NITROGEN DAN REAKSINYA DI ATMOSFER

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Nitrogen atau zat lemas adalah 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.

Nitrogen mengisi 78,08 persen atmosfer Bumi dan terdapat dalam banyak jaringan hidup. Zat lemas membentuk banyak senyawa penting seperti asam amino, amoniak, asam nitrat, dan sianida.

1.2. Tujuan

Untuk mengetahui nitrogen secara lebih spesifik serta mengetahui reaksi nitrogen di atmosfer.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Sejarah

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.

2.2. Sumber

Gas nitrogen (N₂) terkandung sebanyak 78,1% di udara. Sebagai perbandingan, atmosfir Mars hanya mengandung 2,6% nitrogen. Dari atmosfir bumi, gas nitrogen dapat dihasilkan melalui proses pencairan (liquefaction) dan distilasi fraksi. Nitrogen ditemukan pada mahluk hidup sebagai bagian senyawa- senyawa biologis.

2.3. Sifat-Sifat Penting

Nitrogen adalah zat non logam, dengan elektronegatifitas 3.0. Mempunyai 5 elektron di kulit terluarnya. Ikatan rangkap tiga dalam molekul gas nitrogen (N₂) adalah yang terkuat. Nitrogen mengembun pada suhu 77K (-196^oC) pada tekanan atmosfer dan membeku pada suhu 63K (-210^oC).

2.4. Senyawa Nitrogen

Natrium nitrat (NaNO₃) dan kalium nitrat (KNO₃) terbentuk oleh dekomposisi bahan-bahan organik dengan senyawa-senyawa logam tersebut. Dalam kondisi yang kering di beberapat tempat, saltpeters (garam) ini ditemukan dalam jumlah yang cukup dan digunakan sebagai pupuk. Senyawa-senyawa inorganik nitrogen lainnya adalah asam nitrik (HNO₃), ammonia (NH₃) dan oksida-oksida (NO, NO₂, N₂O₄, N₂O), sianida (CN-), dsb. Siklus nitrogen adalah salah satu proses yang penting di alam bagi mahluk hidup. Walau gas nitrogen tidak bereaksi, bakteri-bakteri dalam tanah dapat memperbaiki nitrogen menjadi bentuk yang berguna (sebagai pupuk) bagi tanaman. Dengan kata lain, alam telah memberikan metode untuk memproduksi nitrogen untuk pertumbuhan tanaman. Binatang lantas memakan tanaman-tanaman ini dimana nitrogen telah terkandung dalam sistim mereka sebagai protein. Siklus ini lengkap ketika bakteria-bakteria lainnya mengubah sampah senyawa nitrogen menjadi gas nitrogen. Sebagai komponen utama protein, nitrogen merupakan bahan penting bagi kehidupan.

Oksida nitrogen asam nitrat secara alamiah dihasilkan didalam atmosfer oleh pembuangan energi dalam kilatan petir. Namun, sumber pencemaran utama dari zat ini adalah proses pembakaran internal. Presipitasi asam sebagian dapat dinetralisasi oleh adanya basa-basa diatmosfer seperti amonia dan percikan air laut.

2.5. Peranan biologi

Nitrogen merupakan unsur kunci dalam asam amino dan asam nukleat, dan ini menjadikan nitrogen penting bagi semua kehidupan. Protein disusun dari asam-asam amino, sementara asam nukleat menjadi salah satu komponen pembentuk DNA dan RNA.

Polong-polongan, seperti kedelai, mampu menangkap nitrogen secara langsung dari atmosfer karena bersimbiosis dengan bakteri bintil akar.

2.6. Penggunaan dan ekonomi

Dari semua macam senyawa nitrogen, amonia adalah senyawa nitogen yang paling penting. Amonia merupakan salah satu senyawa dasar nitogen yang dapat direaksikan dengan berbagai senyawa yang berbeda selain proses pembuatan amonia yang sudah terbukti ekonomis dan efisiensinya yang sampai sekarang terus ditingkatkan. Sebagian besar amonia diperoleh dengan cara pembuatan sintetis di pabrik dan sebagian kecilnya diperoleh dari hasil samping suatu reaksi.

Penggunaan gas amonia bermacam-macam ada yang langsung digunakan sebagai pupuk, pembuatan pulp untuk kertas, pembuatan garam nitrat dan asam nitrat, berbagai jenis bahan peledak, pembuatan senyawa nitro dan berbagai jenis refrigeran. Dari gas ini juga dapat dibuat urea, hidrazina dan hidroksilamina.

Gas amonia banyak juga yang langsung digunakan sebagai pupuk, namun jumlahnya masih terlalu kecil untuk menghasilkan jumlah panen yang maksimum. Maka dari itu diciptakan pupuk campuran, yaitu pupuk yang mengandung tiga unsur penting untuk tumbuhan (N + P₂O₅ + K₂O). Pemakaian yang intensif diharapkan akan menguntungkan semua pihak.

2.7. Peringatan

Limbah baja nitrat merupakan penyebab utama pencemaran air sungai dan air bawah tanah. Senyawa yang mengandung siano(-CN) menghasilkan garam yang sangat beracun dan bisa membawa kematian pada hewan dan manusia.

2.8. Penyebab Overdosis Nitrogen

Awal mula Revolusi Industri menorehkan perubahan besar yang sangat mempengaruhi keseimbangan nitrogen. Pembakaran bahan bakar fosil besar-besaran seperti batubara dan minyak melepaskan kadar nitrogen oksida yang tinggi (termasuk oksida nitrat atau N₂O) sebagai asap. Masalah nitrogen semakin parah pada Perang Dunia I dengan dikembangkannya proses Haber-Bosch, yang memungkinkan gas N₂ lembam dibuat menjadi amonia tanpa menggunakan bakteri pengikat nitrogen. Amonia yang dihasilkan menjadi sumberdaya yang berharga dan bisa digunakan untuk membuat pupuk murah di perkebunan. Kontributor lain bagi kadar nitrogen yang meningkat adalah pembakaran pohon dan tanaman untuk pertanian, dan pembuatan pabrik nilon.

Ada dua unsur pokok yang dipengaruhi oleh senyawa-senyawa nitrogen ini, yaitu kesehatan manusia dan lingkungan. Jika oksida nitrat (N2O) mencapai stratosfer, ia membantu merusak lapisan ozon, sehingga menghasilkan tingkat radiasi UV yang lebih tinggi dan risiko kanker kulit serta katarak yang meningkat. Ironisnya, jika N2O lebih dekat ke permukaan Bumi ia sebetulnya bisa membuat ozon, yang mana bisa menjadi kabut di siang hari yang cerah. Kabut terkait dengan masalah-masalah pernapasan, kerusakan paru-paru, risiko kanker yang meningkat dan melemahnya sistem kekebalan.

Seperti dampaknya pada ozon, nitrogen oksida terlarut dalam air atmosferik membentuk hujan asam, yang mengkorosi batuan dan barang logam dan merusak bangunan-bangunan. Pada tahun 1967, sebuah jembatan di Sungai Ohio ambruk akibat korosi hujan asam; tanaman (termasuk tanaman pangan kita) dan bahkan manusia juga berisiko. Hubungan-hubungan antara hujan asam, penyakit Alzheimer dan kerusakan otak telah diduga, serta dengan berbagai masalah pernapasan. Tapi masalah yang terjadi semakin luas. Penggunaan pupuk secara berlebihan di lahan dan senyawa-senyawa nitrogen dalam pakan hewan menyebabkan pelepasan nitrogen ke dalam arus air dan sungai.

Alga, yang pertumbuhannya biasanya dihambat oleh ketersediaan nitrogen, menggunakan banjir nitrogen ini untuk tumbuh diluar kendali, sehingga mengarah pada kerumunan alga yang besar. Ini menggunakan semua oksigen di air dan memblokir masuknya cahaya, sehingga secara perlahan-lahan membunuh kehidupan akuatik dan mencegah tanaman-tanaman bawah laut untuk berfotosintesis. Mengkhawatirkannya, kadar nitrogen di danau-danau Norwegia telah bertambah dua kali lipat dalam sepuluh tahun terakhir, dan di Eropa barat, jumlah senyawa nitrogen yang dideposisikan lebih dari 100 kali kadar alami.Kembali ke daratan, kadar nitrogen yang lebih tinggi dalam tanah berarti bahwa sedikit tanaman yang mampu bertahan karena tidak dapat berkompetisi. Tanaman-tanaman in cenderung adalah tanaman-tanaman yang mampu dengan cepat memanfaatkan kelebihan nitrogen untuk pertumbuhan yang cepat, sehingga menyisakan lebih sedikit sumberdaya dan lebih banyak naungan untuk spesies lain. Ini bisa menyebabkan banyak spesies tanaman yang menjadi punah, dan pada gilirannya akan memiliki efek insidental terhadap semua hewan, serangga dan burung-burung yang menggunakannya.

Banyak tanah tandus kaya spesies di Belanda yang telah diambil alih oleh hutan-hutan yang kurang spesies karena alasan ini.Terakhir, nitrogen oksida berkontribusi bagi pemanasan global. Walaupun konsentrasi oksida nitrat di atmosfer sangat rendah dibanding karbon dioksida, potensi pemanasan global oksida nitrat adalah sekitar 300 kali lebih besar. Jadi walaupun karbon dioksida menyebabkan perubahan iklim dan masalah-masalah yang terkait dengannya, senyawa-senyawa nitrogen bisa menyebabkan masalah yang lebih buruk.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Proses Fotokimia.

Reaksi-reaksi fotokimia meskipun pada keadaan tanpa katalis dapat berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan reaksi lainnya. Beberapa reaksi fotokimia yang dipengaruhi radiasi matahari, memegang peranan penting dalam menentukan sifat dan batas perjalanan zat-zat kimia dalam atmosfer. Penyerapan energi bebas radiasi ultraviolet oleh molekul di udara dapat mengakibatkan terjadinya reaksi-reaksi fotokimia. NO₂ merupakan salah satu molekul yang aktif secara fotokimia, dan sangat penting dalam proses pembentukan SMOG.

Molekul NO₂ ini mampu menyerap energi ultraviolet (hv), menjadi molekul yang excited secara elektronik (NO₂*):

NO₂ + hv NO₂*

Molekul-molekul yang telah menyerap energi seperti ini sifatnya tidak stabil dan reaktif. Nitrogen dioksida , NO₂ merupakan jens senyawa kimia yang secara fotokimia paling efektif dalam atmosfer tercemar, dan merupakan komponen utama dalam proses pembentukan kabut. Suatu spesi seperti NO₂ dapat mengabsorsi cahaya dari energi hv dalam suatu reaksi yang menghasilkan suatu molekul dengan sebuah elektron terksitasi yang dinyatakan dengan tanda *.

Molekul-molekul dengan elektron teresitasi adalah salah satu dari tiga jenis spesi yang relatif dan tidak stabil yang jumlahnya sangat banyak di atmosfer dan banyak berperan dalam proses-proses kimia atmosfer. Dua jenis lainnya adalah atom-atom atau fragmen-fragmen molekuler dengan elektron tidak berpasangan, yang disebut “radikal bebas’, dan atom-atom terionisasi atau fragmen-fragmen molekuler.

3.2. Reaksi-reaksi dari nitrogen atmosfer

Nitrogen merupakan salah satu pengukur atmosfer karena kandungannya yang paling tinggi. Tidak seperti oksiogen yang mengalami disosiasi hampir sempurna menjadi mono didaerah atmosfer dengan altitude yang lebih tinggi, molekul nitrogen terdisosiasi secara langsung oleh radiasi ultra violet. Disosiasi adalah penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain yang lebih sederhana.

Tetapi, pada altitude melebihi 100 Km, atom nitrogen dihasilkan oleh reaksi fotokimia.

N₂ + hv → N + N

Reaksi-reaksi lainnya yang dapat menghasilkan nitrogen monoatom adalah :

NO₂⁺+ O → NO ⁺ + N

Dilapisi ionosfer, yang disebut daerah E, NO⁺ merupakan ion yang dominant. Ionosfer terendah. Yaitu daerah D, yang mempunyai ketinggian lebih kurang 50 Km sampai lebihn kurang 85 Km, NO⁺ dihasilkan langsung dari radiasi ionisasi:

NO + hv → NO⁺ + e

Pada daerah lebih rendah dari daerah D, terbentuk ion N²⁺ melalui kerja sinar kosmik galastic melalui reaksi,

N₂ + hv → N₂⁺ + e^-

Zat-zat pencemar oksida nitrogen, terutama NO₂, merupakan jenis pencemar utama dalam pencemaran udara dan pembentukan kabut utama fotokimia. Sebagai contoh, NO₂ mudah terdisosiasi secara fotokimia menjadi NO dan oksigen atomic yang reaktif :

NO₂ + hv → NO+ O

Reaksi tersebut merupakan proses fotokimia primer penting yang menyangkut pembentukan kabut.

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah

1. Nitrogen atau zat lemas adalah 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.

2. Atom nitrogen di atmosfer dihasilkan dari reaksi fotokimia, dimana pada reaksi ini molekul nitrogen terdisosiasi (terurai) secara langsung oleh radiasi ultraviolet.

3. Nitrogen merupakan salah satu pengukur atmosfer karena kandungannya yang paling tinggi.

4.2. Saran

Saran yang dapat diberikan penulis yaitu dengan mengetahui hal-hal tentang nitrogen maka diharapkan kita sebagai masyarakat dapat lebih bisa bertindak dengan lebih memperhatikan lingkungan agar tidak ada dampak negatif yang diberikan alam terhadap kita.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim¹. 2011. Polusi Udara oleh Nitrogen http://www.greenfacts.org /airpollution/nitrogen-o5/index.htm. Diakses tanggal 15 Maret 2012.

Anonim². 2011. Nitrogen Dioksida. http://sacenplastique.blogspot.com /2011/02/nitrogen-dioksida.html. Diakses tanggal 15 Maret 2012.

Ahmad Rukaesih, 2004. Kimia Lingkungan, Penerbit Andi Yogyakarta, Yogyakarta.

Haris, Agus. 2009. Nitrogen. http://www.agus-haris .net/modules,php?name-news 8 file.article & asid:297. Diakses tanggal 15 Maret 2012.

Prabu. 2008. Nitrogen Dioksida (NOx). http://putraprabu.wordpress.com /2008/12/20/nitrogen-oksida-nox. Diakses tanggal 15 Maret 2012