Memecah fosfor dengan sinar ultraviolet

Fosfor, unsur mineral yang ditemukan dalam batu dan tulang, adalah penyusun penting pupuk, pestisida, deterjen dan kimiawi rumah tangga lainnya.

Ketika fosfor ditambang dari batu, menjadikannya produk sehari-hari ini merupakan hal yang mahal dan berbahaya, dan ahli kimia berusaha mencari cara memecahkan masalah ini selama berpuluh tahun.

Profesor kimia MIT, Christopher Cummins dan salah satu mahasiswa pasca sarjananya, Daniel Tofan, telah mengembangkan sebuah cara baru untuk menempelkan fosfor pada senyawa organik dengan pertama membelah posfor menggunakan sinar ultraviolet. Metode mereka dijelaskan dalam jurnal ilmiah Angewandte Chemie tanggal 26 agustus. Metode ini menghilangkan kebutuhan klor, yang biasanya dipakai untuk reaksi demikian padahal memberikan resiko kesehatan bagi orang yang menanganinya.

Guy Bertrand, profesor kimia Universitas California di Riverside, mengatakan mengenai keindahan penemuan ini karena kesederhanaannya. “Luar biasa menyadari kalau tidak ada yang memikirkan hal ini dari dulu” kata beliau. “Pendekatan sintetik demikian pada senyawa organofosfor sangat penting, karena kimia posfor berbasis klor memiliki banyak akibat yang tidak diinginkan untuk lingkungan hidup.”

Korban bom Kimia Klor

Walaupun reaksi baru ini tidak dapat menghasilkan kuantitas yang diperlukan untuk produksi ber skala besar, ia membuka pintu pada bidang penelitian jenis baru yang bisa membawa pada penerapan industri, kata Bertrand, yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Mengekstrak Posfor

Sebagian besar deposit posfor alami berasal dari kerangka hewan fosil yang banyak ditemukan di dasar laut yang mengering. Endapan posfor tersebut tersimpan dalam batuan posfat, yang biasanya memiliki kekotoran seperti kalsium dan logam lain yang harus dibuang.

Kalajengking yang berpendar di bawah sinar ultraviolet

Memurnikan batuan menghasilkan posfor putih, sebuah molekul yang terdiri dari empat atom posfor. Posfor putih berbentuk tetrahedral, artinya ia berbentuk empat piramid bersudut dimana tiap atom sudutnya terikat dengan tiga lainnya. Ia dikenal sebagai P4. Posfor putih adalah bentuk molekul posfor paling stabil. Ada beberapa bentuk polimer juga, yang paling umum adalah posfor merah dan hitam, yang terdiri dari rantai panjang tetrahedron posfor yang rusak.

Untuk sebagian besar penggunaan industri, posfor harus ditempelkan satu atom sekali kerja, sehingga satu atom harus dilepas dari molekul P4. Hal ini biasanya dilakukan dalam dua langkah. Pertama, tiga atom P4 diganti dengan klor, menghasilkan PCl3 – sebuah atom posfor yang terikat dengan tiga atom klor.

Struktur Molekul P4

Atom klor kemudian diganti oleh molekul organik (yang mengandung karbon), sehingga terjadi sejumlah besar senyawa organoposfor seperti yang ada di pestisida. Namun, prosedur ini berbahaya dan tidak efisien – gas klor yang dipakai sebagai senjata kimia waktu Perang Dunia I – jadi ahli kimia telah mencoba menemukan cara baru mengikat posfor dengan senyawa organik tanpa memakai klor.

Sebuah Reaksi Baru

Cummins telah lama terkesan dengan posfor, sebagian karena formasi P4 tetrahedralnya yang aneh. Posfor ada dalam kolom yang sama di tabel periodik bersama nitrogen, yang bentuk stabilnya adalah N2, sehingga ahli kimia menduga kalau posfor mungkin membentuk struktur stabil P2. Namun faktanya tidak demikian.

Selama beberapa tahun terakhir, tim peneliti Cummins telah mencari cari cara memecah P4 menjadi P2 dengan harapan mampu menempelkan molekul posfor yang lebih kecil dengan senyawa organik. Dalam penelitian ini, Cummins mendapat inspirasi dari paper lama yang diterbitkan tahun 1937, yang menunjukkan kalau P4 dapat dipecah menjadi dua molekul P4 dengan sinar ultraviolet. Dalam studi jadul tersebut, P2 kemudian di polimerisasi menjadi posfor merah.

Cummins memutuskan untuk melihat apa jadinya bila ia memecah P4 dengan sinar ultraviolet dalam keberadaan molekul organik yang memiliki ikatan karbon-karbon yang tidak jenuh (artinya atom karbon tersebut mampu menangkap atom lain dan membentuk ikatan). Setelah 12 jam disinari dengan ultraviolet, ia menemukan kalau sebuah senyawa yang disebut tetra-organo diposfan terbentuk, yang mencakup dua atom posfor tertempel dengan dua molekul senyawa organik.

Hal ini menunjukkan, tapi belum pasti membuktikan, kalau P2 terbentuk dan kemudian berikatan dengan molekul organik. Dalam penelitian lebih lanjut, Cummins berharap dapat mengamati langsung molekul P2, bila ia memang ada.

Cummins juga merencanakan untuk menyelidiki senyawa organoposfor apa yang dapat disintesis dengan sinar ultraviolet, termasuk senyawa logam. Ia telah menciptakan sebuah molekul organoposfor yang mengandung nikel, yang dapat bermanfaat dibidang elektronika.

Sumber:

http://www.faktailmiah.com/2010/09/10/memecah-fosfor-dengan-sinar-ultraviolet.html