Amonia, bagaimana wujudnya di air?

Amonia adalah molekul polar yang dapat larut dalam air karena kelarutannya yang tinggi (482 g L⁻¹ pada 24 °C). Dalam larutan berair, amonia dapat secara bersamaan berada dalam dua bentuk spesies, yakni amonia takterionisasi (NH₃) atau ion amonium (NH₄⁺). Kedua spesies ini berada dalam kesetimbangan (Persamaan (1)). Kesetimbangan tersebut dapat digeser ke spesies tertentu dengan mengubah suhu atau nilai pH. Seperti ditunjukkan dalam Persamaan (2) dan (3), fraksi NH₃ yang terionisasi meningkat seiring dengan meningkatnya suhu dan pH.

(klik gambar untuk memperbesar)

dimana pK_a adalah konstanta disosiasi ion NH₄⁺ dan T adalah suhu (°C). Pada suhu 25 °C, ion NH₄⁺ merupakan spesies dominan pada pH lebih rendah dari 9,25. Sementara pada pH diatas itu, sedangkan NH₃ menjadi spesies yang dominan (Gambar 1). Karena sifat ini, penentuan amonia sebagian besar dilakukan dalam larutan air. Dalam hal ini, sejumlah larutan asam atau basa dapat ditambahkan ke dalam larutan untuk menggeser kesetimbangan ke arah NH₃ atau ion NH₄⁺. Dalam pengukuran kadar ammonia total, NH₃ atau NH₄⁺ dapat digunakan untuk menentukan amonia total. Hal ini terkait dengan prinsip metode deteksi ammonia yang pada dasarnya mengukur spesies NH₃ atau NH₄⁺. Ingat, keduanya sama-sama merepresentasikan kadar ammonia. 

Fraksi molar ion NH₄⁺ dan NH₃ sebagai fungsi pH (Skolotneva et al., 2022)

Referensi:

Utomo, W.P.; Wu, H.; Ng, Y.H. Quantification Methodology of Ammonia Produced from Electrocatalytic and Photocatalytic Nitrogen/Nitrate Reduction. Energies 2023, 16, 27. https://doi.org/10.3390/en16010027

Sistem Kristal RbI (Rubidium Iodida)

Sistem kristal RbI mengikuti sistem kristal pada NaCl. Disini akan diuraikan tentang sistem sel kristal RbI tersebut. Poin utama dari penentuan sistem kristal ini adalah penentuan perbandingan jari-jari kation per anionnya. Dari sini, akan diketahui geometri yang terbentuk antara anion dan kation itu dalam sel kristal.

RbI --> Rb⁺ + I^-

Jari – jari kation Rb⁺  ( r_c ) = 148 pm (Chang, 2005)

Jari – jari anion I^-  ( r_a ) = 216 pm (Chang, 2005) 

 

sehingga dari perbandingan ini diketahui jika kation Rb­­­⁺ akan mengisi lubang oktahedral, dengan bentuk Face Centered Cubic / FCC ( Kubik Berpusat Muka ).

Tiap atom dalam struktur close packed terdapat satu lubang oktahedral (Miessler, 2004).

Gambar 1. (a) lubang oktahedral, dikelilingi oleh tiga atom pada masing – masing lapis, (b) oktahedral tampak dari atas, (c) oktahedral tampak dari samping.

Kation Rb⁺  pada pada RbI, akan menempati lubang tersebut.

RbI dibentuk dari kombinasi kubik berpusat muka ion rubidium dan kubik berpusat muka ion iodida. Struktur ini dibentuk dan diimbangi oleh setengah panjang unit sel dalam satu arah, sehingga ion rubidium menjadi pusat (tengah-tengah) pada tepi kisi – kisi geometrinya. Ion – ion yang terlibat merupakan ion yang identik, maka unit sel RbI akan tersusun atas delapan unit sel kubus sederhana.

Masing – masing ion rubidium dikelilingi oleh enam ion iodida terdekat, begitu juga tiap ion iodida dikelilingi oleh enam ion rubidium. Sehingga bilangan koordinasi pada RbI adalah enam ( koordinasi 6:6)

Efisiensi RbI ( pada Kubus Berpusat Muka )

Sehingga sisi kubus bernilai

dengan volume kubus = a³

Satu kubus FCC terdapat 4 atom.

Energi Kisi RbI

Diketahui :

r Rb⁺ = 148 pm = 148 x 10-12 m = 1,48 x 10-10 = 1,48 Å

r I^- = 216 pm = 2,16 Å

n = 2

Z₁ = 1

Z₂ = 2

Sehingga energi kisi untuk RbI sebesar 593,539 kJ.

Buku Penunjang:

Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep – Konsep Inti. Jakarta: Erlangga

Miessler, Gery L dan Donald A. Tarr. 2004. Inorganic Chemistry. New Jersey: Pearson Prentice Hall                                 

Nb: Artikel ini merupakan media untuk bertukar pikiran saja dan mungkin bisa membuka peluang diskusi. Terima kasih atas kunjungannya :)