Fosfor : macam dan senyawa

A.    MACAM-MACAM FOSFOR  

Fosfor dapat berada dalam empat bentuk atau lebih alotrop: putih (atau kuning), merah, dan hitam (atau ungu). Yang paling umum adalah fosfor merah dan putih, keduanya mengelompok dalam empat atom yang berbentuk tetrahedral. Fosfor putih terbakar ketika bersentuhan dengan udara dan dapat berubah menjadi fosfor merah ketika terkena panas atau cahaya. Fosfor putih juga dapat berada dalam keadaan alfa dan beta yang dipisahkan oleh suhu transisi -3,8°C. Fosfor merah relatif lebih stabil dan menyublim pada 170°C pada tekanan uap 1 atm, tetapi terbakar akibat tumbukan atau gesekan. Alotrop fosfor hitam mempunyai struktur seperti grafit – atom-atom tersusun dalam lapisan-lapisan heksagonal yang menghantarkan listrik.

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 P_4.  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 putih secara spontan menangkap api di udara, terbakar dengan nyala putih dan menghasilkan asap putih campuran fosfor (III) oksida dan fosfor (V) oksida. Proporsinya bergantung pada jumlah oksigen yang tersedia. Dengan oksigen berlebih, produk yang dihasilkan hampir semuanya berupa fosfor (V) oksida.

Untuk fosfor (III) oksida:

P₄   +   3 O₂   à   P₄O₆

Untuk fosfor (V) oksida:

P₄   +   5 O_2­   à   P₄O₁₀

Fosfor putih terbakar di dalam klor menghasilkan campuran dua klorida. Fosfor (III) klorida dan fosfor (V) klorida (fosfor triklorida dan fosfor pentaklorida).

Fosfor (III) klorida adalah cairan tak berwarna yang berasap.

P₄   +   6 Cl_2­   à 4 PCl₃

Fosfor (V) klorida adalah padatan putih (hampir kuning).

P₄   +   10 Cl₂    à   4 PCl₅

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).

FOSFAT

Phospat atau fosfat adalah sebuah ion poliatomik atau radikal terdiri dari satu atom fosforus dan empat oksigen. Dalam bentuk ionik, fosfat membawa sebuah -3 muatan formal, dan dinotasikan PO₄^3-. Fosfat merupakan satu -satunya bahan galian (diluar air) yang mempunyai siklus, unsur fosfor di alam diserap oleh mahluk hidup, senyawa fosfat pada jaringan mahluk hidup yang telah mati terurai, kemudian terakumulasi dan terendapkan di lautan.  Proses terbentuknya endapan fosfat ada tiga:

1.  Fosfat primer terbentuk dari pembekuan magma alkali yang bersusunan nefelin, syenit dan takhit, mengandung mineral fosfat apatit, terutama fluorapatit {Ca₅(PO₄)₃ F} dalam keadaan murni mengandung 42 % P₂O₅ dan 3,8 % F₂.

_2.   Fosfat sedimenter (marin), merupakan endapan fosfat sedimen yang terendapkan di laut dalam, pada lingkungan alkali dan suasana tenang, mineral fosfat yang terbentuk terutama frankolit.

_3.     Fosfat guano, merupakan hasil akumulasi sekresi burung pemakan ikan dan kelelawar yang terlarut dan bereaksi dengan batugamping karena pengaruh air hujan dan air tanah. Berdasarkan tempatnya endapan fosfat guano terdiri dari endapan permukaan, bawah permukaan dan gua.

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.

              

Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk alotrof.yang terpenting adalah fosfor putih dan fosfor merah.fosfor putih lunak, titik lelehnya rendah, kadang-kadang berwarna kuningan sehingga sering disebut fosfor kuning.

Fosfor putih sangat reaktif dan sangat beracun. Fosfor merah kurang reaktif dan relatif tidak beracun.selain dari fosfor putih dan fosfor merah. Terdapat juga fosfpt hitam. Fosfot hitam yang mirip dengan grafit, dapat dibuat dengan cara memanaskan fosfot putih pada tekanan tinggi, fosfor hitam tidak stabil dan pada pemanasan di atas 550⁰C berubah menjadi fosfot merah.

Fosfor termasuk peringkat ke sepuluh dalam kelimpahan unsur, terdapat sebagai fofat dalam berbagai mineral. Mineral fosfat yang terpenting adalah fluoroapati Ca₅(Po₄)₃F dan fosforit yang merupakan hidroksiapatit, Ca₅(Po₄)₃OH.

B.     SENYAWA FOSFOR   

              Fosfot dapat bersenyawa dengan kebanyakan non logam dan logam-logam yang reaktif. Dengan logam golongan 1 dan 2 dapat membentuk fosfida yang mengandung ion fosfida P^3-. Dalam air fosfida mengalami membentuk ion fosfin PH₃.

Na₃P_(s)  +  3H₂O_(l)             -->          3NaOH_(aq)  +  PH_3(g)

Senyawa fosfor yang penting adalah senyawa antara fosfor dengan halogen dan oksigen. Fosfor membentuk dua macam senyawa degan halogen,trihalida, PX₃, (X=F,Cl,Br) dan penta halida PX₅(X=F,Cl,Br)

             Sampai kini belum dikenal PI₅ mungkin disebabkan atom yod sangat besar sehingga kelima atom yod tidak dapat melekat pada atom fosfor. Senyawa halogen dari fosfor yang terpenting adalah PCl_3,dan PCl₅, fosfor trisakarida dapat dibuat dengan cara mereaksikan leburan fosfor dan klor.jika terdapat klor berlebihan akan terbentuk PCl₅.

P_4(l)  + 6Cl_{2(g)            -->}                 4PCl₃

PCl_3(g)   +  Cl_{2 (g)              -->}                 PCl _5(g)

Fosfor triklorida adalah cairan yang mudah menguap yang mendidih pada 76^oC. PCl₃ digunakan sebagai bahan dasar untuk membuat berbagai-bagai senyawa fosfor.

Jika di kenakan air,  PCl₃ mengalami hidrolisis menghsilkan asm fosfit.

PCl₃  +   3H₂O           -->               H₃PO₃  +HCl

Banyak pestisida yang mengandung fosfor dibuat dari PCl₃. Fosfor trioksida dapat bereaksi dengan oksigen fosforil korida, POCl₃ (disebut juga fosfor trisiklorida).kira-kira etegah dari PCl₃ yang banyak dihasilkan dalam industri di gunakan untuk membuat POCl₃. Fosforil klorida banyak digunakan dalam zat pemadam kebakaran karena dapat memperlambat terjadinya nyala.adapun dua macam oksida yang di kenal P₄O₁₀ (nama sistematiknya tetra fosfor dekaoksida) dan P₄O₆ (tetra fosfor heksaoksida).

P₄O₁₀ biasanya disebut juga fosfor pentaoksida karena rumus empirisnya adalah P₂O_5,sedangkan P₄O₆ biasanya di sebut fosfor trioksida karena rumus impirsnya P₂O₃.

Fosfor yang dapat dikonsumsi oleh tanaman adalah dalam bentuk fosfat, seperti diamonium fosfat ((NH₄)₂HPO₄) atau kalsium fosfat dihidrogen (Ca(H₂PO₄)₂). Trinatrium fosfat (Na₃PO₄), Seyawa fosfor anorganik yang biasa terdapat di perairan. Sumber alami fosfor diperairan adalah pelapukan batuan mineral, misalnya fluorapatite [Ca₅-(PO₄)₃F], hydroxylapatite [Ca₅-(PO₄)₃OH], strengire [Fe(PO₄)2H₂O], whitlockite [Ca₅-(PO₄)₂], dan berlinite (AIPO₄).

Senyawa anorganik fosfat dalam air laut pada umumnya berada dalam bentuk ion (orto) asam fosfat (H₃PO₄), d_imana 10% sebagai ion fosfat dan 90% dalam bentuk HPO₄^2-. Fosfat merupakan unsur yang penting dalam pembentukan protein dan membantu proses metabolisme sel suatu organisme.

·         Fluor-apatit                             3 Ca₃(PO₄)₂.CaF

·         Karbonato-apatit                    3 Ca₃(PO₄)₂.CaCO₃

·         Hidroksi-apatit                        3 Ca₃(PO₄)₂.Ca(OH)₂

·         Oksi-apatit                             3 Ca₃(PO₄)₂.CaO

·         Trikalsium-fosfat                     Ca₃(PO₄)₂

·         Dikalsium-fosfat                      CaHPO₄                                            

·         Monokalsium-fosfat                Ca(H₂PO₄)