"REDOKS UNSUR NITROGEN"

PERCOBAAN II

REDOKS UNSUR NITROGEN

I.              Tujuan

Adapun tujuan dilakukannya percobaan ini yaitu agar mahasiswa dapat mempelajari reaksi redoks unsur nitrogen dalam asam nitrat, garam nitrat dan amonia.

II.           Dasar Teori

Redoks (reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana (CH₄), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

·         Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

·         Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Nitrogen (Latin nitrum, Bahasa Yunani Nitron berarti “soda asli”, gen berarti “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, daripada perkataan Yunani αζωτος yang bermaksud “tak bernyawa”. Istilah tersebut telah menjadi nama kepada nitrogen dalam perkataan Perancis dan kemudiannya berkembang ke bahasa-bahasa lain (Anonim, 2009).

Unsur nitrogen dapat mempunyai beberapa bilangan oksidasi, yaitu +5, 0, -3, dimana ketiganya tersebut merupakan bilangan oksidasi yang paling umum dan stabil diantara lainnya. Terdapat dua asam oksi nitrogen yang umum, yaitu asam nitrat (HNO₃) dan asam nitrit (HNO₂). Asam nitrat merupakan asam kuat dan juga sebagai pengoksidasi yang kuat. Asam nitrit yang pekat dapat mengoksidasi hamper semua logam kecuali Au, Pt, Rh dan Ir. Asam nitrit kurang stabil dibanding asam nitrat dan cenderung terdisproporsionasi menjadi NO dan HNO₃ (Penanggung Jawab Mata Kuliah, 2011).

Nitrogen terdapat bebas diatmosfir (78 persen volume). Selain dari pada itu. Atmosfir dapat juga mengandung sedikit amonia sebagai hasil peluruhan zat yang mengandung nitrogen atau asam nitrat., teristimewa setelah terjadi halilintar. Nitrogen terdapat juga dalam garam- garam natrium dan kalium nitrat. Jaringan semua organisme hidup mengandung senyawa nitrogen dalam bentuk protein. Bilangan oksidasi nitrogen dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Bilangan oksidasi	Senyawa
-3                 -2               -1 0 +1 +2 +3 +4 +5	NH3 (ammonia) N2H4 (hidrazin) NH2OH (hidroksilamin) N2(dinitogen) N2O (dinirogen oksigen) NO (nitrogen oksida) N2O3 (dinitrogen trioksida) NO2 (nitrogen dioksida) HNO3 (asam nitrat)

III.        Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

A.      Alat

Ø Tabung reaksi

Ø Gelas ukur

Ø Penangas listrik

Ø Spatula

Ø Penjepit tabung reaksi

Ø Ember

Ø Pipet tetes

B.       Bahan

Ø  Padatan KI

Ø  Larutan HNO₃ 7 M

Ø  Larutan H₂SO₄ 0,05 M

Ø  Larutan KMNO₄

Ø  Larutan NaOH

Ø  Logam tembaga dan aluminium

Ø  Padatan KNO₃

Ø  Padatan Cu(NO₃)₂

Ø  Padatan NaNO₃

Ø  Kertas lakmus merah

Ø  Es batu

IV.        Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja yang dilakukan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

D1. Uji Reaktifitas Asam Nitrat

1.    Menyiapkan 2 buah tabung dan diberi tanda 1 dan 2, ke dalam masing-masing tabung reaksi diisi 5 ml larutan HNO₃ 7,0 M.

2.    Ke dalam tabung 1 menambahkan 3 keping ;logam tembaga dan memeriksa gas yang terbentuk dengan menggunakan kertas lakmus biru (Bila tidak terbentuk gas, memanaskan tabung tersebut dengan api yang kecil).

3.    Ke dalam tabung 2 menambahkan 5 ml NaOH 0,01 M dan sekeping logam aluminium, memanaskan dengan api kecil, memeriksa gas yang terbentuk dengan kertas lakmus merah.

D2. Uji Reaktifitas Garam Nitrat

1.    Menyiapkan dua buah tabung reaksi dan memberi tanda 1 dan 2, ke dalam tabung 1 memasukkan 1 sendok kecil KNO₃ sedangkan ke dalam tabung ke 2 memasukkan 1 sendok kecil Cu(NO₃).

2.    Selanjutnya memanaskan ke dua tabung tersebut dengan api kecil, memeriksa gas yang terbentuk dengan menggunakan kertas lakmus biru.

D3. Uji Reaktifitas Asam dan Garam Nitrat

1.    Memasukkan 10 ml H₂SO₄ 0,05 M ke dalam tabung reaksi, kemudian mendinginkan larutan tersebut selama 10 menit di dalam es batu yang disimpan dalam ember.

2.    Menuang larutan H₂SO₄ 0,05 M dingin tersebut ke dalam tabung reaksi yang berisi 1 gram NaNO₃, mengamati perubahan yang terjadi.

3.    Menuang campuran tersebur ke dalam 3 buah tabung reaksi dengan pembagian volume yang sama dan member label tabung 1, 2 dan 3, ke dalam tabung 1 menambahkan sedikit padatan KI sedangkan kevdalam tabung reaksi ke 2 menambahkan 10 tetes larutan KMnO₄ 0,1 M. Mengamati perubahan yang terjadi.

4.    Dengan api yang tidak terlalu besar, memanaskan tabung 3. Memperhatikan warna gas yang terbentuk. 

V.           Hasil Pengamatan

Adapun hasil yang diperoleh pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

NO	Perlakuan	Hasil
1	Uji reaktivitas asam nitrat 1.    HNO3 7,0 M + serbuk Cu + kertas lakmus merah 2.    HNO3 7,0 M  + NaOH 0,01M +  serbuk Alumunium + kertas lakmus merah + dipanaskan	-     Terbentuk gas berwarna merah kecoklatan dan larutannya berwarna biru bening serta gas bersifat asam -     Terbentuk gas berwarna merah kecoklatan dan larutannya berwarna abu-abu serta gas bersifat asam
2	Uji reaktivitas garam nitrat 1.    Serbuk  KNO3 + dipanaskan diuji dengan kertas lakmus merah 2.    Serbuk Cu(NO3) + dipanaskan diuji dengan kertas lakmus merah	-    Padatan tetap berwarna putih dan gasnya bersifat basa -    Padatan biru menjadi cair /meleleh dan gasnya bersifat asam
3	Uji Reaktivitas Asam dan Garam Nitrat a.    10 ml H2SO4 0,05 M didinginkan + 1 g NaNO3 -       H2SO4 0,05 M + NaNO3 + KI -       H2SO4 0,05 M + NaNO3 + KMnO4 -       H2SO4 0,05 M + NaNO3 + dipanaskan	-    Warnanya bening dan padatan NaNO3 melarut -    Warna bening dan padatan KI melarut -    Warna bening menjadi ungu -    Warnanya bening dan terbentuk gas yang tidak berwarna

·      Persamaan Reaksi

     A.     Uji Reaktivitas Asam Nitrat

Ø 4HNO_3(aq) + Cu_(s)                  Cu(NO₃)_2(aq) + 2NO_2(s) + 2H₂O_(aq)

Ø HNO_3(aq) + 8NaOH + 8Al_(s) + 16H₂O                3NH_3(g) +

                                                                    8[Al(OH)₄] Na_(aq) +H₂O_(aq)

       B.   Uji Reaktivitas Garam Nitrat

Ø 2KNO_3(s)                   2KNO_2(s) + O_2(g)

Ø 2Cu(NO₃)_2(s)                 2CuO_(aq) + 4NO_2(g) + O_2(g)

       C.    Uji Reaktivitas Asam dan Garam Nitrat

Ø H₂SO_4(aq) + NaNO_3(aq)                  NaHSO_4(aq) + HNO_3(aq)

Ø HNO_3(aq) + KI_(s)                      KNO_3(aq) + HI_aq)

Ø HNO_3(aq) + KMnO_4(aq)                    tidak bereaksi

Ø HNO_3(aq)                 H⁺ + NO₃^-

     NO₃^- + 4H⁺ + 3e^-               NO_(g) + 2H₂O_(aq)

VI.        Pembahasan

Unsur nitrogen dapat mempunyai beberapa bilangan oksidasi, yaitu +5, 0, -3, dimana ketiganya tersebut merupakan bilangan oksidasi yang paling umum dan stabil diantara lainnya. Terdapat dua asam oksi nitrogen yang umum, yaitu asam nitrat (HNO₃) dan asam nitrit (HNO₂). Asam nitrat merupakan asam kuat dan juga sebagai pengoksidasi yang kuat. Asam nitrit yang pekat dapat mengoksidasi hamper semua logam kecuali Au, Pt, Rh dan Ir. Asam nitrit kurang stabil dibanding asam nitrat dan cenderung terdisproporsionasi menjadi NO dan HNO₃ (Penanggung Jawab Mata Kuliah, 2011).

Percobaan ini dilakukan bertujuan untuk mempelajari reaksi redoks unsur nitrogen dalam asam nitrat, garam nitrat dan amonia. Dalam percobaan ini dilakukan 3 pengujian, yaitu uji reaktivitas asam nitrat, uji reaktivitas garam nitrat dan uji reaktivitas asam dan garam nitrat. Secara ringkas, pembahasan pada percobaan ini dapat diuraikan sebagai berikut:

1.    Uji Reaktivitas Asam Nitrat

Pada perlakuan ini, yaitu, menguji reaktivitas asam nitrogen. Adapun cara kerja yang dilakukan yaitu, menyiapkan 2 buah tabung reaksi dan memasukkan masing-masing larutan HNO₃ 7,0 M. Pada tabung reaksi pertama, menambahkan serbuk Cu lalu mengujinya dengan menggunakan kertas lakmus biru. Fungsi kertas lakmus, yaitu untuk menganalisis apakah gas yang dihasilkan bersifat asam atau basa. Adapun hasil yang diperoleh yaitu terbentuk gas yang berwarna merah kecoklatan pada saat penambahan serbuk Cu, larutan berwarna biru dan kertas lakmus tetap merah, menendakan gas yang terbentuk adalah bersifat asam. Hasil tersebut telah sesuai dengan literatur, dimana warna gas yang terbentuk berasal dari gas NO₂, dan gas ini bersifat asam karena berasal dari larutan asam sulfat pekat serta warna biru larutan merupakan warna spesifik yang menandakan adanya ion Cu²⁺_. Adapun persamaan reaksinya:

4HNO_3(aq) + Cu_(s)                  Cu(NO₃)_2(aq) + 2NO_2(g) + 2H₂O_(aq)

Dari persamaan diatas, dapat diketahui unsure nitrogen mengalami reduksi yang mana bilangan oksidasi nitrogen turun dari +5 menjadi +4.

Pada tabung reaksi kedua, menambahkan 5 ml NaOH 0,01 M dan serbuk alumunium serta mengujinya dengan menggunakan kertas lakmus merah, diperoleh larutan berwarna abu-abu, terbentuk gas berwarna merah kecoklatan dan kertas lakmus yang tadinya merah berubah menjadi biru. Dalam hal ini, adanya perubahan warna pada kertas lakmus, hal ini disebabkan karena dua faktor yaitu : gas NH₃ bersifat basa lemah dan NaOH merupakan suatu larutan yang bersifat basa kuat, sehingga berpengaruh terhadap kertas lakmus sehingga kertas lakmus mengalami perubahan warna. Dalam hal ini NaOH berfungsi untuk membuat reaksi dalam suasana basa dan sebagai pelarut untuk melarutkan alumunium. Dari hasil pengamatan gas yang terbentuk berwarna merah kecoklatan. Berdasarkan literatur, sebenarnya gas yang terbentuk tidak berwarna yang merupakan sifat dari gas NH₃. Kemingkinan telah terjadi kesalahan pada saat melakukan pengamatan tetapi ada kemungkinan juga bahwa gas yang terbentuk dari percobaan tersebut telah terkontaminasi dengan zat-zat lainnya yang ada dalam ruangan laboratorium.  Adapun persamaan reaksinya yaitu:

HNO_3(aq) + 8NaOH + 8Al_(s) + 16H₂O             3NH_3(g) + 8[Al(OH)₄] Na_(aq)

                                                                         +H₂O_(aq)

Dari persamaan reaksinya, dapat diketahui unsur nitrogen mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 menjadi -3 dan terbentuk ion kompleks 8[Al(OH)₄] Na_(aq).

2.    Uji Reaktivitas Garam Nitrat

Pada perlakuan kedua, yaitu menguji reaktivitas garam nitrat, menyiapkan dua buah tabung reaksi, pada tabung reaksi pertama memasukkan serbuk KNO₃ dan pada tabung reaksi kedua memasukkan serbuk Cu(NO₃), kemudian kedua tabung tersebut dipanaskan dan mengujinya dengan kertas lakmus merah, diperoleh pada tabung reaksi pertama yaitu terbentuk gas yaitu O₂ yang bersifat basa, hal ini terlihat dari perubahan warna lakmus merah menjadi biru. Hal tersebut sesuai dengan literatur yang menyebutkan gas O₂ merupakan gas yang bersifat basa. Dapat pula diketahui bahwa unsur nitrogen mengalami reduksi dari +5 menjadi +3 sesuai dengan persamaan reaksinya yaitu :

2KNO_3(s)                   2KNO_2(s) + O_2(g)

Sedangkan pada tabung reaksi kedua yaitu terbentuk gas NO₂ dan O₂ dan tidak terjadi perubahan warna pada kertas lakmus merah, maka diketahui bahwa gas tersebut bersifat asam dan mengalami perubahan bilangan oksidasi dari +5 menjadi +4 sesuai dengan persamaan reaksinya yaitu :

2Cu(NO₃)_2(s)                 2CuO_(aq) + 4NO_2(g) + O_2(g)

Berdasarkan literatur, gas NO₂ bersifat asam dan gas O₂ bersifat basa. Dalam hal ini sifat asam gas NO₂ lebih kuat dibanding sifat basa gas O₂. Sehingga tidak terjadi perubahan warna pada kertas lakmus. Dan adapun fungsi dari pemanasan yaitu untuk mempercepat terjadinya reaksi (Anonim, 2009).

3.    Uji Reaktivitas Asam dan Garam Nitrat

Pada perlakuan ketiga yaitu menguji reakltivitas asam dan garam nitrat, menyiapkan tabung reaksi yang berisikan 10 ml H₂SO₄ 0,05 M yang didinginkan dalam ember yang berisikan pecahan es batu dan menambahkan 1 g NaNO₃ diperoleh larutan berwarna bening dan NaNO₃ larut. Adapun tujuan pendinginan yaitu Karena asam nitrat merupakan suatu cairan yang memiliki titik didih rendah yaitu -41,4^oC sehingga reaksi pembentukan HNO3 terjadi pada suhu rendah, dengan melakukan reaksi H2SO4 yang didinginkan terlebih dahulu. Dari pencampuran tersebut diperoleh persamaan reaksi yaitu:

H₂SO_4(aq) + NaNO_3(aq)                  NaHSO_4(aq) + HNO_3(aq)

Kemudian memasukkan campuran tersebut kedalam tiga tabung reaksi dengan pembagian volume yang sama dan memberikannya label pada tiap tabung reaksi. Pada tabung reaksi pertama menambahkannya dengan padatan KI, diperoleh padatan KI larut dan larutannya berwarna bening dengan persamaan reaksi yaitu :

HNO_3(aq) + KI_(s)                   KNO_3(aq) + HI_aq)

Pada tabung kedua menambahkannya dengan larutan KMnO₄, diperoleh larutan berwarna ungu. Dalam hal ini, HNO₃ yang terbentuk dari reaksi H₂SO₄ dengan NaNO₃ tidak bereaksi dengan KMnO₄, karena HNO₃ merupakan oksidator yang kuat sama dengan KMnO₄. Warna larutan yang terbentuk adalah berwarna ungu merupakan warna spesifik dari KMnO₄ yang tidak berubah karena tidak terjadi reaksi antara KMnO₄ dengan HNO­₃ yang sama-sama oksidator kuat. Hal ini kita dapat lihat pada persamaan reaksi di bawah ini :

HNO_3(aq) + KMnO_4(aq)                    tidak bereaksi

Pada tabung reaksi ketiga, larutan tersebut dipanaskan, diperoleh larutannya berwarna bening dan terbentuk gas yang tidak berwarna. Sesuai dengan persamaan reaksinya yaitu :

HNO_3(aq)                 H⁺ + NO₃^-

                                     NO₃^- + 4H⁺ + 3e^-               NO_(g) + 2H₂O_(aq)

Dapat dilihat bahwa terjadi reaksi redoks, dimana unsure nitrogen mengalami penurunan bilangan oksidasi yaitu dari +5 menjadi +2.

Dari hasil percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa asam nitrat lebih stabil karena garam nitrat tidak banyak terurai (Svehla, 1985).

 

VII.      Kesimpulan

Berdasarkan tujuan dan hasil pengamatan, dapat ditarik kesimpulan yaitu  bahwa unsur nitragen dapat mengalami reaksi redoks dengan reaksi antara lain Uji reaktifitas asam nitrat, Uji reaktifitas garam nitrat, dan uji reaktifitas asam dan garam nitrat. Pada beberapa reaksi tersebut N mengalami perubahan bilangan oksidasi.

 Daftar Pustaka

Anonim, 2009. Redoks Unsur Nitrogen

            http://hikmahcupid.wordpress.com/2009/12/22/redoks-unsur-nitrogen/.

            Diakses : 31 oktober 20ll.

Penanggung Jawab Mata Kuliah, 2011. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik I.

            FKIP UNTAD. Palu.

Svehla, G. Vogel. 1985. Analisis Anorganik Kualtatif Makro Dan Semimikro.

            PT.Kalman Media Pustaka. Jakarta.