Mengamati Reaksi Redoks Dalam Senyawa Nitrogen

udul : Mengamati Reaksi Redoks Dalam Senyawa Nitrogen
Tujuan :
Mempelajari reaksi rdoks asam nitrat dan garam nitrat, reaksi redoks nitrit dan reaksi redoks amonia dan ion amonia
Dasar Teori
Nitrogen terdapat n bebas diatmosfir (78 persen volume). Selain dari pada itu
Atmosfir dapat juga mengandung sedikit amonia sebagai hasil peluruhan zat yang mengandung nitrogen atau asam nitrat., teristimewa setelah terjadi halilintar. Nitrogen terdapat juga dalam garam- garam natrium dan kalium nitrat. Jaringan semua organisme hidup mengandung senyawa nitrogen dalam bentuk protein.
Bilangan oksidasi nitrogen dapat dilihat pada table dibawah ini :

Bilangan oksidasi nitrogen
Bilangan oksidasi
senyawa
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
NH3 (ammonia)
N2H4 (hidrazin)
NH2OH (hidroksilamin)
N2(dinitogen)
N2O (dinirogen oksigen)
NO (nitrogen oksida)
N2O3 (dinitrogen trioksida)
NO2 (nitrogen dioksida)
HNO3 (asam nitrat)

Nitrogen ialah satu-satunya juzuk terbanyak dalam atmosfera (78.084% secara isipadu, 75.5% secara berat) dan diperoleh untuk kegunaan perindustrian daripada penyulingan berperingkat udara cecair atau melalui cara mekanikal gas udara (iaitu membran osmosis songsang bertekanan atau penjerapan buaian tekanan). Sebatian yang mengandungi unsur ini telah dikesan dalam ruang angkasa lepas. 14Nitrogen dihasilkan sebagai sebahagian daripada proses pelakuran pada bintang-bintang. Nitrogen merupakan komponen dalam buangan haiwan ternakan (sebagai contoh, guano), biasanya dalam bentuk urea, asid urik, dan sebatian-sebatian produk bernitrogen lain.
Hidrida utama nitrogen ialah ammonia (NH3) walaupun hidrazina (N2H4) juga diketahui ramai. Ammonia ialah lebih bes daripada air, dan dalam larutan membentuk ion ammonium (NH4+). Cecair ammonia sebenarnya sedikit amfiprotik dan membentuk ion ammonium dan amida (NH2-); kedua-dua garam amida dan nitrida (N3-) diketahui, tetapi mengurai dalam air. Sebatian penggantian tunggal atau kembar ammonia dipanggil amina. Rantai, cincin atau struktur hidrida nitrogen yang lebih besar juga diketahui tetapi adalah tak stabil.
Lain-lain kelas anion nitrogen ialah azida (N3-), yang merupakan linear dan isoelektronik kepada karbon dioksida. Molekul lain dengan struktur yang sama ialah dinitrogen monoksida (N2O), atau gas ketawa. Ini merupakan salah satu daripada bermacam jenis oksida, yang paling utama ialah nitrogen monoksida (NO) dan nitrogen dioksida (NO2), di mana kedua-dua mengandungi elektron tak berpasangan. Nitrogen dioksida menunjukkan kecenderungan untuk membentuk dimer dan merupakan juzuk penting dalam asbut.
Oksida yang lebih standard, dinitrogen triosida (N2O3) dan dinitrogen pentoksida (N2O5), adalah agak kurang stabil dan mudah meletup. Asid-asid yang berpadanan adalah asid nitrus (HNO2) dan asid nitrik (HNO3), dan garam yang berpadanan adalah nitrit dan nitrat. Asid nitrik adalah salah satu daripada asid-asid yang lebih kuat daripada hidronium.


Alat Dan Bahan

- Alat
Beker gelas 1000 ml Bahan: gelas borosilikat. Volume : 1000 ml. Berskala teratur dan permanen warna putih, tingkatan untuk percobaan siswa. Kegunaan Tempat untuk percobaan, proses difusi osmosis.

Batang pengaduk Batang gelas, dengan ujung bulat dan ujung yang lain pipih. Panjang 15 cm. Kegunaan Pengocok larutan


Pipet tetes Bahan:Gelas. Panjang: 150 mm dengan karet kualitas baik. Kegunaan Untuk meneteskan larutan dengan jumlah kecil.
Gelas ukur 100 ml Gelas dengan penutup. Dasar bundar, Tingkatan: untuk siswa. Kapasitas: 100 ml. Kegunaan Untuk mengukur volume larutan

Tabung reaksi Bahan: gelas borosilikat, Ukuran: 15 x 150mm. Per pak 50 buah. Kegunaan Untuk mereaksikan zat.

Rak tabung reaksi Bahan: Plastik , jumlah lubang: 40 , diameter: 16 mm Kegunaan Tempat tabung reaksi

Bahan
kertas indicator, tembaga, kalium nitrat, tembaga nitrat, ammonium dikromat, es, logam aluminium, larutan asam sulfat encer, asam nitrat pekat, kalium iodide, kalium permanganate.
Hasil Pengamatan
a.Reaksi Redoks Asam Nitrat Dan Garam Nitrat
Eksperimen 1. reaksi asam nitrat dengan tembaga
Perlakuan : tembaga dimasukkan dalam tabung reaksi dan ditambahkan Beberapa tetes asam nitrat pekat.
Hasil pengamatan :
Ada gas yang keluar pada saat ditambahkan beberapa tetes asam nitrat pekat pada tembaga
Reaksinya : HNO3 + Cu CuNO3 + H+
Perlakuan : dalam 2 mL asam nitrat pekat ditambahkan 3 keping tembaga hasil pengamatan : ada gas yang keluar pada saat keeping tembaga larut dalam HNO3 pekat dan larutannya menjadi warna hijau
Eksperimen 2 . pemanasan garam nitrat
Perlakuan : KNO3 padat dipanaskan
Hasil pengamatan : KNO3 padat jadi cair
perlakuan : Cu(NO3)2 dipanaskan
Hasil pengamatan : Cu(NO3)2 mendidih
Eksperimen 3. reduksi nitrat dalam larutan basa

Perlakuan : 2 mL HNO3­ 2 M dan 5 M NaOH encer dan ditambahkan
Sekeping logam Al
Hasil pengamatan :
reaksinya : HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O

b.Reaksi Redoks Asam Nitrat
Perlakuan : 10 mL H2SO4 encer didinginlkan dengan es sekitar 5 menit dan dimasukkan dalam tabung reaksi berisi 1 gr NaNO3
Hasil pengamatan :
warna larutannya menjadi bening dan ada NaNO3 yang mengendap
Reaksinya : H2SO­4 + NaNO3 NaSO4 + H2NO3
Perlakuan : larutan asam nitrit dipanaskan
Hasil pengamatan : ada gelembung gas yang terbentuk
perlakuan : larutan menjadi warna ungu kehitaman
Reaksinya :HNO3 + KMnO4 HMnO4 + KNO2
Perlakuan : larutan asam nitrit ditambahkan KI
Hasil pengamatan : KI larutan dalam HNO2

Pembahasan
a.Reaksi Redoks Asam Nitrat dan Garam Nitrat
Pertama- tama yang harus dipersiapkan adalah menyiapkan alat yaitu tabung
Reaksi, gelas kimia 250 mL, labu erlemeyer 100 mL, dan batang pengaduk. Sedangkan bahannya adalah kertas indicator, tembaga, kalium nitrat, tembaga nitrat, ammonium dikromat, es, logam aluminium, larutan asam sulfat encer, asam nitrat pekat, kalium iodide, kalium permanganate.
Eksperimen 1. Reaksi Asam Nitrat dengan Tembaga yaitu
- pertama diambil tabung reaksi dan pipet tetes kemudian ambil tembaga dimasukkan kedalam tabung reaksi dan tambahkan beberapa tetes asam nitrat pekat lalu diamati ada gas yang keluar pada saat ditambahkan beberapa tetes asam nitrat pekat pada tembaga dengan hasil reaksi :
HNO3 + Cu CuNO3 + H+
- Ukur 2 mL asam nitrat pekat pada gelas ukur kemudian dituangkan kedalam gelas kimia kecil dan masukkan 3 keping tembaga lalu diamati yaitu ada gas yang keluar pada saat keping tembaga larut dalam HNO3 pekat dan larutannya menjadi warna hijau.
Asam nitrat murni (100%) merupakan cairan tak berwarna dengan berat jenis 1.522 kg/m³. Ia membeku pada suhu -42 °C, membentuk kristal-kristal putih, dan mendidih pada 83 °C. Ketika mendidih pada suhu kamar, terdapat dekomposisi (penguraian) sebagian dengan pembentukan nitrogen dioksida sesudah reaksi:
4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 (72 °C)
yang berarti bahwa asam nitrat anhidrat sebaiknya disimpan di bawah 0 °C untuk menghindari penguraian. Nitrogen dioksida (NO2) tetap larut dalam asam nitrat yang membuatnya berwarna kuning, atau merah pada suhu yang lebih tinggi. Manakala asam murni cenderung mengeluarkan asap putih ketika terpapar ke udara, asam dengan nitrogen dioksida terlarut mengeluarkan uap berwarna coklat kemerah-merahan, yang membuatnya dijuluki "asam berasap merah" atau "asan nitrat berasap". Asam nitrat berasap juga dirujuk sebagai asam nitrat 16 molar (bentuk paling pekat asam nitrat pada temperatur dan tekanan standar).
Asam nitrat bercampur dengan air dalam berbagai proporsi dan distilasi menghasilkan azeotrop dengan konsentrasi 68% HNO3 dan titik didih 120,5 °C pada 1 atm. Terdapat dua hidrat padat yang diketahui, yaitu monohidrat (HNO3·H2O) dan trihidrat (HNO3·3H2O).
Nitrogen oksida (NOx) larut dalam asam nitrat dan sifat ini mempengaruhi semua sifat fisik asam nitrat yang tergantung pada konsentrasi oksida (seperti tekanan uap di atas cair, suhu didih, dan warna yang dijelaskan di atas).
Peningkatan konsentrasi asam nitrat dipengaruhi oleh dekomposisi termal maupun cahaya, dan hal ini dapat menimbulkan sejumlah variasi yang tak dapat diabaikan pada tekanan uap di atas cairan karena nitrogen oksida yang diproduksi akan terlarut sebagian atau sepenuhnya di dalam asam.
Sebagai mana asam pada umumnya, asam nitrat bereaksi dengan alkali, oksida basa, dan karbonat untuk membentuk garam, seperti amonium nitrat. Karena memiliki sifat mengoksidasi, asam nitrat pada umumnya tidak menyumbangkan protonnya (yakni, ia tidak membebaskan hidrogen) pada reaksi dengan logam dan garam yang dihasilkan biasanya berada dalam keadaan teroksidasi yang lebih tinggi.Karenanya, perkaratan (korosi) tingkat berat bisa terjadi. Perkaratan bisa dicegah dengan penggunaan logam ataupun aloi anti karat yang tepat.
Asam nitrat memiliki tetapan disosiasi asam (pKa) 1,4: dalam larutan akuatik, asam nitrat hampir sepenuhnya (93% pada 0.1 mol/L) terionisasi menjadi ion nitrat NO3 dan proton terhidrasi yang dikenal sebagai ion hidronium, H3O+.
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-.
Sebagai sebuah oksidator yang kuat, asam nitrat bereaksi dengan hebat dengan sebagian besar bahan-bahan organik dan reaksinya dapat bersifat eksplosif. Produk akhirnya bisa bervariasi tergantung pada konsentrasi asam, suhu, serta reduktor. Reaksi dapat terjadi dengan semua logam kecuali deret logam mulia dan aloi tertentu. Karakteristik ini membuat asam nitrat menjadi agen yang umumnya digunakan dalam uji asam. Sebagai kaidah yang umum, reaksi oksidasi utamanya terjadi dengan asam pekat, memfavoritkan pembentukan nitrogen dioksida (NO2).
Cu + 4H+ + 2NO3- → Cu+2 + 2NO2 + 2H2O
Sifat-sifat asam cenderung mendominasi pada asam nitrat encer, diikuti dengan pembentukan nitrogen oksida (NO) yang lebih diutamakan.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Eksperimen 2. Pemanasan Garam Nitrat
- Ambil KNO3 padat kemudian dimasukkan kedalam tabung reaksi dan dipanaskan lihat apa yang terjadi yaitu KNO3 padat menjadi cair.
- Ambil Cu(NO3)2 lalu dituangkan kedalam tabung reaksi lalu dipanaskan yang terjadi adalah Cu(NO3)2 mendidih dan tidak terjadi perubahan warna

Eksperimen 3. Reduksi nitrat dalm larutan basa adalah ukur 2 mL HNO­3 2 M dan 5 mL NaOH encer dan ditambahkan sekeping logam Al. dengan hasil reaksi
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O
b. Reaksi Redoks Asam Nitrat
Diukur 10 mL H2SO4 encer dan dimasukkan kedalam tabung reaksi dan ambil pecahan es batu dan dimasukkan dalam gelas kimia kemudian tabung reaksi yang berisi larutan tadi dimasukkan atau didinginkan dalam es batu selam 5 menit, setelah 5 menit lalu masukkan 1 gr NaNO3 terjadi perubahan warna bening dan ada NO3 yang mengendap dengan persamaan reaksi
H2SO­4 + NaNO3 NaSO4 + H2NO3
Diukur larutan asam nitrit lalu dipanaskan yang terjadi adalah gelembung yang terjadi dn tidak terjdi perubahan warna
Diambil larutan asam nitrit dan ditambahkan KMnO4 terjadi perubahan wrna menjadi warna ungu kehitaman dan reaksi yang terjadi
HNO3 + KMnO4 HMnO4 + KNO2
Diukur lagi larutan asam nitrit dan ditambahkan KI dan apa yang terjadi bahwa KI larut dalam HNO3 dan tidak terjadi perubahan warna.


Kesimpulan

Dari praktikum diatas dapat menarik kesimpulan bahwa Campuran molekul NO dan NO2 berkondensasi maka akan diperoleh dinitrogenTrioksida, N2O3, sebagai cairan biru yang terurai diatas -300C. meskipun kedua atom nitrogen masing- masing dipertimbangkan mempunyai tingkat oksidasi +3, struktur formalnya ternyata tak simetri, O N, NO2.
reaksi oksidasi utamanya terjadi dengan asam pekat, memfavoritkan pembentukan nitrogen dioksida (NO2).
Cu + 4H+ + 2NO3- → Cu+2 + 2NO2 + 2H2O
Sifat-sifat asam cenderung mendominasi pada asam nitrat encer, diikuti dengan pembentukan nitrogen oksida (NO) yang lebih diutamakan.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Refferensi
Shevla, G. 1990. Analisis Organik Kualitatif Makro Dan Semimakro. PT. Kalman Media Pustaka. Jakarta.
Herrick, Richard S. 1984. Rates of Halogen Atom Transfer to Manganese Carbonyl Radicals. http://www.google.com.
Cotton and Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. UI- Press : Jakarta.
Keenan, Kleinfelter,Wood. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta.
Petrucci, Ralph H, 1987, alih bahasa Suminar Ahmadi, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 3, Penerbit Erlangga : Jakarta.