GOLONGAN NITROGEN

Nama anggota :1.2.

3.Indah Triana Apr (4301411076)4. Fauziyah Nofiyanti (4301411

5.Aries Setyo W. (43014116.Cahyo Fajar H. (4301411

9.1 Kecenderungan Gol. NItrogen Kelompok unsur ini adalah N, P, As, Sb, dan Bi Untuk N dan P termasuk senyawa non-logam,

sedangkan untuk As, sb, Bi termasuk senyawa logam.

Kecenderungan golongan logam adalah titik leleh naik seiring dengan naikny nomor atom dan kecenderungan sifat golongan non-logam adalah titik leleh naik seiring dengan naiknya nomor atom.

Elektronegatifitas paling tinggi adalah N=3 P=2,1 As=2,0 Sb=1,9

9.2 Nitrogen9.2.1 Pendahuluan

gas N2 terdapat di udara kira-kira 78,09 %. Konsentrasi atom N2 dalam aliran gas ditentukan

secara titrasi. Kelebihan gas NO yang tidak bereaksi akan

bergabung dengan atom oksigen membentuk gas NO2 disertai cahaya hijau-kuning.

9.2.2 Aspek kimiawi atom nitrogen

Atom N2 dengan konfigurasi elektronik 1s2 2s2 2p3

dapat mencapai konf. Elektron valensi penuh dengan 4 proses :

1. Penangkapan 3 elektron untuk membentuk anion nitrida, N3- .

2. Pembentukan pasangan elektron ikatan sebagai ikatan tunggal.

3. Pembentuk pasangan elektron ikatan disertai penangkapan elektron.

4. Pembentukan pasangan elektron ikatan disertai pelepasan elektron.

9.3.2 Sifat Anomali NitrogenIkatan Tunggal

bentuk molekul Nitrogen adalah piramida segitiga, karena adanya ikatan pembentuk orbital hibrida sp3 dengan pasangan elektron non-ikatan.

Aspek kimiawi dalam senyawa ini berkaitan dengan peran pasangan elektron non-ikatan , sehingga bertindak sebagai basa lewis, oleh karena itu NR3 dapat membentuk senyawa kompleks dengan asam Lewis.

Ikatan ganda / rangkap Kemampuan Nitrogen membentuk ikatan pΩ-pΩ,

saling tumpang cara samping, merupakan karakteristik yang membedakan nitrogen dari unsur fosfor yang lain dalam golongannya.

Nitrogen merupakan molekul N2 yang stabil dengan ikatan rangkap tiga yang sangat kuat dengan jarak sangat pendek.

Atom nitrogen menggunakan salah satu orbital p untuk ikatan ∂ (saling tumpang tindih cara ujung) dan dua yang lain untuk ikatan Ω.

Absennya peran orbital d Dengan Flourin, nitrogen hanya membentuk

trifluorida, NF3, sedangkan fosfor membentuk trifluorida PF3 dan penta fluorida PF5.

Atom fosfor dalam PF5 mengalami hibridisasi sp3d, yang melibatkan orbital 3d dalam membentuk ikatan P-F.

Atom nitrogen tidak mungkin menyediakan orbital d, karena tidak mampu membentuk senyawa analog.

Elektronegativitas

elektronegavitas nitrogen jauh lebih tinggi dibanding dengan anggota-anggota lainnya dalam golonganya.

Sifat polaritas ikatan senyawa nitrogen berlawanan dengn sifat polaritas ikatan dalam senyawa anggota lainnya

Contoh perbedaan plaritas ikatan dalam N-Cl dan P-Cl

mengakibatkan perbedaan hasil hidrolisis dari kedua senyawa triklorida yang bersangkutan menurut persamaan reaksi NCl3(l) + 3 H2O → NH3(g) + 3HClO(aq)PCl3(l) + 3H2O → H3PO4(aq) + 3HCl(g)

Beberapa senawa nitrogen amonia

amonia meleleh pada temperatur -77,7 C dan mendidih pada -33,8 C. Amonia dibuat dengan proses haber, seperti reaksi di bawah ini;N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3

amonia cair dapa dipakai sebagai pelarut baik untuk senyawa-senyawa anorganik dan sering digunakan untuk proses sintesis

Amonia sedikit mengalami swaionisasi menurut persamaan reaksi sebagai berikut;2NH3 ↔ NH4

+ + NH2-

bila dibandingkan dengan swaionisasi air menurut persaman reaksi;2H2O ↔ H3O+ + OH-

Ion NH4+ sepadan dengan ion H3O+ dan bertindak

sebagai asam dan ion amida NH2- sepadan

dengan ion OH- dan bertindak sebagai basa. Kecilnya tetapan kesetimbangan amonia sangat

mengungtungkan bila diinginkan bekerja dengan basa kuat

Amonia cair dapat melarutkan logam-logam yang sangat elektropositif seperti alkali dan alkali tanah

Logam-logam amonia bersifat metastabil terhadap sifat dekomposisi menjadi H2 dan amida logam menurut persamaan ;M+ + e + x NH3 → ½ X H2 + M(NH2)x

Amonia dalam temperatur kamar memiliki bau khas yang tidak enak

Amonia juga bersifat basa bronsted lowry yaitu dapat mengikat roton dari air sehingga menghasilkan larutan alkalis atau basa menurut persamaan reaksi;NH3 + H2O → NH4

+ + OH-

walaupun larutan amonia dalam air diberi label amonium hidroksida. NH4OH sesunggunya belum diisolasi atau dideteksi di dalam larutan

Dijelaskan dalam uraian berikut1. Bila diketahui pH larutan amonia dalam air maka

dapat dikatakan tentu ada ion OH-

2. NH3 dalam fase gas maupun dalam lautan air keduanya menghasilkan bau yang sama, dan has NH3 mudah melepas ke udara dari larutannya

3. Bila NH4+ dan OH- benar-benar ada maka dapat

dikristalkan pada pendinginan

Oleh karena bersifat basa, amonia bereaksi dengan asam menghasikan garam amonium dan dengan gugus gas HCl menghasilkan asap putih amonium klorida menurut persamaan reaksi;

NH3 + HCl ↔ NH4Clhampir semua garam amonium larut dalam air dan bersifat asam oleh karena hidrolisis amonium tang bertindak sebagai asam bronsted lowry menurut persamaan reaksiNH4

+ + H2O ↔ NH3 + H3O+

Semua garam amonium mengalami dekomposisi termal.

Garam-garam dengan anion yang bersifat oksidator mengalami dekomposisi swa-redoks (disproporsionasi) jika dipanaskan :NH4NO3 (s) → N2O (g) + H2O (l)

Dekomposisi ini sangat eksplosif, apalagi pada saat temperatur tinggi sehingga terjadi redoks lebih lanjut menjadi nitrogen dengan bilangan oksidasi nol :2NH4NO3 (s) → 2N2 (g) + 4 H2O (g) + O 2 (g)

Hidrazin

H2N-NH2, dalam larutan air dibuat dari reaksi amonia dengan hipokloritNH3 (g) + OCl- (g) → NH2Cl (g) + OH-

(aq)

klroaminNH2Cl (g) + OH-

(aq) +NH3 (g) → N2H4 + Cl - + H2O

Reaksi keseluruhannya adalah 2NH3 + OCl- N2H4 + Cl- + H2O

Tahap kedua diduga terdapat dua jejak yang tidak berkesinambungan yaitu

a) Jejak bebas basa, NH3 + NH2Cl N2H5+ + Cl- (berlangsung lambat)N2H5+ + OH- N2H4 + H2O(berlangsung cepat)

b) Jejak terkatalis basaNH2Cl + OH- NHCl- + H2O (berlangsung cepat)NHCl- + NH3 N2H4 + Cl-(berlangsung lambat)

Reaksi samping yang mencegah pembentukan hidrazin 100%

2NhCl + N2H4 N2 + 2NH4+ _ 2Cl-

Dalam larutan air, hidrazin bersifat basa lebih lemah daripada amonia

2NhCl + N2H4 N2 + 2NH4+ _ 2Cl-

Baik dalam suasana asam maupun basa, hidrazin bersifat sebagi pereduksi kuat seperti pada komponen bahan bakar roket dalam bentuk dimetil hidrazin

2NhCl + N2H4 N2 + 2NH4+ _ 2Cl-

Oksidator HIO3, I2, Cu2+, dan K3Fe(CN)6, mengoksidasi hidrazin menjadi N2.

Oksidator Fe(III), Ce(IV), dan MnO4-, mengoksidasi hidrazin menjadi N2 dan NH3

Peroksida asam dan HNO2, mengoksidasi hidrazin menjadi asam hidrozonik (atau hidrogen azida), HN3.

Contoh :N2H4 + 2I2 N2 + 4HIN2H4 + 2Cu2+ 2Cu + N2 + 4H+

Nitrida

Apabila metal-amida dipanaskan, akan terjadi deamoniasi menjadi metal-nitrida

3Mg(NH2)2 Mg3N2 + 4 NH3

Metode pembuatan nitrida dengan pemanasan logam atau campuran oksida logam dan karbon dengan nitrogen dan amonia

Nitrida dari logam: Nitrida ionik Nitrida kovalen Nitrida metalik

Nitrida-Halida

Sifat: tak berbau, tak berwarna, tak reaktif, dibuat dengan elektrolisis leburan amonium biflourida, atau larutannya dalam anhidrat hidrogen flourida.

Asam hidrozoik dan azida (HN3)

Berupa cairan tak berwarna, Tb 37 C, Tf -80 C, berbau menyakitkan, sangat beracun, eksplosif

Diperoleh dari:N2H4(aq) + HNO3(aq) HN3(aq) + 2H2O(l)

dibuat dari penambahan secara bertetes H2SO4 ke dalam alkil metal azida.

Azida

Azidaadalah garam dari asam hidrozoikNatrium azida dapat dibuat dengan reaksi:NaNO3(s) + 3 NaNH2(s) NaN3(g) + 3NaOH(l) +

NH3(g)

Pembuatan azidaNO2(g) + 2NaNH2(s) NaN3(g) + NaOH(l)

+ NH3(g)

3NO2(g) + 4Na(NH3) + NH3(l) NaN3(s)

+3NaOH(NH3)+2N2(g)

Gambar ion Azida

Azida mempunyai kelarutan mirip dengan halida, azida halogen analog dengan senyawa inter halogen, azida logam berat dipakai sebagai detonator pada dinamit.Ion azida dimanfaatkan sebagai kantung gas dalam mobil.

Oksida nitrogen dan asam oksi

Nitrogen dapat bersenyawa dengan oksigen, contohnya N2O, NO, N2O3, N2O4, NO2, dan N2O5.

Asam oksi-nitrogen: H2N2O2, HNO2, HNO3, HNO4

Dinitrogen monoksida, N2O. Oksida monovalen nitrogen.

Pirolisis amonium nitrat akan menghasilkan oksida ini melalui reaksi:

NH4NO3 → N2O + 2 H2O (pemanasan pada 250 °C).

Nitrogen oksida, NOKNO2 + KI + H2SO4 → NO + K2SO4 + H2O + ½

I2 jumlah elektron valensinya ganjil (11 e), NO bersifat paramagnetik. Jarak N-O adalah 115 pm dan mempunyai karakter ikatan rangkap.Elektron tak berpasangan di orbital π* antiikatan dengan mudah dikeluarkan, dan NO menjadi NO+ (nitrosonium) yang isoelektronik dengan CO. NO merupakan ligan kompleks logam transisi NO adalah ligan netral dengan 3 elektron

Dinitrogen trioksida, N2O3. Bilangan oksidasi nitrogen dalam senyawa ini adalah +3, senyawaini tidak stabil dan akan terdekomposisi menjadi NO dan NO2 di suhu kamar. Senyawa ini dihasilkan bila kuantitas ekuivalen NO dan NO2 dikondensasikan pada suhu rendah. Padatannyaberwarna biru muda, dan akan bewarna biru tua bila dalam cairan, tetapi warnanya akan memudarpada suhu yang lebih tinggi.

Nitrogen dioksida, NO2, merupakan senyawa nitrogen berbilangan oksidasi +4. Dengan oksidasi satu elektron, NO2+ (nitroil)

terbentuk dan sudut ikatan berubah dari 134o dalam NO2 netral menjadi 180o. Di pihak lain, dengan reduksi satu elektron, terbentuk ion NO2-

(nitrito) dengan sudut ikatan 115o.

Dinitrogen pentoksida, N2O5, didapatkan bila asam nitrat pekat secara perlahan didehidrasi

dengan fosfor pentoksida pada suhu rendah. Senyawa ini menyublim pada suhu 32.4 oC. Karena

dengan melarutkannya dalam air akan dihasilkan asam nitrat, dinitrogen pentoksida juga disebut asam nitrat anhidrat.

N2O5 + H2O → 2 HNO3

Asam okso

Asam okso nitrogen meliputi asam nitrat, HNO3, asam nitrit, HNO2, dan asam hiponitrat, H2N2O2. Asam nitrat, HNO3, merupakan asam yang paling penting di industri kimia, bersama dengan asam sulfat dan asam khlorida. Asam nitrat diproduksi di industri dengan proses Ostwald, yakni oksidasi amonia dari bilangan oksidasi -3 ke +5.energi bebas Gibbs konversi langsung dinitrogen ke nitrogen terdekatnya NO2 mempunyai nilai positif, dengan kata lain secara termodinamika tidak disukai, maka dinitrogen pertama direduksi menjadi amonia, dan amonia kemudian dioksisasi menjadi NO2.

Asam nitrat, HNO3 Asam nitrat komersial adalah larutan dalam air

dengan konsentrasi sekitar. asam nitrat murni. Karena asam nitrat adalah

oksidator kuat dan pada saat yang sama adalah asam kuat, asam nitrat dapat melarutkan logam (tembaga, perak, timbal, dsb.) yang tidak larut dalam asam lain.

Emas dan platina bahkan dapat dilarutkan dalam campuran asam nitrat dan asam khlorida (air raja).

Ion nitrat, NO3-, dan ion nitrit, NO2- membentuk berbagai macam koordinasi bila menjadi ligan dalam senyawa kompleks logam transisi.

Fosfor dan Arsen

•Fosfor membentuk ~ 0,1 % kerak bumi dalam berbagai bentuk, terutama : ortofosfat, Ca3(PO4)2, dan apatit, Ca5F(PO4)3 dan Ca5Cl(PO4)3 . Kalsium fosfat merupakan penyusun utama tulang dan gigi. Sebagian senyawa fosfat berguna untuk pupuk. •Arsen membentuk ~5x10-4% kerak bumi dan terdapat terutama dalam bentuk mineral sulfida seperti Arsenikal pirit, FeAsS, orpimen, As2S3, dan realgar, As4S4, oksida klaudetit, As2O3. dan beberapa arsenida seperti FeAs2, CoAs2, dan NiAs2

Alotrop Fosfor

Molekul P4(fosfor putih) mempunyai bentuk seperti tetrahedron

Fosfor merah lebih stabil daripada fosfor putih, dan dalam udara tidak terbakar secara spontan

Fosfor merah dapat diperoleh dari fosfor putih dengan

pengaruh pemanasan 300oC dalam atmosfer inert selama beberapa hari

P4(putih) 4P (merah) ΔH = - 73,6 kJ mol-1Δ

Titik leleh fosfor merah kira-kira 600oC; pada temperatur ini rantai polimer putus dan diperoleh kembali struktur unut fosfor putih, P4

Modifikasi fosfor yang lain adalah fosfor hitam, yang lebih stabil daripada fosfor merah. Kristal fosfor hitam dapat dibuat dari pemanasan fosfor putih pada tekanan tinggi dengan menggunakan katalisator Hg yang befungsi sebagai “seed” , bijih penolong tumbuhan kristal.

Dari ketiga bentuk, fosfor putih bersifat lebih reaktif, mudah larut dalam berbagai pelarut, dan memepunyai tekanan uap lebih tinggi dari fosfor hitam dan fosfor merah. Fosfor putih juga mudah terbakar di udara sehingga disimpan di dalam air, mempunyai kelarutan yang sangat tinggi dalam CS2 yaitu sekitar 880 g tiap 100g pelarut dalam CS2

Hidrid fosfor, fosfolina

Senyawa analog amonia adalah fosfina, PH3, beberapa gas tak berwarnadan sangat beracun dengan titik leleh -133,5oC. Sifat polaritas ikatan P-H dalam fosfina jauh lebih rendah daripada ikatan N-H dalam amonia, sehingga fosfina bersifat sebagai basa Lewis sangat lemah dan tidak membentuk ikatan hidrogen.

Ion fosfonium, PH4+, sukar diprepasi. Struktur fosfina

adalah piramida segitiga seperti halnya amonium, namun dengan sudut ikatan H-P-H yang jauh lebih kecil (93o) daripada sudut ikatan H-N-H daam amonia (107o).

Fosfina dapat diprepasi dari reaksi antara fosfida logam elektropositif dengan air menurut persamaan reaksi :

Ca3P2 (s) + 6H2O (l) 2PH3 (g) + 3Ca(OH)2 (aq)

Oksida Fosfor

Berbeda dari nitrogen, fosfor membentuk hanya dua macam oksida yaitu tetrafosfor heksaoksida, P4O6 dan fosfor dekaoksida, P4O10. keduanya berupa padatan putih pada temperatur kamar. Struktur kedua oksida ini didasarkan pada struktur piramida segitiga (tetrahedron) fosfor putih, P4

Tetrafosfor heksaoksida terbentuik oleh pemanasan fosfor putih dalam lingkungan oksigen terbatas, sebaliknya pemanasan dalam lingkungan oksigen berlebihan menghasilkan tetrafosfor dekaoksida P4 (s) + 3O2 (g) P4O6 (s) P4 (s) + 5O2 (g) P4O10 (s)

Tetrafosfor dekaoksida yang lebih umum dan lebih penting, sering digunakan sebagai agen pengering (air) , sebab bereaksi dengan air secara hebat manghasilkan asam fosfat menurut reaksi

P4O10(s) + 6H2O (l) 4H3PO4 (l)

Fosfor Klorida

ada dua macam klorida fosfor, yaitu :1. Fosfor-triklorida (PCl3) : yang berupa cairan tak

berwarna2. Fosfor pentaklorida (PCl5) : berupa padatan

putih PCl3 dan PCl5 keduanya bereaksi dengan air ,

PCl3 menghasilkan asam fosfit atau asam fosfonik

PCl5 menghasilkan asam fosfat.

Asam Oksi Fosfor

Tiga asam oksi fosfor yang penting adalah asam (orto) fosfat, H3PO4, asam fosfit , H3PO3, dan asam fosfinik atau asam hidrofosfat, H3PO2.

Asam sulfat dengan kemurnian sangat tinggi dipreparasi melalui reaksi berikut :

P4 (s) + 5O2 (g) P4O10 (s) P4O10 (s) + 6H2O 4 H3PO4 (aq)

Asam fosfat yang tidak kemurnian sangat tinggi, asam sulfat dapat dipreparasi secara efisien dari reaksi berikut ini :

Ca(PO4)2 (s) + 3 H2SO4 (aq) 3CaSO4) (s) + 2H3PO4 (aq)

Arsen

Arsen biasanya berada dalam bentuk metalik yang emepunyai struktur mirip dengan fosfor hitam.

Bentuk metalik ini mudah menyublim membentuk kristal abu-abu yang mengkilap.

Metalik arsen berupa serbuk halus berwarna hitam, dapat dibuat dari reduksi asam arsenit dengan ion Sn2+ menurut reaksi :

2H3AsO3 (aq) + 3 Sn2+ (aq) + 6H+(aq) 2As (s) + 3 Sn2+ (aq) + 6H2O (l)

Reduksi oksida oleh karbon atau hidrogen juga menghasilkan unsur arsen.