Nitrogen dioksida (nitrogen dioxide) adalah senyawa anorganik yang memiliki rumus kimia NO2 dan massa molekul relatif (Mr) 46,0055. Senyawa ini sering disebut juga nitrogen peroksida (nitrogen peroxide).
Nitrogen dioksida terbentuk dalam konsentrasi kecil di atmosfer karena adanya oksidasi nitrogen monoksida di udara. Senyawa kimia ini ditemukan juga dalam gas buangan mesin pembakaran internal, dalam gas limbah industri dari pabrik yang menggunakan asam nitrat, dan asap rokok. Warna coklat yang terbentuk pada kabut asap di kawasan industri perkotaan, sebagian besarnya dikaitkan dengan kehadiran nitrogen dioksida.
1. Manfaat atau Penggunaan
Manfaat nitrogen dioksida sebagai berikut.
- sebagai perantara dalam memproduksi asam nitrat.
- digunakan dalam proses ruang timbal untuk membuat asam sulfat.
- sebagai agen nitrasi dan pengoksidasi.
- digunakan dalam bahan bakar roket.
- digunakan dalam pembuatan kapas hemostatik dan senyawa selulosa teroksidasi lainnya.
- digunakan dalam tepung pemutih.
 |
| molekul nitrogen dioksida |
2. Sifat Fisik atau Sifat Fisika
Sifat fisika nitrogen dioksida sebagai berikut.
- gas berwarna coklat kemerahan.
- bau menyengat
- mencair menjadi cairan kuning pada suhu 21,2 °C.
- mencair di bawah tekanan menjadi cairan berasap coklat. Secara komersial cairan ini dikenal sebagai nitrogen tetroksida. Namun sebenarnya, merupakan campuran kesetimbangan dari nitrogen dioksida dan dinitrogen tetroksida (N2O4).
- berubah menjadi padatan kristal tak bewarna pada suhu –11,2 °C.
- indeks bias 1,40 pada suhu 20 °C.
- massa jenis atau kepadatan gas di udara 1,58 (udara = 1).
- massa jenis atau kepadatan cairan 1,449 g/mL pada suhu 20 °C.
- suhu kritis 158,2 °C
- tekanan kritis 99,96 atm
- terurai dalam air membentuk asam nitrat.
- bereaksi dengan alkali
- larut dalam asam nitrat dan asam sulfat pekat.
- larut dalam kloroform dan karbon disulfida.
3. Persiapan atau Produksi
Nitrogen dioksida dapat dibuat dengan beberapa metode berikut ini.
Cara 1
Pembuatan nitrogen dioksida dengan cara menguraikan asam nitrat atau dengan cara mengoksidasi amonia dengan udara.
Persamaan reaksinya:
HNO3 → NO2 + H2O
4NH3 + 7O2 → 4NO2 + 6H2O
Cara 2
Selain itu, nitrogen dioksida juga dapat dibuat dengan cara memanaskan tembaga dengan asam nitrat.
Cara 3
Di laboratorium, nitrogen dioksida dihasilkan dengan cara memanaskan timbal nitrat atau nitrat dari logam berat lain.
Persamaan reaksinya:
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
.
Cara 4
Cara terakhir pembuatan nitrogen dioksida yaitu mencampur gas nitrogen dioksida dan oksigen, lalu dilewatkan melalui tabung-U yang ditempatkan dalam campuran beku (freezing mixture). Nitrogen dioksida yang dihasilkan akan mengembun, sehingga dapat dikumpulkan sebagai cairan.
4. Reaksi Kimia atau Sifat Kimia
Terdapat dua faktor penting yang berkomtribusi terhadap reaktivitas dari nitrogen dioksida, yaitu:
- bilangan oksidasi. Bilangan oksidasi nitrogen dalam nitrogen dioksida adalah +4.
- memiliki elektron yang tidak berpasangan.
Nitrogen dioksida mudah diubah menjadi bentuk lain dari nitrogen oksida. Dalam ruang tertutup, secara alami membentuk kesetimbangan dengan bentuk dimernya yaitu N2O4. Di mana N2O4 lebih stabil pada suhu biasa.
 |
| NO2 berubah menjadi dinitrogen tetroksida tak bewarna (N2O4) pada suhu rendah dan kembali ke NO2 pada suhu yang lebih tinggi. |
a. Pemanasan
Ketika dipanaskan di atas suhu 150 °C, nitrogen dioksida akan terdisosiasi menjadi nitrogen monoksida dan oksigen.
Persamaan reaksinya:
2NO2 → 2NO + O2
b. Reaksi dengan air
Nitrogen dioksida larut dalam air dingin, membentuk campuran asam nitrit dan asam nitrat.
Persamaan reaksinya:
2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
Asam nitrit yang terbentuk mudah terurai menjadi asam nitrat dan nitrogen monoksida.
Persamaan reaksinya:
3HNO2 → HNO3 + NO + H2O
Oleh karena itu, reaksi keseluruhan nitrogen dioksida dengan air adalah sebagai berikut:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Ketika dilarutkan dalam air hangat, tidak ada asam nitrat yang terbentuk.
c. Reaksi sebagai agen pengoksidasi
Nitrogen dioksida adalah agen pengoksidasi kuat. Ia mampu mengoksidasi unsur nonlogam maupun logam, membentuk oksida logam/nonologam dan dirinya(dalam hal ini NO2) tereduksi menjadi nitrogen.
Jadi, belerang, fosfor, dan karbon, akan terbakar dalam nitrogen dioksida menjadi oksida dari unsur-unsur ini dan nitrogen.
Persamaan reaksinya:
2NO2 + 2S → 2SO2 + N2
2NO2 + 2C → 2CO2 + N2
Tembaga, seng, besi dan banyak logam lainnya secara serupa diubah menjadi oksida logam ketika dipanaskan dengan nitrogen dioksida.
Persamaan reaksinya:
2NO2 + 2Cu → 2CuO + N2
2NO2 + 4Zn → 4ZnO + N2
Nitrogen dioksida mengoksidasi larutan iodida menjadi iodium, hidrogen sulfida menjadi sulfur, dan karbon monoksida menjadi karbon dioksida. Dalam reaksi seperti ini, NO2 direduksi menjadi nitrogen monoksida, bukan nitrogen.
NO2 + 2I¯ + H2O → I2 + NO + 2OH¯
NO2 + H2S → NO + H2O + S
NO2 + CO → NO + CO2
d. Reaksi dengan zat pengoksidasi
Dengan zat pengoksidasi yang lebih kuat, nitrogen dioksida bertindak sebagai zat pereduksi. Jadi, ia mereduksi permanganat (MnO4¯), menjadi ion Mn2+. Reaksi ini ditandai oleh menghilangnya warna larutan.
Dalam reaksi ini, nitrogen dioksida dioksidasi menjadi ion nitrat.
Persamaan reaksinya:
MnO4¯ + 5NO2 + H2O → Mn2+ + 2H+ + 5NO3¯
e. Reaksi dengan fluor
Nitrogen dioksida bereaksi dengan fluor membentuk nitryl fluoride (NO2F).
2NO2 + F2 → 2NO2F
f. Reaksi dengan alkali
Nitrogen dioksida bereaksi dengan alkali (basa), menghasilkan campuran nitrit dan nitrat.
Persamaan reaksinya:
2NO2 + 2OH¯ → NO2¯ + NO3¯ + H2O
5. Bahaya
Nitrogen dioksida sangat beracun. Paparan zat ini dapat menyebabkan iritasi pada hidung, tenggorokan, dan saluran pernapasan. Gejala toksik dari paparan zat ini meliputi:
- batuk
- dahak berbusa
- nyeri dada
- kesulitan bernapas
- sianosis dengan efek tertunda — yang dapat berkembang menjadi perdarahan, cedera paru-paru, dan kematian.
SUMBER RUJUKAN
Pradyot Patnaik, Ph.D. 2001. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar