Nitrogen: Perbedaan antara revisi

{{pp-move-indef}}

{{Kotak info nitrogen}}

 

 

 

Terlepas dari penggunaannya sebagai pupuk dan penyimpan energi, nitrogen adalah konstituen beragam senyawa organik seperti [[Kevlar]] yang digunakan dalam kain berkekuatan tinggi dan [[sianoakrilat]] yang digunakan dalam ''superglue''. Nitrogen adalah konstituen dari semua kelas obat farmakologi utama, termasuk [[antibiotika]]. Banyak obat atau [[prodrug]] meniru [[Pensinyalan sel|molekul sinyal]] alami yang mengandung nitrogen: contohnya, nitrat organik [[nitrogliserin]] dan [[nitroprusida]] mengendalikan [[tekanan darah]] dengan memetabolisme menjadi [[dinitrogen monoksida]]. Banyak obat penting yang mengandung nitrogen, seperti [[kafeina]] dan [[morfin]] alami atau [[amfetamin]] sintetis, bertindak selaku reseptor [[neurotransmiter]] hewan.

Penemuan nitrogen dianugerahkan kepada dokter berkebangsaan Skotlandia [[Daniel Rutherford]] pada tahun 1772, yang menyebutnya sebagai ''udara berbahaya'' ({{lang-en|noxious air}}).<ref>Rutherford, Daniel (1772) "[https://books.google.com/books?id=JxUUAAAAQAAJ&printsec=frontcover&hl=en&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Dissertatio Inauguralis de aere fixo, aut mephitico]" (Inaugural dissertation on the air [called] fixed or mephitic), M.D. dissertation, University of Edinburgh, Scotland. English translation: {{cite journal | first = Leonard | last = Dobbin | title = Daniel Rutherford's inaugural dissertation |year = 1935 | journal = Journal of Chemical Education | volume = 12 | issue = 8 | pages = 370–375 |doi = 10.1021/ed012p370}}</ref><ref name="Weeks">{{cite journal | doi = 10.1021/ed009p215 | title = The discovery of the elements. IV. Three important gases |year = 1932 | last1 = Weeks | first1 = Mary Elvira |authorlink1=Mary Elvira Weeks| journal = Journal of Chemical Education | volume = 9 | issue = 2 | page = 215|bibcode = 1932JChEd...9..215W }}</ref> Meskipun ia tidak mengakuinya sebagai zat kimia yang sepenuhnya berbeda, ia dengan tegas membedakannya dari [[Joseph Black#Karbon dioksida|"udara tetap"nya]] Joseph Black, atau karbon dioksida.<ref>Aaron J. Ihde, The Development of Modern Chemistry, New York 1964.</ref> Fakta bahwa terdapat komponen udara yang tidak mendukung [[pembakaran]] sudah cukup jelas bagi Rutherford, meskipun dia tidak menyadari bahwa itu adalah sebuah unsur. Nitrogen juga diteliti di saat yang sama oleh [[Carl Wilhelm Scheele]],<ref>Carl Wilhelm Scheele, [https://archive.org/stream/CarlWilhelmSche00Sche#page/n1/mode/2up ''Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer''] [Chemical treatise on air and fire] (Upsala, Sweden: Magnus Swederus, 1777 ; and Leipzig, (Germany): Siegfried Lebrecht Crusius, 1777). Pada bagian berjudul "Die Luft muß aus elastischen Flüßigkeiten von zweyerley Art, zusammengesetzet seyn." (Udara harus terdiri dari dua macam fluida elastis), hal 6-14, Scheele menyajikan hasil dari delapan percobaannya yang menunjukkan udara bereaksi dengan beragam zat. Ia menyimpulkan ([https://archive.org/stream/CarlWilhelmSche00Sche#page/12/mode/2up p. 13]): ''"So viel sehe ich aus angeführten Versuchen, daß die Luft aus 2 von einander unterschiedenen Flußigkeiten bestehe, von welchen die eine die Eigenschaft das Phlogiston anzuziehen gar nicht äussere, die andere aber zur solchen Attraction eigentlich aufgeleget ist und welche zwischen dem 3:ten und 4:ten Theil von der ganzen Luftmasse aus machet."'' (Jadi saya melihat sebanyak [ini] dari eksperimen yang dilakukan: bahwa udara terdiri dari dua fluida [yang] berbeda satu sama lain, yang pertama sama sekali tidak mengungkapkan sifat menarik flogiston; namun, yang lain, mampu menarik perhatian dan yang membentuk antara 1/3 dan 1/4 bagian dari keseluruhan massa udara.)</ref> [[Henry Cavendish]],<ref>{{cite journal | first = Joseph | last = Priestley | title = Observations on different kinds of air |year = 1772 | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London | volume = 62 | pages = 147–256|doi =10.1098/rstl.1772.0021 }} ; [https://books.google.com/books?id=aBxWAAAAYAAJ&pg=PA225#v=onepage&q&f=false see p. 225.]</ref> dan [[Joseph Priestley]],<ref>{{cite journal | first = Joseph | last = Priestley | title = Observations on different kinds of air |year = 1772 | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society of London | volume = 62 | pages = 147–256 | doi=10.1098/rstl.1772.0021}} ; see: [https://books.google.com/books?id=aBxWAAAAYAAJ&pg=PA225#v=onepage&q&f=false "VII. Of air infected with the fumes of burning charcoal." pp. 225–228.]</ref> yang merujuknya sebagai ''udara terbakar'' atau [[Teori flogiston|''udara terflogistikasi'']]. Gas nitrogen cukup [[inert]] sehingga dirujuk oleh [[Antoine Lavoisier]] sebagai "[[wikt:mephitic air|udara mefitik]]" atau ''azote'', dari {{lang-el|άζωτικός}} (azotikos), "tak hidup".<ref>''Elements of Chemistry'', trans. Robert Kerr (Edinburgh, 1790; New York: Dover, 1965), p. 52.</ref> Dalam atmosfer yang berisi nitrogen murni, hewan mati dan api padam. Meskipun nama usulan Lavoisier tidak diterima dalam bahasa Inggris, karena itu menuduh bahwa hampir semua gas (tentu saja dengan oksigen sebagai satu-satunya pengecualian) adalah mefitik, nama tersebut digunakan dalam banyak bahasa (Prancis, Italia, Portugis, Polandia, Rusia, Albania, Turki, dll.; dalam bahasa Jerman ''Stickstoff'' merujuk ke karakteristik yang sama, yaitu ''sticken'' "tersedak atau tercekik") dan tetap bertahan dalam bahasa Inggris dalam nama yang umum untuk banyak senyawa nitrogen seperti [[hidrazin]] dan senyawa dari ion [[azida]]. Akhirnya, ini mengarah ke nama "[[pniktogen]] untuk golongan dalam tabel periodik yang dimulai oleh nitrogen, dari bahasa Yunani πνίγειν "tersedak".<ref name=Greenwood406>Greenwood and Earnshaw, pp. 406–7</ref>

 

 

 

Untuk waktu yang lama, sumber senyawa nitrogen terbatas. Sumber daya alami berasal dari hayati atau deposit nitrat yang dihasilkan oleh reaksi atmosferik. [[Fiksasi nitrogen]] oleh proses industri seperti [[proses Frank–Caro]] (1895-1899) dan [[proses Haber–Bosch]] (1908-1913) meredakan kekurangan senyawa nitrogen, hingga setengah dari [[produksi pangan]] global (lihat aplikasi) sekarang bergantung pada pupuk nitrogen sintetis.<ref name="Haber100">{{cite journal | doi = 10.1038/ngeo325 | title = How a century of ammonia synthesis changed the world |year = 2008 | last1 = Erisman | first1 = Jan Willem | last2 = Sutton | first2 = Mark A. | last3 = Galloway | first3 = James | last4 = Klimont | first4 = Zbigniew | last5 = Winiwarter | first5 = Wilfried | journal = Nature Geoscience | volume = 1 | issue = 10 | page = 636|bibcode = 2008NatGe...1..636E }}</ref> Pada waktu yang sama, penggunaan [[proses Ostwald]] (1902) untuk menghasilkan nitrat dari fiksasi nitrogen industrial memungkinkan produksi industri nitrat berskala besar sebagai [[bahan baku]] dalam fabrikasi [[bahan peledak]] pada [[Perang Dunia]] abad ke-20.<ref>{{Citation |inventor-last=Ostwald |inventor-first=Wilhelm |inventorlink=Wilhelm Ostwald |title=Improvements in the Manufacture of Nitric Acid and Nitrogen Oxides |country-code=GB |patent-number=190200698 |description=|issue-date=March 20, 1902 |publication-date=January 9, 1902}}</ref><ref>{{Citation |inventor-last=Ostwald |inventor-first=Wilhelm |inventorlink=Wilhelm Ostwald |title=Improvements in and relating to the Manufacture of Nitric Acid and Oxides of Nitrogen |country-code=GB |patent-number=190208300 |description= |issue-date=February 26, 1903 |publication-date=December 18, 1902}}</ref>

 

=== Atom ===

Atom nitrogen memiliki tujuh elektron. Dalam keadaan dasar, mereka teratur dalam konfigurasi elektron 1s{{sup|2}}2s{{sup|2}}2p{{su|p=1|b=''x''}}2p{{su|p=1|b=''y''}}2p{{su|p=1|b=''z''}}. Oleh karena itu, ada lima [[elektron valensi]] dalam orbital 2s dan 2p, tiga di antaranya (elektron p) tidak berpasangan. Ia adalah salah satu unsur dengan [[elektronegativitas]] tertinggi di antara unsur-unsur (3,04 pada skala Pauling), hanya dilampaui oleh [[klorin]] (3.16), [[oksigen]] (3,44), dan [[fluor]] (3,98).<ref name=Greenwood411/> Sesuai tren periodik, [[radius kovalen]] ikatan tunggalnya 71&nbsp;pm, lebih kecil daripada [[boron]] (84&nbsp;pm) dan [[karbon]] (76&nbsp;pm), tetapi lebih besar daripada oksigen (66&nbsp;pm) dan fluor (57&nbsp;pm). Anion [[nitrida]], N{{sup|3−}} jauh lebih besar, 146&nbsp;pm, serupa dengan anion [[oksida]] (O{{sup|2−}}: 140&nbsp;pm) dan [[fluorida]] (F{{sup|−}}: 133&nbsp;pm).<ref name=Greenwood411/> Tiga energi ionisasi pertama nitrogen masing-masing 1,402; 2,856; dan 4,577&nbsp;MJ·mol{{sup|-1}}, dan jumlah dari energi ionisasi keempat dan kelima adalah 16,920&nbsp;MJ·mol{{sup|-1}}. Nitrogen tidak memiliki kimia kation sederhana, karena angka yang sangat tinggi ini.<ref name=Greenwood550>Greenwood and Earnshaw, p. 550</ref>

 

 

Nitrogen dapat bermanfaat dibandingkan dengan tetangga horisontalnya karbon dan oksigen serta tetangga vertikalnya pada kolom pniktogen (fosforus, arsen, antimon, dan bismut). Meskipun masing-masing unsur periode 2 dari litium sampai nitrogen menunjukkan beberapa kemiripan dengan unsur periode 3 pada golongan berikutnya dari magnesium hingga belerang (dikenal sebagai [[hubungan diagonal]]), derajat mereka turun dengan tiba-tiba melewati pasangan boron-silikon, sehingga kesamaan nitrogen dengan belerang sebagian besar terbatas pada senyawa cincin nitrida belerang ketika dari kedua unsur tersebut hanya satu yang ada. Nitrogen jauh lebih menyerupai oksigen daripada karbon dengan elektronegativitas tinggi seiring dengan kemampuannya untuk ber[[ikatan hidrogen]] sekaligus membentuk [[kompleks koordinasi]] dengan menyumbangkan [[pasangan elektron sunyi]]nya. Ini tidak berbagi kecenderungan karbon untuk [[katenasi]], dengan rantai nitrogen terpanjang yang belum ditemukan hanya terdiri dari delapan atom nitrogen (PhN=N–N(Ph)–N=N–N(Ph)–N=NPh). Satu sifat nitrogen yang dibagi dengan kedua tetangga horisontalnya adalah ciri khasnya membentuk beberapa ikatan, biasanya dengan atom karbon, nitrogen, atau oksigen, melalui interaksi p_''π''–p_''π''; dengan demikian, misalnya, nitrogen terjadi sebagai molekul diatomik dan karenanya memiliki [[titik leleh]] (−210&nbsp;°C) dan [[titik didih|didih]] (−196&nbsp;°C) yang jauh lebih rendah daripada unsur lainnya yang segolongan, karena molekul N{{sub|2}} hanya disatukan oleh [[interaksi van Der Waals]] yang lemah dan hanya ada sedikit elektron yang tersedia untuk seketika menciptakan dipol yang signifikan. Sifat ini tidak mungkin bagi tetangga vertikalnya; dengan demikian, senyawa [[nitrogen oksida]], [[nitrit]], [[nitrat]], [[Senyawa nitro|nitro]]-, [[nitroso]]-, [[Senyawa azo|azo]]-, dan [[Senyawa diazonium|diazo]]-, [[azida]], [[sianat]], [[tiosianat]], dan turunan [[imino]] tidak menggema ke [[fosforus]], [[arsen]], [[antimon]], atau [[bismut]]. Namun, dengan cara yang sama, kompleksitas asam okso fosforus tidak menggema dengan nitrogen.<ref name=Greenwood412/>

Nitrogen memiliki dua [[isotop]] stabil: {{sup|14}}N dan {{sup|15}}N. Isotop pertama jauh lebih umum, menyusun 99,634% nitrogen alami, dan yang kedua (yang sedikit lebih berat) sisanya 0,366%. Hal ini menyebabkan berat atomnya menjadi sekitar 14,007&nbsp;u.<ref name=Greenwood411>Greenwood and Earnshaw, pp. 411–2</ref> Kedua isotop stabil ini diproduksi melalui [[siklus CNO]] dalam [[bintang]], namun {{sup|14}}N lebih umum terjadi karena tangkapan neutronnya adalah langkah pembatas laju.¹⁴N adalah salah satu dari lima [[inti atom genap dan ganjil|nuklida ganjil–ganjil]] yang stabil (suatu nuklida yang memiliki jumlah proton dan neutron ganjil); empat lainnya adalah [[deuterium|²H]], ⁶Li, ¹⁰B, dan ^180mTa.<ref name="BetheBible">{{cite journal|last=Bethe |first=H. A.|date=1939|title=Energy Production in Stars|journal=[[Physical Review]]|volume=55 |issue=5 |pages=434–56|bibcode=1939PhRv...55..434B|doi= 10.1103/PhysRev.55.434}}</ref>

 

 

 

Dari sepuluh isotop lain yang dihasilkan secara sintetis, mulai dari {{sup|12}}N sampai {{sup|23}}N, [[nitrogen-13|{{sup|13}}N]] memiliki [[waktu paruh]] sepuluh menit dan isotop sisanya memiliki waktu paruh dalam kisaran detik ({{sup|16}}N dan {{sup|17}}N) atau bahkan milidetik. Tidak ada isotop nitrogen lain yang mungkin terjadi karena mereka akan berada di luar [[garis tetesan nuklir]], yang mengeluarkan proton atau neutron.<ref name="NUBASE">{{cite journal |author=Audi, G. |author2=Wapstra, A. H. |author3=Thibault, C. |author4=Blachot, J. |author5=Bersillon, O. |last-author-amp=yes |year=2003 |title=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf|archive-url=https://web.archive.org/web/20080923135135/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf|dead-url=yes|archive-date=2008-09-23|journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=729 |pages=3–128 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001|bibcode=2003NuPhA.729....3A}}</ref> Mengingat selisih waktu paruhnya, {{sup|13}}N adalah radioisotop nitrogen yang paling penting, umurnya cukup panjang untuk digunakan dalam [[tomografi emisi positron]] (''positron emission tomography'', PET), meskipun waktu paruhnya masih pendek maka harus dibuat di lokasi PET, misalnya dalam [[siklotron]] dengan cara {{sup|16}}O dibombardir dengan proton yang menghasilkan {{sup|13}}N dan [[partikel alfa]].<ref name="Carlson 151">{{cite book | last = Carlson | first = Neil | title = Physiology of Behavior | publisher = Pearson | series = Methods and Strategies of Research | volume = 11th edition | date = January 22, 2012 | page = 151 | isbn = 0-205-23939-0}}</ref>

Nitrogen atom, juga dikenal sebagai nitrogen aktif, sangat reaktif, berbentuk [[radikal (kimia)|triradikal]] dengan tiga elektron yang tidak berpasangan. Atom nitrogen bebas mudah bereaksi dengan sebagian besar unsur untuk membentuk nitrida, dan bahkan ketika dua atom nitrogen-bebas bertumbukan untuk menghasilkan molekul N{{sub|2}} yang tereksitasi, mereka dapat melepaskan begitu banyak energi pada tumbukan dengan molekul stabil semacam [[karbon dioksida]] dan [[air]] menyebabkan fisi homolitik yang menghasilkan radikal seperti CO dan O atau OH dan H. Nitrogen atomik disiapkan dengan melewatkan aliran listrik melalui gas nitrogen pada 0,1–2&nbsp;mmHg, yang menghasilkan nitrogen atom bersamaan dengan emisi kuning ''peach'' yang memudar perlahan sebagai pendaran selama beberapa menit bahkan setelah aliran listrik berakhir.<ref name=Greenwood412>Greenwood and Earnshaw, pp. 412–6</ref>

 

 

 

 

=== Kompleks dinitrogen ===

Diketahui lima nitrogen fluorida. [[Nitrogen trifluorida]] (NF{{sub|3}}, pertama kali dibuat tahun 1928) adalah gas tak berwarna dan tak berbau yang stabil secara termodinamika, dan paling mudah dibuat melalui elektrolisis lelehan [[amonium fluorida]] yang dilarutkan dalam [[hidrogen fluorida]]. Seperti [[karbon tetraklorida]], nitrogen trifluorida sama sekali tidak reaktif dan stabil dalam larutan asam atau basa encer. Hanya ketika dipanaskan, ia bertindak sebagai zat fluorinasi, dan bereaksi dengan [[tembaga]], [[arsenik]], [[antimon]], dan [[bismut]] pada suhu tinggi membentuk [[tetrafluorohidrazin]] ({{chem2|N|2|F|4}}). Kation {{chem2|NF|4+}} dan {{chem2|N|2|F|3|+}} juga diketahui (yang terakhir hasil dari reaksi tetrafluorohidrazin dengan akseptor fluorida kuat seperti [[arsenik pentafluorida]]), dengan adanya ONF{{sub|3}}, yang telah terpolarisasi karena jarak N–O yang pendek seolah-olah merupakan ikatan ganda parsial dan ikatan N–F yang sangat polar dan panjang. Tetrafluorohidrazin, tidak seperti hidrazin itu sendiri, dapat terdisosiasi pada suhu sama dengan atau lebih tinggi daripada suhu ruang menghasilkan radikal NF{{sub|2}}•. [[Fluor azida]] (FN{{sub|3}}) sangat eksplosif dan tidak stabil secara termal. [[Dinitrogen difluorida]] ({{chem2|N|2|F|2}}) terdapat sebagai isomer ''cis'' dan ''trans'' yang dapat saling tukar satu sama lain sesuai perubahan suhu, dan merupakan produk pertama yang dijumpai sebagai hasil dekomposisi FN{{sub|3}}.<ref name=Greenwood438/>

 

 

Dikenal dua kelompok oksohalida nitrogen: nitrosil halida (XNO) dan nitril halida (XNO{{sub|2}}). XNO adalah gas yang sangat reaktif yang dapat dibuat melalui halogenasi langsung dinitrogen monoksida. [[Nitrosil fluorida]] (NOF) tak berwarna dan zat fluorinasi kuat. [[Nitrosil klorida]] (NOCl) berperilaku sama dan telah sering digunakan sebagai pelarut pengion. [[Nitrosil bromida]] (NOBr) berwarna merah. Reaksi nitril halida sebagian besar mirip: [[nitril fluorida]] (FNO{{sub|2}}) dan [[nitril klorida]] (ClNO{{sub|2}}) keduanya adalah gas reaktif dan zat halogenasi kuat.<ref name=Greenwood438/>

 

== Produksi ==

 

:<chem>NH4Cl + NaNO2 -> N2 + NaCl + 2H2O</chem>

 

* Dalam pembuatan [[baja nirkarat]].<ref>{{Cite book|title=High nitrogen steels: structure, properties, manufacture, applications|author=Gavriliuk, V. G.|author2=Berns, Hans|url=https://books.google.com/?id=6eF4AfEwF4YC&pg=PA338|publisher=Springer|date=1999|isbn=3-540-66411-4}}</ref>

* Dalam [[pengerasan permukaan]]<!--Case-hardening--> baja dengan metode [[nitriding]].<ref name="Duplex">{{cite journal|doi=10.1179/1743284715Y.0000000098|last1=Meka|first1=S. R.|last2=Chauhan|first2=A.|last3=Steiner|first3=T.|last4=Bischoff|first4=E.|last5=Ghosh|first5=P. K.|last6=Mittemeijer|first6=E. J.|year=2015|title=Generating duplex microstructures by nitriding; nitriding of iron based Fe–Mn alloy|pages=1743284715Y.000|volume=|journal=Materials Science and Technology}}</ref>

 

Nitrogen umum digunakan selama preparasi sampel pada [[analisis kimia]]. Ia digunakan untuk memekatkan dan mengurangi volume sampel cair. Dengan mengarahkan aliran gas nitrogen bertekanan tegak lurus terhadap permukaan cairan menyebabkan pelarut menguap sambil meninggalkan zat terlarut dan pelarut yang tidak diuapkan.<ref>{{Cite journal|doi=10.1016/S0021-9673(01)01466-2|title=Centrifugal concentrator for the substitution of nitrogen blow-down micro-concentration in dioxin/polychlorinated biphenyl sample preparation|year=2002|author=Kemmochi, Y|journal=Journal of Chromatography A|volume=943|pages=295–297|pmid=11833649|last2=Tsutsumi|first2=K.|last3=Arikawa|first3=A.|last4=Nakazawa|first4=H.|issue=2}}</ref>

 

 

=== Cairan ===

Nitrogen cair adalah [[kriogenik|cairan kriogenik]]. Ketika disimpan dalam wadah bertutup rapat yang tepat seperti [[termos|labu Dewar]], nitrogen cair dapat dipindahkan tanpa banyak mengalami [[penguapan|kehilangan akibat penguapan]].<ref>{{Cite journal|doi=10.1007/BF01136404|title=Vessels for the storage and transport of liquid oxygen and nitrogen|author=Kaganer, M. G.|author2=Kozheurov, V.|author3=Levina, Zh. L.|last-author-amp=yes|journal=Chemical and Petroleum Engineering|volume=3|issue=12|year=1967|pages=918–922}}</ref>

 

 

== Keselamatan ==

=== Gas ===

 

 

 

=== Cairan ===

 

 

 

 

== Lihat juga ==

[[Kategori:Gas dielektrik]]

[[Kategori:Gas industri]]

[[Kategori:Tabel periodik]]