Nitrogen Tetraoksida | Reaksi Kimia, Pembuatan, Sifat Fisika, Manfaat

Nitrogen tetraoksida (nitrogen tetroxide) merupakan senyawa anorganik yang mempunyai rumus kimia N2O4 dan massa molekul relatif (Mr) 92,011. 

Dalam ruang tertutup, N2O4 membentuk kesetimbangan dengan gas NO2. Senyawa ini sering juga disebut sebagai dinitrogen tetroksida (dinitrogen tetroxide).

1. Manfaat atau Kegunaan

Nitrogen tetroksida adalah pelarut dan zat pengoksidasi yang kuat dan selektif. Adducts dengan pelarut organik digunakan untuk mensintesis nitrat dari logam mulia.

2. Sifat Fisika atau Sifat Fisik

Sifat fisika dari dinitrogen tetroxide sebagai berikut.

- cairan atau gas tidak berwarna

- membentuk kesetimbangan dengan gas NO2.

- massa jenis atau kepadatan (density) 1,45 g/mL pada suhu 20 °C.

- titik didih atau mendidih pada suhu 21,25 °C.

- titik beku atau membeku pada suhu –9,35 °C menjadi padatan diamagnetik tak berwarna.

- suhu kritis 157,85 °C

- tekanan kritis 99,64 atm

- volume kritis 167 cm3/mol.

- bereaksi dengan air.

3. Produksi atau Persiapan

Nitrogen tetroksida selalu terbentuk bersama dengan nitrogen dioksida selama pembuatan nitrogen dioksida. Oksida campuran ini dapat dihasilkan melalui oksidasi nitrogen monoksida (NO) di udara, pemanasan logam nitrat, atau oleh logam yang bereaksi dengan asam nitrit atau asam nitrat.

4. Reaksi Kimia atau Sifat Kimia

Nitrogen tetroksida adalah zat pengoksidasi kuat dalam larutan air. Sebagian besar sifat kimia atau reaksi kimia N2O4 sama dengan reaksi yang melibatkan NO2. 

a. Pemanasan 

Nitrogen tetroksida terjadi bersamaan dengan pembentuk nitrogen dioksida (NO2) dalam kesetimbangan yang sangat bergantung pada suhu.

N2O4 ↔ 2NO2

Gambar NO2 berubah menjadi dinitrogen tetroksida (N2O4) tak bewarna pada suhu rendah
dan kembali menjadi NO2 pada suhu yang lebih tinggi

Pada suhu rendah kesetimbangan bergeser ke arah kiri, yakni ke arah pembentuk N2O4 sehingga jumlahnya lebih banyak. Sedangkan pada suhu tinggi, kesetimbangan akan bergeser kea rah kanan yaitu ke arah pembentukan NO2 sehingga jumlahnya lebih banyak.

Jadi, pada suhu 21,15 °C (titik didih N2O4), komposisi cairan adalah 99,9% N2O4 dan 0,1% NO2.

Pada suhu 100 °C komposisi uapnya adalah 90% NO2 dan 10% N2O4. 

Pada suhu 140 °C, nitrogen tetroksida benar-benar terdisosiasi menjadi nitrogen dioksida. 

Pada suhu 150 °C, disosiasi termal dioksida dimulai, menghasilkan gas NO dan O2. Dekomposisi NO2 benar-benar selesai pada suhu sekitar 600 °C. 

b. Reaksi dengan senyawa organik

Nitrogen tetroksida dengan mudah membentuk hasil adisi dengan banyak senyawa organik termasuk senyawa aromatik, dan senyawa heterosiklik dari nitrogen dan oksigen, seperti piridin (py) dan tetrahidrofuran (THF), masing-masing. 

Contohnya:

- N2O4•py 

- N2O4•THF

c. Reaksi dengan logam

Banyak logam, seperti Cu, Zn, dan Fe larut dalam campuran N2O4 dan pelarut organik membentuk adisi adducts nitrat-N2O4. Bebera adducts nitrat dengan N2O4 yang telah diketahui memiliki komposisi: 

- Cu(NO3)3•N2O4

- Fe(NO3)2•1.5N2O4

- Zn(NO)3•2N2O4

d. Reaksi dengan asam sulfat

Nitrogen tetroksida bereaksi dengan asam sulfat pekat membentuk senyawa NOHSO4, bersama dengan asam nitrat, dan sulfur/belerang trioksida. 

Reaksi setimbang yang telah disederhanakan dapat ditulis sebagai berikut:

N2O4 + 2H2SO4 → NOHSO4 + HNO3 + SO3 + H2O

SUMBER RUJUKAN

Pradyot Patnaik, Ph.D. 2001. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.