Hidrogen: fungsi, senyawa, ion, isotop, alotrop, isomer

Hidrogen adalah salah satu unsur kimia yang ditemukan di alam. Unsur kimia mengacu pada zat murni dari satu jenis atom. Saat ini, 94 adalah unsur alami sedangkan 24 adalah sintetis. Hidrogen adalah salah satu unsur paling umum dalam makhluk hidup, bersama dengan karbon, oksigen, dan nitrogen. Hidrogen juga merupakan unsur kedua yang paling berlimpah di alam semesta, setelah helium.

Sifat-sifat hidrogen

Hidrogen adalah unsur gas alam dengan nomor atom 1. Ia dianggap sebagai unsur paling ringan dengan berat atomnya 1,0079. Sebagai gas, hisrogen adalah salah satu dari beberapa unsur kimia yang merupakan molekul homonuklear diatomik yang stabil dalam STP.

Hidrogen adalah salah satu nonlogam reaktif dan memiliki konfigurasi elektron 1s1. Hidrogen bergabung dengan oksigen untuk membentuk air (H2O) dan hadir di semua senyawa organik. Gas hidrogen itu sendiri tidak beracun, tetapi ketika bercampur dengan udara, gas itu mudah terbakar atau meledak. Titik lebur oksigen adalah -259,16 ° C. Kepadatannya di STP adalah 0,08988 g / L.

Pada abad ke-18 dan 19, para ilmuwan mengetahui bahwa komponen udara dapat dicairkan dengan mengompresi dan mendinginkan udara. Hidrogen dapat dicairkan sepenuhnya dengan mendinginkannya di bawah titik kritis 20,28 K. Hidrogen padat adalah keadaan padat hidrogen. Itu dapat dibentuk dengan menurunkan suhu di bawah −259.14 ° C. Hidrogen cair adalah kombinasi hidrogen cair dan padat.

Ion hidrogen

Ion hidrogen terbentuk ketika atom hidrogen kehilangan atau memperoleh elektron. Secara khusus, hilangnya elektron dalam atom hidrogen menghasilkan kation hidrogen (H +) sedangkan peningkatan elektron menghasilkan anion hidrogen H-.

Kation hidrogen meliputi:

  • hidron (H+)
  • proton (1H+) – kation protium isotop
  • deuteron (2H+) – kation isuter deuteron
  • triton (3H+) – kation isotop tritium
  • ion hidronium (H3O+) – kation hidrogen cair

Anion hidrogen dicontohkan oleh yang berikut:

  • hidrida (H)
  • protida (1H) – anion dari isotop protium
  • deuterida (2H) – anion dari isotop deuteron
  • tritida (3H) – anion dari isotop tritium

    ion hidrogen
    ion hidrogen

Isotop hidrogen

Isotop hidrogen yang terjadi paling umum adalah Hidrogen-1 (protium), Hidrogen-2 (deuterium), dan Hidrogen-3 (tritium). Hidrogen-1 memiliki satu proton tetapi tidak ada neutron di intinya. Ini adalah isotop hidrogen yang stabil dan paling berlimpah secara alami. Kelimpahan alami (NA, mis. Kelimpahan isotop di alam) adalah 99,955%. Hidrogen-2 juga merupakan isotop stabil. Intinya, yang disebut deuteron, memiliki satu proton dan satu neutron. NA-nya di lautan adalah 0,0115%. Hidrogen-3 adalah isotop radioaktif. Ia memiliki dua neutron dan satu proton. Tidak seperti Hidrogen-1 dan Hidrogen-2, Hidrogen-3 tidak stabil. Memancarkan partikel beta menjadi stabil. Dengan demikian, digunakan dalam beberapa cat cahaya-dalam-gelap dan sebagai pelacak dalam studi biologi.

Isotop hidrogen
Isotop hidrogen

Alotrop hidrogen

Alotrop unsur berkaitan dengan salah satu dari banyak zat yang terbentuk hanya oleh satu jenis unsur. Contoh alotrop hidrogen adalah atom atom dan hidrogen diatomik.

Atom Hidrogen

Atom hidrogen mengacu pada atom hidrogen terisolasi, yang sangat langka di alam. Atom hidrogen banyak ditemukan berinteraksi dengan atom lain dalam senyawa, seperti dalam air dan senyawa organik.

Hidrogen diatomik

Hidrogen diatomik memiliki rumus H2. Ini juga disebut gas hidrogen. Ini adalah molekul yang stabil. Ini terdiri dari dua atom hidrogen yang diikat menjadi satu (dengan demikian, namanya). Mereka berbagi elektron, membentuk ikatan kovalen. Alotrop ini tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan sangat mudah terbakar pada suhu dan tekanan standar.

Alotrop hidrogen
Alotrop hidrogen

Isomer Spin hidrogen

Ada dua isomer spin hidrogen: ortohidrogen dan parahidrogen. Ortohidrogen adalah isomer spin dari hidrogen di mana dua proton berputar paralel sedangkan parahidrogen adalah salah satu di mana kedua proton berputar antiparalel.

Isomer Spin hidrogen
Isomer Spin hidrogen

Senyawa hidrogen

Hidrida

Hidrida berhubungan dengan anion hidrogen, mis. H-. Ini juga dapat merujuk ke senyawa di mana hidrogen bereaksi dengan unsur atau kelompok yang lebih elektropositif, membentuk senyawa. Juga, hidrogen yang terikat pada logam atau metaloid juga disebut hidrida. Beberapa hidrida alami yang umum adalah amonia (NH3), etana (C2H6), dan metana (CH4).

Senyawa anorganik

Senyawa anorganik adalah zat yang umumnya tidak memiliki ikatan Karbon-Karbon (C-C) dan Karbon-Hidrogen (C-H). Contoh senyawa anorganik yang penting secara biologis yang mengandung hidrogen adalah air (H2O) dan asam hidroklorat (HCl, yang diproduksi oleh lambung).

Senyawa organik

Senyawa organik secara mendasar didefinisikan sebagai zat yang mengandung atom karbon dan ikatan Karbon-Karbon (C-C) dan Karbon-Hidrogen (C-H). Hidrokarbon adalah salah satu senyawa organik utama. Mereka mengandung karbon dan hidrogen.

Senyawa hidrogen
Senyawa hidrogen

Fungsi biologis Hidrogen

Dalam biologi, hidrogen memainkan peran penting dalam berbagai proses biokimia dan fisiologis. Hidrogen adalah unsur paling melimpah ketiga (9,5% berdasarkan massa) dalam tubuh manusia, setelah oksigen (65%) dan karbon (18,5%).

Fungsi biologis Hidrogen
Fungsi biologis Hidrogen

Gradien proton

Gradien proton (yaitu gradien ion hidrogen) sangat penting bagi organisme. Misalnya, gradien dapat menggerakkan ATP sintase, suatu kompleks enzim membran yang mengkatalisis sintesis ATP. Enzim memiliki bagian saluran dimana H + dapat berdifusi. Ketika mereka bergerak melintasi, enzim mengalami perubahan konformasi yang menyatukan molekul ADP dan fosfat anorganik, membentuk ATP. Dalam mitokondria dan kloroplas, gradien proton ini selanjutnya digunakan untuk mendorong pelepasan ATP yang dihasilkan dari fosforilasi oksidatif dan dari fotofosforilasi. [1]

Reaksi asam-basa

Hidrogen terionisasi secara kimiawi reaktif. H + cenderung bereaksi dengan mudah dengan atom atau molekul lain dengan elektron. Molekul atau atom yang menerima H + disebut basa sedangkan yang menyumbangkan H + disebut asam. pH mengukur konsentrasi ion hidrogen suatu larutan. Tingkat pH yang di bawah 7 menunjukkan keasaman sedangkan tingkat pH di atas 7 menunjukkan alkalinitas.

PH kompartemen seluler, cairan tubuh, dan organ yang berbeda biasanya diatur secara ketat dalam proses yang disebut homeostasis asam-basa. Lisosom memiliki tingkat pH 4,5. Sitosol memiliki pH netral, mis. 7.2. Matriks mitokondria memiliki pH 7,5. Asam lambung manusia memiliki pH mulai dari 1,5 hingga 3,5. Kulit manusia memiliki pH 4,7. Urin memiliki pH o 6.0. Darah memiliki pH antara 7.34 dan 7.45. Sekresi pankreas memiliki pH o 8.1.

Dalam mikroorganisme, pH merupakan faktor penting dalam pertumbuhan dan kelangsungan hidup mereka. Mikroorganisme yang lebih suka lingkungan asam disebut Asidofili sedangkan yang lebih suka lingkungan alkali disebut alkalifil. Dan, mikroorganisme yang berkembang di lingkungan netral, yaitu tidak bersifat asam atau alkali, disebut neutrofil.

Ikatan hidrogen

Dalam senyawa organik, ikatan hidrogen penting dalam memberikan stabilitas banyak biomolekul. Ikatan hidrogen juga merupakan ikatan yang merekatkan molekul air bersama-sama. Pembentukan ikatan hidrogen dalam air memiliki sifat khas yang terakhir seperti titik didih tinggi (100 ° C), tegangan permukaan tinggi, panas spesifik, dan panas penguapan.

Ikatan hidrogen juga penting untuk organisme karena berfungsi untuk pembentukan molekul penting. Ini terjadi pada molekul anorganik (mis. Air) dan molekul organik (mis. DNA dan protein). Ikatan hidrogen bertanggung jawab atas struktur sekunder dan tersier dari biomolekul penting seperti asam nukleat dan protein. Ikatan hidrogen memiliki peran struktural selama pembentukan polimer, baik sintetis (mis. Nilon) dan alami (mis. Selulosa).

Fungsi imunitas tubuh

Pada manusia dan vertebrata lainnya, hidrogen peroksida (H2O2) yang diproduksi dalam fagosit digunakan untuk menghancurkan patogen.

Siklus hidrogen

Hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta diikuti oleh helium. Di Bumi, ini juga merupakan elemen utama yang sedang didaur ulang secara biologis dan geologis seperti yang digambarkan dalam siklus hidrogen. Namun, tidak seperti siklus biogeokimia lainnya, hidrogen, yang merupakan unsur dengan berat molekul rendah, memiliki kecenderungan untuk meninggalkan atmosfer bumi.

Sumber hidrogen termasuk oksidasi hidrokarbon metana dan non-metana, fiksasi nitrogen, lautan, pembakaran biomassa, bahan bakar fosil, dan hasil industri. Secara biologis, H2 diproduksi oleh mikroorganisme tertentu melalui jenis metabolisme anaerob tertentu, mis. Reaksi dikatalisis oleh hidrogenase, yaitu enzim yang mengoksidasi hidrogen (mengeluarkan elektronnya) dan kemudian menempelkannya ke molekul lain. Transfer hidrogen antar spesies terjadi dalam simbiosis antara metanogen (arka penghasil metana) dan anaerob non-metanogenik. Anaerob non-metanogenik menghasilkan dan melepaskan H2 dengan memetabolisme zat organik. Metanogen, pada gilirannya, mengambil H2 dan mengubahnya menjadi metana.

Aktivitas biologis adalah penyerap utama H2) dari atmosfer. Wastafel non-biologis untuk H2) melibatkan radikal hidroksil. H2 berinteraksi dengan radikal hidroksil (OH), membentuk air (H2O).

Hidrogen: fungsi, senyawa, ion, isotop, alotrop, isomer 1

Tinggalkan Balasan