Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

Sekilas Kimia

G. Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

Amonia, NH₃ merupakan senyawa komersial penting dari nitrogen. Amonia adalah gas tidak berwarna dan berbau menyengat. Amonia dibuat secara komersial melalui proses Haber dari N₂ dan H₂. Gambar di samping menunjukkan diagram alir pembuatan amonia secara industri dari gas alam, uap, dan udara.

Amonia mudah dicairkan dan cairannya digunakan sebagai pupuk nitrogen. Garam amonium, seperti sulfat dan nitrat juga digunakan sebagai pupuk. Sejumlah besar amonia diubah menjadi urea, CO(NH₂)₂, yang digunakan sebagai pupuk, suplemen makanan ternak, dan industri plastik formaldehid.

Asam nitrat, HNO₃ adalah asam yang penting bagi industri dan digunakan untuk bahan peledak, nilon, dan plastik poliuretan. Asam nitrat dibuat secara komersial melalui proses st ald (Gambar 3.43).

Dalam proses Ostwald, asam nitrat dibuat dari oksidasi amonia. Proses secara umum, amonia dibakar dengan adanya katalis platina menjadi gas NO dan diubah lebih lanjut menjadi NO₂, kemudian dilarutkan dalam air menjadi asam nitrat.

Tahap (1): 4NH₃(g) + 5O₂(g) Pt

⎯⎯→ 4NO(g) + 6H₂O(g) Tahap (2): 2NO(g) + O₂(g) ⎯⎯→ 2NO₂(g)

Tahap (3): 3NO₂(g) + H₂O(A) ⎯⎯→ 2HNO₃(aq)+ NO(g) Gas NO pada tahap akhir dapat digunakan kembali.

Gambar 3.42 Amonia fontain

Jika pipet dipijit-pijit, air akan naik ke dalam labu membentuk air mancur berwarna merah. Warna merah tersebut akibat NH₃ (basa) larut dalam air.

Gambar 3.43

Diagram proses Ostwald tahap 1 dan tahap 2 NO NO NH3 O2 NO2

Sumber:Sougou Kagashi Sumber:Chemistry, 1994

Sumber:Sougou Kagashi Udara Air panas Beleran g dan udara Dep osit Lelehan b elerang

Hidrogen sulfida (H₂S) adalah gas tak berwarna dengan bau telur busuk yang kuat dan bersifat racun. Dalam larutan asam, H₂S berperan sebagai reduktor menghasilkan belerang.

NH3

Air + fen olft alein

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

1. Jelaskan kembali bagaimana pembuatan asam nitrat dengan proses Ostwald.

2. Mengapa di alam oksigen terdapat sebagai molekul O₂, sedangkan belerang sebagai S₈?

3. Jelaskan tiga metode pembuatan gas oksigen secara laboratorium.

Tes Kompetensi Subbab

G

4. Asam hipofosfit dioksidasi menjadi asam fosfit. Adapun asam sulfat direduksi menjadi SO₂. Tuliskan persamaan setara untuk reaksi ini.

5. Tuliskan persamaan reaksi pembuatan belerang (S₈) dari reaksi antara H₂S(g) dengan udara.

Gambar 3.44

Diagram singkat proses kontak pada pembuatan asam sulfat.

Gambar 3.45 Asam sulfat menyerap molekul H

2O

dari gula pasir, hanya karbon yang t ersisa.

2Fe3+_{(aq) + H}

2S(g)⎯⎯→2Fe

2+_{(aq) + 2H}+_{(aq) + S(s)}

Belerang dioksida ( SO₂) adalah gas tak berwarna dengan bau menyengat, diperoleh dari pembakaran belerang atau sulfida. Belerang dioksida digunakan untuk mengawetkan buah-buahan kering, yaitu untuk menghambat pertumbuhan jamur.

Asam sulfat dibuat dari belerang melalui proses kontak. Proses tersebut terdiri atas pembakaran belerang menjadi SO₂ dan dioksidasi lanjut menjadi SO₃ dengan katalis platina atau V₂O₅. Gas SO₃ yang terbentuk dilarutkan dulu dalam asam sulfat kemudian diencerkan.

Tahap 1: S(s) + O₂(g) ⎯⎯→ SO₂(g) Tahap 2: 2SO₂(g) + O₂(g)⎯⎯⎯⎯Δ V2 5→_2SO

3(g) Tahap 3: SO₃(g) + H₂O(A)⎯⎯→H₂SO₄(aq)

Asap belerang trioksida yang dihasilkan pada tahap (2) sukar larut dalam air sehingga SO₃ dilarutkan lebih dulu dalam asam sulfat pekat membentuk asam pirosulfat (H₂S₂O₇), kemudian diencerkan dengan air menghasilkan asam sulfat pekat.

Asam sulfat pekat berupa cairan kental dan bersifat dapat menarik molekul H₂O dari udara maupun dari senyawa (higroskopis). Asam pekat juga tergolong oksidator kuat.

Sumber:Sougou Kagashi Sumber:Sougou Kagashi SO2 SO2 SO2 V2O5

Kata Kunci

• Gas pelindung • Oksidat or • Proses Frasch • Proses Haber • Proses Ostw ald • Proses kont ak • Higroskop is

Tuliskan persamaan reaksi penyerapan molekul H₂O dari gula pasir oleh H₂SO₄.

Kegiatan Inkuiri

Asam sulfat digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan amonium fosfat yang larut dalam air. Asam sulfat juga digunakan dalam pemurnian minyak bumi dan banyak industri kimia lainnya.

Rangkuman

Unsur-unsur golongan utama yang terdapat dalam tabel periodik mempunyai kelimpahan yang relatif tinggi di alam dan banyak dimanfaatkan dalam berbagai macam aplikasi, baik dalam rumah tangga maupun industri. Unsur-unsur golongan utama itu di antaranya logam alkali, alkali tanah, Aluminium, karbon, silikon, nitrogen, oksigen, belerang, halogen, dan gas mulia.

1. Semua gas mulia diperoleh dari atmosfer bumi melalui distilasi fraksionasi udara cair. Gas mulia dimanfaatkan terutama untuk pengisi lampu penerang, papan reklame, dan las logam.

2. Halogen merupakan unsur-unsur bukan logam yang sangat reaktif dan melimpah dalam air laut dan mineral. Unsur-unsur halogen diperoleh melalui elektrolisis dan digunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri. 3. Unsur-unsur golongan alkali terdapat dalam berbagai

mineral silikat dan diperoleh melalui elektrolisis lelehan garamnya. Semua unsur alkali bersifat reaktif. Senyawa natrium yang penting adalah NaOH, NaCl, dan Na₂CO₃. Natrium hidroksida diperoleh melalui elektrolisis larutan NaCl, digunakan untuk membuat kertas dan ekstraksi logam aluminium oksida dari bauksit. Natrium karbonat digunakan untuk membuat gelas. Kalium klorida merupakan bahan untuk membuat pupuk.

4. Unsur-unsur golongan logam alkali tanah terdapat dalam batuan alumino-silikat, air laut, dan kulit kerang. Semua unsur golongan alkali tanah cukup reaktif. Sumber utama magnesium adalah air laut, dan sumber kalsium diperoleh dari kulit kerang dan batu kapur.

Magnesium diperoleh melalui elektrolisis garam kloridanya, digunakan untuk membuat paduan logam. Unsur-unsur alkali tanah yang lain diperoleh melalui reaksi reduksi. Kalsium oksida diperoleh melalui pemanasan batu kapur untuk industri baja dan pengolahan kesadahan air.

5. Aluminium merupakan unsur ketiga yang paling banyak di alam, terutama dalam bauksit. Aluminium larut dalam asam maupun basa. Logam aluminium diproduksi melalui proses elektrolisis aluminium oksida (proses Hall). Senyawa aluminium yang penting adalah garam sulfat (tawas), digunakan dalam industri kertas dan penjernihan air.

6. Silikon merupakan unsur paling melimpah di alam, terdapat dalam bentuk silika (SiO₂) dan mineral silikat. Silikon dipakai untuk bahan semikonduktor. Adapun unsur nitrogen terdapat dalam jumlah terbanyak di atmosfer sebagai gas diatom. Nitrogen dapat membentuk senyawa dengan biloks mulai dari –3 sampai dengan + 5. Amonia dan asam nitrat merupakan senyawa nitrogen yang penting, digunakan untuk pupuk. Asam nitrat diperoleh melalui proses Ostwald. 7. Oksigen terdapat di atmosfer bumi sebagai gas diatom. Gas oksigen diperoleh melalui pencairan udara secara distilasi bertingkat. Gas oksigen digunakan untuk las logam, medis, pembakaran, dan sumber energi. Belerang terdapat sebagai belerang bebas (S₈) dan senyawanya (ferit dan H₂S). Belerang bebas ditambang melalui proses Frasch, dipakai dalam industri asam sulfat melalui proses kontak.

Peta Konsep

Apakah Anda merasa kesulitan dalam memahami materi pada Bab 3 ini? Bagian manakah dari materi Bab 3 ini yang b elum And a kuasai? Jika And a m erasa kesulitan, diskusikan dengan teman atau guru Anda.

Pada bab ini Anda dapat mengidentifikasi kelimpahan unsur-unsur utama di alam dan produk yang mengandung unsur t ersebut . Anda juga dapat m endeskripsikan kecenderungan sifat fisik dan kimia unsur utama (titik didih, titik leleh, kekerasan, warna, kelarutan, kereaktifan dan sifat

Refleksi

khusus lainnya), serta menjelaskan manfaat, dampak, dan proses pembuatan unsur-unsur dan senyawanya dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi yang telah Anda ketahui dari unsur-unsur golongan utama antara lain dalam industri pupuk, pulp kertas, sebagai pengisi lampu penerang, las logam, dan dalam bidang medis. Cari tahu oleh Anda kegunaan dari unsur-unsur golongan utama tersebut.

Air laut

mineral diperoleh_melalui Elektrolisis

sumber diperoleh melalui

Elektrolisis

sumber

Gol IA (Alkali) Litium (Li); Natrium (Na); Kalium (K); Rubidium (Rb); Cesium (Cs) Gol VA salah satunya Nitrogen (N) Unsur Unsur Golongan Utama

terdiri atas Mineral silikat antara lain diperoleh melalui Elektrolisis lelehan garamnya sumber

Atmosfer bumi Proses Oswald

diperoleh melalui

Oksigen (O); Belerang (S)

Atmosfer bumi Distilasi; penambangan di antaranya diperoleh melalui sumber Gol VIA Gol VIIA Flourin (F); Klorin (Cl); Bromin (Br); Iodin (I) antara lain

Atmosfer bumi Distilasi fraksionasi udara cair diperoleh melalui Gol VIIIA antara lain Helium (He); Neon (Ne); Argon (Ar); Kripton (Kr); Xenon (Xe) sumber sumber di antaranya Gol IIA (Alkali tanah) antara lain Berilium (Be); Magnesium (Mg); Kalsium (Ca); Stronsium (Sr) Barium (Ba) Batuan alumino-

silikat; air laut; dan kulit kerang Gol IIIA Bauksit Aluminium salah satunya diperoleh melalui sumber Elektrolisis aluminium oksida Gol IVA

Senyawa organik; mineral silikat Karbon (C);

silikon (Si)

di antaranya

Evaluasi Kompetensi Bab 3