Hidrogen

Hidrogen

 



Sejarah

(Yunani hydro=air, dan genes=pembentukan). 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.

Sumber

Hidrogen diperkirakan membentuk komposisi lebih dari 90% atom-atom di alam semesta (sama dengan tiga perempat massa alam semesta). Unsur ini ditemukan di bintang-bintang dan memainkan peranan yang penting dalam memberikan sumber energi jagat raya melalui reaksi proton-proton dan siklus karbon-nitrogen. Proses fusi atom-atom hidrogen menjadi helium di matahari menghasilkan jumlah energi yang sangat besar.

Hidrogen dapat dipersiapkan dengan berbagai cara:

• Uap dari elemen karbon yang dipanaskan
• Dekomposisi beberapa jenis hidrokarbon dengan energi kalor
• Reaksi-reaksi natrium atau kalium hidroksida pada aluminium
• Elektrolisis air
• Pergeseran asam-asam oleh metal-metal tertentu

Hidrogen dalam bentuk cair sangat penting untuk bidang penelitian suhu rendah (cryogenics) dan studi superkonduktivitas karena titik cairnya hanya 20 derajat di atas 0 Kelvin.

Tritium (salah satu isotop hidrogen) dapat diproduksi dengan mudah di reaktor-reaktor nuklir dan digunakan dalam produksi bom hidrogen.

Hidrogen adalah komponen utama planet Jupiter dan planet-planet gas raksasa lainnya. Karena tekanan yang luar biasa di dalam planet-planet tersebut, bentuk padat hidrogen molekuler dikonversi menjadi hidrogen metalik.

Di tahun 1973, ada beberapa ilmuwan Rusia yang bereksperimen memproduksi hidrogen metalik pada tekanan 2.8 megabar. Pada titik transisi, berat jenisnya berubah dari 1.08 menjadi 1.3 gram/cm³. Satu tahun sebelumnya di Livermore, California, satu grup ilmuwan juga memberitakan eksperimen yang hampir sama di mana fenomena yang mereka amati terjadi pada titik tekanan-volume yang berpusar pada 2 megabar. Beberapa prediksi mengemukakan bahwa hidrogen metalik mungkin metastable. Yang lainnya memprediksikan hidrogen mungkin berupa superkonduktor di suhu ruangan.

Senyawa

Walau 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.

Kegunaan

Hidrogen banyak digunakan untuk mengikat nitrogen dengan unsur lain dalam proses Haber (memproduksi amonia) dan untuk proses hidrogenasi lemak dan minyak. Hidrogen juga digunakan dalam jumlah yang banyak dalam produksi methanol, di dealkilasi hidrogen (hydrodealkylation), katalis hydrocracking, dan sulfurisasi hidrogen. Kegunaan-kegunaan lainnya termasuk sebagai bahan bakar roket, memproduksi asam hidroklorida, mereduksi bijih-bijih besi dan sebagai gas pengisi balon.

Daya angkat 1 kaki kubik gas hidrogen sekitar 0.07 lbf pada suhu 0 derajat Celsius dan tekanan udara 760 mm Hg.

Baterai yang berbahan bakar hidrogen (Hydrogen Fuel cell) adalah teknologi baru yang sedang dikembangkan, di mana tenaga listrik dalam jumlah besar dapat dihasilkan dari gas hidrogen. Pabrik-pabrik baru dapat dibangun dekat dengan laut untuk melakukan proses elektrolisis air laut guna memproduksi hidrogen. Gas yang bebas polusi ini lantas dapat dialirkan melalui pipa-pipa dan disalurkan ke daerah-daerah pemukiman dan kota-kota besar. Hidrogen dapat menggantikan gas alam lainnya, bensin, agen dalam proses metalurgi dan berbagai proses kimia (penyulingan), dan mengubah sampah menjadi metan dan etilen. Kendala-kendala yang ada untuk mewujudkan impian tersebut masih banyak. Di antaranya persetujuan publik, penanaman modal yang besar dan harga hidrogen yang masih jauh lebih mahal ketimbang bahan bakar lainnya sekarang.

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.