6 Manfaat Nitrogen dalam berbagai bidang kehidupan

Nitrogen sangat penting untuk kehidupan di Bumi. Nitrogen adalah komponen dari semua protein, dan dapat ditemukan di semua sistem kehidupan. Senyawa nitrogen hadir dalam bahan organik, makanan, pupuk, bahan peledak dan racun. Nitrogen sangat penting bagi kehidupan, tetapi secara berlebihan juga dapat berbahaya bagi lingkungan.

Dinamai setelah kata Yunani nitron, untuk “soda asli,” dan gen untuk “membentuk,” nitrogen adalah unsur kelima paling melimpah di alam semesta. Gas nitrogen merupakan 78 persen udara Bumi, menurut Laboratorium Nasional Los Alamos. Di sisi lain, atmosfer Mars hanya 2,6 persen nitrogen.

Dalam bentuk gasnya, nitrogen tidak berwarna, tidak berbau dan umumnya dianggap lembam. Dalam bentuk cairnya, nitrogen juga tidak berwarna dan tidak berbau, dan terlihat mirip dengan air, menurut Los Alamos.

Apa itu Nitrogen

Nitrogen (N) memiliki nomor atom tujuh dan membentuk sekitar 78,05% dari volume atmosfer Bumi. Ini adalah gas tidak berbau, tidak berwarna, dan sebagian besar lembam, dan terus menjadi tidak berwarna dan tidak berbau pada keadaan cair.

  • Nitrogen diyakini sebagai unsur ketujuh yang paling berlimpah di alam semesta.
  • Pada tekanan normal, nitrogen mencair pada 77 K (-195,79 ° C) dan membeku pada 63 K (-210,01 ° C).
  • Nitrogen cair mendidih pada -195,8 derajat Celcius.
  • Karena volatilitasnya, ia adalah unsur yang cukup langka di Bumi, tetap sebagai gas di atmosfer.
  • Para ilmuwan di abad kedelapan belas mengakui bahwa ada komponen udara yang tidak mendukung pembakaran, sehingga menemukan nitrogen.
  • Pada 1772, Daniel Rutherford menemukan apa yang disebutnya “udara berbahaya,” udara yang tidak mengandung oksigen.
  • Pembuatan nitrogen skala besar terjadi melalui pencairan udara dan distilasi fraksional dari udara cair yang dihasilkan.
  • Semua makhluk hidup mengandung nitrogen, sebagian besar dalam asam amino, DNA, dan RNA.
  • Tubuh manusia mengandung sekitar 3% nitrogen, menjadikannya unsur paling lazim keempat setelah oksigen, karbon, dan hidrogen.
  • Nitrogen diperlukan untuk membangun asam amino.
  • Bakteri spesifik mengandung enzim yang mengubah nitrogen atmosfer menjadi bentuk yang lebih berguna untuk bentuk kehidupan yang lebih tinggi.
  • Banyak tanaman dapat mensintesis nitrogen langsung dari tanah sehingga membentuk protein yang dapat dicerna dari daun tanaman.
  • Siklus nitrogen menjelaskan pergerakan nitrogen dari atmosfer ke biosfer dan semua organisme hidup, dan kembali ke atmosfer.
  • Nitrogen dalam berbagai bentuk senyawa sudah digunakan oleh Abad Pertengahan, sementara gas nitrogen digunakan secara industri pada awal abad kedua puluh.
  • Beberapa senyawa nitrogen sangat eksplosif, termasuk trinitrotoluene yang terkenal (TNT).
  • Penggunaan komersial lainnya untuk nitrogen termasuk pupuk, cryogenics, sistem bahan bakar, produksi elektronik, dan bola lampu pijar.
  • Pupuk berbasis Nitrogren yang dialirkan ke badan air telah dipersalahkan sebagai “zona mati” yang diciptakan oleh pertumbuhan berlebih bakteri yang kemudian menghabiskan oksigen dari air, membunuh organisme yang lebih tinggi.
  • Gas nitrogen dapat menjadi bahaya kesehatan karena dapat menggantikan oksigen yang tersedia, menyebabkan kerusakan tanpa peringatan sebelumnya karena kemampuan tubuh untuk mengambil nitrogen.
  • Efek berbahaya lainnya dapat terjadi pada pembakaran beku yang hampir instan dari nitrogen cair.

Sifat Nitrogen

  • Nomor atom (jumlah proton dalam inti): 7
  • Simbol atom (pada Tabel Periodik Unsur): N
  • Berat atom (massa rata-rata atom): 14.0067
  • Kepadatan: 0,0012506 gram per sentimeter kubik
  • Fase pada suhu kamar: Gas
  • Titik lebur: minus 321 derajat Fahrenheit (minus 210 derajat Celcius)
  • Titik didih: minus 320,42 F (minus 195,79 C)
  • Jumlah isotop (atom dari unsur yang sama dengan jumlah neutron yang berbeda): 16 termasuk 2 yang stabil
  • Isotop yang paling umum: Nitrogen-14 (Kelimpahan: 99,63 persen)

Manfaat Nitrogen

Selain membentuk 78% dari atmosfer Bumi, nitrogen memiliki sejumlah manfaat. Karena nitrogen adalah gas inert, dapat digunakan untuk menggantikan udara dan mengurangi atau menghilangkan oksidasi bahan.

Penggunaan yang paling penting nitrogen adalah dalam membuat amonia, yang pada gilirannya digunakan untuk membuat pupuk, bahan peledak dan bahan lainnya. Akhirnya, nitrogen cair digunakan sebagai zat pendingin untuk suhu yang sangat rendah.

Digunakan sebagai gas inert

Gas nitrogen (N2) sering digunakan sebagai pengganti udara di mana oksidasi tidak diinginkan.

Satu area untuk digunakan adalah menjaga kesegaran makanan dengan mengemasnya dalam nitrogen. Ini sangat mengurangi pembusukan makanan, karena menjadi tengik atau menderita bentuk kerusakan oksidatif lainnya.

Selama bertahun-tahun, gas argon telah digunakan dalam bola lampu pijar untuk mencegah filamen tungsten terbakar, karena argon adalah bahan lembam. Nitrogen sekarang digunakan sebagai alternatif yang murah untuk argon.

Area lain di mana nitrogen digunakan adalah dalam berurusan dengan bahan peledak cair sebagai tindakan pengamanan, dalam sistem bahan bakar pesawat militer untuk mengurangi bahaya kebakaran, dan dalam produksi komponen elektronik seperti transistor, dioda dan sirkuit terpadu.

Digunakan sebagai amonia

Penggunaan nitrogen yang paling penting adalah dalam membuat amonia (NH3), yang merupakan gas tidak berwarna dengan bau yang kuat, mirip dengan bau urin. Alasannya adalah karena urin mengandung beberapa amonia.

Pupuk

Penggunaan utama amonia adalah dalam membuat pupuk. Amoniak dapat digunakan langsung sebagai pupuk dengan menambahkannya ke air irigasi untuk tanaman yang membutuhkan banyak nitrogen. Ini juga digunakan untuk menghasilkan urea (NH2CONH2), yang digunakan sebagai pupuk. Penggunaan penting lain dari amonia adalah untuk membuat asam nitrat (HNO3), yang kemudian juga digunakan untuk membuat pupuk.

Penggunaan lainnya

Banyak orang menggunakan amonia rumah tangga sebagai desinfektan. Asam nitrat — terbuat dari amonia — digunakan dalam bahan peledak. Amonia juga digunakan dalam industri plastik dan sebagai suplemen pakan untuk ternak.

Nitrogen cair

Nitrogen adalah cairan pada suhu di bawah -196,5 ° C dan digunakan sebagai pendingin untuk hal-hal seperti pengawetan darah dan pendinginan sistem komputer besar, serta beberapa penggunaan industri. Menjadi cairan, lebih mudah digunakan untuk pendinginan suhu rendah daripada es kering.

Nitrogen cair juga digunakan dalam sumur minyak untuk meningkatkan tekanan untuk memaksa minyak mentah naik.

Komponen pupuk

Nitrogen ditemukan pada tahun 1772 oleh ahli kimia dan dokter Daniel Rutherford, ketika ia mengeluarkan oksigen dan karbon dioksida dari udara, menunjukkan bahwa gas residu tidak akan mendukung organisme hidup atau pembakaran, menurut Laboratorium Nasional Los Alamos. Ilmuwan lain, termasuk Carl Wilhelm Scheele dan Joseph Priestly, bekerja pada masalah yang sama, dan menyebut udara nitrogen “terbakar”, atau udara tanpa oksigen. Pada 1786, Antoine Laurent de Lavoisier, menyebut nitrogen “azote,” yang berarti “tak bernyawa.” Ini didasarkan pada pengamatan bahwa itu adalah bagian dari udara yang tidak dapat menopang kehidupan dengan sendirinya.

Salah satu senyawa nitrogen yang paling penting adalah amonia (NH3), yang dapat diproduksi dalam proses yang disebut Haber-Bosch, di mana nitrogen direaksikan dengan hidrogen. Gas amonia yang tidak berwarna dengan bau yang menyengat dapat dengan mudah dicairkan menjadi pupuk nitrogen. Faktanya, sekitar 80 persen amonia yang diproduksi digunakan sebagai pupuk. Itu juga digunakan sebagai gas pendingin; dalam pembuatan plastik, tekstil, pestisida dan pewarna; dan dalam larutan pembersih, menurut Departemen Negara Bagian New York.

Siklus nitrogen

Siklus nitrogen, di mana nitrogen atmosfer diubah menjadi senyawa organik yang berbeda, adalah salah satu proses alami yang paling penting untuk mempertahankan organisme hidup. Selama siklus, bakteri dalam proses tanah atau “memperbaiki” nitrogen atmosfer menjadi amonia, yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh. Bakteri lain mengubah amonia menjadi asam amino dan protein. Kemudian hewan memakan tanaman dan mengonsumsi protein. Senyawa nitrogen kembali ke tanah melalui kotoran hewan. Bakteri mengubah limbah nitrogen kembali menjadi gas nitrogen, yang kembali ke atmosfer.

Dalam upaya membuat tumbuhan tumbuh lebih cepat, orang menggunakan nitrogen dalam pupuk. Namun, penggunaan pupuk yang berlebihan di pertanian telah menimbulkan konsekuensi yang merusak bagi lingkungan dan kesehatan manusia, karena telah berkontribusi terhadap pencemaran air tanah dan air permukaan. Menurut Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA), polusi nutrisi yang disebabkan oleh kelebihan nitrogen dan fosfor di udara dan air, adalah salah satu masalah lingkungan yang paling tersebar luas, mahal dan menantang.

Menangani ketidakseimbangan

Salah satu solusi untuk masalah nitrogen berlebihan terletak pada pertanian berkelanjutan, pertanian organik dan meningkatkan kesadaran akan masalah lingkungan di kalangan petani, menurut Randy A. Dahlgren, seorang profesor ilmu tanah di University of California, Davis.

“Idenya adalah untuk mencoba menghilangkan penggunaan pupuk komersial ini dan sebagai gantinya menggunakan limbah organik,” misalnya, limbah hewan, katanya. Langkah lain adalah menggunakan pupuk lepas lambat yang memiliki lapisan plastik pada mereka dan, alih-alih melepaskan nitrogen segera, pelepasan nitrogen terjadi secara bertahap sepanjang musim tanam, “mencoba mencocokkan pelepasan nitrogen dari pupuk berlapis plastik dengan kebutuhan tanaman, “katanya.

Ahli mikrobiologi di Universitas Alberta di Kanada dan Universitas Wina di Austria mungkin telah menemukan solusi lain. Pada Agustus 2017, para peneliti mengumumkan bahwa mereka telah mengidentifikasi mikroba pengoksidasi amonia yang disebut Nitrospira inopinata.

Menurut para peneliti, Nitrospira inopinata adalah spons amonium, pada dasarnya mengungguli hampir setiap jenis bakteri dan archaea (organisme bersel tunggal) dalam oksidasi amonium di lingkungan. Karena mikroba ini adalah pengoksidasi yang efisien, ia dapat menghasilkan lebih sedikit nitro oksida dalam prosesnya.

Temuan baru, yang muncul dalam jurnal ilmiah Nature, dapat memiliki implikasi penting bagi penelitian perubahan iklim. Para peneliti siap untuk menguji mikroba ini melalui berbagai aplikasi praktis yang dapat mengurangi kadar amonium di tanah, air dan atmosfer. Beberapa aplikasi ini dapat melibatkan perubahan pada air minum, pengolahan air limbah, dan pemurnian tanah, menurut University of Alberta.

Ringkasan

Nitrogen memiliki sejumlah kegunaan penting. Dapat digunakan untuk menggantikan udara dan menghilangkan oksidasi bahan. Penggunaannya yang paling penting adalah dalam menciptakan amonia, yang pada gilirannya digunakan untuk membuat pupuk dan bahan peledak. Nitrogen cair digunakan sebagai pendingin untuk suhu yang sangat rendah.

Baca Juga

© 2022 Sridianti.com