KIMIA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI BAG.2

2.      Nitrogen

Nitrogen terdapat dalam bentuk unsur bebas di udara (78% volume), sebagai ammonia yang berasal dari senyawa – senyawa nitrogen, serta dalam beberapa mineral, seperti kalium nitrat

Nitrogen banyak terdapat di alam sebagai N₂ karena molekul ini sangat stabil. Kesetabilan N₂ disebabkan oleh kekuatan ikatan rangkap 3

: N = N:

Energi ikatan N₂ sangat tinggi, yaitu 946 kj/mol

1. Sifat Nitrogen

1)      Berwujud gas pada suhu kamar (25ºC), tidak berbau, tidak reaktif, dan tidak berwarna

2)      Massa jenis nitrogen 0,96g/m³ (padatan), titik didih –195,8ºC, dan titik leleh -120ºC

3)      Sukar bereaksi karena ikatannya yang kuat (energi iakatannya sangat besar). N₂ hanya bereaksi pada suhu yang tinggi

2. Pembuatan Nitrogen

1)      Dalam labolatorium dibuat dengan memanaskan larutan NH4Cl dan larutan

NaNO₂. NH₄Cl(aq) + NaNO₂(aq) à NaCl(aq) + 2H₂O(i) + N₂(g)

2)      Dapat juga dibuat dengan reaksi

2NH₃ + 3CuO à 3Cu + 3H₂O + N₂(g)

2Cu + 2NO à 2CuO + N₂(g)

3)      Dalam industri, dibuat dengan distilasi bertingkat udara cair

Pembuatan nitrogen dan Oksigen dari udara

Mula-mula bebas debu dimasukan kedalam kolam pendingin dengan tujuan menghilangkan uap air dan CO₂ karena CO₂ dan uap air akan memadat.Kemudian,udara tersebut dimasukan ke kolam penyaring yang berisi basa, yaitu NaOH dan CaO dengan tujuan menyarap sisa-sisa uap air. CO₂ yang tersisa di serap dengan silica gel. Selanjutnya, udara bebas GO₂dan uap air dicairkan melalui kompresor tekanan tinggi. Udara cair itu dimasukan kekolam distilasi, kemudian dipanaskan sehingga udara cair tersebut mendidih. Berdasarkan titik didihnya, oksigen, argon, dan nitrogen dapat dipisahkan. 

3. Penggunaan Nitrogen

1)      Nitrogen sebagai bahan baku untuk pembuatan ammonia (NH₃).

2)      Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk membuat suhu yang sangat rendah.

3)      Nitrogen digunakan untuk melepaskan oksigen dalam:

a.       Pembuatan larutan injeksi.

b.      Penyimpanan buah – buahan dan sayuran sehingga tidak cepat busuk dalam kemasan kaleng.

c.       Industri yang menginginkan udara tanpa oksigen, misalnya industri elektronika canggih.

d.      Penyimpanan produk yang mudah terbakar. 

4. Penggunaan Senyawa Nitrogen

1)      Amonia (NH₃)

Amonia adalah gas yang baunya sangat menyengat dan mudah mencair, titik didih –33ºC dan titik beku –78ºC. Amonia dibuat menurut proses Haber. FritZ Haber adalah  pemenang hadih nobel untuk pembuatan amnia dari nitrogen dan hydrogen.

N₂(g)+3H₂ (g)-2NH₃(g)

Selanjutnya, proses Haber ini di kembangkan oleh Carl Bosch, dengan menemukan metode pada tekanan tinggi. Dengan demikian, sekarang ini proses pembuatan amonia disebut proses Haber Bosch.

Penggunaan amonia 

a.       Untuk pembuatan pupuk urea (CO(NH₂)₂) dan ZA (Zwvelamonia) ((NH₄) ₂SO₄).

b.      Untuk membuat amonium klorida(NH₄Cl)pada baterai.

c.       Untuk membuat asam nitrat (HNO₃).

d.      Sebagai pendingin dalam pabrik es.

e.       Untuk membuat hidrazin (N₂H₄)sebagai bahan bakar roket.

f.       Untuk bahan dasar pembuatan bahan peledak ,kertas pelastik,dan detergen.

2)      Asam Nitrat (HNO₃)

Pembuatan amona adalah dengan proses Oswald. Mula-mula amonia dioksidasi,

4NH₃(g) + 5O₂(g) à 4NO(g) + 6H₂O(g)

2NO(g) + O₂(g) à @NO₂(g)

4NO₂(g) + O₂(g) + 2H₂O(i) à 4HNO₃(aq)

Penggunaan asam nitrat

a.       Untuk membuat pupuk amonium nitrat (NH₄NO₃).

b.      Peluncuran peluru kendali, menggunakan asam nitrat dan dimetilhidrazin, (CH₃)₂NNH₂.

c.       Untuk membuat bahan peledak, misalnya TNT (trinitrotoluene), nitroligserin, dan nitroselulosa.

d.      Sebagai nitrasi senyawa organic yang di gunakan untuk produksi zat warna , obat-obatan , pertisida, dan detergan.

3)      Garam Nitrat

Penggunaan garam nitrat sangat luas, misalnya dalam pabrik zat warna, bahan farmasi, fotografi, zat pemutih, dan pengawet.

Pengunaan garam nitrat 

Pupuk	Produk medis
NH4NO3 NaNO3 Ca(NO3)2 KNO3	NaNO3 Fe(NO3)2 Hg2(NO3)2            Hg(NO3)2 Zn(NO3)2
Kembang api	Germisida,fungisida, inteksida
Ca(NO3)2merah Ba(NO#)2hijau Sr(NO3)2merah NaNO3 kuning	NH4NO3 Cu(NO3)2
Bahan peledak	Cat rambut
NH4NO3 NaNO3 Ca(NO3)2 Ba(NO3)2	AgNO3 Co(NO3)2
Zat warna	Pengawet makanan
NaNO3 Pb(NO3)2KNO3 Cu(no3)2 Zn(NO3)2	NaNO3
	Oksidator padat dalam roket
	NaNO3 KNO3 NH4NO3

5. Siklus NitrogenKetika kita bernapas, gas oksigen masuk ke paru-paru dan keluar dari paru-paru tanpa mengalami perubahan apa apa karena  N₂ sangat tidak reaktif. Tubuh memperoleh nitrogen dari makanan, bukan dari udara. Di dalam, nitrogen di ikat oleh mahluk hidup dalam bentuk senyawa bukan unsur bebas, kemudian di kembalikan lagi ke alam berupa senyawa , selanjutnya menjadi nitrogen bebas  (lihat gambar. 2). Memang ada tumbuhan tertentu yang dapat mengikat langsung nitrogen (N₂), yaitu tumbuhan legum, misalnya kacang, kapri, dan semanggi.

Keterangan:

1)      Pada akar tinggi tumbuhan legun terdapat bakteri tertentu yang dapat mengikat N₂ bebas dari atmosfer untuk di ubah menjadi protein nabati. (1a) N₂ melalui loncatan listrik dalam kilat, sederet reaksi kimia mengubah N₂ menjadi asam nitrat, HNO₃.

2)      Perusakan protein nabati dan hewani mengakibatkan pembentukan amonia.

3)      Dan (4) berturut-turut mengubah amonia menjadi nitrat.

4)      Dari nitrat kembali ke protein hewani dan nabati.

5)      Bakteri tertentu dapat mengubah nitrat menjadi unsur nitrogen (N₂) yang kembali ke atmosfer.

3.      Karbon

Karbon adalah unsur non logam yang terdapat dalam golongan IVA dan periode 2 sistem periodic unsur-unsur. Karbon di temukan dalam bentuk unsur maupun senyawa. Dalam bentuk senyawa, misalnya hidrokarbon, proten, lemak, dan senyawa organic lainnya. Dalam bentuk unsur, karbon terdapat dalam 2 bentuk alotropi karena keduanya terbentuk dari  atom karbon dengan struktur yang berbeda

Intan adalah padatan yang paling keras, bening, dan sangat mengkilap kalau basah. Ikatan kopalen antara atom-atom C pada intan membentuk struktur ruang tetrahedral yang masing –masing atom C terikat dengan kovalen pada pada 4 atom karbon lain dan ikatan ini sangat kuat. Oleh karena itu , intan sangat keras dan digunakan untuk memotong , mengasah dan member. Titik leleh intan sangat tinggi, yaitu 4827ºC.

Grafit adalah zat hitam padat yang jauh lebih lunak dibandingkan intan. Struktur ruang grafit berlapis lapis dan hal itu menyebabkan lapisan tersebut dapat begerak. Itulah sebabnya grafit digunakan sebagai pelumas dan mata pensil. terlihat bahwa grafit mempunyai ikatan rangkap 2 dan tunggal berselang seling (tunggal dan rangkap saling bergantian ) dalam setiap lapisannya. Oleh karena itu electron dapat berpindah dengan mudah dari rangkap ketunggal, ke rangkap lagi, ke tunggal lagi dan seterusnya sehingga dapat menghantar listrik. Itulah sebabnya, grafit digunakan sebagai batang elektroda pada baterai.

Sebagai tambahan pada modifikasi grafit dan intan , karbon dapat diperoleh dalam berbagai bentuk yang dikenal sebagai karbon amorf, meliputi kokas, arang, dan karbon black. Karbon amorf sebagaian besar mengandung grafit dengan kristal mika.

Batu bara adalah deposit karbon yang terbentuk jutaan tahun lalu dari pelapukan fosil tumbuhan. Jika batu bara di panaskan tampa udara, berbagai zat yang mudah menguap (volatile) akan dikeluarkan, akhirnya tinggal resedu dengan kadar karbon tinggi yang dikenal kokas.

Pembakaran kayu atau bahan organic lain dipanaskan tampa udara (oksigen sangat terbatas ) maka akan terbentuk arang. Jika arang ini di panaskan pada suhu 800 C dihasilkan karbon aktif. Pembakaran tidak sempurna ( oksigen terbatas ) gas alam akan menghasilkan nyala berasap. Asap ini dapat di simpan sebagai jelaga halus yang di sebut karbon black.

Karbon yang paling murni diperoleh melalui pemanasan gula pasir (sukrosa) tanpa udara.

C1₂H₂₂O₁₁(s) à 12C(S) + 11H₂O(g)

 Sebelum membahas penggunaan karbon dan senyawa kanbon, kita akan membahas sedikit tentang intan yang dapat di ubah menjadi grafit dan sebaliknya, grafit dapat di ubah menjadi intan. Hal itu mungkin agak sukar dipercaya. Pada diagram fase karbon (diagram tidak di berikan di sini ) bahwa pada kondisi 1 atm, 298 K bentuk karbon adalah grafit, itu berarti grafit adalah bentuk yang paling mantap dari karbon. Pada diagram menunjukan intan ada pada daerah dengan tekanan yang lebi tinggi. Dari sinilah dasar pemikiran bahwa grafit dapat di ubah menjadi intan dengan menaikan tekanan ke yang lebih tinggi. Kondisi yang ada di bumi untuk menciptakan intan alami mungkin mirip dengan kondisi yang sekarang untuk menciptakan intan buatan di labolatorium , yaitu dengan tekanan 5.000-100.000 atm dan suhu 1.200-2.400 K, dengan bantuan katalis. Jadi, iklan yang mengatakan, “ Intan adalah abadi ” ternyata tidak sepenuhnya benar.

a.      Kenggunaan Unsur Karbon

1)      Penggunaan Grafit

a)      Sebagai katode pada batrai dan proses elektrolisis

b)      Untuk membuat pensil

c)      Sebagai pelumas kering atau bentuk suspensi dalam minyak

2)      Penggunaan Intan

Digunakan untuk perhiasan alat pemotong misalnya pemotong kaca, roda pengasah (gerinda);dan mata bor

3)      Penggunaan Kokas

Sebagai redactor pada proses metalurgi pengolahan bijih logam menjadi logam

4)      Penggunaan Karbon Black

a)      sebagai pigmen dalam tinta cetak dan pewarna polimer

b)      sebagai pengisi dalam ban karet

5)      Penggunaan Karbon aktif

      Sifat istimewa karbon aktif adalah kemampuannya untuk mengabsorpsi (menyarap)senyawa-senyawa dari larutan atau dari gas.

Kegunaan Karbon Aktif :

a.       untuk membuat masker gas karena karbon aktif dapat menyerap gas-gas berbahaya

b.      untuk menghilangkan zat warna pada pengolahan gula zat pasir

c.       untuk menyembuhkan sakit perut

d.      untuk menghilangkan zat warna dalam pengolahan air minum

6)      Penggunaan Batu bara

e.       Sebagai bahan bakar, baik untuk keperluan rumah tangga maupun industri. PLTU (pembangkit listrik tenaga uap) memakai batu bara sebagai bahan bakar untuk memanaskan air sampai menjadi uap.

f.       untuk menghasilkan kokas

g.      untuk menghasilkan gas alam sintetis

h.      untuk membuat bahan bakar cair

i.        untuk membuat methanol

b.      Penggunaan Senyawa Karbon

1)      Karbon Organik

Senyawa karbon organic sangat banyak dan kegunaannya hampir di seluruh asfek kehidupan. Jaringan tubuh mahluk hidup (hewan dan tumbuhan) sebagian besar adalah senyawa karbon organic, misalnya protein, karbohidrat,lemak, dan vtamin.

2)      Karbon Anorganik

a)      Karbon monoksida (CO)

Jika karbon di bakar dengan udara terbatas maka terjadi

C(s) + O₂(g) à CO(g)

Kegunaan CO

1)      Sebagai reduktor pada pengolahan logam, misalnya dalam pengolahan dalam bijih besi menjadi besi. Dalam tanur, kokas terbakar menjadi CO

            Fe₂O₃(s) + 3CO(g) à Fe(i) + 3CO

Bijih besi                     besi     

2)      Untuk membuat methanol

CO(g) + 2H₂(g) à CH₃OH(i)

Methanol

b)      Karbon dioksida (CO₂)

1)      Untuk membuat es kering (dry ice),yatu karbon dioksida padat yang di gunakan sebagai pendingin.

2)      Untuk memadamkan kebakaran

Tabung pemadam kebakaran berisi CO₂ cair dengan tekanan  60 atm. Jika katupnya dilepas maka CO₂ cair akan langsung menjadi gas dan menghalangi oksigen masuk ke lokasi yang sedang terbakar sehingga api padam.

      Untuk minum bersoda, misalnya caca cola

c)      Natrium Hidrogen karbonat (NaHCO₃)

NaHCO₃ juga sering disebut natrium bikarbonat yang dalam sehari-hari disebut soda kue yang di gunakan sebagai pengembang adonan. NaHCO₃ dengan campuran zat lain yang menghasilkan CO₂ (g)jika dipanaskan. CO₂ inilah yang mengambangkan adonan.

d)     Natrium Karbonat ( Na₂CO₃)

1)      Bahan pembuat kaca 

2)      Bahan pembuat natrium silikst yang di gunakan untuk pembuatan kertas, proteksi logam, dan detergen.

3)      Untuk menghilangkan kesadahan air.  

             

4.      Fosfor

Di alam, fosfor temasuk peringkat ke sepuluh dalam kelimpahan unsur. Fosfor terdapat sebagai fosfat dalam berbagai mineral. Mineral terpenting adalah fluoroapatit,2Ca₃(PO₄)₂.CaF₂.

Pada suhu biasa fosfor mempunyai beberapa bentuk alotrop, yaitu fosfor putih, fosfor merah,dan fosfor hitam. Fosfor putih bersifat lunak (seperti lilin ), titik leleh rendah (44,1 C),sangat relatif (menyala sepontan bila bersinggungan dengan udara ), tidak larut dalam air, larutan dalam CS₂, sangat beracun, dan bahan fosferesen yang berpendar dalam gelap. Jika fosfor putih dipanaskan sampai 400 ºC akan berubah menjadi fosfor merah. Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat, kurang reaktif, dan relatif tidak beracun.

Senyawa – senyawa fosfor yang terdapat di alam yaitu:

a.       Apatik : mengandung Cq₃(PO₄)₂ ,CaCl₂ ,dan CaF₂ ;

b.      Fosforit : kalsium fosfat dalam tulang binatang menyusui.

a.      Pengolahan Fosfor

Fosfor dibuat dalam jumlah yang besar dengan reaksi antara fosfat, pasir, dan kokas yang di panaskan dalam tanur listrik dengan reaksi:

2Ca₃ (PO₄)_2(s) + 6SiO_2(s) à 6CaSiO_3(s) + P₄O_10(s)

P₄O_10(s) + 10C_(s) à 10CO_(g) + P_4(g)

Fosfor yang terjadi adalah fosfor kuning (putih). Fosfor merah dihasilkan dari pemanasan fosfor kuning pada 250ºC

Fosfor kuning merupakan zat padat, racun kuat, larur dalam CS₂, bereaksi dengan oksigen, bersinar dalam ruang gelap. Fosfor kuning harus disimpan dalam air. Fosfor merah merupakan serbuk merah coklat, tidak beracun, tidak larut dalam CS₂, sukar bereaksi dengan gas oksigen, dapat terbakar sendiri pada 260⁰C, dalam ruangan gelap tidak bersinar.

Fosfor kuning digunakan unutk pembuatan P₂O₅, senyawa-senyawa klorida bromida juga untuk pembuatan fosfor. Fosfor merah dicampur demngan Sb₂O₃ digunakan untuk melapis kertas gosok korek api . Kepala batang korek api terdiri dari campuran KClO₃, Sb₂S₃,perekat, belerang, serbuk kaca, sedangkan batangnya dicelup dalam paraffin.

b.      Asam Fosfat

Asam fosfat dihasilkan dalam pabrik fosfor dari uap fosfor dengan air.

P_4(g) + 10H₂O_(g) à 2P₂O_5(g) + 10H_2(g)

2P₂O_5(g) + 6H₂O_(g) à 4H₃PO_4(aq)

Garam fosfat dihasilkan dari fosforit dan asam sulfat berlebih dgn reaksi :

Ca₃(PO₄)_2(s) + H₂SO_4(aq) à 3CaSO_4(s) + 2CaHPO_4(s)

Ca₃(PO4)_2(s) + 2H₂SO_4(aq) à 2CaSO_4(s) + Ca(H₂PO₄)_2(s)

Super fosfat

Garam fosfat digunakan untuk pupuk.

5.      Iodin

Iodin terdapat pada golongan VIIA sistem periodik unsur – unsur, iodin termasuk unsur nonlogam, berbentuk padat pada suhu kamar, berwarna hitam dan mudah menyublim

Iodin tidak dijumpai dalam kedaan bebas di alam. Iodin terdapat dalam sendawa cili NaNO₃ yang mengandung NaIO₃ sekitar 0,2%

a.      Pembuatan Iodin

1)      2NaIO₃(aq) + 5NaHSO₃(aq) à I₂(aq) + 3NaHSO₄(aq) + H₂O(i). Iodin yang terbentuk dimurnikan dengan cara sublimasi

2)      iodin dapat diperoleh dengan mengekstrasi larutan iodida dari gangguna laut. Larutan iodida ini kemudian dioksidasi dengan gas klorin dan diperoleh iodin

3)      2I + Cl₂ à 2Cl + I₂

b.      Penggunaan Unsur Iodin

1)      sebagai antiseptik, seperti iodium tinkur (I₂ dalam alkohol)

2)      bahan dasar pembuatan senyawa iodin

c.       Penggunaan senyawa iodin

1)      mencegah penyakit gondok

2)      sebagai indikator, untuk menguji apakah ada amilum dalam suatu larutan (campuran). Jika ada amilum ketika larutan dipanaskan kemudian ditambah iodin maka larutan menjadi biru

3)      Agl untuk fotografi

Share this post