KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI

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.

1.       Proses Haber-Bosch

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 N_2(g) + H_2(g)  → 2NH_3(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.

2.       Pembuatan Asam Sulfat dengan Proses Kontak
 

           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) + O_2(g) → SO_2(g) . sedangkan  reaksi pemanggangan pirit adalah 

4FeS_(s) + 7O2_(g)  → 2Fe₂O_3(s) + 4 SO_2(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 :2SO_2(g) + O_2(g)  ←V₂O₅→ 2SO_3(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: SO_3(g) + H₂SO_4(aq) →  H₂S₂O_7(l).

Untuk mendapat asam sulfat pekat, ke dalam asam pirosulfat dialirkan air dan terjadi reaksi : H₂S₂O₇ + H₂O_(l) → H₂SO_4(l). Dalam hal ini asam sulfat encer akan terbentuk jika  gas SO₃ dialirkan kedalam air.

Reaksinya sebagai berikut : SO_3(g) + H₂O_(l) → H₂SO_4(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.  

Source : KIMIA 2 Persiapan OSN

Comments

0 Comments