Emas

Emas

Sejarah
(Sansekerta: Jval; Anglo-Saxon gold; Latin: aurum). Emas telah diketahui dan dinilai sangat tinggi sejak jaman purba kala. Unsur ini ditemukan di alam sebagai logam tersendiri dan dalam tellurides. Emas tersebar sangat luas dan selalu diasosiasikan dengan quartzatau pyrite.

Sumber-sumber
Emas ditemukan di deposit-deposit veins dan alluvial dan seringnya dipisahkan dari bebatuan dan mineral-mineral lainnya dengan proses penambangan dan panning. Sekitar dua pertiga produksi emas dunia berasal dari Afrika Selatan dan sekitar dua pertiga produksi total Amerika Serikat datang dari negara bagian South Dakota dan Nevada. Logam ini diambil dari bijih-bijihnya dengan berbagai cara:cynaniding, amalgamating, dan smelting. Proses pemurnian juga kerap dilakukan dengan cara elektrolisis. Emas terkandung pula di air laut sekitar 0.1 sampai 2 mg/ton, tergantung dimana sampel air lautnya diambil. Sampai sekarang, belum ditemukan bagaimana cara menambang emas dari air laut yang dapat memberikan untung.

Kegunaan
Emas banyak digunakan untuk membuat koin dan dijadikan sebagai standar moneter di banyak negara. Elemen ini juga banyak digunakan untuk perhiasan, gigi buatan, dan sebagai lapisan. Untuk aplikasi di bidang sains, emas digunakan sebagai lapisan beberapa satelit angkasa dan merupakan reflektor sinar inframerah yang baik. Emas tidak mudah bereaksi (inert).

Isotop
Senyawa emas yang paling banyak adalah auric chloride danchlorauric acid, yang terakhir banyak digunakan dalam bidang fotografi untuk membuat tinta dan bayangan perak. Emas memiliki 18 isotop; ¹⁹⁸Au dengan paruh waktu selama 2.7 hari dan digunakan untuk terapi kanker dan penyakit lainnya. Disodium aurothiomalatediberikan melalui lewat otot (intramuscularly) sebagai terapi arthritis. Campuran satu asam nitrat dengan tiga asam hidroklorida disebut aqua regia (karena melarutkan emas, rajanya logam-logam). Emas juga tersedia secara komersil dengan kemurnian 99.9999+%. Titik beku emas pada 1063.0 derajat Celcius selama bertahun-tahun telah digunakan sebagai titik kalibrasi oleh International Temperature Scales (ITS-27 dan ITS-48) dan oleh International Practical Temperature Scale (IPTS-48). Pada tahun 1968, standar IPTS baru (IPTS-68) diadopsi, yang mengubah titik beku emas menjadi 1064.43 derajat Celcius. Berat jenis emas berubah sesuai suhu dan bagaimana logam ini precipitated dan cold-worked.

Tembaga

Tembaga

Reaksi ion tembaga(II) dalam larutan

Ion yang paling sederhana dalam bentuk tembaga dalam larutan adalah ion berwarna biru heksaaquotembaga(II) – [Cu(H2O)6]2+.

Reaksi ion hekasaquotembaga(II) dengan ion hidroksida

Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksida) menggantikan ion hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat pada ion tembaga.

Setalah ion hidrogen dihilangkan dari dua molekul air, kamu akan memperoleh kompleks tidak bermuatan – kompleks netral. Kompleks ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan.


Pada tabung reaksi, perubahan warna yang terjadi adalah:



Reaksi ion heksaaquotembaga(II) dengan larutan amonia

Amonia dapat berperan sebagai basa maupun ligan. Dengan jumlah amonia yang sedikit, ion hidrogen dihilangkan dengan pasti seperti pada kasus ion hidrogen menghasilkan kompleks netral.


Endapan yang terbentuk akan melarut jika kamu menambahkan amonia berlebih.

Amonia menggantikan air sebagai ligan untuk menghasilkan ion tetraamindiaquotembaga(II). Dengan catatan hanya empat dari enam molekul air yang digantikan.



Perubahan warna yang terjadi adalah:



Reaksi ion heksaaquotembaga(II) dengan ion karbonat

Kamu akan memperoleh dengan mudah endapan tembaga(II) karbonat seperti yang kamu pikirkan





Reaksi pertukaran ligan yang melibatkan ion klorida

Jika kamu menambahakan asam klorida pekat ke dalam larutan yang mengandung ion heksaaquotembaga(II), enam molekul air digantikan oleh empat ion klorida.


Reaksi yang terjadi berlangsung reversibel.



Karena reaksi berlangsung secara reversibel, kamu dapat memperoleh campuran warna dari kedua ion kompleks.

Kamu mungkin dapat menemukan beraneka warna ion tetraklorokuprat(II) mulai dari hijau minyak zaitun atau kuning. Jika kamu menambahkan air ke dalam larutan yang berwarna hijau, maka larutan tersebut akan kembali berwarna biru.

Reaksi ion heksaaquotembaga(II) dengan ion iodida

Reaksi sederhana

Ion tembaga(II) akan mengoksidasi ion iodida menjadi iodium, dan selama berlangsungnya proses reaksi ion tembaga(II) mereduksi dengan sendirinya menjadi tembaga(I) iodida.


Campuran coklat yang merupakan pengotor dipisahkan terlebih dahulu sehingg tinggal endapan putih tembaga(I) iodida dalam larutan iodium.



Penggunaan reaksi tersebut untuk menentukan konsentrasi ion tembaga(II) dalam larutan

Jika kamu mempipet sejumlah volume tertentu suatu larutan yang mengandung ion tembaga(II) ke dalam labu, dan kemudian menembahkan larutan kalium iodida berlebih, kamu memperoleh reaksi yang mana kita hanya dapat menulisnya.


Kamu dapat menentukan sejumlah iodium yang dibebaskan dengan menggunakan titrasi dengan larutan natrium tiosulfat.



Selama larutan natrium tiosulfat diteteskan dari buret, warna iodium menjadi pudar. Ketika warna akan menghilang, kamu tambahakan larutan kanji secukupnya. Reaksi ini berlangsung secara reversibel dengan iodium menghasilkan kompleks iodium-kanji yang berwarna biru tua yang lebih mudah untuk dilihat.

Kamu tambahkan tetes-tetes terakhir larutan natrium tiosulfat secara perlahan sampai warna biru menghilang.

Jika kamu mengurutkan perbandingan reaksi dari awal sampai akhir dari dua persamaan tersebut, kamu akan menemukan bahwa setiap dua mol ion tembaga(II), kamu memerlukan dua mol larutan natrium tiosulfat.

Jika kamu mengetahui konsentrasi larutan narium tiosulfat, hal itu memudahkan untuk menghitung konsentrasi ion tembaga(II).

Beberapa sifat kimia tembaga(I)

Disproporsionasi ion tembaga(I) dalam larutan

Sifat kimia tembaga(I) terbatas pada reaksi yang melibatkan ion tembaga(I) yang sederhana dalam larutan. Berikut adalah satu contoh yang baik mengenai disproporsionasi – suatu reaksi dimana sesuatu mengalami oksidasi dan reduksi sendiri.

Ion tembaga(I) dalam larutan terdisproporsi menghasilkan ion tembaga(II) dan endapan tembaga.

Reaksinya adalah:


Semua percobaan untuk menghasilkan senyawa tembaga(I) yang sederhana dalam larutan dapat dilakukan.

Sebagai contoh, jika kamu mereaksikan tembaga(I) oksida dengan asam sulfat encer panas, kamu mungkin akan mengira akan memperoleh larutan tembaga(I) sulfat dan dihasilkan air. Pada faktanya kamu akan memperoleh endapan coklat tembaga dan larutan biru tembaga(II) sulfat karena reaksi disproporsionasi.



Kestabilan tingkat oksidasi tembaga(I)

Senyawa tembaga(I) yang tidak larut

Kita akan melihat bahwa tembaga(I) iodida yang dihasilkan berupa endapan berwarna putih jika kamu menambahkan larutan kalium iodida ke dalam larutan yang mengandung ion tembaga(II). Tembaga(I) iodida sebenarnya tidak larut adalam air, dan karena itu reaksi disproporsionasi tidak terjadi.

Tembaga(I) klorida dapat dihasilkan sebagai endapan putih (reaksi dituliskan dibawah). Asalkan pemisahan endapan dari larutan dilakukan secepat mungkin dan dikeringkan secepat mungkin pula, endapan akan tetap berwarna putih. Pada saat kontak dengan air, endapan ini akan berubah manjadi biru dengan terbentuknya ion tembaga(II).

Reaksi disproporsionasi hanya terjadi pada ion tembaga(I) yang sederhana dalam larutan.

Kompleks-kompleks tembaga(I)

Pembentukan kompleks-kompleks tembaga(I) (bisa juga dengan air sebagai ligannya) juga menstabilkan tingkat oksidasi tembaga(I).

Sebagai contoh, antara [Cu(NH3)2]+ and [CuCl2]- merupakan kompleks tembaga(I) yang tidak terjadi disproporsionasi.

Kompleks yang mengandung klor terbentuk jika tembaga(I) oksida dilarutkan dalam asam klorida pekat.

Kamu dapat menduga bahwa hal ini terjadi dalam dua tahap. Pertama, kamu akan memperoleh tembaga(I) klorida yang terbentuk:



Tetapi dengan adanya ion klorida yang berelebih dari HCl, reaksi ini memberikan kestabilan, kompleks tembaga(I) terlarut.



Kamu dapat memperoleh endapan putih tembaga(I) klorida (seperti yang disebutkan diatas) dengan menambahkan air ke dalam larutan. Reaksi ini merupakan kebalikan dari reaksi tanpa kelebihan ion klorida.

Besi sebagai katalis pada Proses Haber

Besi sebagai katalis pada Proses Haber

Proses Haber menggabungkan nitrogen dan hidrogen ke dalam amonia. Nitrogen berasal dari udara dan hidrogen sebagian besar diperoleh dari gas alam (metan). Besi digunakan sebagai katalis.
 
Ion besi sebagai katalis pada reaksi antara ion persulfat dan ion iodida
Reaksi antara ion persulfat (ion peroxodisulfat), S2O82-, dan ion iodida dalam larutan dapat dikatalisis dengan ion besi(II) maupun ion besi(III).
Persamaan keseluruhan untuk reaksinya adalah:
 
Untuk penjelasannya, kita akan mengunakan katalis besi(II). Reaksi terjadi dalam dua tahap.
 
 
Jika kamu menggunakan ion besi(III), reaksi kedua yang terjadi diatas akan menjadi reaksi yang pertama.

Besi merupakan sebuah contoh yang baik dalam hal penggunaan senyawa logam transisi sebagai katalis karena kemampuan senyawa logam transisi tersebut untuk mengubah tingkat oksidasi.
Reaksi ion besi dalam larutan
Ion-ion yang paling sederhana dalam larutan adalah:
• Ion heksaaquobesi(II) – [Fe(H2O)6]2+.
• Ion heksaaquobesi(III) – [Fe(H2O)6]3+.
Kedua-duanya bersifat asam, tetapi ion besi(III) lebih kuat sifat asamnya.
Reaksi ion besi dengan ion hidroksida
Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksda) dapat menghilangkan ion hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat pada ion besi.
Setelah ion hidrogen dihilangkan, kamu memperoleh kompleks tidak muatan – kompleks netral. Kompleks netral ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan.
Pada kasus besi(II):
:
 
Pada kasus besi(III):
 
Pada tabung reaksi, perubahan warna yang terjadi adalah:

Pada kasus besi(II):

Besi sangat mudah di oksidasi pada kondisi yang bersifat basa. Oksigen di udara mengoksidasi endapan besi(II) hidroksida menjadi besi(III) hidroksida terutama pada bagian atas tabung reaksi. Warna endapan yang menjadi gelap berasal dari efek yang sama.

Pada kasus besi(III):

Reaksi ion besi dengan larutan amonia
Amonia dapat berperan sebagai basa atau ligan. Pada kasus ini, amonia berperan sebagai basa – menghilangkan ion hidrogen dari kompleks aquo.

Pada kasus besi(II):
 

Kejadian yang sama terjadi ketika kamu menambahkan larutan natrium hidroksida. Endapan kembali berubah warna yang menunjukkan kompleks besi(II) hidroksida teroksidasi oleh udara menjadi besi(III) hidroksida.
Pada kasus besi(III):
 

Reaksi yang sama ketika kamu menambahkan larutan natrium hidroksida.
Reaksi-reaksi ion besi dengan ion karbonat
Berikut ini merupakan perbedaan yang penting antara sifat ion besi(II) dan ion besi(III).
Ion besi(II) dan ion karbonat
Kamu dapat memperoleh dengan mudah endapan besi(II) karbonat sesuai dengan yang kamu pikirkan.
 

Ion besi(III) dan ion karbonat

Ion heksaaquobesi(III) cukup asam untuk bereaksi dengan ion karbonat yang bersifat basa lemah.

Jika kamu menambahkan larutan natrium karbonat ke larutan yang mengandung ion heksaaquobesi(III), dengan pasti kamu akan memperoleh endapan seperti jika kamu menambahkan larutan natrium hidroksida atau larutan amonia.

Saat ini, ion karbonat yang menghilangkan ion hidrogen dari ion heksaaquo dan menghasilkan kompleks netral.

Berdasarkan pada perbandingan ion karbonat dengan ion heksaaquo, kamu akan memperoleh ion hidrogen karbonat maupun gas karbon dioksida dari reaksi antara ion hidrogen dengan ion karbonat. Persamaan reaksi menunjukkan pembentukan karbon dioksida.

Selain karbon dioksida, tidak terdapat sesuatu yang baru pada reaksi ini:

Pengujian untuk ion besi(III) dengan ion tiosianat
Pengujian ini merupakan tes yang sangat sensitif untuk ion besi(III) dalam larutan.

Jika kamu menambahkan ion tiosianat, SCN-, (dari, katakanlah, larutan natrium atau kalium atau amonium tiosianat) ke dalam larutan yang mengandung ion besi(II), kamu akan memperoleh larutan berwarna merah darah kuat yang mengandung ion [Fe(SCN)(H2O)5]2+.

Penentuan konsentrasi ion besi(II) dalam larutan dengan cara titrasi
Kamu dapat menentukan konsentrasi ion besi(II) dalam larutan melalui cara titrasi dengan menggunakan larutan kalium manganat(VII) atau larutan kalium dikromat(VI). Reaksi berlangsung dengan adanya asam sulfat encer.

Pada kasus yang lain, kamu dapat mempipet larutan yang mengandung ion besi(II) yang sudah diketahui volumenya ke dalam labu, dan kemudian menambahkan asam sulfat encer secukupnya. Apa yang akan terjadi kemudian tergantung pada penggunaan larutan kalium manganat(VII) atau larutan kalium dikromat(VI).

Menggunakan larutan kalium manganat(VII)

Larutan kalium manganat(VII) diteteskan melalui buret. Pada awalnya, larutan tersebut menjadi tidak berwarna yang menunjukkan larutan tersebut bereaksi. Pada titik akhir titrasi warna merah muda permanen dalam larutan menunjukkan ion manganat(VII) sedikit berlebih.

Ion manganat(VII) mengoksidasi ion besi(II) menjadi ion besi(III). Dua persamaan setengah-reaksinya adalah:
 
 
Penggabungan keduanya memberikan persamaaan ion untuk reaksi:
 
Persamaan yang lengkap menunjukkan bahwa 1 mol ion manganat(VII) bereaksi dengan 5 mol ion besi(II). Melalui informasi tersebut, perhitungan titrasi sama seperti yang lainnya.
Menggunakan larutan kalium dikromat(VI)

Larutan kalium dikromat(VI) berubah menjadi hijau menunjukkan larutan tersebut bereaksi dengan ion besi(II), dan kamu tidak akan bisa mendeteksi perubahan warna ketika kamu meneteskan larutan jingga berlebih ke dalam larutan berwarna hijau kuat.

Dengan larutan kalium dikromat(VI) kamu harus menggunakan inndikator tertentu, dikenal dengan indikator redoks. Perubahan warna menunjukkan keberadaan agen pengoksidasi.

Berikut adalah beberapa indikator – seperti difenilamin sulfonat. Indikator ini memberikan warna ungu-biru yang menandakan adanya kelebihan larutan kalium dikromat(VI).

Dua persamaan setengah-reaksinya adalah:
 
 
Penggabungan keduanya memberikan:
 
Kamu dapat melihat bahwa perbandingan reaksi antara 1 mol ion dikromat(VI) dengan 6 mol ion besi(II).

Sekali lagi kamu tidak dapat memungkiri, perhitungan titirasi sekali lagi dilakukan seperti yang lainnya.

Oksigen

Oksigen

Dioksigen, O₂, adalah gas tak berwarna dan tak berbau (bp -183.0^o C) menempati 21% udara (% volume). Karena atom oksigen juga komponen utama air dan batuan, oksigen adalah unsur yang paling melimpah di kerak bumi. Walaupun unsur ini melimpah, oksigen dibuktikan sebagai unsur baru di abad ke-18.  Karena kini sejumlah besar oksigen digunakan untuk produksi baja, oksigen dipisahkan dalam jumlah besar dari udara yang dicairkan.

Isotop oksigen ¹⁶O(kelimpahan 99.762%), ¹⁷O (0.038%), dan ¹⁸O (0.200%). ¹⁷O memiliki spin I = 5/2 dan isotop ini adalah nuklida yang penting dalam pengukuran NMR. ¹⁸O digunakan sebagai perunut dalam studi mekanisme reaksi. Isotop ini juga bermanfaat untuk penandaan garis absorpsi spektrum IR atau Raman dengan cara efek isotop.

Sebagaimana dideskripsikan di bagian 2.3 (e), dioksigen, O₂, dalam keadaan dasar memiliki dua spin yang tidak paralel dalam orbital molekulnya, menunjukkan sifat paramagnetisme dan disebut oksigen triplet. Dalam keadaan tereksitasi, spinnya berpasangan dan dioksigen menjadi diamagnetik, disebut oksigen singlet. Oksigen singlet sangat penting untuk sintesis kimia, sebab oksigen singlet ini memiliki kereaktifan karakteristik. Oksigen singlet dihasilkan dalam larutan dengan reaksi transfer energi dari kompleks yang teraktivasi oleh cahaya atau dengan pirolisis ozonida (senyawa O₃).

Ion  superoksida, O₂^-, dan ion  peroksida, O₂^2-, adalah anion-anion dioksigen (Tabel 4.3). Keduanya dapat diisolasi sebagai garam logam alkali.  Ada keadaan oksidasi lain, O₂⁺, yang disebut kation dioksigen (1+), dan dapat diisolasi sebagai garam dengan anion yang cocok.

Ozon, O₃, adalah alotrop oksigen dan merupakan gas  tak stabil dengan bau yang mengiritasi. Ozon adalah molekul bengkok terdiri dari tiga  atom (bersudut 117^o) dan memiliki kereaktifan yang unik. Akhir-akhir ini ozon diketahui memiliki peran yang sangat penting dalam menyaring radiasi ultraviolet dari matahari yang membahayakan, dan memegang peranan penting dalam melindungi kehidupan di bumi dari kerusakan fotokimia. Kini jelas bahwa khlorofluorokarbon, yang sering digunakan sebagai refrigeran atau sebagai pembersih komponen elektronik, juga merusak lapisan ozon, dan aksi yang sesuai telah dilakukan dalam skala global untuk menanggulangi masalah lingkungan yang serius ini.

Oksida hidrogen

Oksigen sangat reaktif, dan bereaksi langsung dengan banyak unsur membentuk oksida. Air adalah oksida hidrogen dan perannya sangat krusial bagi lingkungan global dan kehidupan.

Air H₂O

Sembilan puluh tujuh persen air ada di laut, 2% ada sebagai es di kutub dan air tawar hanya merupakan sedikit sisanya saja. Sifat kimia dan fisika dasar air sangat penting dalam kimia. Sifat-sifat kimia utamanya diberikan dalam Tabel 4.1. Sebagian besar sifat anomali air disebabkan oleh ikatan hidrogen yang kuat. Sifat fisik air berbeda cukup besar dengan keberadaan isotop hidrogen. Paling tidak ada 9 polimorf es yang diketahui dan  struktur kristalnya bergantung pada kondisi pembekuan es.

Air memiliki sudut ikatan 104.5^o dan panjang ikatan 95.7 pm dalam molekul bebasnya. Telah dideskripsikan di bagian 3.4 (b) autoionisasi air menghasilkan ion oksonium, H₃O⁺.  Penambahan air lebih lanjut menghasilkan [H(OH₂)n]⁺ (H₅O₂⁺, H₇O₃⁺, H₉O₄⁺, dan H1₃O₆⁺), dan struktur berbagai spesies ini telah ditentukan.

Hidrogen peroksida, H₂O₂

Hidrogen peroksida adalah cairan yang hampir  tak berwarna (mp -0.89^o C dan bp (diekstrapolasikan) 151.4^o C), bersifat sangat eksplosif dan berbahaya dalam konsentrasi tinggi. Biasanya hidrogen peroksida digunakan sebagai larutan encer, tetapi larutan dalam air 90% digunakan. Karena hidrogen peroksida digunakan dalam jumlah besar sebagai bahan pengelantang untuk serat dan kertas, proses sintetik industri skala besar telah dibuat.  Proses ini menggunakan reaksi katalitik sangat lunak untuk menghasilkan larutan encer hidrogen peroksida dari udara dan hidrogen dengan menggunakan antrakuinon tersubstitusi.  Larutan encer ini kemudian dipekatkan.  Bila deuterium peroksida dipreparasi di laboratorium, reaksi berikut digunakan.

K₂S₂O₈ + 2 D₂O → D₂O₂ + 2 KDSO₄

Hidrogen peroksida terdekomposisi menjadi air dan oksigen dengan keberadaan mangan dioksida, MnO₂.  Hidrogen peroksida dapat bereaksi sebagai oksidator maupun reduktor bergantung ko-reaktannya. Potensial reduksinya dalam asam diungkapkan dalam diagram Latimer (lihat bagian3.3 (c)) :

<

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.