Unsur Golongan 15

Beberapa sifat unsur-unsurnya diberikan pada tabel (2). Seperti Nitrogen, fosfor pada dasarnya kovalen dalam semua kimiawinya. Tetapi arsen, antimon, dan bismuth menunjukkan kecenderungan perilaku kationik.

Tabel (2). Beberapa sifat unsur-unsur golongan 15/ VB

Unsur	Konfigurasi elektron	Titik leleh 0C	Jari-jari kovalen, 0A	Jari-jari ionik, 0A
P As Sb Bi	[Ne]3s23p3 [Ar]3d4s224p3 [Kr] [Xe]	44 814 (36 atm) 603 271	1,10 1,21 1,41 1,52	2,12 (P3-) 0,92 (Sb3+) 1,08 (Bi3+)

 

          Meskipun penggabungan elektron untuk mencapai struktur elektronik dari gas mulia berikutnya adalah mungkin seperti dalam (N^3-), terdapat energi yang perlu diperhitungkan sehingga senyawaan anionik sangatlah jarang. Demikian juga, pelepasan elektron valensi sukar karena energi pengionan yang tinggi. Tidak ada ion-ion +5, dan ion-ion +3 pun tidaklah sederhana, seperti SbO+ dan BiO+. BiF₃ tampaknya lebih bersifat ionik.

Kenaikan sifat logam ditunjukkan oleh oksidanya yang berubah dari bersifat asam untuk fosfor ke basa untuk bismuth, dan halidanya bertambah sifat ioniknya.

§  Nitrogen

Nitrogen adalah gas tak bewarna dan tak berasa yang menempati 78.1% atmosfer (persen volume). Nitrogen dihasilkan dalam jumlah besar bersama oksigen (bp -183.0^o C) dengan mencairkan udara (bp -194.1^o C) dan diikuti proses memfraksionasi nitrogen (bp -195.8^o C). Nitrogen adalah gas inert di suhu kamar namun dikonversi menjadi senyawa nitrogen oleh proses fiksasi biologis dan melalui sintesis menjadi amonia di industri. Sebab dari keinertannya adalah tingginya energi ikatan rangkap tiga N≡N. Dua isotop nitrogen adalah ¹⁴N (99.634%) dan ¹⁵N (0.366%).  Kedua isotop ini aktif NMR.

§  Fosfor

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.

Fosfor putih adalah molekul dengan komposisi P₄ (Gambar 4.7).  Fosfor putih memiliki titik leleh rendah (mp 44.1^o C) dan larut dalam benzen atau karbon disulfida. Karena fosfor putih piroforik dan sangat beracun, fosfor putih harus ditangani dengan hati-hati.

 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 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, PR₃, dan fosfit tersier, P(OR)₃, merupakan ligan yang sangat penting dalam kimia kompleks logam transisi. Khususnya trifenilfosfin, P(C₆H₅)₃, trietil fosfin, P(C₂H₅)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 (rujuk 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, dsb.

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 > PAr₃ > PRAr₂ > PR₂Ar > PR₃

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.

§  Arsenik (As)

Sejarah

(Latin: arsenicum, Yunani: arsenikon, orpiment kuning, identik dengan arenikos, lelaki, dari kepercayaan Yunani bahwa logam memiliki kelamin yang berbeda; Arab: Az-zernikh, orpiment dari Persia zerni-zar, emas). Unsur arsen muncul dalam dua bentuk padat: kuning dan abu-abu atau metalik, dengan berat jenis masing-masing 1.97 dan 5.73. Dipercayai Albertus Magnus menerima unsur ini di tahun 1250. Pada tahun 1649 Schroeder menerbitkan dua metode untuk mempersiapkan unsur ini. Mispickel, arsenopyrite, (FeSAs) merupakan mineral yang paling banyak ditemukan, yang jika dipanaskan, sublimasi arsen meninggalkan besi sulfida.

Sifat-sifat

Logam ini bewarna abu-abu, sangat rapuh, kristal dan semi-metal benda padat. Ia berubah warna dalam udara, dan ketika dipanaskan teroksida sangat cepat menjadi arsen oksida dengan bau bawang. Arsen dan senyawa-senyawanya sangat beracun.

Kegunaan

Arsen digunakan dalam pembuatan perunggu dan kembang api. Senyawanya yang paling penting adalah arsen putih, sulfida, Paris hijau, dan arsen timbal; tiga yang terakhir telah digunakan sebagai insektisida dan racun di bidang pertanian. Tes Marsh menggunakan formasi arsine. Arsen juga mulai banyak digunakan sebagai agen pendoping dalam peralatan solid-state seperti transistor. Galium arsen digunakan sebagai bahan laser untuk mengkonversi listrik ke cahaya koheren secara langsung.

§  Antimon (Sb)

Sejarah

(Yunani: anti plus monos, logam yang tidak ditemukan sendiri). Antimon telah diketahui dalam berbagai senyawa sejak zaman kuno. Ia juga diketahui sebagai logam pada awal abad ke-17.

Sumber

Unsur ini tidak banyak, tetapi ditemukan dalam 100 spesies mineral. Kadang-kadang ditemukan sendiri, tetapi lebih sering sebagai sulfide stibnite.

Sifat-sifat
Ia merupakan konduktor panas dan listrik yang buruk. Antimon dan banyak senyawanya sangat beracun.

Kegunaan

Antimon digunakan di teknologi semikonduktor untuk membuat detektor inframerah, dioda dan peralatan Hall-effect. Ia dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan timbal. Baterai, logam anti friksi, senjata ringan dan tracer bullets (peluru penjejak), pembungkus kabel, dan produk-produk minor lainnya menggunakan sebagian besar antimon yang diproduksi. Senyawa-senyawa yang mengambil setengah lainnya adalah oksida, sulfida, natrium antimonat, dan antimon tetraklorida. Mereka digunakan untuk membuat senyawa tahan api, enamel cat keramik, gelas dan pot.

• Bismuth (Bi)

Sejarah

(Yunani: Weisse Masse, zat putih. Di kemudian hari disebut Wisuth dan Bisemutum). Pada masa awalnya, bismut sempat disangka sebagai seng dan timbal. Calude Geoffroy the Younger menunjukkan bahwa bismut beda dengan timbal pada tahun 1753.

Sifat-sifat

Unsur ini merupakan kristal putih, logam yang rapuh dengan campuran sedikit bewarna merah jambu. Ia muncul di alam tersendiri. Bismut merupakan logam paling diamagnetik, dan konduktor panas yang paling rendah di antara logam, kecuali raksa. Ia memiliki resitansi listrik yang tinggi dan memiliki efek Hall yang tertinggi di antara logam (kenaikan yang paling tajam untuk resistansi listrik jika diletakkan di medan magnet).

Sumber

Bijih yang terpenting adalah bismuthinite atau bismuth glance dan bismite. Negara-negara penghasil bismut terbesar adalah Peru, Jepang, Meksiko, Bolivia dan Kanada. Kebanyakan bismut yang diproduksi di Amerika didapatkan sebagai hasil produksi penyulingan timbal, tembaga, seng, perak dan bijih emas.

Kegunaan

“Bismanol” adalah magnet permanen yang terbuat dari MnBi dan diproduksi oleh US Naval Surface Weapons Center. Bismut mengembang 3.22% jika dipadatkan. Sifat ini membuat campuran logam bismut cocok untuk membuat cetakan tajam barang-barang yang dapat rusak karena suhu tinggi. Dengan logam lainnya seperti seng, kadmium, dsb. bismut membentuk campuran logam yang mudah cair yang banyak digunakan untuk peralatan keselamatan dalam deteksi dan sistim penanggulangan kebakaran. Bismut digunakan dalam memproduksi besi yang mudah dibentuk. Logam ini juga digunakan sebagai bahan thermocouple, dan memiliki aplikasi sebagai pembawa bahan bakar U235 dan U233 dalam reaktor nuklir. Garamnya yang mudah larut membentuk garam basa yang tidak terlarut jika ditambah air, suatu sifat yang kadang-kadang digunakan dalam deteksi. Bismut oksiklorida banyak digunakan di kosmetik. Bismut subnitrat dan subkarbonat diguanakan di bidang kedokteran.