GROUP 15Nitrogen dan Fosfor
Kimia UnsurChemistry B 13
Presented By :
• Mochamad Fahmi Fuadul Lami’• Reynaldi Suryana• Bagus Khafifudin• M. Ikhya’ Ulumuddin• Dewi Wardatul Jannah• Ilmin Nasifah• Iffatul Mashitoh• Lisana Sidqy Rodliyyah• Muhimma Naela • Dwi Anik Rahmawati
Let’s Get Start......
Pendahuluan
• Memiliki Konfogurasi ns2 np3
• Memiliki Bilangan Oksidasi dari -3 hingga +
• Karakter logamnya semakin kebawah semakin besar
Sifat Umum Golongan 15
Nitrogen
Sejarah
Sifat Fisik & Kimia
Pemanfaatansiklus
Reaksi
Phosphor
Sejarah
Sifat Fisik & Kimia
PemanfaatanSiklus
Reaksi
NitrogenSejarah
1772
1774
Abad 19
Hanry Cavendish ( 1731 – 1810 ) mengemukakan bahwa komponen penyusun udara terbanyak adalah mephitic air
joseph priestley ( 1773 – 1804 )
menemukan komponen udara lain, yaitu
apa yang disebutnya vital air. lavoisier
menyimpulkan bahwa udara tersusun dari
dua jenis gas, yakni gas vital dan azotenama azote diganti
menjadi nitrogen yang
artinya pembentuk
”niter”. dipakai sebagai
zat pengawet
Sifat Fisik dan Kimia
Kelimpahan di Alam
• Nitrogen mengisi 78,08 persen atmosfer Bumi dan terdapat dalam banyak jaringan hidup. Nitrogen membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat, dan sianida.
• Nitrogen merupakan unsur yang relatif stabil, tetapi membentuk isotop-isotop yang 4 di antaranya bersifat radioaktif.
• Di alam nitrogen terdapat dalam bentuk gas N2 yang tidak berwarna dan tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun.
Persenyawaan Nitrogen
Bilangan oksidasi Senyawa Rumus Kimia-3 Amonia NH₃-2 Hidrazin N₂H2
-1 Hidroksilamina NH₂OH0 Nitrogen N₂
+1 Dinitrogen monoksida N₂O+2 Nitrogen monoksida NO+3 Asam nitrit/nitrit HNO₂/NO₂
+4Nitrogen dioksida
Nitrogen tetroksida
NO₂
N₂O4
+5 Asam nitrat/nitrat HNO₃/NO₃
Reaksi-Reaksi
• 1. Di laboratorium dari dekomposisi termal senyawa amonium CNH4 NO2 dengan cara dipanaskan. Reaksinya seperti berikut :
CNH4 NO2(s ) → N2 + 2H2 O
• 2. Dalam industri, dengan cara destruksi bertingkat dan pencairan
(destilasi udara cair) karena N2 mempunyai titik didih rendah
daripada O2 maka ia lebih dahulu menguap sebagai fraksi pertama
Pembuatan Nitrogen
3. Secara spektroskop N2 murni di buat dengan dekomposisi
termal Natrium Barium Azida. Berikut reaksinya :
2NaN3 → 2Na + 3N2
4. Pemanasan NH4 NO2 melalui reaksi sebagai berikut :
NH4 NO2 → N2 + 2H2 O
5. Oksidasi NH3 melalui reaksi sebagai berikut :
2NH3 + 3CuO → N2+ 3Cu + 3H2O
6. Destilasi (penyulingan ) bertingkat
• Destilasi (penyulingan ) bertingkat dari udara cair yaitu dengan
cara udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor,kemudian didinginkan
dengan pendinginan. Udara dingin mengembun melalui celah dan hasilnya
adalah udara yang suhunya sangat dingin sehingga udara mencair. Setelah itu,
udara cair kita saring untuk memisahkan gas CO2 dan hidrokarbon, selanjutnya
disuling. Udara cair masuk ke bagian puncak kolom tempat nitrogen, komponen
yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas
argon keluar dan oksigen cair. Oksigen sebagai komponen udara yang paling sulit
menguap terkumpul di dasar. Titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen
adalah -195,80C , dan -183,0oC.
Amonia(NH3)
• Amonia merupakan senyawa nitrogen yang cukup penting di dalam industri-kimia. Ammonia dibuat dari reaksi antara gas nitrogen dan gas hidrogen secara langsung melalui proses Haber.
• Di laboratorium, ammonia dapat dibuat dari reaksi antara ammonium klorida dengan basa kuat (misalnya NaOH).
• NH4Cl(aq) + NaOH (aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) + NH₃(g)
Pada suhu kamar ammonia merupakan gas yang tidak berwarna
dan berbau menyengat, menyebabkan mual dan mata pedih, mempunyai
titik didih -33,4°C, dan mudah larut dalam air dengan kelarutan 1.130 liter
ammonia setiap liter air.
Dalam industri, amonia umumnya tidak di gunakan secara
langsung, tetapi di manfaatkan sebagai senyawa antara (bahan baku) untuk
industri bahan kimia yang lain. Misalnya, untuk membuat bahan peledak
(nitrat, dinamit, azida), plastic (nitroselulosa, urea-formaldehida, melamin),
industri kertas (amoniumbisulfit), pupuk (ammonium sulfat, urea,
ammonium nitrat). Selain itu ada juga yang di manfaatkan secara langsung
sebagai ammonia, misalnya refrigerant (pendingin pada almari es),
insektisida, dan pengelolahan kertas.
Amonia(NH3)
Pembuatan Amonia
Pada proses Haber, amonia disintesis
dengan cara melewatkan campuran nitrogen
dan hidrogen di atas permukaan katalisator
(umumnya besi oksida) pada suhu 500 0C dan
tekanan 1000 atm, yang rata-rata dapat
mengkonversi 50% N2 menjadi NH3.
N2(g)+ 3H2 (g) → 2NH3(g) + 22 kkal
HidrazinHidrazin merupakan senyawa hidrida nitrogen selain ammonia dengan rumus molekul N2H4. Hidrazin merupakan senyawa tidak berwarna dengan titik lebur 2°C dan titik didih 114°C, berbau seperti ammonia. Salah satu senyawa hidrazin adalah metilhidrazin (CH3) N2H4.
Campuran metilhidrazin dengan N2O4 digunakan sebagai bahan bakar roket Titan II. Selain itu, hidrazin memegang peranan penting dalam industri pestisida.
Oksida Nitrogen
Nitrogen mempunyai enam jenis oksida, yaitu nitrogen (I) oksida atau dinitrogen oksida (N2O), nitrogen (II) oksida atau nitrogen monoksida (NO), nitrogen (III) oksida atau nitrogen trioksida (N2O3), nitrogen (IV) oksida atau nitrogen dioksida (NO2), nitrogen tetroksida (N2O4) dan nitrogen (V) oksida.
Senyawa N2O dibuat dengan memanaskan ammonium nitrat pada suhu sekitar 170°C.
NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(g)
N2O merupakan gas tak berwarna berbau khas yang dapat merangsang syaraf penyebab tertawa dan dikenal sebagai Gas Gelak, dan dimanfaatkan pada operasi pencabutan gigi karena mempunyai sifat membius sementara.Pada pemanasan, senyawa ini terurai menjadi gas nitrogen dan oksigen sehingga dapat di manfaatkan untuk mnyempurnakan pembakaran, yang di kenal sebagai gas nitro pada booster mobil. Bahan ini menyempurnakan pembakaran bensin pada mobil.
N2O(g) → N2(g) + ½ O2(g)
Gas NO dihasilkan oleh reaksi antara gas nitrogen dan oksigen di
atmosfir yang diakibatkan oleh loncatan bunga api listrik (kilat), serta dari
pembakaran nitrogen oleh oksigen pada suhu tinggi pada mesin kendaraan
dan tungku listrik atau tanur tinggi. Di laboratorium gas NO dibuat dibuat
dengan mereaksikan logam tembaga dengan asam nitrat encer.
N2(g) + O2(g) → 2NO(g)
3Cu(s) + 8HNO3(aq) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)
Asam nitrat dan garam nitrat
Asam nitrat dan senyawa nitrat merupakan salah satu bahan industri kimia yang penting dari senyawa nitrogen. Asam nitrat di buat melalui proses Oswald. Senyawa ini di buat oleh Friederich Oswald pada tahun 1908 dengan bahan baku ammonia. Ammonia yang di hasilkan dari proses Haber di bakar dalam converter oksigen untuk menghasilkan gas NO.
4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(l)
Gas NO akan segera bereaksi dengan gas oksigen untuk membentuk gas NO2.
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
Selanjutnya, gas NO2 dialirkan ke dalam air untuk membentuk asam nitrat dan
gas NO
3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(aq) + NO(g)
Gas NO yang sisa reaksi ini di kembalikan pada converter oksigen yang selanjutnya membentuk gas NO2. Proses ini akan berulang secara terus-menerus, sehingga kadar
asam nitrat yang di hasilkan akan semakin pekat.
Penggunaan Senyawa Nitrat
Jenis penggunaan Jenis senyawa nitrat yang di gunakan
Pupuk NH4NO3, NaNO3, Ca(NO3)2, KNO3, Co(NO3)2
Petasan dan kembang api Ca(NO3)2 (merah), Ba(NO3)2 (hijau), Sr(NO3)2(merah ungu), NaNO3 (kuning),
KNO3 (violet)
Obat-obatan KNO3, Sr(NO3)2, Cu(NO3)2, AgNO3, Zn(NO3) 2, Hg2(NO3 )2
Bahan peledak NH4NO3, NaNO3, Ca(NO3 )2, TNT, asam pikrat
Bahan bakar roket NaNO3, KNO3, NH4NO3
Pewarna rambut Co(NO3)2
Zat pewarna (cat) Pb(NO3)2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2
SIKLUS NITROGEN
Let’s Check This Video
Nitrogen Cycle
Uses Of Nitrogen
Dalam bentuk amoniak nitrogen , digunakan sebagai bahan pupuk, obat-obatan,
asam nitrat, urea, hidrasin, amin, dan pendingin.
Asam nitrat digunakan dalam pembuatan zat pewarna dan bahan peledak.
Nitrogen sering digunakan jika diperlukan lingkungan yang inert, misalnya dalam
bola lampu listrik untuk mencegah evaporasi filament
Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin) yang
sangat efektif karena relatif murah
Banyak digunakan oleh laboratorium-laboratorium medis dan
laboratoriumlaboratorium penelitian sebagai pengawet bahan-bahan preservatif
untuk jangka waktu yang sangat lama, misalnya pada bank sperma, bank
penyimpanan organ-organ tubuh manusia, bank darah.
Kegunaan Nitrogen dalam
kehidupan
Phospor
Fosfor ditemukan oleh Hannig Brand pada tahun 1669 di
Hamburg,Jerman. Ia 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).
sejarah
Sifat Fisik dan Kimia
Sifat Fisika
Warna tidak berwarna/merah/putih
Wujud padat
Titik didih 550 K (2770C)
Titik leleh 317,3 K (44,20C)
Massa jenis (fosfor merah) 2,34 g/cm3
Massa jenis (fosfor putih) 1,823 g/cm3
Massa jenis (fosfor hitam) 2,609 g/cm3
Energi ionisasi (fosfor putih) 1011,8 kj/mol
Secara umum fosfor membentuk padatan putih yang lengket yang memiliki bau yang tak
enak tetapi ketika murni menjadi tak berwarna dan transparan
fosfor putih mudah menguap dan larut dalam pelarut nonpolar benzena
fosfor merah tidak larut dalam semua pelarut.
Sifat Kimia
Fosfor putih bersifat sangat reaktif, memancarkan cahaya,
mudah terbakar di udara, beracun. Fosfor putih digunakan
sebagai bahan baku pembuatan asam fosfat di industri.
Fosfor merah bersifat tidak reaktif, kurang beracun. Fosfor
merah digunakan sebagai bahan campuran pembuatan pasir
halus dan bidang gesek korek api.
Allotropes
alot
rop
fosf
or
putihmerahhitam
Fosfor Putih
Fosfor putih diperoleh dari batu fosfat yang dipanaskan dalam tanur
listrik pada suhu sekitar 900°C dengan kokas dan silika (SiO2). Pemanasan ini
menyebabkan fosfor menjadi uap kemudian diembunkan pada kondensor sehingga
diperoleh cairan fosfor putih
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
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.
Fosfor Merah
• Fosfor merah relatif lebih stabil dan menyublim pada 170°C pada tekanan
uap 1 atm, tetapi terbakar akibat tumbukan atau gesekan.
• 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, dsb.
Fosfor Hitam
• Alotrop fosfor hitam mempunyai struktur seperti grafit atom-atom tersusun dalam lapisan-lapisan heksagonal yang menghantarkan listrik
• Fosfor hitam diperoleh dari pemanasan fosfor putih putih pada tekanan tinggi dan memiliki kilau seperti logam serta bersifat semikonduktor, tetapi pada tekanan tinggi fosfor hitam menunjukan sifat seperti logam.
Kelimpahan di Alam
Di perairan unsur fosfor tidak ditemukan dalam bentuk bebas sebagai elemen, melainkan dalam bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat. Senyawa fosfor membentuk kompleks ion besi dan kalsium pada kondisi aerob, bersifat tidak larut, dan mengendap pada sedimen sehingga tidak dapat dimanfaatkan oleh algae akuatik.
Fosfor di dalam air laut, berada dalam bentuk senyawa organik dan anorganik. Dalam bentuk senyawa organik, fosfor dapat berupa gula fosfat dan hasil oksidasinya, nukloeprotein dan fosfo protein. Sedangkan dalam bentuk senyawa anorganik meliputi ortofosfat dan polifosfat. Senyawa anorganik fosfat dalam air laut pada umumnya berada dalam bentuk ion (orto) asam fosfat (H3PO4),
dimana 10% sebagai ion fosfat dan 90% dalam bentuk HPO42-. Fosfat merupakan unsur yang penting
dalam pembentukan protein dan membantu proses metabolisme sel suatu organisme
Pembuatan Fosfor
Sumber utama fosfor adalah Ca3(PO4)2. Unsur fosfor diproduksi dari batuan fosfat yang dipanaskan dengan
silika dan kokas dalam tanur listrik (Proses Wohler). Dalam prosesnya, Ca3(PO4)2 dicampur dengan karbon dan silika (SiO2) pada
temperature 1400⁰C - 1500⁰C (dengan bunga api listrik). SiO2 bereaksi dengan Ca3(PO4)2 pada temperature tersebut menghasilkan
P4O10 (g). Reaksinya sebagai berikut :
2 Ca3(PO4)2 (l) + 6 SiO2 (l) → 6 CaSiO3 (l) + P 4O10 (g)
Kemudian , P 4O10 (g) direduksi dengan karbon , reaksinya sebagai berikut :
P 4O10 (g) + C (s) → P4 (g) + 10 CO2 (g)
P4 (g) yang terjadi dikristalkan dan disimpan di dalam CS2 cair atau di dalam air. Hal itu guna menghindari terjadinya oksidasi dengan
oksigen dari udara yang cepat terjadi pada temperatur 30⁰C berupa nyala fosfor. P4 hasil pengolahan merupakan salah satu
bentuk alotropi fosfor, yaitu fosfor putih.
Reaksi-reaksi pada Fosfor
• 1. Reaksi dengan oksigen
Fosfor dapat bereaksi dengan oksigen membentuk difosfor(V) oksida.
Reaksinya sebagai berikut :
4P(s) + 5O2(g) P4O10(s)
• 2. Reaksi dengan belerang
Fosfor dapat bereaksi dengan belerang membentuk fosfor(V) sulfida.
Reaksinya terjadi diatas suhu 300. Reaksinya sebagai berikut :
2P(s) + 5S(s) P2O5(l)
Fosfor dapat bereaksi dengan gas klorida membentuk fosfor(III) klorida. Reaksinya sebagai berikut :
Cl2(g) + 2P(s) 2PCl3(s)
Apabila fosfor(III) klorida direaksikan kembali dengan gas klorida maka akan terbentuk fosfor(V) Klorida
PCl3(s) + Cl2(g) 2PCl5(s)
Apabila fosfor(III) klorida direaksikan dengan gas oksigen maka akan terbentuk fosfor(V) oksiklorida pada
suhu 50 oC -60oC. Reaksinya sebagai berikut :
PCl3(s) + O2(g) 2POCl3(s)
Apabila fosfor(III) klorida direaksikan dengan belerang maka akan terbentuk fosfor(V) sulfoklorida.
Reaksinya sebagai berikut :
PCl3(s) + S(g) 2PSCl3(s)
Apabila fosfor(III) klorida direaksikan dengan air maka akan terbentuk asam fosfit dan asam klorida.
Reaksinya sebagai berikut :
PCl3(s) + H2O(l) 2H3PO3(aq) + HCl(aq)
3. Reaksi dengan gas klorida
Fosfor dapat bereaksi dengan kalsium
hidroksida dan air asam fosfinik dan kalsium hidrofosfit.
Reaksinya sebagai berikut :
4P(s) + 3Ca(OH)2(s) + 6H2O(l) 2PH3(aq) + 3Ca(H2PO2)2(aq)
4. Reaksi dengan Kalsium Hidroksida dan Air
Kegunaan Fosfor
1. Fosfor sangat penting dan dibutuhkan oleh mahluk hidup tanpa adanya fosfor tidak mungkin ada organik fosfor di dalam Adenosin trifosfat (ATP) Asam Dioksiribo nukleat (DNA) dan Asam Ribonukleat (ARN) mikroorganisme membutuhkan fosfor untuk membentuk fosfor anorganik dan akan mengubahnya menjadi organik fosfor yang dibutuhkan untuk menjadi organik fosfor yang dibutuhkan, untuk metabolisme karbohidrat, lemak, dan asam nukleat.
2. Kegunaan fosfor yang terpenting adalah dalam pembuatan pupuk, bahan korek api, kembang api, pestisida, odol, dan deterjen.
Kerugian Fosfor
1. Penyalahgunan fosfor menjadi Bom yang sangat mengerikan. Fosfor bom memiliki sifat utama membakar.
2. Ketika fosfor putih ditembakan atau dibakar udara maka akan bereaksi dengan oksigen membentuk fosfor pentaoksida (P2O5). Walaupun fosfor berbahaya namun yang paling berbahaya yaitu terletak pada proses pembakaran fosfor dan hasil pembakaran fosfor bukan pada ledakannya.
3. Pembakaran fosfor di udara berlangsung sangat eksotermis yaitu menghasilkan suhu sekitar 800°C. Suhu yang tinggi inilah yang akan merusak jaringan tubuh seperti luka bakar ketika mengenai organ-organ tubuh. Sedangkan hasil pembakaran fosfor putih yaitu berupa P2O5 dalam bentuk asap. Asap yang dihasilkan sangat berbahaya karena selain beracun asap inipun bersifat korosif atau dapat pula bereaksi dengan organ-organ tubuh manusia.
Siklus fosfor
Let’s check The Video
Phosphorous Cycle
The End