Unsur Nitrogen

Nitrogen atau Zat lemas adalah sebuah 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.

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, 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.

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.      TERDAPATNYA DAN SIFAT-SIFAT NITROGEN

Sekitar 78% volum udara tersusun dari gas nitrogen. Unsur nitrogen merupakan unsur utama penyusun senyawa dalam tubuh makhluk hidup. Selain terdapat dalam keadaan bebas sebagai gas N₂ di udara, nitrogen juga terdapat dalam bebagai senyawa. Sendawa (KNO₃) dan sendawa Chili (NaNO₃) merupakan dua mineral yang merupakan sumber senyawa nitrogen di alam.

Nitrogen mempunyai nomor atom 7 dengan konfigurasi electron 1s² 2s² 2p³. Ketiga elektron pada subkulit 2p di gunakan untuk membentuk ikatan kovalen rangkap 3 dengan atom nitrogen yang lain.

: N ≡ N :

Jarak ikatan ganda tiga pada molekul nitrogen sangat pendek (0,070nm), sehingga ikatan ini sangat kuat. Hal itu di dukung fakta bahwa energi dissosiasi ikatan pada N ≡ N sebesar 946 Kj MOLֿ¹. Kekuatan ikatan pada molekul nitrogen ini menyebabkan nitrogen merupakan gas yang relative stabil, sukar bereaksi dengan unsure lain. Hanya sedikit unsur yang dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu kamar, misalnya logam litium yang membentuk litium nitrida.

3Li(s) + N₂(g) → Li₃N(s)

Sifat nitrogen yang sukar bereaksi ini menyebabkan nitrogen dimanfaatkan untuk atmosfir pada proses pengelasan logam agar dalam proses pengelasan tidak ada oksigen yang bisa menyebabkan terjadinya korosi pada logam. Gas nitrogen juga digunakan sebagai pengganti udara untuk mengisi ban agar logam (kawat) pada ban tidak mudah berkarat, sehingga ban menjadi lebih awet.

Pada suhu tinggi nitrogen dapat bereaksi dengan beberapa logam membentuk nitride, misalnya:

3Mg_(s) + N₂_(g) →Mg₃N₂_(S)

3Ca_(s) + N₂_(g) → Ca₃N₂_(s)

Pada suhu tinggi juga dapat bereaksi dengan oksigen dan hydrogen:

N₂_(g) + O₂_(g) →2NO_(g)

Reaksi itu dapat terjadi pada suhu 1000°C, misalnya pada mesin kendaraan atau pada kawah gunung berapi yang sedang meletus. Di atmosfir pada saat terjadi kilat (loncatan bunga api) juga di mungkinkan terjadinya reaksi tersebut.

Bilangan oksidasi	Senyawa	Rumus Kimia
-3	Amonia	NH₃
-2	Hidrazin	N₂H2
-1	Hidroksilamina	NH₂OH
0	Nitrogen	N₂
+1	Dinitrogen monoksida	N₂O
+2	Nitrogen monoksida	NO
+3	Asam nitrit/nitrit	HNO₂/NO₂ֿ
+4	Nitrogen dioksida Nitrogen tetroksida	NO₂ N₂O4
+5	Asam nitrat/nitrat	HNO₃/NO₃

3.      BEBERAPA SENYAWA NITROGEN

a.    Amonia

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

Di laboratorium, ammonia dapat dibuat dari reaksi antara ammonium klorida dengan basa kuat (misalnya NaOH).

NH₄Cl_(aq) + NaOH _(aq) → NaCl_(aq) + H₂O_(l) + NH₃_(g)

     Pada suhu kamar ammonia merupakan gas yang tidak berwarna dan berbau menyengat, menyebabkan mual dan mata pedih, mempunyai titik didih -33,4°C, dan mudah larut dalam air dengan kelarutan 1.130 liter ammonia setiap liter air.

Dalam industri, ammonia umumnya tidak di gunakan secara langsung, tetapi di manfaatkan sebagai senyawa antara (bahan baku) untuk industri bahan kimia yang lain. Misalnya, untuk membuat bahan peledak (nitrat, dinamit, azida), plastic (nitroselulosa, urea-formaldehida, melamin),  industri kertas (amoniumbisulfit), pupuk (ammonium sulfat, urea, ammonium nitrat). Selain itu ada juga yang di manfaatkan secara langsung sebagai ammonia, misalnya refrigerant (pendingin pada almari es), insektisida, dan pengelolahan kertas.

b.    Hidrazin

Hidrazin merupakan senyawa hidrida nitrogen selain ammonia dengan rumus molekul N₂H₂. Hidrazin merupakan senyawa tidak berwarna dengan titik lebur 2°C dan titik didih 114°C, berbau seperti ammonia. Salah satu senyawa hidrazin adalah metilhidrazin (CH₃)N₂H₂.

Campuran metilhidrazin dengan N₂O₄ digunakan sebagai bahan bakar roket Titan II. Selain itu, hidrazin megang peranan penting dalam industri pestisida.

c.    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 trioksida (N₂O₃), nitrogen (IV) oksida atau nitrogen dioksida (NO₂), nitrogen tetroksida (N₂O₄) dan nitrogen (V) oksida.

Senyawa N₂O dibuat dengan memanaskan ammonium nitrat pada suhu sekitar 170°C.

NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + 2H₂O(g)

N₂O merupakan gas tak berwarna berbau khas yang dapat merangsang syaraf penyebab tertawa dan dikenal sebagai Gas Gelak, dan dimanfaatkan pada operasi pencabutan gigi karena mempunyai sifat membius sementara.

Pada pemanasan, senyawa ini terurai menjadi gas nitrogen dan oksigen sehingga dapat di manfaatkan  untuk mnyempurnakan  pembakaran, yang di kenal sebagai gas nitro pada booster mobil. Bahan ini menyempurnakan pembakaran bensin pada mobil.

N₂O_(g) → N_2(g) + ½ O_2(g)

Gas NO  dihasilkan oleh reaksi antara gas nitrogen dan oksigen di atmosfir yang diakibatkan oleh loncatan bunga api listrik (kilat), serta dari pembakaran  nitrogen oleh oksigen pada suhu tinggi pada mesin kendaraan dan tungku listrik atau tanur tinggi. Di laboratorium gas NO dibuat dibuat dengan mereaksikan logam tembaga dengan asam nitrat encer.

3Cu_(s) + 8HNO_3(aq) → 3Cu(NO₃)_2(aq) + 2NO_(g) + 4H₂O_(l)

d.    Asam nitrat dan garam nitrat

Asam nitrat dan senyawa nitrat merupakan salah satu bahan industri kimia yang penting dari senyawa nitrogen. Asam nitrat di buat melalui proses Oswald. Senyawa ini di buat oleh Friederich Oswald pada tahun 1908 dengan bahan baku ammonia. Ammonia yang di hasilkan dari proses Haber di bakar dalam converter oksigen untuk menghasilkan gas NO.

4NH_3(g) + 5O_2(g) → 4NO_(g) + 6H₂O_(l)

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

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

Selanjutnya, gas NO₂ dialirkan ke dalam air untuk membentuk asam nitrat dan gas NO

3NO_2(g) + H₂O_(l) → 2HNO_3(aq) + NO_(g)

Gas NO yang sisa reaksi ini di kembalikan pada converter oksigen yang selanjutnya membentuk gas NO₂. Proses ini akan berulang secara terus-menerus, sehimgga kadar asam nitrat yang di hasilkan akan semakin pekat.

Asam nitrat merupakan asam kuat dan bersifat sebagai oksidator kuat, dapat bereaksi dengan beberapa logam mulia, misalnya Cu dan Pb. Hasil reduksi dari asam nitrat tergantung pada kepekatannya, asam nitrat pekat akan menghasilkan gas NO₂, sedangkan asam nitrat encer akan menghasilkan gas NO, dan asam nitart yang sangat encer akan direduksi menjadi NH₄⁺ .

Cu_(s) + 4HNO₃(pekat) → Cu(NO₃)_2(aq) + 2NO_2(g) + 2H₂O_(l)

3Cu_(s) + 8HNO_3(aq) → 3Cu(NO₃)_2(aq) + 2NO_(g) + 2H₂O_(l)

4Zn_(s) + 10HNO_3(aq) → 4Zn(NO₃)_2(aq) + NH₄NO_3(aq) + 3H₂O_(l)

Campuran 1 bagian volum asam nitrat pekat dengan 3 bagian volum asam klorida pekat dikenal dengan air raja (aqua regia), yang dapat melarutkan emas dan platina.

2Au_(s) + 2HNO_3(aq) + 6HCl_(aq) → 2AuCl_3(aq) + 4H₂O_(l) + 2NO_(g)

3Pt_(s) + 4HNO_3(aq) + 12HCl_(aq) → 3PtCl_4(aq) + 8H₂O_(l) + 4NO_(g)

Jenis penggunaan	Jenis senyawa nitrat yang di gunakan
Pupuk	NH4NO3, NaNO3, Ca(NO3)2, KNO3, Co(NO3)2
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)2,  AgNO3, Zn(NO3)­2, Hg2(NO3­)2
Bahan peledak	NH4NO3, NaNO3, 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

                                                                                                                                                           

4.      SIKLUS NITROGEN

Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi. Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif.^[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen.

Nitrogen merupakan unsure yang terlibat banyak dalam proses kehidupan di atmosfir. Senyawa nitrogen berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain melalui siklus nitrogen yang terjadi di alam. Dimulai dari gas nitrogen yang mempunyai ikatan rangkap tiga dan bersifat stabil di udara di tangkap oleh tumbuhan melalui proses fiksasi nitrogen, yaitu proses pengubahan dari molekul nitrogen menjadi senyawa nitrogen di dalam tumbuhan. Selain melalui proses fiksasi, tumbuhan memperoleh nitrogen dari tanah berupa senyawa nitrat dan selanjutnya diubah menjadi asam amino dan protein.

            Senyawa nitrogen kembali ke dalam tanah dengan cara:

1. pada saat terjadi kilat (loncatan bunga api listrik) nitrogen di udara bereaksi dengan oksigen membentuk NO yang selanjutnya akan menjadi NO₂. Gas NO₂ akan larut dalam air hujan membentuk asam nitart yang terlarut di dalam air tanah.
2. Membusuknya tumbuhan dan hewan yang telah mati oleh bakteri nitrit akan menghasilkan ammonia atau senyawa garam ammonium yang dapat larut dalam air ke dalam tanah. Ada sebagian ammonia yang teroksidasi menjadi oksida nitrogen, dan selanjutnya terlarut dalam air menjadi asam nitart dan senyawa nitar.
3. Nitrogen bebas di udara dapat diambil oleh bakteri Rhizobium yang hidup dalam akar tanaman Leguminoceae dan diubah menjadi senyawa nitrat yang dapat larut dalam air tanah.
4. Penggunaan pupuk nitrogen oleh manusia dalam rangka meningkatkan hasil pertanian.

5.      KEGUNAAN NITROGEN

1)      Unsur Nitrogen Sebagai unsur, nitrogen terdapat dalam bentuk gas nitrogen (N2). Bersifat Inert (tidak reaktif). Kegunaan: industri farmasi, mengisi bola lampu, dll.

2)      Senyawa Nitrogen Senyawa Nitrogen:

·         Amonia Ammonia terdiri atas 1 Atom N dan 3 Atom H Kegunaan: sebagai pereaksi dan bahan baku pembuatan pupuk nitrogen. Ex: Amonium Nitrat, Amonium Sulfat, Amonium Posfat dan pupuk urea.

·         Amonium Nitrat ((NH4)NO3) Kegunaan: sebagai pupuk nitrogen dengan kadar N 33%, sebagai bahan peledak.

·         Amonium Sulfat Kegunaan: sebagai pupuk nitrogen, kelebihan: tidak mudah menggumpal.

·         Amonium Posfat ((NH4)3 PO4) Kegunaan: sebagai pupuk, untuk mencegah terbakarnya kayu dan kertas.

·         Urea (CO(NH2)2) Kegunaan: sebagai pupuk nitrogen dengan kadar tinggi (46%), bahan tambahan industry plastic melamin, resin & sebagai bahan anti kerut pada tekstil.

·         Asam Nitrat (HNO3) Kegunaan: sebagai pelarut & digunakan dalam proses fotografi.