Kegunaan Logam Alkali Dan Beberapa Senyawa Alkali

            Natrium merupakan salah satu logam alkali yang dimanfaatkan untuk pembuatan lampu. Lampu ini dikenal dengan nama lampu natrium. Lampu natrium umumnya digunakan sebagai lampu penerangan dijalan-jalan raya. Lampu natrium ditandai dengan warna kuning cemerlang yang mampu menembus kabut. Dibanding logam murninya, senyawa-senyawa yang dibentuk dari logam alkali lebih banyak dimanfaatkan.

 

 

Beberapa Senyawa Alkali Dan Kegunaannya

1.    Senyawa Hidrogen

Hidrogen adalah unsur paling sederhana dengan massa terkecil. Unsur ini paling banyak dijumpai di alam semesta dan perannya sangat penting dalam industri. Hidrogen adalah gas yang tidak mempunyai warna dan juga tidak memiliki bau. Dalam sistem periodik, hidrogen merupakan unsur yang paling ringan. Gas hidrogen terdiri atas molekul-molekul diatomik (dua atom) H₂.

Dalam molekul hidrogen, setiap atom menyumbangkan satu elektron pada ikatan kovalen yang menyatukan molekul. Hidrogen sangat mudah terbakar. Hidrogen terbakar dengan oksigen dan membentuk air. Hidrogen ditemukan dalam aneka senyawa. Senyawa tersebut merupakan asam-asaman hidroksida dan hidrokarbon.

Hidogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.

 

Sejarah Penemuan Dan Penggunaan Hidrogen

            Gas hidrogen, H₂, pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T.Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelus, 1493 – 1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat. Dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru.

            Robert Boyle menemukan kembali dan mendeskripsikan reaksi antara besi dan asam yang menghasilkan gas hidrogen. Pada tahun 1766, Henry Cavendish adalah orang yang pertama mengenali gas hidrogen sebagai zat diskret dengan mengidentifikasikan gas tersebut dari reaksi logam-asam sebagai “udara yang mudah terbakar”. Pada tahun 1871 dia lebih lanjut menemukan bahwa gas ini menghasilkan air ketika dibakar.

            Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa. Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian.

            Deuterium ditemukan pada Desember 1931 oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, dan Paul Harteck. Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dan kawan-kawan pada tahun 1932. Salah satu dari penggunaan pertama H₂ adalah untuk sinar sorot.

            Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783. Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen. Bangsawan Jerman Ferdinand Von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana pada tahun 1900. Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35.000 penumpang tanpa insiden yang serius.

            Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R 34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H₂ digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937. Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut pabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas penggunaan hidrogen muncul. (Sumber: Wikipedia)

 

Isotop

            Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama yang memiliki jumlah neutron yang berbeda dalam intinya. Hampir semua atom hidrogen terdiri dari satu elektron yang mengorbit sebuah proton. Dari setiap satu juta atom hidrogen, 150 atom memiliki inti yang mengandung satu neutron sekaligus satu proton. Isotop hidrogen ini disebut deuterium (D).

            Isotop memiliki sifat kimia yang sama karena jumlah elektron yang dimilikinya sama. Deuterium berikatan dengan oksigen membentuk air berat, D₂O. Cairan ini digunakan dalam reaktor-reaktor nuklir dan dalam eksperimen-eksperimen kimia. Isotop hidrogen ketiga disebut tritium (T), tritium dibuat dalam reaktor-reaktor kimia dan bersifat radioaktif.

            Isotop yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat berrmuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik.

            Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak reaksi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrodinger dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum.

 

Fakta Singkat Hidrogen

§  Nomor atom                                         : 1

§  Massa atom                                           : 1.007825 g/mol

§  Elektronegativitas menurut Pauling     : 2.1

§  Titik lebur                                             : -259,2 ℃

§  Titik didih                                             : -252,8 ℃

§  Radius Vanderwaals                            : 0,12 nm

§  Radius ionik                                         : 0,208 (-1) nm

§  Isotop                                                   : 3

§  Energi ionisasi pertama                         : 1311 kJ/mol

§  Ditemukan oleh                                    : Henry Cavendish pada 1766

 

 

Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen

            Hidrogen merupakan unsur pertama dalam tabel periodik. Dalam kondisi normal, hidrogen merupakan gas yang tidak berbau dan tidak berwarna yang dibentuk oleh molekul diatomik, H₂.

            Atom hidrogen, simbol H, dibentuk oleh inti dengan satu unit muatan positif dan satu elektron. Nomor atom hidrogen adalah 1 dan berat atom 1,00797 g/mol. Hidrogen merupakan salah satu unsur utama dalam air dan semua bahan organik serta tersebar luas tidak hanya di bumi tetapi juga di seluruh alam semesta.

            Terdapat tiga isotop hidrogen yaitu protium, massa 1, ditemukan di lebih dari 99.985% unsur alami; deuterium, massa 2 ditemukan di alam sekitar 0,015%; dan tritium, massa 3, yang muncul dalam jumlah kecil di alam, tetapi dapat diproduksi secara artifisial oleh berbagai reaksi nuklir.

            Hidrogen memiliki berat molekul 2,01594 g. Dalam bentuk gas, hidrogen memiliki kerapatan 0,071 g/l pada 0 ℃ dan 1 atm. Kepadatan reaktif hidogen dibandingkan udara adalah 0,0695. Hidrogen adalah zat yang paling mudah terbakar dari semua zat yang dikenal.

            Atom hidrogen adalah gen reduktif kuat, bahkan pada suhu kamar. Unsur ini bereaksi dengan oksida dan klorida berbagai logam, seperti perak, tembaga, timbal, bismut dan merkuri, untuk menghasilkan logam bebas.

            Hidrogen bereaksi dengan sejumlah elemen, logam dan non-logam, untuk menghasilkan hidrida, seperti NaH, KH, H₂S, dan PH₃. Atom hidrogen menghasilkan hidrogen peroksida H₂O₂, saat berikatan dengan oksigen.

             

Kegunaan Hidrogen      

Manfaat hidrogen ditemukan dalam berbagai bidang.

§  Dalam kimia organik, hidrogen dipakai sebagai pesintesis senyawa-senyawa organik seperti senyawa aldehid.

§  Dalam bidang industri, hidrogen banyak digunakan seperti pembuatan bahan bakar fosil, pupuk, meningkatkan kejenuhan minyak, pemurnian minyak bumi, pembuatan metanol, sebagai sel bahan bakar serta berperan dalam proses hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, hidrocracking.

§  Dalam bidang fisika dan teknik, hidrogen digunakan sebagai sheilding gas dan zat pendingin rotor.

§  Sejumlah besar hidrogen digunakan pula dalam hidrogenasi katalitik minyak nabati tak jenuh untuk mendapatkan lemak padat. Hidrogenasi digunakan dalam pembuatan produk kimia organik.

§  Sejumlah besar hidrogen digunakan sebagai bahan bakar roket yang dikombinasikan dengan oksigen atau fluor.

§  Hidrogen dapat dibakar dalam mesin pembakaran internal. Sel bahan bakar hidrogen merupakan alternatif bagi mesin konvensional.

 

Efek Kesehatan Hidrogen

§  Konsentrasi tinggi gas ini dapat memicu lingkungan menjadi kekurangan oksigen. Individu yang berada dalam kondisi seperti itu mungkin mengalami gejala yang meliputi sakit kepala, dering di telinga, pusing, mual, mengantuk, pingsan, muntah dan depresi.

§  Kulit korban mungkin menjadi berwarna biru karena kekurangan oksigen. Dalam kasus parah, kematian dapat terjadi.

§  Selain itu, hidrogen diperkirakan menyebabkan mutagenisitas, embryotoxicity, serta teratogenik atau toksisitas reproduksi.

 

Dampak Hidrogen Pada Lingkungan

§  Hidrogen merupakan pembentuk 0,15% kerak bumi dan merupakan unsur utama dalam air.

§  Hidrogen terjadi secara alami di atmosfer. Gas tersebut akan hilang dengan cepat di daerah yang berventilasi baik.

§  Tidak ada dampak khusus hidrogen pada lingkungan. Hewan mungkin akan kesulitan bernafas saat berada di lingkungan dengan konsentrasi hidrogen tinggi.

§  Sedangkan pada kehidupan air, belum ditemukan bukti efek negatif hidrogen.

 

 Cara Pembuatan Hidrogen

            Hidrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Hidrogen atau H₂ mempunyai kandungan energi per satuan berat tertinggi, dibandingkan dengan bahan bakar manapun.

            Hidrogen merupakan unsur yang sangat aktif secara kimia, sehingga jarang sekali ditemukan dalam bentuk bebas. Di alam, hidrogen terdapat dalam bentuk senyawa dengan unsur lain, seperti dengan oksigen dalam air atau dengan karbon dan metana. Sehingga untuk dapat memanfaatkannya, hidrogen harus dipisahkan terlebih dahulu dari senyawanya agar dapat digunakan sebagai bahan bakar.

            Ada beberapa metode pembuatan gas hidrogen yang telah kita kenal. Namun semua metode pembuatan tersebut prinsipnya sama, yaitu memisahkan hidrogen dari unsur lain dalam senyawanya.

            Tiap-tiap metode memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing. Tetapi secara umum parameter yang dapat dipertimbangkan dalam memilih metode pembuatan H₂ adalah biaya, emisi yang dihasilkan, kelaikan secara ekonomi, skala produksi dan bahan baku. Sekarang mari kita bahas satu per satu metode-metodenya.

 

1.    Steam Reforming

Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propana atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700 – 1000 ℃) dengan bantuan katalis, untuk menghasilkan hidrogen, karbondioksida (CO­₂) dan karbon monoksida (CO). Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon monoksida dengan steam, yang menghasilkan hidrogen dan karbon dioksida. Persamaan reaksi yang terjadi pada proses ini adalah:

 

CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

CO + H₂O  → CO₂ + H₂

 

Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan karbon dioksida dengan cara penyerapan. Saat ini, steam reforming banyak digunakan untuk memproduksi gas hidrogen secara komersil di berbagai sektor industri, diantaranya industri pupuk dan hidrogen peroksida (H₂O₂). Akan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung dari ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas CO₂, sebagai gas efek rumah kaca.