TUGAS INDIVIDU MATA KULIAH KIMIA UNSUR UNSUR NITROGEN Disusun Oleh : Indah Ar (0610920028) JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2009
SUMMARY Nitrogen and it s compound is very abundant element. There are in the atmosphere which is exist as diatomic compound, N 2, in the earth s crust as NaNO 3 (Chile Saltpetre) and those oxide salt which is soluble in the water present in marines. N 2 it self is inert at room temperature, therefore influence its occurrence in the atmosphere, earth s crust and marines. Beyond the atmosphere its present as N 2 stable gas, in marines is as soluble ionic compounds, and less than all are in the earth s crust. Because of the inert pair effect, although nitrogen such element of V group, its never get +5 maximum valency, instead of +3. This effect influence removal process of electron in s orbital, as a result only three of p electron can be released. Nitrogen fixation is a process which is convert the diatomic nitrogen molecule to useful compounds. Three process that widely used in industrial scale are the Haber-Bosch Process, the Cyanamide process and arc process. Nitrogen cannot extend its cordination number beyond 4 because there are only four orbital available. Thus nitrogen cannot form complexes by accepting alectron pairs from other ligand. The subsequent element such as NH 3, there a pair of lone pair electron, it can be donated to the centre of atom, thus nitrogen compund can be form complexes, act as ligand. Indah Ar Chems UB 06 Page 2
RINGKASAN Nitrogen dan persenyawaannya sangatlah melimpah dialam. yaitu tersebar di atmosfer berupa molekul diatomiknya gas N 2, terdapat dilapisan kerak bumi sebagai NaNO 3 dan garam garam serta oksidanya yang banyak larut didaerah perairan. Unsur nitrogen itu sendiri cenderung inert pada temperatur kamar, sehingga akan mempengaruhi keberadaannya pada atmosfer, lapisan kerak bumi maupun perairan. Yang mana di atmosfer terdapat sebagai gas N 2 yang cukup stabil, pada perairan berupa persenyawaan ion ion yang larut dan yang paling sedikit diantara ketiganya yaitu pada lapisan kerak bumi. Karena adanya efek pasangan inert, nitrogen sebagai anggota golongan VA yang seharusnya mempunyai valensi maksimum +5, hanya mempunyai valensi maksimum +3. Efek ini mempengaruhi pelepasan elektron pada orbital s pada nitrogen sehingga yang akan dilepaskan hanya elektron pada orbital p yang berjumlah 3 elektron. Fiksasi nitrogen merupakan suatu proses yang mana pada proses tersebut dilakukan konversi nitrogen dalam bentuk molekul diatomiknya menjadi persenyawaan nitrogen yang lebih berguna.terdapat tiga proses fiksasi nitrogen yang paling banyak digunakan, yaitu proses haber-bosch, proses sianamida dan proses arc. Pada nitrogen karena hanya tersedia 4 orbital yang dapat digunakan untuk berikatan maka nitrogen tidak dapat menerima pasangan elektron lagi dari ligan, sehingga kompleks nitrogen tidak akan terbentuk. Pada persenyawaan nitrogen misalnya NH 3 tersedia PEB yang dapat didonorkan terhadap atom pusat, sehingga persenyawaan nitrogen ini dapat membentuk kompleks, yaitu sebagai ligan. Indah Ar Chems UB 06 Page 3
I. PERTANYAAN 1. Bagaimana kelimpahan nitrogen di alam dan sebutkan salah satu persenyawaan nitrogen yang penting yang secara alami terdapat dialam? 2. Sehubungan dengan ketidak reaktifan nitrogen pada temperatur kamar, mengapa nitrogen di atmosfer terakumulasi dalam jumlah besar sedangkan nitrogen pada lapisan permukaan bumi hanya sedikit? 3. Nitrogen merupakan unsur golongan V, namun pada kenyataannnya bilangan oksidasi nitrogen tidak dapat mencapai hingga +5, jelaskan mengapa demikian? 4. Jelaskan mengenai proses proses fiksasi nitrogen serta tuliskan reaksi dari masing masing proses tersebut? 5. Mengapa nitrogen sendiri tidak dapat membentuk kompleks, sedangkan persenyawaannya dapat membentuk senyawa kompleks? Indah Ar Chems UB 06 Page 4
II. JAWABAN 1. Bagaimana kelimpahan nitrogen di alam dan sebutkan salah satu persenyawaan nitrogen yang penting yang secara alami terdapat dialam? Nitrogen merupakan unsur yang melimpah di alam. Yaitu pada atmosfer bumi ± 78% sedangkan pada permukaan kerak bumi tidak sebanyak diamosfer yaitu hanya 33%. Persenyawaan nitrogen juga sangat melimpah dialam, baik dalam bentuk oksidanya, nitrit, nitrat maupun persenyawaannya dengan unsur unsur lainnya berupa garam. Nitrat maupun nitrit sangat larut di air, sehingga keduanya juga melimpah didaerah perairan. Persenyawaan nitrogen yang terdapat di alam di antaranya NaNO 3 yang biasanya digunakan sebagai pupuk. 2. Sehubungan dengan ketidak reaktifan nitrogen pada temperatur kamar, mengapa nitrogen di atmosfer terakumulasi dalam jumlah besar sedangkan nitrogen pada lapisan permukaan bumi hanya sedikit? Nitrogen merupakan unsur diamagnetik yang berada di alam dalam molekul diatomiknya,n 2. Pada molekul N 2 tersebut terdapat ikatan rangkap tiga N N dengan panjang ikatan yang pendek. Karena ikatannya yang pendek ikatan tersebut sangatlah sulit untuk diputuskan. ikatan N N tersebut cenderung stabil dan membutuhkan energi yang sangat tinggi untuk pemutusannya (945,4 kj/mol). Sehingga nitrogen akan cenderung inert terhadap unsur lain pada temperatur kamar. Keberadaan nitrogen yang berbeda di atmosfer dengan di lapisan kerak bumi, salah satunya disebabkan oleh kekurang reaktifan unsur nitrogen itu sendiri pada temperatur kamar. Keberadaan nitrogen pada lapisan kerak bumi harus bersenyawa dengan unsur lain, sedangkan pada kenyataannya nitrogen sendiri kurang reaktif. Selain itu, sebagai mana telah disebutkan diatas bahwa nitrogen di alam berada pada molekul diatomiknya yang berupa gas, sehingga akan berada di udara bebas yang kemudian banyak terakumulasi di atmosfer. Sehingga nitrogen dilapisan kerak bumi akan lebih sedikit kadarnya dibanding di atmosfer. 3. Nitrogen merupakan unsur golongan V, namun pada kenyataannnya bilangan oksidasi nitrogen tidak dapat mencapai hingga +5, jelaskan mengapa demikian? Nitrogen mempunyai 5 elektron pada kulit terluarnya, dengan konfigurasi 2s 2 2p 3. Indah Ar Chems UB 06 Page 5
2p 2 2p 2 Orbital s terisi penuh yaitu 2 elektron yang berpasangan. Pasangan elektron pada orbital s tersebut cenderung inert (efek pasangan inert). Karena pengaruh tersebut untuk melepaskan elektron pada orbital s dibutuhkan energi yang besar.sehingga hanya elektron pada orbital p yang akan dilepaskan atau digunakan untuk berikatan. Maka hanya dihasilkan nitrogen dengan valensi tiga, bukan valensi lima. 4. Jelaskan mengenai proses proses fiksasi nitrogen serta tuliskan reaksi dari masing masing proses tersebut? Fiksasi nitrogen merupakan suatu proses yang mana pada proses tersebut dilakukan konversi nitrogen dalam bentuk molekul diatomiknya menjadi persenyawaan nitrogen yang lebih berguna. Terdapat tiga proses fiksasi nitrogen yang paling banyak digunakan, yaitu proses haber-bosch, proses sianamida dan proses arc. Proses Haber-Bosch Proses haber-bosch merupakan proses penggabungan antara molekul gas hidrogen dengan molekul gas nitrogen membentuk amonia. Proses ini banyak digunakan untuk membuat amonia dalam skala industri. 600 0 C N 2 3H 2 2NH 3 1000 atm Proses Sianamida Panas Pada proses ini gas N 2 dari udara direaksikan dengan kalsium karbida untuk membuat kalsium sianamida yang digunakan sebagai bahan pembuat pupuk nitrogen serta bahan pembuat senyawa nitrogen organik seperti melamin. Kalsium sianamida dapat digunakan secara langsung sebagi pupuk, atau dapat direaksikan dengan air sehingga dihasilkan kalsium karbonat dan amonium hidroksida. Pereaksiannya dengan uap air akan membebaskan amonia. 1100 0 C CaC 2 N 2 CaCN 2 C kalsium sianamida Indah Ar Chems UB 06 Page 6
CaCN 2 5H 2 O (aq) CaCO 3 NH 4 OH CaCN 2 3H 2 O (g) CaCO 3 NH 3 Proses arc Proses arc digunakan untuk membuat nitrogen oksida dimana dengan mereaksikan gas N 2 dengan O 2 akan dihasilka NO yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam nitrat. 2000 0 C N 2 O 2 2NO 2 arc elektrik 5. Mengapa nitrogen sendiri tidak dapat membentuk kompleks, sedangkan persenyawaannya dapat membentuk senyawa kompleks? Bilangan koordinasi maksimum dari nitrogen adalah 4, dimana hanya tersedia 4 orbital untuk berikatan, tanpa tersedianya orbital d. Sehingga nitrogen sendiri tidak dapat membentuk kompleks dengan menerima pasangan elektron dari ligan. Sedangkan pada persenyawaan nitrogen misalya NH 3. Terdapat satu pasangang elektron bebas yang akan dapat disumbangkan kepada atom pusat untuk berikatan kovalen koordinasi dalam senyawa kompleks. Yang mana dengan adanya PEB tersebut NH 3 merupakan donor elektron kepada atom pusat sehingga ia dapat berperan sebagai ligan dalam pembentukan senyawa kompleks. Sehingga dikatakan persenyawaan nitrogen (NH 3, NO, NO - 3, NO + 2 ) dapat membentuk senyawa kompleks. Indah Ar Chems UB 06 Page 7
DAFTAR PUSTAKA Gould, Edwin S., 1955, Inorganic Reaction and Structure, Holt Reinehart and Winstone : New York Heslop L.B.dan P L. Robinson, 1961, Inorganic Chemistry, a guide to advance study, Elsevier Publishing Company : London Lee,J.D.,1991,Concise Inorganic Chemistry, Capmann&Hall: London Miessler, G. T. dan Donaltd A. T., 1991, Inorganic Chemistry, Prentice Hall International Inc : London Indah Ar Chems UB 06 Page 8