TUGAS

Nama : Fatimah

NIM : 20214039

Mata Kuliah : Kapita Selekta Material Elektronik

Dosen pengampu : Prof. Dr. Eng. Khairurrjjal

Perbedaan antara unsur Fosfor dan Fluor

No. Unsure Fosfor Unsure FluorSifat

kelogamanUnsur non logam Unsur non logam (gas

halogen)

Lambang unsur 15

31 P 919 F

Keberadaan di alam

- Tidak ditemui dalam bentuk murni

- Umumnya terikat dengan 4 atom oksigen (fosfat) atau dalam bentuk ion fosfat bermuatan negatif (PO4

3-).

- Tidak ditemui dalam bentuk murni

- Umumnya dalam bentuk garam Fluorida

- Paling banyak ditemukan di kerak bumi

Kemampuan

berpendar

bercahaya dalam gelap (glow in the dark)

Memancarkan cahaya ketika dikenai cahaya

Penggunaan

- Mainan yang bercahaya di kegelapan

- Sumber lampu radioaktif- LED warna putih- Cathode Ray Tubes- Lampu Fluorescent- Sabun cuci

- Untuk plasma etching di bidang manufaktur semikonduktor, produksi panel layar datar, dan fabrikasi MEMS.

- Secara tidak langsung digunakan dalam produksi plastik anti gores seperti teflon, produksi freon, dan dalam produksi uranium.

- Fluorochlorohydrocarbon digunakan secara ekstensif dalam AC dan mesin pendingin.

- Fluorida sering ditambahkan pada pasta gigi untuk mencegah gigi berlubang.

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 berbentuk

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.

- Warna : kuning muda- Wujud : gas- Titik didih : 84,87 K (-

188,130C)- Titik leleh : 53,4 K (-

219,60C)- Massa jenis : 1,696 g/cm3- Energi ionisasi : 1680

kj/mol

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.

- Sangat reaktif dalam menerima elektron dan bertindak sebagai oksidator kuat dalam satu golongan.

- Merupakan unsur yang paling elektronegatif dibanding unsur lain dalam golongannya

- Memiliki gaya tarik-menarik antar-molekul (gaya Van der Waals) lebih kecil dibandingkan unsure lain dalam golongannya.

- Bersifat oksidator.

Perbedaan antara fosforesensi dan Fluoresensi

FOSFORESENSI FLUORESENSIDefinisi

- Fosforesensi adalah pemancaran kembali sinar oleh molekul yang telah menyerap energi sinar dalam waktu yang relatif lebih lama (10-4 detik).

- Jika penyinaran kemudian dihentikan, pemancaran kembali masih dapat berlangsung.

- Fosforesensi berasal dari transisi antara tingkat-tingkat energi elektronik triplet ke singlet dalam suatu molekul.

- Fosforesens dapat menyimpan energi lebih lama, sehingga akan memancarkan cahaya (berpendar) lebih lama dari pada fluorosens.

- Fluoresensi adalah pendaran sinar pada saat suatu zat dikenai cahaya. Hal ini karena sifat butir Kristal suatu zat jika mendapat rangsangan berupa cahaya akan langsung memancarkan cahayanya sendiri dan berhenti memancar jika rangsangan itu dihilangkan. Hal ini karena sifat butir Kristal suatu zat jika mendapat rangsangan berupa cahaya akan langsung memancarkan cahayanya sendiri dan berhenti memancar jika rangsangan itu dihilangkan.

- Fluoresensi dapat juga dikatakan sebagai emisi cahaya oleh suatu zat yang telah menyerap cahaya atau radiasi elektromagnetik dengan perbedaan panjang gelombang.

Proses Terjadinya- Fosforesensi adalah proses suatu

molekul melangsungkan suatu transisi (emisi) dari tingkat triplet ke tingkat dasar.

- Proses yang terjadi pada zat yang dapat menyala dalam gelap dimulai eksitasi elektron yang melibatkan dua orbital dengan tingkat energi berbeda. Pada saat elektron tereksitasi, elektron berpindah dari orbital berenergi lebih rendah ke orbital yang berenergi lebih tinggi, yang merupakan reaksi yang non-spontan (dibutuhkan sejumlah energi aktivasi untuk menyebabkan sebuah elektron tereksitasi, misalnya terkenanya

- Fluoresensi adalah proses pemancaran radiasi cahaya oleh suatu materi setelah tereksitasi oleh berkas cahaya berenergi tinggi. Emisi cahaya terjadi karena proses absorbsi cahaya oleh atom yang mengakibatkan keadaan atom tereksitasi. Keadaan atom yang tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya (de-eksitasi). Fluoresensi merupakan proses perpindahan tingkat energi dari keadaan atom tereksitasi (S1 atau S2) menuju ke keadaan stabil (ground states). Proses fluoresensi berlangsung kurang

gelombang cahaya/elektromagnetik dengan energi sejumlah x kJ). Tereksitasinya elektron ini menyebabkan keadaan tidak stabil, sehingga menyebabkan elektron cenderung kembali ke keadaan orbital dasar elektron tersebut. Pada saat elektron yang tereksitasi kembali ke orbital asalnya (yang memiliki energi lebih rendah), energi sejumlah x kJ dilepaskan kembali. Energi yang dilepaskan ini berada dalam bentuk gelombang, yang panjang gelombangnya berada di range visible/tampak (10 nm – 103 nm), sehingga terlihat menyala di dalam gelap.

- Pada peristiwa fosforesensi, pancaran cahayanya berakhir beberapa saat setelah proses eksitasi pada bahan berakhir.

- Ada kalanya proses fosforesensi baru terjadi jika suatu bahan mendapatkan pemanasan dari luar. Peristiwa luminesensi dengan bantuan panas dari luar ini disebut termoluminesensi. Pancaran cahaya termoluminesensi (TL) didefinisikan sebagai pancaran cahaya dari benda padat dengan struktur kristal sebagai akibat proses eksitasi yang disebabkan oleh radiasi pengion. Fenomena TL dapat terjadi karena adanya kerusakan kisi-kisi pada kristal. Zat padat dengan struktur kristal memiliki berbagai macam kerusakan kisi-kisi di dalamnya. Beberapa kerusakan kisi-kisi itu disebabkan antara lain oleh

lebih 1 nano detik sedangkan proses fosforesensi berlangung lebih lama, sekitar 1 sampai dengan 1000 mili detik.

- Fluoresensi dapat juga dikatakan sebagai emisi cahaya oleh suatu zat yang telah menyerap cahaya atau radiasi elektromagnetik lain dari panjang gelombang yang berbeda. Dalam beberapa kasus, emisi cahaya memiliki panjang gelombang yang lebih panjang, oleh karena itu energinya lebihrendah, dibandingkan dengan radiasi yang diserap. Namun, ketika radiasi elektromagnetik yang diserap sangat ketat, sangat mungkin bagi satu electron untuk menyerap dua foton, penyerapan dua foton ini dapat mengakibatkan emisi radiasi memiliki panjang gelombangyang lebih pendek daripada serapan radiasi. Contoh yang paling mengesankan darifluoresensi muncul ketika radiasi diserap di wilayah spektrum ultraviolet, dan ini tidak tampak, dan emisi cahaya ada di wilayah tampak (visibel).

- Prinsip Fluoresensi antara lain:Proses Absorpsi: Proses absorbsi yang mengarah ke fluoresensi biasanya mencakup suatu transisi elektronik π-π* dalam suatu molekul organik. Radiasi yang diserap oleh molekul ditandai dengan hvex; dalam proses ini, yang agaknya berlangsung tak lebih lama dari

hilangnya atom-atom atau ion-ion dari bahan, struktur bidang kristal yang terputus atau adanya bahan-bahan asing (pengotor) yang terdapat dalam kristal. Pada pita di sekitar terjadinya kerusakan kisi-kisi tersebut sering kali terbentuk pusat-pusat muatan listrik yang dapat menarik muatan listrik tak sejenis lainnya. Oleh sebab itu, jika elektron bergerak memasuki daerah kerusakan dimana terdapat pusat muatan positif, maka elektron akan tertarik oleh pusat muatan tersebut. Sebaliknya, ion positif dapat tertarik memasuki daerah kerusakan kisi-kisi dimana terdapat pusat muatan negatif. Jika pusat-pusat muatan yang terbentuk cukup kuat, maka pusat muatan itu mampu mengikat ion yang tertarik padanya. Pusat-pusat muatan yang cukup kuat ini disebut sebagai perangkap, sedang kemampuan perangkap dalam mengikat ion disebut kedalaman perangkap. Tingkat kedalaman perangkap tersebut bergantung pada jenis kerusakan kisi-kisi yang terjadi. Setiap jenis zat padat dapat memiliki berbagai macam perangkap, masing-masing dengan kedalaman yang berbeda. Jika suatu kristal dicangkoki (doping) dengan bahan pengotor yang sesuai, maka dapat diperoleh kristal dengan satu jenis perangkap.

10-15 detik. Transisi dapat terjadi ke berbagai tingkat vibrasi dari keadaan elektron tereksitasi, tergantung pada energi yang eksak dari foton-foton yang diserap.Waktu Relaksasi: Biasanya pancaran perpendaran terjadi sangat cepat, dari sekitar 10-9-10-7 detik setelah absorbsi dari foton pengeksitasinya. Pengaruh Saringan-Dalam: Konsentrasi berbanding terbalik dengan fluoresensi. Pada konsentrasi tinggi, distribusi radiasi pengeksitasi tidak terserap secara merata. Pada lapisan pertama larutan dapat menyerap cukup banyak sehingga lapisan-lapisan yang lebih dalam tak dapat dieksitasi secara penuh, artinya daya sinar pengeksitasi P0, akan berkurang cukup banyak melintasi lebar sel tersebut. Hal ini disebabkan oleh efek saringan dalam yang kemungkinan hanya menyerap sinar radiasi lebih dari 5 atau 10%.Pemadaman: Pemadam menginduksi deeksitasi tak radiatif dari molekul analit yang tereksitasi, sehingga tidak ada foton yang dipancarkan. Misalnya, oksigen merupakan pemadam yang baik untuk beberapa hidrokarbon yang aromatik berpendar, dan untuk menghilangkan oksigen dari larutan-larutan tersebut.Kepekaan: Suatu sifat yang menonjol dari analisis fluoresensi adalah tingginya

kepekaan dibandingkan dengan teknik lazim lainnya seperti spektrofotometri. Batas deteksi dari spektrofotometri adalah 10-

6 M. Sedangkan batas deteksi fluoresensi biasanya berorde 10-

9 M, dengan teknik deteksi pada tingkat tinggi yang hampir mendekati 10-12 M. Sehingga dapat dikatakan bahwa fluoresensi seribu kali lebih peka daripada spektrofotometri, tergantung dari senyawa apa yang digunakan dan instrument mana yang digunakan.

Aplikasi- Sebagai dosimeter radiasi. Prinsip

dasar dalam pemanfaatan fenomena termoluminesensi (TL) untuk dosimeter radiasi ini adalah bahwa akumulasi dosis radiasi yang diterima bahan akan sebanding dengan intensitas pancaran TL dari bahan tersebut.

- Lampu pendar. Lampu pendar adalah salah satu jenis lampu lucutan gas yang menggunakan daya listrik untuk mengeksitasi uap raksa. Uap raksa yang tereksitasi itu menghasilkan gelombang cahaya ultraungu yang pada gilirannya menyebabkan lapisan fosfor berpendar dan menghasilkan cahaya kasatmata. Lampu pendar mampu menghasilkan cahaya secara lebih efisien daripada lampu pijar.

- Lampu pendar dikenal dalam dua bentuk utama. Yang pertama berbentuk tabung panjang atau yang umum dikenal dengan lampu TL (tubular lamp) atau lampu neon dan yang kedua berukuran lebih

- Rambu-rambu lalu lintas, beberapa jenis cat, dan stiker yang bersifat fluoresensi.

- Fluoresensi memiliki aplikasi praktis, termasuk dalam mineralogi, gemologi, sensor kimia (Fluoresensi spektroskopi), pelabelan neon, pewarna, detektor biologis, dan yang paling umum lampu neon.

- Sebagai Fluorometer dalam ilmu kesehatan, cabang forensik dan ilmu lingkungan, selain itu pada analisis anorganik dan organik. Yaitu untuk menganalisis obat-obat seperti quinine, LSD (asam lysergik dietil amida) dari sampel darah atau urin. Panjang gelombang eksitasinya dan pendar fluornya masing-masing 335 dan 435 nm. Metabolit tidak menggangu pengukuran.

- Menganalisis polusi udara dari bahan-bahan karsinogen berupa berupa hidrocarbon aromatik bercincin aromatik ganda

kecil dengan tabung ditekuk menyerupai spiral, umum disebut dengan sebutan lampu hemat energi (LHE).

seperti 3-4 benzopirena yang berasal dari pembakaran tidak sempurna bahan bakar minyak, kendaraan serta pada peristiwa merokok. Analisis dilakukan pada panjang gelombang 545-548 nm dalam medium asam sulfat dengan panjang gelombang eksitasi 520 nm dan panjang gelombang pendar-fluor pada 545 nm. Hasil yang reprodusibel diperoleh pada -190OC. Satu batang rokok mengandung 10 mg benzopirena dan dapat ditentukan dengan akurasi sampai konsentrasi sekitar nanogram.

- Menganalisis anorganik logam seperti Al, Be, Ca, Cd, Cu, Ga, Ge, Hg, Mg, Nb, Sb, Se, Sn, Ta, Th, W, Zn dan Zr. Reagen-reagen seperti 8-hidroksi kuinolin; 2,2’-dihidroksi azobenzen, dibenzoil metana, flavonol, bezoin, dan alizarin dapat digunakan sebagai ligan pengompleks.

Material Fosfor terkini

Pada LED antara lain digunakan material fosfor sebagai berikut:

Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) - merah dan inframerah

Gallium Aluminium Phosphide – hijau

Gallium Arsenide/Phosphide (GaAsP) - merah, oranye-merah, oranye,

dan kuning

Gallium Nitride (GaN) - hijau, hijau murni (atau hijau emerald), dan

biru

Gallium Phosphide (GaP) - merah, kuning, dan hijau

Zinc Selenide (ZnSe) – biru

Indium Gallium Nitride (InGaN) - hijau kebiruan dan biru

Indium Gallium Aluminium Phosphide - oranye-merah, oranye,

kuning, dan hijau

Silicon Carbide (SiC) – biru

Diamond (C) – ultraviolet

Silicon (Si) - biru (dalam pengembangan)

Sapphire (Al2O3) - biru

Secara kimia, fosfor di pasaran di bagi menjadi beberapa golongan di antaranya adalah:

Zinc Sulfide, ini adalah jenis material yang pertama kali ditemukan pada tahun 1970-an, dan 99% pigment yang ada di pasaran adalah jenis zinc sulfide. Jenis ini menguasai sebagian besar pasar glow in the dark powder karena biaya produksinya yang paling kompetitif  atau rendah.

Alkaline Earth Aluminate, material dengan teknologi tahun 1990-an yang dapat memberikan cahaya yang terang dengan durasi yang panjang. Material ini biasanya juga dikenal dengan nama Strontium Aluminate, Silicate Aluminate, atau Alkaline Earth Aluminate. Namun demikian jenis pigment ini tidak water-resistant sehingga apabila dilarutkan dalam water based medium, pigment tersebut akan kehilangan kemampuan bercahayanya.

Coated Alkaline Earth Aluminate, ini adalah material dengan teknologi terbaru yang ditemukan pada tahun 2004, Pigment ini merupakan penyempurnaan dari teknologi sebelumnya karena pigment ini water-resistant sehingga dapat dilarutkan dalam water based medium ataupun solvent based medium tanpa kehilangan sedikitpun kemampuan bercahayanya.