GOLONGAN VA

1.      ARSEN (As)

            1.1  Sejarah

Berasal dari kata 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). Ditemukan pada tahun 1250 oleh Albertus Magnus.

      1.2  Kelimpahan

-          Alam semesta                    : 0,008 ppm

-          Kerak bumi                       : 1,8 ppm

-          Permukaan Atlantik          : 1,45 x 10 ^-3 ppm

-          Atlantik bagian dalam       : 1,53 x 10 ^-3 ppm

-          Permukaan Pasifik            : 1,45 x 10^-3 ppm

-          Pasifik bagian dalam         : 1,75 x 10 ^-3 ppm

Arsen diperoleh sebagai As₂O₃ pada cerobong asap dari pemanggangan CuS, PbS, FeS, CoS, dan NiS dalam udara. Dunia memproduksi As₂O₃ kira-kira 50000 ton pada 1988.

      1.3  Sifat-sifat

                       

1.3.1 Sifat fisik

Arsen merupakan unsur
metalloid (amfoter), padatan berwarna abu-abu perak, sangat mengkilap (dapat buram oleh adanya udara). Arsen memiliki dua bentuk alotropi lainnya yaitu arsen kuning dan arsen hitam mengkilap tetapi arsen abu-abu lebih stabil. 

Mempunyai jari-jari kovalen sebesar 1,21 Å.

Energy ionisasi 1 = 947. Energy ionisasi 2 = 1950. Energy ionisasi 3 = 2732. Elektronegativitas Pauling = 2,0.  

Melting point = 816°C. Boiling point = 615°C

Massa atom = 74,9216. Massa jenis = 5,78 g/cm³.

Bilangan oksidasi = -3, +3, +5

Bersifat racun

1.3.2        Sifat kimia

Sifat kimia arsen dapat langsung bereaksi dengan halogen, dan bila dipanaskan akan teroksidasi cepat menjadi arsen(III)oksida yang berbau bawang putih.

Kereaktifan arsen yaitu arsen stabil dalam udara kering, tetapi memudar dalam udara basah, memberi pertama sebuah perunggu yang pada waktu itu sebuah bercak hitam. Ketika dipanaskan dalam udara menyublim 615°C dan membentuk As₄O₆ bukan As₄O₁₀. Pemanasan yang kuat dalam oksigen dapat memberikan salah satu dari oksida, tergantung pada jumlah oksigen yang ada. Keengganan untuk mencapai keadaan oksidasi maksimum dari satu golongan yaitu dalam unsure Ga, As, Se dan Br dalam unsure ini dengan segera dpaat mengisi kulit d pertama.

-          Hidrida

Reaksi dengan hidrida membentuk AsH₃ yang disebut dengan arsin. AsH₃ dapat dipersiapkan oleh hidrolisis senyawa logam biner seperti Zn₃As₂, Mg₃Sb₂, atau Mg₃Bi₂ dengan air atau asam cair. AsH₃ dibentuk dalam tes Marsh untuk senyawa As. Sebelum menggunakan analisis instrument tes ini digunakan dalam sebuah tes forensic. AsH₃ lebih stabil dibanding dengan SbH₃ sehingga memerlukan pemanasan yang kuat untuk membentuk dekomposisi. Selanjutnya AsH₃ memberikan sebuah cermin setelah bernyala. Hidrida ini merupakan agen reduksi kuat dan reaksi dengan pelarut ion logam membentuk arsenide.    

AsH₃ mempunyai melting point -116,3; boiling point -62,4. Energy ikatan As-H = 247. Sudut ikat H-As-H = 91°48’ dan jarak ikatan 1,519 Å.

-          Trihalide 

Arsen bereaksi dengan trihalida membentuk AsCl₃. Trihalida mempunyai tipe dapat mengalami reaksi hidrolisis dengan air, tetapi produk dapat berubah tergantung dari unsure:

AsCl₃  +  3H₂O   →   H₃AsO₃  +  3HCl

-          Pentahalida

Senyawa arsen pentahalida yaitu AsF₅ dan AsCl₅. AsCl₅ sangat reaktif dan tidak stabil dan hanya ada sementara.

Reaksi yang menghasilkan senyawa arsen pentahalida

2As₂O₃  +  10F₂   →   4AsF₅  +  3O₂

-          Oksida

As₄O₆ diperoleh dari pembakaran logam dalam udara atau oksigen, kurang aktif unuk membentuk oksida tinggi. Pemanasan mineral sulfide As₄S₄ atau As₂S₃ dalam udara juga memberikan As₄O_6. As₄O₆ sangat beracun dan dapat larut dalam air. As₄O₆ bersifat amfoter ketika bereaksi dengan alkali, membentuk arsenic. Dahulu, berbagai tembaga arsenit digunakan sebagai pigmen hijau mengkilap. Dikenal dengan baik hijau Scheel Cu₂As₂O₅ dan hijau Paris [(CH₃COO)Cu₂(AsO₃)]. As₄O₆ dapat bereaksi dengan asam dan basa. Berikut reaksinya

As₄O₆  +  12NaOH   →   4Na₃AsO₃  +  6H₂O

As₄O₆  +  12HCl    →   4AsCl₃  +  6H₂O

Arsen pentaoksida merupakan dimer dan mempunyai bentuk As₄O_­10 bukan As₂O₅. Struktur ini diperoleh dari As₄O₆. Setiap atom As membentuk tiga ikatan untuk atom O. Lima electron pada kulit terluar dari sebuah atom As. Tiga electron digunakan dalam ikatan, dan dua electron merupakan pasangan electron bebas,yang diletakkan di luar dari unit tetrahedral. Dalam As₄O₁₀ lone pair pada setiap atom As membentuk sebuah ikatan koordinat untuk sebuah atom oksigen. Tetapi kristalnya mengandung nomor yang sama dari [AsO₆] tetrahedral dan [AsO₆] octahedral yang ikut untuk berbagi sudut. As₄O₆ adalah agen oksidasi kuat dan oksidasi HCl untuk Cl₂. As dan Sb membutuhkan oksidasi lebih drastic oleh padatan HNO₃ untuk membentuk pentaoksida. As₄O₁₀ dan Sb₄O₁₀ kehilangan oksigen ketika dipanaskan dan membentuk trioksida. As₄O₁₀  larut perlahan dalam air, membnetuk asam arsenic H₃AsO₄. Senyawa ini merupakan asam kuat daripada asam arsenius. Garam seperti timah arsenat PbHAsO₄ dan kalsium arsenat Ca₃(AsO₄)₂ digunakan sebagai pelawan belalang, kumbang dan ngengat buah.   

Arsen memiliki ikatan kovalen, contoh AsH₃ memiliki bilangan koordinasi atom pusat 4 dengan 3 pasangan electron ikatan dan 1 pasangan electron bebas. Berdasarkan teori VSEPR molekul AsH₃ berbentuk trigonal pyramidal dengan besarnya sudut ikatan H-As-H sekitar 107,3° (sudut ikatan pada NH₃). Hasil eksperimen menunjukkan bahwa berat molekul dari AsH₃ adalah trigonal pyramidal tetap besar sudut ikatan H-As-H mendekati 90°. Hal ini menunjukkan bahwa dalam pembentukan ikatan As-H atom pusat menggunakan orbital p, sedangkan pasangan electron bebas menempati orbital s dari atom pusat yang secara stereokimia tidak aktif dalam pembentukan ikatan kovalen.  

Pada pembentukan ikatan As-H, electron-elektron pada orbital-orbital 4p_x, 4p_y, dan 4p_z dari atom As berpasangan dengan electron pada orbital 1s dari atom-atom H, sedangkan pasangan electron bebas menempati orbital 4s dari atom As. Berdasarkan orbital-orbital atom As yang digunakan pada pembentukan ikatan sseharusnya sudut ikatan H-As-H adalah 90°, akan tetapi adanya tolakan antara inti-inti dari atom-atom hydrogen menyebabkan membesarnya sudut ikatan tersebut menjadi 92.1(1)° (Effendy,2006).

     

1.4  Persenyawaan

Senyawa As secara komersial oleh pemanasan arsenide seperti NiAs, NiAs₂, atau FeAs₂, atau arsenopirit FeAsS, kira-kira 700°C dalam keadaan kurang udara, ketika As keluar

4 FeAsS   →  As₄(g) + 4 FeS

Senyawa arsen umumnya dibentuk dari As₂O₃.

1.5  Kegunaan

Arsen terutama digunakan sebagai racun tikus, dalam ilmu kesehatan untuk membunuh parasit, dan untuk kayu menjadi busuk, semuanya timbul dari racun alami.

As₄O₁₀ dan H₃AsO₄ digunakan sebagai agen oksidasi dalam analisis volumetric. 

Arsen digunakan dalam pembuatan perunggu dan kembang api.

2. ANTIMONY

2.1 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.

2.2Sumber

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

2.3 Kelimpahan

Bijih utama antimony (stibium) yaitu stibnite Sb₂S₃ yang banyak dijumpai dijumpai di Mexico, Bolivia, Afrika Selatan dan Cina. Dijumpai juga valentinit (Sb₂O₃) yang dikenal sebagai stibium putih.

2.4 Sifat-sifat

2.4.1 Sifat Fisika

Antimoni  merupakan konduktor panas dan listrik yang buruk. Antimon dan banyak senyawanya sangat beracun.

Bentuk : padat pada suhu 298 K

Warna : Silver

Titik didih : 1860 K

Titikl eleh : 903.78 K

Densitas : 6.697 g/ cm³

Massa atom = 121,757. Massa jenis = 6,69 g/cm³.

 2.4.2  Sifat Kimia

            1. Bereaksi dengan udara

                        4 Sb + 3O₂      ------>   Sb₄O₆

            2. Bereaksi dengan air

                        4Sb + 6H₂O     ------->  Sb₄O₆ + 6H₂

            3. Bereaksi dengan asam

                        2 Sb + 6H₂SO₄     ---------->  Sb₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂

            4. Bereaksi dengan logam

                        2 Sb + 3 Mg²⁺  ------>    Mg₃Sb₂

2.5 Persenyawaan                 

2.5.1 Hidrida Antimon

·         Antimon membentuk stibin SbH₃ yang diperoleh dari:

             Mg₃Sb₂ + 6 HCl  ------->  3 MgCl₂ + 2SbH₃

Hidrida ini bersifat basa dan tidak membentuk garam yang analog dengan ammonium dan posfonium, dan jika diuraikan dengan panas:

                        2SbH₃   --------> 2Sb + 3H₂

Hidrida ini bersifat reduktor yang kuat, mereduksi larutan garam perak beramoniak menjadi logam perak:

            SbH₃ +  3 Ag⁺  ---------->  Ag₃Sb + 3H⁺

2.5.2 Oksida Antimon

·         Antimion trioksida

Antimon trioksida disediakan dengan cara memanaskan antimony atau sulfidanya dalam udara:

4Sb + 3O₂  -------->  SbO₆

·         Antimon pentoksida

Antimon pentoksida terbentuk dari reaksi antara antimon dengan asam nitrat pekat:

4Sb + 2HNO₃  -------->  10 H₂O + Sb₄O₁₀ + 2 NO₂

2.5.3 Halida Antimon

·          Trihalida

Antimon Trifluorida diperoleh dari penyulingan antara antimony dengan raksa (II) fluoridea:

3HgF₂ + 2Sb  --------->  2SbF₃ + 3Hg

·         Pentahalida

Diperoleh dari gas klor yang dialirkan di antimony triklorida:

SbCl₃ + Cl₂  ------->           SbCl₅

2.6 Ikatan

Dengan konfigurasi elektron [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³, unsure antimony mempunyai electron valensi 5, maka unsure antimony cenderung memenuhi aturan octet, maka unsure antimony kurang 3 elektron dan cenderung pemakaian electron bersama dan membentuk ikatan kovalen dengan orbital overlap (tumpang tindih),

                                                           

2.7 Kelimpahan  

Kelimpahan di alam : 0.0004 ppm (by weight)

Kelimpahan di matahari : 0.001 ppm (by weight)

Kandungan di meteorit : 0.12 ppm

Di kerak bumi : 0.2 ppm

Di perairan  Seawater: 2 x 10-4 ppm

2.8 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.

3. BISMUT

3.1 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.

3.2 Sumber

Sumber utama dari bismut adalah yang terdapat dalam keadaan bebas dan bijih sebagai sulfide yang dikenal dengan nama bismutinit (Bi₂S₃), bismuth (BiO₃), serta bismutit (BiO)₂CO₃. Negara yang kaya bijih ini Bolivia, Tasmania, Canada, dan Amerika Serikat. Kebanyakan bismut yang diproduksi di Amerika didapatkan sebagai hasil produksi penyulingan timbal, tembaga, seng, perak dan bijih emas.

3.3 Sifat-sifat

            3.3.1 Sifat Fisika

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).

¢  Bersifat logam

¢  Membentuk kristal-kristal besar putih kemerahan

¢  Radius Atom: 1.7 Å

¢  Volume Atom: 21.3 cm³/mol

¢  Massa Atom: 208.98

¢  Titik Didih: 1837 K

¢  Radius Kovalensi: 1.46 Å

¢  Massa Jenis: 9.75 g/cm³

¢  Konduktivitas Listrik: 0.9 x 10⁶ ohm^-1cm^-1

¢  Elektronegativitas: 2.02

¢  Titik Lebur: 544.59 K

¢  Entalpi Penguapan: 179 kJ/mol

3.3.2 Sifat Kimia

            1. Reaksi dengan Udara

                        4Bi + 3O₂  ----------> 2Bi₂O₃      

              2. Reaksi dengan Air

                         2Bi + 3H₂O  ---------->    Bi₂O₃ + 3H₂ 

             3. Reaksi dengan Asam

                        2Bi + 6H₂SO₄      ------->   Bi₂(SO₄)₃ + 6H₂O+ 3SO₂

                  4. Bereaksi dengan logam Mg

                        2Bi + 3Mg^{2+     _------->}   Mg₃Bi₂

Kebanyakan bismut yang diproduksi di Amerika didapatkan sebagai hasil produksi penyulingan timbal, tembaga, seng, perak dan bijih emas.

3.4 Persenyawaan

¢  Trihidrida :  Bismutin (BiH₃)

¢   Oksida bismut : Bismut trioksida (Bi₂O₃)

¢   Bismut hidroksida : Bi(OH)₃

¢    Halida

Trihalida : Bismut triklorida (BiCl₃), Bismut tribromida (BiBr3), Bismut    triiodida (BiI3)

—   Pentahalida : Bismut pentafluorida (BiF₅)

3.5 Ikatan

Sama halnya dengan antimony, Bimut dengan konfigurasi electron [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³, maka unsure antimony cenderung memenuhi aturan octet, maka unsure antimony kurang 3 elektron dan cenderung pemakaian electron bersama dan membentuk ikatan kovalen dengan orbital overlap (tumpang tindih),                  

3.6 Kelimpahan

Di alam: 0.0007 ppm (by weight)

Matahari : 0.01 ppm (by weight)

Meteor : 0.07 ppm

Kerak bumi: 0.048 ppm

Perairan:

Permukaan Atlantik: 5.1 x 10-8 ppm

Permukaan Pasifik : 4 x 10-8 ppm

Dasar Pasifik: 4 x 10-9 ppm

3.7 Kegunaan

Digunakan sebagai 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.