa meng menget etah ahui ui manf manfaa aatt dan dan baha bahaya ya dari dari masi masing ng-m -mas asin ing g unsu unsur r golongan VA 1.3 Manfaa Manfaatt
1. Mahasiswa Mahasiswa dapat dapat mengetahu mengetahuii sejarah sejarah dari dari unsur-un unsur-unsur sur golonga golongan n VA 2. Mahasi Mahasiswa swa dapat menget mengetahui ahui sifatsifat-sif sifat at dari unsure unsure golongan golongan VA, baik baik sifat kimia ataupun sifat fisika 3. Mahasi Mahasiswa swa dapat menget mengetahu ahuii manfaa manfaatt dan bahaya bahaya dari dari masing-m masing-masi asing ng unsur golongan VA
2
menemu menemukan kan unsur unsur yang yang dia ingink inginkan. an. Namany Namanyaa berasa berasall dari dari bahasa bahasa Latin Latin yaitu yaitu phosphoros yang berarti 'pembawa terang' karena keunikannya yaitu bercahaya dalam gelap (glow-in-the dark). dan kini hasil temuan itu telah sangat berkembang dan sangat berguna bagi umat manusia. Antimon merupakan unsur dengan warna putih keperakan, berbentuk kristal padat yang rapuh. Daya hantar listrik (konduktivitas) dan panasnya lemah. Zat ini menyublim (menguap dari fasa padat) pada suhu rendah. Sebagai sebuah metaloid, antimon menyerupai logam dari penampilan fisiknya tetapi secara kimia ia bereaksi berbeda dari logam sejati. Bismut Bismut merupak merupakan an logam logam dengan dengan krista kristall trival trivalen en ini memil memiliki iki sifat sifat kimia kimia mirip dengan arsen dan antimoni. Dari semua jenis logam, unsur ini paling bersifat diamagnetik diamagnetik dan merupakan merupakan unsur kedua setelah setelah raksa yang memiliki memiliki konduktivitas konduktivitas termal termal terenda terendah. h. Senyaw Senyawaa bismut bismut bebas bebas timbal timbal sering sering diguna digunakan kan sebaga sebagaii bahan bahan kosmetik dan dalam bidang medis. Arsenik secara kimiawi memiliki karakteristik yang serupa dengan Fosfor, dan sering dapat digunakan sebagai pengganti dalam berbagai reaksi biokimia dan jug jugaa bera beracu cun. n. Arse Arseni nik k dan dan bebe bebera rapa pa seny senyaw awaa arse arseni nik k juga juga dapa dapatt lang langsu sung ng tersublimasi, berubah dari padat menjadi gas tanpa menjadi cairan terlebih dahulu. 1.2 1.2 Tu Tujua juan n
1. Mahasiswa Mahasiswa mengeta mengetahui hui sejarah sejarah dari unsur-unsur unsur-unsur golongan golongan VA 2. Mahasi Mahasiswa swa mengetah mengetahui ui sifatsifat-sif sifat at dari unsur golonga golongan n VA, baik sifat sifat kimia kimia ataupun sifat fisika 3. Maha Mahasi sisw swaa meng menget etah ahui ui manf manfaa aatt dan dan baha bahaya ya dari dari masi masing ng-m -mas asin ing g unsu unsur r golongan VA 1.3 Manfaa Manfaatt
1. Mahasiswa Mahasiswa dapat dapat mengetahu mengetahuii sejarah sejarah dari dari unsur-un unsur-unsur sur golonga golongan n VA 2. Mahasi Mahasiswa swa dapat menget mengetahui ahui sifatsifat-sif sifat at dari unsure unsure golongan golongan VA, baik baik sifat kimia ataupun sifat fisika 3. Mahasi Mahasiswa swa dapat menget mengetahu ahuii manfaa manfaatt dan bahaya bahaya dari dari masing-m masing-masi asing ng unsur golongan VA
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Nitroge Nitrogen n
Nitrogen Nitrogen atau zat lemas adalah unsur kimia yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.
Gambar1 : Tampilan unsur nitrogen colorless (tanpa warna)
Nitrogen mengisi 78,08 persen atmosfir Bumi dan terdapat dalam banyak jarin jaringan gan hidup. hidup. Nitrog Nitrogen en ditemu ditemukan kan oleh oleh Daniel Rutherford Rutherford pada pada 1772, 1772, yang yang menyebutnya udara beracun atau udara tetap. tetap. Pengetahuan bahwa terdapat pecahan udara yang tidak membantu membantu dalam pembakaran telah diketahui oleh ahli kimia sejak akhir abad ke-18 lagi. Nitrogen pada masa yang lebih kurang sama oleh Carl Wilhelm Scheele, Scheele, Henry Cavendish, Cavendish, dan Joseph Priestley, Priestley, yang menyebutnya sebagai udara terbakar atau udara udara telah telah flogi flogista stat t . Gas nitrog nitrogen en adalah adalah cukup cukup lemas lemas sehing sehingga ga dinamakan oleh Antoine Lavoisier sebagai Lavoisier sebagai azote, azote, daripada perkataan Yunani αζωτος yang bermaksud "tak bernyawa". Istilah tersebut telah menjadi nama kepada nitrogen dalam perkataan Perancis dan kemudiannya berkembang ke bahasa-bahasa lain. Senyawa nitrogen diketahui sejak Zaman Pertengahan Eropa. Eropa. Ahli alkimia mengetahui asam nitrat sebagai aqua fortis. fortis. Campuran asam hidroklorik dan asam regia, yang diakui karena kemampuannya untuk melarutkan nitrat dinamakan akua regia, emas. emas. Kegunaa Kegunaan n senyaw senyawaa nitrog nitrogen en dalam dalam bidang bidang pertan pertanian ian dan perusa perusahaan haan pada pada awalny awalnyaa ialah ialah dalam dalam bentuk bentuk kalium kalium nitrat nitrat,, teruta terutama ma dalam dalam penghas penghasila ilan n serbuk serbuk
3
peledak (garam mesiu), dan kemudiannya, sebagai baja dan juga stok makanan ternak kimia. Unsur ini ditemukan oleh Hannig Brand pada tahun 1669 di Hamburg, Jerman. Dia menemukan unsur ini dengan cara 'menyuling' air urin melalui proses penguapan dan setelah dia menguapkan 50 ember air urin, dia baru menemukan unsur yang dia inginkan. Namanya berasal dari bahasa Latin yaitu phosphoros yang berarti 'pembawa terang' karena keunikannya yaitu bercahaya dalam gelap (glow-in-the dark). dan kini hasil temuan itu telah sangat berkembang dan sangat berguna bagi umat manusia. Pembentukan senyawa nitrogen sintetis pertama dilakukan oleh Priestley dan Cavendish yang melewatkan percikan bunga api listrik di dalam bejana berisi udara bebas dan akhirnya mendapatkan nitrat setelah sebelumnya melarutkan oksida yang terbentuk dalam reaksi dengan alkali. Penemuan ini cukup besar di masanya, mengingat kebutuhan senyawa nitrogen untuk pupuk yang besar namun sayangnya alam tidak cukup untuk memenuhinya. Karena itu, adanya senyawa nitrogen yang dapat dibuat di dalam laboratorium memberikan peluang baru. Namun usaha dari proses ini tidak berjalan dengan mudah mengingat banyaknya kebutuhan energi yang besar dan efisiensinya yang terlalu rendah. Setelah ini banyak proses terus dikembangkan untuk perbaikan. Nitrogen pernah diikatkan dari udara sebagai kalsium sianida, namun tetap saja proses ini masih terlalu mahal. Proses-proses lain juga tidak terlalu berbeda, seperti pengolahan termal atas campuran oksida nitrogen (NOX), pembentukan sianida dari berbagai sumber nitrogen, pembentukan aluminium nitrida, dekomposisi amonia dan sebagainya. Semuanya tidak menunjukkan harapan untuk dapat dikomersialkan walaupun secara teknis semua proses ini terbukti dapat dilaksanakan. Sampai akhirnya Haber dan Nernst melakukan penelitian yang menyeluruh tentang keseimbangan antara nitogen dan hidrogen di bawah tekanan sehingga membentuk amonia. Dari penelitian ini pula didapatkan beberapa katalis yang sesuai. Reaksi ini sebenarnya membutuhkan tekanan sistem yang tinggi, tetapi pada masa itu
4
peralatan yang memadai belum ada dan mereka merancang peralatan baru untuk reaksi tekanan tinggi (salah satu sumbangan dari perkembangan industri baru ini). Bukan peralatan tekanan tinggi saja yang akhirnya tercipta karena dipicu oleh tuntutan industri nitrogen ini. Haber dan Bosch, ilmuwan lain yang bekerjasama dengan Haber, juga mengembangkan proses yang lebih efisien dalam usahanya menghasilkan hidrogen dan nitrogen murni. Proses sebelumnya adalah dengan elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen murni, dan distilasi udara cair untuk mendapatkan nitrogen murni yang kedua usaha ini masih terlalu mahal untuk diaplikasikan dalam mengkomersialkan proses baru pembuatan amonia mereka. Maka mereka menciptakan proses lain yang lebih murah. Usaha bersama mereka mencapai kesuksesan pada tahun 1913 ketika berhasil membentuk amonia pada tekanan tinggi. Proses baru ini masih memerlukan banyak energi namun pengembangan lebih lanjut terus dilakukan. Dengan cepat proses ini berkembang melebihi proses sintetis senyawa nitrogen lainnya, dan menjadi dominan sampai sekarang dengan perbaikan-perbaikan besar masih berlanjut. Sifat-sifat
Nitrogen adalah zat non logam, dengan elektronegatifitas 3.0. Mempunyai 5 elektron di kulit terluarnya. Oleh karena itu trivalen dalam sebagian besar senyawa. Nitrogen mengembun pada suhu 77K (-196oC) pada tekanan atmosfir dan membeku pada suhu 63K (-210oC). Sifat Fisik Nitrogen
1.
Massa atom
= 14.0067(2) g/mol
2.
Konfigurasi elektron = 1s2 2s2 2p3
3.
Fasa
= gas
4.
Massa jenis
= (0 °C; 101,325 kPa) 1.251 g/L
5.
Titik lebur
6.
Titik didih
= 77.36 K (-195.79 °C, -320.42 °F)
7.
Titik kritis
= 126.21 K , 3.39 MPa
8.
Kalor peleburan
= (N2) 0.720 kJ/mol
9.
Kalor penguapan
= (N2) 5.57 kJ/mol
= 63.15 K (-210.00 °C, -346.00 °F)
5
10.
Kapasitas kalor
= (25 °C) (N2) 29.124 J/(mol·K)
11.
Struktur kristal
= Hexagonal
12.
Bilangan oksidasi
= ± 3, 5, 4, 2 (strongly acidic oxide)
13.
Elektronegativitas
= 3.04 (skala Pauling)
14.
Jari-jari atom
15.
Jari-jari atom (terhitung)
= 56 pm
16.
Jari-jari kovalen
= 75 pm
17.
Jari-jari Van der Waals
= 155 pm
18.
Tidak bersifat magnetik
19.
Konduktivitas termal = (300 K) 25.83 mW/(m·K)
20.
Kecepatan suara
= 65 pm
= (gas, 27 °C) 353 m/s
Sifat Kimia Nitrogen
Pada kondisi atau keadaan normal normal nitrogen tidak bereaksi dengan udara, air, asam dan basa. Senyawa
Hidrida utama nitrogen ialah amonia (NH3) walaupun hidrazina (N2H4) juga banyak ditemukan. Amonia bersifat basa dan ter larut sebagian dalam air membentuk ion ammonium (NH4+). Amonia cair sebenarnya sedikit amfiprotik dan membentuk ion ammonium dan amida (NH2-) keduanya dikenal sebagai garam amida dan nitrida (N3-), tetapi terurai dalam air. Gugus bebas amonia dengan atom hidrogen tunggal atau ganda dinamakan amina. Rantai, cincin atau struktur hidrida nitrogen yang lebih besar juga diketahui tetapi tak stabil. Peranan biologi
Nitrogen merupakan unsur kunci dalam asam amino dan asam nukleat, dan ini menjadikan nitrogen penting bagi semua kehidupan. Protein disusun dari asam-asam amino, sementara asam nukleat menjadi salah satu komponen pembentuk DNA dan RNA. Polong-polongan, seperti kedelai, mampu menangkap nitrogen secara langsung dari atmosfer karena ber simbiosis dengan bakteri bintil akar.
6
Isotop
Ada 2 isotop Nitrogen yang stabil yaitu: 14 N dan 15 N. Isotop yang paling banyak adalah 14 N (99.634%), yang dihasilkan dalam bintang-bintang dan yang selebihnya adalah 15 N. Di antara sepuluh isotop yang dihasilkan secara sintetik, 1 N mempunyai paruh waktu selama 9 menit dan yang selebihnya sama atau lebih kecil dari itu. Nitrogen dalam perindustrian
Peranan nitrogen dalam perindustrian relatif besar dan industri yang menggunakan unsur dasar nitrogen sebagai bahan baku utamanya disebut pula sebagai industri nitrogen. Nitrogen yang berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan pupuk dan telah banyak membantu intensifikasi produksi bahan makanan di seluruh dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen telah berhasil memperjelas berbagai asas proses kimia dan proses tekanan tinggi serta telah menyumbang banyak perkembangan di bidang teknik kimia. Sebelum adanya proses fiksasi (pengikatan) nitrogen secara sintetik, sumber utama nitogen untuk keperluan pertanian hanyalah bahan limbah dan kotoran hewan, hasil dekomposisi dari bahan-bahan tersebut serta amonium sulfat yang didapatkan dari hasil sampingan pembuatan kokas dari batubara. Bahan-bahan seperti ini tidak mudah ditangani belum lagi jumlahnya yang tidak mencukupi semua kebutuhan yang diperlukan. Salpeter Chili, salpeter dari air kencing hewan dan manusia, dan amonia yang dikumpulkan dari pembuatan kokas menjadi penting belakangan ini tetapi akhirnya disisihkan lagi oleh amonia sintetik dan nitrat. Amonia merupakan bahan dasar bagi pembuatan hampir semua jenis produk yang memakai nitrogen. Bahan baku
Bahan baku utama yang banyak digunakan dalam industri nitrogen adalah udara, air, hidrokarbon dan tenaga listrik . Batubara dapat menggantikan hidrokarbon namun membutuhkan penanganan yang lebih rumit, sehingga proses menjadi kompleks dan berakibat pada mahalnya biaya operasi.
7
Penggunaan
Nitrogen
memiliki
berbagai
keperluan.
Selain
pembuatan
ammonia,
penggunaan terbesar, nitrogen digunakan dalam industri elektronik untuk flush udara dari tabung vakum sebelum tabung dimeteraikan. Bola lampu pijar yang memerah dengan gas nitrogen sebelum diisi dengan nitrogen argon gas campuran. Dalam operasi pengerjaan logam, nitrogen digunakan untuk mengontrol furnace atmospheres during annealing (heating and slowly cooling tungku atmosfer selama annealing (pemanasan dan pendinginan perlahan metal for strengthening). logam untuk memperkuat). Nitrogen digunakan untuk membuat berbagai bahan peledak termasuk ammonium nitrate, amonium nitrat, nitroglycerin, nitrogliserin, nitrocellulose, and nitroselulosa, dan trinitrotoluene (TNT). trinitrotoluene (TNT). Hal ini digunakan sebagai refrigeran baik untuk pembekuan perendaman produk makanan dan untuk transportasi makanan, dan dalam bentuk cair itu digunakan industri minyak untuk membangun tekanan dalam sumur untuk memaksa. minyak mentah ke permukaan. Penggunaan gas amonia bermacam-macam ada yang langsung digunakan sebagai pupuk, pembuatan pulp untuk kertas, pembuatan garam nitrat dan asam nitrat, berbagai jenis bahan peledak , pembuatan senyawa nitro dan berbagai jenis refrigeran. Dari gas ini juga dapat dibuat urea, hidrazina dan hidroksilamina. Gas amonia banyak juga yang langsung digunakan sebagai pupuk, namun jumlahnya masih terlalu kecil untuk menghasilkan jumlah panen yang maksimum. Maka dari itu diciptakan pupuk campuran, yaitu pupuk yang mengandung tiga unsur penting untuk tumbuhan (N + P2O5 + K 2O). Pemakaian yang intensif diharapkan akan menguntungkan semua pihak. Nitrogen dapat mempercepat penyulingan minyak, N2 cair digunakan untuk mendinginkan hasil makanan dan ban yang memakai nitrogen punya banyak manfaat dibanding jika ban yang masih menggunakan angin biasa. Manfaat yang didapat jika ban memakai nitrogen diantaranya adalah : 1. Pertama yang bisa dirasakan adalah bantingan suspensi mobil akan terasa lebih lembut dibandingkan jika ban masih menggunakan angin biasa. Hal ini karena gas
8
nitrogen mampu menjaga elastisitas ban yang dipakai, sehingga kelenturan karet ban dapat terjaga. 2. Nitrogen dapat menutup pori-pori karet ban dengan baik, sehingga tekanan ban dapat bertahan lebih lama, kurang lebih hingga 1 bulan lamanya, sangat berbeda dengan angin biasa yang umumnya setelah 4 atau 5 hari tekanannya akan berkurang. Selain itu nitrogen juga dapat memberi lapisan semacam oil, sehingga bagian dalam ban tidak cepat kering. 3. Nitrogen tidak mudah memuai dan terpengaruh suhu panas, sehingga tekanan ban dengan nitrogen akan mampu stabil saat kondisi ban sudah terpengaruh suhu panas, entah itu saat mobil melaju pada kecepatan tinggi seperti saat melintasi jalan tol ataupun saat kondisi pemukaan jalan mulai panas. Sehingga dengan nitrogen resiko pecah ban akibat tekanan ban yang meningkat dapat dikurangi. 4. Dalam keadaan darurat, seperti saat ban bocor, nitrogen tetap dapat dicampur dengan angin biasa. Namun sebaiknya, jika telah menemukan bengkel yang dapat mengisi ban dengan nitrogen, maka secepatnya tekanan ban dikuras dan kembali di isi dengan nitrogen. Bahaya Nitrogen
Limbah baja nitrat merupakan penyebab utama pencemaran air sungai dan air bawah tanah. Senyawa yang mengandung siano (-CN) menghasilkan garam yang sangat beracun dan bisa membawa kematian pada hewan dan manusia. 2.2 Fosfor
Fosfor adalah unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15. Fosfor berupa nonlogam, bervalensi banyak, termasuk golongan nitrogen, banyak ditemui dalam batuan fosfat anorganik dan dalam semua sel hidup tetapi tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur bebasnya. Fosfor amatlah reaktif, memancarkan pendar cahaya yang lemah ketika bergabung dengan oksigen, ditemukan dalam berbagai bentuk, dan merupakan unsur penting dalam makhluk hidup. Fosfor berupa berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah tembaga atau perak , dan zink silikat (Zn2SiO4)yang dicampur dengan mangan.
9
Gambar 2 : tampilan unsure fosfor Bentuk
Fosforus dapat berada dalam empat bentuk atau lebih alotrop: putih (atau kuning), merah, dan hitam (atau ungu). Yang paling umum adalah fosforus merah dan putih, keduanya mengelompok dalam empat atom yang berbentuk tetrahedral. Fosforus putih terbakar ketika bersentuhan dengan udara dan dapat berubah menjadi fosforus merah ketika terkena panas atau cahaya. Fosforus putih juga dapat berada dalam keadaan alfa dan beta yang dipisahkan oleh suhu transisi-3,8 °C. Fosforus merah relatif lebih stabil dan menyublim pada 170 °C pada tekanan uap 1 atm, tetapi terbakar akibat tumbukan atau gesekan. Alotrop fosforus hitam mempunyai struktur seperti
grafit
atom-atom
tersusun
dalam
lapisan-lapisan
heksagonal
yang
menghantarkan listrik . Fosfor diproduksi dengan mereduksi kalsium fosfat, Ca3(PO4)2, dengan batuan kuarsa dan batu bara. Alotrop fosfor meliputi fosfor putih, fosfor merah, dan fosfor hitam.
Gambar Fosfor putih, merah, hitam
Fosfor putih adalah molekul dengan komposisi P4 (Gambar 4.7). Fosfor putih memiliki titik leleh rendah (mp 44.1o C) dan larut dalam benzen atau karbon disulfida. Karena fosfor putih piroforik dan sangat beracun, fosfor putih harus ditangani dengan hati-hati.
10
Fosfor merah berstruktur amorf dan strukturnya tidak jelas. Komponen utamanya diasumsikan berupa rantai yang dibentuk dengan polimerisasi molekul P4 sebagai hasil pembukaan satu ikatan P-P. Fosfor merah tidak bersifat piroforik dan tidak beracun, dan digunakan dalam jumlah yang sangat banyak untuk memproduksi korek dan sebagainya. Fosfor hitam adalah isotop yang paling stabil dan didapatkan dari fosfor putih pada tekanan tinggi (sekitar 8 GPa). Fosfor hitam memiliki kilap logam dan berstruktur lamelar. Walaupun fosfor hitam bersifat semikonduktor pada tekanan normal, fosfor hitam menunjukkan sifat logam pada tekanan tinggi (10 GPa). Senyawa fosfor sebagai ligan
Fosfin tersier, PR 3, dan fosfit tersier, P(OR) 3, merupakan ligan yang sangat penting dalam kimia kompleks logam transisi. Khususnya trifenilfosfin, P(C6H5)3, trietil fosfin, P(C 2H5)3, dan turunannya merupakan ligan yang sangat berguna dalam banyak senyawa kompleks, sebab dimungkinkan untuk mengontrol dengan tepat sifat elektronik dan sterik dengan memodifikasi substituennya (bagian 6.3 (c). Walaupun ligan-ligan ini adalah donor sigma, ligan-ligan ini dapat menunjukkan karakter penerima pi dengan mengubah substituennya menjadi penerima elektron Ph (fenil), OR, Cl, F dan sebagainya. Urutan karakter penerima elektron diperkirakan dari frekuensi uluran C-O dan pergeseran kimia 13C NMR senyawa logam karbonil fosfin atau fosfit tersubstitusi adalah sbb (Ar adalah aril dan R adalah alkil). PF3 > PCl3 > P(OAr)3 > P(OR)3 > PAr 3 > PRAr 2 > PR 2Ar > PR 3
11
Di pihak lain, C. A. Tolman telah mengusulkan sudut pada ujung kerucut yang mengelilingi substituen ligan fosfor pada jarak kontak van der Waals dapat digunakan sebagai parameter untuk mengukur keruahan sterik fosfin atau fosfit. Parameter ini, disebut sudut kerucut, dan telah digunakan secara meluas (Gambar 4.8). Bila sudut kerucut besar, bilangan koordinasi akan menurun karena halangan sterik, dan konstanta kesetimbangan disosiasi dan laju disosiasi ligan fosfor menjadi lebih besar (Tabel 4.2). Ungkapan numerik efek sterik sangat bermanfaat dan banyak studi telah dilakukan untuk mempelajari hal ini.
Sifat-sifat
Secara umum fosforus membentuk padatan putih yang lengket yang memiliki bau yang tidak enak tetapi ketika murni menjadi tak berwarna dan transparan.
12
Nonlogam ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam karbon disulfida. Fosforus murni terbakar secara spontan di udara membentuk fosforus pentoksida. Sifat Fisik Fosfor
1.
Massa atom
= 30,973761(2) g/mol
2.
Konfigurasi elektron
= [ Ne] 3s2 3p3
3.
Jumlah elektron tiap kulit
= 2, 8, 5
4.
Fase
= padat
5.
Massa jenis (sekitar suhu kamar ) = (putih) 1,823 g/cm³
6.
Massa jenis (sekitar suhu kamar ) = (merah) 2,34 g/cm³
7.
Massa jenis (sekitar suhu kamar ) = (hitam) 2,69 g/cm³
8.
Titik lebur
9.
Titik didih
10.
Kalor peleburan
= (putih) 0,66 kJ/mol
11.
Kalor penguapan
= 12,4 kJ/mol
12.
Kapasitas kalor
= (25 °C) (putih) 23,824 J/(mol·K)
13.
Struktur kristal
= Monoklinik
14.
Bilangan oksidasi
= ±3, 5, 4 (oksida asam lemah)
15.
Elektronegativitas
= 2,19 (skala Pauling)
16.
Jari-jari atom
= 100 pm
17.
Jari-jari atom (terhitung)
= 98 pm
18.
Jari-jari kovalen
= 106 pm
19.
Jari-jari Van der Waals
= 180 pm
20.
Tidak bersifat magnetik
21.
Konduktivitas termal
= (putih) 317,3 K (44,2 °C, 111,6 °F) = 550 K (277 °C, 531 °F)
= (300 K) (putih) 0,236 W/(m·K)
Sifat Kimia Fosfor
1.
Reaksi fosfor dengan Air Fosfor putih bersinar dalam gelap saat terkena udara lembab dalam proses yang dikenal sebagai chemiluminescence.
13
2.
Reaksi fosfor dengan Udara Fosfor putih harus ditangani dengan hati-hati. Hal spontanteously bila menyatu di udara pada suhu kamar untuk membentuk "fosfor pentoksida" tetraphosphorus desaoksida, P4O10. P4 (s) + 5O2 (g)
P4O10 (s)
kontrol hati-hati (75% O2, N 2 25%, 50°C, 90 mm Hg), campuran terbentuk, salah satu produk di mana adalah "fosfor trioksida" tetraphosphorus hexaoxide, P4O6. P4 (s) + 3O2 (g) 3.
P4O6 (s)
Reaksi fosfor dengan halogen Fosfor Putih, P4 bereaksi keras dengan semua halogen di temeperature ruang untuk membentuk fosfor (III) trihalides. P4 (s) + 6F2 (g)
4PF3 (g)
P4 (s) + 6Cl2 (g)
4PCl3 (g)
P4 (s) + 6Br 2 (g)
4PBr 3 (g)
P4 (s) + 6I2 (g)
4PI3 (g)
Fosfor putih bereaksi dengan yodium dalam karbon disulfida (CS2) untuk membentuk fosfor (II) iodida. Senyawa yang sama terbentuk dalam reaksi antara fosfor merah dan yodium pada 180°C. P4 (s) + 4I2 (g)
2P2I4 (g)
4. Reaksi Fosfor dengan asam Fosfor tidak bereaksi dengan larutan asam non oksidasi. Manfaat atau Kegunaan
Dalam beberapa tahun terakhir, asam fosfor yang mengandung 70% – 75% P2O5, telah menjadi bahan penting pertanian dan produksi tani lainnya. Permintaan untuk pupuk secara global telah meningkatkan produksi fosfat yang banyak. Fosfat juga digunakan untuk produksi gelas spesial, seperti yang digunakan pada lampu sodium. Kalsium fosfat digunakan untuk membuat perabotan China dan untuk memproduksi mono-kalsium fosfat. Fosfor juga digunakan dalam memproduksi baja, perunggu fosfor, dan produk-produk lainnya. Trisodium fosfat sangat penting sebagai agen pembersih, sebagai pelunak air, dan untuk menjaga korosi pipa-pipa. Fosfor
14
juga merupakan bahan penting bagi sel-sel protoplasma, jaringan saraf dan tulang. Kegunaan fosfor yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol dan deterjen. Kegunaan fosfor yang paling umum ialah pada ragaan tabung sinar katoda (CRT) dan lampu pendar , sementara fosfor dapat ditemukan pula pada berbagai jenis mainan yang dapat berpendar dalam gelap (glow in the dark). Kegunaan fosforus yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen. 2.3 Arsen
Arsen, arsenik, atau arsenikum adalah unsur metaloid dalam tabel periodik yang memiliki simbol As dan nomor atom 33. Arsen adalah bahan metaloid yang terkenal beracun dan memiliki tiga bentuk alotropik; kuning, hitam, dan abu-abu. Arsenik dan senyawa arsenik digunakan sebagai pestisida, herbisida, insektisida, dan dalam berbagai aloy. Di alam biasanya arsen terdapat dalam bentuk mineral pada kerak bumi seperti realgar (As4S4), orpiment (As2S2), arsenolit (As2O3) dan mineral besi seperti arsenopirit (FeAsS) dan leolingit (FeAs2).
Gambar 3 : tampilan arsen berwarna abu-abu metalik Arsenik dikenal dan digunakan di Persia dan di banyak tempat lainnya sejak zaman dahulu. Bahan ini sering digunakan untuk membunuh, dan gejala keracunan arsenik sulit dijelaskan, sampai ditemukannya tes Marsh, tes kimia sensitif untuk mengetes keberadaan arsenik. Karena sering digunakan oleh para penguasa untuk menyingkirkan lawanlawannya dan karena daya bunuhnya yang luar biasa serta sulit dideteksi, arsenik disebut Racun para raja, dan Raja dari semua racun. Dalam zaman Perunggu, arsenik sering digunakan di perunggu, yang membuat campuran tersebut lebih keras.
15
Warangan, yang sering digunakan sebagai bahan pelapis permukaan keris, mengandung bahan utama arsen. Arsen membangkitkan penampilan pamor keris dengan mempertegas kontras pada pamor. Selain itu, arsen juga meningkatkan daya bunuh senjata tikam itu. Albertus Magnus dipercaya sebagai orang pertama yang menemukan bagaimana mengisolasi elemen ini di tahun 1250. Pada tahun 1649 Johan Schroeder mempublikasi 2 cara menyiapkan arsenik.
Lambang alkimia untuk arsenik
Pada zaman Ratu Victoria di Britania Raya, arsenik dicampurkan dengan cuka dan kapur dan dimakan oleh kaum perempuan untuk meningkatkan penampilan wajah mereka, membuat kulit mereka lebih putih untuk menunjukkan bahwa mereka tidak bekerja di ladang. Arsenik juga digosokkan di muka dan di lengan kaum perempuan untuk memutihkan kulit mereka. Namun ini sangat tidak dianjurkan sekarang. Sifat-sifat
Arsenik secara kimiawi memiliki karakteristik yang serupa dengan Fosfor , dan sering dapat digunakan sebagai pengganti dalam berbagai reaksi biokimia dan juga beracun. Ketika dipanaskan, arsenik akan cepat teroksidasi menjadi oksida arsenik, yang berbau seperti bau bawang putih. Arsenik dan beberapa senyawa arsenik juga dapat langsung tersublimasi, berubah dari padat menjadi gas tanpa menjadi cairan terlebih dahulu. Zat dasar arsenik ditemukan dalam dua bentuk padat yang berwarna kuning dan metalik, dengan berat jenis 1,97 dan 5,73. Sifat Fisika Arsenik
1.
Massa atom
= 74,92160(2) g/mol
2.
Konfigurasi elektron
= [Ar ] 3d10 4s2 4p3
3.
Fase
= solid
4.
Massa jenis (suhu kamar )
= 5,727 g/cm³
5.
Massa jenis cair pada titik lebur
= 5,22 g/cm³
16
6.
Titik lebur
= 1090 K (817 °C, 1503 °F)
7.
Titik didih
8.
Kalor peleburan
= (abu-abu) 24,44 kJ/mol
9.
Kalor penguapan
= 34,76 kJ/mol
10.
Kapasitas kalor
= (25 °C) 24,64 J/(mol·K)
11.
Struktur kristal
= Rhombohedral
12.
Bilangan oksidasi
= ±3, 5 (oksida asam lemah)
13.
Elektronegativitas
= 2,18 (skala Pauling)
14.
Jari-jari atom
= 115 pm
15.
Jari-jari atom (terhitung)
= 114 pm
16.
Jari-jari kovalen
= 119 pm
17.
Jari-jari Van der Waals
= 185 pm
18.
Tidak bersifat magnetik
19.
Resistivitas listrik
20.
Konduktivitas termal
= 887 K (614 °C, 1137 °F)
= (20 °C) 333 nΩ·m = (300 K) 50,2 W/(m·K)
Sifat Kimia Arsenik
1. Reaksi arsenik dengan air Arsenik tidak bereaksi dengan air dalam ketiadaan udara dalam kondisi normal. 2. Reaksi arsenik dengan udara Arsenik stabil di udara kering, tetapi permukaan mengoksidasi perlahan di udara lembab untuk memberikan perunggu menodai dan akhirnya penutup hitam. Ketika dipanaskan di udara, arsenik menyatu "arsenik trioksida" tetra-arsenik hexaoxide, As4O6. Hal ini disertai dengan pendar di bawah beberapa kondisi. Ketika dipanaskan dalam oksigen, arsenik menyatu untuk membentuk "arsen pentoksida" tetra-arsenik decaoxide. 4As (s) + 5O2 (g)
As4O10 (s)
4As (s) + 3O2 (g)
As4O6 (s)
3. Reaksi arsenik dengan halogen Arsenik bereaksi dengan fluor untuk membentuk arsen gas (V) fluoride 2As (s) + 5F2 (g)
2AsF5 (g)
17
Arsenik bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan halogen fluorin, klorin bromin, dan yodium untuk membentuk arsen (III) trihalides. 2As (s) + 3F2 (g)
2AsF3 (l)
2As (s) + 3Cl2 (g)
2AsCl3 (l)
2As (s) + 3Br 2 (g)
2AsBr 3 (l)
2As (s) + 3I2 (g)
2AsI3 (l)
Arsen dan lingkungan
Beberapa tempat di bumi mengandung arsen yang cukup tinggi sehingga dapat merembes ke air tanah. WHO menetapkan ambang aman tertinggi arsen di air tanah sebesar 50 ppb (bagian per milyar). Kebanyakan wilayah dengan kandungan arsen tertinggi adalah daerah aluvial yang merupakan endapan lumpur sungai dan tanah dengan kaya bahan organik. Diperkirakan sekitar 57 juta orang meminum air tanah yang terkontaminasi arsen berlebih, sehingga berpotensi meracun. Arsenik dalam air tanah bersifat alami, dan dilepaskan dari sedimen ke dalam air tanah karena tidak adanya oksigen pada lapisan di bawah permukaan tanah. Air tanah ini mulai dipergunakan setelah sejumlah LSM dari barat meneliti program air sumur besar-besaran pada akhir abad ke-20, namun gagal menemukan keberadaan arsenik dalam air tanah. Diperkirakan sebagai keracunan masal terburuk dalam sejarah dan mungkin musibah lingkungan terparah dalam sejarah. Di Banglades terjadi epidemik keracunan masal disebabkan oleh arsenik. Banyak negara lain di Asia, seperti Vietnam, Kamboja, Indonesia, dan Tibet, diduga memiliki lingkungan geologi yang serupa dan kondusif untuk menghasilkan air tanah yang mengandung arsenik dalam kadar yang tinggi. Manfaat
Penggunaan arsen sangat bervariasi antara lain pada industri pengerasan tembaga dan timbal sebagai bahan pengisi pembentukan campuran logam, industri pengawet
kayu
(bersama
tembaga
dan
krom),
untuk
melapisi
perunggu
(menjadikannya berwarna merah tua), industri cat, keramik, gelas (penjernih dari noda besi) dan kertas dinding.
18
Timbal biarsenat telah digunakan di abad ke-20 sebagai insektisida untuk buah namun mengakibatkan kerusakan otak para pekerja yang menyemprotnya. Selama abad ke-19, senyawa arsen telah digunakan dalam bidang obat-obatan tetapi kebanyakan sekarang telah digantikan dengan obat-obatan modern. Kegunaan lain: •
Berbagai macam insektisida dan racun Galium arsenida adalah material semikonduktor penting dalam sirkuit terpadu. Sirkuit dibuat menggunakan komponen ini lebih cepat tapi juga lebih mahal daripada terbuat dari silikon.
•
Berbagai macam senyawa
1.
Asam arsenat (H3AsO4)
2.
Asam arsenit (H3AsO3)
3.
Arsen trioksida (As2O3)
4.
Arsin (Arsen Trihidrida AsH3)
5.
Kadmium arsenida (Cd3As2)
6.
Galium arsenida (GaAs)
7.
Timbal biarsenat (PbHAsO4) Bahaya Arsenik
Arsenik dan sebagian besar senyawa arsenik adalah racun yang kuat. Arsenik membunuh dengan cara merusak sistem pencernaan, yang menyebabkan kematian oleh karena shock . 2.4 Antimon
Antimon adalah suatu unsur metaloid kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Sb dan nomor atom 51. Lambangnya diambil dari bahasa Latin Stibium. Antimon merupakan metaloid dan mempunyai empatalotropi bentuk. Bentuk stabil antimon adalah logam biru-putih. Antimoni kuning dan hitam adalah logam tak stabil. Antimon digunakan sebagai bahan tahan api, cat, keramik, elektronik dan karet.
19
Gambar 4 : Tampilan unsure antimony silvery lustrous grey (abu-abu keperakan mengkilap) Sifat-sifat
Antimon merupakan unsur dengan warna putih keperakan, berbentuk kristal padat yang rapuh. Daya hantar listrik (konduktivitas) dan panasnya lemah. Zat ini menyublim (menguap dari fasa padat) pada suhu rendah. Sebagai sebuah metaloid, antimon menyerupai logam dari penampilan fisiknya tetapi secara kimia ia bereaksi berbeda dari logam sejati. Sifat Fisika Antimom
1.
Massa atom
= 121.760(1) g/mol
2.
Konfigurasi elektron
= [Kr ] 4d10 5s2 5p3
3.
Jumlah elektron tiap kulit
4.
Fase
5.
Massa jenis (suhu kamar )
= 6.697 g/cm³
6.
Massa jenis cair pada titik lebur
= 6.53 g/cm³
7.
Titik lebur
= 903.78 K (630.63 °C, 1167.13 °F)
8.
Titik didih
9.
Kalor peleburan
= 19.79 kJ/mol
10.
Kalor penguapan
= 193.43 kJ/mol
11.
Kapasitas kalor
= (25 °C) 25.23 J/(mol·K)
12.
Struktur kristal
= Rhombohedral
13.
Bilangan oksidasi
= −3, 3, 5
14.
Elektronegativitas
= 2.05 (skala Pauling)
15.
Jari-jari atom
= 145 pm
16.
Jari-jari atom (terhitung)
= 133 pm
17.
Jari-jari kovalen
= 138 pm
18.
Tidak bersifat magnetic
= 2, 8, 18, 18, 5 = solid
= 1860 K (1587 °C, 2889 °F)
20
19.
Resistivitas listrik
= (20 °C) 417 nΩ·m
20.
Konduktivitas termal
21.
Ekspansi termal
22.
Kecepatan suara (kawat tipis) = (20 °C) 3420 m/s
= (300 K) 24.4 W/(m·K) = (25 °C) 11.0 µm/(m·K)
Sifat Kimia Atimon
1.
Reaksi dengan air Ketika antimon panas merah akan bereaksi dengan air untuk membentuk antimon (III) trioksida. 2Sb (s) + 3H2O (g)
2.
Sb2O3 (s) + 3H2 (g)
Reaksi dengan udara Ketika antimon dipanaskan akan bereaksi dengan oksigen di udara untuk formulir trioksida antimon (III). 4Sb (s) + 3O2 (g)
3.
2Sb2O3 (s)
Reaksi dengan halogen Antimon bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan semua halogen untuk membentuk antimon (III) dihalides. 2Sb (s) + 3F2 (g)
2SbF3 (s)
2Sb (s) + 3Cl2 (g)
2SbCl3 (s)
2Sb (s) + 3Br 2 (g)
2SbBr 3 (s)
2Sb (s) + 3I2 (g)
2SbI3 (s)
4. Reaksi dengan asam Antimon larut dalam asam sulfat pekat panas atau asam nitrat, untuk membentuk solusi yang mengandung Sb (III). Reaksi asam sulfat menghasilkan sulfur (IV) gas dioksida. Antimon tidak bereaksi dengan asam klorida dalam ketiadaan oksigen. Manfaat
Antimon dimanfaatkan dalam produksi industri semikonduktor dalam produksi dioda dan detektor infra merah. Sebagai sebuah campuran, logam semu ini meningkatkan kekuatan mekanik bahan. Manfaat yang paling penting dari antimon
21
adalah sebagai penguat timbal untuk batere. Kegunaan-kegunaan lain adalah campuran antigores, korek api, obat-obatan dan pipa. Oksida dan sulfida antimon, sodium antimonat, dan antimon triklorida digunakan dalam pembuatan senyawa tahan api, keramik , gelas, dan cat. Antimon sulfida alami (stibnit) diketahui telah digunakan sebagai obat-obatan dan kosmetika dalam masa Bibel. Bahaya Antimon
Antimon dan senyawa-senyawanya adalah toksik (meracun). Secara klinis, gejala akibat keracunan antimon hampir mirip dengan keracunan arsen. Dalam dosis rendah, antimon menyebabkan sakit kepala dan depresi. Dalam dosis tinggi, antimon akan mengakibatkan kematian dalam beberapa hari. Senyawa antimon
1. Antimon pentafluorida SbF5 2. Antimon trioksida Sb2O3 3. Antimon trihidrida SbH3 (stibina) 4. Indium antimonida (InSb) 2.5 Bismut
Bismut adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Bi dan nomor atom 83. Logam dengan kristal trivalen ini memiliki sifat kimia mirip dengan arsen dan antimoni. Dari semua jenis logam, unsur ini paling bersifat diamagnetik dan merupakan unsur kedua setelah raksa yang memiliki konduktivitas termal terendah. Senyawa bismut bebas timbal sering digunakan sebagai bahan kosmetik dan dalam bidang medis.
Gambar 5 : Tampilan unsure bismut lustrous reddish white (putih berkilau kemerahan)
22
Bismut (berasal dari bahasa latin bisemutun, dari bahasa Jerman Wismuth) Pada awalnya membingungkan dengan timah dan timbal dimana bismut mempunyai kemiripan dengan elemen itu. Basilius akhirnya menjelaskan sebagian sifatnya di tahun 1450. Claude Francois Geoffroy menunjukkan di tahun 1753 bahwa logam ini berbeda dengan timbal. Di dalam kulit bumi, bismut kira-kira dua kali lebih berlimpah dari pada emas.Biasanya tidak ekonomis bila menjadikannya sebagai tambang utama. Melainkan biasanya diproduksi sebagai sampingan pemrosesan biji logam lainnya misalnya timbal, tungsten dan campuran logam lainnya. Bismut terdapat dialam sebagai bijih sulfide dan Bi2S3 (bismuth glance) dan dalam bijih tembaga, timah dan timbel. Bismut dapat diperoleh dari bijih dengan proses yang sederhana yaitu dipanggang untuk memperoleh oksidasinya Bi2O3 kemudian direduksi dengan karbon atau dengan H2. Bismut yang terdapat dalam senyawanya dengan tingkat oksidasi +3 dan +5. Senyawa bismuth dengan tingkat oksidasi +5 (NaBiO3, BiF5) bersifat oksidator kuat. Semua garam bismuth (III) halida dapat dijumpai namun hanya BeF3 yang ditemui sebahai garam. Seperti halnya pada timah dan timbel, bismut (III) lebih stabil dari pada bismut (V). Sifat-sifat
Diantara logam berat lainnya, bismut tidak berbahaya seperti unsur-unsur lain seperti Timbal, Thallium and Antimon. Dulunya, bismut juga diakui sebagai elemen dengan isotop yang stabil, tapi sekarang sekarang diketahui bahwa itu tidak benar. Tidak ada material lain yang lebih natural diamakentik dibandingkan bismut. Bismut mempunyai tahanan listrik yang tinggi. Ketika terbakar dengan oksigen, bismut terbakar dengan nyala yang berwarna biru. Sifat Fisika Bismut
1.
Massa atom
= 208.98040(1) g/mol
2.
Konfigurasi elektron
= [Xe] 4f 14 5d10 6s2 6p3
3.
Jumlah elektron tiap kulit
4.
Fase
5.
Massa jenis (sekitar suhu kamar )
= 2, 8, 18, 32, 18, 5 = solid = 9.78 g/cm³
23
6.
Massa jenis cair pada titik lebur
= 10.05 g/cm³
7.
Titik lebur
= 544.7 K (271.5 °C, 520.7 °F)
8.
Titik didih
9.
Kalor peleburan
= 11.30 kJ/mol
10.
Kalor penguapan
= 151 kJ/mol
11.
Kapasitas kalor
= (25 °C) 25.52 J/(mol·K)
12.
Struktur kristal
= Rhombohedral
13.
Bilangan oksidasi
= 3, 5 (mildly acidic oxide)
14.
Jari-jari atom
= 160 pm
15.
Elektronegativitas
= 2.02 (skala Pauling)
16.
Jari-jari atom (terhitung)
= 143 pm
17.
Jari-jari kovalen
= 146 pm
18.
Sifat magnetik
19.
Resistivitas listrik
20.
Konduktivitas termal
21.
Ekspansi termal
= (25 °C) 13.4 µm/(m·K)
22.
Kecepatan suara (kawat tipis)
= (20 °C) 1790 m/s
= 1837 K (1564 °C, 2847 °F)
= diamagnetic = (20 °C) 1.29 µΩ·m = (300 K) 7.97 W/(m·K)
Berdasarkan sifat medan magnet atomis, bahan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu diamagnetik, paramagnetik dan ferromagnetik.Berikut akan djelaskan tentang ketiga sifat dari kemagnetan. a. Diamagnetik. Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masingmasing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol. Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan. Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua bahan bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai elektron orbital. Bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai
24
spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan diamagnetik adalah 0μμ<>mχ. Contoh bahan diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng. Bahan diagmanetik memiliki negatif, kerentanan lemah untuk medan magnet. bahan Diamagnetic
sedikit ditolak
oleh medan
magnet dan
materi tidak
mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Dalam bahan diamagnetic semua elektron dipasangkan sehingga tidak ada magnet permanen saat bersih per atom. sifat Diamagnetic timbul dari penataan kembali dari orbit elektron di bawah pengaruh medan magnet luar. Sebagian besar unsur dalam tabel periodik, termasuk tembaga, perak, dan emas, adalah diamagnetic. Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet .Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat. Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron , termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik. Material yang disebut diamagnetik umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air, kayu, senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik serta beberapa logam seperti tembaga, merkuri ,emas dan bismut .Superkonduktor adalah contoh diamagnetik sempurna. Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah: •
Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya
• •
adalah nol. Jika solenoida dirnasukkan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil. Permeabilitas bahan ini: u <> o.
Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur. b. Paramagnetik
25
Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini disebabkan karena gerakan atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil. Permeabilitas bahan paramagnetik adalah 0μμ>, dan suseptibilitas magnetik bahannya .0>mχ contoh bahan paramagnetik: alumunium, magnesium, wolfram dan sebagainya. Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi kumparan toroida. Bahan paramagnetik ada yang positif, kerentanan kecil untuk medan magnet.. Bahan-bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. sifat paramagnetik adalah karena adanya beberapa elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan magnet eksternal. bahan paramagnetik termasuk Magnesium, molybdenum, lithium, dan tantalum Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Material paramagnetik tertarik oleh medan magnet, dan karenanya memiliki permeabilitas magnetis relatif lebih besar dari satu (atau, dengan kata lain, suseptibilitas magnetik positif). Meskipun demikian, tidak seperti ferromagnet
yang
juga
tertarik
oleh
medan
magnet,
paramagnet
tidak
mempertahankan magnetismenya sewaktu medan magnet eksternal tak lagi diterapkan.
Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:
26
•
Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya
•
adalah tidak nol. Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih
besar. • Permeabilitas bahan: u > u o. Contoh: aluminium, magnesium, wolfram, platina, kayu c. Ferromagnetik Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar. Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok. Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain. Bahan feromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling meniadakan. Bahan ini jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi domain yang disearahkan. Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi. Permeabilitas
bahan
ferromagnetik adalah 0μμ>>> dan
suseptibilitas
bahannya 0>>>mχ. contoh bahan ferromagnetik : besi, baja, besi silicon dan lain-lain.
27
Sifat kemagnetan bahan ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut Temperatur Currie. Temperatur Curie untuk besi lemah adalah 770 0C dan untuk baja adalah 1043 0C. Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar. Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik. Dalam domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom (
1012 sampai 1015) adalah sejajar paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat.
Ketika bahan feromagnetik dalam keadaan unmagnitized, wilayah hampir secara acak terorganisir dan medan magnet bersih untuk bagian yang secara keseluruhan adalah nol.. Ketika kekuatan magnetizing diberikan, domain menjadi selaras untuk menghasilkan medan magnet yang kuat dalam bagian.. Besi, nikel, dan kobalt adalah contoh bahan feromagnetik. Komponen dengan materi-materi ini biasanya diperiksa dengan menggunakan metode partikel magnetik. Ferromagnetisme adalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan magnet yang kita jumpai sehari-hari. Ferromagnetisme dan ferromagnetisme merupakan dasar untuk menjelaskan fenomena magnet permanen. Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah: • • •
Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar. Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan kali).Permeabilitas bahan ini: u > uo ( miu > miu nol) Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.
Sifat Kimia Bismut
1.
Reaksi dengan air
28
Ketika bismut panas merah bereaksi dengan air untuk membentuk bismut (III) trioksida. 2Bi (s) + 3H2O (g) 2.
Bi2O3 (s) + 3H2 (g)
Reaksi dengan udara Setelah pemanasan bismut bereaksi dengan oksigen di udara untuk formulir trioksida bismut (III). 4Bi (s) + 3O2 (g)
3.
2Bi2O3 (s)
Reaksi dengan halogen Bismut bereaksi dengan fluor untuk membentuk bismut (V) fluoride. 2Bi (s) + 5F2 (g)
2BiF5 (s)
Bismut bereaksi dalam kondisi yang terkendali dengan halogen fluorin, klorin bromin, dan iodin bismut (III) trihalides. 4.
Reaksi dengan asam 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)
Bismut larut dalam asam sulfat pekat atau asam nitrat, untuk membentuk solusi yang mengandung Bi (III). Reaksi asam sulfat menghasilkan sulfur (IV) gas dioksida. Dengan asam klorida dalam kehadiran oksigen, bismut (III) klorida yang dihasilkan. 4Bi (s) + 3O2 (g) + 12HCl (aq)
4BiCl3 (aq) + 6H2O (l)
Kegunaan •
Bismut oxychloride digunakan dalam bidang kosmetik dan bismut subnitrate
dan subcarbonate digunakan dalam bidang obat-obatan. •
Magnet permanen yang kuat bisa dibuat dari campuran bismanol (MnBi)
•
Bismut digunakan dalam produksi besi lunak
•
Bismut sedang dikembangkan sebagai katalis dalam pembuatan acrilic fiber
29
•
Bismut telah duganakan dalam peyolderan, bismut rendah racun terutama
untuk penyolderan dalam pemrosesan peralatan makanan. •
Sebagai bahan lapisan kaca keramik
•
Aloi bismuth dengan timbel dan antimony digunakan untuk piringan pita
stereo/tiruan
BAB III
30
KESIMPULAN
3.1
Kesimpulan
1. Nitrogen adalah unsur kimia berupa gas yang tidak berwarna yang memiliki lambang N. Nitrogen dapat digunakan untuk mempercepat penyulingan minyak, N2 cair digunakan untuk mendinginkan hasil makanan dan pengisian angin pada kendaraan. 2. Fosfor adalah unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15, berupa nonlogam dan dapat digunakan dalam pembuatan pupuk, dan secara luas digunakan dalam bahan peledak, korek api, kembang api, pestisida, odol dan deterjen. 3. Arsen, arsenik, atau arsenikum adalah unsur metaloid dalam tabel periodik yang memiliki simbol As yang bersifat racun. 4. Antimon adalah suatu unsur metaloid kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Sb dan memiliki daya hantar listrik (konduktivitas) dan panasnya lemah. 5. Bismut adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Bi yang mempunyai tahanan listrik yang tinggi. Ketika terbakar dengan oksigen, bismut terbakar dengan nyala yang berwarna biru. Bismut bersifat diamagnetik.
31
