Fosfor : sejarah, pengertian, keberadaan, dan sifat

FOSFOR

A.    SEJARAH

(berasal dari bahasa Yunani, phosphoros, yang memiliki cahaya; nama kuno untuk planet Venus ketika tampak sebelum matahari terbit). Seorang ilmuwan asal Jerman, Brand menemukan fosfor di tahun 1669 secara tidak sengaja dalam percobaan menggali bebatuan.

Fosfor ditemukan oleh Hannig Brand pada tahun 1669 di Hamburg,Jerman. Ia menemukan unsur ini dengan cara 'menyuling' air urin melalui proses penguapan dan setelah dia menguapkan 50 ember air urin, dia baru menemukan unsur yang dia inginkan. Namanya berasal dari bahasa Latin yaitu phosphoros yang berarti 'pembawa terang' karena keunikannya yaitu bercahaya dalam gelap (glow-in-the dark).

Fosfor dapat ditemukan di bumi di dalam air, tanah dan sedimen. Tidak seperti senyawa materi lain siklus fosfor tidak dapat ditemukan di udara yang mempunyai tekanan tinggi. Hal ini karena fosfor biasanya cair pada suhu dan tekanan normal. Hal ini terutama melakukan siklus kembali melalui air, tanah dan sedimen.Dalam suasana siklus fosfor terutama dapat ditemukan sebagai partikel debu yang sangat kecil. bergerak perlahan-lahan dari endapan di darat dan di sedimen, organisme hidup, dan jauh lebih lambat daripada kembali ke tanah air dan sedimen. Siklus fosfor merupakan paling lambat salah satu siklus masalah yang dijelaskan di sini. Fosfor yang paling sering ditemukan dalam formasi batuan sedimen dan laut sebagai garam fosfat. Garam fosfat yang dilepaskan dari pelapukan batuan melalui tanah biasanya larut dalam air dan akan diserap oleh tanaman.

Karena jumlah fosfor dalam tanah pada umumnya kecil, sering kali faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman. Itu sebabnya manusia sering menggunakan fosfat sebagai pupuk pada tanah pertanian. Fosfat juga faktor-faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman di ekosistem laut, karena mereka tidak begitu larut dalam air. Hewan menyerap fosfat dengan makan tumbuhan atau binatang pemakan tumbuhan Siklus fosfor melalui tanaman dan hewan jauh lebih cepat daripada yang dilakukannya melalui batu dan sedimen. Ketika hewan dan tanaman yang mati, fosfat akan kembali ke tanah atau lautan lagi selama pembusukan.

Setelah itu, fosfor akan berakhir di formasi batuan sedimen atau lagi, tetap di sana selama jutaan tahun. Akhirnya, fosfor yang dilepaskan kembali melalui pelapukan dan siklus dimulai lagi.

B.     PENGERTIAN          

Fosfor berupa berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn₂SiO₄)yang dicampur dengan mangan. Kegunaan fosfor yang paling umum ialah pada ragaan tabung sinar katoda (CRT) dan lampu pendar, sementara fosfor dapat ditemukan pula pada berbagai jenis mainan yang dapat berpendar dalam gelap (glow in the dark). Fosfor pada tabung sinar katoda mulai dibakukan pada sekitar Perang Dunia II dan diberi lambang huruf "P" yang diikuti dengan sebuah angka.

Fosfor adalah zat yang dapat berpendar karena mengalami fosforesens, unsur kimia yang memiliki lambang P dengan nomor atom 15. Fosfor berupa nonlogam, bervalensi banyak, termasuk golongan nitrogen, banyak ditemui dalam batuan fosfat anorganik dan dalam semua sel hidup tetapi tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur bebasnya. Fosfor amatlah reaktif, memancarkan pendar cahaya yang lemah ketika bergabung dengan oksigen, ditemukan dalam berbagai bentuk, Fosfor berupa berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn₂SiO₄) yang dicampur dengan mangan. Unsur kimia fosforus dapat mengeluarkan cahaya dalam keadaan tertentu, tetapi fenomena ini bukan fosforesens, melainkan kemiluminesens. Fosfor  merupakan unsur penting dalam  makhluk hidup.

C.   KEBERADAAN UNSUR FOSFOR

Di perairan unsur fosfor tidak ditemukan dalam bentuk bebas sebagai elemen, melainkan dalam bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat. Senyawa fosfor membentuk kompleks ion besi dan kalsium pada kondisi aerob, bersifat tidak larut, dan mengendap pada sedimen sehingga tidak dapat dimanfaatkan oleh algae akuatik (Jeffries dan Mill dalam Effendi 2003).

Fosfor merupakan bahan makanan utama yang digunakan oleh semua organisme untuk pertumbuhan dan sumber energi. Fosfor di dalam air laut, berada dalam bentuk senyawa organik dan anorganik. Dalam bentuk senyawa organik, fosfor dapat berupa gula fosfat dan hasil oksidasinya, nukloeprotein dan fosfo protein. Sedangkan dalam bentuk senyawa anorganik meliputi ortofosfat dan polifosfat. Senyawa anorganik fosfat dalam air laut pada umumnya berada dalam bentuk ion (orto) asam fosfat (H₃PO₄), dimana 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 (Hutagalung et al, 1997).

Sumber fosfat diperairan laut pada wilayah pesisir dan paparan benua adalah sungai. Karena sungai membawa hanyutan sampah maupun sumber fosfat daratan lainnya, sehingga sumber fosfat dimuara sungai lebih besar dari sekitarnya. Keberadaan fosfat di dalam air akan terurai menjadi senyawa ionisasi, antara lain dalam bentuk ion H₂PO₄^-, HPO₄^2-, PO₄^3-. Fosfat diabsorpsi oleh fitoplankton dan seterusnya masuk kedalam rantai makanan.

Senyawa fosfat dalam perairan berasal dari sumber alami seperti erosi tanah, buangan dari hewan dan pelapukan tumbuhan, dan dari laut sendiri. Peningkatan kadar fosfat dalam air laut, akan menyebabkan terjadinya ledakan populasi (blooming) fitoplankton yang akhirnya dapat menyebabkan kematian ikan secara massal. Batas optimum fosfat untuk pertumbuhan plankton adalah 0,27 – 5,51 mg/liter (Hutagalung et al, 1997).

Fosfat dalam air laut berbentuk ion fosfat. Ion fosfat dibutuhkan pada proses fotosintesis dan proses lainnya dalam tumbuhan (bentuk ATP dan Nukleotid koenzim). Penyerapan dari fosfat dapat berlangsung terus walaupun dalam keadaan gelap. Ortofosfat (H₃PO₄) adalah bentuk fosfat anorganik yang paling banyak terdapat dalam siklus fosfat. Distribusi bentuk yang beragam dari fosfat di air laut dipengaruhi oleh proses biologi dan fisik. Dipermukaan air, fosfat di angkut oleh fitoplankton sejak proses fotosintesis. Konsentrasi fosfat di atas 0,3 µm akan menyebabkan kecepatan pertumbuhan pada banyak spesies fitoplankton. Untuk konsentrasi dibawah 0,3 µm ada bagian sel yang cocok menghalangi dan sel fosfat kurang diproduksi.

Mungkin hal ini tidak akan terjadi di laut sejak NO₃ selalu habis sebelum PO₄ jatuh ke tingkat yang kritis. Pada musim panas, permukaan air mendekati 50% seperti organik-P. Di laut dalam kebanyakan P berbentuk inorganik. Di musim dingin hampir semua P adalah inorganik. Variasi di perairan pantai terjadi karena proses upwelling dan kelimpahan fitoplankton. Pencampuran yang terjadi dipermukaan pada musim dingin dapat disebabkan oleh bentuk linear di air dangkal. Setelah musim dingin dan musim panas kelimpahan fosfat akan sangat berkurang.Fosfor berperan dalam transfer energi di dalam sel, misalnya yang terdapat pada ATP (Adenosine Triphospate) dan ADP (Adenosine Diphosphate).

Ortofosfat yang merupakan produk ionisasi dari asam ortofosfat adalah bentuk fosfor yang paling sederhana di perairan . Ortofosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik, sedangkan polifosfat harus mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat terlebih dahulu sebelum dapat dimanfaatkan sebagai sumber fosfat. Setelah masuk kedalam tumbuhan, misalnya fitoplankton, fosfat anorganik mengalami perubahan menjadi organofosfat. Fosfat yang berikatan dengan ferri [Fe₂(PO₄)₃] bersifat tidak larut dan mengendap didasar perairan. Pada saat terjadi kondisi anaerob, ion besi valensi tiga (ferri) ini mengalami reduksi menjadi ion besi valensi dua (ferro) yang bersifat larut dan melepaskan fosfat keperairan, sehingga meningkatkan keberadaan fosfat diperairan (Effendi 2003).

Studi tentang sirkulasi fosfor di lingkungan perairan laut merupakan perhatian di berbagai bidang ilmu bidang ilmu. Dengan menggunakan 32P para peneliti menghasilkan kesimpulan umum bahwa bahwa konsentrasi fosfor akan berubah karena fosfor merupakan salah satu zat yang digunakan oleh fitoplankton dalam proses metabolisme. Damanhuri (1997) menyatakan bahwa kadar fosfat akan semakin tinggi dengan menurnya kedalaman. Konsentrasi fosfat relatif konstan pada perairan dalam biasanya terjadi pengendapan sehingga nutrien meningkat seiring dengan waktu karena proses oksidasi f dan bahan organik. Adanya proses run off yang berasal dari daratan akan mensuplai kadar fosfat pada lapisan permukaan, tetapi ini tidak terlalu besar. Penambahan terbesar dari lapisan dalam melalui proses kenaikan masa air.

Fosfor muncul pada bagian yang beragam di dalam lingkungan bahari, beberapa muncul dalam bentuk susunan organik seperti protein dan gula, beberapa juga muncul dalam bentuk kalsium organik dan sebagian dalam bentuk inorganik dan partikel besi fosfat, lalu juga dalam bentuk fosfat terlarut, walaupun fosfor muncul dalam konsentrasi dibawah nitrogen, tapi pada kenyataanya fosfor dapat dengan mudah di buat atau tersedia di dalam atau tersedia di dalam zona penetrasi cahaya yang mencegah fosfor menjadi faktor pembatas di dalam produktifitas bahari.

Diperairan, bentuk unsur fosfor berubah secara terus menerus akibat proses dekomposisi dan sintesis antara bentuk organik, dan bentuk anorganik yang dilakukan oleh mikroba. Semua polifosfat mengalami hidrolisis membentuk ortofosfat. Perubahan ini bergantung pada suhu yang mendekati titik didih, perubahan polifosfat menjadi ortofosfat berlangsung cepat. Kecepatan ini meningkat dengan menurunnya nilai pH. Perubahan polifosfat menjadi ortofosfat pada air limbah yang mengandung banyak bakteri lebih cepat dibandingkan dengan perubahan yang terjadi pada air bersih.

Keberadaan fosfor diperairan alami biasanya relative kecil, dengan kaar yang lebih sedikit dari pada kadar nitrogen. Fosfor tidak bersifat toksik bagi manusia, hewan, dan ikan. Keberadaan fosfor secara berlebihan yang disertai dengan keberadaan nitrogen dapat menstimulir ledakan pertumbuhan algae di perairan (algae bloom). Algae yang berlimpah ini dapat membentuk lapisan pada permukaan air, yang selanjutnya dapat menghambat penetrasi oksigen dan cahaya mathari sehingga kurang menguntungkan bagi ekosistem perairan. Pada saat perairan cukup mengandung fosfor, algae mengakumulasi fosfor di dalam sel melebihi kebutuhannya. Fenomena yang demikian dikenal istilah konsumsi berlebih (luxury consumption). Kelebihan fosfor yang diserap akan dimanfaatkan pada saat perairan mengalami defisiensi fosfor, sehingga algae masih dapat hidup untuk beberapa waktuselama periode kekeurangan pasokan fosfor (Effendi 2003).

Berdasarkan kadar fosfat total, perairan diklasifikasikan menjadi tiga yaitu: perairan dengan tingkat kesuburan rendah yang memiliki kadar fosfat total berkisar antara 0 – 0.02 mg/liter; perairan dengan tingkat kesuburan sedang memiliki kadar fosfat 0.021 – 0.05 mg/liter; dan perairan dengan tingkat kesuburan tinggi, memiliki kadar fosfat total 0.051 – 0.1 mg/liter (Effendi, 2003).

Pehitungan persen pada beragam bentuk fosfat di H₂O, NaCl, air laut, seperti sebuah fungsi pada pH. Di laut dalam ion fosfat bentuknya lebih penting (50% pada P= 1000 bar atau 10.000 m ). H2PO₄^- bebas adalah lebih besar dengan persentase 49%, MgPO₄^-, 46%, dan 5% CaHPO₄^. Sementara PO₄^3- 27% seperti MgPO₄^- dan 73% seperti CaPO₄.

A.    SIFAT FISIKA DAN KIMIA UNSUR FOSFOR

a) Sifat Fisika Unsur Fosfor

·            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 fosfor membentuk 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.

b)   Sifat Kimia Unsur Fosfor

·    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.

DAFTAR PUSTAKA

Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air. Yogyakarta : Kanisius

Hutagalung, Horas P, Deddy Setiapermana, dan Hadi Riyono. 1997. Metode Analisis Air Laut, Sedimen,    dan Biota. Jakarta : Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.

Odum, Eugene P. 1993. Dasar – Dasar Ekologi. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada

Sanusi, Harpasis. 2006. KIMIA LAUT Proses Fisik Kimia dan Interaksinya dengan Lingkungan. Institut Pertanian Bogor : Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan

        
http://www.ilmupedia.com/siklus biogeokimia

        
http://www.m.suaramerdeka.com/bomfosfor,pemusnah yang sadis

        
http://www.katakita.com

        
http://www.wikipedia.com/fosfor

       
http://www.faperta.ugm.ac.id/mikro/irfan_dp/biologihttp://www.wordpress.com