KATA PENGANTAR
Puji dan
syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan
karunianya, sehingga makalah tentang ”Nitrogen” ini dapat diselesaikan. Penulis
juga mengucapkan terima kasih kepada Dosen Pembimbing Mata kuliah Anorganik
DR.IIS SITI JAHRO, M. Si . Yang telah memberikan kesempatan kepada penulis
untuk membuat makalah mengenai Nitrogen ini.
Makalah ini disusun
berdasarkan pengetahuan yang penulis dapat dari berbagai sumber, baik dari buku
–buku kimia maupun internet. Dengan demikian makalah ini membahas tentang pengertian, bagaimana sifat
nitrogen itu sendiri, bagaimana cara memperoleh nitrogen tersebut maupun
senyawa-senyawa yang terkandung didalamnya.
Penulis menyadari
bahwa makalah ini belum begitu memadai, terutama di bagian pembahasan materi tentang masalah Nitrogen tersebut. Oleh karena
itu, dengan adanya kekurangan tersebut
penulis menerima kritik dan saran dari Dosen untuk penyempurnaan makalah ini.
Akhir kata
penulis mengucapkan terima kasih, dan semoga makalah ini bermanfaat.
Medan,
September 2010
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR…………………………………………………….1
DAFTAR ISI………………………………………………………………2
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………3
PENGERTIAN
UMUM NITROGEN……………………………..3
BAB 2 NITROGEN ……………………………………………………….5
1. Terdapatnya Dan Sifat-sifat Nitrogen
..................................6
1.1 Sifat Fisika Keluarga Nitrogen ......................................8
1.2 Sifat Kimia Keluarga Nitrogen
......................................9
2. Cara Memperoleh Nitrogen
..................................................9
A. Laboratorium
...................................................................9
B. Dalam Industri
.................................................................9
3. Beberapa Senyawa Nitrogen
................................................10
A. Amonia
...........................................................................10
B. Hidrazin
..........................................................................10
C. Oksida Nitrogen
..............................................................11
D. Asam Nitrogen Dan Garam Nitrat
..................................12
4. Siklus Nitrogen
.....................................................................14
BAB 3 REAKSI KHAS DENGAN
NONLOGAM......................................16
BAB 4 PEMBUATAN AMINA REDUKSI SENYAWA
NITROGEN......18
KESIMPULAN.............................................................................................19
DAFTAR
PUSTAKA....................................................................................20
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
A. PENGERTIAN UMUM NITROGEN
Nitrogen
adalah salah satu golongan VA yang merupakan unsur nonlogam dan gas yang paling
banyak diatmosfer bumi. Nitrogen merupakan unsur yang relatifstabil, tetapi
membentuk isotop-isotop yang 4 diantaranya bersifat radioaktif. Di alam
nitrogen terdapat dalam bentuk gas N2 yang tidak berwarna dan tidak
berbau, tidak berasa, dan tidak beracun. Pada suhu yang rendah nitrogen dapat
berbentuk cairan atau bahkan kristal padat yang tidak berwarna (bening). Selain
itu nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa nitrat, amoniak, protein dan
beberapa senyawa lainnya. Nitrogen merupakan molekul diatomik yang memiliki
ikatan rangkap tiga. Energi ikatnya cukup tinggi sehingga sngat stabil dan
sulit bereaksi.(www.wikipedia.com)
Nitrogen
unsur, N2 , merupakan 78 persen volume dari atmosfer, dan senyawaan
nitrogen (terutama protein) adalah bahan dari semua makhluk hidup. Namun, unsur
yang melimpah dari keluarga nitrogen adalah fosfor. Ia menempati urutan
kesepuluh diantar unsur-unsur dalam kerak bumi-0,12 persen bobot. Unsur-unsur
lainnya tidak melimpah dilihat atas dasar bobot, tetapi sama sekali bukanlah
langka. Hanya fosfor begitu aktif, tak ditemukan dalam alam dalm bentuk
unsurnya. Arsenik, stibilium, dan bismut ditemukan dalam alam baik dalam bentuk
unsurnya maupun bentuk gabungan, dan mudah dibuat dari
senyawaan-senyawaannya.
Nitrogen, seperti oksigen, paling mudah
dihasilkan dengan memisahkannya dari atmosfer. Amonium nitrit dapat digunakan
sebagai sumber gas nitrogen dalam laboratorium. Senyawa ini begitu tak stabil sehingga
paling baik dibuat menurut keperluan, dari dua senyawaan yang lebih stabil
dengan proses berikut :
·
Langkah
1
NaNO2 +
NH4Cl dalamair NH4NO2 + NaCl
Langkah
2
NH4NO2 dalampemanasan perlahan-lahan 2H2O + N2
Penggunaan
terbesar untuk nitrogen adalah dalam produksi amonia, NH3.
Jumlah-jumlah yang lebih sedikit digunakan pada pengerasan baja dalam ruang
dimana dikehendaki suatu atmosfer yang tak aktif. Ruang demikian berkisar dari
kamar-kamar besar, sampai kamar asam laboratorium, sampai bolalampu listrik.
Nitrogen cair, yang mendidih pada -1960C, sering digunakan dalam
cawan Dewar di laboratorium untuk memelihara suhu rendah. (Keenan,dkk.1984:295,
296)
BAB II
ISI
NITROGEN
1.Terdapatnya dan Sifat-Sifat Nitrogen
Sekitar 78%
volum udar tersusun dari gas nitrogen. Unsur nitrogen merupakan unsur utama
penyusun senyawa dalam tubuh makhluk hidup. Selain terdapat dalam keadaan bebas
sebagai gas N2 di udara, nitrogen juga terdapat dalam berbagai
senyawa. Sendawa (KNO3) dan sendawa Chili (NaNO3)
merupakan dua mineral yang merupakan sumber senyawa nitrogen di alam.
Nitrogen
mempunyai nomor atom 7 dengan konfigurasi elektron 1s22s22p3. Ketiga elektron pada
subkulit 2p digunakan untuk membentuk ikatan kovalen rangkap 3 dengan atom
nitrogen yang lain.
:NºN:
Jarak
ikatan ganda tiga pada molekul nitrogen sangat pendek (0,070nm), sehingga
ikatan ini sangat kuat. Hal itu didukung fakta bahwa energi dissosiasi ikatan
pada NºN
sebesar 946kJ/mol. Kekuatan ikatan pada molekul nitrogen ini menyebabkan
nitrogen merupakan gas yang relatifstabil, sukar bereaksi dengan unsur lain.
Hanya sedikit unsur yang dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu kamar,
misalnya logam litium yang membentuk litium nitrida.
3Li(s) + N2(g) ® Li3N(s)
Sifat
nitrogen yang sukar bereaksi ini menyebabkan nitrogen dimanfaatkan untuk
atmosfir pada proses pengelasan tidak adaoksigen yang bisa menyebabkan
terjadinya korosi pada logam, gas nitrogen juga digunakan sebagai pengganti
udara untuk mengisi ban agar logam (kawat) pada ban tidak mudah berkarat,
sehingga ban menjadi lebih awet.
Pada
suhu tinggi nitrogen dapat bereaksi dengan beberapa logam membentuk nitrida,
misalnya:
3Mg(s)
+ N2(g) ® Mg3N2(s)
3Ca(s)
+ N2(g) ® Ca3N2(s)
Pada suhu tinggi juga dapat bereaksi
dengan oksigen dan hidrogen :
N2(g)
+ O2(g) ® 2NO(g)
Reaksi itu dapat terjadi pada suhu 10000C,
misalnya pada mesin kenderaan atau pada kawah gunung berapi yang sedang meletus.
Di atmosfir pada saat terjadi kilat (loncatan bunga api listrik) juga
dimungkinkan terjadinya reaksi tersebut.
Reaksinya
dengan hidrogen pada suhu antara 400-6500C dan tekanan tinggi
membentuk amonia.
N2(g)
+ 3H2(g) Û
2NH3(g)
Reaksi tersebut secara komersial
dilakukan dalam proses Haber-Bosch untuk membuat gas amonia.
NH3 merupakan molekul
polar, berbentuk piramid dengan tiga atom hidrogen
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.
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.
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.
Pembuatan
Pada proses Haber, ammonia disintesis dengan cara melewatkan
campuran nitrogen dan hidrogen di
atas permukaan katalisator (umumnya besi oksida) pada suhu 5000 C 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
Senyawa-senyawa Nitrogen dengan Berbagai Tingkat Oksidasi
|
Bilangan Oksidasi
|
Senyawa
|
Rumus Kimia
|
|
-3
|
amonia
|
NH3
|
|
-2
|
hidrazin
|
N2H4
|
|
-1
|
hidroksilamina
|
NH2OH
|
|
0
|
nitrogen
|
N2
|
|
+1
|
dinitrogen
monoksida
|
N2O
|
|
+2
|
nitrogen
monoksida
|
NO
|
|
+3
|
asam
nitrit/nitrit
|
HNO2/NO2-
|
|
+4
|
nitrogen
dioksida
|
NO2
|
|
|
nitrogen tetroksida
|
N2O4
|
|
+5
|
asam nitrat/nitrat
|
HNO3/NO3-
|
|
|
|
|
(Unggul Sudarmo. 2004 : 77)
1.1 Sifat Fisika Keluarga Nitrogen
Dengan bertambah besarnya nomor atom, kecenderungan penting yang menarik
perhatian adalah : (1) pertambahan besar jari-jari atom dan (2) pengurangan
energi pengionan dan keelektronegatifan. Kecenderungan ini dari logam sampai
nonlogam nampak sangat jelas. Pengukuran daya hantar listrik menunjukkan bahwa
daya hantar ini naik dari nitogen sampai bismut. Stibium dan bismut, keduanya
memiliki kilap logam pada permukaannya yang baru terbelah.
Semua unsurnya, kecuali nitrogen , merupakan zat padat pada suhu kamar.
Unsur fosfor, arsenik, dan stibium, masing-masing mempunyai sedikitnya dua
modifikasi sebuah bentuk nonlogam dengan
rapatan rendah, dan sebuah bentuk logam yang lebih terkemas rapat.
Sifat fisika keluarga nitrogen
|
|
Nitrogen
|
Fosfor
|
Arsenik
|
Stibium
|
Bismut
|
|
Penampilan pada suhu kamar
|
Gas tak berwarna
|
Zat padat putih seperti lilin, merah
(lembayung) atau hitam
|
Zat padat abu-abu seperti baja
|
Zat padat putih-kebiruan, kilap logam
|
Zat padat putih-merah jambu, kilap
logam
|
|
Rumus molekul umum
|
N2
|
P4
|
As4
|
Sb
|
Bi
|
|
Titik leleh, 0C
|
-210
|
44a
597b
|
817
(28 atm)
|
630
|
272
|
|
Titik didih, 0C
|
-196
|
280
416oc
|
612
(bersublimasi)
|
1,635
|
1,579
|
|
Energi pengionan , Ev/atom dan kJ/mol
|
14,5
|
9,8
|
8,6
|
7,3
|
|
|
Jari-jari kovalen, Ǻ
|
0,75
|
1,10
|
1,22
|
1,43
|
1,52
|
|
Jari-jari ion (E3), Ǻ
|
1,71
|
2,12
|
2,22
|
2,45
|
|
|
Jari-jari ion (E5+), Ǻ
|
0,11
|
0,34
|
0,47
|
0,62
|
0,74
|
|
Struktur elektron
|
2,5
|
2,8,5
|
2,8,18,5
|
2,8,18,18,5
|
2,8,18.32,18,5
|
|
keelektronegatifan
|
3,0
|
2,1
|
2,0
|
1,9
|
1,9
|
Pada tabel diatas. Perbedaan dalam
titik leleh untuk bentuk putih dan merah dari fosfor. Meskipun suhu ini tak
ditentukan pada tekanan yang sama, bagian terbesar dari perbedaan ini
disebabkan oleh struktur dari keduanya. Fosfor putih terdiri dari molekul-molekul
P4 yang terpisah sendiri-sendiri, yang saling tertarik satu sama
lain oleh gaya van der Waals yang lemah, sementara bentuk yang merah (atau
bentuk lembayung) terkristal dalam lapisan-lapisan atom yang terikat erat.
1.2. Sifat Kimia Keluarga Nitrogen
Unsur-unsur
grup VA bisa bertindak sebagai zat pengoksida dan zat pereduksi. Bila bertindak
sebagai zat pengoksida, mereka mencapai keadaan oksidasi -1, -2, dan -3. Bila
bereaksi sebagai zat pereduksi, diperoleh keadaan oksidasi +1, +2, +3, +4, dan
+5. Keadaan oksidasi yang paling umum dari anggota keluarga ini adalah -3, +3,
dan +5.
Barangkali
sifat kimia yang paling menyolok dari keluarga nitrogen, adalah ketidakaktifan
nitrogen unsur. Mungkin ia tahan terhadap penggabungan dengan atom-atom lain,
karena afinitas besar yang dimiliki atom nitrogen yang satu terhadap sesamanya.
Dalam molekul nitrogen sebagai unsur, keduaa atom nitrogen itu bersekutu dalam
tiga pasang elektron, membentuk ikatan rangkap tiga, NºN.
Ketidak-aktifan
nitrogen nampak pada banyak proses umum. Dalam perubahan-perubahan yang
terlibat pada pembakaran, fermentasi (peragian), pembusukan, dan berkeringatnya
binatang, yang mengambil bagian adalah oksigen, bukan nitrogen.
Berlawanan
dengan ketidak-aktifan notrogen, fosfor justru sangat aktif. Anggota keluarga
yang lain, As, Sb,dan Bi, agak kurang aktif daripada P, tetapi masih tetap jauh
lebih aktif daripada N2. (Keenan, dkk. 1984 : 287-293)
2. Cara Memperoleh Nitrogen
a.
Dilaboratorium
Beberapa reaksi
berikut dapat digunakan untuk memperoleh gas nitrogen di laboratorium.
1. 3CuO(s) + 2NH3(g)
® 3Cu(s) + 3H2O(g) + N2(g)
...... (dengan pemanasan)
2. NaNO2(s) +NH4Cl(s)
® NaCl(s) + 2H2O(g) + N2(g)......
(dengan pemanasan)
3. (NH4)2Cr2O7(s)
® Cr2O3(s) + 4H2O(g)
+ N2(g) ...... (dengan pemanasan)
4. NH4 NO3(s) ®
2H2O(g) + N2(g) ...... (dengan pemanasan)
b.Dalam Industri
secara komersial nitrogen dipisahkan dari
udara dengan cara distilasi bertingkat
udara cair. Mula-mula udara dibersihkan dari debu dan partikel-partikel
padat lainnya, kemudian dialirkan ke dalam KOH atau NAOH untuk mengikat gas CO2
dan uap air. Udara kering yang bebas CO2 dimanfaatkan di dalam
ruangan dengan kompresor sampai tekanannya 200atm, sambil didinginkan di dalam
ruang penukar panas. Udara dingin dengan tekanan tinggi diekspansikan
(diturunkan tekanannya) sampai pada tekanan 20 atm, sehingga suhunya turun dan
mencair. Selanjutnya, udara cair ini dinaikkan suhunya secara bertahap. Pada
suhu sedikit di atas -196oC (titik didih N2 = -196oC)
akan diperoleh gas nitrogen. Gas nitrogen ini dicairkan kembali dan ditampung
pada botol Dewar (terbuat dari baja). Pada saat suhu mencapai -183oC
gas oksigen akan menguap dan dipisahkan tersendiri kemudian dicairkan kembali
dan diperoleh oksigen cair.
3. Beberapa Senyawa Nitrogen
A.Amonia
Amonia
merupakan senyawa nitrogen yang cukup penting didalam industri kimia. Amonia
dibuat dari reaksi antar gas nitrogen dan gas hidrogen secara langsung melalui proses Haber.
Di laboratorium, amonia dapat dibuat
dari reaksi antara amonium klorida dengan basa kuat (misalnya NaOH).
NH4Cl(aq)
+ NaOH(aq) ® NaCl(aq) + H2O(l) + NH3(g)
Pada suhu kamar amonia merupakan gas
yang tidak berwarna dan berbau menyengat, menyebabkan mual dan mata pedih
(menyebabkan iritasi), mempunyai titik didih -33,4oC, dan mudah
larut dalamair dengan kelarutan 1.130 liter amonia setiap liter air.
Larutan amonia dalam air merupakan
basa lemah karena merupakan proron aseptor.
NH3(g) + H2O(l)
Û NH4+(aq)
+ OH-(aq)
Dalam wujud
cair amonia dapat mengalami otoionisasi membentuk pasangan ion positif dan ion
negatif seperti pada air.
2NH3(l) Û NH4+
+ NH2-
atau
NH3(l) Û H+
+ NH2-
Seperti
halnya dalam air, dimana [H+][OH-]= 1 x 10-14,
maka dalam NH3 cair pada suhu -50oC hasil kali ion amida
dengan ion hidronium [NH2-][H+] = 1 x 10-33,
kondisi ini mengakibatkan amonia cair dapat menjadi pelarut yang baik untuk
beberapa senyawa elektrolit dan beberapa logam terutama logam alkali.
K(s) + 2NH3(l)
® K+
(solv) + 2NH2 (solv) + H2(g)
(catatan : simbol (solv) berarti logam kalium terlarut dalam molekul amonia yang
tidak mengandung air).
Dalam industri, amonia umumnya tidak
digunakan secara langsung, tetapi dimanfaatkan sebagai senyawa-antara (bahan
baku) untuk industri bahan kimia yang lain. Misalnya, untuk membuat bahan
peledak (nitrat, dinamit, azida), plastik (nitroselulosa, urea-formaldehida,
melamin), industri kertas (amonium bisulfit), pupuk (amonium sulfat, urea,
amonium nitrat). Selain itu ada juga yang dimanfaatkan secara langsung sebagai
amonia, misalnya refrigeran ( pendingin pada lemari es ), insektisida, dan
pengolahan kertas.
B.Hidrazin
Hidrazin
merupakan senyawa hidrida nitrogen selain amonia dengan rumus molekul N2H2.
Hidrazin merupakan senyawa tidak berwarna dengan titik lebur 2oC dan
titik didih 114oC, berbau seperti amonia. Senyawa ini merupakan basa
yang dapat menarik proton membentuk ion N2H5+,
N2H62+ dan merupakan reduktor kuat yang
bereaksi dengan oksigen secara eksotermis.
N2H2(l) + O2(g)
® N2(g)
+ 2H2O(l) DH =
-666,6 Kj/mol
Salah satu senyawa hidrazin adalah
metilhidrazin (CH3)N2H3. Campuran
metilhidrazin dengan N2O4 digunakan sebagai bahan bakar
roket Titan II. Selain itu, hidrazin memegang peranan penting dalam industri
polimer dan pestisida.
C.Oksida Nitrogen
Nitrogen
mempunyai enam jenis oksida, yaitu nitrogen (I) oksida atau dinitrogen oksida
(N2O), nitrogen (II) oksida atau nitrogen monoksida (NO), nitrogen
(III) oksida atau nitrogen trioksida (N2O3), nitrogen
(IV) oksida atau nitrogen dioksida (NO2), nitrogen tetroksida (N2O4)
dan nitrogen (V) oksida (N2O5).
Senyawa N2O dibuat dengan
memanaskan amonium nitrat pada suhu sekitar 170oC.
NH4NO4(s)
® N2O(g)
+ 2H2O(g)
N2O
merupakan gas tak berwarna berbau khas yang dapat merangsang syaraf penyebab
tertawa dan dikenal sebagai Gas Gelak, dan dimanfaatkan pada operasi pencabutan
gigi karena mempunyai sifat membius sementara.
Pada pemanasan, senyawa ini terurai
menjadi gas nitrogen dan oksigen, sehingga dapat dimanfaatkan untuk
menyempurnakan pembakaran, yang dikenal sebagai gas nitro pada booster mobil. Bahan ini menyempurnakn
pembakaran bensin pada mobil.
N2O(g) ® N2(g) + 1/2O2(g)
Gas NO dihasilkan oleh reaksi antara
gas nitrogen dan oksigen di atmosfir yang akibatnyaoleh loncatan bunga api
listrik (kilat), serta dari pembakaran nitrogen oleh oksigen pada suhu tinggi
pada mesin kendaraan dan tungku mereaksikan logam tembaga dengan asam nitrat
encer.
3Cu(s) + 8HNO3(aq) ® 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) +
4H2O(l)
Gas NO akan membentuk dimer
(gabungan 2 molekul) dan menjadi oksigen tetroksida N2O4
yang berwarna coklat dalam kesetimbangan :
2NO(g) Û N2O4(g)
tak berwarna coklat
Gas N2O dan NO merupakan
oksidasi nitrogen yang bersifat indiferent,
yaitu oksida yang tidak bereaksi dengan air.
Senyawa N2O
merupakan gas berwarna kuning-coklat tidak berbau dan bersifat iritasi serta
beracun . secra alamiah senyawa ini terbentuk diatmosfir , terutama dilapisan
ozonakibat dari reaksi antar gas NO denganozon (O3).
NO(g) + O3(g)
® NO2(g) + O2(g)
Di laboratorium dapat dibuat melalui
reaksi antara logam tembaga dan asam nitrat pekat.
Cu(s) + 4HNO3(aq) ® Cu(NO3)2(aq) + 2H2O(l)
+ 2NO2(g)
NO2 merupakan
oksida asam yang bereaksi dengan air membentuk asam nitrat dan asam nitrit.
2NO2(g) + H2O(l) ® HNO2(aq) + HNO3(aq)
Senyawa N2O3
merupakan oksida nitrogen yang stabil pada suhu rendah. Senyawa ini dihasilkan
dari reaksi antara NO dan NO2 pada suhu rendah. N2O3
merupakan cairan yang berwarna biru yang mudah terurai menjadi NO dan NO2 kembali.
Senyawa N2O5
merupakan zat padat tak berwarna yang dapat dibuat dari dehidratasi asam nitrat
dengan fosforus pentoksida (P2O5) secara hati-hati.
4HNO3(aq) + P2O5(s) ® N2O5(s)
+ 2HPO3(s)
Senyawa N2O5
bereaksi dengan air membentuk asam nitrat kembali.
N2O5(s) + H2O(l) ® 2HNO3(aq)
D.Asam Nitrogen dan Garam Nitrat
Asam nitrat
dan senyawa nitrat merupakan salah satu bahan industri kimia yang dari senyawa
nitrogen. Asam nitrat dibuat melalui proses Oswald. Senyawa dibuat Friederich Oswald pada tahun1908 dengan
bahan baku amonia. Amonia yang dihasilkan dari proses Haber dibakar dalam
konverter oksigen untuk menghasilkan gas NO.
4NH3(g) + 5O2(g) ® 4NO(g) + 6H2O(g)
Gas NO akan
segera bereaksi dengan gas oksigen untuk membentuk gas NO2.
2NO(g) + O2(g) ® 2NO2(g)
Selanjutkan,
gas NO2 dialirkan ke dalam air untuk membentuk asam nitrat dan gas
NO.
3 NO2(g) + H2O(l) ® 2HNO3(aq) + NO(g)
Gas NO yang
sisa reaksi ini dikembalikan pada konverter oksigen yang selanjutnya membentuk
gas NO2. Proses ini akan berulang secara terus-menerus, sehingga
kadar asam nitrat yang dihasilkan akan semakin pekat.
Asam nitrat merupakan asam kuat dan
bersifat sebagai oksidator kuat, dapat bereaksi dengan beberapa logam mulia,
misalnya Cu dan Pb. Hasil reduksi dari asam nitrat tergantung pada
kepekatannya, asam nitrat pekat akan menghasilkan gas NO2, sedangkan
asam nitrat encer akan menghasilkan gas NO, dan asam nitrat yang sangat encer
akan direduksi menjadi NH4+.
Cu(s) + 4HNO3(pekat) ® Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g)
+ 2H2O(l)
3Cu(s) + 8HNO3(aq)
®
3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 2H2O(l)
4Zn(s) + 10HNO3(aq)
®
4Zn(NO3)2(aq) + NH4NO3(aq) + 3H2O(l)
Campuran 1 bagian volum asam nitrat
pekat dengan 3 bagian volum asam klorida pekat dikenal dengan air raja (aqua
regia), yang dapat melarutkan emas dan platina.
2Au(s)
+ 2HNO3(aq) + 6HCl(aq) ® 2AuCl3(s)
+ 4H2O(l) + 2NO(g)
3Pt(s)
+ 4HNO3(aq) + 12HCl(aq) ® 3PtCl4(aq)
+ 8H2O(l) + 4NO(g)
Garam nitrat terutama 16KNO3(s)
+ S8(s) + 24C(s) ® 8K2S(s) + 24 CO2(g) +
8N2(g) DH =
571,9 Kj/mol
Ledakan
timbul akibat terjadinya pemuaikan volum yang sangat besar oleh terbentuknya
gas CO2 dan gas N2 dalam waktu yang sangat singkat.
Berbagai macam bahan peledak dibuat dari senyawa nitrat, misalnya
trinitrotoluena (TNT) dan amonium nitrat. Selain sebagai bahan peledak, senyawa
nitrat banyak dimanfaatkan untuk membuat untuk membuat pupuk, misalnya amonium
nirat.
Senyawa-senyawa Nitrat dan Penggunaannya
|
Jenis Penggunaan
|
Jenis senyawa
Nitrat yang Digunakan
|
|
Pupuk
|
NH4NO3,
NaNO3, Ca(NO3)2, KNO3,
Co(NO3)3
|
|
Petasan
dan kembang api
|
Ca(NO3)2(merah),
Ba(NO3)2(hijau), Sr(NO3)2(merah
ungu), NaNO3(kuning), KNO3(violet)
|
|
Obat-obatan
|
KNO3,
Sr(NO3)2, Cu(NO3)3, AgNO3,
Zn(NO3)2, Hg(NO3)2
|
|
Bahan
peledak
|
NH4NO3,
NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2, TNT, asam
pikrat
|
|
Bahan
bakar roket
|
NaNO3,
KNO3, NH4NO3
|
|
Pewarna
rambut
|
Co(NO3)2
|
|
Zat
pewarna (cat)
|
Pb(NO3)2,
Cu(NO3)2, Zn(NO3)2
|
4.Siklus Nitrogen
Nitrogen
merupakan unsur yang terlibat banyak dalam proses kehidupan di atmosfir.
Senyawa nitrogen berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain melalui siklus
nitrogen yang terjadi di alam. Dimulai dari gas nitrogen yang mempunyai ikatan
rangkap tiga dan bersifat stabil di udara ditangkap oleh tumbuhan melalui
proses fiksasi nitrogen, yaitu proses pengubahan molekul nitrogen menjadi
senyawa nitrogen di dalam tumbuhan. Selain melalui proses fiksasi, tumbuhan
memperoleh nitrogen dari tanh berupa senyawa nitrat dan selanjutnya diubah
menjadi asam amino dan protein. Protein nabati dalm tumbuhan selanjutnya akan
dimakan oleh hewan diubah menjadi protein hewani. Dengan demikian, nitrogen di
dalam tanah akan berkurang oleh proses tersebut, sebaliknya tanah juga
kehilangan nitrogen akibat kerja bakteri denitrifikasi yang mengoksidasi
senyawa amonium menjadi nitrogen bebas..
Senyawa nitrogen kembali ke dalam
tanah dengan cara :
a.
Pada
saat terjadi kilat ( loncatan bunga api listrik) nitrogen diudara bereaksi
dengan oksigen membentuk NO yang selanjutnya akan menjadi NO2. Gas
NO2 akan larut dalam air hujan membentuk asam nitrat yang terlarut
didalam air tanah.
b.
Membusuknya
tumbuhan dan hewan yang telah mati oleh bakteri nitrit akan menghasilkan amonia
atau senyawa garam amonium yang dapat larutdalam ait ke dalam tanah. Ada
sebagian amonia yang teroksidasi menjadi oksida nitrogen, dan
selanjutnyaterlarut dalam air menjadi asam nitrat dan senyawa nitrat.
c.
Nitrogen
bebas di udara dapat diambil oleh bakteri Rhizobium yang hidup dalam akar
tanaman Leguminoceae dan diubah menjadi senyawa nitrat yang dapat larut dalam
air tanah.
d.
Penggunaan
pupuk nitrogen oleh manusia dalam rangka meningkatkan hasil pertanian. (Unggul
Sudarmo. 2004 : 78-82)
BAB III
REAKSI KHAS DENGAN NON LOGAM
Meskipun
nitrogen relatif tidak aktif, pada suhu dan tekanan yang ekstrim, dengan
kehadiran katalis, nitogen memang bereaksi dengan unsur-unsur lain. Sebagai
contoh, nitrogen dan oksigen bergabung bila suatu bunga-api tegangan tinggi
(atau suatu samberan petir) melalui suatu campuran kedua gas itu :
N2 + O2 ¾® 2NO
Oksida nitrogen (II) itu lalu bereaksi dengan
oksigen lebih banyak lagi dari udara, membentuk nitrogen dioksida, NO2
:
2NO + O2 ¾® 2NO2
Nitrogen dioksidasi yang dihasilkan
sewaktu hujan lebat berpetir, melarut dalam air hujan, membentuk larutan asam
nitrat dan nitrit yang sangat encer :
2NO2 + H2O ¾® HNO3 + HNO2
Suatu daerah dengan curah hujan sedang,
ditaksir menerima 2 sampai 3 kg nitrogen (sebagai HNO3 dan HNO2)
per acre per tahun. Dengan cara ini sejumlah besar sekali unsur nitrogen yang
tak aktif dari udara diubah menjadi senyawaan-senyawaan nitrogen, dan
diendapkan dalam tanah untuk digunakan oleh tumbuhan sebagai makanan. Ini
adalah salah satu proses fiksasi nitrogen
oleh alam. Fiksasi nitrogen adalah
setiap proses dalam mana nitrogen unsur bereaksi untuk membentuk amonia
merupakan metode yang luas digunakan untuk fiksasi nitrogen buatan (lihat
siklus nitrogen).
Berlawanan
dengan nitrogen, fosfor mudah terbakar dalam udara untuk membentuk entah fosfor
(III) oksida atau fosfor (V) oksida, tergantung dari banyaknya oksigen yang
tersedia :
4P + 3O2 ® P4O6 fosfor (III) oksida 4P + 5O2 ® P4O10
fosfor (V) oksida
Arsenik
, stibium, dan bismut tak dipengaruhi oleh oksigen pada suhu biasa. Namun pada
suhu tinggi, masing-masing terbakar menjadi suatu oksidasi dengan rumus empiris
4M + 3O2 ® 2M2O3
Diantara
halogen, hanya flour yang bereaksi langsung dengan nitrogen, menghasilkan
trifluorids :
N2
+ 3Fe ®
2NF3
Semua halogen bereaksi langsung dengan
unsur-unsur grup VA lainnya, menghasilkan trihalida atau pentahalida.
Contoh-contoh adalah
2As
+ 5Fe ®
2AsF5
2P
+ 3I2 ®
2PI3 (PI5 tak
dikenal)
Bangun molekul trihalida dan
pentahalida itu adalah msing-masing piramida trigonal dan bipiramida trigonal.
(Keenan, dkk. 1984 :287-290)
BAB IV
PEMBUATAN
AMINA REDUKSI SENYAWA NITROGEN
Semua ikatan dengan atom nitrogen pada
amina berupa ikatan N¾H
atau N¾C.
Jadi, nitrogen dalamamonia atau amina terdapat dalam bentuk tereduksi. Oleh
karenanya tidakalah mengherankan jika senyawa organik yang atom nitrogennya
terdapat dalam keadaan lebih teroksidasi dapat direduksi menjadi amina dengan
zat pereduksi yang sesuai.
Jalan
terbaik untuk membentuk amina primer
aromatik ialah melalui reduksi
senyawa ntro yang berhubungan, yaitu yang dibuat dengan nitrasi aromatik
elektrofilik. Gugus nitro mudah direduksi, baik secara hidrogenasi katalitik
atau dengan bahan pereduksi kimiawi.
CH3 NO2 3H2 katalis Ni CH3 NH2 + 2H2O
p-nitrotoluena atau
1.
SnCl2, HCl p-toluidina
2.
NaOH, H2O
Contoh
Rancanglah sintesis p-kloroanilina, Cl NH2,
Dari
klorobenzena.
Jawaban
: klorobenzena pertama-tama dinitrasi; Cl merupakan gugus pengarah o, p,
sehingga produk utamanya ialah p-kloronitrobenzena.
Produk ini kemudian direduksi.
Cl Cl Cl
HONO2 H2
H2SO4 Ni
NO2 NH3
(hart,
craine, hart. 2003 : 251-252)
KESIMPULAN
Nitrogen adalah salah satu golongan VA
yang merupakan unsur nonlogam dan gas yang paling banyak diatmosfer bumi.
Nitrogen merupakan unsur yang
relatifstabil, tetapi membentuk isotop-isotop yang 4 diantaranya bersifat
radioaktif.
Nitrogen unsur, N2 ,
merupakan 78 persen volume dari atmosfer, dan senyawaan nitrogen (terutama
protein) adalah bahan dari semua makhluk hidup.
Beberapa
Senyawa Nitrogen yaitu :
·
Amonia
·
Hidrazin
·
Oksida
Nitrogen
·
Asam
Nitrogen dan Garam Nitrat
Nitrogen
mempunyai nomor atom 7 dengan konfigurasi elektron 1s22s22p3. Ketiga elektron pada
subkulit 2p digunakan untuk membentuk ikatan kovalen rangkap 3 dengan atom
nitrogen yang lain.
:NºN:
Nitrogen mempunyai
enam jenis oksida, yaitu nitrogen (I) oksida atau dinitrogen oksida (N2O),
nitrogen (II) oksida atau nitrogen monoksida (NO), nitrogen (III) oksida atau
nitrogen trioksida (N2O3), nitrogen (IV) oksida atau
nitrogen dioksida (NO2), nitrogen tetroksida (N2O4)
dan nitrogen (V) oksida (N2O5).
Fiksasi nitrogen adalah
setiap proses dalam mana nitrogen unsur bereaksi untuk membentuk amonia
merupakan metode yang luas digunakan untuk fiksasi nitrogen buatan.
Daftar pustaka
1.
Hart,
Harold, dkk. 2003. Organik Chemistry. Jakarta
: Erlangga.
2.
Keenan,
Kleinfelter, Wood. 1994. Kimia Untuk
Universitas Edisi Keenam. Jakarta : Erlangga.
3.
Sudarmo,
Unggul. 2004. Kimia I. Jakarta :
Erlangga.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar