Karakteristik Unsur Nitrogen dan Senyawanya

LAPORAN PRAKTIKUM KARAKTERISTIK UNSUR NITROGEN DAN SENYAWANYA

ASISTEN LABORATORIUM : PATROGI MAHATMA SIHOTANG 

JUDUL PERCOBAAN : KARAKTERISTIK UNSUR NITROGEN DAN SENYAWANYA

TUJUAN :

1. Mengetahui perubahan warna gas pada uji reaktivitas asam nitrat

2. Mengetahui fungsi KMnO4 pada uji reaktivitas asam dan garam nitrit

TINJAUAN TEORITIS :

     Nitrogen (N), unsur penting kehidupan, adalah yang keempat unsur paling melimpah dalam biomassa dan ikut serta dalam kimia redoks lingkungan. Kebanyakan N di atmosfer ada sebagai gas N2. Dalam bentuk ini tidak tersedia untuk sebagian besar biota di dunia. Ketika ikatan N2 diputus, N menjadi reaktif dan terjadi dalam berbagai bentuk. Kumpulan N yang beragam ini adalah didefinisikan sebagai "N reaktif" (Nr) yang mencakup semua secara biologis, bentuk-bentuk yang aktif secara radiasi dan fotokimia elemen [1]. Contohnya termasuk NO3 dan NH4+ terlarut yang merupakan bentuk utama yang diambil oleh biota, dan gas NH3, NOx (NO dan NO2) dan N2O. (Nieder and Dinesh, 2022).

     Amonia NH3, merupakan senyawa nitrogen yang menjadi NH4 + pada pH rendah dan disebut ammonium, amonia sendiri berada dalam keadaan tereduksi (-3) dimana dalam perilaku fisiknya apabila bergabung dengan air maka sangat kuat melalui ikatan hidrogen. (Yohanista dan Maria, 2023). 

     Atmosfer planet ini terdiri dari 78% nitrogen yang merupakan gas inert yang biasanya tidak bereaksi dengan gas lain. Nitrogen : membentuk 78% volume udara. Ini terdiri dari molekul yang memiliki dua nitrogen atom, sehingga rumusnya adalah N2. Ini adalah gas inert, yang biasanya tidak bereaksi dengan zat lain. (Casadiego, 2022).

     Nitrogen yang dapat dimanfaatkan oleh makroalga adalah ammonia bebas (NH3) dan nitrat (NO3), yang dapat berfungsi sebagai pembentukan asam amino, lemak, dan sel-sel vegetatif. Nitrat (NO3-) merupakan bentuk nitrogen utama di perairan alami dan juga merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat dan amonium adalah salah satu sumber utama nitrogen didalam perairan. (N Jihan dkk., 2021).

     Nitrogen terdapat di alam sebagai gas tak berwarna dan tak berbau. Nitrogen mempunyai rumus molekul N2. Gas nitrogen dapat dicairkan jika didinginkan dibawah suhu kritisnya yaitu -14C. Selanjutnya dimampatkan pada 35 atm dan suhu kritis, menghasilkan cairan tak berwarna yang mendidih pada -196C dan 1 atm. Nitrogen kurang reaktif pada suhu kamar, disebabkan kekuatan pada NN. Namun pada suhu yang dinaikkan secara perlahan, nitrogen bereaksi dengan sejumlah unsur dengan oksigen menghasilkan nitrit oksida. Hampir semua nitrogen di alam terdapat sebagai gas nitrogen, atmosfer terdiri 78,1% massa N2. Udara adalah sumber komersial utama nitrogen. Komponen nitrogen dipisahkan melalui pencairan, diikuti distilasi. Nitrogen merupakan komponen yang mudah menguap dalam udara cair. Sehingga, nitrogen merupakan gas pertama dalam distilasi yang meninggalkan cairan gas lain, terutama oksigen dengan gas mulia. Nitrogen mempunyai konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p2. Pembentukan senyawa dengan atom-atom lain, atom N dapat memperoleh atau lebih dapat dikatakan memakai bersama tiga elektron untuk mencapai kulit valensi oktet 1s2 2s2 2p6. Bilangan oksidasi N dalam senyawanya berkisar dari -3 sampai +5. Bilangan oksidasi maksimum sesuai dengan nomor golongan berkalanya yaitu VA. Walaupun keragaman bilangan oksidasi mengakibatkan kimia senyawa nitrogen yang luar biasa banyaknya, bahan asal semua senyawa nitrogen yaitu unsur nitrogen, N2 yang bersifat agak lembap. Kurangnya kereaktifan tersebut disebabkan karena kekuatan ikatan yang besar antara atom N dalam N. (Kiswanto, 2021).

ALAT DAN BAHAN       

Alat

1.Rak tabung reaksi (1 buah)

2.Tabung reaksi (6 buah)

3.Penjepit tabung reaksi (2 buah)

4.Pipet tetes (2 buah)

5.Spatula (1 buah)

6.Gelas ukur 10ml (1 buah)

7.Gelas beaker 250ml (1 buah)

8.Corong kaca (1 buah)

9.Pembakar bunsen (1 buah)

10.Kaca arloji (1buah)

Bahan

1.Asam nitrat (HNO3) 10ml

2.Asam sulfat (H2SO4) 10ml

3.Kalium Permanganat (KMnO4) 0,15ml

4.Natrium Hidroksida (NaOH) 5ml

5.Logam tembaga (Cu) 0,8gram

6.Logam aluminium (Al) 0,2gram

7.Kalium nitrat (KNO3) 1gram

8.Natrium nitrat (NaNo3) 1gram

9.Lakmus merah 4buah

10.Lakmus biru 4buah

11.Tembaga (II) nitrat (Cu(NO3)2) 2ml

12.Kalium iodida (KI) 1gram

PROSEDUR KERJA

1.Uji reaktivitas asam nitrat

HNO3

-dimasukkan 5ml HNO3 7M, kedalam masing-masing dua buah tabung reaksi

-dimasukkan kedalam tabung reaksi 1 tiga keping tembaga

-diperiksa gas yang terbentuk menggunakan kertas lakmus biru, jika tidak terbentuk gas panaskan tabung reaksinya

-dimasukkan dalam tabung reaksi 2 satu keping logam aluminium dan 5ml NaOH 0,1M

-direaksikan dengan api kecil dan diperiksa gas nya dengan menggunakan kertas lakmus merah

Hasil :

Tabung 1 : larutan berwarna biru, terbentuk gas berwarna kuning kecoklatan dan lakmusnya berubah dari warna biru menjadi merah

Tabung 2 : larutan berwarna abu-abu, warna gas yang terbentuk coklat dan lakmusnya tetap berwarna merah

2.Uji reaktivitas garam nitrat

KNO3 dan Cu(NO3)2

-disiapkan dua buah tabung reaksi

-dimasukkan pada tabung 1 sebanyak satu sendok kecil KNO3 dan tabung 2 sebanyak satu sendok kecil Cu(NO3)2

-dipanaskan tabung reaksi satu persatu

-diperoleh gas yang terbentuk menggunakan lakmus biru

Hasil :

Tabung 1 : larutan tidak berwarna dan lakmus tetap berwarna biru

Tabung 2 : larutan berwarna biru dan lakmus biru menjadi merah

3.Uji reaktivitas asam dan garam nitrat

H2SO4 dan NaNO3

-disiapkan dua buah tabung reaksi

-dimasukkan 10ml H2SO4 0,05M pada gabung reaksi 1 dan satu gram NaNO3 pada tabung reaksi 2

-didinginkan tabung reaksi 1 dalam beaker gelas berisi es batu selama 10menit

-ditambahkan larutan dingin H2SO4 kedalam tabung reaksi 2

-dibagi larutan yang terbentuk ke dalam tiga tabung reaksi dengan volume yang sama

-ditambahkan pada tabung 1 sebanyak satu ujung padatan KI, pada tabung 2 ditambah tiga tetes KMnO4 dan tabung 3 panaskan dengan api yg kecil

Hasil :

Tabung 1 : padatan KI akan larut dan terbentuk bias kuning

Tabung 2 : menghasilkan warna ungu

Tabung 3 : menghasilkan gas nitrogen yang tidak berwarna

REAKSI -- REAKSI DAN PEMBAHASAN

Reaksi-reaksi 

1.Uji reaktivitas asam nitrat 

*8HNO3)(l) + 3Cu(s) --> 3Cu(NO3)2(aq) + 4H2O(aq) + 2NO2(g) 

*3HNO3(l) + 8Al(s) +8 NaOH(aq)--> 8NaAlO2(aq) + NH3(g) +H2O(aq)

2.Uji reaktivitas garam nitrat 

*2KNO3(l) --> 2KNO2(aq) + O2(g) 

*2Cu(NO3)2 --> 2CuO(aq) + 4NO2(g) + O2(g) 

3.Uji reaktivitas asam dan garam nitrat 

H2SO4(aq) + NaNO3(s) --> Na2SO4(aq) + 2HNO3(aq) 

*2HNO2(aq) + 2KI(s) --> I2(aq) + 2NO(g) + 2KOH(s)

*2HNO2(aq) + 2KMnO4(aq) + H2O(l) --> 2HNO3(aq) + 2MnO2(aq) + 2KNO3(aq) + 2KOH(s) 

*3HNO3(aq) --> HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(aq) 

Pembahasan

1. Uji reaktivitas asam nitrat

     Secara teori, tembaga itu tidak larut di dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga itu teroksidasi oleh HNO3 dan HClO4 sehingga tembaga larut. Tembaga bukan logam yang reaktif namun logam ini dapat diserang oleh asam-asam pekat. Asam yang dapat melarutkan tembaga ialah asam nitrat. Banyak reaksi kimia yang terjadi disertai dengan timbulnya suatu endapan dan juga gas yang ditandai dengan timbulnya warna yang baru saat kita mencampurkan tembaga (Cu) dengan larutan HNO3. Dapat dilihat bahwa terjadi perubahan yang awalnya keruh menjadi bening. Suatu reaksi kimia itu dapat untuk diamati dengan habisnya zat yang bereaksi disertai dengan produk baru yang dihasilkan. (Fitrony dkk., 2019).

     Pada saat pelarutan tembaga dengan HNO3, terbentuklah gas NO yang kemudian teroksidasi oleh oksigen di udara menjadi gas NO2 yang berwarna coklat. Dan ini ialah gas NO2 yang berbahaya dengan bau yang sangat menyengat. Logam tidak reaktif seperti tembaga yang ia akan mereduksi asam nitrat pekat menjadi NO. Di dalam larutan ada gelembung gas dan buih berwarna putih, ini menandakan bahwa logam  Cu melarut (terjadi suatu reaksi). Dan lama-kelamaan larutan tersebut akan berubah warna menjadi warna biru. (Nuriadi dkk., 2019).

     Secara praktikum, langkah pertamanya yaitu menyiapkan 5 mili asam nitrat 7 molar di kedua tabung reaksi tabung pertama ditambahkan dengan logam tembaga sedangkan tabung kedua itu ditambahkan logam aluminium foil serta larutan NaOH 5 mili pada tabung 1 terjadi suatu perubahan warna pada larutan menjadi biru dan juga terbentuk gas berwarna kuning kecoklatan kertas lakmus biru yang diletakkan di atas tabung menggunakan penjepit tabung berubah warna menjadi merah hal ini menandakan bahwa larutan tersebut bersifat asam. Pada tabung kedua terjadi perubahan warna ketika dipanaskan yang larutannya itu berubah menjadi warna abu-abu, dan adanya terbentuk gas berwarna coklat. Saat di uji dengan kertas lakmus merah warna dari kertas lakmus tidak berubah atau tetap berwarna merah. Yang dimana hal tersebut menandakan bahwa larutan tersebut bersifat asam. Larutan tersebut dikatakan bersifat asam karena pada saat diuji dengan kertas lakmus tetap berwarna merah dan tidak terjadi perubahan.

     Berdasarkan teori dengan praktikum, hasil yang didapatkan secara praktikum ataupun secara teori itu sudah sesuai. Maka, dapat disimpulkan bahwa praktikum berhasil membuktikan teori yang ada dengan ditinjau oleh praktikan melalui perubahan warna serta gas yang terbentuk.

2. Uji reaktivitas garam nitrat

     Secara teori, padatan KNO3 ketika dipanaskan akan sedikit larut dan terbentuk gelembung gas. Tujuan pemanasan dilakukan adalah agar mempercepat terjadinya suatu reaksi. Dari gas yang terbentuk ketika diuji dengan kertas lakmus warna biru maka hasil yang didapatkan yaitu kertas lakmus akan tetap berwarna biru. Maka, dapat disimpulkan bahwa gas tersebut bersifat basa. Dan sedangkan pada Cu(NO3)2 ketika dipanaskan akan terbentuk gas NO2 dan O2 serta terjadi perubahan warna pada kertas lakmus yang semula berwarna biru menjadi merah, maka dapat diketahui bahwa gas tersebut bersifat asam dan mengalami perubahan oksidasi dari +5 ke +4. (Nuraeni dkk., 2019).

      Secara praktikum, dilakukan dengan memanaskan padatan KNO3 dan padatan Cu(NO3)2. Pada saat padatan KNO3 dipanaskan maka akan meleleh dan juga timbul. Saat gas yang terbentuk tersebut diuji cobakan dengan menggunakan lakmus biru maka akan tetap berwarna biru. Hal ini menandakan bahwa gas tersebut bersifat basa. Di tabung kedua, saat padatan  Cu(NO3)2 dipanaskan, maka dihasilkan padatan yang meleleh dan terbentuk gas. Ketika gas tersebut diujicobakan dengan kertas lakmus berwarna biru maka akan berubah menjadi warna merah. Dapat kita ketahui bahwa gas tersebut bersifat asam karena warna kertas lakmus biru menjadi merah.

     Berdasarkan secara teori dengan praktikum,  terbukti bahwa hasil yang didapatkan pada saat kita memanaskan padatan KNO3 dan Cu(NO3)2 akan terbentuk gas. Secara teori atau berdasarkan teori, padatan KNO3 bersifat basa dan Cu(NO3)2 bersifat asam. Dan saat dilakukan secara praktikum, hasil yang didapat sudah sesuai. Yang dimana KNO3 diuji dengan kertas lakmus biru tetap berwarna biru (bersifat basa) dan Cu(NO3)2 yang diuji dengan kertas lakmus biru akan berubah menjadi warna merah (bersifat asam). Maka dapat untuk disimpulkan bahwa hasil yang diperoleh secara teori maupun praktikum sudah sesuai atau keduanya berkaitan.

3. Uji reaktivitas asam dan garam nitrat

     Secara teori, nitrit adalah senyawa nitrogen yang reaktif. Nitrit itu merupakan salah satu BTP yang digunakan sebagai bahan pengawet. Nitrit ialah suatu bahan yang berwarna putih sampai kekuningan yang berbentuk bubuk atau berbentuk granular yang tidak berbau. Biasanya garam nitrit itu banyak digunakan pada proses pengawetan. (Hersa dan Denia, 2019).

     Katalis asam nitrat HNO3 sebagai salah satu asam kuat. Asam nitrat dapat terurai menjadi ion H+ dan -O-NO2 yang stabil oleh adanya resonansi. Karakteristik dari asam nitrat ini mirip asam sulfat yang ion sulfat (-O-SO3) juga akan stabil dengan resonansi. Jika ion h+ pada katalis stabil maka reaksi yang timbul akibat suatu larutan ditambahkan dengan larutan yang lain akan berjalan ke arah kanan atau produk dengan hasil baik. (Sudarwanto dkk., 2020).

     Secara praktikum, langkah pertamanya yaitu dengan mendinginkan 10ml H2SO4 di dalam air yang berisi es batu, pendinginan tersebut dilakukan selama 10 menit. Pendinginan tersebut dilakukan dengan tujuan, karena asam nitrat ialah suatu cairan yang memiliki titik didih yang rendah yaitu -41,4C sehingga reaksi pembentukan dari HNO3 terjadi pada suhu rendah dengan meninggikan H2SO4. Atau dengan kata lain akan terurai H2SO4 maka ia akan mempercepat penguraian pada NaNO3 tersebut. Pada H2SO4 yang direaksikan dengan NaNO3 akan menghasilkan suatu larutan yang tidak berwarna dan NaNO3 tersebut akan larut. Lalu hasil dari pencampuran H2SO4 dengan NaNO3 tersebut dibagi ke dalam 3 tabung reaksi dengan volume yang sama banyaknya. Pada tabung 1 yang ditambahkan dengan padatan KI, maka padatan KI tersebut akan larut dan terbentuk bias kuning. Pada tabung ke-2 yang ditambahkan dengan larutan KMnO4 larutan tersebut akan berubah menjadi warna ungu. Sedangkan pada tabung yang ke-3 yaitu campuran H2SO4 dan NaNO3 yang dipanaskan maka akan diperoleh gas yang tidak berwarna pada saat pemanasan campuran H2SO4 dengan NaNO3. 

     Berdasarkan teori dengan praktikum, ada keterkaitan antara teori dengan praktikum yang dilakukan. Dengan ditinjau dari sifatnya bahwa yang sama-sama reaktif dan mampu untuk saling bereaksi serta menghasilkan suatu reaksi. Dengan demikian, tingkat dari keasamannya suatu larutan HNO3 dengan NaNO3 telah membuktikan bahwa bersifat asam. Hal tersebut terjadi karena telah diketahui pada sebelumnya bahwa HNO3 atau asam nitrat itu ialah sebagai salah satu asam kuat. Oleh sebab itu hasil secara teori maupun praktikum sudah sesuai.

KESIMPULAN

1. Pada uji reaktivitas asam nitrat pada tabung reaksi 1 yang berisi HNO3 dan logam Cu terbentuk gas warna kuning kecoklatan. Sedangkan pada tabung reaksi 2 yang berisi HNO3 ditambah NaOH dan logam Al terbentuk gas berwarna coklat.

2. Penambahan KMnO4 menunjukkan larutan berwarna ungu dengan senyawa Mangan (II) ion (Mn+) yang mana warna ungu pada larutan merupakan warna spesifik dari KMnO4.

JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS

1) 1. Uji reaktivitas asam nitrat 

*8HNO3)(l) + 3Cu(s) --> 3Cu(NO3)2(aq) + 4H2O(aq) + 2NO2(g) 

*3HNO3(l) + 8Al(s) +8 NaOH(aq)--> 8NaAlO2(aq) + NH3(g) +H2O(aq)

2. Uji reaktivitas garam nitrat

*2KNO3(l) --> 2KNO2(aq) + O2(g) 

*2Cu(NO3)2 --> 2CuO(aq) + 4NO2(g) + O2(g) 

3. Uji reaktivitas asam dan garam nitrat

H2SO4(aq) + NaNO3(s) --> Na2SO4(aq) + 2HNO3(aq) 

*2HNO2(aq) + 2KI(s) --> I2(aq) + 2NO(g) + 2KOH(s)

*2HNO2(aq) + 2KMnO4(aq) + H2O(l) --> 2HNO3(aq) + 2MnO2(aq) + 2KNO3(aq) + 2KOH(s) 

*3HNO3(aq) --> HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(aq) 

2) Dik : massa Cu = 1 gram

Dit : kelarutan Cu =...?

Jawab :

Jumlah mol Cu = massa Cu/Mr Cu = 1 gram / 64 gram/mol = 0,015625 mol

Kelarutan Cu = jumlah mol Cu/V = 0,015625 mol/0,005 L = 3,125 mol/L

3) Dik : massa Al = 1 gram

Dit : kelarutan Al =...?

Jawab :

Jumlah mol Al = massa Al/Mr Al = 1 gram / 27 gram/mol = 0,037037 mol

Kelarutan Al = jumlah mol Al/V = 0,037037 mol/0,005 L = 7,407 mol/L

4) Sifat khas HNO3 yaitu cairan tidak berwarna dengan berat jenis 15,22 kg/m yang membeku pada suhu -42C, membentuk kristal putih, mendidih pada 85C, senyawa yang memiliki termal lebih tinggi yaitu KNO3. Reaksinya adalah : 2 KNO3(s) --> 2 KNO(l) + O2(g) 

5) Stabilitas termal adalah stabilitas agen pengaktif dalam proses oktovasi yang dilakukan pada suhu tinggi. KNO3 adalah senyawa garam yang dikomposisi oleh kation K+ dan anion NO3-. Dalam garam karbonat termal tidak terurai sedangkan Cu paling mudah terurai. Padat Cu(NO3)2 berubah menjadi gas karena sifat Cu(NO3)2 memiliki stabilitas termal lebih ketika dipanaskan dan stabilitas termal lebih tinggi daripada KNO.

DAFTAR PUSTAKA

Casadiego, R, P. (2022). Observing the Absorption of Ultaviolet Radiation from the Sun By Oxygen from the Atmosphere As the Cause of Global warming. Journal Technology Audit and Production Reserves. 5 (3) : 29-33.

Fitrony, F., Rizqy, F., Lailatul, Q., & Mahfud, M. (2019). Pembuatan Kristal Tembaga Sulfat Pentahidrat (CuSO45HO) dari Tembaga Bekas kumparan. Jurnal Teknik ITS. 2 (1) : 121-125.

Hersa, R, W., & Denia, P. (2019). Penetapan Kadar Nitrit Pada Sosis Bermerk Dengan Metode Spectrofotometri UV-Vis. Journal of Pharmacy and Science. 2(1) : 29-35.

Kiswanto, H. (2021). Fisika Lingkungan : Memahami Alam dengan Fisika. Aceh : Syiah Kuala university Press.

Nieder, R., & Denish, B,K. (2022). Reactive Nitrogen Compounds and Their Influence on Human Health : an Overview. Journal Rev Environ Health. 37(2) : 229-246.

N Jihan, I., Nabilla, C., Nadiya, K., Euis Nurul. (2021). Perbandingan Antara Mikroalga Chlorella Sp dan Spirulina Platensis dalam Penurunan Nitrat Fosfat pada Air Limbah Domestik menggunakan Oxidation Ditch Algae Reactor (ODAR). Jurnal Teknik Lingkungan. 2(1) : 14-19.

Nuraeni, N., Yenny, Y,F., & Dewi, A,M. (2019). Pembuatan Biodesel dan Minyak Jelantah Menggunakan Adsorben Karbon Aktif dan Pembuatan Triasetin dengan Katalis Asam Nitrat. Jurnal Kartika Kimia. 2(1) : 17-22.

Nuriadi, N., Napitupulu, M., & Rahman, N. (2019). Analisis Logam Tembaga (Cu) Pada Buangan Limbah Termal (Trailing) Pertambangan Per Boya. Jurnal Akademi Kimia. 2(2) : 90-96.

Sudarwanto, H, W., Indah W, U., Rekno, A., & Afifah, A, W. (2020). Bahaya emisi GasBuang Kendaraan Berbahan Bakar Bensin dan Menumbuhkan Lingkungan Hijau di Perkotaan. Jurnal Nasional Hukum, Bisnis, Sains dan Teknologi. 1(1) : 101-105.

Yohanista, M., & Maria, R, I. (2023). Kajian Uji Kadar Amonia pada Penanganan Pra-konsumsi Rumput Laut Eucheuma Cottonii di Kecamatan Magepanda Kabupaten Sikka. Jurnal Ilmu Kelautan dan Perikanan. 5(4) : 18-23.