GOLONGAN NITROGEN

GOLONGAN VA
Dra. Tutik Setianingsih, M.Si.
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Brawijaya
Tabel 1. Keberadaan Unsur – Unsur Golongan VA
Unsur
Kelimpahan
Gas N2 menjadi bagian dari udara di atmosfir (78%),
N
dan jumlah yang sangat sedikit sebagai
NH3 and HNO3
Sebagai batuan fosfat apatit ---- misal: mineral
P
fluorapatit, Ca5(PO4)3F dan hidroksiapatit,
Ca5(PO4)3OH
As
Sb
Bi
Mineral sulfida, misalnya realgar (As4S4), orpiment
(As2S3), arsenolit (As2O3), arsenopirit (FeAsS)
Mineral sulfida, misalnya stibnite (Sb2S3) dan ulmanit
(NiSbS), serta sejumlah kecil logam Sb
Mineral sulfida dan oksida, misalnya bismit (Bi2O3),
bismutinit (Bi2S3), bismutit [(BiO)2CO3]
Isolasi unsur
Nitrogen :
a. Distilasi udara cair
b.Memanaskan larutan ammonium nitrat pekat::
NH4NO2 (aq)
N2 (g) + H2O (l)
c.Memanaskan ammonium dikromat:
(NH4)2Cr2O7 (s)
Cr2O3 (s) + 4H2O + N2 (g)
Fosfor
Tabel 2. Jenis – Jenis Fosfor dan Cara Isolasinya
Jenis fosfor
Cara isolasi
1500oC
Fosfor putih
2Ca5(PO4) 3 + 6SiO2 + 10C
10CO + P4
6CaSiO3 +
Fosfor merah
Memanaskan fosfor putih pada 300oC dalam vakum
Fosfor hitam
Memanaskan fosfor putih pada temperatur dan tekanan tinggi
Arsenium :
Pada skala industri dibuat dengan cara memanaskan mineral dalam vakum. Gas Arsen
yang diperoleh dikondensasi menjadi padatan:
FeAsS (700oC)
FeS + As(g)
As(s)
Antimon :
Sb2S3 digosok dengan logam besi sehingga sulfidanya bereaksi dengan besi :
Sb2S3 + 3Fe
2Sb + 3FeS
Atau mineral antimony dipanaskan sehingga terbentuk oksida Sb2O3 yang selanjutnya
direaksikan dengan arang dengan adanya natrium sulfat :
2Sb2O3 + 3C
4Sb + 3CO2
Bismut :
Diproduksi sebagai produk samping industri Cu, Pb, Sn, Au, dan Zn dengan tahap
akhir melibatkan reduksi oksida bismut dengan arang.
Tabel 3. Kegunaan Unsur – Unsur Golongan VA
Unsur
Kegunaan
- gas
: udara inert pelindung bahan mudah teroksidasi
N
- cair : pendingin
P
Racun tikus, alloy
Aditif Cu, Pb dan beberapa alloy untuk meningkatkan kekuatan,
As
kekerasan, atau glow
Sebagai aditif Ge dan Si untuk semiconduktor
- Digunakan dalam teknologi semikonduktor untuk pembuatan
detector inframerah, diode, peralatan efek Hall
Sb
- Untuk alloy dengan persentase 1 – 20 % untuk meningkatkan
kekerasan dan kekuatan mekanik Pb
- Baterai, alloy antifriksi, peluru, lapisan kabel
- Untuk pembuatan besi lunak
- Katalis pada pembuatan serat akrilat
- Bahan termokopel (mempunyai negatifitas paling tinggi)
Bi
- Matriks bahan bakar uranium dalam reactor nuklir
- Detreksi kebakaran
- Kosmetik
- Obat-obatan
Tabel 4. Sifat – Sifat Unsur – Unsur Golongan VA
I (kJ/mol)
Unsur
χp
rkov
(Å)
Kenampakan dan sifat
Konfigurasi
elektron
N
1410
3,04
0,7
Gas, bp -196oC
2s2 2p3
P
1020
2,06
1,10
Padatan polimorfi (*)
3s2 3p3
As
953
2,18
1,21
Padatan gelap
4s2 4p3
Sb
840
2,05
1,41
Bi
710
2,02
1,51
Padatan, kilap logam,
mudah rapuh
5s2 5p3
Padatan, kilap logam,
mudah rapuh
6s2 6p3
(*) Polimorfi : Jenis senyawa sama, bentuk kristal berbeda
ALLOTROPI (Jenis Unsur Sama, Struktur Berbeda)
Tabel 5. Allotropi Fosfor
Allotropes
Fosfor putih
Fosfor merah
Fosfor hitam
Properties
Gas & cair : Molekul tetrahedral P4
Padat
: alfa-P4 (kubus), beta-P4 (heksagonal,
> -76.9oC)
spontaneously ignite in air (stored under water!)
Gas dan cair : Molekul tetrahedral P4
Padat : amorf (tersublimasi pada 1 atm dan 17oC), terdiri
atas rantai tetrahedral P4
not spontaneously ignite in air
Padatan dengan struktur seperti grafit –atom tertata dengan
lapisan-lapisan lembar berstruktur heksagonal,
menghantarkan listrik
Tabel 6. Allotropi Arsen
Allotrop
Sifat
Arsen abu-abu (Alfaarsen)
Paling stabil
Struktur rombohedral, mempunyai struktur berlapis.
metallic glow,lunak dan sangat mudah rapuh,
menghantarkan listrik, tersublimasi pada 613°C dan
tekanan atmosfir, meleleh pada 817 °C dan tekanan 36,4
kPa . Sampai 800°C uap arsen berada sebagai As4, di
atas 1700°C sebagai As2.
Arsen kuning
(beta – arsen)
Arsen hitam (amorf)
Struktur heksagonal
Terbentuk dari pendinginan gas arsen. Lunak seperti
wax, tidak menghantarkan listrik. Tidak stabil pada
temperatur ruang jika terkena cahaya dengan cepat
berubah menjadi arsen abu-abu.
Diproduksi dari sublimasi arsen dalam vakum. Pada
pemanasan pada 360°C berubah menjadi arsen abu-abu
Trend sifat dalam golongan VA :
1.
Wujud :
N ---- gas
P, As, Sb, Bi ---- padatan
2.
Potensial ionisasi sangat tinggi (sukar membentuk kation)
-
Hanya Sb dan Bi dapat membentuk senyawa ionik dg F
-
N3+ dan P3+ tidak ada, sedang As3+, Sb3+, Bi3+ terbentuk dalam air
tetapi segera terhidrolisis :
AsCl3 + H2O
3.
H3AsO3 + 3HCl
SbCl3 + H2O
SbOCl + 2HCl
BiCl3 + H2O
BiOCl + 2HCl
Oksida :
N, P, As ---------- oksida asam
Sb ---------- oksida amfoter
Bi --------- oksida basa
(lihat sifat kelarutannya)
4.
N – tidak dapat membentuk kovalensi 5
P, As, Sb, Bi --- bisa mencapai 5, bahkan 6
Contoh : PF5, PF6-
5.
Sifat logam : N, P ---- non logam
As, Sb ---- semi logam
6.
Bi
---- logam
Hidrida makin menurun kestabilannya :
NH3, PH3 --- stabil
AsH3, SbH3 --- kurang stabil
BiH3 --- sangat tidak stabil
Tabel 7. Hidrida Golongan VA dan Sudut HXH
7.
Hidrida
Sudut HXH
NH3
106o 45’
PH3
94o
AsH3
SbH3
91o 30’
91o 30’
Reaktifitas tiap unsur thd larutan HNO3 :
N ---- tidak bereaksi
P
As
Sb
Bi
-------------
H3PO4
H3AsO3
Sb2O5, Sb2O3
Bi(NO3)3.5H2O
8. Konduktivitas listrik :
N ----- isolator
P, As, Sb, Bi ---- konduktor
KELARUTAN OKSIDA GOLONGAN VA
Kelarutan oksida dalam air :
NO2 + H2O
HNO3 + NO (g)
P4O6 + H2O
H3PO3
P4O10 + H2O
H3PO4
As4O6 + H2O
H3AsO3
As4O10 + H2O
H3AsO4
Kelarutan oksida dalam larutan basa :
NO2 + OH-
NO3- + NO2- + H2O
Sb4O6 + NaOH
NaSbO2 + H2O
Sb4O10 + NaOH
Na[Sb(OH)6]
Kelarutan oksida dalam larutan asam :
Sb4O6 + 12 HCl Æ 4SbCl3 + 6H2O
Bi2O3 + 6HCl Æ 2BiCl3 + 3H2O
Tabel 8. Perbandingan antara Senyawa PH3 dan NH3
No.
PH3
1.
Gas, titik didih – 87oC
2.
Sedikit larut dalam air:
PH4+ + OH-
PH3 + H2O
3.
4.
NH3
PH3 + O2
Gas, titik didih
– 33,4oC
Sangat larut dalam air
NH4+ + OH-
NH3 + H2O
H3PO4
NH3 dan O2 tidak bereaksi
PH4X (X = halida ) tidak stabil,
cenderung terdekomposisi menjadi
NH4X stabil
PH3 dan HX
Tabel 9. Perbandingan antara Senyawa HNO3 dan HNO2
No.
1.
HNO3
Stabil sbg senyawa murni (cair)
HNO2
Tidak stabil, terdekomposisi mjd
HNO3 dan gas NO
2.
Larutannya bersifat asam kuat
Asam lemah
3.
Bersifat oksidator .
Bersifat oksidator .
Contoh : S ---- H2SO4 dan gas NO
Contoh : S2- ---- S dan gas NO
Sifat garam nitrat :
Sifat garam nitrat :
4.
a.
larut dalam air
d.
larut dalam air
b.
pada pemanasan
e.
pada pemanasan tdk
terdekomposisi menjadi
nitrit dan gas O2
c.
tdk bereaksi dg lar. asam
terdekomposisi
f.
bereaksi dg lar. Asam
membentuk nitrat dan gas
NO
Tabel 10. HIDRIDA NITROGEN
Nama
Amonia
Hidrazin/diamin
Hidroksilamin
Rumus kimia
Bil. oks.N
NH3
+3
N2H4
+2
NH2OH
-1
Asam konjugat
NH4+
pKa = 9,26
N2H3+
pKa = 7,93
NH3OH+
pKa = 5,82
Sumber pustaka :
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/N/geol.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/N/uses.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/P/geol.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/P/uses.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/As/uses.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/As/geol.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/ASbgeol.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Sb/uses.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Bi/geol.html
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Bi/uses.html
Atkins, DFS & Langford, CH, 1990, Inorganic Chemistry, Oxford Univ.press,
Oxford
Cotton & Wilkinson, 1989, Kimia AnorganikDasar, penerjemah :Sahati Suharto,
UI-press, Jakarta
Wood, CW., AK Holliday.,1967.,”Inorganic chemistry, an intermediate text,
Ed.3., Butterworth, London