makalah hidrogen

HIDROGEN
Hidrokarbon  merupakan unsur yang paling ringan dan paling sederhana yaitu mengandung 1 proton dan 1 eletron. Hydrogen dalam keadaan bebas berbentuk molekul gas diatomic, yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak dapat dirasakan.
Hydrogen telah dipelajari secara sistematis oleh Henry Cavendish pada tahun 1766. Ia mengamati bahwa sejmlah gas akan dihasilkan bila asam-asam ( asam klorida dan asam sufat yang encer ) direaksikan dengan logam-loga tertentu (eng, besi, timah). Pada tahun 1783, Lavoisier menamakan gas hydrogen (hidro=air, genes=pembentuk)
** (Cotton dan Wilkinson 2009) **
    KELIMPAHAN HIDROGEN
Hidrogen adalah unsure yang terdapat di alam dalam kelimpahan terbesar yaitu 93% tetapi hanya sedikit yang terdapat di bumi. Dari analisis spectrum sinar yang dipancarkan oleh bintang, disimpulkan bahwa bintang teruma terdiri dari hydrogen sebagai bahan bakar nuklir untuk menghasilkan cahaya. Dalam udara, hydrogen terdapat kuranag dari 1 ppm volume meskipun ia merupakan 10-30 % bagian dari gas alam.
Hydrogen sangat reaktif sehingga di bumi terdapat sebagai senyawa. Hydrogen yang terdapat di bumi sekitar 3% atau 0,14 massa. Air mengandug hydrogen sebanyak 11,1% massa, minyak bumi 14%, karbohidrat misalnya pati 6%.
Hydrogen yang terdapat di alam ada 3 isotop, yaitu 1H (hydrogen), 2H  (D= deuterium) 3H  (T= tritium), dengan perbandingan :
H: D: T=10.000.000 : 2.000 : 1
Karena selisih perbandingan besar tersebut, isotop hidrogn memiliki nama sendiri-sendiri. Air yang terbentik dari deuterium atau D2O di sebut ir berat dengan perbandingan : H2O:D2O=5.000:1.
Walaupun H2O lebih banyak dari pada D2O, etai ikatan-ikatan isotop D dan T dngan atom-atom lain lebih kuat dari pada atom H. apabila air di elektrolisis dengan hasil gas hydrogen dan oksigen ikatan-ikatan O-H mengalami pemutusan lebih dulu dari pada ikatan O-D, sehingga dalam air yang tersisa makin besar kandungan air beratnya D2O. pada elektrolisis 30 L air hingga tersisa 1 mL, di peroleh kandungan 99% D2O.
Tritium (T) bersifat radioaktif dengan waktu paro 12,3 tahun. Peluruhan tritium membntuk helium-3 menurut persamaan reaksi:
(_I^3)H→(_2^3)He+ (_-I^0)e
Tritium dapat di buat dengan reaksi inti. Salah satu caranya adalah dengan benturan netron pada atom nitrogen menurut persamaan reaksi.
(_7^I4)N+(_2^I)n → (_6^I2)C+(_I^3)H
**( Muhtar haris,S.Pd.,M.Si 2009)**

    CARA EKSTRAKSI
    Pembuatan Hidrogen dari Hidrokarbon
Hidrogen dapat dibuat dari gas alam dengan tingkat efisiensi sekitar 80% tergantung dari jenis hidrokarbon yang dipakai. Pembuatan hydrogen dari hidrokarbon menghasilkan gas CO2, sehingga CO2 ini dalam prosesnya dapat dipisahkan. Produksi komersial hydrogen menggunakan proses “steam reforming” menggunakan methanol atau gas alam dan menghasilkan apa yang disebut sebagai syngas yaitu H_2 Ocampuran gas H2 dan CO.
CH4  + H_2O ->       3H2 + CO  + 191,7 kJ/mol
Panas yang dibutuhkan oleh reaksi diperoleh dari pembakaran beberapa bagian methane. Penambahan hasil hydrogen dapat diperoleh dengan menambahkan uap air kedalam gas hasil reaksi yang dialirkan dalam reactor bersuhu 130 C.
CO  +       ->           CO2  + H2 – 40,4 kJ/mol
Reaksi yang terjadi adalah pengabilan oksigen dari molekul air ke CO untuk menjadi CO2. Reaksi ini menghasilkan panas yang dapat dipakai untuk menjaga suhu reactor.

    Pembuatan Hidrogen dari air Melalui elektrolisis
Hidrogen dapat dibuat dari proses elektrolisis air dengan menggunakan suplai energi yang dapat diperbaharuhi misalnya angina, hydropower, atau turbin. Dengan cara elektrolisis maka produksi yang dijalankan tidak akan menghasilkan polusi. Proses elektrolisis menjadi salah satu proses yang memiliki nilai ekonomi yang urah dibandingkan dengan menggunakan bahan baku hidrokarbon.
Salah satu teknik elektrolisis yang mendapatkan perhatian cukup tinggi adalah “elektrolisis dengan menggunakan tekanan tinggi” dalam teknik ini elektrolisis dijalankan untuk menghasilkan gas hydrogen dan oksigen dengan tekanan sekitar 120-200 Bar. Teknik lain adalah dengan dengan menggunakan “elektrolisis temperature tinggi” dengan teknik ini konsumsi energi untuk proses elektrolisis sangat rendah sehingga bisa meningkatkan efisiensi hingga 50%. Proses elektrolisis dengan menggunakan metode ini biasanya digabungkan dengan instalasi reactor nulklir disebabkan karena bila menggunakan sumber panas yang lain maka tidak akan bisa menutup biaya peralatan yang tergolong cukup mahal.

    Pembuatan hydrogen melalui proses biologi
Beberapa macam alga dapat menghasilkan gas hydrogen sebagai akibat proses metabolismenya. Produksi secara biologi ini dapat dilakukan dalam bioreactor yang mensuplay kebutuhan alga seperti hidrokarbon dan dari hasil reaksi menghasilkan H_2  dan CO_2Dengan menggunakan metode tertentu CO_2dapat dipisahkan sehingga kita hanya mendapatkan gas H2 nya saja.
(http://pendidikan.radensomad.com/informasi-ekstraksi-hidrogen)

    SIFAT-SIFAT HIDROGEN
    Sifat fisika dari hydrogen
Titik lebur    -259oC
Titk didih pada 760 mm    -2530C
Kerapatan pada 00C dan 760 mm    0,0899 g/liter
Kelarutan dalam air pada 00C dan 760 mm    21,5 mL/ litr
Temperatur kitis    -2410C
Tekanan kritis    20 atm
Berat atom    1,0080
Nomor atom    1
Warna                              tidak berwarna
Bau                                  tidak berbau

    Sifat kimia dari hydrogen
Sifat kimiawi atom hidrogr di tentukan oleh 3 tipe proses elektronik yaitu :
    Kehilangan satu-satunya electron valensi membemtuk ion H+ atau tinggal I proton saja dengan ukuran yang sangat keci, jari-jari sekitar I,5 × I0-5Ă, sehingga ia mampu menyimpangkan (medistorsi) awan elekton disekeliling atom-atom lain. Dalm air walau sering ditli sebagai H+, sesungguhnya terasosiasi dengan molekul air yang tidak terbatas jumlahnya sebagai [ H(H2O)n]+ atau H3O+.
    Pengikatan I electron membetuk ion hidrida H+. ion ini hanya terdapat Kristal-kristal hidrida dari logam –logam yang sangat elektroposotif seperti logam-logam alkali dam alkali tanah, misalnya NaH dan CaH2.
    Pembentukan pasanngan electron sebagai ikatan kovalen tunggal, sesama atom H sendiri (H2) maupun deengan unsure-unsur non logam, missalnya HCl dan NH3.
Panas Fusi     0,117 kJ/mol H2
Energi ionisasi 1    1312 kJmol
Afinitas electron    72,7711 kJ/mol
Panas atomisasi    218 kJ/mol
Panas penguapan    0,904 kJ/mol H2
Jumlah kulit    1
Biloks minimum    -1s
Elektronegatifitas    2,18 (skala Pauli)
Konfig electron    1s1
Biloks maksimum    1
Struktur    hcp (hexagonal close packed) (padatan H2)
Volume polarisasi    0,7 Å3
Jari-jari atom                 25 pm
Konduktifitas termal         0,1805 W/mK
Berat atom                      1,0079
Potensial ionisasi              13,5984 eV

Berkaitan dengan pembentukan ikatan, hydrogen mempunyai sifat tambahan yang sanngat unik  yaitu;
    Terjadinya sejumlah senyawa dngan unsure-unsur logam yang kadaang-kadang non stikiometri. Umumnya di sebut hidrida, tetaoi tidak di anggap hidrida garam sederhana, krena senyawa itu hamper tidak mengandung ion hidrida.
    Terjadinya ikatan jembatan hydrogen dalm senyawa-senyawa eelektron defisiensi (kekurangan electron ). Misalnya pada senyawa diboran B2H6 dan senyawa kompleks Cr2(CO)I0H.
    Terbentuknya ikatn hydrogen apda senyawa-snyawa hydrogen dari unsure-unsur N, O, dan F yang sangat elektronegatif. Misalnya pada NH3,H2O, dan HF.

    SENYAWA PENTING
    Molekul hydrogen, H2
Molekul H_2 terbentuk melalui ikatan kovalen. Atom-atom H dalam molekul H_2 biasa, 75% dapat berutar dalam arah yang sama dan disebut orto-hidrogen. Sisanya 25% berputar dalm arah berlawanan dan disebut para-hidrogen (lebih stabil). Pada suhu yang lebih rendah  para-hidrogen lebih banyak ,tetapi pembentukan orto-hidrogen menjadi lebih banyak sesuai dengan pertambahan suhu, sampai tercapai perbandingan orto-hidrogen : para-hidrogen = 3:I.
Kedua bentuk berada dalam kesetimbangan. Sifat kimia keduanya sama, namun berbeda sifat fisika.

    Titik beku    Titik leleh
Orto-hirogen    13,93K    20,41K
Para-hidrgen    13,88K    20,29
Hydrogen biasa    13,92K    20,38K

    Hidrida
Senyawa biner dari hidrogen diberi nama hirida, terdapat 4 jenis senyawa hidrida, yaitu hidrida ionic, hidrida kovalen, hidrida interstisi (hidrida metalik), dan hidrida peralihan ionic-kovalen.
    Hidrida ionic
Dengan logam-logam yang sangat elektropositif pada golongan 1A dan IIA (kecuali Be dan Mg) hydrogen bereaksi dan bertindak sebagai aseptor electron membentuk ion H-(biloks H=+1), conto LiH dan CaH2
/Li/+  /H:/-             dan         /Ca2+/  /〖H:/〗_2^-
Hidrida-hidrida ionic merupakan zat padat yang tidak berwarna (putih), sukar menguap, dan membentuk kisi ionic seprti garam. Dalam keadaan lebur terurai secara perlahan. Elektrolisis leburannya meghasilkan logam dan gas H2
Li+ + e → Li        dan     2H-→H2 + 2e
Reaksi hidrida ionic dangan air membentuk basa OH- dan gas H2, dengan amoniak mmbentuk amida NH_2^- dan gas H2 dengan CO2 membentuk formiat HCOO-, sedangkan debgan CO membentuk formiat dan karbon.
    Hidrida kovalen
Hydrogen membentuk senyawa hidrida kovalen (ikatan kovalen) dengan unsure-unsur non logam dan dengan logam elektopositif rendah pada golongan IVA, VA, VIA, dan VIIA (biloks H=+1). Contoh  CH4, NH3, H2O, dan HF.
Molekul-molekul hidrida kovalen terikat dengan gaya van der waals lemah, oleh karena itu senyawa ini biasanya berupa gas, cairan, atau padatan dengan titik leleh dan titik didih rendah. Kestabilan hydria kovalen berkurang dari atas ke bawah dalam satu golongan. Contoh : kestabilan NH3 > PH3 > AsH3 > SbH3 > BiH3.
    Hidrida interstisi (metalik)
Hydrogen dengan logam-logam transisi tertetu membentuk senyawa hidrida yng bersifat non-stoikiometri. Atom hydrogen yang sangat kecil (jari-jari 0037 nm) dapat menembus rongga atau interstisi antara atom dalam kisi logam tanpa merusak struktur Kristal logam semula. Jika hirogen melarut dalam logam , sifat logam dapat beruba. Peristiwa ini disebut penggetasan hydrogen.
Contoh senyaw dengan formula TiHI,9. Sifat senyawa ini sangat kompleks  diduga disusun oleh〖 (Ti〗^(4+)) 〖(H〗_(I,9)^-) 〖(e〗_(2,I)^-). Adanya electron bebas inilah yang iduga memberikan sifat mtalik dan tingginya hantaran jenis listrik senyawa yang bersangkutan. Sebagian besar hidrida ini dpat diprepsi melalui pemanasan logam dangan hidrgen dibawah tekanan tinggi.
    Hidrida peralihan
Logam Be, Mg, B, Al, dan logam-logam transisi membentuk hidrida peralihan antara hidrida ionic dengan hidrida kovalen, tidak mudah menguap dan relative tidak stabil. Termasuk dalam kelomok ini adalah BeH2, MgH2, BH3, AlH3, ZnH2, CdH2, da CuH.

    H2O (AIR)
Air merupakan oksida dari hydrogen dengan rumus H2O dan air menjadi molekul yang paling banyak terdapat di bumi. Di alam air terdapat dalam tiga wujud yaitu cair, padat, dan gas, tidak bewarna, dan berbau. Terdapat banyak sekali senyawa kimia yang larut dalam air sehingga tidak dipungkiri air merupakan pelarut yang paling banyak dipakai. Air juga merupakan senyawa yang penting bagi kehidupan manusia dan makhluk lain yang ada dibumi bisa dibayangkan kehidupan makhluk hidup tanpa air bukan?
Molekul air memiliki dua atom hydrogen dan satu atom Oksigen yang terikat secara kovalen. Oksigen mengikat hydrogen dengan kuat disebabkan oksigen memiliki elektronegatifitas yang tinggi sehingga dihasilkan kutub positif dan negative dalam molekul air sehingga hal ini menyumbangkan bahwa molekul air memiliki momen dipole. Sesama molekul air dapat membentuk ikatan hydrogen sehingga meningkatkan titik didih air. Air dapat didiskripsikan sebagai molekul yang memiliki kepolaran sehingga dapat terdeprotonasi dengan reaksi:
2 H2O (l)  H3O+ (aq) + OH? (aq)
Konstanta disosiasi ini atau Kw adalah 10-14 pada 25 C.
(http://www.scribd.com/doc/25030853/HIDROGEN-DAN-UNSUR-LAINNYA)

    MANFAAT
Hydrogen di perlukan dalam berbagai lapangan antara lain :
    Dalam penyelidikan ilmu cuaca dan kosmis, dipergunakan sbagai bahan pengisi balon metereologi karena hydrogen mempunyai kerapatan yang paling rendah.
    Dalam industry margarine, pemasak emak dan sabun. Lemak margarine dpat di buat dari minyak tanaman tak jenuhdihidrogenasi menjadi lemak jenu dibawah tkanan dan adanya katalisator nikel pda suhu 2000C.
    Diperlukan pada peniup api oksi-hidrogen guna penyambungan atau peleburan logam.
    Dalam industry amoniak dan persenyawaan nitrogen yang lain, yang diperlukan bagi penyediaan pupuk pertanian bahan peletup, dan dalam industry pelastik
       N2 (g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)
    Hydrogen cair digunakan bahan bakar roket.
    Bahan bakar yang tidak berpolusi
2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l)            ∆Ho = -572
Reaksi diatas sudah dimanfaatkan untuk sel bahan bakar (sel yang mengubah reaksi pembakaran menjadi energy listrik). Sel ini biasa dipakai untuk sumber  tenaga pesawat ruang angkas. Dilakukn pada suhu tunggi gar air yang terbentuk dapat menguap dan kemudian diembunkan kembali sebagai air minum astronot.
    Bahan pemuat methanol (pada suhu 300-4000C, dengan katalis campuran ZnO dan (Cr2O3)
CO(g) + 2H2(g) →CH3OH(l)
Manfaat air hydrogen.
    Mengeluarkan tooksin dari seluruh tubuh anda.
    Kulit kelihatan lebih muda
    Membantu menyembuhkan luka-luka
    Menebalkan kembali rambut serta menguatkannya
    Menurunkan takanan darah
    Menghambat penyakit radikal bebas
    Membantu menurunkan kolestrol
    Membantu membuang logam berat dari tubuh anda
    Membantu dalam tahap penyerapan makanan tambaha
    Membantu dalam melancarkan perederan darah
    Mengurangi penumpukan lemak dalam tubuh
    Meningkatkan kesehatan dan mempercepat proses penyembuhan
(http://www.freetechebooks.com/file-2011/manfaat-hidrogen.html)