HIDROGEN : AIR

BAB 1

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Sabagai mahasisiwa kimia kita pasti sering mendengar unsur Hidrogen yang bersimbol (H). Hidrogen adalah unsur kimia dengan nomor atom 1 dan massa atom 1,00797, diberi lambang H. unsur ini mempunyai titik beku -259, 14° Celcius dan titik didih -252,8 ° Celcius. Hidrogen ditemukan pada tahun 1766 oleh H Cavendish. Dikenal tiga isotop hydrogen, yaitu normal, deutrum (hidrogen berat), dan tritium (hydrogen sangat berat). Hidrogen banyak terdapat di alam, terdapat juga di angkasa dan benda-benda angkasa. Hanya merupakan 0,001% dari atmosfer bumi, terpusat di bagian pinggir paling luar. Hidrogen umumnya bersumber dalam kerak bumi. Diperoleh dengan berbagai cara, terutama elektrolisis air atau senyawa yang mengandung hidrogen. Hidrogen dipakai dalam penelitian nuklir, pengelasan, hidrogenasi lemak, pembuatan hidrokarbon dan senyawa organic lainnya, pembuatan amoniak, pembersihan biji besi, metalurgi, industry kimia, serta bahan bakar roket, membentuk lebih dari 10% tubuh manusia. Aktif secara kimiawi, banyak membentuk persenyawaan air , asam, basa, alcohol, hidrokarbon, karbonhidrat, dan zat makanan. Inti atom hydrogen di kelilingi oleh 1 elektron pada kulitnya.

Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa. Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian. Deuterium ditemukan pada tahun 1931 Desember oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, and Paul Harteck. Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dkk. pada tahun 1932. Salah satu dari penggunaan pertama H₂ adalah untuk sinar sorot.

Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783. Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen. Bangsawan Jerman Ferdinand von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana pada tahun 1900. Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya Perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35.000 penumpang tanpa insiden yang serius.

Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H₂ digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937.

Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut fabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas keamanan penggunaan hidrogen muncul.

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.

B.     Tujuan penulisan

Tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

-          Untuk menambah pengetahuan tentang hidrogen air

-          Untuk mengetahui karakteristik hidrogen

-          Untuk mengetahui manfaat hidrogen

-          Untuk mengetahui sifat kimia dan fisika hidrogen air.

C.     Rumusan masalah

a.       Apa yang dimaksud dengan hidrogen?

b.      Apa yang dimaksud dengan air?

c.       Bagaimana karakteristik hidrogen?

d.      Bagaimana hubungan antara hidrogen dengan air?

e.       Apa manfaat hidrogen air?

f.       Apa saja sifat kimia dan sifat fisika hidrogen dan air?

D.    Manfaat penulisan

Manfaat penulisan makalah ini adalah sebgai berikut:

a.       Sebagai bahan acuan untuk menjelaskan tentang hidrogen air.

b.      Sebagai bahan acuan untuk mengetahui sifat kimia dan fisika hidrogen dan air.

E.     Batasan masalah

Batasan masalah dalam makalah ini adalah makalah ini hanya membahas tentang hidrogen air.

F.      Metode

Makalah ini dibuat dengan menggunakan metode studi pustaka dan ada beberapa data yang diambil dari internet.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Hidrogen

Hidrogen (bahasa latin: hydrogenium, berasal dari bahasa Yunani: hydro;air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodic yang memiliki symbol H dan memiliki nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat nono-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomic yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsure teringan di dunia.

Hidrogen merupakan unsur yang sangat unik, atomnya paling ringan dan paling sederhana yaitu mengandung 1 proton dan 1 elektron. Hidrogen mempunyai densitas (rapatan jenis) paling rendah, bersenyawa dengan hampir setiap unsur lain yang reaktif membentuk senyawa “hidrida”. Hidrogen mempunyai skala elektronegatifitas ‘tengahan” (intermediate) sehingga mempunyai sifat yang bervariasi, yaitu bersenyawa dengan unsur (1) sangat elektronegatif (halogen misalnya) membentuk senyawa polar dengan karakter positif pada atom hidrogen, (2) tetapi juga dengan unsur sangat elektropositif (alkali) membentuk senyawa “ionik” hidrida dengan karakter negatif pada atom hidrogen, (3) demikian juga dengan unsur “intermediet” (karbon misalnya) membentuk senyawa non-polar.

Molekul hidrogen bersifat non-polar, mempunyai titik didih rendah ~20,4 K dan titik beku ~14,4 K sebagai akibat lemahnya gaya-gaya Van der Waals. Biasanya hidrogen berada dalam bentuk molekul diatomic, tetapi jika cukup energi akan mengalami disosiasi menjadi atom-atomnya sebagai berikut:

H₂ 2 H   H = 434,1 kJ/mol

Tanpa kecuali hidrogen bereaksi terbakar di udara sangat eksplosif dengan unsure-unsur lain. Pada temperatur tinggi mereduksi berbagai oksidasi menjadi rendah tingkat oksidasinya atau menjadi logamnya.

B.     Pengertian Air

Air (rumus kimianya H₂O) adalah senyawa yang paling penting di bumi. Air ditemukan baik dipermukaan maupun di atmosfer bumi. Sekitar 65% berat tubuh manusia terdiri dari air. Air terdapat pula dalam jumlah yang besar dalam tumbuhan dan hewan. Air merupakan pelarut universal karena dapat melarutkan banyak zat seperti gas-gas, mineral, garam, zat organik dan anorganik, bahkan polutan.

Berikut ini adalah pengertian dan definisi air:

# SITANALA ARSYAD 

Air adalah senyawa gabungan antara dua atom hidrogen dan satu atom oksigen menjadi H2O

# HEFNI EFFENDI

Air adalah salah satu sumber energi gerak

# ROBERT J. KODOATIE

Air merupakan material yang membuat kehidupan terjadi di bumi

# ROESTAM SJARIEF

Air merupakan zat yang paling esensial dibutuhkan oleh makhluk hidup

# ILMU KIMIA

Air ialah H2O dan jawaban itu dibenarkan secara empiris berdasarkan observasi

# SAYYID QUTHB

Air adalah dasar dari suatu kehidupan dan merupakan satu unsur yang dibutuhkan dalam kehidupan hingga manusia pun sangat menantikan kedatangannya

# EKO BUDI KUNCORO

Air merupakan suatu senyawa kimia sederhana yang terdiri atas 2 atom hidrogen (H) dan 1 atom Oksigen (O). Air mempunyai ikatan Hidrogen yang cenderung bersatu padu untuk menentang kekuatan dari luar yang akan memecahkan ikatan-ikatan ini.

# BAMBANG AGUS MURTIDJO

Air merupakan substansi yang mempunyai keistimewaan sebagai penghantar panas yang sangat baik, sehingga air di dalam tubuh lebih penting dari makanan.

Molekul air terdiri dari satu atom oksigen dan dua atom hidrogen. Secara keseluruhan molekul air bersifat polar (mengandung gugus bermuatan + dan -). Oleh karena itu, air merupakan pelarut yang baik untuk senyawa-senyawa yang bersifat polar pula.

Beberapa istilah yang sering digunakan tentang air, diantaranya, air distilasi, adalah jumlah desalinasi, dan penjernihan air. Air distilasi adalah air yang telah dihilangkan kandungan garamnya dengan proses distilasi. Air distilasi masih melarutkan gas-gas seperti oksigen dan karbon dioksida. Desalinasi adalah proses perlakuan terhadap air untuk menghilangkan garam, dengan cara distilasi atau cara penukaran ion (ion exchange). Penjernihan air adalah perlakuan terhadap air untuk memperoleh air yang siap minum, melalui tahap-tahap penyaringan, penghilangan bakteri dan zat-zat racun.

Siklus air

a.       Air di atmosfer

Kelembaban adalah jumlah uap air di udara, kelembaban dipengaruhi oleh temperatur, Kelembaban di udara panas lebih besar dibandingkan dengan udara dingin. Lebih dari 70% permukaan bumi ditutupi dengan air.

b.      Higroskopis

Menjelaskan kamampuan zat untuk menyerap uap air lebih dari 70% massanya. Setelah menyerap zatnya sendiri tidak melarut, tetapi menjadi lembab. Garam dapur NaCl bersifat higroskopis karena mengandung MgCl_2.

c.       Delikesen

Menjelaskan kemampuan zat untuk menyerap uap air dan malarut di dalamnya membentuk larutan yang pekat. Garam kalsium klorida, CaCl_2, bila dibiarkan di udara akan mengabsorbsi uap air dan membentuk larutan pekatnya.

d.      Air sadah

Adalah air yang mengandung garam-garam kalsium dan magnesium (dalam bentuk ion Ca²⁺ dan Mg²⁺). Sebaliknya, air yang tidak mengandung garam-garam di atas disebut air lunak. Dalam air, ion-ion kalsium dan bikarbonat antara lain berasal dari proses pelarutan batu kapur dalam lapisan tanah. Air sadah tidak menyabun dengan sabun karena bereaksi membentuk endapan. Air lunak menyabun dengan baik Karena tidak bereaksi dengan sabun.  

Ion Ca dan Mg + Natrium Stearat  Ca/Mg stearat + ion Natrium

(sabun)                                    (endapan)

1)                  Air sadah tetap

Air yang mengandung ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ di samping ion klorida (Cl^-) dan ion sulfat.

2)                  Air sadah sementara

Air yang mengandung ion Ca²⁺ dan bikarbonat (HCO₃^-)

Kesadahan tetap sulit dihilangkan. Hanya dapat dihilangkan dengan destilasi, penukaran Ion atau menambahkan zat pelunak air. Kesadahan sementara mudah dihilangkan dengan mendidihkannya.Kerak terbentuk didasar ketel bila mendidihkan air sadah sementara. Kerak tersebut dari senyawa / zat kalsium karbonat.

Ca²⁺ + 2   CaCO₃ (kerak)

e.       Penukaran ion

Dalam proses penukaran ion, air dilewatkan melalui material seperti zeolit (Natrium aluminium silikat) yang akan mengambil ion kalsium dan magnesium menggantikan ion natrium.

f.       Bahan Pelunak Air

Adalah bahan yang digunakan untuk menghilangkan kesadahan tetap. Bahan ini bereaksi dengan kalsium dan magnesium membentuk senyawa yang tidak bereaksi dengan sabun.

Soda pencuci adalah nama lain dari natrium karbonat, NaCO₃ x H₂O yaitu bahan pelunak air yang umum digunakan di rumah.

C.     Karakteristik Hidrogen

a.  Bentuk

Dalam keadaan yang normal, gas hidrogen merupakan campuran antara dua molekul yang dinamakan ortho- dan para- hidrogen yang dibedakan berdasarkan spin electron-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 energy, maka sifat-sifat kebendaannya pun berbeda. Titik-titik lebur dan didih para hidrogen sekitar 0,1^oC lebih rendah dari hidrogen normal. Rasio kesetimbangan antara orthohidrogen dan parahihidrogen tergantung pada temperatur. Namun, Oleh karena bentuk ortho dalam keadaan tereksitasi, maka bentuknya tidak akan stabil dan tidak bias dimurnikan. Pada suhu yang sangat rendah, hampir semua hidrogen yang ada adalah dalam bentuk parahidrogen. Sifat fisik dari parahidrogen murni berbeda sedikit dengan bentuk normal. Perbedaan ortho/para juga terdapat pada molekul yang terdiri dari atom hidrogen seperti air dan metilena.

1.      Bentuk monoatomik

Atom H, juga disebut hidrogen nasen atau hidrogen atomic, diklaim eksis secara fana namun cukup lama untuk menimbulkan reaksi kimia. Menurut klaim itu, hidrogen nasen dihasilkan secara in situ, biasanya reaksi antara seng dengan asam, atau dengan elektrolisis pada katode.  Sebagai atom monoatomik, atom H sangat reaktif dan merupakan reduktor yang lebih kuat dari H₂ diatomik, namun pertanyaan kuncinya terletak pada keberadaan atom H itu sendiri. Konsep ini lebih popular di bidang teknik dan di literature-literatur lama. Hidrogen nasem diklaim mereduksi nitrit menjadi ammonia atau arsenic menjadi arsina bahkan dalam keadaan lunak. Penelitian yang lebih mendetail menunjukkan lintasan alternative lainnya dan bukanlah atom H.

b.      Isotop

Isotop hidrogen yang normal disebut Protium. Isotop-isotop lainnya adalah Deuterium (satu proton dan satu 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 di produksi dengan mudah di reactor-reaktor nuklir dan digunakan pada produksi bom hidrogen (fusi). Gas hidrogen juga digunakan sebagai agen radioaktif untuk membuat cat yang bercahaya terang.

Beberapa sifat isotop hidrogen dan air diberikan dalam Tabel 4.1. Ketika ikatan E-H dalam senyawa hidrogen diubah menjadi E-D dengan substitusi deuterium, frekuensi E-H dalam spektrum inframerahnya direduksi menjadi sekitar nya, yang sangat bermanfaat untuk menentukan posisi atom hidrogen.

Protium, isotop hidrogen yang paling umum dijumpai, memiliki satu proton dan satu elektron. Keunikan isotop ini adalah ia tidak mempunya neutron (lihat pula diproton untuk pembahasan mengenai mengapa isotop tanpa neutron yang lain tidak eksis.

Hidrogen memiliki tiga isotop alami ditandai dengan ¹H,²H dan ³H. Isotop lainnya yang tidak stabil (⁴H-⁷H) juga telah disintesiskan di laboratorium namun tidak pernah dijumpai secara alami.

a.       ¹H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99,98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh Karen itu, inti atom isotop ini hanya memiliki proton tunggal,ia diberikan nama yang deskriptif  sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.

b.      ²H merupakan isotop hidrogen lainnya yang stabil dan juga dikenal sebagai deuterium dan mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif , dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda nonradioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut ¹h-spektroskopi NMR. Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reactor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan baakr fusi nuklir komersial.

c.       ³H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron  pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif dan menegras menjadi Helium-3 melalui pererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun. Sejumlah kecil tritilium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi, tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir.

D.    Hubungan antara hidrogen dan air

Air tesusun oleh molekul-molekul triatomik sederhana (H₂O), tetapi tingkahlaku air sangat kompleks dan beberapa hal agak unik. Sifat unik air muncul etrutama dari struktur molekuler dan resultante gaya-gaya intermolekulernya. Atom oksigen dalam molekul air dilukiskan membentuk orbital hibrida terluar sp³, dengan dua pasang electron non-ikatan. Teori VSEPR mengklasifikasikan air sebagai molekul tipe AB₂E₂. Oleh karena itu_,bangun molekul air berbentuk V dengan sudut ikatan H-O-H = 104,5^o, lebih kecil daripada sudut tetrahedron regular (109^o47’)  oleh karena  tolakan yang lebih kuat dari dua pasang elektron non-ikatan tersebut. Bentuk molekul dengan dua pasang elektron mandiri yang demikian ini mengakibatkan air bersifat polar yang sangat kuat( = 1,85 D) hingga menghasilkan gaya dipol-dipol yang sangat kuat pula.

Sifat elektronegatif atom oksigen yang sangat tinggi lebih lanjut mengakibatkan terbentuknya ikatan hidrogen antar molekul air yang sangat kuat pula. Atom-atom hidrogen dengan muatan positif parsial akan tertarik secara kuat oleh atom oksigen dari molekul air tetangga oleh ikatan hidrogen. Jadi, dalam molekul air setiap atom oksigen mampu membentuk dua ikatan hidrogen dari ke dua pasang elektron mandiri tersebut. Oleh ikatan hidrogen   molekul-molekul air ini dalam fasa cair bergerombol dengan jumlah molekul yang bervariasi bersama-sama dengan beberapa molekul lain yang tidak bergabung. Model keseimbangan dinamik menjelaskan adanya keseimbangan antara molekul-molekul gerombol dengan molekul-molekul terpisah sehingga selalu terjadi pemutusan sekaligus penggabungan molekul-molekul air secara terus menerus.

Dalam fasa padat (es) molekul-molekul air tertata rapi pada posisi yang sudah fiks(pasti permanen) oleh ikatan hidrogen. Tiap atom oksigen dikelilingi oleh empat atom hidrogen, dua diantaranya dengan ikatan kovalen dan dua yang lain dengan ikatan hidrogen. Ke empat atom hidrogen ini juga diikat lebih lanjut dengan empat atom oksigen (dari empat molekul air) yang lain. Bentuk ikatan demikian ini terulang berkelanjutan secara tiga dimensi membentuk struktur terbuka semacam sarang lebah.

Ikatan hidrogen antar molekul-molekul air sangat penting bagi kehidupan di bumi ini. Tanpa ikatan hidrogen, air akan mencair kira-kir a-100^oC dan mendidih -90⁰C. Ikatan hidrogen mengakibatkan sifat keanehan (abnormal) yang sangat jarang ditemui yaitu fasa cair lebih rapat dari pada padatnya.  Bagi hampir semua senyawa, molekul-molekul terkemas lebih rapat pada fasa padatnya dari pada fasa ccairnya. Andaikata hal ini terjadi pada air baik di laut, danau maupun di sungai di dunia ini, maka ketika temperatur turun hingga dibawah titik beku air, air akan membeku mulai dari bawah, dan akibatnya segala makhluk / organissme di dalam air tidak akan tahan hidup dalam lingkungan demikian ini. Untungnya kerapatan es lebih kecil daripada cairannya sehingga lapisan es yang senantiasa berada di atas permukaan justru menjaga air dibawahnya tetap dalam fasa cair.

Sifat abnormal air tersebut berkaitan dengan struktur es yang terbuka. Oleh karena adanya jaringan ikatan hidrogen. Pada saat meleleh, beberapa ikatan hidrogen terputus dan sebagian struktur terbuka menjadi runtuh. Perubahan ini menaikkan rapatan (densitas) cairan. Rapatan mencapai maksimum pada 4⁰C. Pada titik ini naiknya kerapatan yang disebabkan oleh runtuhnya kluster(gerombolan) ikatan hidrogen dalam molekul-molekul air diatas oleh turunnya kerapatan yang disebabkan oleh naikknya gerak molekul sebagai akibat dari naiknya temperatur.

Prinsip Le Chaterlier menunjukkan bahwa fasa yang lebih rapat diunggulkan oleh kenaikkan tekanan. Jadi untuk air, pengaruh naiknya tekanan terhadap fasa padatan (es) yang lebih rendah kerapatannya.

Hidrogen dapat dibuat dari proses elektrolisis air dengan menggunakan suplai energi yang dapat diperbaharui 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 murah 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 hidrogen dan oksigen dengan tekanan sekitar 120-200 Bar. Teknik lain adalah dengan menggunakan elektrolisis temperatur tinggi dengan teknik ini konsumsi energy untuk proses elektrolisis sangat rendah sehingga bias meningkatkan efisiensi hingga 50%. Proses elektrolisis dengan menggunakan metode ini biasanya digabungkan dengan instalasi reactor nuklir disebabkan karena bila menggunakan sumber panas yang lain maka tidak akan bias menutup biaya peralatan yang tergolong cukup mahal.

E.     Manfaat Hidrogen Air

Hidrogen di perlukan dalam berbagai lapangan diantaranya sebagai berikut:

a.                   Dalam menyelidikan ilmu cuaca dan kosmis, dipergunakan sebgai bahan pengisi balon metereologi karena hidrogen mempunyai kerapatan yang paling rendah.

b.                  Dalam industri margarine, lemak margarine dapat di buat dari minyak tanaman tak jenuh dihidrogenasi menjadi lemak jenuh di bawah tekanan dan adanya katalisator nikel pada suhu 2000⁰C.

c.                   Diperlukan pada peniup api oksi-hidrogen guna penyambungan atau peleburan logam.

d.                  Dalam industri amoniak dan persenyawaan nitrogen yang lain, yang diperlukan bagi penyediaan pupuk pertanian bahan peletup dan dalam industri plastik.

                                       N2 (g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

e.                   Hidrogen cair digunakan untuk bahan bakar roket, bahan bakar yang tidak berpolusi.

2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l)            ∆Hf⁰ = -572 kJ/mol

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.

f.                   Bahan pembuat methanol (pada suhu 300-4000⁰C) dengan katalis campuran ZnO dan (Cr₂O₃)

                       
CO(g) + 2H₂(g) → CH₃OH(l)

Manfaat air hidrogen adalah sebagai berikut:

1.      Menegluarkan toksin dari seluruh tubuh ,

2.      Kulit kelihatan lebih muda,

3.      Membantu menyembuhkan luka-luka,

4.      Menebalkan kembali rambut serta menguatkannya,

5.      Menurunkan tekanan darah,

6.      Menghambat penyakit radikal bebas,

7.      Membantu menurunkan kolestrol,

8.      Membantu membuang logam berat dari tubuh,

9.      Membantu dalam tahap penyerapan makanan tambahan,

10.  Membantu dalam melancarkan peredaran darah,

11.  Mengurangi penumpukan lemak dalam tubuh,

12.  Meningkatkan kesehatan dan mempercepat proses penyembuhan.

F.     Sifat Kimia dan Sifat Fisika Hidrogen dan Air

a.       Sifat-sifat Hidrogen diantaranya adalah sebagai berikut:

1.      Sifat fisika diantaranya:

-          Titik lebur : -259⁰C

-          Titik 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/liter

-          Temperatur kritis : -241⁰C

-          Tekanan kritis : 20 atm

-          Berat atom: 1,0080

-          Nomor atom: 1

-          Warna : tidak berwana

-          Bau : tidak berbau

2.      Sifat kimia hidrogen, diantaranya:

Sifat kimia hidrogen di tentukan oleh 3 tipe proses elektronik, yaitu:

a.       Kehilangan satu-satunyha elektron valensi ,membentuk ion H⁺ atau tinggal 1 proton saja dengan ukuran yang sangat kecil, jari-jari sekitar 1,5 x 10^-5  Ă, sehingga ia mampu menyimpangkan (medistorsi) awan electron disekeliling atom-atom lain. Dalam air walau sering ditulis sebagai H⁺ , sesungguhnya terasosiasi dengan molekul air yang tidak tebatas jumlahnya sebagai [H(H₂O)n]⁺ atau H₃O⁺.

b.      Pengikatan 1 elektron membentuk ion hidrida H⁺. Ion ini hanya terdapat kristal-kristal hidrida dari logam-logam yang sangat elektropositif seperti logam-logam alkali gan alkali tanah, misalnya NaH dan CaH₂.

c.       Pembentukan pasangan electron sebagai ikatan kovalen tunggal, sesame atom H sendiri (H₂) maupun dengan unsur-unsur non logam, misalnya HCl dan NH₃. Berikut ini sifat-sifat  kimia hidrogen diantaranya:

-          Panas Fusi : 0,117 kJ/mol H₂

-          Energi ionisasi : 1312 kJ/mol

-          Afinitas Elektron : 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)

-          Konfigurasi elektron : 1s¹

-          Biloks maksimum :1

-          Struktur hcp (hexagonal close packed) (padatan H₂)

-          Volume polarisasi : 0,7 ų

-          Jari-jari atom : 25 pm

-          Konduktifitas termal: 0,1805 W/mK

-          Berat atom : 1,0079

-          Potensi ionisasi : 13,5984 eV

Berkaitan dengan pembentukan ikatan, hidrogen mempunyai sifat tambahan yang sangat unik yaitu:

a.       Terjadinya sejumlah senyawa dengan unsur-unsur logam yang kadang-kadang non stikiometri. Umumnya disebut hidrida, tetapi tidak dianggap hidrida garam sederhana, karena senyawa itu hampir tidak mengandung ion hidrida.

b.      Terjadinya ikatan jembatan hidrogen dalam senyawa-senyawa electron defisiensi (kekurangan electron). Misalnya pada senyawa diboran B₂H₆ dan senyawa kompleks Cr₂(CO) IOH.

c.       Terbentuknya ikatan hidrogen pada senyawa-senyawa hidrogen dari unsur-unsur N, O, dan F yang sangat elektronegatif. Misalnya pada NH₃, H₂O, dan HF. 

b.      Sifat-sifat air diantaranya adalah sebagai berikut:

1.      Sifat fisika diantaranya:

-          Rumus molekul : H₂O

-          Massa Molar : 18,02 g/mol

-          Volume molar : 55,5 mol/L

-          Kerapatan pada fasa : -1000 kg/m³ liquid, 917 kg/m³ solid.

-          Titik leleh : 0⁰C (273,15 K) (32 ⁰F)

-          Titik didih : 100⁰C (373,15K) (212⁰F)

-          Titik beku : 0⁰C pada 1 atm

-          Titik triple : 273,16 K pada 4,6 torr

-          Kalor jenis: 4186 J/(kg K)

-          Tegangan permukaan : 73 dyne/cm pada 20^oC

-          Tekanan uap: 0,0212 atm pada 20⁰C

-          Kalor penguapan : 40,63 kJ/mol

-          Kalor pembentukan : 6,013 kJ/mol

-          Kapasitas kalor : 4,22 kJ/kg K

-          Konstanta dielektrik : 78,54 pada 25⁰C

-          Viskositas : 1,002 centipoise pada 20⁰C

-          Konduktivitas panas : 0,60 W/mK (T=293K)

-          Kalor pelelehan : 3,34 x 105 J/kg

-          Temperatur kritis : 647 K

-          Tekanan kritis : 22,1 x 10⁶Pa

-          Kecepatan suara : 1480 m/s (T=293K)

-          Permitivitas relatif : 80 (T=298K)

-          Indeks refraksi (relatif terhadap udara) :1,31(es; 598 nm; T=273 K; P=P⁰), 1,34 (air; 430-490 nm; T=293 K; P=P⁰), 1,33 (air;590-690 nm; T=293 K; P=P⁰)

Selain itu, sifat fisika yang lainnya, yaitu:

-          Tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau,

-          Memiliki tiga fasa yang berbeda: cair, gas, dan padat pada temperature normal di bumi.air di bumi selalu berinteraksi, berubah, dan bergerak.

-          Dapat menyerap sejumlah kalor karena memiliki kalor jenis yang tinggi.

-          Mempunyai tegangan permukaan yang sangat tinggi. Tegangan permukaan tersebut berguna untuk gaya kapilaritas air.

-          Air adalah pelarut yang baik karena kepolarannya, konstanta dielektrik yang tingggi dan ukurannya yang kecil, terutama untuk senyawa ionic dan garam yang polar.

-          Air mempunyai titik didih yang tinggi, jika tidak memiliki sifat ini, maka pada suhu yang normal tidak ada laut, danau,sungai, tumbuhan, atau binatang.

-          Air mempunyai massa jenis yang lebih kecil dalam keadaan beku bila dibandingkan dengan keadaan cair, karena sifat ini maka dibagian dalam lautan meskipun suhunya turun, tetap berbentuk cair.

2.      Sifat kimia air diantaranya sebagai brikut:

-          Air merupakan senyawa kimi yang tersusun atas dua atom, yaitu oksigen dan hidrogen.

-          Panjang ikatan O-H = 95,7 pm

-          Besar sudut H-O-H = 104,5⁰

-          Energi ikatan O-H = 450 kJ/mol

-          Momendipol =1,83 debyes

-          Atom-atom hidrogen tertarik pada satu sisi atom oksigen, mengahsilkan molekul air yang mempunyai muatan positif pada atom hidrogen dan muatan negatif  pada atom oksigen. Karena muatannya berlawanan maka di dalam molekuler saling tarik menarik dan membuatnya menjadi lengket. Sisi positif dari suatu molekuler tertarik pada sisi negatif dari molekul lain.

-          Molekuler berbentuk seperti huruf V disebabkan karena:

a.       Struktur geometrinya yang tetrahedral (109,5⁰)

b.      Keberadaan pasangan electron bebas pada atom oksigen.

-          Bersifat polar karena adanya perbedaan muatan.

-          Sebagai pelarut yang baik karena kepolarannya.

-          Bersifat netral (pH=7) dalam keadaan murni.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

1.)    Hidrogen (bahasa latin: hydrogenium, berasal dari bahasa Yunani: hydro;air, genes: membentuk) adalah unsure kimia pada tabel periodic yang memiliki symbol H dan memiliki nomor atom 1.

2.)    Air (rumus kimianya H₂O) adalah senyawa yang paling penting di bumi. Air ditemukan baik dipermukaan maupun di atmosfer bumi. Sekitar 65% berat tubuh manusia terdiri dari air.

3.)    Gas hidrogen merupakan campuran antara dua molekul yang dinamakan ortho- dan para- hidrogen yang dibedakan berdasarkan spin electron-elektron dan nukleus.

4.)    Hidrogen mempunyai skala elektronegatifitas ‘tengahan” (intermediate) sehingga mempunyai sifat yang bervariasi, yaitu bersenyawa dengan unsur (1) sangat elektronegatif (halogen misalnya) membentuk senyawa polar dengan karakter positif pada atom hidrogen, (2) tetapi juga dengan unsur sangat elektropositif (alkali) membentuk senyawa “ionik” hidrida dengan karakter negatif pada atom hidrogen, (3) demikian juga dengan unsur “intermediet” (karbon misalnya) membentuk senyawa non-polar. Dan air merupakan pelarut universal karena dapat melarutkan banyak zat seperti gas-gas, mineral, garam, zat organik dan anorganik, bahkan polutan.

5.)    Beberapa manfaat hidrogen air diantaranya sebagai berikut:

-          Dalam menyelidikan ilmu cuaca dan kosmis, dipergunakan sebgai bahan pengisi balon metereologi karena hidrogen mempunyai kerapatan yang paling rendah.

-          Dalam industri margarine, lemak margarine dapat di buat dari minyak tanaman tak jenuh dihidrogenasi menjadi lemak jenuh di bawah tekanan dan adanya katalisator nikel pada suhu 2000⁰C.

-          Diperlukan pada peniup api oksi-hidrogen guna penyambungan atau peleburan logam.

-          Dalam industri amoniak dan persenyawaan nitrogen yang lain, yang diperlukan bagi penyediaan pupuk pertanian bahan peletup dan dalam industri plastik.

                                       N2 (g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

-          Hidrogen cair digunakan untuk bahan bakar roket, bahan bakar yang tidak berpolusi.

2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(l)            ∆Hf⁰ = -572 kJ/mol

B.     Saran

Lebih mengetahui tentang hidrogen dan pentingnya air dalam kehidupan manusia dan makhluk hidup lain. Oleh karena itu, disarankan untuk dapat meningkatkan keingintahuan tentang hidrogen air.