BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Nitrogen dan persenyawaannya sangatlah melimpah dialam. yaitu tersebar di atmosfer berupa molekul diatomiknya gas N2, terdapat dilapisan kerak bumi sebagai NaNO3 dan garam –garam serta oksidanya yang banyak larut didaerah perairan. Unsur nitrogen itu sendiri cenderung inert pada temperatur kamar, sehingga akan mempengaruhi keberadaannya pada atmosfer, lapisan kerak bumi maupun perairan. Yang mana di atmosfer terdapat sebagai gas N2 yang cukup stabil, pada perairan berupa persenyawaan ion – ion yang larut dan yang paling sedikit diantara ketiganya yaitu pada lapisan kerak bumi. Karena adanya efek pasangan inert, nitrogen sebagai
anggota golongan VA yang seharusnya mempunyai valensi maksimum +5, hanya mempunyai valensi maksimum +3. Efek ini mempengaruhi pelepasan elektron pada orbital s pada nitrogen sehingga yang akan dilepaskan hanya elektron pada orbital p yang berjumlah 3 elektron. Fiksasi nitrogen merupakan suatu proses yang mana pada proses tersebut dilakukan konversi nitrogen dalam bentuk molekul diatomiknya menjadi persenyawaan nitrogen yang lebih berguna.Terdapat tiga proses fiksasi nitrogen yang paling banyak digunakan, yaitu proses haber-bosch, proses sianamida dan proses arc. Pada nitrogen karena hanya tersedia 4 orbital yang dapat digunakan
untuk berikatan maka nitrogen tidak dapat menerima pasangan elektron lagi dari ligan, sehingga kompleks nitrogen tidak akan terbentuk. Pada persenyawaan nitrogen misalnya NH3 tersedia PEB yang dapat didonorkan terhadap atom pusat, sehingga persenyawaan nitrogen ini dapat membentuk kompleks, yaitu sebagai ligan.
B. Rumusan Masalah
a. Apa itu nitrogen?
b. Bagaimana cara pembuatan nitrogen?
c. Bagaimanakah sifat fisika dan kimia nitrogen itu?
d. Apa senyawa – senyawa penting dari nitrogen itu?
e. Apakah kegunaan nitrogen bagi kehidupan?
C. Tujuan
a. Untuk mengetahui cara pembuatan nitrogen
b. Untuk mengetahui sifat fisika dan kimia nitrogen
c. Untuk mengetahui senyawa – senyawa nitrogen
d. Untuk mengetahui kegunaan nitrogen
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Sejarah Nitrogen
Nitrogen ditemukan oleh DanielRutherford pada tahun 1772. Nitrogen atau zat lemas adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang N dan nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak aktif bereaksi dengan unsur lainnya.
Nitrogen berasal dari bahasa Latin Nitrogenium, nitrum, nitron artinya soda, genes artinya pembentuk. Nitrogen di alam utamanya terdapat diatmosfer (+ 79% nitrogen).
Di alam, nitrogen terdapat dalam
a.unsur bebas
Sebagai N2 karena molekul ini sangat stabil.
b.senyawa,
Umumnya dalam bentuk oksida nitrogen seperti NO2, NO, N2O3, N2O4, dan N2O5
B. Keberadaan Nitrogen Di Alam
Nitrogen pada permukaan bumi hampir seluruhnya 99,9% terdapat dalam bentuk molekul gas diatomic (N2). Udara mengandung nitrogen bebas sebanyak 78% volume atmosfer bumi dan hanya 0,03% di dalam kulit bumi. Dalam bentuk terikat, nitrogen banyak terdapat dalam bentuk mineral nitrat KNO3 dan NaNO3.
Pada tanaman dan hewan nitrogen bergabung berupa bentuk protein yang komposisinya rata-rata 51% C, 25% O, 16% N, 7% H, 0,4% P dan 0,6% S. nitrogen mempunyai dua isotop yaitu 15N dan 14N yang mempunyai angka banding absolut 14N/15N=
C. Pembuatan nitrogen
1. Di laboratorium dari dekomposisi termal senyawa amonium CNH4 NO2
dengan cara dipanaskan. Reaksinya seperti berikut :
CNH4 NO2(s ) → N2 + 2H2 O
2. Dalam industri, dengan cara destruksi bertingkat dan pencairan (destilasi udara cair) karena N2 mempunyai titik didih rendah daripada O2 maka ia lebih dahulu menguap sebagai fraksi pertama
3. Secara spektroskop N2 murni di buat dengan dekomposisi termal Natrium Barium Azida. Berikut reaksinya:
2NaN3 → 2Na + 3N2
4. Pemanasan NH4 NO2 melalui reaksi sebagai berikut :
NH4 NO2 → N2 + 2H2 O
5. Oksidasi NH3 melalui reaksi sebagai berikut :
2NH3 + 3CuO → N2+ 3Cu + 3H2O
6. Destilasi (penyulingan ) bertingkat dari udara cair yaitu udara bersih kita masukkan ke dalam kompresor,kemudian didinginkan dengan pendinginan. Udara dingin mengembun melalui celah dan hasilnya adalah udara yang suhunya sangat dingin sehingga udara mencair. Setelah itu, udara cair kita saring untuk memisahkan gas CO2 dan hidrokarbon, selanjutnya disuling. Udara cair masuk ke bagian puncak kolom tempat nitrogen, komponen yang paling mudah menguap, keluar sebagai gas. Pada pertengahan kolom, gas argon keluar dan oksigen cair. Oksigen sebagai komponen udara yang paling sulit menguap terkumpul di dasar. Titik didih normal nitrogen, argon, dan oksigen adalah -195,80C , dan -183,0oC.
D. Sifat – Sifat Nitrogen
Sifat fisika
1. Berupa gas diatomic N2 tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan sedikit larut dalam air.
2. Bersifat non polar sehingga gaya Van Deer Waals antar molekul sangat kecil
3. Sifat fisik nitrogen yang lain
Titi didih 77,36 K
Titik lebur 63,15 K
Berat jenis relative 0,97
Berat molekul 28,013
Kalor peleburan 0,720 kJ/mol
Kalor penguapan 5,57 kJ/mo
Kapasitas kalor dalm suhu kamar 29,124 J/mol K
Titik api tidak terbakar
Sifat kimia
1. Molekul N2 berikatan kovalen rangkap tiga, memiliki energy ikatan yang relative besar yaitu 946 kJ/mol sehingga sangat stabil atau sukar bereaksi pada suhu tinggi (endoterm) dengan bantuan katalis.
2. Pada suhu ruangan N2 bereaksi sangat lambat dengan logam Li menghasilkan Li3N. Sedangakan dengan logam-logam lain, dapat dilakukan dengan cara mengerjakan loncatan bunga api listrik melalui gas nitrogen yang bertekanan rendah, proses ini dikatalisasi oleh adanya oksigen homo terbentuk nitrogen aktif (N2 menjadi 2N) yang dapat membentuk senyawa nitrida dengan logam-logam tertentu.
3. Nitrogen bereaksi dengan hydrogen atau aksigen pada suhu yang tinggi seperti dalam loncatan bunga api listrik, membentuk gas NH3 dan NO3 .
E. Senyawaan Nitrogen
Senyawaan nitrogen terbagi manjadi :
1.. Nitrida Hidrida ( NH3, garam amonium, hidrasin N2H4, hidroksilamin NH2OH )
2. Oksida nitrogen ( N2O, NO, NO2, N2O5 )
3. Asam nitrit
Hidrida utama nitrogen ialah amonia (NH3) walaupun hidrazina (N2H4) juga banyak ditemukan. Amonia bersifat basa dan terlarut sebagian dalam air membentuk ion ammonium (NH4 +). Amonia cair sebenarnya sedikit amfiprotik dan membentuk ion ammonium dan amida (NH2-); keduanya dikenal sebagai garam amida dan nitride (N3-), tetapi terurai dalam air. Gugus bebas amonia dengan atom hidrogen tunggal atau ganda dinamakan amina. Rantai cincin atau struktur hidrida nitrogen yang lebih besar juga diketahui tetapi tak stabil.
1) Amonia
Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan. Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Pekerjaan Amerika Serikat memberikan batas 15 menit bagi kontak dengan ammonia dalam gas berkonsentrasi 35 ppm volum, atau 8 jam untuk 25 ppm volum. Kontak dengan gas amonia berkonsentrasi tinggi dapat menyebabkan kerusakan paru-paru dan bahkan kematian. Sekalipun amonia di AS diatur sebagai gas tak mudah terbakar, amonia masih digolongkan sebagai bahan beracun jika terhirup, dan pengangkutan amonia berjumlah lebih besar dari 3.500 galon (13,248 L) harus disertai surat izin.
Amonia yang digunakan secara komersial dinamakan amonia anhidrat. Istilah ini menunjukkan tidak adanya air pada bahan tersebut. Karena amonia mendidih di suhu -33°C, cairan amonia harus disimpan dalam tekanan tinggi atau temperatur amat rendah. Walaupun begitu, kalor penguapannya amat tinggi sehingga dapat ditangani dengan tabung reaksi biasa di dalam sungkup asap. "Amonia rumah" atau amonium hidroksida adalah larutan NH3 dalam air. Konsentrasi larutan tersebut diukur dalam satuan baumé. Produk larutan komersial amonia berkonsentrasi tinggi biasanya memiliki konsentrasi 26 derajat baumé (sekitar 30 persen berat amonia pada 15.5 °C). Amonia yang berada di rumah biasanya memiliki konsentrasi 5 hingga 10 persen berat amonia.
Ø Sifat fisik dan kimia
Amonia umumnya bersifat basa (pKb=4.75), namun dapat juga bertindak sebagai asam yang amat lemah (pKa=9.25). NH3 merupakan molekul polar, berbentuk piramid dengan tiga atom hydrogen menempati dasar piramid dan memiliki sepasang elektron bebas pada puncaknya (atom N), menyebabkan senyawa ini mudah terkondensasi (suhu kondensasi -33oC) menjadi cairan dengan kekuatan besar sebagai pelarut. Dalam banyak hal, ammonia cair merupakan pelarut yang mirip dengan air dan mampu melarutkan berbagai macam garam. Selain itu, ammonia mempunyai sifat yang unik dalam hal melarutkan logam-logam alkali dan alkali tanah, yakni menghasilkan larutan yang mengandung elektron tersolvasi. Gas ammonia sangat larut dalam air, karena baik NH3 maupun H2O adalah molekul-molekul polar.
Ø Kelimpahan
Senyawa nitrogen yang utama adalah ammonia, NH3, yang terdapat di atmosfir dalam jumlah yang sangat sedikit, terutama sebagai produk peruraian bahan yang mengandung nitrogen dari hewan dan tumbuhan. Proses ini merupakan cara yang paling ekonomis untuk fiksasi nitrogen, yakni konversi nitrogen di atmosfir menjadi senyawa yang berguna.
Ø Pembuatan
Pada proses Haber, ammonia disintesis dengan cara melewatkan campuran nitrogen dan hidrogen di atas permukaan katalisator (umumnya besi oksida) pada suhu 500 0C dan tekanan 1000 atm, yang rata-rata dapat mengkonversi 50% N2 menjadi NH3.
N2(g)+ 3H2 (g) → 2NH3(g) = + 22 kkal
Kegunaan
1. Sebagai pupuk (kompos maupun urea)
2. Disinfectan
3. Bahan bakar
4. Pelarut senyawa organik, anorganik, dan logam
5. Bahan pembuatan asam nitrat
2) Asam Nitrat
Asam nitrat, HNO3 merupakan salah satu asam anorganik yang penting dalam industri dan laboratorium, sehingga diproduksi dalam jumlah yang banyak sekali. Pembuatan asam nitrat ini pada prinsipnya menggunakan cara oksidasi katalitik ammonia pada proses Oswald
Ø Pembuatan
Asam nitrat adalah merupakan satu jenis bahan kimia industri yang penting, diproduksi dalam skala besar dengan proses Haber-Bosch dan biasanya sangat erat dengan produksi ammonia, NH3. Langkah pertama adalah oksidasi NH3 menjadi NO. Setelah pendinginan, NO dicampur dengan udara dan diabsorbsi di dalam suatu aliran air. Reaksi-reaksi di bawah ini adalah langkah-langkah reaksi menghasilkan HNO3 ≈ 60% (berat) dan konsentrasi-nya dapat dinaikkan menjadi 68% dengan cara destilasi, proses ini dikenal dengan proses Oswald :
4 NH3(g)+ 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)
2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)
3 NO2(g) + H2O(l) → 2 H+ (aq) + 2 NO3-(aq) + NO(g)
Pada tahap pertama, campuran NH3 dan udara dilewatkan melalui kumparan platina yang dipanaskan pada temperatur 800 0C. Pada pendinginan, produk nitrogen oksida (NO) dioksidasi menjadi nitrogen dioksida (NO2), yang kemudian mengalami disproporsionasi dalam larutan membentuk asam nitrat dan NO. Dengan cara memberikan konsentrasi O2 yang cukup tinggi, NO sisa akan diubah menjadi NO2 dan reaksi terakhir akan bergeser ke arah kanan. Untuk mendapatkan asam 100% dilakukan destilasi HNO3 yang volatil. Asam nitrat murni dapat dibuat di laboratorium dengan cara menambahkan H2SO4 ke KNO3 dan mendestilasi hasil reaksi in vacuo. Asam nitrat adalah cairan tak berwarna, tetapi harus disimpan dibawah temperatur 273 K untuk mencegah dekomposisi yang menyebabkan asam berwarna kuning.
4 HNO3 → 4 NO2 + 2 H2O + O2
Ø Sifat-sifat
Dalam larutan aqueous, HNO3 bertindak sebagai suatu asam kuat yang menyerang kebanyakan logam-logam (yang sering terjadi lebih cepat jika terdapat HNO2 dalam jumlah trace), kecuali emas (Au) dan logam-logam golongan platinum; dimana besi (Fe) dan krom (Cr) mengalami passivasi oleh HNO3 (semacam lapisan film tipis sehingga logam-logam ini tidak bisa diserang). Bila timah, arsen dan beberapa logam-logam golongan-d direaksikan dengan HNO3, maka akan dihasilkan oksida-oksida logam-logam tersebut, tetapi jika HNO3 direaksikan dengan logam-logam lain akan dihasilkan nitrat-nitrat. Hanya Mg, Mn, dan Zn yang menghasilkan gas hidrogen jika direaksikan dengan HNO3 dengan konsentrasi sangat encer. Jika logam tersebut merupakan reduktor yang lebih kuat daripada H2, maka reaksi dengan HNO3 akan mereduksi asam menjadi N2, NH3. NH2OH atau N2O,
sedangkan logam lain akan menghasilkan NO atau NO2
3 Cu(s) + 8 HNO3(aq.encer)→ 3 Cu(NO3) 2(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g)
Cu(s) + 4 HNO3(aq.pekat) → Cu(NO3) 2(aq) + 2 H2O(l) + 2 NO2(g)
3) N2 O dan N2O
Jika asam nitrat pekat direduksi oleh logam (misalnya Cu), maka akan dihasilkan asap coklat berupa gas nitrogen dioksida, NO2. Molekul ini bersifat paramagnetik karena mengandung jumlah elektron valensi ganjil (lima dari nitrogen dan enam dari masing-masing oksigen). Jika gas coklat ini didinginkan, warnanya memudar dan keparamagnetannya hilang. Observasi ini ditafsirkan sebagai petunjuk bahwa dua molekul NO2 berpasangan (dimerisasi) membentuk satu molekul dinitrogen tetroksida, N2O4, dalam kesetimbangan
2 NO2(g) → N2O4(g) + 14,6 kkal
sedemikian pada 60 0C dan tekanan 1 atm separuh nitrogen berupa NO2 dan separuhnya lagi berupa N2O4. Kalau suhu dinaikkan, dekomposisi N2O4 lebih disukai. Campuran NO2-N2O4 sangat beracun dan merupakan oksidator kuat. Sedangkan campuran N2O4 cair dan derivate hidrazin telah digunakan sebagai bahan bakar pesawat ruang angkasa Apollo 12 dalam missi penerbangannya ke bulan, karena bahan bakar ini cocok untuk melakukan landing dan take off di permukaan bulan. N2O4 adalah merupakan oksidator kuat dan bila mengadakan kontak dengan suatu derivate hidrazin, misalnya MeNHNH2 dengan segera akan teroksidasi seperti reaksi berikut:
5N2O4 + 4MeNHNH 2→ 9N2 + 12H2O + 4CO2
dan reaksi ini sangat eksotermik yang pada temperatur operasi semua produk reaksi adalah gas. Seperti telah disebut dalam kaitannya dengan proses Ostwald, NO2, atau lebih tepatnya campuran NO2 dan N2O4, larut dalam air membentuk HNO3 dan NO.
4) N2O5
Selain pada asam nitrat dan nitrat, nitrogen dengan bilangan oksidasi +5 ditemui pada nitrogen pentoksida, N2O5. Senyawa ini merupakan asam anhidrat dari HNO3 yang dapat dihasilkan dari reaksi asam nitrat pekat dengan senyawa dehidrator kuat seperti fosfor oksida, P4O10. Pada suhu kamar, N2O5 berupa padatan putih yang mengalami dekomposisi secara lambat menjadi NO2 dan O2. Dengan air, N2O5 bereaksi sangat hebat membentuk HNO3.
F . Kegunaan nitrogen
Ø Dalam bentuk amonia niotrogen digunaksn sebagai bahan pupuk, obat-obatan, asam nitrat, urea, hidrasin, amin, dan pendingin.
Ø Asam nitrat digunakan dalam pembuatan zat pewarna dan bahan peledak.
Ø Nitrogen sering digunakan jika diperlukan lingkungan yang inert, misalnya dalam bola lampu listrik untuk mencegah evaporasi filamen
Ø Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin) yang sangat efektif karena relatif murah
Ø Banyak digunakan oleh laboratorium-laboratorium medis dan laboratorium -laboratorium penelitian sebagai pengawet bahan-bahan preservatif untuk jangka waktu yang sangat lama, misalnya pada bank sperma, bank penyimpanan organorgan tubuh manusia, bank darah, dsb
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Nitrogen berasal dari bahasa Latin Nitrogenium, nitrum, nitron artinya soda, genes artinya pembentuk. Nitrogen di alam utamanya terdapat diatmosfer (+ 79% nitrogen).
Nitrogen pada permukaan bumi hampir seluruhnya 99,9% terdapat dalam bentuk molekul gas diatomic (N2). Udara mengandung nitrogen bebas sebanyak 78% volume atmosfer bumi dan hanya 0,03% di dalam kulit bumi.
Senyawaan nitrogen terbagi manjadi :
1.. Nitrida Hidrida ( NH3, garam amonium, hidrasin N2H4, hidroksilamin NH2OH )
2. Oksida nitrogen ( N2O, NO, NO2, N2O5 )
3. Asam nitrit
Tidak ada komentar:
Posting Komentar