Sejarah
(Yunani hydro=air, dan
genes=pembentukan) Jadi hydrogen berarti unsur pembentuk air atau yang
menghasilkan air. Hidrogen telah digunakan bertahun-tahun sebelum akhirnya
dinyatakan sebagai unsur yang unik oleh Cavendish di tahun 1776.
Dinamakan hidrogen oleh
Lavoisier, hidrogen adalah unsur yang terbanyak dari semua unsur di alam
semesta. Elemen-elemen yang berat pada awalnya dibentuk dari atom-atom hidrogen
atau dari elemen-elemen yang mulanya terbuat dari atom-atom hidrogen.
Hidrogen adalah unsur teringan
yang terdapat dalam tabel periodik dan merupakan unsur yang paling banyak
terdapat di jagat raya dengan prosentase kadar hydrogen di jagat raya adalah
75% berat atau 93% mol. Hidrogen terdapat di bumi sampai diruang angkasa sebagai
penyusun bintang. Hidrogen dalam bentuk unsurnya berupa gas diatomic (H2), gas
H2 merupakan gas yang paling ringan, tidak berwarna, dan tidak berbau, dan gas
ini bersifat mudah terbakar dengan adanya oksigen. Gas hydrogen dialam terdapat
dalam dua bentuk molekular yaitu orthohidrogen dan parahidrogen, kedua bentuk
molekular ini berbeda dalam hal spin relative electron dan inti atomnya. Pada
ortohidrogen spin dua protonnya adalah parallel sehingga membentuk keadaan
olekular yang disebut sebagai “triplet dengan bilangan kuantum spin 1
(1/2+1/2), pada parahidrogen maka spin protonya antiparalel sehingga membentuk
keadaan “singlet” dan bilangan kuantum spinnya 0 (1/2-1/2). Pada keadaan STP
(Standard Temperature Pressure) gas hydrogen tersusun dari 25% bentuk para dan
75% bentuk ortho. Bentu orto tidak dapat dimurnikan, disebabkan perbedaan kedua
bentuk hydrogen tersebut maka sifat fisika keduanya juga berbeda.
Hidrogen memiliki nomor atom1 dan nomor massa
1,008. Dengan nomor atom ini maka Hidrogen memiliki konfigurasi electron 1s1
dan jumlah electron dalam kulit atomnya 1. Hidrogen diletakkan dibagian atas
bersama dengan golongan 1A, tapi perlu diingat bahwa hydrogen bukan merupakan
anggota golongan 1A dan hydrogen bukan anggota golongan manapun di dalam tabel
periodic. Hidrogen diletakkan dalam periode 1 bersama dengan helium, dan blok
tempat hydrogen berada pada sistem periodic adalah pada blok s.
Hidrogen dialam memiliki 3
isotop yaitu 1H, 2H, dan 3H. 1H
adalah isotop hydrogen dengan kelimpahan yang melimpah dimana kelimpahannya
adalah 99,98%. Disebabkan isotop ini memiliki 1 proton dan 1 elektron maka nama
lainnya adalah protium. Isotop stabil yang lain adalah 2H dikenal
dengan nama Deuterium dan intinya terdiri dari 1 proton dan 1 neutron.
Deuterium bukanlah radioaktif dan tidak berbahaya. Isotop ini dipakai sebagai
penanda dalam sintesis senyawa organic. Deuterium dalam bentuk 2H2O
sering juga dipakai sebagai pendingin dalam reactor nuklir dan juga dipakai
untuk reaksi fusi. Isotop 3H disebut sebagai Tritium mengandung 2 netron dan 1
proton dalam intinya dan bersifat radioaktif dan meluruh menjadi Helium-3
dengan memancarkan sinar beta. Banyak dipakai sebagai pelacak dalam bidang
geokimia dan juga sebagai penanda dalam eksperimen kimia maupun biologi.
Senyawa Hidrogen
Walapun hidrogen adalah benda gas, kita sangat jarang
menemukannya di atmosfer bumi. Gas hidrogen yang sangat ringan, jika tidak
terkombinasi dengan unsur lain, akan berbenturan dengan unsur lain dan
terkeluarkan dari lapisan atmosfer. Di bumi hidrogen banyak ditemukan sebagai
senyawa (air) di mana atom-atomnya bertaut dengan atom-atom oksigen. Atom-atom
hidrogen juga dapat ditemukan di tetumbuhan, petroleum, arang, dan lain-lain.
Sebagai unsur yang independen, konsentrasinya di atmosfer sangat kecil (1 ppm
by volume). Sebagai gas yang paling ringan, hidrogen berkombinasi dengan
elemen-elemen lain, kadang-kadang secara eksplosif untuk membentuk berbagai
senyawa.
Hidrida
Istilah hidrida dipakai untuk
menyatakan bahwa bilangan oksidasi hydrogen yang bereaksi dengan unsur yang
lain adalah -1 dan dinotasikan sebagai H-. Beberapa contoh senyawa
hidrida adalah LiH, NaH, LiAlH4, BeH2 dan lainnya. Ikatan dalam
senyawa hidrida dapat bersifat kovalen hingga sangat bersifat ionic dan hidrida
ini bisa menjadi bagian molekul, oligomer, polimer, padatan ion, layer dalam
absorbsi kimia, atau bahkan menjadi bagian dari suatu logam. Hidrida bereaksi
sebagai basa lewis dan bersifat sebagai reduktor dan bisa juga bisa bereaksi
dengan radikal hydrogen dan proton. Berbagai macam unsur dapat membentuk
hidrida dan sekarang menjadi subyek penelitian yang penting untuk menemukan
logam yang dapat menyimpan hydrogen untuk pembangkit listrik atau baterai.
Hidrida juga memerankan peranan yang penting dalam sintesis senyawa organic
disebabkan bersifat sebagai reduktor.
Hidrokarbon
Dalam bidang organic
senyawabhidrokarbon didefinisikan sebagai senyawa yang pada dasarnya terdiri
dari hydrogen dan karbon, akan tetapi pengertian ini semakin meluas disebabkan
beberapa hidrokarbon juga mengandung unsur lain seperti fosfor, nitrogen,
belerang dan bahkan logam (organometalik). Golongan hidrokarbon sangat luas
diantaranya alkana, alkena, alkuna, alkohol, ester, asam karboksilat, aldehid,
keton, amida, senyawa aromatic dan berbabagai macam makromolekul seperti
golongan proten, dan karbohidrat.
Umumnya hidrokarbon merupakan
sumber energi utama yang ada di bumi akan tetapi dengan pertimbangan kondisi
bumi saat ini maka penggunaan energi ini mulai sedikit-demi sedikit dialihkan
ke sumber energi yang ramah lingkunga. Hidrokarbon juga merupakan sumber atau
bahan dasar untuk membuat berbagai macam senyawa organic yang lain misalnya
industru petrokimia menjadi dasar untuk pembuatan senyawa kimia yang lain.
Hidrogen Halida
Hidrogen halide adalah senyawa
kimia yang dihasilkan dari reaksi antara hydrogen dengan unsur halide yaitu
golongan 7 misalnya HF, HCl, HBr, dan HI. Senyawa HAt jarang ditemukan di alam
dan bersifat tidak stabil. Senyawa hidrogen halida (HX) bersifat asam
disebabkan kecenderungan mereka melepaskan H+ dalam larutan. Kecuali
HF maka hidrogen halida yang lain adalah asam kuat. Dalam larutan sesama
molekul halida dapat membentuk ikatan hidrogen dimana ikatan ini menyebabkan
beberapa senyawa memiliki titik didih yang lebih tinggi dari yang diperkirakan.
Kecenderungan hidrogen bereaksi dengan halide ini disebakan mereka memiliki
perbedaan kelektronegatifitas yang cukup besar. Berikut perbandingan ukuran
atom dan momen dipole beberapa hidrogen halida.
H2O (Air)
Air merupakan oksida dari
hidrogen 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.
Bentuk
Dalam keadaan yang normal, gas
hidrogen merupakan campuran antara dua molekul, yang dinamakan ortho- dan para-
hidrogen, yang dibedakan berdasarkan spin elektron-elektron dan nukleus. Hidrogen
normal pada suhu ruangan terdiri dari 25% parahidrogen dan 75% ortho-hidrogen.
Bentuk ortho tidak dapat dipersiapkan dalam bentuk murni. Karena kedua bentuk
tersebut berbeda dalam energi, sifat-sifat kebendaannya pun juga berbeda.
Titik-titik lebur dan didih parahidrogen sekitar 0.1 derajat Celcius lebih
rendah dari hidrogen normal.
Isotop-isotop
Isotop
hidrogen yang normal disebut Protium. Isotop-isotop lainnya adalah Deuterium
(satu proton dan satu netron) dan Tritium (satu proton dan dua netron).
Hidrogen adalah satu-satunya unsur yang isotop-isotopnya memiliki nama
tersendiri. Deuterium dan Tritium keduanya digunakan sebagai bahan bakar
reaktor fusi nuklir. Satu atom Deuterium ditemukan di sekitar 6000 atom-atom
hidrogen.
Deuterium
juga digunakan untuk memperlambat netron. Atom-atom tritium juga ada tapi lebih
sedikit jumlahnya. Tritium juga dapat diproduksi dengan mudah di
reaktor-reaktor nuklir dan digunakan pada produksi bom hidrogen (fusi). Gas
hidrogen juga digunakan sebagai agen radioaktif untuk membuat cat yang
bercahaya terang.
Proton dan
asam
Oksidasi H2 secara formal menghasilkan proton H+. Spesies ini merupakan topik utama dari
pembahasan asam, walaupun istilah proton digunakan secara longgar
untuk merujuk pada hidrogen kationik yang positif dan ditandai dengan H+.
Proton H+ tidak dapat ditemukan berdiri sendiri dalam laurtan karena
ia memiliki kecenderungan mengikat pada atom atau molekul yang memiliki
elektron. Untuk menghindari kesalahpahaman akan "proton terlarut"
dalam larutan, larutan asam sering dianggap memiliki ion hidronium (H3O+)
yang bergerombol membentuk H9O4+. Ion oksonium juga
ditemukan ketika air berada dalam pelarut lain.
Walaupun sangat langka di bumi, salah satu ion yang
paling melimpah dalam alam semesta ini adalah H3+, dikenal sebagai molekul hidrogen terprotonasi ataupun kation hidrogen
triatomik.
Sifat-sifat Hidrogen
Sifat Fisika
- Titik
lebur
: -259,140C
- Titik
didih
: -252,87 0C
- Warna
: tidak berwarna
- Bau
: tidak berbau
- Densitas
: 0,08988 g/cm3 pada 293
K
- Kapasitas
panas : 14,304 J/gK
Sifat Kimia
- 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 : -1
- Elektronegatifitas
: 2,18 (skala Pauli)
- Konfig
electron : 1s1
- Biloks
maksimum : 1
- Volume
polarisasi : 0,7 Å3
- Struktur
: hcp (hexagonal close packed) (padatan
H2)
- Jari-jari
atom : 25 pm
- Konduktifitas
termal : 0,1805
W/mK
- Berat
atom : 1,0079
- Potensial
ionisasi : 13,5984 eV
Pembakaran
Hidrogen sangatlah mudah
terbakar di udara bebas. Peristiwa meledaknya pesawat Hindenburg pada tanggal 6 Mei 1937.
Gas hidrogen sangat
mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen
terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
+ 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan
oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada
temperatur 560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni
memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata
telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal dari pembakaran
hidrogen. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung
menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen
lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. Dalam kasus kecelakaan Hidenburg, dua
pertiga dari penumpang pesawat selamat dan kebanyakan kasus meninggal
disebabkan oleh terbakarnya bahan bakar diesel yang bocor. H2 bereaksi
secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan
spontan dan hebat pada suhu kamar denganklorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen
fluorida.
Arus tenaga keadaan dasar elektron pada atom hidrogen adalah −13.6 eV, yang ekuivalen dengan foton ultraviolet kira-kira 92 nm. Aras tenaga hidrogen dapat dihitung dengan cukup akurat
menggunakan model atom Bohr yang
menggambarkan elektron beredar mengelilingi proton dengan analogi Bumi beredar
mengelilingi matahari. Oleh karena diskretisasi momentum sudut yang dipostulatkan pada awal mekanika kuantum oleh Bohr, elektron pada model Bohr hanya dapat
menempati jarak-jarak tertentu saja dari proton dan oleh karena itu hanya
beberapa energi tertentu saja yang diperbolehkan.
Deskripsi atom hidrogen
yang lebih akurat didapatkan dengan perlakuan mekanika kuantum murni menggunakan persamaan Schrödinger atau dengan perumusan integral
lintasan Feyman untuk
menghitung rapat kementakan elektron di sekitar proton.
Gas hidrogen adalah gas yang mudah
terbakar. Gas hidrogen bersifat eksplosif jika membentuk campuran dengan udara
dengan perbandingan volume 4%-75% dan dengan klorin dengan perbandingan volume
5%-95%. Disebabkan gas hydrogen sangat ringan maka api yang disebabkan
pembakaran gas hidrogen cenderung bergerak ke atas dengan cepat sehingga
mengakibatan kerusakan yang sangat sedikit jika dibandingkan dengan api yang
berasal dari pembakaran hidrokarbon. Reaksi spontanitas ini biasanya di picu
oleh adanya kilatan api, panas, atau cahaya matahari. Entalpi pembakaran gas
hydrogen adalah -256 kJ/mol dengan reaksi:
2 H2(g) + O(g)
à
2H2O(l) + 572 kJ
Hidrogen sangat reaktif dan bereaksi
dengan setiap unsur yang bersifat oksidator dan bersifat lebih elektronegatif
dibandingkan hydrogen seperti golongan halide. Hidrogen dapat bereaksi secara
spontan dengan klorin dan florin pada temperature kamar membentuk hydrogen
halide. Hidrogen juga dapat membentuk senyawa dengan unsur yang kurang bersifat
elektronegatif misalnya logam dengan membentuk hidrida. Kelarutan hydrogen
dalam pelarut organic sangat kecil jika dibandingkan dengan kelarutannya dalam
air.
Hidrogen dapat terserap dalam metal
seperti baja. Penyerapan hydrogen oleh baja ini menyebabkan baja bersifat mudah
patah sehingga menyebabkan kerusakan dalam pembuatan peralatan. Dengan sifat
ini maka ilmuwan dapat menyimpan ga hydrogen dalam logam platinum.
Pada suhu normal hidrogen terdapat
dalam bentuk diatomiknya akan tetapi pada suhu yang sangat tinggi hidrogen
terdisosiasi menjadi atom-ataomnya. Atom hydrogen sangat reaktif dan dapat
bereaksi dengan oksida logam seperti perak, tembaga, timbale, bismuth, dan
raksa untuk menghasilkan logam bebasnya. Atom hydrogen juga dapat bereaksi
dengan senyawa organic untuk membentuk kompleks seperti dengan C2H4
membentuk C2H6 dan C4H10. Pada
tekanan yang sangat tinggi hydrogen bisa memiliki sifat seperti logam.
Beberapa
Contoh Reaksi Kimia :
Dengan Halogen
H2
(g) + Cl2 (g) à 2 HCl (g)
HCl
(g) + H2O(l) à H+ (aq) + Cl-
(aq)
Dengan Logam Golongan Alkali
2
Na (s) + H2 (g) à 2 Na+H-
(s) + energi
Na+H-
(s) + H2O(l) à NaOH (aq) + H2 (g)
Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam
semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih
dari 90% berdasarkan jumlah atom. Unsur ini ditemukan dalam
kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Awan molekul dari H2 diasosiasikan
dengan pembentukan bintang. Hidrogen
memainkan peran penting dalam pemberian energi bintangmelalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.
Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan
ditemukan dalam
keadaan atomik dan plasma yang
sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan
proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat
tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari matahari dan
bintang lain). Partikel yang bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet dan medan
listrik. Sebagai contoh, dalam angin surya, partikel-partikel ini berinteraksi
dengan magnetosfer bumi dan
mengakibatkan arus Birkeland dan fenomena Aurora. Hidrogen
ditemukan dalam keadaan atom netral di medium
antarbintang. Sejumlah besar atom hidrogen netral yang ditemukan di sistem
Lyman-alpha teredam diperkirakan mendominasi rapatan barionik alam semesta sampai
denganpergeseran
merah z=4.
Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam
keadaan gas diatomik, H2 (silakan lihat tabel data). Namun, gas
hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena
beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi.
Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan
bumi ini. Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan
unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen
dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan
merupakan komponen alami dari kentut.
Penggunaan metana sebagai
sumber hidrogen akhir-akhir ini juga menjadi semakin penting.
Cara Memperoleh
Sejumlah
kecil hydrogen dapat juga diperoleh dengan mereaksikan kalsium hidrida dengan
air. Reaksi ini sangat efisien dimana 50% gas hydrogen yang dihasilkan
diperoleh dari air.
CaH2(s) + 2 H2O(l) à Ca(OH)2(aq) + 2 H2(g)
Elektrolisis
air juga sering dipakai untuk menghasilkan hydrogen dalam skala laboratorium,
arus dengan voltase rendah dialirkan dalam air kemudian gas oksigen akan
terbentuk di anoda dan gas hydrogen
akan terbentuk di katoda.
2
H2O(l) à 2 H2(g) + O2(g)
Elektrolisis garam alkali, contohnya
NaCl, dengan reaksi :
2NaCl
(g) + 2H2O (g) à 2NaOH (aq)
+ Cl2 (g) + H2 (g)
Hidrogen dalam jumlah kecil dapat
dibuat di laboratorium dengan mereaksikan logam dengan asam encer, contohnya:
Zn
(s) + H2SO4 (aq) à ZnSO4 (aq) + H2 (g)
Menarik oksigen dari molekul air
dengan karbon pada suhu 10000C :
C
(s) + H2O (g) à CO (g)
+ H2 (g)
CO (g)
+ H2O (g) à CO2 (g) + H2 (g)
Steam Reforming
Dalam proses ini, gas alam seperti metana,
propana atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700-10000C)
dengan bantuan katalis, untuk menghasilkan hidrogen, karbon dioksida (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(g) + H2O(l) à CO + 3H2(g)
CO (g) + H2O(l) à CO2 + H2(g)
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.
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 Hidrogen
Melalui Proses Biologi
Beberapa macam alga dapat menghasilkan gas hidrogen sebagai akibat
proses metabolismenya. Produksi secara biologi ini dapat dilakukan dalam
bioreactor yang mensuplay kebutuhan alga seperti hidrokarbon dan dari hasil
reaksi menghasilkan H2 dan CO2 ,
dengan menggunakan metode
tertentu CO2 dapat dipisahkan sehingga didapatkan gas H2 nya saja.
Dekomposisi air dengan
gelombang radio
Dengan menggunakan gelombang radio maka kita dapat
menghasilkan hidrogen dari air laut dengan dasar proses dekomposisi. Jika air ini
diekspos dengan sinar terpolarisasi dengan frekuensi 13,56 MHz pada suhu kamar
maka air laut dengan konsentrasi NaCl antara 1-30% dapat terdekomposisi menjdi
hydrogen dan oksigen.
Termokimia
Terdapat lebih dari 352 proses termokimia yang dapat dipakai untuk
proses splitting atau termolisis dengan cara ini kita tidak membutuhkan arus
listrik akan tetapi hanya sumber panas. Beberapa proses termokimia ini adalah
CeO2/Ce2O3, Fe3O4/FeO,
S-I, Ce-Cl, Fe,Cl dan lainnya. Reaski yang terjdi pada proses ini adalah:
2H2O(l) à 2H2(g) + O2(g)
Dan semua bahan yang dipergunakan dapat didaur ulang kembali
menuju proses yang baru.
Di Laboratorium
Reaksi
antara logam alumunium dengan basa
2Al(s)
+ 2OH- + 6H2O à 2Al(OH)4-
+ 3H2(g)
Reaksi
antara CaH2 dengan air
CaH2
+ 2H2O à Ca2+ +2OH- + 2H2
Reduksi
ion hidrogen dengan logam seng
Zn(s)
+ 2H+ à Zn2+ + H2
Secara Komersial
1.
Mengalirkan uap air melalui karbon panas
C + H2O à CO(g) + H2(g)
H2 yang dihasilkan tidak
murni sebab sukar memisahkan CO
2.
Mengalirkan uap air melalui besi panas
3Fe(s) + 4H2O à Fe3O4(s)
+ 4H2(g)
3.
Pada kilang minyak bumi prosesnya dikenal “CRACKING HIDROKARBON”
CH4(g) + H2O(g) à CO(g) + 3H2(g)
4.
Hasil murni (99,9%) diperoleh dari reaksi elektrolisa air
2H2O à 2H2(g) + O2(g)
Manfaat Hidrogen
Dalam kimia organik
Hidrogen
sering dipakai untuk reaksi hidrogenasi senyawa alkena atau alkuna untuk
sintesis senyawa organic. Senyawa hidrida misalnya MgH2, NaH, LiH
sering dipakai untuk reagen pereduksi senyawa organic dan hal ini sering
dipakai dalam proses sistesis senyawa organic misalnya untuk reduksi senyawa
aldehid atau keton.
Dibidang Industri.
Hidrogen
banyak digunakan dalam industri kimia maupun industri petrokimia. Penggunaan
terbesar hydrogen adalah untuk proses peng-upgrading-an bahan bakar fosil dan
untuk pembuatan gas NH3 sebagai bahan dasar untuk industri pupuk.
Dalam industri makanan hidrogen banyak dipakai untuk meningkatkan kejenuhan
minyak menjadi lemak seperti banyak dipergunakan dalam industri margarine.
Untuk industri petrokimia maka hydrogen banyak dipakai untuk proses
hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, dan hidrocracking. Hidrogen juga dipakai
sebagai bahan dasar untuk industri penghasil methanol dan industri penghasil
HCl. Di industri pertambangan hidrogen dipakai untuk agen pereduksi biji logam.
Dalam bidang fisika dan teknik.
Hidrogen dipakai sebagai “shielding gas” untuk
pengelasan. Hidrogen juga dipakai sebagai zat pendingin rotor dalam generator
listrik di stasiun penghasil listrik. Disebabkan hydrogen memiliki konduktifitas
termal yang tingga maka hidrogen cair dipakai dalam studi-studi kriyogenik meliputi
penelitian superkonduktor. Karena hydrogen sangat ringan maka banyak dipakai
sebagai “gas pengangkat” dalam balon dan pesawat udara kecil untuk tujuan
penelitian.
Hidrogen di
campur dengan nitrogen dipakai sebagai gas pelaca kebocoran yang dapat diaplikasikan
dalam bidang otomotif, kimia, stasiun pembangkit listrik, aerospace, dan
telekomonikasi.Isotop hydrogen seperti Deuterium dipakai dalam aplikasi reaksi
nuklir sebagai medium yang dapat memperlambat laju netron yang dihasilkan dari
reaksi fisi dan fusi. Deuterium juga dipakai untuk penanda reagen yang akan
direaksikan untuk proses sintesis. Tritium dihasilkan dari reactor nuklir
dipakai untuk produksi bom hydrogen dan sebagai label dalam cat luminasi.
Bidang Pangan
Beberapa bahan kimia hanya terdiri
dari karbon dan hidrogen (hidrokarbon). Hidrokarbon digunakan dalam industri,
khususnya pada industri petroleum dan aspal cair. Energi kimia tersimpan dalam
hidrokarbon, unsur-unsur penyusunnya adalah karbon dan hidrogen. Hidrokarbon
memperoleh energi dari matahari saat tumbuh-tumbuhan menggunakan sinar matahari
selama proses fotosintesis untuk menghasilkan glukosa (makanan).
Glukosa, karbohidrat yang paling
sederhana mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh.
Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa. Gula ini kemudian oleh sel dioksidasi
(dibakar) dengan bantuan oksigen yang kita hirup menjadi energi dan gas CO2
dalam bentuk respirasi (pernapasan). Energi yang dihasilkan dan tidak digunakan
akan disimpan di bawah jaringan kulit dalam bentuk lemak.
Bidang Sandang
Senyawa-senyawa turunan hi-drokarbon
yang berperan di bidang pakaian, antara lain kapas, wol (merupakan suatu
protein), sutra (protein), nilon (polimer), dan serat sintetis.
Bidang Seni dan Estetika
Di bidang seni, senyawa hidrokarbon
yang sering dipakai, antara lain lilin (wax) untuk melapisi suatu karya pahat
agar tampak lebih mengkilat. Bahkan ada seniman yang membuat patung dari lilin
dengan cara memadatkan lilin dalam ukuran besar kemudian dipahat atau diukir
sesuai keinginan sang seniman.
Selain itu juga ada seni pewarnaan,
baik pada kain maupun benda-benda lain menggunakan senyawa-senyawa kimia.
Bahan-bahan yang dilapisi dengan lilin akan tampak lebih menarik dan di samping
itu juga akan terhindar dari air karena air tidak dapat bereaksi dengan lilin
karena perbedaan kepolaran.
Seperti pembahasan di awal bab bahwa hidrokarbon
merupakan senyawa karbon yang hanya tersusun atas unsur karbon dan unsur
hidrogen dan dikelompokkan dalam dua golongan, yaitu hidrokarbon alifatik yang
mencakup alkana, alkena, dan alkuna dan hidrokarbon aromatik yang mencakup
benzena dan senyawa turunannya (Carey, F., 2001: 53). Semua bahan bakar fosil
(batu bara, minyak bumi, dan gas) merupakan sumber utama hidrokarbon (Olah,
George A and ´Arp´ad Moln´ar, 2003 : 3).
Hidrokarbon (minyak dan gas) mayoritas digunakan
sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi dan untuk memanaskan ruangan.
Penyulingan minyak bumi menghasilkan bensin, bahan bakar diesel, minyak
pemanasan, minyak pelumas, lilin, dan aspal. Relatif kecil (4%) penggunaan
minyak bumi untuk bahan baku industri kimia yang menghasilkan bahan-bahan
penting untuk kehidupan seharihari, seperti plastik, tekstil, dan farmasi (Olah
and ´Arp´ad Moln´ar, 2003 : 23). Penjelasan lebih lengkap tentang minyak bumi
dan senyawa-senyawa yang dihasilkannya lewat distilasi fraksinasi akan dibahas
pada bab Minyak bumi dan gas alam. Hidrokarbon rantai tak jenuh mempunyai
kegunaan penting sebagai bahan dasar industri kimia dan polimer (Olah, George A
and ´Arp´ad Moln´ar, 2003 : 43). Hidrokarbon mempunyai turunan senyawa yang
sangat banyak sekali, dan boleh dikatakan semua senyawa karbon atau senyawa
organik merupakan senyawa turunan hidrokarbon karena unsur utama penyusunnya
adalah hidrogen dan karbon. Senyawa turunan hidrokarbon mempunyai kegunaan yang
sangat banyak dan mencakup semua bidang kehidupan.
Bidang Perdagangan
Minyak bumi merupakan senyawa
hidrokarbon yang menjadi komoditi perdagangan yang sangat penting bagi dunia
karena minyak bumi merupakan salah satu sumber energi yang paling utama saat
ini. Negara-negara di dunia penghasil minyak bumi membentuk organisasi
antarnegara penghasil minyak bumi yang diberi nama OPEC (Organization of
Petrolleum Exporting Country).
Hasil penyulingan minyak bumi banyak
menghasilkan senyawa-senyawa hidrokarbon yang sangat penting bagi kehidupan
manusia, seperti bensin, petroleum eter (minyak tanah), gas elpiji, minyak
pelumas, lilin, dan aspal.
Bahan Pembuat Amoniak melalui reaksi katalis
N2(g) + 3H2(g) à 2NH3(aq)
Bahan Pembuat Metanol
pada suhu 300-4000C
CO2(g)
+ 2H2(aq) à CH3OH (aq)
Peranan
dalam teori kuantum
Oleh karena struktur atomnya yang relatif sederhana, atom hidrogen bersama dengan spektrum
emisinya menjadi pusat perkembangan teori sturktur atom. Lebih jauh lagi, kesederhanaan molekul
hidrogen dan kationnya H2+ membantu pemahaman yang lebih
jauh mengenai ikatan kimia.
Salah
satu dari efek kuantum yang secara eksplisit disadari (namun masih belum
sepenuhnya dimengerti saat itu) adalah pengamatan Maxwell yang melibatkan
hidrogen setengah abad sebelum teori mekanika kuantum
bener-benar berkembang. Maxwell mengamati bahwa kapasitas bahang spesifik
dari H2 tidak sesuai dengan tren gas diatomik
lainnya di bawah suhu kamar dan mulai menyerupai tren gas monoatomik di temperatur kriogenik.
Menurut teori kuantum, sifat-sifat ini disebabkan oleh jarak antara aras tenaga
rotasi hidrogen yang lebar oleh karena massanya yang ringan. Aras yang lebar
ini menghambat partisi energi bahang secara merata menjadi gerak berputar
hidrogen pada temperatur yang rendah. Gas diatomik yang terdiri dari atom-atom
yang lebih berat tidak mempunyai aras tenaga yang cukup lebar untuk menyebabkan
efek yang sama