MAKALAH KIMIA "KESETIMBANGAN KIMIA (ENERGI)"
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:
CHATRIN EVELINA
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.
|
K=[C]c X [D]d
[A]a X [B]b
|
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
http://s2kimia.blogspot.com/2009/02/aplikasi-industri-kesetimbangan-kimia.html
ligutfer27octo1991.blogspot.com/2011/04/makalah-senyawa-amonia-nh3-octo.html
Comments
Post a Comment