KATA PENGANTAR
Kami panjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
segala nikmat dan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan penulisan
makalah
“ KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI ” ini. Banyak manfaat yang
kami rasakan dengan adanya makalah ini. Kami dapat memperoleh tambahan wawasan
dan ilmu pengetahuan. Makalah ini mencakup beberapa contoh dari kesetimbangan
kimia dalam industri, diantaranya adalah Pembuatan amoniak dengan proses
Haber-Bosch, Pembuatan asam sulfat menurut proses kontak, serta kesetimbangan
dalam darah.
Selanjutnya kami mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak
yang telah membantu kami dalam penulisan makalah ini.
Kami berharap tulisan makalah ini dapat memberikan manfaat bagi para
pembaca khususnya dan dunia ilmu pengetahuan pada umumnya, diharapkan pula
dapat membantu kelancaran proses belajar pada mata pelajaran kimia khususnya
pada materi KESETIMBANGAN KIMIA.
Akhirnya kami menyadari
bahwa tulisan makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, segala
bentuk masukan dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca yang budiman
sangat kami harapkan demi penyempurnaan tugas-tugas berikutnya.
PENULIS
BAB I
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
Tetapan
kesetimbangan merupakan angka yang menunjukan perbandingan antara kuantitatif
antara produk dengan reaktan. Secara umum, reaksi kesetimbangan dapat ditulis
sebagai berikut: aA +
bB ↔ cC + dD
Sesuai dengan prinsip
Le Chatelier, jika dalam reaksi kesetimbangan dilakukan aksi, maka
kesetimbangan akan bergeseran sekaligus mengubah komposisi zat-zat yang ada
untuk kembali mencapai kesetimbangan. Secara umum dapatlah dikatakan bahwa
tetapan kesetimbangan merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan
dengan hasil kali molaritas produk yang masing-masing dipangkatkan dengan
koefisiennya.
|
Dengan : K = tetapan kesetimbangan
[A]= molaritas zat A…………….. (M)
[B]=
molaritas zat B………… (M)
[C]=
molaritas zat C………….(M)
[D]= molaritas zat D………….(M)
Tetapan kesetimbangan (K), sering juga dituliskan KC.
- Rumusan masalah
Bagaimana menjelaskan penerapan prinsip kesetimbangan kimia dalam
industri dan dalam kehidupan sehari-hari ?
- Tujuan penulisan
Adapun tujuan dari
penulisan tugas ini yaitu:
- Menjelaskan
apa saja manfaat dari sistem kesetimbangan dalam dunia industri.
- Menjelaskan
cara pembuatan Amoniak
- Menjalaskan
cara pembuatan Asam sulfat
·
Mengetahui
reaksi kesetimbangan kimia dalam industri dan dalam kehidupan sehari-hari.
·
Mengetahui
hubungan reaksi kimia dan kesetimbangan kimia dalam industri dan dalam
kehidupan sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
Agar suatu zat
dihasilkan sebanyak mungkin suatu reaksi kimia harus diusahakan supaya
berlangsung ke arah hasil reaksi (ke arah kanan) jika reaksinya merupakan
reaksi kesetimbangan, maka faktor-faktor konsentrasi, suhu, tekanan gas, serta
katalis harus diperhitungkan agar reaksi itu berlangsung cepat dan ekonomis.
Dalam pasal ini, kita
mencoba meninjau dua proses yang sangat penting, dibidang kimia industri, yaitu
pembuatan amoniak proses Haber Bosch serta pembuatan asam sulfat menurut proses
kontak.
1.
Pembuatan Amonia (NH3)
Berdasarkan prinsip kesetimbangan, kondisi yang menguntungkan untuk
kentutasan reaksi pembentukan NH3 adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan
tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada
suhu 500oC. Pada awalnya proses Haber-Bosch dilangsungkan pada suhu sekitar
5000C dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalis, yaitu serbuk besi
dicampur dengan Al2O3, MgO, CaO, dan K2O. Dengan kemajuan teknologi, digunakan
tekanan yang jauh lebih besar sekitar 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik,
maka amonianya yang terbentuk segera dipisahkan.
a. Pada zaman
pertengahan, pembuatan amonia dengan cara memanaskan tanduk dan kuku binatang
ternak.
b. Sampai saat perang
dunia I, pembuatan amonia dipelopori oleh Amerika Serikat melalui proses
sianamida, sebagai berikut:
i.
Mula-mula batu tohor (CaO) dan batu bara (C) dipanaskan dalam tanur
listrik untuk memperoleh kalsium karbida (CaC2).
CaO(s) + 3
C(s) CaC2(s) + CO(g)
ii. Kemudian,
kalsium karbida dialirkan gas nitrogen (N2) untuk membentuk kalsium sianamida
(CaCN2).
CaC2(s) +
N2(g) CaCN2(s) +
C(s)
iii. Akhirnya,
kalsium sianamida dialiri uap air sehingga menghasilkan amonia.
CaCN2(s) + 3 H2O(g)
CaCO3(s) + 2NH3(g)
c. Proses Haber-Bosch
Fritz Haber dari Jerman berhasil mensintesis amonia langsung dari
unsur-unsurnya, yaitu dari gas nitrogen dan gas hidrogen. Kemudian proses
pembentukan amonia ini disempurnakan oleh rekan senegaranya, Karl Bosch dengan
metode tekanan tinggi sehingga proses pembuatan amonia tersebut dikenal sebagai
proses Haber-Bosch. Proses ini mendesak proses sianamida karena proses
Haber-Bosch adalah proses pembuatan amonia yang lebih murah. Dalam proses
haber-Bosch, bahan baku berupa N2 dan H2.
- N2 diperoleh dari hasil
destilasi bertingkat udara cair
- H2 diperoleh dari gas
alam (metana) yang dialirkan bersama uap air
dengan katalisator nikel pada suhu tinggi dan tekanan tinggi.
CH4(g) + H2O(g)
CO(g) + 3 H2(g)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
Pembuatan amonia menurut proses Haber-Bosch adalah reaksi
kesetimbangan yang berlangsung eksoterm pada suhu sekitar 400-6000C dan tekanan
sekitar 200-600 atm.
N2(g) + 3H2(g)
2 NH3(g) ΔH = -92 KJ
Diagram alur dari proses Haber-Bosch untuk sintetis amonia di
berikan pada gambar berikut : Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen di
komperensi hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Campuran gas kemudian
dipanaskan dalam suhu ruangan bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.
Campuran gas kemudian didinginkan sehingga amonia mencair. Gas hidrogen dan gas
nitrogen yang belum bereaksi (serta amonia yang tidak bereaksi) diresirkulasi,
sehingga pada akhirnya semua diubah menjadi amonia.
Proses
Haber Bosch merupakan proses yang cukup penting dalam dunia industri, sebab
amoniak merupakan bahan utama dalam pembuatan berbagai barang, misalnya pupuk
urea, asam nitrat dan senyawa-senyawa nitrogen lainnya. Amoniak juga sering
dipakai sebagai pelarut, karena kepolaran amonia cair hampir menyamai kepolaran
air.
·
Peranan
Amonia
Kegunaan amonia bagi manusia cukup beragam. Di antaranya adalah
sebagai berikut:
a. Untuk pembuatan
pupuk, terutama urea dan ZA (Zwavelzur amonium = amonium sulfat)
2 NH3(g) + CO2(g) çè CO(NH2)2(aq)
+ panas
2 NH3(g) + H2SO4 çè (NH4)2SO4(aq)
b. Untuk membuat senyawa
nitrogen yang lain, seperti asam nitrat, amonium klorida, amonium nitrat.
4 NH3(g) + 5
O2(g) çè 4 NO(g) + 6 H2O(g)
NH3(g) + HCl(aq) çè NH4Cl(aq)
NH3(g) + HNO3(aq) çè NH4NO3(aq)
c. Untuk membuat
hidrazin.
2 NH3(g) + NaOCl(aq) çè N2H4(l) + NaCl(s) + H2O(l)
Hidrazin merupakan salah satu senyawa nitrogen yang digunakan
sebagai bahan bakar roket.
d. Dalam pabrik es,
amonia cair digunakan sebagai pendingin (refrigerant) karena amonia cair mudah
menguap dan akan menyerap panas sehingga menimbulkan efek pembekuan (J.
Goenawan 153-154).
2.
Pembuatan Asam Sulfat
Dasar teori menurut proses kontak. Disebut proses kontak karena
reaksi antara SO2 dan O2 pada tahap 2 terjadi di permukaan katalis V2O5. Proses
ini melibatkan reaksi-reaksi eksoterm yang melepas panas. Panas yang dihasilkan
digunakan sebagai energi input untuk tahapan proses lainnya. Sebagai contoh,
panas dari tahap 1 dan 2 digunakan untuk memproduksi uap air. Uap air digunakan
untuk melelehkan bahan baku belerang. Hal ini merupakan efisiensi karena dapat
menekan konsumsi energi dari luar. Mengapa SO3 tidak langsung direaksikan
dengan H2O (air) untuk membentuk H2SO4?.
Hal ini disebabkan karena reaksi langsung SO3 dengan H2O akan
menyebabkan terbentuknya kabut H2SO4. Kabut ini sulit dikumpulkan, tidak dapat
terkodensasi, dan dapat menyebabkan pencemaran udara.
Pembahasan asam sulfat (H2SO4) melalui proses kontak dibagi menjadi
3 tahap:
Tahap 1 : Pembentukan SO2
Belerang yang sudah dilelehkan direaksikan dengan O2 membentuk gas
SO2 :
S (s) + O2(g) → SO2(g) ∆H = -296,9 kJ
Tahap 2 : Pembentukan SO3
Gas SO2 direaksikan dengan O2 pada suhu -4500C dan tekanan 2-3 atm
membentuk gas SO3 dengan bantuan katalis V2O5 melalui reaksi kesetimbangan
berikut :
2SO2(g) + O2(g) <====> 2SO3(g) ∆H = -191 k
Pemilihaan kondisi optimum untuk pembentukan SO3 adalah sebagai
berikut :
Faktor :
Reaksi :
2SO3(g) + O2(g) <====> 2SO3 (g) ∆H = ˜ 191kJ
Kondisi Optimum
Suhu
Reaksi bersifat eksotermik. Suhu rendah akan menggeser
kesetimbangan ke kanan. Akan tetapi, laju reaksi menjadi lambat. Pemilihan suhu
juga harus juga harus memperhitungan faktor antara lain korosi pada suhu
tinggi.
˜4500C
Tekanan
Total mol pereaksi lebih besar dibandingkan total mol produk
reaksi. Penambahan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke kanan. Pada tekanan
sedikit di atas 1 atm, reaksi sudah menghasilkan ˜97% SO3.
2-3 atm
Katalis
Katalis tidak menggeser kesetimbangan ke kanan, tetapi mempercepat
laju reaksi secara keseluruhan
V2O5
Tahap 3 : Pembentukan H2SO4
Pada tahap ini, SO3 tidak langsung direaksikan dengan H2O untuk
membentuk H2SO4, Tetapi dilarutkan ke dalam campuran 98% H2SO4 dan 2% H2O
membentuk larutan yang disebut oleum.
SO3(g) + H2SO4(aq) → H2S2O7 (l)
Oleum kemudian diencerkan dengan air untuk membentuk lelehan H2SO4
pekat :
H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2H2SO4(aq)
·
Peranan
Asan Sulfat
Asam sulfat (H2SO4) adalah senyawa dasar yang penting dan
dihasilkan dalam jumlah terbesar (ranking pertama dari segi jumlah) dari semua
senyawa anorganik yang dihasilkan industri. Asam sulfat murni adalah cairan
kental (mp 10.370C), dan melarut dalam air dengan menghasilkan sejumlah besar
panas menghasilkan larutan asam kuat. Asam sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4,
merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada
semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam
kebanyakan reaksi kimia. Kegunaan utama termasuk pemrosesan bijih mineral,
sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak. Reaksi hidrasi
(pelarutan dalam air) dari asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Jika
air ditambah kepada asam sulfat pekat, terjadi pendidihan. Senantiasa tambah
asam kepada air dan bukan sebaliknya. Sebagian dari masalah ini disebabkan
perbedaan isipadu kedua cairan. Air kurang padu dibanding asam sulfat dan
cenderung untuk terapung di atas asam. Reaksi tersebut membentuk ion hidronium
: H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-.
Disebabkan asam sulfat bersifat mengeringkan, asam sulfat merupakan
agen pengering yang baik, dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan
kering. Apabila gas SO3 pekat ditambah kepada asam sulfat, ia membentuk H2S2O7.
Ini dikenali sebagai asam sulfat fumingoleum.
Ø KESEIMBANGAN ASAM BASA DALAM DARAH
A . Cara Pengendalian
Asam Basa dalam Tubuh
Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan
asam-basa darah:
1. Kelebihan asam akan
dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki
kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya
berlangsung selama beberapa hari.
2. Tubuh menggunakan
penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang
terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara
kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan. Penyangga pH yang paling
penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa)
berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika
lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih
banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang
masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida
dan lebih sedikit bikarbonat.
3. Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan
penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel.
Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida
tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah
karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman
pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksida darah menurun dan
darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah
meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman
pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit
demi menit.
B. Larutan Penyangga (buffer)
Laju reaksi penambahan asam atau basa dalam darah akan sama dengan
laju penetralannya oleh larutan penyangga sehingga terjadi keadaan
kesetimbangan dinamis.
H2CO3(ag) +
OH-(ag) → HCO3- + H2O(l)
HCO3-(ag) +
H+(ag) → H2CO3(ag)
Berikut ini adalah proses buffering dalam darah :
a. Hemoglobin membawa O2
dari paru-paru ke otot-otot melalui darah.
b. Otot-otot membutuhkan
O2 lebih dari normal, karena aktivitas metabolisme meningkat selama
beraktivitas. Jumlah oksigen dalam otot habis digunakan otot. Terjadi pengaturan
gradien konsentrasi antara sel-sel otot dan darah dalam kapiler. Oksigen
berdifusi dari darah ke otot-otot, melalui gradien konsentrasi.
c. Otot-otot menghasilkan
CO2 dan H + sebagai akibat dari peningkatan metabolisme, mengatur gradien
konsentrasi dalam arah yang berlawanan dari gradien O 2.
d. CO2 dan H+ mengalir dari
otot ke dalam darah, melalui gradien konsentrasi.
e. Tindakan buffering
hemoglobin mengambil ekstra H + dan CO2.
f. Jika jumlah H+ dan CO2
melebihi kapasitas hemoglobin, mereka mempengaruhi keseimbangan asam karbonat,
seperti yang diramalkan oleh Le Chatelier's atau perlakuan kuantitatif dalam
hal konstanta kesetimbangan. Akibatnya, pH darah diturunkan, menyebabkan
asidosis.
g. Paru-paru dan ginjal
merespon perubahan pH dengan membuang CO2, HCO3-, dan H + dari darah. Sehingga
pH kembali normal.
C Kelainan Akibat pH
Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian pH
tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan
asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis. Asidosis adalah suatu keadaan dimana
darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan
sering menyebabkan menurunnya pH darah.
Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung
basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya
pH darah.
Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih
merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan
alkalosis merupakan petunjuk penting dari adanya masalah metabolisme yang
serius.
Asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau
respiratorik, tergantung kepada penyebab utamanya. Asidosis metabolik dan
alkalosis metabolik disebabkan oleh ketidakseimbangan dalam pembentukan dan
pembuangan asam atau basa oleh ginjal. Asidosis respiratorik atau alkalosis
respiratorik terutama disebabkan oleh penyakit paru-paru atau kelainan
pernafasan.
Ø MANFAAT KESETIMBANGAN KIMIA DALAM
DUNIA INDUSTRI
Karena struktur senyawa anorganik biasanya lebih sederhana daripada
senyawa organik, sintesis senyawa anorganik telah berkembang dengan cukup pesat
dari awal kimia modern. Banyak pengusaha dan inventor secara ekstensif
mengeksplorasi sintesis berbagai senyawa yang berguna. Dengan kata lain
sintesis senyawa anorganik bermanfaat besar secara aktif dilakukan sebelum
strukturnya atau mekanisme reaksinya diklarifikasi. Beberapa contoh khas
diberikan di bawah ini.
a. Natrium karbonat Na2CO3
Sepanjang sejarah industri kimia, persediaan natrium karbonat
Na2CO3, soda, merupakan isu penting. Soda adalah bahan dasar penting bukan
hanya untuk keperluan sehari-hari (seperti sabun) tetapi juga untuk produk
industri yang lebih canggih (seperti gelas).
Di waktu lampau soda didapatkan dari sumber alami, dan kalium
karbonat K2CO3, yang juga digunakan dalam sabun, didapatkan dalam bentuk abu
kayu. Setelah revolusi industri, kebutuhan sabun meningkat dan akibatnya metoda
sintesis baru dengan bersemangat dicari. Waktu itu telah dikenali bahwa soda
dan garam (NaCl) mengandung unsur yang sama, natrium, dan penemuan ini
mengakibatkan banyak orang berusaha membuat soda dari garam. Di awal abad 19,
suatu proses baru dikembangkan: natrium sulfat yang merupakan produk samping
produksi asam khlorida (yang digunakan untuk serbuk pengelantang, bleaching),
batu bara dan besi dinyalakan. Namun, hasilnya, rendah dan tidak cocok untuk
produksi skala besar .
Inventor Perancis Nicolas Leblanc (1742-1806) mendaftar suatu
kontes yang diselenggarakan oleh Académie des Sciences, untuk menghasilkan
secara efektif soda dari garam. Esensi dari prosesmua adalah penggunaan marmer
(kalsium karbonat) sebagai ganti besi.
Na2SO4 + 2C –> Na2S + 2CO2 (11.1)
Na2S + CaCO3 –> Na2CO3 + CaS (11.2)
2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (11.3)
Proses Leblanc dapat menghasilkan soda dengan kualitas lebih baik
daripada metoda sebelumnya. Namun, proses ini menghasilkan sejumlah produk
samping seperti asam sulfat, asam khlorida, kalsium khlorida, kalsium sulfida
dan hidrogen sulfida. Bahkan waktu itu pun, pabrik menjadi target kritik
masyarakat. Peningkatan kualitas proses Leblanc sangat diperlukan khususnya
dari sudut pandang penggunaan ulang produk sampingnya, yang jelas akan
menurunkan ongkos produksi.
Satu abad setelah usulan proses Leblanc, inventor Belgia Ernest
Solvay (1838-1922) mengusulkan proses Solvay (proses soda-amonia), yang lebih
maju dari aspek kimia dan teknologi. Telah diketahui sejak awal abad 19 bahwa
soda dapat dihasilkan dari garam denagn amonium karbonat (NH4)2CO3. Solvay yang
berpengalaman dengan mesin dan dapat mendesain proses produksi tidak hanya dari
sudut pandang kimia tetapi juga dari sudut pandang teknologi kimia. Dia
berhasil mengindustrialisasikan prosesnya di tahun 1863.
Keuntungan terbesar proses Solvay adalah penggunaan reaktor tanur
bukannya reaktor tangki. Air garam yang melarutkan amonia dituangkan dari
puncak tanur dan karbondioksida ditiupkan keda lam tanur dari dasar sehingga
produknya akan secara kontinyu diambil tanpa harus menghentikan reaksi. Sistem
Solvay menurunkan ongkos secara signifikan, dan akibatnya menggantikan proses
Leblanc.
Reaksi utama
NaCl + NH3 + CO2 + H2O –> NaHCO3 + NH4Cl (11.4)
2NaHCO3 –> Na2CO3 + CO2 + H2O (11.5)
Sirkulasi amonia
2NH4Cl + CaO –> 2NH3 + CaCl2 + H2O (11.6)
Pembentukan karbon dioksida CO2 dan kalsium oksida CaO
CaCO3 –> CaO+CO2
(11.7)
Satu-satunya produk samping proses Solvay adalah kalsium khlorida,
dan amonia dan karbondioksida disirkulasi dan digunakan ulang. Dalam produksi
soda dari garam, poin penting adalah pembuangan khlorin. Dalam proses Leblanc,
khlorin dibuang sebagai gas asam khlorida, namun di proses Solvay, khlorin
dibuang sebagai padatan tak berbahaya, kalsium khlorida. Karena keefektifan dan
keefisienan prosesnya, proses Solvay dianggap sebagai contoh proses industri
kimia.
b. Asam sulfat
Sejak akhir pertengahan abad 16, kimiawan Jerman Andreas Libavius
(1540?-1616) memaparkan proses untuk mendapatkan asam sulfat H2SO4 dengan
membakar belerang dalam udara basah.
Glauber, insinyur kimia pertama, menemukan di pertengahan abad 17
proses untuk mendapatkan asam khlorida dengan memanaskan garam dan asam sulfat.
Asam khlorida yang didapatkannya memiliki konsentrasi yang lebih tinggo
daripada yang didapatkan dalam proses sebelumnya.
2NaCl+H2SO4 –> Na2SO4+2HCl
Reaksi yang dibahas di buku teks sekolah menengah itu digunakan di
sini. Glauber mengiklankan natrium sulfat sebagai obat dengan efek yang
menakjubkan dan mendapatkan banyak keuntungan dari penjualan garam ini.Proses
yang lebi praktis untuk menghasilkan asam sulfat dikenalkan yakni dengan cara
memanaskan belerang dengan kalium nitrat KNO3. Awalnya pembakaran dilakukan di
wadah gelas besar yang mengandung air.Asam sulfat yang terbentuk terlarut dalam
air. Walaupun proses kedua (SO2 –>SO3) lambat dan endotermik, dalam proses
ini oksida nitrogen nampaknya berfungsi sebagai katalis yang mempromosikan
reaksi ini.
Dengan meningkatnya kebutuhan asam sulfat khususnya dengan
berkembangnya proses Leblanc yang membutuhkan asam sulfat dalam kuantitas
besar, alat baru, proses kamar timbal yang menggunakan ruangan yang dilapisi
timbal sebagai ganti wadah gelas dikenalkan yang membuat produksi skala besar
dimungkinkan. Produksi asam sulfat skala besar otomatis berarti pembuangan
nitrogen oksida yang besar juga. Sedemikian besar sehingga pada waktu itupun
bahaya ke lingkungannya tidak dapat diabaikan.
Berbagai perbaikan proses dilakukan dengan menggunakan tanur
Gay-Lussac dan Glover. Yang terakhir ini digunakan dengan luas karena nitrogen
oksida dapat digunakan ulang dan rendemen n itratnya lebih besar.
Ide penggunaan katalis dalam produksi asam sulfat, atau secara
khusus dalam oksidasi belearng dioksida telah dikenali sejak kira-kira tahun
1830. Katalis platina terbuki efektif tetapi sangat mahal sehingga tidak
digunakan secara meluas. Seteleah setengah abad kemudian, ketika kebutuhan asam
sulfat meningkat banyak, ide penggunaan katalis muncul kembali. Setelah masalah
keracunan katalis diselesaikan, proses penggunaan katalis platina, yakni proses
kontak, menjadi proses utama dalam produksi asam sulfat. Proses kontak masih
digunakan sampai sekarang walaupun katalisnya bukan platina, tetapi campuran
termasuk vanadium oksida V2O5.
c. Amonia dan asam nitrat
Nitrat (garam dari asam nitrat) sejak zaman dulu dibutuhkan banyak
sebagai bahan baku serbuk mesiu. Namun, persediaannya terbatas, dan kalium
nitrat yang ada secara alami adalah bahan baku utama yang tersedia. Di abad 19
ketika skala perang menjadi besar, kebutuhan nitrat menjadi membesar, dan
kalium nitrat yang ada secara alami tidak dapat memenuhi permintaan.
Selain itu, nitrat diperlukan sebagai bahan baku pupuk buatan. Di
akhir pertengahan abad 19 kimiawan Jerman Justus von Liebig (1803-1873)
membuktikan kefektifan dan pentingnya pupuk buatan. Masalah yang menghalangi
pemakaian bear-besaran pupuk buatan adalah harganya yang tinggi, khususnya
pupuk nitrogen.
Di akhir abad 19, fisikawan Inggris William Crookes (1832-1919)
meramalkan peningkatan jumlah makanan yang diproduksi tidak dapat mengejar
peningkatan populasi dunia dan dunia akan berakhir menjadi katastropi.
Situasi semacam memicu ilmuwan untuk menyelidiki fiksasi nitrogen
artifisial atau menemukan proses untuk mengubah nitrogen yang tidak terbatas
persediaanya di udara menjadi senyawa yang dapat digunakan. Jelas diperlukan
cara untuk melakukan fiksasi dalam skala besar. Jadi, percobaannya harus
dimulai di skala laboratorium untuk dapat diperbesar ke skala pabrik.
Fiksasi nitrogen berhasil dilakukan oleh kimiawan Jerman Fritz
Haber (1868-1934) dan insinyur kimia Jerman, yang bekerja untuk BASF, Carl
Bosch (1874-1940)??ersamaan reaksi untuk proses Haber-Bosch sangat sederhana,
tetapi secara teknis terdapat berbagai kesukaran. Prosesnya dielaborasi
sehingga reaksi eksoterm ini akan berlangsung ke sisi kanan dengan mulus.
N2 + 3H2 –> 2NH3 + 22,1 kkal (11.11)
Dalam praktek, beberapa modifikasi dibuat. Misalnya, rasio molar
nitrogen : hidrogen bukan 1:3, tetapi 1:3.3. Kondisi reaksi yang dipilih adalah
300°C pada 500 atm. Hidrogen digunakan berlebih pada tekanan tinggi sehingga
kesetimbangannya bergeser ke kanan. Karena reaksinya eksoterm, reaksi ini lebih
baik dilakukan pada temperatur yang lebih rendah sesuai dengan azas Le
Chatelier. Di pihak lain, laju reaksi akan terlalu rendah pada temperatur
rendah. Jadi suhunya dibuat agak tinggi ( yakni, dengan tetap mempertimbangkan
agar dekomposisi NH3 tidak terjadi). Katalis yang dibuat dari besi digunakan
dengan ekstensif.
Proses Haber-Bosch menjadi terkenal sebagai contoh pertama teori
kesetimbangan diaplikasikan dalam produksi. Di satu sisi fiksasi nitrogen
dengan proses Haber-Bosch membawa banyak manfaat karena kemudahan mendapat
pupuk. Di sisi lain amonia berarti bahan baku mesiu dapayt diperoleh dengan
mudah pula.
Proses modern untuk menghasilkan asam nitrat HNO3 adalah okidasi
amonia di udara. Dalam proses ini, amonia dicampur dengan udara berlebih, dan
campurannya dipanaskan sampai temperatur tinggi dengan katalis platina. Amonia
akan diubah menjadi nitrogen oksida NO, yang kemudian dioksidasi lebih lanjut
di udara menjadi nitrogen dioksida NO2. Nitrogen dioksida direaksikan dengan
air menghasilkan asam nitrat. Metoda ini dikembangkan oleh Ostwald, kimiawan
yang banyak memberikan kimia katalis, dan disebut proses Ostwald.
KESIMPULAN
1. Pembuatan Amonia
· Amonia adalah gas yang tidak berwarna
dan baunya sangat merangsang sehingga gas ini mudah dikenal melalui
baunya.Sangat mudah larut dalam air, yaitu pada keadaan standar, 1 liter air terlarut 1180 liter amonia.
· Merupakan gas yang mudah mencair,
amonia cair membeku pada suhu -780C dan mendidih pada suhu -330 C.
· Pembuatan amonia dengan cara memanaskan
tanduk dan kuku binatang ternak.
· Kegunaan amonia untuk pembuatan pupuk,
terutama urea dan ZA (Zwavelzur amonium = amonium sulfat).
· Untuk membuat senyawa nitrogen yang
lain seperti asam nitrat, amonium klorida dan amonium nitrat.
· Untuk pembuatan hidrazin.
· Untuk membuat ikatan pada senyawa
amonia harus ditentukan dahulu elektron valensi pada atom penyusun senyawa
amonia yaitu hidrogen (H) mempunyai elektron valensi 1 dan nitrogen (N)
mempunyai elektron valensi 5.
2. Pembuatan Asam Sulfat
· Pembuatan asam sulfat (H2SO4) melalui
proses kontak dibagi menjadi 3 tahap:
Tahap
1 : Pembentukan SO2
Belerang
yang sudah dilelehkan direaksikan dengan O2 membentuk gas SO2 :
S
(s) + O2(g) → SO2(g) ∆H = -296,9 Kj
Tahap
2 : Pembentukan SO3
Gas
SO2 direaksikan dengan O2 pada suhu -4500C dan tekanan 2-3 atm membentuk gas
SO3 dengan bantuan katalis V2O5 melalui reaksi kesetimbangan berikut :
2SO2(g)
+ O2(g) <====> 2SO3(g) ∆H = -191
kJ
Tahap
3 : Pembentukan H2SO4
Pada
tahap ini, SO3 tidak langsung direaksikan dengan H2O untuk membentuk H2SO4,
tetapi dilarutkan ke dalam campuran 98% H2SO4 dan 2% H2O membentuk larutan yang
disebut oleum.
SO3(g)
+ H2SO4(aq) → H2S2O7 (l)
Oleum
kemudian diencerkan dengan air untuk membentuk lelehan H2SO4 pekat :
H2S2O7
(l) + H2O (l) → 2H2SO4(aq)
· Kegunaan utama Asam sulfat termasuk
pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan
minyak. Asam sulfat juga merupakan agen pengering yang baik, dan digunakan
dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering.
3. Keseimbangan asam basa dalam darah
Di
dalam tubuh, darah juga memiliki
kesetimbangan asam dan basa agar tidak terjadi kelainan dalam darah,
seperti yang telah diuraikan pada bagian isi.
DAFTAR PUSTAKA
www.google/kimia teknik/kesetimbangan_kimia
http://s2kimia.blogspot.com/2009/02/aplikasi-industri-kesetimbangan-kimia.html
ligutfer27octo1991.blogspot.com/2011/04/makalah-senyawa-amonia-nh3-octo.html
(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/sintesis_material/sintesis-bahan-anorganik-industri/)
