KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI

Kesetimbangan kimia dalam industri yang sudah diiplementasikan diantaranya pembuatan asam sulfat, pembuatan amonia dan pada kolam renang. Simak selengkapnya di bawah ini.

KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI

1. Pembuatan amonia

Pembuatan amonia dilakukan dengnan proses Haber-Bosch. Nama itu diperoleh dari Fritz Haber (orang yang mencetuskan pembuatan amonia) dan Carl Bosch (orang yang memproduksi amonia secara besar-besaran). Reaksi kesetimbangan yang digunakan pada pembuatan amonia adalah sebagai berikut:

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)      ∆H = -92,4 kJ

Untuk mendapatkan NH3 yang banyak, maka reaksi harus bergeser ke kanan. Untuk itu, kondisi yang harus digunakan dalam pembuatan diatur suapa reaksi bergeser ke kanan. Supaya reaksi reaksi bergeser ke kanan, maka volume diperkecil, tekanan diperbesar, dan suhu diturunkan. Akan tetapi, jika suhu diturunkan, reaksi akan berjalan lambat. Untuk itu, harus dipilih kondisi optimum pada pembuatan amonia, yaitu dengan mengatur kondisi tekanan dan suhu. Selain itu, digunakan juga katalisator yang dapat mempercepat reaksi. Katalisator yang biasanya digunakan adalah aluminium oksida, logam platina, dan besi oksida (yang mengandung kalium oksida).

Kondisi optimum pada pembuatan amonia dapat digambarkan seperti tabel berikut.

Tabel kondisi optimum pembuatan NH

No Faktor Reaksi

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Kondisi optimum
1. Suhu
  1. Reaksi bersifat eksoterm
  2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan ke kanan
  3. Kendala reaksi berjalan lambat
400-600oC
2. Tekanan
  1. Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk.
  2. Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan ke kanan
  3. Kendala: tekanan sistem dibatasi oleh kemampuan alat dan faktor keselamatan
150-300 atm
3. Konsentrasi Penambahan NH3 secara terus menerus akan mengeser kesetimbangan ke arah kanan
4. Katalis Katalis tidak menggeser kesetimbangan ke kanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan Fe dengan campuran Al2O3, KOH dan garam lainnya

Dengan kemajuan teknologi sekarang digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.

2. Pembuatan Asam Sulfat

Asam sulfat merupakan salah satu bahan kimia yang digunakan baik di laboratorium maupun industri. Penggunaan utama asam sulfat di industri adalah sebagai bahan baku pembuatan pupuk, diantaranya pupuk superfosfat dan ammonium sulfat. Asam sulfat juga digunakan sebagai bahan baku dalam pembutan asam klorida, asam nitrat, garam sulfat, detergen, zat pewarna, bom dan obat-obatan.

Sebagai bahan utama pada pembuatan asam sulfat adalah belerang trioksida (SO3). Pada proses pembuatan SO3 ini, belerang dioksida direaksikan dengan oksigen. Cara yang digunakan untuk peembuatan SO3 ini disebut dengan proses kontak. Bentuk reaksinya adalah: 2SO2(g) + O2(g) ↔ SO3(g)

Untuk mendapatkan SO3 yang banyak, maka dicari kondisi yang optimum, supaya reaksi berlangsung ke kanan. Adapun untuk mempercepat reaksi, digunakan katalisator vanadium pentaoksida (V2O5).

Untuk pembuatan asam sulfat, belerang trioksida yang dihasilkan direaksikan dengan asam sulfat pekat yang menghasilkan asam pirosulfat.

SO3(g) + H2SO4(aq) ↔ H2SO4(l)

Selanjutnya, asam pirosulfat direaksikan dengan air yang dihasilkan direaksikan dengan asam sulfat pekat yang menghasilkan asam sulfat dengan kadar 98%.

H2S2O3(l) + H2O(l) ↔ 2H2SO4(aq)

Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi 2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri. Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500oC. Sebenarnya tekanan besar akan menguntungkan produksi SO3, tetapi penambahan tekanan ternyata tidak diimbangi penambahan hasil yang memadai. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan besar melainkan tekanan normal, 1 atm. Dalam industri kimia, jika campuran reaksi kesetimbangan mencapai kesetimbangan, produk  reaksi tidak bertambah lagi. Akan tetapi produk reaksinya diambil atau disisihkan, maka akan menghasilkan laagi produk reaksi. Berikut ini skema pembuatan asam sulfat.

kesetimbangan kimia dalam industri - kesetimbangan kimia dalam industri

3. Kolam renang dan bak penampungan air

Untuk mencegah pertumbuhan alga dan bakteri dalam kola renang atau bak penampungan air, ke dalam kolam atau bak biasanya ditambahkan asam hipoklorit (HClO). Sinar matahari dapat mempercepat penguraian penguraian HClO. Untuk memperlambat penguraian HClO, ke dalam kolam renang ditambahkan asam sianurat, karena asam trikolosianurat tidak terurai oleh sinar matahari.

H3C3N3O3(aq) + 3HClO(aq) ↔ Cl3C3N3O3(aq) + 3H2O(l)

Asam sianurat                            triklorosianurat

Jika asam hipoklorit terurai atau mengoksidasi alga atau bakteri, reaksi akan bergeser ke arah kiri (pembentukan asam hipoklorit). Dengan demikian, penggunaan asam hipoklorit dapat dihemat sekaligus mengurangi biaya prokduksi.

Demikian ulasan mengenai kesetimbangan kimia dalam industri. Jika ada masukan, saran ataupun pertanyaan silahkan berkomentar ya. Semoga bermanfaat…..

Sumber:

Harjani, T., dkk.(2013). KIMIA: Untuk SMA/MA Kelas XI. Masmedia: Sidoarjo

loading...
loading...

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *