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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar