ACARA III

PENENTUAN BILANGAN OKSIDASI NITROGEN

A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM

1. Tujuan Praktikum

a. Mempelajari reaksi redoks asam nitrat dan garam nitrat.

b. Mempelajari reaksi redoks nitrit.

2. Waktu Praktikum

Senin, 13 Oktober 2014

3. Tempat Praktikum

Lantai III, Laboratorium Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Mataram.

B. LANDASAN TEORI

Nitrogen adalah gas tak berwarna dan tak berasa yang menempati 78,1%

atmosfer (persen atmosfir). Nitrogen dihasilkan dalam jumlah besar bersama oksigen

dengan mencairkan udara dan diikuti proses fraksinasi nitrogen. Nitrogen adalah gas

yang inert di suhu kamar namun dikonversi menjadi amonia di industri. Sebab dari

keinertannya adalah tingginya ikatan rangkap tiga N N. Nitrogen dikonversi melalui

proses fiksasi biologis dan disintesis menjadi ammonia (Saito, 2008 : 66).

Nitrogen adalah salah satu unsur golongan VA yang merupakan unsur non

logam dan gas yang paling banyak di atmosfer bumi (sekitar 78%). Nitrogen merupakan

unsur yang relatif stabil tetapi dapat membentuk isotop-isotop yang 4 diantaranya

bersifat radioaktif. Di alam nitrogen terdapat dalam bentus gas N2 yang tidak berwarna,

tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun. Pada suhu yang rendah nitrogen dapat

membentuk cairan atau bahkan kristal padat yang tak berwarna (bening). Selain itu

nitrogen juga dapat dalam bentuk senyawa nitrat, protein dan beberapa mineral yang

penting seperti (KNO3) dan senyawa chili (NaNO3) (Sunardi, 2006:61).

Dalam sistem periodik unsur, nitrogen menempati golongan VA, memiliki

nomor atom 7 dan electron valensinya 2s2 2p3. Isotop yang dikenal adalah 14N dan 15N.

Di alam nitrogen ditemukan bebas di udara yakni 78 % dari volume udara, sebagai

29

amoniak yang berasal dari dekomposisi senyawa nitrogen organik, dan dalam beberapa

mineral nitrat (KNO3 dan NaNO3).Jaringan organisme hidup mengandung nitrogen,

seperti dalam protein. Dalam keadaan bebas, nitrogen merupakan molekul diatomik

(N2) yang cukup stabil. Gas ini tidak berwarna, tidak berbau, dan kurang reaktif dengan

titik didih -196°C dan titik bekunya -210°C. kekurang reaktifannya disebabkan karena

adanya ikatan rangkap tiga yang mempunyai energi ikatan 946 kJ/mol (Partana, 2003 :

89).

Nitrogen merupakan hara makro utama yang sangat penting dalam perubahan

tanaman. Nitrogen diserap oleh tanaman dalam bentuk ion NO3- atau NH4+ dari tanah.

Tanaman padi mampu menyerap unsur N dari tanah sekitar 19 - 47%. Kandungan N

pada tanaman pada daerah penelitian secara keseluruhan dari hasil analisa tanaman pada

ke-7 sampel ini memiliki kandungan N yang rendah. Penyerapan N pada proses

pembentukan lebih tinggi dibandingkan dengan proses lainnya. Hal ini dapat terjadi

karena proses pembentukan merupakan proses vegetatif sehingga penyerapan N lebih ke

daun tanaman. Fungsi daripada unsur nitrogen pada tanaman adalah meningkatkan

pertumbuhan vegetatif, meningkatkan kadar protein dalam tanah, meningkatkan

perkembangbiakan mikroorganisme dalam tanah (Patti, 2013).

Metabolisme nitrogen dalam jaringan tanaman diawali dengan masuknya

sumber nitrogen yang berada di media kultur, yaitu ion-ion NO3- (anion) dan NH4+

(kation) diserap tumbuhan melalui transpor aktif, dengan bantuan energi oleh NADPH.

Karena permeabilitas membran plasma terhadap ion sangat kecil, maka tidak dapat

ditembus secara difusi. Sumber nitrat (NO3-) yang diserap akan berasimilasi di dalam sel

dengan cara, nitrat (NO3-) direduksi menjadi nitrit (NO2-) oleh enzim nitrat reduktase di

sitosol (Mukaromah, 2013).

C. ALAT DAN BAHAN

1. Alat-alat Praktikum

a. Gelas arloji

b. Gelas kimia 250 ml

c. Pembakar spiritus

d. Penjepit besi

e. Penjepit kayu

f. Pipet tetes

30

g. Pipet volume 10 ml

h. Rubber bulb

i. Rak tabung reaksi

j. Sendok

k. Stopwatch

l. Tabung reaksi besar

m. Tabung reaksi kecil

n. Spatula

o. Timbangan analitik

2. Bahan-bahan Praktikum

a. Aquades (H2O (l))

b. Aluminium (Al (s))

c. Es batu

d. Kertas lakmus

e. Korek api

f. KI (aq) 10%

g. KNO3 (s)

h. Larutan HNO3 pekat

i. Larutan HNO3 3 M

j. Larutan KMnO4

k. NaNO3 (s)

l. NaOH (aq)

m. Logam Cu

n. Padatan Cu(NO3)2

D. SKEMA KERJA

1. Reaksi Redoks Asam Nitrat dan Garam Nitrat

Eksperimen 1

Logam Tembaga

Dimasukkan ke dalam tabung reaksi

+ 15 tetes HNO3 pekat

Hasil

31

Eksperimen 2

KNO3 padat

Diuji gas yang dihasilkan dan sisa zat

dalam tabung

Hasil

Cu(NO3)2

Diuji gas yang dihasilkan dan sisa zat

dalam tabung

Hasil

Eksperimen 3

2. Reaksi Redoks Asam Nitrat

10 mL H2SO4 encer

Dimasukkan dalam tabung reaksi

Didinginkan dengan es batu (± 5 menit)

+ 1 gr NaNO3

Hasil

32

2 mL HNO3 3 M

Dimasukkan dalam tabung reaksi

+ 5 mL larutan NaOH 0,1 M

+ sekeping logam Al

Gas yang dihasilkan diperiksa dengan kertas lakmusHasil

Tabung Reaksi 1

Hasil Hasil Hasil

Tabung Reaksi 2 Tabung reaksi 3

Δ

Diperhatikan gas

+ 5 tetes KI 10%

+ 5 tetes Larutan KMnO4

E. HASIL PENGAMATAN

NO. PROSEDUR PERCOBAAN HASIL PENGAMATAN

1 Pembuatan Hidrogen dengan Asam

a. - Logam Zn + CuSO4

- Logam Zn + CuSO4 + H2SO4

- Dihubungkan ke erlenmeyer dengan

pipa U

b. - Logam Zn + CuSO4

- Logam Zn + CuSO4 + H2SO4

- Dipanaskan dan diuji adanya gas pada

ujung pipa

-

- Warna awal Zn silver, CuSO4

berwarna biru tua, setelah

dicampurkan larutan CuSO4

menjadi biru muda dan logam Zn

menjadi terkorosi.

- Tabung reaksi terasa panas, larutan

menjadi putih keruh (H2SO4

bereaksi), logam mengalami korosi

dan berwarna hitam kemerahan.

- Terdapat gelembung pada air.

- Warna awal Zn silver, CuSO4

berwarna biru tua, setelah

dicampurkan larutan CuSO4

menjadi biru muda dan logam Zn

menjadi terkorosi.

- Tabung reaksi terasa panas, larutan

menjadi putih keruh (H2SO4

bereaksi), logam mengalami korosi

dan berwarna hitam kemerahan.

- Larutan menjadi putih keruh,

terdapat gas pada tabung reaksi.

-

2 Pembuatan Hidrogen dengan Basa

- Al + NaOH - Warna awal aluminium foil silver,

dan NaOH bening, setelah

33

- Dipanaskan

- Gas yang keluar diuji

dicampur larutan tetap bening,

aluminium mengapung.

- Al tidak larut, terdapat gelembung.

- Terdapat letupan dan warna nyala

orange.

F. ANALISIS DATA

1. Perhitungan

Diketahui : HNO3 = 1,47 gr/ml

% HNO3 = 65 %

M HNO3 = 63,1 gr/mol

Ditanya : V pada konsentrasi 7M, 3M, dan 2M …?

Penyelesaiaan

M2 =

=

= 14,525 4M

Untuk konsentrasi 7 M

V1· M1 = V2· M2

V1 =

=

V1 = 4,1498 ml

Untuk konsentrasi 3 M

V1 =

34

=

V1 = 9,683 m

Untuk konsentrasi 2 M

V1 =

=

V1 = 14,5245 ml

2. Persamaan Reaksi

a. Reaksi Redoks Asam Nitrat dan Garam Nitrat

Eksperimen 1

Cu(s) + 4HNO3(l) pekat Cu(NO3)2(aq) + 2H2O(e) + 2NO2(g)

Cu(s) + HNO3(aq) encer Cu(NO3)2(aq) + 2HO(g) + 4H2O(e)

Eksperimen 2

KNO3(s) KNO2(aq) + O2(g)

Cu(NO3)2(s) CuO(aq) + 2NO2(g) + O2(g)

Eksperimen 3

H2SO4(aq) + 2NaNO2(s) → HNO2(aq) + HNO2(aq) + Na2SO4(aq)

HNO2(aq) 2NO(g) + H3O+(aq) + NO3

-(aq)

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)

4H+(aq) + 2HNO2(aq) + 2I-

(aq) n→ 2NO(g) + I2(g) + 2H2O(e)

3NO3-(aq) + 5OH-

(aq) + 8Al(s) + 18 H2O(e) → NH3(g) + 8[Al(OH)4]-(aq)

b. Reaksi Redoks Asam Nitrit

35

H2SO4(aq) + 2NaNO2(s) → HNO2(g) + Na2SO4(aq)

HNO2(aq) 2NO(g) + H3O+(aq) + NO3

-(aq)

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)

4H+(aq) + 2HNO2(aq) + 2I-

(aq) → 2NO(g) + I2(g) +2H2O(l)

H+ (aq) + 5HNO2(aq) + 2MnO4

-(aq) → 2Mn2+

(aq) + 3NO3-(aq) +3H2O(e)

G. PEMBAHASAN

Nitrogen adalah unsur kimia dalam tabel periodik memiliki lambang N dan

nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan

merupakan gas diatomik bukan logam yang stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur

atau senyawa lainnya. Nitrogen dinamakan zat lemas karena zat ini bersifat malas, tidak

aktif bereaksi dengan unsur lainnya. Nitrogen mengisi 78,08% atmosfer Bumi dan

terdapat dalam banyak jaringan hidup. Zat ini membentuk banyak senyawa penting

seperti asam amino, amoniak, asam nitrat dan sianida. Nitrogen mempunyai 5 elektron

di kulit terluarnya. Ikatan rangkap tiga dalam molekul gas nitrogen (N2) adalah yang

terkuat. Nitrogen mengembun pada suhu -196 ºC dan membeku pada suhu -210 ºC.

Praktikum kali ini bertujuan untuk mempelajari reaksi redoks asam nitrat,

garam nitrat dan reaksi redok nitrit. Pada percobaan pertama yaitu reaksi redoks asam

nitrat dan garam nitrat dilakukan 3 eksperimen. Pada eksperimen perrama logam Cu

direaksikan dengan HNO3 pekat menghasilkan larutan berwarna biru pekat dan timbul

gas berwarna coklat juga terasa panas. Warna biru larutan disebabkan karena terjadi

proses oksidasai pada logam Cu menjadi Cu2+ sehingga Cu mengalami kenaikan

bilangan oksidasi dari 0 menjadi 2+ yang berikatan membentuk senyawa Cu(NO3)2 dan

ion NO3-. Timbulnya gas dan terasa panas dikarenakan dalam proses reaksi penguraian

secara reduksi-oksidasi menimbulkan energi serta tekanan yang sukup besar sehingga

terbentuk sebagian produk dari nitrogen yang berupa gas. Dalam proses ini nitrogen

mengalami perubahan biloks dari +5 menjadi +4 sehingga nitrogen bertindak sebagai

oksidator. Selanjutnya logam Cu direaksikan dengan larutan HNO3 7 M menghasilkan

larutan berwarna biru, terbentuk gas dan logam Cu larut. Pada eksperimen ini gas yang

terbentuk tidak berwarna seperti gas yang terbentuk pada eksperimen sebelumnya.

Dalam eksperimen ini nitrogen mengalami reduksi karena biloksnya menurun dari +5 36

menjadi +2. Semakin tinggi konsentrasi HNO3, kemampuan untuk mengoksidasi

tembaga juga akan semakin besar.

Eksperimen kedua padatan KNO3 diapansakan dihasilkan larutan bening dan

terdapat gas tak berwarna. Gas yang terbentuk merupakan gas O2 dan saat diuji dengan

kertas lakmus dihasilkan bahwa KNO3 bersifat asam karena kertas lakmus merah tidak

berubah warna. Selanjutnya padatan CU(NO3)2 dipanaskan menghasilkan gas yang

berwarna putih, yang merupakan perpaduan gas NO2 dan O2. Padatan CU(NO3)2

awalanya berwarna biru setelah dipanaskan menjadi biru pekat. Hal ini karena senyawa

yang terbentuk merupakan senyawa kompleks akibat adanya unsur Cu yang merupakan

senyawa kompleks akibat adanya unsur Cu yang subkulit d-nya tidak terisi penuh

sehingga membentuk senyawa berwarna. Dalam eksperimen ini, nitrat (NO3) direduksi

menjadi nitrit (NO2) sehingga nitrogen bertindak sebagai oksidator karena mengalami

penurunan biloks. NO2 dapat larut dalam air membentuk asam nitrat dan nitrit sehingga

menyebabkan gas yang diuji menghasilkan sifat asam.

Eksperimen ketiga larutan HNO3 2 M (bening) direaksikan dengan larutan

NaOH menghasilkan warna larutan yang tetap bening. Berikut persamaa reaksi yang

terbentu :

HNO3 (aq) + NaOH (aq) NaNO3 (aq) + H2O (l)

Setelah dipanaskan dan ditambahkan dengan logam Al, logam Al tidak dapat larut.

Hal ini dikarenakan terdapat air (H2O) sehingga logam Al sukar bereaksi dengan

sempurna. Gas yang terbentuk dari eksperimen ini merupakan gas dari nitrogen yaitu

NH3. Perubahan biloks yang terjadi adalah +5 dari NO3- menjadi -3 dari NH3, ketika

bereaksi dengan unsur yang lebih elektropositif, biloks nitrogen menjadi negatif.

Percobaan kedua atau yang terakhir yaitu reaksi redoks asam nitrit. Pertama-

tama H2SO4 didinginkan terlebih dahulu agar partikel-partikelnya lebih besar sehingga

dapat mudah bereaksi. Pada percobaan ini larutan dibagi menjadi 3 bagian. Tabung I

H2SO4 dingin direaksikan dengan NaNO3 menghasilkan larutan berwarna bening dan

setelah dipanaskan tetap bening. Persamaan reaksi yang terbentuk adalah :

HNO2 (aq) 2NO2 (g) + H3O+ (aq) + NO3

- (aq)

Dalam reaksi ini nitrogen mengalami dua reaksi yaitu oksidasi dan reduksi. Reaksi ini

disebut reaksi disproporsionasi dimana asam nitrat (HNO2) berepran sebagai oksidator

dimana biloks meningkat. Tabung ke II ditambahkan KI 10 % menghasilkan warna

larutan bening. Seharusnya warna larutan yang terbentuk berwarna orange kekuningan

37

yang akan menjadi coklat karena merupakan warna iodine dalam larutan. Hal ini

terjadi karena pada saat pengambilan H2SO4 para praktikan terlalu dibiarkan lama di

udara bebas, sehingga reaksi yang terjadi tidak maksimal ataupun tidak terjadi. Pada

tabung ke III ditambahkan larutan KMnO4 menghasilkan larutan berwarna ungu

namun kembali bening.dalam tabung ini asam nitrat mereduksi MnO4+ menjadi Mn2+,

sementara HNO3 (+3) tereduksi menjadi NO3 (+5). Dalam reaksi ini nitrit tidak

mengalami disproporsionasi karena sifat MnO4- yang bertindak sebagai oksidator kuat

sehingga langsung mengoksidasi nitrit.

H. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Reaksi redoks asam nitrat dan garam nitrat dapat dilakukan melalui reaksi antara

tembaga dengan HNO3 pekat juga encer, KNO3 padat dan Cu(NO3)2 padat yang

dipanaskan serta HNO3 yang ditambahkan NaOH dan Al dimana akan merubah

biloks yang terbentuk sesuai senyawa yang terbentuk yaitu +5, +4, +3, +2, +1, 0, -

1, -2 dan -3 yang merupakan biloks nitrogen dari reaksi redoks.

2. Asam nitrit karena mudah mengalami penguraian dapat dibuat melalui H2SO4 yang

ditambahkan NaNO2, dimana untuk mengetahui perubahan biloks HNO2 dapat

dilakukan reaksi antara HNO2 dengan KI serta HNO2 dengan KMnO4. KMnO4

sebagai oksidator kuat membuat bilangan oksidasi nitrogen naik dari +3 menjadi

+5.

38

DAFTAR PUSTAKA

Mukaromah, Luluk, dkk. 2013. Pengaruh Sumber dan Konsentrasi Nitrogen terhadap

Pertumbuhan dan Perkembangan Biji Dendrobium laxiflorom J.J Smith secara

In Vitro. Surabaya : Institut Teknologi Sepuluh November (ITS).

Partana, Crys Fajar, dkk. 2008. Common Text Book Kimia Dasar 2. Yogyakarta : UNY.

Patti, P.S, dkk. 2013. Analisis Status Nitrogen dalam Kationnya dengan Serapan N oleh

Tanaman Padi Sawah di Desa Waimitas. Ambon : Universitas Pattimura.

Saito, Taro. 2008. Kimia Anorganik I. Tokyo : Wanny Publisher.

Sunardi. 2006. 116 Unsur Kimia Deskripsi dan Pemanfaatannya. Bandung : PT. Yrama

Widya.

39