Rangkuman Nitrogen dan Oksigen

A.      KEBERADAAN DAN SIFAT-SIFAT NITROGEN

-      Nitrogen tidak berbau dan tidak berwarna. Udara mengandung 78% nitrogen

-      Nitrogen  tidak menopang kehidupan

-      Nitrogen tidak beracun

-      Nitrogen tidak mudah terbakar dan tidak memperbesar pembakaran

B.       CARA MEMPEROLEH NITROGEN

Di laboratorium

Beberapa reaksi berikut dapat di gunakan 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.      2NH4NO3(s)                 4H2O(g) + 2N2(g) + O2(g)   ......    (dengan Pemanasan)

Dalam industri

Secara komersial nitrogen dipisahkan dari udara dengan cara distilasi bertingkat udara cair.

1.      Mula-mula udara dibersihkan dari debu dan partikel-partikel padat lainya, kemudian di alirkan ke dalam KOH atau NaOH untuk mengikat gas CO2 dan uap air.

2.      Udara kering yang bebas CO2 dimampatkan di dalam ruangan dengan kompresor sampai tekananya 200 atm, sambil didinginkan di dalam ruang penukar panas.

3.      Udara dingin dengan tekanan tinggi di ekspansikan (diturunkan tekananya) sampai pada tekanan 20 atm, sehinga suhunya turun dan mencair. Selanjutnya,

4.      Udara cair ini dinaikkan suhunya secara bertahap.

5.      Pada suhu sedikit di atas -196 derajat celcius (titik didih N2 = -196 derajat celcius) akan diperoleh gas nitrogen.

6.      Gas nitrogen ini dicairkan kembali dan ditampung pada botol Dewar (terbuat dari baja).

7.      Pada saat suhu mencapai -183 derajat celcius gas oksigen akan menguap dan dipisahkan tersendiri kemudian dicairkan kembali dan diperoleh oksigen cair.

C.       BEBERAPA SENYAWA NITROGEN

Senyawa nitrogen yang penting adalah NH3 (amonia) dan HNO3 (asam nitrat) :

a)      Amonia

Amonia merupakan senyawa nitrogen yang cukup penting di dalam industri kimia. Amonia dibuat dari reaksi antara gas nitrogen dan gas hidrogen secara langsung melalui proses Haber-Bosch.

Di dalam laboratorium, amonia dapat dibuat dari reaksi antara amonium klorida dengan basa kuat (misalnya NaOH).

NH4Cl(aq) + NaOH(aq)                NaCl(aq) + H2O(l) + NH3(g)         

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 almari es), insektisida, dan pengolahan kertas.

b)      Asam Nitrat dan Garam Nitrat

Asam nitrat dan senyawa nitrat merupakan salah satu bahan industri kimia yang penting dari senyawa nitrogen. Asam nitrat dibuat melalui proses Oswald. Proses ini pertama kali diusulkan oleh Friederich Oswald pada tahun 1908 dengan bahn baku amonia. Amonia yang dihasilkan dari proses Haber dioksidasi oleh oksigen pada konverter oksigen untuk menghasilkan gas NO.

4NH3(g) + 5O2 (g)                 4NO(g) + 6H2O(l)

Gas NO akan segera bereaksi dengan gas oksigen untuk membentuk gas NO2.

2NO(g) + O2(g)               2NO2(g)

Selanjutnya gas NO2 dialirkan kedalam air untuk membentuk asam nitrat dan gas NO.

3NO2(g) + H2O(l)                 2HNO3(aq) + NO(g)

Gas NO yang sisa reaksi ini dikembalikan pada konverter oksigen yang selanjutnya membentuk gas NO2. Proses in akan berulang secara terus-menerus, sehingga kadar asam nitrat yang dihasilkan akan semakin pekat.

Senyawa-senyawa Nitrat Dan Penggunaanya
Jenis penggunaan	Jenis senyawa nitart 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, Hg2(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

Namun adapun senyawa-senyawa lainya yaitu :

a.       Hidrazin

Hidrazin merupakan senyawa hidrida nitrogen selain amonia dengan rumus molekul N2H2. Hidrazin merupakan senyawa tidak berwarna dengan titik lebur 2 derajat C dan titik didih 114 derajat C, berbau seperti amonia.

b.      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 trioksid (N2O3), nitrogen (IV) oksida atau nitrogen dioksida (NO2), nitrogen tetraoksida (N2O4) dan nitrogen (V) oksida (N2O5).

D.       SIKLUS NITROGEN

OKSIGEN

Oksigen merupakan unsur utama penyusun senyawa biomolekul didalam tubuh makhluk hidup. Molekul oksigen merupakan oksidator yang sangat penting dalam proses pemecahan biomolekul di dalam proses metabolisme dalam tubuh. Tanpa molekul oksigen manusia tidak dapat bertahan hidup.

1.      CARA MEMPEROLEH OKSIGEN

Oksigen secara komersial dibuat dengan 2 cara. yaitu distilasi bertingkat udara cair (distilasi udara cair) dan elektrolisis larutan 10 – 25 % KOH atau NaOH. Hasil dari oksigen dalam proses ini sangat murni, di samping itu juga dihasilkan gas hidrogen dengan kemurnian yang tinggi pula.

Proses elektrolisis dilakukan dengan mengalirkan arus listrik searah kedalam larutan 10-25 % KOH. Potensial listrik yang diperlukan secara teoritis adalah 1,23 V, tetapi karena ada potensial lebih hidrogen pada elektroda dan tahanan sel, maka potensial yang digunakan 2-2,5 V. Katoda dibuat dari baja (Fe) dan anoda dari baja nikel (Fe – Ni).

2.     Sifat Oksigen

Oksigen bereaksi dengan semua unsur, baik pada suhu kamar atau pada suhu tinggi . kecuali dengan unsur-unsur sebagai berikut : halogen. Beberapa logam mulia, gas mulia.

Oksigen akan membentuk susunan electron yang stabil

Oksigen tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa , memiliki titik didih , dan titik beku

Dengan pengaruh tekanan yang besar  (135 atm), oksigen dapat disimpan didalam tabung yang terbuat dari baja. Oksigen bersifat non polar, tetapi dapat larut dalam air.

3.    Beberapa Senyawa Oksigen :

Oksigen dapat bereaksi dengan unsur lgam dan nonlogam membentuk oksida. Senyawa oksida digolongkan menjadi :

a.       Oksida asam, yaitu oksida yang bereaksi dengan air membentuk asam. Misalnya :

SO3(g) + H2O(l)                   H2SO4(aq)

Cl2O7(g) + H2O(l)                  2HClO4(aq)

b.      Oksida basa, yaitu oksida yang bereaksi dengan air membentuk basa. Misalnya :

Na2O(s) + H2O(l)                   2NaOH(aq)

CaO(s) + H2O(l)                 Ca(OH)2(aq)

c.       Oksida amfoter, yaitu oksida yang dapat bersifat sebagai asam maupun basa, dan dapat bereaksi dengan asam maupun basa. Misalnya :

ZnO(s) + H2SO4(aq)                 ZnSO4(aq) + H2O(l)

ZnO(s) + 2NaOH(aq)                 Na2ZnO2(aq) + H2O(l)

d.      Peroksida, oksida ini mempunyai sebuah atom oksigen lebih banyak dari oksidanya. Bila peroksida direaksikan dengan asam akan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2).

Na2O2(s) + H2SO4(aq)                 Na2SO4(aq) + H2O2(l)

BaO2(s) + H2SO4(aq)                 BaSO4(aq) + H2O2(l)

e.       Oksida netral atau oksida indiferen, yaitu oksida yang tidak dapat bereaksi dengan air, asam maupun basa. Misalnya CO, N2O, NO dan H2O

4.     Ozon (O3)

Ozon merupakan alatropi oksigen. Ozon terbentuk dari gas  oksigen yang melewati bunga api listrik / terkena di udara.

Ozon terjadi karena tertariknya muatan electron yang bebas . Ozon murni diperoleh dari pencarian yang bertingkat campuran O2-O3 yang berbentuk cairan biru tua yang eksplositif.

Akibat penyinaran ultraviolet (λ=240nm) pada O2, molekul oksigen terurai  menjadi atom oksigen yang bereaksi dengan molekul oksigen yang berbentuk ozon .

Reaksi ini terjadi di atmozfer pada ketinggian 25km. lapisan ozon adalah pelindung permukaan bumi dari sinar matahari , menyerap sinar UV yang merusak sel hidup.

Senyawa yang berperan dalam  merusak lapisan ozon adalah Freon (CF2Cl2) untuk refrigerant.

5.       Hidrogen Peroksida (H2O2)

Hidrogen Peroksida dengan rumus kimia H2O2 ditemukan oleh Louis Jacques Thenard di tahun 1818. Senyawa ini merupakan bahan kimia anorganik yang memiliki sifat oksidator kuat. Bahan baku pembuatan hidrogen peroksida adalah gas hidrogen (H2) dan gas oksigen (O2). Teknologi yang banyak digunakan di dalam industri hidrogen peroksida adalah auto oksidasi Anthraquinone.
          H2O2 tidak berwarna, berbau khas agak keasaman, dan larut dengan baik dalam air Hidrogen peroksida memiliki potensial oksidasi sebesar 1,8 V. Dalam kondisi normal (kondisi ambient), hidrogen peroksida sangat stabil dengan laju dekomposisi kira-kira kurang dari 1% per tahun.
          Hidrogen peroksida bisa digunakan sebagai zat pengelantang atau bleaching agent pada industri pulp, kertas, dan tekstil. Senyawa ini juga biasa dipakai pada proses pengolahan limbah cair, industri kimia, pembuatan deterjen, makanan dan minuman, medis, serta industri elektronika (pembuatan PCB).

Efek yang merugikan H2O2

adalah suatu senyawa yang iritan terhadap mata, membran mukosa dan kulit.Pemaparan singkat pada mata dapat mengakibatkan rasa perih dan mata berair, walaupun dengan konsentrasi 1-3%. Kontak kulit akan menyebabkan pemutihan kulit sementara. Inhalasi pada kadar yang tinggi akan menyebabkan iritasi yang berat pada hidung dan saluran napas. Bila tertelan, maka akan terjadi iritasi sampai kerusakan berat pada saluran cerna. Keracunan sistemik akan menyebabkan sakit kepala, pusing, muntah, diare, tremor, mati rasa, kejang, edema paru, kehilangan kesadaran sampai syok.

6.      Pemanfatan Oksigen

Gas oksigen dimanfaatkan untuk keperluan pengelasan,alat bantu pernapasan,dan industri bahan kimia, sedangkan ozon dimanfaatkan untuk sterilisasi air minum botol dan pemutih.

Salah satu senyawa oksigen yang penting selain air adalah hidrogen peroksida (H2O2) yang dikenal sebagai perhidrol. Hidrogen peroksida digunakan sebagai oksidator bahan bakar roket, sedangkan larutan perhidrol 3% digunakan sebagai bahan pemutih kapas dan antiseptik.