Hallo, Selamat Datang di Pendidikanmu.com, sebuah web tentang seputar pendidikan secara lengkap dan akurat. Saat ini admin pendidikanmu mau berbincang-bincang berhubungan dengan materi Nitrogen? Admin pendidikanmu akan berbincang-bincang secara detail materi ini, antara lain:

Daftar Isi

Sejarah Nitrogen

Pada tahun 1772, Hanry Cavendish (1731 – 1810) mengemukakan bahwa komponen penyusun udara terbanyak adalah mephitic air. Dua tahun kemudian joseph priestley (1773 – 1804) menemuka komponen udara lain, yaitu apa yang disebutnya vital air.

Penemuan kedua ilmuan inggris di atas mendorong Antoine lourent Lavoisier (1743-1794) di prancis untuk melakukan eksperimen. Lavoisier memanaskan merkuri (raksa) dalam tabung tertutup. Ternyata merkuri bersenyawa dengan seperlima bagian udara, membentuk suatu serbuk merah (yg sekarang di sebut merkuri oksida). Empat perlima bagian sisa udara tetap berupa gas. Lavoisier mengamati bahwa dalam gas sisa itu lilin tak dapat menyala serta tikus tak dapat hidup lama.

Maka, lavoisier menyimpulkan bahwa udara tersusun dari dua jenis gas. Jenis gas yang pertama sangat berguna bagi kehidupan dan pembakaran dan jumlahnya meliputi seperlima bagian udara. Inilah vital air yang di kemukakan oleh Priestley. Gas Vital air ini oleh Lavoisier diberi nama oksigen.

Adapun jenis gas yang kedua, yang meliputi empat perlima bagian udara,merupakan gas mephitik air yang ditemukan ole( h cavendish. Lavoisier sendiri memberi nama azote(dalam bahasa yunani) yang berarti” tiada kehidupan ”. Kemudian abad ke -19,nama azote diganti menjadi nitrogen yang artinya pembentuk ”niter”. Niter adalah nama lama untuk kalium nitrat, KNO3, suatu zat yang sejak zaman purba dipakai sebagai zat pengawet.

Pengertian Nitrogen

Nitrogen adalah zat komponen penyusun utama atmasfer bumi. Udara terdiri atas 78% volume nitrogen (N2). Nitrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Nitrogen dalam deret kimia termasuk kedalam nonmetals, termasuk golongan VA, periode 2, dan blok p. Penampilanya berupa colorless.

Sumber Nitrogen

Adapun sumber Nitrogen adalah :

Terjadi halilintar di udara ternyata dapat menghasilkan zat Nitrat, yang kemudian di bawa air hujan meresap ke bumi.
Sisa-sisa tanaman dan bahan-bahan organis.
Mikrobia atau bakteri-bakteri.
Pupuk buatan (Urea, ZA dan lain-lain)

Sifat-Sifat Nitrogen

Berikut dibawah ini terdapat beberapa sifat-sifat nitrogen, antara lain:

Atom

Memiliki massa atom 14,0067 g/mol dengan massa atom 7( 1s2 2s2 3s3). Selain itu adapun ciri fisik dari nitrogen seperti berfasa gas, bermassa jenis 1,251 g/L, titik leburnya 63,15 K, titik didih 77,36, titik kritisnya 126,21 K. Nitrogen cair mendidih pada -196 0c, dan membeku pada -2100C. Sruktur dari gas nitrogen adalah berupa Kristal hexagonal. Kelektronegatifan gas nitrogen menduduki peringkat ke-3 setelah flour dan oksigen. Gas nitrogen termasuk kedalam gas yang inert (tidak reaktif). Hal ini disebabkan oleh besarnya energi ikatan antara ikatan rangkap tiga N, nitrogen digunakan sebagai atmosfer inert untuk suatu proses / sistem yang terganggu oleh oksigen, misalnya dalam industri elektronika dan juga Bilangan okdidasi nitrogen bervariasi dari -3 sampai +5.

Banyak senyawa nitrogen yang memiliki entalpi pembentukan yang positiv. Reaksi – reaksi gas nitrogen harus berlangsung dalam kondisi khusus, misalnya suhu dan tkanan tinggi, dibantu oleh suatu katalis dengan menggunakan energi listrik, atau diuraikan oleh mikroorganisme tertentu. Proses pengubahan nirogen menjadi senyawa-senyawa yang dikenal sebagai proses fiksasi nitrogen. Ketika kita bernapas, gas nitrogen bersama udara masuk dan keluar paru-paru tanpa mengalami perubahan sedikitpun. Meskipun setiap saat kita senantiasa berenang dalam lautan nitrogen, tubuh kta tidak dapat mengambil nitrogen secara langsung dari udara. Nitrogen dalam yubuh kita berasal dari makanan yang kita makan , bukan dari udara yang kita hirup.

Isotop

Nitrogen memiliki dua isotop stabil: ¹⁴N dan ¹⁵N. Isotop pertama jauh lebih umum, menyusun 99,634% nitrogen alami, dan yang kedua (yang sedikit lebih berat) sisanya 0,366%. Hal ini menyebabkan berat atomnya menjadi sekitar 14,007 u.^[18] Kedua isotop stabil ini diproduksi melalui siklus CNO dalam bintang, namun ¹⁴N lebih umum terjadi karena tangkapan neutronnya adalah langkah pembatas laju.¹⁴N adalah salah satu dari lima nuklida ganjil–ganjil yang stabil (suatu nuklida yang memiliki jumlah proton dan neutron ganjil); empat lainnya adalah ²H, ⁶Li, ¹⁰B, dan ^180mTa.

Kelimpahan relatif ¹⁴N dan ¹⁵N hampir konstan di atmosfer tetapi dapat bervariasi di tempat lain, karena fraksinasi isotop alami dari reaksi redoks biologis dan penguapan amonia atau asam nitrat alami. Reaksi yang dimediasi secara biologis (misalnya, asimilasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi) sangat mengendalikan dinamika nitrogen di dalam tanah. Reaksi ini biasanya menghasilkan pengayaan ¹⁵N dari substrat dan penipisan produk.

Isotop berat ¹⁵N pertama kali ditemukan oleh S.M. Naudé pada tahun 1929, tidak lama setelah ditemukan isotop berat unsur tetangganya, oksigen dan karbon.^[25] Ini menyajikan salah satu tangkapan neutron termal terendah dari semua isotop. ¹⁵N sering digunakan dalam spektroskopi resonansi magnet inti (NMR) untuk menentukan struktur molekul yang mengandung nitrogen, karena spin inti fraksionalnya adalah satu setengah, yang menawarkan keuntungan untuk NMR seperti lebar garis yang lebih sempit.

¹⁴N, meskipun secara teoretis juga dapat digunakan, memiliki spin nuklir bulat dan dengan demikian memiliki momen quadrupol yang mengarah pada spektrum yang lebih luas dan kurang bermanfaat. NMR ¹⁵N tetap memiliki komplikasi yang tidak ditemui pada spektroskopi NMR yang lebih tinggi, ¹H dan ¹³C. Kelimpahan alami ¹⁵N yang rendah (0,36%) secara signifikan mengurangi sensitivitas, masalah yang hanya diperparah oleh rasio giromagnetik yang rendah, (hanya 10,14% dari ¹H). Alhasil, signal-to-noise ratio untuk ¹H sekitar 300 kali lipat lebih besar daripada ¹⁵N pada kekuatan medan magnet yang sama. Hal ini dapat agak dikurangi dengan pengayaan isotop ¹⁵N melalui pertukaran kimia atau distilasi fraksional.

Senyawa yang diperkaya ¹⁵N memiliki keuntungan bahwa dalam kondisi standar, mereka tidak mengalami pertukaran kimiawi atom nitrogen mereka dengan nitrogen di atmosfer, tidak seperti senyawa dengan isotop hidrogen, karbon, dan oksigen berlabel yang harus dijauhkan dari atmosfer.^[18] Rasio ¹⁵N:¹⁴N umum digunakan dalam analisis isotop stabil di bidang geokimia, hidrologi, paleoklimatologi dan paleoseanografi, yang disebut δ¹⁵N.

Dari sepuluh isotop lain yang dihasilkan secara sintetis, mulai dari ¹²N sampai ²³N, ¹³N memiliki waktu paruh sepuluh menit dan isotop sisanya memiliki waktu paruh dalam kisaran detik (¹⁶N dan ¹⁷N) atau bahkan milidetik. Tidak ada isotop nitrogen lain yang mungkin terjadi karena mereka akan berada di luar garis tetesan nuklir, yang mengeluarkan proton atau neutron.

Mengingat selisih waktu paruhnya, ¹³N adalah radioisotop nitrogen yang paling penting, umurnya cukup panjang untuk digunakan dalam tomografi emisi positron (positron emission tomography, PET), meskipun waktu paruhnya masih pendek maka harus dibuat di lokasi PET, misalnya dalam siklotron dengan cara ¹⁶O dibombardir dengan proton yang menghasilkan ¹³N dan partikel alfa.

Senyawa-Senyawa Nitrogen

Senyawa-senyawa nitrogen diantaranya:

1. Amonia (NH₃)

Amonia adalah gas yang mudah mencair, titik didihnya -33,4 0C dan membeku pada -77,70C. Amonia sangat mudah dikenali karena baunya yang sangat khas. Keberadannya di udara dapat terdeteksi pada kadar 50 – 60 PPM. Pada kadar 100 – 200 ppm, amoniak menyebakan iritasi mata dan masuk ke paru-paru. Pada konsentrasi tinggi uap ammonia mengakibatkan pary-paru dipenuhi dengan air dan dengan cepat menimbulkan kematian, bila tidak segera diberi pertolongan.

Amonia sangat mudah larut dalam air. Larutan amonia bersifat basa lemah sesuai dengan reaksi sebagai berikut :

NH3 (aq) + H2O N2H(aq) + H2O(aq) Kb = 1,8 x 10-5

Asam kuat mengubah ammonia menjadi ion ammonium , contohnya:

NH3 (aq) + HCI (aq) NH4Cl (aq) + H2O (aq), atau

NH3 (aq) + H3O+ (aq) NH4+ (aq) + H2O

Penggunaan terpenting ammonia adalah sebagai induk untuk pembuatan senyawa nitrogen yang lain, seperti asam nitrat (HNO3), dan ammonium klorida( NH4Cl). Dan pembuatan pupuk , terutama pupuk urea, CO(NH2)2, pupuk ammonium nitrat NH4NO3 dan pupuk ZA, (NH4)2SO4.

Selain itu ammonia digunakan sebagai pendingin dalam pabrik es. Karena amonia mudah mencair bila di kompresikan dan menguap kembali bila diekspansikan. Amonia juga sering digunakan sebagai pelarut karena kepolaran ammonia cair hamper sama dengan kepolaran air. Amonia caur dapat melarutkan logam golongan VA dan IIA. Larutan yang dihasilkan berwarna biru, karena terjadi amoniasi electron. Amoniasi adalah molekul zat terlarut dikelilingi ammonia cair. Hal ini serupa dengan terhidrasinya suatu kation oleh air.

Contohnya:

2 Na+ (am) + 2e- (am) + 2NH3 (I) H2 (g) + 2NaH2 (am)

Pada reaksi di atas , symbol (am) untuk menunjukan spesi yang teramoniasi. Ion amida, Sedangkan ion NH4+ dalam ammonia cair bersifat asam, analog dengan ion H3O+ dalam air. Oleh karena itu, reaksi netralisasi dalam ammonia cair adalah:

NH4+ (am) + NH2- (am) NH3 (I)

Berdasarkan reaksi di atas Nh4Cl dapat dititrasi menggunakan KNH2 dalam amonia cair, sama halnya dengan mentitrasi HCl dengan KOH dalam pelarut air dan indikstor fenoptalein dapat digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi.

Pembuatan ammonia

Pembuatan ammonia dengan proses Haber-bosch merupakan suatu proses yang sangat penting dalam dunia industri, mengingat kebutuhan ammonia sebagai bahan dasar utama dalam pembuatan berbagai produk, misalnya pupuk urea, asam nitrat, dan senyawa nitrogen lainnya. Adapun reaksi proses Haber-bosch yaitu:

N2(g) + 3H2 (g) 2 NH3 (g)SO4-

Untuk memberikan hasil yang optimal, reaksi tersebut berlangsung pada suhu 450 ^OC – 500 ^OC. Agar proses kesetimbangan cepat selesai, digunakan katalisator besi yang dicampur dengan Al2O3, MgO, GaO, dan K2O, untuk menggeser reaksi ke arah zat produk ( kekanan ), tekanan yang digunakan harus tinggi. Tekanan 200 atm akan memberikan hasil NH3 15%, tekanan, 350 atm menghasilkan NH3 30 % dan tekanan 1000 atm akan mendapatkan NH3 40%.

Selama proses berlangsung, untuk menghasilkan jumlah amonia sebanyak-banyaknya gas nitrogen dan hidrogen di tambahkan secara terus- menerus ke dalam sistem. Amonia yang terbentuk harus segera dipisahkan ari campuran, dengan cara mengembunkanya. Ini karena titik didih amonia jauh lebih tinggi dan titik didih nitrogen dan nitrogen.

Garam-garam ammonium

Garam-garam ammonium terbentuk dengan ion Cl-, No3-, SO4-, dan beberapa anion dari asam fosfat contohnya reaksi ammonia dengan asam menghasilkan garam ammonium :

NH3 (aq) + HCl (aq) Nh4Cl (aq).

Umumnya semua garam ammonium mudah larut dalam air dan berdisosiasi sempurna.

2. Amonium klorida

Penambahan basa kuat pada larutan ammonium klorida dapat membebaskan ammonia. Reaksinya:

NH4Cl (aq) + OH-+ (aq) NH3 (aq) + Cl- (aq) + H2O (l)

NH4Cl digunakan dalam pembuatan baterai sel kering dalam pembersih permukaan logam, dan sebagai pencair dalam pematrian logam.

Urea dibuat dari reaksi antara ammonia dengan CO2, dan reaksinya sbb:

2NH3 + CO2 H2N – CO – NH2 + H2O

Reaksi ini berlangsung pada tekanan 200 atm dan suhu 185 0C. Urea dalam bentuk padat mudah ditaburkan dalam lahan pertanian. Dalam tanah , air akan bereaksi dengan urea membebaskan ammonia.

3. Amonium nitrat

Amonium nitrat dibuat dari reaksi antara ammonia dengan asam nitrat, reaksinya adalah:

NH3 + HNO3 NH4NO3

Ammonium nitrat digunakan sebagai pupuk yang mempunyai persentase N yang lebih tinggi disbanding ( NH4)2SO4. Namun ammonium nitrat tidak stabil terhadap panas, berbahaya untuk penerapan tertentu dan penting penggunaannya sebagai bahan peledak.

NH4NO3 (s) + N2O (g) + 2 H2O (g)

4. Amonium sulfat

(NH4)2SO4 merupakan pupuk padatan yang banyak digunakan. Senyawa ammonia yang digunakan sebagai pupuk adalah ammonium sulfat ( seperti NH4H2PO4). Dan (NH4)2HPO4). Keduanya merupakan pupuk yang baik karena menyediakan N dan P untuk pertumbuhan tanaman. Selain itu keduanya juga digunakan sebagai penghambat kebakaran.

5. Nitrida

Nitrida adalah senyawa biner nitrogen ( biloks 3 ) dengan unsur – unsur selain hydrogen. Nitrida logam IA dan IIA merupakan senyawa dengan titik leleh yang tinggi, bersifat ionik dan nitrogen terdapat sebagai ion N3-. Nitrida logam dibuat melalui pemanasan pada suhu tinggi logam dengan amonia atau nitrogen.

Contohnya:

3Mg (s) + 2NH3 (g) 9000C Mg3N2 (s) + 3H2 (g)

Ion nitrida N3- merupakan basa bronsted yang kuat, memberikan NH3 bereaksi dengan air.

Nitrida no logam merupakan senyawa yang berikatan kovalen. Sifat-sifat senyawa itu berbeda-beda. Contohnya boron nitrida mempunyai titik leleh 30000C dan sangat inert. Rumus kimia boron menunjukan rumus empirisnya, bukan rumus molekulnya. Strukturnya digambarkan sebagai berikut:

Sebaliknya , nitrida karbonya itu sianogen mempunyai rumus molekul (CN)2. Senyawa ini membentuk gas dan sangat beracun. Nitrida sukfur mempunyai rumus molekul S4N4 meleleh pada 1780C, tetapi dapat meledak bila dipanaskan terlalu cepat.

6. Hidrazin, hidrosiklamin dan azida

Hidrazin merupakan cairan tak berwarna yang beracun, mendidih pada 113,5 0 C dan bersifat bassa yang lebih lemah dari pada amunia. Bilangan oksidasi N pada hidrazin adalah -2 hidrazin dibuat secara komersial melalui proses rasching, yaitu oksidasi amonia oleh natrium hipoklorit.

2NH3(aq)+NaOCl(aq) N2H4(aq)+NaCl(aq)+H2O

Hidrazin cair digunakan sebagai bahan bakar roket.untuk keperluan ini cair dicampur dengan 1,1 dimetilhidrazin,suatu bahan yang dapat terbakar sendiri bila di campur dengan hidrogen peroksida atau oksigen dari tangki oksigen cair.

Reaksi berlangsung sangat eksotermik, yaitu sebagai berikut:

N2H4(l)+O2(l) N2(g)+2H2O(g) ΔH0 = -621,3 kj

Hidroksilamin HONH2 berupa padatan putih meleleh pada 3500C bersifat bassa dengan Kb = 6,6 x 10-9 pada 25o C. Bilangan oksidasi N pada hidroksi lamin adalah -1.

Asam dirozoik mengandung N dengan biloks -1/3 dalam keadaan murni. Berupa cairan tak berwarna yang sangat mudah meledak bersifat asam lemah. Ionazid berbentuk linear dan simetris, berdasarkar teori ikatan palensi bentuk struktur resoninsasinya sebagai berikut:

Ionazid dalam pelarut air memberlakukan seperti ion halida,karena itu sering di sebut psudohalida. Diketahui ada beberapa garam yang di sebit sebagai azida. Azida dari logam berat seperti timbal azida meledak bila terbentur dengan keras, karenanya di gunakan sebagai tutup detonantor dan peralatan yang di rancang untuk melendakan material lain.seperti bubuk mesium. Azid dari logam 1 A tidak mudah meledak.

Proses Terjadinya Nitrogen

Nitrogen adalah unsur murni yang paling umum di dalam tanah, menyusun 78,1% dari seluruh volume atmosfer. Terlepas dari hal ini, nitrogen tidak begitu melimpah di kerak bumi, hanya terdapat 19 bagian per juta, setara dengan niobium, galium, dan litium. Satu-satunya mineral nitrogen yang penting adalah niter (kalium nitrat, saltpeter) dan sodaniter (natrium nitrat, saltpeter Chile). Namun, keduanya tidak lagi menjadi sumber nitrat penting sejak tahun 1920an, ketika sintesis amonia dan asam nitrat berskala industri menjadi lumrah.

Senyawa nitrogen secara konstan mengalami pertukaran antara atmosfer dan organisme hidup. Nitrogen pertama kali harus diolah, atau “difiksasi”, menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan, biasanya amonia. Beberapa fiksasi nitrogen terjadi akibat sambaran petir yang menghasilkan oksida nitrogen, tetapi sebagian besar dilakukan oleh bakteri diazotropik melalui enzim yang dikenal sebagai nitrogenase (meskipun saat ini fiksasi nitrogen industri menjadi amonia juga signifikan). Ketika amonia diasup oleh tanaman, amonia digunakan untuk mensintesis protein. Tanaman kemudian dimakan oleh hewan yang menggunakan senyawa nitrogen untuk mensintesis protein mereka sendiri dan mengekskresikan kotoran yang kaya nitrogen.

Akhirnya, organisme ini mati dan terdekomposisi, mengalami oksidasi bakteri dan lingkungan serta denitrifikasi, mengembalikan dinitrogen bebas ke atmosfer. Fiksasi nitrogen industri dengan proses Haber sebagian besar digunakan sebagai pupuk, meskipun kelebihan limbah kaya nitrogen, ketika tercuci, menyebabkan eutrofikasi air tawar dan pembentukan perairan zona mati, karena pertumbuhan bakteri yang digerakkan nitrogen menekan oksigen air hingga titik di mana semua organisme tinggi mati. Selain itu, dinitrogen monoksida, yang dihasilkan selama proses denitrifikasi, menyerang lapisan ozon atmosferik.

Banyak ikan air laut menghasilkan trimetilamina oksida dalam jumlah besar untuk melindungi mereka dari efek osmotik lingkungan mereka yang tinggi; perubahan senyawa ini menjadi dimetilamina adalah sunber awal bau tidak sedap ikan air laut yang tidak segar lagi. Pada hewan, radikal bebas nitrogen oksida (diturunkan dari asam amino) berperan sebagai molekul pengatur yang penting untuk sirkulasi.

Reaksi cepat nitrogen oksida dengan air dalam hewan menghasilkan produk nitrit dalam metabolitnya. Metabolisme nitrogen protein pada hewan, umumnya, berakhir pada ekskresi urea, sementara metabolisme asam nukleat pada hewang berujung pada ekskresi urea dan asam urat. Bau yang khas dari pembusukan daging hewan disebabkan oleh pembentukan amina rantai panjang, seperti tetra- dan pentametilendiamina, yang merupakan produk pemecahan asam amino ornitin dan lisin, dalam penguraian protein.

Kegunaan Nitrogen dalam kehidupan

Adapun kegunaan dari senyawa-senyawa nitrogen diantaranya:

Dalam bentuk amonia niotrogen , digunakan sebagai ahan pupuk, obat-obatan, asam nitrat, urea, hidrasin, amin, dan pendingin.
Asam nitrat digunakan dalam pembuatan zat pewarna dan bahan peledak.
Nitrogen sering digunakan jika diperlukan lingkungan yang inert, misalnya dalam bola lampu listrik untuk mencegah evaporasi filament
Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin) yang sangat efektif karena relatif murah
Banyak digunakan oleh laboratorium-laboratorium medis dan laboratoriumlaboratorium penelitian sebagai pengawet bahan-bahan preservatif untuk jangka waktu yang sangat lama, misalnya pada bank sperma, bank penyimpanan organ-organ tubuh manusia, bank darah.

Daftar Pustaka :

Farida,ida. Kimia anorganik I program studi pendidikan kimia fakultas tarbiyah dan keguruan . Universitas UIN sunan Gunung Djati bandung.
Anshryirfan. Penuntun belajar kimia.januari 1988.ganeca axact bandung.

Demikian Pembahasan Tentang Nitrogen : Sejarah, Pengertian, Sifat, Senyawa, Proses, Kegunaan dari Pendidikanmu

Semoga Bermanfaat Bagi Para Pembaca

Berita Artikel Lainnya:

2shares
0
0
2
0
0
0