Kesetimbangan Kimia dalam Industri
Banyak sekali industri kimia yang melibatkan kesetimbangan kimia. Dengan kita memahami proses kesetimbangan kimia, maka kita dapat menciptakan suatu proses yang menghasilkan produk seoptimal mungkin. Salah satu faktor utamanya adalah faktor ekonomis. Dengan memperhatikan faktor faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia maka dapat diupayakan cara-cara untuk membuat proses berlangsung ke arah hasil reaksi secara optimal. Dengan cara – cara tersebut maka biaya produksi dapat ditekan dan perusahaan dapat meraih keuntungan yang besar. Berikut berbagai contoh industri kimia yang melibatkan kesetimbangan kimia.
Pada proses ini terjadi pembuatan gas amoniak dari gas nitrogen dan hidrogen untuk keperluan pembuatan pupuk dan senyawa senyawa lain yang dibuat dari gas amoniak.pada proses ini dinamakan proses haber-bosch karena orang yang pertama berhasil mensintesis gas aminiak dari unsur-unsurnya adalah Profesor Fritz Haber (1868-1934). Ia menerapkan asas Le Chatelier untuk mendapatkan gas NH3 sebanyak-banyaknya.
Alasanya dia menerapkan asas tersebut karena reaksi gas nitrogen dan gas hidrogen membentuk gas amoniak ( reaksi kesetimbangan /reaksi reversible) atau rumusnya sebagai berikut N2(g) + H2(g) → 2NH3(g) ( ^H= - 92,4 kj ). Pada proses ini Profesor Haber sempat mendapatkan kesulitan , kesulitan tersebut karena gas N2 dan H2 tidak dapat bereaksi pada suhu terendah. Selain itu dia juga mencoba dengan suhu tinggi, namun pada suhu tinggi kesetimbangan bergeser ke kiri ( reaksi eksostermis) . jadi pada suhu tinggi NH3 yang terbentuk akan terurai lagi. Oleh karena itu, hasilnya tidak maksimal.
Dengan mempelajari hukum hukum kesetimbangan akhirnya dia mendapatkan suatu suhu optimal yaitu sekitar 400-600 ͦC. Walaupun demikian, hasilnya tidak terlalu menggembirakan karena NH3 yang diperoleh tidak terlalu banyak tetapi reaksinya cukup lancar. Sebenarnya dia tahu bahwa untuk mendapatkan NH3 yang lebih banyak maka tekanannya harus tinggi , kira-kira 1000 atm.Akan tetapi dia belum bisa membuat reaktor yang aman untuk tekanan setinggi itu .
Setelah itu seoarang insinyur kimia yang berhasil merancang suatu reaktor yang aman untuk tekanan tinggi sekitar 300 atm. Bosch baru mampu merancang reaktor dengan tekanan 300 atm. Namun dia mencari cara lain, yaitu dengan menggunakan katalis. Dia melakukan hingga 6000 kali percobaan sampai akhirnya berhasil menemukan katalis yang tepat untuk proses ini. Reaksi ini pun akhirnya bisa dilakukan pada suhu tidak terlalu tinggi, yaitu sekitar 400-600 ͦC dan tekanan tidak terlalu tinggi , yaitu sekitar 150-300 atm dengan hasil yang lebih memuaskan. Katalis yang dia peroleh adalah serbuk Fe dicampur dengan Al2O3 dan KOH. Nah, makanya proses pembuatan amoniak ini disebut proses Haber – Bosch.Tapi sekarang dengan teknologi yang lebih canggih orang sudah dapat membuat reaktor yang aman dioperasikan sampai tekanan sekitar 800-1000 atm.
Proses lain yang melibatkan kesetimbangan kimia dalam industri adalah kontak pada pembuatan asam sulfat.disebut proses kontak karena pada proses perubahan SO2 menjadi gas SO3 digunakan katalisator kontak, artinya katalis langsung terlibat dalam proses. Katalis yang digunakan adalah vanadium pentoksida(V2O5). Bahan baku yang diperlukan pada proses ini adalah belerang atau pirit (FeS).
Pada proses kontak, belerang atau pirit diubah menjadi SO2 dengan cara membakar belerang atau pemanggangan pirit berikut ini adalah reaksi pembakaran belerang :
S(s) + O2(g) → SO2(g) . sedangkan reaksi pemanggangan pirit adalah
4FeS(s) + 7O2(g) → 2Fe2O3(s) + 4 SO2(g).
Gas SO2 yang terbentuk kemudian dialirkan ke tanur kontak. Dalam tanur kontak terdapat pelat pelat yang dilapisi vanadium pentoksida, sehingga sebagian SO2 diubah menjadi SO3.
Reaksinya :2SO2(g) + O2(g) ←V2O5→ 2SO3(g) ; ^H= - 188,94 kJ
Nah proses perubahan ini perlu ditangani dengan pengetahuan kesetimbangan kimia agar SO3 yang dihasilkan dalam jumlah yang maksimal. Selajutnya SO3 yang terjadi di alirkan ke dalam larutan asam sulfat encer, sehingga terbentuk asam pirosulfat.
Reaksinya: SO3(g) + H2SO4(aq) → H2S2O7(l).
Untuk mendapat asam sulfat pekat, ke dalam asam pirosulfat dialirkan air dan terjadi reaksi : H2S2O7 + H2O(l) → H2SO4(l). Dalam hal ini asam sulfat encer akan terbentuk jika gas SO3 dialirkan kedalam air.
Reaksinya sebagai berikut : SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)
Dari pembuatan asam sulfat ini memiliki banyak kegunaan dalam industri kimia, misalnya industri tekstil,plastik,cat,zat wara, bahan peledak , akumulator , obat-obatan , pemurnian logam , elektrolisis , dan masih banyak lagi.
0 comments:
Post a Comment