MAKALAH KIMIA ANORGANIK I NITROGEN Disusun Oleh: Rifanny Rizka Putri (RSA1C113003) Maria Novita Tukan (RSA1C113010) Elsa Cessara (RSA1C113013) Dosen Pengampu: PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU PDF

Preview

Summary

MAKALAH KIMIA ANORGANIK I NITROGEN Disusun Oleh: Rifanny Rizka Putri (RSA1C113003) Maria Novita Tukan (RSA1C113010) Elsa Cessara (RSA1C113013) Dosen Pengampu: Drs. Abu Bakar M.Pd PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014/2015 KATA PENGANTAR Assalamu’alaiku...

Description

MAKALAH KIMIA ANORGANIK I

NITROGEN

Disusun Oleh: Rifanny Rizka Putri (RSA1C113003) Maria Novita Tukan (RSA1C113010) Elsa Cessara (RSA1C113013)

Dosen Pengampu: Drs. Abu Bakar M.Pd

PENDIDIKAN KIMIA PGMIPAU FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014/2015

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr. wb. Puji syukur Alhamdulillah kami panjatkan kehadirat Allah swt karena dengan ridha-Nya makalah ini dapat terselesaikan tepat waktu. Makalah ini kami tulis guna memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik I pada semester 3 tahun 2015 ini. Semoga dengan terselesaikannya makalah ini dapat menjadi manfaat bagi pembaca sekalian. Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam penulisan makalah ini, khususnya kepada: 1. Bapak Drs. Abu Bakar M. Pd selaku dosen pengampu mata kuliah Kimia Anorganik I Jurusan PMIPA Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jambi

2. Rekan-rekan kelas Pendidikan Kimia PGMIPAU 3. Secara khusus penulis mengucapkan terimakasih kepada keluarga tercinta yang telah memberi dorongan dan bantuan dalam penyelesaian makalah ini. 4. Semua pihak yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah ini jauh dari kata sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan guna penyempurnaan makalah ini. Wassalamu’alaikum wr wb Jambi, Januari 2015

Penulis

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari – hari kita banyak menafaatkan unsur logam dan nonlogam untuk keperluan transportasi, industri, dan bangunan. Penggunaan logam dan nonlogam makin meningkat seiring dengan perkembangan ilmu, teknologi, dan industrI. Logam di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk senyawa, bukan unsur bebas. Senyawa logam terdapat dalam berbagai batuan dalam kerak bumi. Batuan yang mengandung senyawa logam dalam kadar tinggi disebut Bijih. Senyawa logam yang dikandung bijih disebut mineral. Dalam makalah ini kami akan membahas tentang unsur non-logam nitrogen. Nitrogen yang berasal dari udara merupakan komponen utama dalam pembuatan pupuk dan telah banyak membantu identifikasi produksi bahan makanan di seluruh dunia. Pengembangan proses fiksasi nitrogen telah berasal memperjelas berbagai asas proses kimia dan proses tekanan tinggi, serta ikut menyumbang dalam perkembangan dunia teknik. Sebelum adanya proses fiksasi nitrogen secara sintetik, sumber utama nitrogen untuk keperluan pertanian hanyalah bahan limbah dan kotoran hewan, hasil – hasil dekomposisi bahan–bahan tersebut serta ammonium sulfat yang didapatkan dari hasil sampingan pembuatan kokas dari batu bara. Bahan– bahan ini tidak mudah ditangani dan jumlahnya pun tidak cukup banyak untuk dapat memenuhi semua kebutuhan yang diperlukan. Salpeter Chili, salpeter dari air kencing hewan dan manusia, dan ammonia yang dikumpulkan dari pembuatan kokas, menjadi penting belakangan ini tetapi akhirnya disisihkan lagi oleh ammonia sintetik dan nitrat. Amonia merupakan bahan dasar bagi pembuatan hampir semua jenis produk yang mengandung nitrogen. Nitrogen dalam keadaan bebas sebagai N2. Nitrogen di udara terdapat kurang lebih 80% dari volume udara. Senyawaan nitrogen di alam, antara lain seperti berikut. 1. Zat telur (protein), amonia, dan berbagai senyawa organik. 2. Tumbuh-tumbuhan, hanya tumbuh-tumbuhan dari keluarga leguminosa yang mengambil nitrogen dari udara.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana sejarah unsur Nitrogen? 2. Bagaimana struktur unsur Nitrogen? 3. Bagaimana keberadaan unsur Nitrogen ? 4. Apa sifat fisik dan kimia unsur Nitrogen di alam? 5. Bagaimana pembuatan unsur Nitrogen di laboratorium dan industry? 6. Apa dan bagaimana senyawa dan pembuatan unsur Nitrogen? 7. Apa saja penggunaan unsur Nitrogen? 8. Apa saja bahaya dari unsur Nitrogen?

1.3 Tujuan Tujuan dari makalahh ini adalah untuk mengetahui: 1. Sejarah unsur Nitrogen 2. Struktur unsur Nitrogen 3. Keberadaan unsur Nitrogen di alam 4. Sifat fisik dan kimia unsur Nitrogen 5. Pembuatan unsur Nitrogen secara laboratorium dan industry 6. Senyawa dan pembuatan unsur Nitrogen 7. Penggunaan senyawa Nitrogen 8. Bahaya dari senyawa Nitrogen

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Sejarah Nitrogen Nitrogen (Latin nitrum, Bahasa Yunani Nitron berarti "soda asli", "gen", "pembentukan") secara resmi ditemukan oleh Daniel Rutherford pada 1772, yang menyebutnya udara beracun atau udara tetap. Pengetahuan bahwa terdapat pecahan udara yang tidak membantu dalam pembakaran telah diketahui oleh ahli kimia sejak akhir abad ke-18 lagi. Nitrogen juga dikaji pada masa yang lebih kurang sama oleh Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, dan Joseph Priestley, yang menyebutnya sebagai udara terbakar atau udara telah flogistat. Gas nitrogen adalah cukup lemas sehingga dinamakan oleh Antoine Lavoisier sebagai azote, dari pada perkataan Yunani yang bermaksud "tak bernyawa". Istilah tersebut telah menjadi nama kepada nitrogen dalam perkataan Perancis dan kemudiannya berkembang ke bahasa-bahasa lain. Senyawa nitrogen diketahui sejak Zaman Pertengahan Eropa. Ahli alkimia mengetahui asam nitrat sebagai aqua fortis. Campuran asam hidroklorik dan asam nitrat dinamakan akua regia, yang diakui karena kemampuannya untuk melarutkan emas. Kegunaan senyawa nitrogen dalam bidang pertanian dan perusahaan pada awalnya ialah dalam bentuk kalium nitrat,terutama dalam penghasilan serbuk peledak (garam mesiu), dan kemudiannya, sebagai baja dan juga stok makanan ternak kimia.

2.2 Struktur Nitrogen Nitrogen adalah gas tak bewarna dan tak berasa yang menempati 78.1% atmosfer (persen volume). Nitrogen dihasilkan dalam jumlah besar bersama oksigen (bp -183.0oC) dengan mencairkan udara (bp -194.1oC) dan diikuti proses memfraksionasi nitrogen (bp -195.8oC). Nitrogen adalah gas inert di suhu kamar namun dikonversi menjadi senyawa nitrogen oleh proses fiksasi biologis dan melalui sintesis menjadi amonia di industri. Sebab dari keinertannya adalah tingginya energi ikatan rangkap tiga N≡N. Dua isotop nitrogen adalah 14N (99.634 %) dan 15N (0.366 %). Kedua isotop ini aktif NMR.

2.3 Keberadaan Nitrogen di Alam Nitrogen lazim juga disebut sebagai unsur “malas”. Gas ini tidak membantu proses pembakaran ataupun menyala ketika Anda mencoba menyalakannya. Hanya pada suhu tinggi dan tekanan besar sehingga Ahli Kimia di laboratorium atau Insinyur Kimia di pabrik bisa membuat nitrogen berikatan dengan unsur lain, yakni hidrogen untuk membentuk gas ammonia (NH3), dari senyawa ini senyawa nitrogen lainnya dibuat. Pabrik atau industri amonia umumnya sebagai bagian pabrik pupuk urea, dengan bahan baku gas alam, misalnya pabrik amonia di PT Pupuk Sriwijaya, Palembang, atau di PT Pupuk Kalimantan Timur, Bontang atau di PT Petrokimia, Gresik. Sebelumnya di alam telah ditemukan bakteri-bakteri di akar pada tanaman tertentu dapat mengambil nitrogen dari udara dan mengkombinasikannya dengan oksigen dan mineral-mineral dalam tanah membentuk “nitrat”. Dan senyawa ini memiliki peran sangat penting bagi kita semua, karena semua tanaman membutuhkannya untuk tumbuh subur. Jika tanaman tidak mendapatkannya secara alami, petani harus menambahkan ke dalam tanahnya dalam bentuk pupuk tertentu.

Siklus Nitrogen di Alam

Aplikasi Nitrogen sebagai pupuk dalam bentuk NPK maupun Urea (kandungan N~46%)

Aplikasi senyawa nitrogen yakni amonium nitrat yang banyak digunakakan untuk bahan peledak di pertambangan

Gas Nitrogen digunakan untuk pengisi ban F1 Aplikasi penggunaan nitrogen yang bisa Anda temui dalam kehidupan sehari-hari adalah penggunaannya untuk pengisian ban. Dibandingkan dengan diisi udara, gas nitrogen lebih padat

dari udara sehingga lebih stabil terutama ketika ban dipakai lama atau jarak jauh, ban juga jarang kempes dan tidak adanya unsur uap air dalam ban, yang kalau terkena logam menyebabkan korosi. Mulanya ban nitrogen ini hanya untuk aplikasi mobil balap Formula 1 (F1).

Pengisian Gas Nitrogen Pada Ban

Lebih Scientific dengan Nitrogen

Di alam nitrogen terdapat dalam bentuk gas N2 yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa dan tidak beracun. Pada suhu yang endah nitrogen dapat membentuk cairan bahkan kristal padat yang tidak berwarna (bening). Selain itu nitrogen juga terdapat dalam bentuk senyawa nitrat, amoniak. protein dan beberapa mineral penting seperti KNO3 dan sendawa Chili, NaNO3.

Nitrogen cair digunakan untuk mendinginkan komponen-komponen elektronika pada suhu mencapai -196 C

2.4 Sifat Fisik dan Kimia Nitrogen (N) 2.4.1 Sifat Fisik Nitrogen Nitrogen Masa atom relative Nomor atom

14,0067 7

Konfigurasi electron

2s2 2p3

Jari-jari atom (nm)

0,074

Keelektronegatifan

3,07

Energi ionisasi pertama (kJ mol- 1)

1406

Kerapatan (g cm-3)

0,96 (padatan)

Titik leleh (0c)

-210

Titik didih (0c)

-195,8

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. 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, Nitrogen cair mendidih pada -195,8 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

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, sebagaimana dapat dilihat dari tabel berikut ini : Bilangan

Contoh senyawa

oksidasi -3

NH3 ( amoniak )

-2

NH4+ ( Ion amonium )

-1

NH2OH ( Hidroksilamin )

0

N2 ( gas nitrogen )

+1

N2O( dinitrogen monoksida)

+2

NO(Nitrogen oksida)

+2

N2O3( nitrogen trioksida )

+3

HNO2( asam nitrit )

+4

NO2 nitrogen dioksida ) N2O4( dinitrogen terra oksida )

+5

N2O5 (nitrogen pentaoksida ) HNO3 ( asam nitrat )

2.4.2 Sifat Kimia Nitrogen Nitrogen terdapat dalam golongan 15, atomnya mempunyai lima elektron valensi dalam konfigurasi ns2 np3. Bilangan oksidasi terbesar adalah +5. Dalam senyawa dengan hydrogen (NH3), mempunyai bilangan oksidasi negatif. Bilangan oksidasi yang umum untuk nitrogen adalah -3,+3 dan +5. Nitrogen adalah unsur yang unik dalam golongannya karena dapat membentuk senyawa dalam semua bilangan oksidasi dari -3 sampai +5. Oleh karena itu sejumlah senyawa nitrogen dapat mengalami reaksi disproporsionasi. Dalam keadaan bilangan oksidasi positif atom nitrogen

membentuk ikatan kovalen. Oksidasinya adalah oksida asam. Sebagai unsur bebas, nitrogen adalah gas diatomic.

2.5 Pembuatan Nitrogen 2.5.1 Laboratorium Di laboratorium nitrogen dibuat dengan memanaskan larutan yang mengandung garam ammonia dan garam nitrit. Rekasinya adalah: panas NH4+(aq) + NO2-(aq)

→

N2(g) + 2H2O(l)

2.5.2 Industri

1. Filtrasi Pada saat udara dihisap oleh compressor, terlebih dahulu udara disaring dengan menggunakan filter, agar kotoran atau gas-gas pengotor dari udara bebas dapat disaring dan tidak terikut dalam proses – proses selanjutnya. Contoh gas pengotor : uap air dan karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada perlatan, tingkat bahaya yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas – batas tertentu dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.

2. Kompressi Alat yang digunakan yaitu compressor, dimana fungsinya yaitu menaikkan tekanan udara bebas yang diserap sampai 145 – 175 Psig.atau sekitar 6 bar. 3. Cooling Water Air umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air tersedia jumlahya dan mudah ditangani. Air juga mampu menyerap sejumlah besar enegi per satuan volume dan tidak mengalami ekspansi maupun pengerutan dalam rentang temperature yang biasanya dialaminya. System penguapan terbuka merupakan tipe system pendingin yang umumnya digunakan dalam plant pemisahan udara. Sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada proses pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana temperature yang bisa dicapai yaitu 2ºC, sedang pada tube atau shell cooler hanya sekitar 8ºC, efek pengguyuran (scrubbing) dari air juga dapat membantu menurunkan kandungan partikel dan menyerap pengotor yang terbawa udara. Namun jika direct cooler tidak terjaga,seperti ∆P tinggi (pada aliran dan udara masuk) dan tinggi cairan (pada aliran air). Oleh karena tingginya perbedaan temperature yang melalui tray bawah unit, maka pada tray ini sangat mungkin terjadi pembentukan kerak. Untuk alasan itu, water treatment harus bekerja efektif dan tray harus dibersihkan dan diperiksa jika memungkinkan. 4. Purrification (Pemurnian) Pada proses ini terdapat proses penyerapan ( adsorpsi ) terhadap material / zat – zat pengotor dari feed air , diantaranya : uap air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan beberapa kandungan hidrokarbon. Pada beberapa industry, menggunakan 2 layer pada vessel pemurnian ini, layer bawah menggunakan alumina untuk menyerap / mengadsorpsi kandungan uap air dalam udara dan bagian top / atas menggunakan molecular sieve yang bertindak sebagai adsorben untuk menghilangkan karbondioksida.

5. Heat Exchanger (Pemindah Panas) Melewati exchanger, udara didinginkan hingga mendekati titik pencairan. Karena udara menjadi dingin, mula – mula uap air akan menjadi deposit, dimulai jadi cairan kemudian berubah menjadi salju halus dengan arah yang berlawanan. Fungsi heat exchanger untuk memudahkan pergerakan panas yang akan dipindahkan aliran panasnya, dari zat yang memiliki panas lebih tinggi menuju daerah yang dingin hingga temperature keduanya sama. 6. Ekspansi Udara yang dingin tersebut diekspansikan atau diturunkan pressurenya sampai tekanan menjadi 70 – 80 psig hingga udara tersebut cair. 7. Distilasi Pada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang terkandung pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih (relative volatilitas). Dimana nitrogen memiliki titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan gas – gas lain yang terkandung dalam udara yaitu -195. Bila dipisahkan masing – masing gas pada proses vaporisasi (destilasi), maka nitrogen akan cepat menguap dan menghasilkan produk gas yang siap digunakan. Gas nitrogen yang dihasilkan dari proses vaporisasi bisa dirubah bentuk menjadi liquid dengan cara dilewatkan pada kolom – kolom

2.6 Senyawa dan Pembuatan Nitrogen Senyawa-senyawa nitrogen diantaranya: 1.

Amonia 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 menyeba:bkan 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. 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. Karenaamonia 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. Pembuatan ammonia dengan proses Haber-bosch merupakan suatu proses yang sangat pentingbdalam 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)

Untuk memberikan hasil yang optimal, reaksi tersebut berlangsung pada suhu 450oC500oC. 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.

2.

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)



Mg3N2 (s) + 3H2 (g)

Ion nitrida N3- merupakan basa bronsted yang kuat, memberikan NH3 bereaksi dengan air. Nitrida non 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. Sebaliknya, nitrida karbon yaitu 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. 3.

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. 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

4.

Asam ...