Nitrogen ditemukan oleh Daniel Rutherford 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 :
- unsur bebas
- Sebagai N2 karena molekul ini sangat stabil.
- Senyawa Umumnya dalam bentuk oksida nitrogen seperti NO2, NO, N2O3, N2O4, dan N2O5
Simak Juga : 80+ Soal Kimia Unsur Pilihan Ganda dan Jawaban
Sifat – Sifat Nitrogen
A. Sifat fisika
- Berupa gas diatomic N2 tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna, dan sedikit larut dalam air.
- Bersifat non polar sehingga gaya Van Deer Waals antar molekul sangat kecil
- Sifat fisik nitrogen yang lain
B. 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 .
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.
Simak Juga : 40+ Soal Unsur Radioaktif (Radiokimia) Pilihan Ganda [+Pembahasan]
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.
Kegunaan Nitrogen
- Dalam bentuk amonia nitrogen digunaksn sebagai bahan 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 filamen
- Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin) yang sangat efektif karena relatif murah
- 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,
Senyawaan Nitrogen
Senyawaan nitrogen terbagi manjadi :
- Nitrida Hidrida ( NH3, garam amonium, hidrasin N2H4, hidroksilamin NH2OH )
- Oksida nitrogen ( N2O, NO, NO2, N2O5 )
- 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.
A. 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.
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.
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 500 0C dan tekanan 1000 atm, yang rata-rata dapat mengkonversi 50% N2 menjadi NH3.
N2(g)+ 3H2 (g) → 2NH3(g) = + 22 kkal
Kegunaan
- Sebagai pupuk (kompos maupun urea)
- Disinfectan
- Bahan bakar
- Pelarut senyawa organik, anorganik, dan logam
- Bahan pembuatan asam nitrat
B. 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
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)
C. N2 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.
D. 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.
Sudah selesai membaca materi ini ? Ayo lihat dulu Daftar Materi Kimia
