DAFTAR ISI

DAFTAR ISI......................................................................................................................1

BAB I PENDAHULUAN..............................................................................................2

BAB II SENYAWAAN NITROGEN................................................................................6

BAB III KEGUNAAN NITROGEN................................................................................10

BAB IV PEMBUATAN NITROGEN.............................................................................19

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................................22

1

BAB I PENDAHULUAN

Nitrogen secara resmi ditemukan oleh Daniel Rutherford pada 1772, yang

menyebutnya udara beracun atau udara tetap. Dia memisahkan oksigen dan

karbon dioksida dari udara dan menunjukkan gas yang tersisa tidak menunjang

pembakaran atau mahluk hidup. 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. Mereka menamakan gas ini

udara tanpa oksigen.

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.

Nitrogen cair mengalami suatu efek yang dikenal dengan efek Leidenfrost.

Efek Leidenfrost adalah suatu fenomena yang hanya terjadi ketika suatu cairan

kontak dengan benda yang temperaturnya jauh di atas titik didih cairan tersebut,

yakni di antara cairan dan permukaan benda tersebut terbentuk suatu lapisan gas

insulator yang menjaga cairan dari segera mendidih atau menguap. Contoh lain

dari efek Leidenfrost adalah, celupkan jari anda ke dalam air, dan dalam keadaan

basah tersebut, celupkan jari anda ke timbal cair (kira-kira temperaturnya 327,46

2

oC), maka jari anda tidak akan apa-apa. Tapi ingat, efek ini hanya berlaku pada

cairan, tidak berlaku pada padatan atau cairan kental seperti lumpur, dan dalam

tempo yang sebentar saja. Kalau lama-lama, tetap saja terasa dingin (dalam kasus

nitrogen cair, cryogenic) dan panas (dalam kasus timbal cair) dan mematikan.

Nitrogen adalah salah satu unsur golongan VA yang merupakan unsur non

logam dan gas yang paling banyak di atmosfir bumi. Nitrogen merupakan unsur

yang relatif stabil, tetapi membentuk isotop-isotop yang 4 empat di antaranya

bersifat radioaktif. Nitrogen tidak menopang kehidupan, nitrogen tidak beracun.

Nitrogen tidak mudah terbakar dan tidak memperbesar pembakaran. Pada suhu

yang rendah nitrogen dapt berbentuk cairan atau bahkan kristal padat yang tidak

berwarna (bening).

 Nitrogen merupakan molekul diatomik yang memiliki ikatan rangkap tiga

Energi ikatnya cukup tinggi sehingga sangat sabil dan sulit bereaksi. Karena itu,

kebanyakan entalpi dan energi bebas pembentukan senyawa nitrogen bertanda

positif. Molekul nitrogen ini sangat ringan dan nonpolar, sehingga gaya van der

waals antar molekul sangat kecil. Gas ini masuk dan keluar tubuh manusia

sewaktu bernafas tanpa berubah. Nitrogen sangat diperlukan digunakan

sebagai pembuatan senyawa penting seperti amonia dan urea. Karena kestabilan

yang tinggi, nitrogen dipakai untuk gas pelindung gas oksigen dalam pabrik

kimia, industri logam,dan dalam pembuatan komponen elektronika. Nitrogen cair

juga di gunakan untuk membekukan makanan secara cepat.

Komponen utama udara adalah nitrogen yang memiliki sifat – sifat fisik

sangat dekat dengan oksigen sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan

oksigen dan nitrogen. Nitrogen tidak mendukung pemakaran, dan karena nitrogen

adalah suatu gas yang tergolong asphyxiant, maka seseorang dalam lingkungan

yang kaya akan nitrogen akan sangat cepat kehilangan kesadaran dan dapat

meninggal dunia.

Sumber-sumber Nitrogen

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

3

distilasi fraksi. Nitrogen ditemukan pada mahluk hidup sebagai bagian senyawa-

senyawa biologis.

K e l i m p a h a n N i t r o g e n

  Nitrogen terdapat di alam sebagai unsur bebas berupa molekul diatomik

(N2) kira-kira 78,09% volume atmosfir. Dijumpai dalam mineral penting seperti

(KNO3), dan sendawa Chili (NaNO3).

Pada tumbuhuan dan hewan, nitrogen berupa bentuk protein yang

komposisi rata-ratanya 51% C; 25% O; 16% N; 7% H; 0,4%P; dan 0,4% S.

S i fa t F i s i ka d an Kimi a Ni t rogen

Mempunyai massa atom = 14,0067 sma

Mempunyai nomor atom =7

Titik didih = -1960C

Titik beku = -2100C

Mempunyai jari-jari atom = 0,920 A

Mempunyai Konfigurasi [He]2s2 2p3

Dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -3, +5, +4, dan +2.

Mempunyai volume atom = 17,30 mol/cm3

Mempunyai struktur heksagonal

Mempunyai massa jenis = 1,2151 gram/cm3

Mempunyai kapasitas panas = 1,042 J/g0K 

Mempunyai energi ionisasi ke-1 = 1402,3 kJ/mol

Mempunyai energi ionisasi ke-2 = 2856 kJ/mol

Mempunyai energi ionisasi ke-3 = 45781 kJ/mol

Mempunyai nilai elektronegativitas = 3,04

Mempunyai konduktivitas kalor = 0,02598 W/moK

Mempunyai harga entalpi pembentukan = 0,36 kJ/mol

Mempunyai harga bentalpi penguapaan = 2,7928kJ/mol

Berat Jenis Relatif = 0,967

4

Berat Molekul = 28,013

Suhu Kritis = -147,1 ° C

Berat Jenis Gas (@101,3 kPa dan 15 °C) = 1,170 kg/m3

Daya larut dalam air (@101,3 kPa dan 20 °C) = 0,016 cm3/cm3

Berupa gas tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau, dan tidak beracun.

Mudah menguap

Tidak reaktif 

Bersifat diamagnetik 

Elektronegatifannya paling tinggi dalam satu golongan.

5

BAB II SENYAWAAN NITROGEN

Kimiawan Perancis Antoine Laurent Lavoisier menamakan nitrogen azote,

yang artinya tanpa kehidupan. Walaupun begitu, senyawa-senyawa nitrogen

ditemukan di makanan, pupuk, racun dan bahan peledak. Sebagai gas nitrogen

tidak bewarna, tidak memiliki aroma dan dianggap sebagai inert element (elemen

yang tak bereaksi). Sebagai benda cair, ia juga tidak bewarna dan beraroma dan

memiliki ketampakan yang sama dengan air. Gas nitrogen dapat dipersiapkan

dengan memanaskan solusi amonium nitrat (NH4NO3) dalam air.

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.

Amonia

Amonia (NH3) merupakan senyawa komersil nitrogen yang paling penting.

Ia diproduksi menggunakan proses Haber. Gas natural (metana, CH4) bereaksi

dengan uap panas untuk memproduksi karbon dioksida dan gas hidrogen (H2)

6

dalam proses dua langkah. Gas hidrogen dan gas nitrogen lantas direaksikan

dalam proses Haber untuk memproduksi amonia. Gas yang tidak bewarna ini bau

yang menyengat dapat dengan mudah dicairkan. Bahkan bentuk cair senyawa ini

digunakan sebagai pupuk nitrogen. Amonia juga digunakan untuk memproduksi

urea (NH2CONH2), yang juga digunakan sebagai pupuk dalam industri plastik,

dan dalam industri peternakan sebagai suplemen makanan ternak. Amonia sering

merupakan senyawa pertama untuk banyak senyawa nitrogen.

Oksida Nitrogen (NO dan NO2)

Gas nitrogen monoksida (NO) memiliki sifat tidak berwarna, yang pada

konsentrasi tinggi juga dapat menimbulkan keracunan. Di samping itu, gas oksida

nitrogen juga dapat menjadi penyebab hujan asam. Keberadaan gas nitrogen

monoksida (NO) di udara disebabkan karena gas nitrogen ikut terbakar bersama

dengan oksigen (O2), yang terjadi pada suhu tinggi.

Pada saat kontak dengan udara, maka gas nitrogen monoksida (NO) akan

membentuk gas NO2 dengan reaksi sebagai berikut

Gas NO2 merupakan gas yang beracun, berwarna merah cokelat, dan

berbau seperti asam nitrat yang sangat menyengat dan merangsang. Keberadaan

gas NO2 lebih dari 1 ppm dapat menyebabkan terbentuknya zat yang bersifat

karsinogen atau penyebab terjadinya kanker. Jika menghirup gas NO2 dalam kadar

20 ppm akan dapat menyebabkan kematian. Sebagai pencegahan maka di pabrik

atau motor, bagian pembuangan asap ditambahkan katalis logam nikel yang

berfungsi sebagai konverter. Prinsip kerjanya adalah mengubah gas buang yang

mencemari menjadi gas yang tidak berbahaya bagi lingkungan maupun kesehatan

manusia. Proses pengubahan tersebut dapat dilihat pada reaksi berikut.

7

Nitrogen adalah unsur yang paling berlimpah di atmosfer (78% gas di

atmosfer adalah nitrogen). Meskipun demikian, penggunaan nitrogen pada bidang

biologis sangatlah terbatas. Nitrogen merupakan unsur yang tidak reaktif (sulit

bereaksi dengan unsur lain) sehingga dalam penggunaan nitrogen pada makhluk

hidup diperlukan berbagai proses, yaitu : fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi,

denitrifikasi.

Siklus nitrogen sendiri adalah suatu proses konversi senyawa yang

mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain.

Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Siklus

nitrogen secara khusus sangat dibutuhkan dalam ekologi karena ketersediaan

nitrogen dapat mempengaruhi tingkat proses ekosistem kunci, termasuk produksi

primer dan dekomposisi. Aktivitas manusia seperti pembakaran bahan bakar fosil,

penggunaan pupuk nitrogen buatan, dan pelepasan nitrogen dalam air limbah telah

secara dramatis mengubah siklus nitrogen global.

Identifikasi Unsur dan Senyawa Nitrogen

Unsur N dalam larutan Castellana dianalisis keberadaannya

sebagai anion CN- (sianida), yang diidentifikasi dengan cara :

1. Filtrat+larutan AgNO3, amati terbentuknya endapan putih.

2. Filtrat+larutan FeSO4 jenuh/kristal, dipanaskan sampai mendidih, t anpa

d id ing i nkan + H 2SO4 encer secukupnya, amati terbentuknya warna

biru prusian.

3 mL filtrat Lasaigne

+ beberapa tetes Fe2SO4

+ 1-3 tetes FeCl3

Jika perlu asamkan dengan H2SO4, adanya unsur N, larutan berwarna

biru.

8

Percobaan Kjeldahl

10 mg sampel urea dalam tabung reaksi

+ 1 tetes H2SO4 pekat

larutan jernih

+ air 1 mL dibasakan dengan NaOH

+ beberapa tetes pereaksi Nessler

Hasil akan menunjukkan adanya unsur N jika terjadi endapan coklat setelah

ditambahkan pereaksi Nessler.

Identifikasi senyawaan Nitrogen:

NO2-

Ion nitrit dapat diidentifikasi degan uji Giess-Ilosvay.uji ini berdasarkan

reaksi diazotisasi asam sulfanilat oleh asam nitrit, yang diikuti dengan reaksi

kopling dengan α-naftilamina membentuk suatu zat pewarna azo yang berwarna

merah.

NO3-

Identifikasi ion nitrat menggunakan pereaksi difenilamina. Sampel yang

diduga mengandung nitrat dituangkan dengan hati-hati sepanjang sisi tabung uji,

sehingga membentuk suatu lapisan di atas larutan pereaksi. Sebuah cincin biru

terbentuk pada zona persentuhan antara kedua cairan/

CN-

Uji dilakukan dengan pereaksi tembaga sulfida. Larutan-larutan sianida

mudah melarutkan tembaga(II) sulfida membentuk ion tetrasianokuprat(I) yang

tak berwarna. Reaksi tang terjadi:

2CuS(s) + 10 CN-(aq) 2[Cu(CN)4]3-

(aq) + 2S2-(aq) + (CN)2(g)

SCN-

Identifikasi ion tiosianat dilakukan dengan penambahan larutan besi(III)

klorida. Akan terbentuk warna merah karena terbentuk senyawa kompleks.

9

SCN-(aq) + Fe3+

(aq) ↔ Fe(SCN)3(aq)

10

BAB III KEGUNAAN NITROGEN

Nitrogen cair banyak digunakan sebagai sumber pendingin dan dengan

demikian mempunyai peranan dalam akumulator pendingin.

Nitrogen digunakan di berbagai bidang :

Dalam bentuk amonia nitrogen digunaksn sebagai bahan pupuk, obat-

obatan, asam nitrat, urea, hidrasin, amin, dan pendingin

Asam nitrat digunakan dalam pembuatan zat pewarna dan bahan peledak.

Nitrogen sering digunakan jika diperlukan lingkungan yang inert,

misalnya dalam bola lampu listrik untuk mencegah evaporasi filamen

Sedangkan nitrogen cair banyak digunakan sebagai refrigerant (pendingin)

yang sangat efektif karena relatif murah

Banyak digunakan oleh laboratorium-laboratorium medis dan

laboratorium- laboratorium penelitian sebagai pengawet bahan-bahan

preservatif untuk jangka waktu yang sangat lama, misalnya pada bank

sperma, bank penyimpanan organ-organ tubuh manusia, bank darah, dan

sebagainya

Penyimpanan bahan-bahan yang mudah busuk : freezing, cooling,

mengawetkan produk makanan dan minuman yang belum diolah pada

suhu rendah, pengiriman dengan menggunakan truk pendingin

Penyimpanan produk-produk biologi: freezing, cooling, penyimpanan

bersuhu rendah untuk darah, lapisan kulit ari dan sperma untuk inseminasi

buatan

Bedah otak dan mata

Membuat tanda pengenal pada hewan

Metalurgi: shrink fitting, die inerting, impact test, rolling mill

Pekerjaan umum : soil freezing

Industri daur ulang : pendinginan badan mobil yang dibongkar, elektrik

motor, bagian tengah kabel listrik

11

Pengerasan plastik sebelum dihancurkan atau digiling (cyro-grinding)

Pembuatan pesawat terbang : simulasi penerbangan

Industri nuklir : cryopumping, Penelitian ilmiah : research center

Meteorologi

Industri elektronik : packaging, moisture control

Industri kimia : blanketing, inerting, purging, flushing.

Manfaat Nitrogen dalam Ekologi

Nitrogen sangatlah penting untuk berbagai proses kehidupan di Bumi.

Nitrogen adalah komponen utama dalam semua asam amino, yang nantinya

dimasukkan ke dalam protein, tahu kan kalau protein adalah zat yang sangat kita

butuhkan dalam pertumbuhan. Nitrogen juga hadir di basis pembentuk asam

nukleat, seperti DNA dan RNA yang nantinya membawa hereditas. Pada

tumbuhan, banyak dari nitrogen digunakan dalam molekul klorofil, yang penting

untuk fotosintesis dan pertumbuhan lebih lanjut. Meskipun atmosfer bumi

merupakan sumber berlimpah nitrogen, sebagian besar relatif tidak dapat

digunakan oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami (melalui proses

konversi seperti yang dilakukan bakteri rhizobium), diperlukan untuk

mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisme

hidup, oleh karena itu nitrogen menjadi komponen penting dari produksi pangan.

Kelimpahan atau kelangkaan dari bentuk "tetap" nitrogen, (juga dikenal sebagai

nitrogen reaktif), menentukan berapa banyak makanan yang dapat tumbuh pada

sebidang tanah.

Fenomena alam, menyatakan bahwa atmosfir terdiri dari 79% Nitrogen

(berdasarkan volume) sebagai gas padat N2. Namun meskipun demikian,

penyediaan makanan untuk kehidupan manusia dan hewan-hewan lainnya lebih

dibatasi oleh nitrogen daripada unsur-unsur lainnya. Sebagai gas padat, N2 tidak

bereaksi dengan unsur-unsur lainnya untuk menghasilkan suatu bentuk nitrogen

yang dapat digunakan oleh sebagian besar tanaman.

Peningkatan penyediaan nitrogen tanah untuk tanaman terdiri terutama

dari meningkatnya jumlah pengikatan nitrogen secara biologis atau dengan

12

penambahan pupuk baik sintetis juga non sintetis. Hal ini seolah-olah

bertentangan, dimana unsur hara yang diabsorsi dari tanah dalam jumlah terbesar

oleh tanaman adalah unsur hara yang sebagian besar sangat terbatas

penyediaannya.

Adanya penambahan kesuburan alami dengan pupuk-pupuk komersil

merupakan praktik pertanian modern. Walaupun demikian sebagian besar

masyarakat modern menolak konsep komersial tersebut dengan alasan bahwa

pupuk komersial mengandung bahan-bahan kimia beracun yang berbahaya bagi

manusia, hewan dan lingkungan. Kenyataan bahwa nutriea itu memasuki

tumbuhan dalam bentuk ion-ion, tidak perduli apakah asal pupuk itu organik atau

anorganik.

1. Ketersediaan dan Siklus Nitrogen

Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam bentuk organik dan anorganik. Bentuk-

bentuk organik meliputi NH4+, NO3-, NO2-, NO2, NO dan unsur N. Juga

terdapat bentuk lain yaitu hidroksi amin (NH2OH), tetapi bentuk ini

merupakan bentuk antara, yaitu bentuk peralihan dari NH4+, menjadi NO2-

dan bentuk ini tidak stabil.

Penyediaan ion dalam tanah dapat dipandang dari sudut mineral dengan

masukan dan kehilangan dari ekosistem dan laju transfer diantara komponen

sistem.

Pendekatan ini berharga bagi nitrogen, dimana masukan karena curah

hujan dan fiksasi serta kehilangan akibat pencucian dan denitrifikasi

merupakan sebagian besar dari jumlah seluruhnya yang ada dengan siklus

sistem tersebut. Untuk ion yang di absorbsi, masukan ini tidak berarti

dibandingkan dengan dengan jumlah seluruhnya yang ada, termasuk

kehilangana karena pencucian dalam tanah-tanah subur.

Siklus nitrogen adalah kompleks dan kompertemen organik merupakan

bagian yang dominan, beberapa macam bakteri terlihat dalam pengubahan

NH4+ menjadi NO3+ (Nitrobacter, Nitrosomonas, Nitrosococcus adalah yang

paling penting), tetapi kedua bentuk itu dapat diambil oleh banyak tanaman

dengan fasilitas yang sama.

13

Lebih penting lagi adalah produksi NH4+ yang dihasilkan dari bahan

organik yang dibawa oleh bermacam-macam fungsi dan bakteri. Perombak

dekomposisi ini juga membutuhkan N, tetapi jika bahan mempunyai

kandungan N rendah, bahan itu akan dipesatukan ke dalam biomassa dan tidak

dibebaskan, sampai penyediaan karbon berkurang.

Rasio Carbon-Nitrogen (C/N) merupakan cara untuk menunjukkan

gambaran kandungan Nitrogen relatif . Rasio C/N dari bahan organik

merupakan petunjuk kemungkinan kekurangan nitrogen dan persaingan di

antara mikroba-mikroba dan tanaman tingkat tinggi dalam penggunaan

nitrogen yang tersedia dalam tanah.

Didalam siklusnya nitrogen di dalam tanah mengalami mineralisasi,

sedangkan bahan mineral mengalami imobilisasi. Hasil yang diperoleh

menunjukan bahwa N yang hilang ke atmosfir merupakan bagian terbesar.

Secara teoritis, di simpulkan bahwa N yang terdapat di dalam tanah akan habis

terangkut dalam waktu yang sangat lama dan sebagian besar N yang tertinggal

didalam tanah sesudah tahun pertama bukan dalam bentuk nitrat tetapi dalam

bentuk bahan organik .

Ketersediaan N tanah dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti

iklim dan macam vegetasi yang kesemuanya dipengaruhi oleh keadaan

setempat seperti topogrifi, batuan induk, kegiatan manusia dan waktu.

2. Beberapa Aplikasi Untuk Mempertahankan Ketersediaan Nitrogen

Bahan organik meningkatkan produktifitas tanah melalui mineralisasi zat-

zat hara. Bahan organik mempunyai kapasitas tukar kation yang tinggi, daya

ikat air yang tinggi dan mampu meningkatkan sifat fisik tanah.

Penambahan sebagian besar nitrogen secara alami ketanah ditambahkan

melalui fiksasi biologis simbiotik dan non simbiotik seperti melalui penamaan

tanaman leguminosa dan pemberian Azolla. Bakteri Rhizobium yang hidup

secara simbiotik pada bintil akar tanaman leguminosa memfiksasi nitrogen

dengan enzim nitrogenase yang berkombinasi dengan molekul dinitrogen (N2).

Nitrogen di dalam tanah terdapat dalam bentuk organik dan anorganik.

Dengan komposisi nitrogen di atmosfir (79%), nitrogen masih merupakan

14

faktor pembatas bagi penyediaan makanan bagi manusia dan hewan. Hal ini

disebabkan karena sebagai gas padat, nitrogen tidak bereaksi dengan unsur-

unsur lainnya agar dapat digunakan..

Faktor utama yang mempengaruhi keputusan pengelolaan mengenai

penggunaan dan pemakaian pupuk adalah kehilangan nitrat karena pencucian

denitrifikasi dan kehilangan nitrogen sebagai N2, kehilangan amonia karena

penguapan.

Proses-proses dalam Daur Nitrogen

Nitrogen hadir di lingkungan dalam berbagai bentuk kimia termasuk

nitrogen organik, amonium (NH4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan gas nitrogen

(N2). Nitrogen organik dapat berupa organisme hidup, atau humus, dan dalam

produk antara dekomposisi bahan organik atau humus dibangun. Proses siklus

nitrogen mengubah nitrogen dari satu bentuk kimia lain. Banyak proses yang

dilakukan oleh mikroba baik untuk menghasilkan energi atau menumpuk nitrogen

dalam bentuk yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Diagram di atas menunjukkan

bagaimana proses-proses cocok bersama untuk membentuk siklus nitrogen.

15

1. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah

nitrogen di udara menjadi ammonia (NH3). Mikroorganisme yang mem-fiksasi

nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaze yang

dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Reaksi untuk fiksasi nitrogen

biologis ini dapat ditulis sebagai berikut :

N2 + 8H+ + 8e− 2NH3 + H2

Mikro organisme yang melakukan fiksasi nitrogen antara lain :

Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Selain itu

ganggang hijau biru juga dapat memfiksasi nitrogen. Beberapa tanaman yang

lebih tinggi, dan beberapa hewan (rayap), telah membentuk asosiasi (simbiosis)

dengan diazotrof. Selain dilakukan oleh mikroorganisme, fiksasi nitrogen juga

terjadi pada proses non-biologis, contohnya sambaran petir. Lebih jauh, ada empat

cara yang dapat mengkonversi unsur nitrogen di atmosfer menjadi bentuk yang

lebih reaktif :

a. Fiksasi biologis : beberapa bakteri simbiotik (paling sering dikaitkan dengan

tanaman polongan) dan beberapa bakteri yang hidup bebas dapat memperbaiki

nitrogen sebagai nitrogen organik. Sebuah contoh dari bakteri pengikat

nitrogen adalah bakteri Rhizobium mutualistik, yang hidup dalam nodul akar

kacang-kacangan. Spesies ini diazotrophs. Sebuah contoh dari hidup bebas

bakteri Azotobacter.

b. Industri fiksasi nitrogen : Di bawah tekanan besar, pada suhu 6000C, dan

dengan penggunaan katalis besi, nitrogen atmosfer dan hidrogen (biasanya

berasal dari gas alam atau minyak bumi) dapat dikombinasikan untuk

membentuk amonia (NH3). Dalam proses Haber-Bosch, N2 adalah diubah

bersamaan dengan gas hidrogen (H2) menjadi amonia (NH3), yang digunakan

untuk membuat pupuk dan bahan peledak.

c. Pembakaran bahan bakar fosil : mesin mobil dan pembangkit listrik termal,

yang melepaskan berbagai nitrogen oksida (NOx).

d. Proses lain: Selain itu, pembentukan NO dari N2 dan O2 karena foton dan

terutama petir, dapat memfiksasi nitrogen.

16

2. Asimilasi

Tanaman mendapatkan nitrogen dari tanah melalui absorbsi akar baik

dalam bentuk ion nitrat atau ion amonium. Sedangkan hewan memperoleh

nitrogen dari tanaman yang mereka makan.

Tanaman dapat menyerap ion nitrat atau amonium dari tanah melalui

rambut akarnya. Jika nitrat diserap, pertama-tama direduksi menjadi ion nitrit dan

kemudian ion amonium untuk dimasukkan ke dalam asam amino, asam nukleat,

dan klorofil. Pada tanaman yang memiliki hubungan mutualistik dengan rhizobia,

nitrogen dapat berasimilasi dalam bentuk ion amonium langsung dari nodul.

Hewan, jamur, dan organisme heterotrof lain mendapatkan nitrogen sebagai asam

amino, nukleotida dan molekul organik kecil.

3. Amonifikasi

Jika tumbuhan atau hewan mati, nitrogen organik diubah menjadi

amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur.

4. Nitrifikasi

Konversi amonium menjadi nitrat dilakukan terutama oleh bakteri yang

hidup di dalam tanah dan bakteri nitrifikasi lainnya. Tahap utama nitrifikasi,

bakteri nitrifikasi seperti spesies Nitrosomonas mengoksidasi amonium (NH4+)

dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-). Spesies bakteri lain, seperti

Nitrobacter, bertanggung jawab untuk oksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-).

Proses konversi nitrit menjadi nitrat sangat penting karena nitrit merupakan racun

bagi kehidupan tanaman.

Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :

1. NH3 + CO2 + 1.5 O2 + Nitrosomonas → NO2- + H2O + H+

2. NO2- + CO2 + 0.5 O2 + Nitrobacter → NO3

-

3. NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−

4. NO2− + H2O → NO3

− + 2H+ + 2e

17

catatan :

"Karena kelarutannya yang sangat tinggi, nitrat dapat memasukkan air

tanah. Peningkatan nitrat dalam air tanah merupakan masalah bagi air minum,

karena nitrat dapat mengganggu tingkat oksigen darah pada bayi dan

menyebabkan sindrom methemoglobinemia atau bayi biru. Ketika air tanah

mengisi aliran sungai, nitrat yang memperkaya air tanah dapat berkontribusi untuk

eutrofikasi, sebuah proses dimana populasi alga meledak, terutama populasi alga

biru-hijau.

Hal ini juga dapat menyebabkan kematian kehidupan akuatik karena

permintaan yang berlebihan untuk oksigen. Meskipun tidak secara langsung

beracun untuk ikan hidup (seperti amonia), nitrat dapat memiliki efek tidak

langsung pada ikan jika berkontribusi untuk eutrofikasi ini." 

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas

nitrogen (N2), untuk menyelesaikan siklus nitrogen. Proses ini dilakukan oleh

spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik.

Mereka menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron di tempat oksigen selama

respirasi. Fakultatif anaerob bakteri ini juga dapat hidup dalam kondisi aerobik.

Denitrifikasi umumnya berlangsung melalui beberapa kombinasi dari

bentuk peralihan sebagai berikut:

NO3− → NO2

− → NO + N2O → N2 (g)

Proses denitrifikasi lengkap dapat dinyatakan sebagai reaksi redoks:

2NO3− + 10e− + 12H+ → N2 + 6H2O

6. Oksidasi Amonia Anaerobik

Dalam proses biologis, nitrit dan amonium dikonversi langsung ke elemen

(N2) gas nitrogen. Proses ini membentuk sebagian besar dari konversi nitrogen

unsur di lautan. Reduksi dalam kondisi anoxic juga dapat terjadi melalui proses

yang disebut oksidasi amonia anaerobik

18

19

BAB IV PEMBUATAN NITROGEN

Proses Pembuatan Nitrogen

1. Filtrasi

Udara bebas yang menjadi feed atau umpan sebagai bahan baku

pembuatan gas nitrogen terlebih dahulu disaring dengan menggunakan filter

dengan kerapatan (mesh) tertentu sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow

compressor.

Contoh gas pengotor / debris (partikel kasar yang tidak dikehendaki) : uap

air, karbondioksida, debu juga bisa menjadi zat pengotor pada udara bebas. Zat

pengotor ini harus dihilangkan karena dapat menyebabkan penyumbatan pada

peralatan,  tingkat bahaya yang dapat ditimbulkan, korosi, dan juga dalam batas

– batas tertentu dilarang terkandung dalam spesifikasi produk akhir.

2. Kompressi

Udara yang telah difilter diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan

tekanannya. Efisiensi kompresor sangatlah penting, oleh karena itu dibutuhkan

pemilihan jenis kompresor yang tepat. Umumnya digunakan kompresor tipe

turbo (sentrifugal) multi stage dengan pendingin diantara stagenya.

Energi yang digunakan akan sebanding dengan besar energi output produk

ditambah cold production.

3. Cooling Water

Air umumnya digunakan sebagai pendingin pada industry sebab air

tersedia jumlahya dan mudah ditangani. Air juga mampu menyerap sejumlah

besar enegi per satuan volume dan tidak mengalami ekspansi maupun

pengerutan dalam rentang temperature yang biasanya dialaminya. System

penguapan terbuka merupakan tipe system pendingin yang umumnya

digunakan dalam plant pemisahan udara.

20

Outlet compressor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada

proses selanjutnya, maka dibutuhkan pendinginan sampai pada temperature

desain (tergantung dari spesifikasi alat dan bahan yang digunakan pada proses).

Pada sebagian industry menggunakan system direct cooler pada proses

pendinginannya, dimana terjadi kontak langsung antara udara dengan air pada

sepanjang tray direct cooler. Direct cooler mempunyai kelebihan dari pada

proses pendinginan yang menggunakan tube atau shell cooler, dimana

temperature yang bisa dicapai yaitu 2ºC, sedang pada tube atau shell cooler

hanya sekitar 8ºC, efek pengguyuran (scrubbing) dari air juga dapat membantu

menurunkan kandungan partikel dan menyerap pengotor yang terbawa udara.

Namun jika direct cooler tidak terjaga,seperti ∆P tinggi (pada aliran dan udara

masuk) dan tinggi cairan (pada aliran air). Oleh karena tingginya perbedaan

temperature yang melalui tray bawah unit, maka pada tray ini sangat mungkin

terjadi pembentukan kerak. Untuk alasan itu, water treatment harus bekerja

efektif dan tray harus dibersihkan dan diperiksa jika memungkinkan.

4. Purrification (Pemurnian)

Air, CO2, Hidrokarbon adalah unsur pengotor udara yang akan menggangu

proses, air dan CO2 akan membeku lebih awal (titik beku lebih tinggi dari pada

Nitrogen sehingga berpotensi menyumbat di bagian-bagian tertentu dalam

proses). Sedangkan Hidrokarbon berpotensi menyebabkan ledakan di daerah

bagian bawah kolom distilasi (tempat terjadinya penumpukan hidrokarbon).

Di PPU (pre purification unit) terdapat beberapa lapisan, umumnya terdiri

dari molecular shieve (butiran-butiran ukuran mikro berlubang yang seukuran

dengan dimensi partikel CO2, H2O dan beberapa jenis hidrokarbon), tujuannya

untuk memerangkap CO2, H2O dan hidrokarbon. lapisan lainnya adalah

alumina yang bertujuan untuk memerangkap H2O yang lolos dari lapisan

pertama.

5. Heat Exchanger (Pemindah Panas)

Udara yang telah murni dimasukkan ke kolom distilasi melewati heat

exchanger (untuk pendinginan awal, yg disilangkan dengan keluaran expander)

21

sebagai feed gas (untuk terjadinya distilasi dibutuhkan feed gas dari bawah

kolom dan reflux dari atas kolom dengan rasio 10:7 untuk tipe packed tray).

6. Ekspansi

Sebagian udara diumpankan ke expander untuk memproduksi dingin yang

dibutuhkan proses (reflux dan heat loss recovery) sehingga keluarannya

berbentuk cairan yang di umpankan ke atas kolom melewati heat exchanger

sebagai reflux. Untuk ini, expander membutuhkan penyerap energi sebesar

cold production yang diinginkan, bisa dicouple dengan alat oil brake,

generator, kompressor atau yang lainnya.

7. Distilasi

Pada proses ini final terjadi proses pemisahan antara gas – gas yang

terkandung pada udara bebas sebagai umpan melalui perbedaan titik didih

(relative volatilitas).

Kolom yang telah diumpani oleh feedgas dan reflux dengan proporsional

akan menghasilkan homogenitas di area-area tertentu, bagian atas kolom akan

homogen dengan Nitrogen, bawah kolom dengan oksigen, ini dikarenakan

beda titik cair, pada temperatur kolom sebesar -1700C, oksigen lebih cenderung

untuk berubah menjadi cairan (titik cair O2 = -1830C pada atm pressure) dan

menuju bawah kolom, sedangkan nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas

(titik cair N2 = -195,80C pada atm pressure) dan menuju bagian atas kolom.

Pada kolom terdapat tray bertingkat yang memungkinkan terjadinya lebih

banyak pergesekan antara feed gas dan reflux sehingga lebih memungkinkan

bagi kedua jenis stream untuk bertukar properti. Feed gas akan diserap

sebagian energinya sehingga menjadi lebih dingin dan membuat O2 melambat

dan cenderung mencair, sedangkan N2 karena masih jauh dari titik cairnya akan

tetap berupa gas.

22

DAFTAR PUSTAKA

http://www.suryabiru.co.id/nitrogen.htm

http://djeecintalaut.files.wordpress.com/2010/04/siklus-nitrogen2.jpg

http://www.scribd.com/doc/24553568/Makalah-Unsur-Nitrogen

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-sma-ma/minyak-bumi-kimia-

sma-ma/oksida-nitrogen-no-dan-no2/

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-nitrogen.html

www.chem-is-try.org/tabel_periodik/ nitrogen /

http://www.scribd.com/doc/45928392/identifikasi-nsp

http://www.scribd.com/doc/53406577/Rudi-Analisis-Unsur

23