Ditemukan pertama kali di tahun 1811 oleh Sir Humphrey Davy. Hidrat adalah senyawaan kimia antara molekul tamu (gas2 alam, O2, N2, Kripton, Xenon, Argon, CO2, H2S, dst) dengan air.

Teorinya….

Ditemukan pertama kali di tahun 1811 oleh Sir Humphrey Davy. Hidrat adalah
senyawaan kimia antara molekul tamu (gas-gas alam, O2, N2, Kripton, Xenon, Argon,
CO2, H2S, dst) dengan air.

Pada temperatur yang relatif rendah, molekul air cenderung berkumpul membentuk
suatu rongga yang diikat oleh ikatan hydrogen antar molekul air. Rongga atau
sarang-sarang air tersebut terbentuk dan luruh karena tidak stabil. Via ikatan
van der waals, molekul tamu masuk ke dalam sarang tersebut dan terbentuklah
hidrat. Bentuknya mirip es dan agak keruh. Reaksi hidrat adalah reaksi fisika.
Setelah hidrat terbentuk, dia dapat dihilangkan kembali dengan cara diturunkan
tekanannya atau dipanaskan. Dengan cara demikian, ikatan van der waals (antara
molekul tamu dengan sarang air) serta ikatan hydrogen (antar molekul air) akan
luruh dan pecah. Hanya ikatan kovalen antar molekul hidrogen dan oksigen sajalah
yang tetap bertahan. Maklum, diperlukan energi yang relatif besar untuk memecahkannya.

Menurut hukum alam, kecuali hydrogen sulfida dan karbon dioksida, kelarutan
para molekul tamu di dalam air, yang sebagian besar gas-gas tsb, tidaklah besar.
Untuk menaikkan kelarutan gas-gas tsb, dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi.
Tidaklah heran, umumnya hidrat terjadi pada tekanan tinggi (untuk menaikkan
kelarutan molekul tamu) dan pada temperatur rendah (supaya molekul-molekul air
terangsang untuk membuat sarang-sarang air). Dua kondisi ini sangat fundamental
bagi terbentuknya hidrat. Jika ingin hidrat terbentuk pada temperatur yang lebih
tinggi, maka dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi pula.

Kondisi lain dari pembentukan hidrat adalah "kecocokan" lubang sarang
dengan ukuran molekul tamu itu sendiri. Menurut Prof. Sloan, supaya lubang pembentuk
hidrat dapat distabilkan oleh molekul tamu, maka rasio dari diameter molekul
tamu terhadap diameter lubang sarang hidrat haruslah antara 0, 77 sampai dengan
1. Di bawah 0,77, molekul tamu terlalu kecil dan susah untuk membentuk hidrat
karena tidak mampu menstabilkan sarang air, kecuali ada molekul tamu lain yang
punya rasio yang masuk dalam rentang. Di atas 1, molekul tamu terlalu besar
sehingga tidak dapat masuk ke sarang air tanpa berdistorsi. Artinya, gas-gas
seperti metana, H2S, CO22, ethylene, propylene, N2, Argon, Xenon, dst bisa membentuk
hidrat karena nisbah-nya masuk dalam rentang. Tetapi seperti pentane, decane,
nonane, hexane, heptane, toluene, benzene, dst tidak dapat membentuk hidrat.

Data kurva kesetimbangan hidrat-gas alam bisa diperoleh dengan mudah di mana-mana.
Proses simulasi juga bisa memberikan datanya. Kurva tersebut umumnya memotong
phase envelope gas (yang bentuknya seperti bukit itu looh). Daerah di bawah
kurva kesetimbangan hidrat-gas alam, hidrat tidak akan terbentuk. Mulai dari
kurva tersebut dan menuju ke atas kurva, secara termodinamika, hidrat akan terbentuk
(?)

Kenapa harus disebut secara termodinamika? Karena sejatinya pembentukan hidrat
adalah fungsi waktu. Seperti dikatakan pada pelbagai buku bahwa pembentukan
es dari air itu terjadi pada temperatur 0° C dan tekanan 1 atmosfer, tetapi
di laboratorium, penulis pernah membuktikan bahwa pada temperatur tersebut,
es belumlah terbentuk. Baru jika temperatur diturunkan ke -1°C, es terbentuk.
Es ini tetap stabil pada temperatur 0°C dan mulai meluruh jika temperatur
dinaikkan ke 1°C. Jadi, supaya es dapat terbentuk dengan cepat, maka diperlukan
temperatur operasi yang lebih rendah dari titik beku normalnya. Beda antara
temperatur operasi dengan titik beku es, dikenal sebagai derajat pendinginan.

Kesimpulan adalah, hidrat tidak akan langsung terbentuk pada derah kesetimbangannya
karena pada saat itu tidak ada derajat pendinginan. Jika hidrat diketahui akan
terbentuk pada temperatur 5°C, maka pendinginan temperatur menuju 0°C
akan mempercepat terjadinya hidrat.

Artikel selengkapnya dapat di-download di bawah ini.