Unsur Golongan VA

Materi: kimia unsur
Unsur unsur golongan VA yang adalah arsen (As), antimonium (Sb), bismut (Bi). Kita akan mempelajari sifat-sifat unsur nitrogen dan fosfor.

# Sifat Fisika Golongan VA (Khusus Nitrogen dan Fosfor)

       Masing-masing nitrogen dan fosfor mempunyai lima electron valensi dengan konfigurasi elektron $ns^2np^3$. Bilangan oksidasi terbesar adalah +5. Perhatikan sifat-sifat fisika nitrogen dan fosfor pada tabel berikut ini:

# Sifat Kimia Golongan VA (Khusus Nitrogen dan Fosfor)

       Nitrogen adalah unsur yang unik dalam golongannya, karena dapat membentuk senyawa dalam semua bilangan oksidasi dari tiga sampai lima. Senyawa nitrogen dapat mengalami reaksi reduksi dan oksidasi. Adapun sifat kimia nitrogen antara lain seperti berikut.
1). Reaksi nitrogen dengan oksigen terjadi apabila bereaksi di udara dengan bantuan bunga api listrik tegangan tinggi, dengan reaksi seperti berikut.
$N_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2 NO(g)$
Selanjutnya senyawa NO akan bereaksi membentuk NO$_2$ dengan reaksi seperti berikut.
$2 NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2 NO_2(g)$

2). Nitrogen hanya dapat bereaksi dengan fluor membentuk nitrogen trifluorida dengan reaksi seperti berikut.
$N_2(g) + 3 F_2(g) \rightarrow 2 NF_2(g)$

3). Nitrogen dapat bereaksi dengan logam membentuk nitrida ionik, misalnya seperti berikut.
$6 Li(s) + N_2(g) \rightarrow 2 Li_3N(s)$
$6 Ba(s) + N_2(g) \rightarrow 2 Ba_3N(s)$
$6 Mg(s) + N_2(g) \rightarrow 2 Mg_3N(s)$

       Fosfor dapat membentuk ikatan dengan cara yang mirip dengan nitrogen. Fosfor dapat membentuk tiga ikatan kovalen, menerima tiga elektron membentuk ion P$^{3-}$. Reaksi yang terjadi pada fosfor, antara lain seperti berikut:
1). Fosfor dapat bersenyawa dengan kebanyakan nonlogam dan logam-logam yang reaktif. Fosfor bereaksi dengan logam IA dan IIA dapat membentuk fosfida. Dalam air fosfida mengalami hidrolisis membentuk fosfin, PH$_3$.
$Na_3P(s) + 3 H_2O(l) \rightarrow 3 NaOH(l) + PH_3(g)$

2). Fosfor membentuk dua macam senyawa dengan halogen yaitu trihalida, PX$_3$ dan pentahalida PX$_5$.

3). Membentuk asam okso fosfor
Asam okso dari fosfor yang dikenal adalah asam fosfit dan asam fosfat. Asam fosfit dapat dibuat dengan reaksi seperti berikut.
$P_4O_6(aq) + 6 H_2O(l) \rightarrow 4 H_3PO_3(aq)$

# Kelimpahan Unsur Golongan VA di Alam

a. Nitrogen
       Nitrogen dalam keadaan bebas sebagai N$_2$. Nitrogen di udara terdapat kurang lebih 80% dari volume udara. Senyawa nitrogen di alam, antara lain seperti berikut.
1). Zat telur (protein), amonia, dan berbagai senyawa organik.
2). Tumbuh-tumbuhan, hanya tumbuh-tumbuhan dari keluarga leguminosa yang mengambil nitrogen dari udara.

b. Fosfor
       Unsur ini tidak pernah terdapat dalam keadaan bebas, karena daya gabungnya terhadap oksigen besar. Senyawa fosfor yang terdapat di alam antara lain apatit yang banyak mengandung Ca$_3$(PO$_4)_2$ selanjutnya mengandung kapur, CaCl$_2$, dan CaF$_2$. Fosforit (kalsium fosfat) terdapat dalam tulang binatang menyusui. Apatit dapat ditemukan di Propinsi Aceh, Sulawesi Utara, Nusa Tenggara Timur, dan Pulau Jawa.

#Pembuatan Unsur dan Senyawa Golongan VA

a. Unsur Nitrogen

       Nitrogen dibuat dengan penyulingan bertingkat udara cair. Udara bersih dimasukkan ke dalam kompresor, kemudian didinginkan dengan pendingin. Udara dingin mengembang melalui celah dan hasilnya adalah udara yang suhunya lebih dingin, cukup untuk menyebabkan mencair. Selanjutnya udara cair disaring untuk memisahkan unsur CO$_2$ dan hidrokarbon, kemudian didistilasi dengan cara udara cair memasuki bagian puncak kolom di mana nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas, dan pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan oksigen cair sedang komponen yang paling sulit menguap terkumpul di dasar kolom.

b. Senyawa Amonia

       Amonia (NH$_3$) adalah senyawa yang sangat bermanfaat dan diproduksi secara komersial dalam jumlah yang sangat besar. Pembuatan secara komersial menggunakan proses Haber-Bosch. Dalam proses ini bahan baku digunakan adalah nitrogen dan hidrogen dengan katalis Fe. Reaksi yang terjadi dapat ditulis seperti berikut:
$N_2 (g) + 3H_2 (g) \rightleftharpoons 2NH_3 (g)$
Reaksi ini berlangsung pada suhu +500 $^\circ$C dengan tekanan antara 130 - 200 atm.

c. Senyawa Asam Nitrat

       Asam nitrat (HNO$_3$) dibuat dengan proses Haber-Ostwald, di mana amonia yang didapat dengan proses Haber dicampur dengan udara berlebih kemudian dialirkan melalui platina abses sebagai katalis pada suhu 700 $^\circ$C - 800 $^\circ$C. Perhatikan reaksi yang terjadi berikut ini:
$4NH_3(g) + SO_2 (g) \rightleftharpoons 4NO(g) + 6H_2O (l)$
Setelah melalui katalis, dan turunnya suhu maka NO bereaksi dengan udara yang berlebih.
$2NO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO_2 (g)$
Udara yang mengandung NO2 ditampung dalam air.
$4 NO(g) + O_2(g) + H_2O(l) \rightarrow 4 HNO_3(aq)$

d. Unsur Fosfor

Fosfor dibuat dalam tanur listrik dengan memanaskan fosforit, pasir, dan kokas dengan reaksi seperti berikut.
$Ca_3(PO_4)_2(l) + 3 SiO_2(s) \rightarrow 3 CaSiO_3(l) + P_2O_5(s)$
$2 P_2O_5(s) + 10 C(s) \rightarrow P_4(s) + 10 CO(g)$
Dalam proses ini dihasilkan fosfor kuning. Adapun Fosfor merah dihasilkan dengan jalan memanaskan fosfor kuning pada suhu 250 $^\circ$C tanpa udara.

Kegunaan Unsur dan Senyawa Golongan VA

a. Unsur Nitrogen
       Kegunaan nitrogen terutama digunakan dalam pembuatan gas amonia (NH$_3$) dari udara. Gas nitrogen cair digunakan sebagai bahan pembeku dalam industri pengolahan makanan.

b. Senyawa Amonia
       Kegunaan dari amonia adalah pembuatan es, membuat HNO$_3$, garam-garam amonium, dan sabun amonia.

c. Senyawa Asam Nitrat
       Asam nitrat digunakan untuk membuat pupuk-pupuk buatan NH$_4$NO$_3$ dan Ca(NO$_3)_2$.

d. Unsur Fosfor
       Fosfor kuning digunakan untuk pembuatan P$_2$O$_5$, yang digunakan untuk mencegah karat dan fosfor merah digunakan untuk membuat kepala batang korek api. Senyawa fosfor antara lain asam fosfat yang dibuat dengan mereaksikan uap fosfor dengan air. Asam fosfat berguna dalam pembuatan pupuk dan detergen.

       Demikian pembahasan materi Unsur Golongan VA.