Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kesetimbangan Kimia Dalam Dunia Industri

Prinsip utama dalam industri adalah bagaimana caranya menghasilkan produk (hasil) seoptimal mungkin.Hal tersebut dapat di capai dengan memodifikasi reaksi kimia yang terjadi.
Dalam industry yang melibatan reaksi kesetimbangan kimia, produk reaksi yang di hasilkan ketika campuran reaksi kesetimbangan mencapai kesetimbangan tidak akan bertambah lagi. Akan tetapi, produk reaksi akan kembali di hasilkan, jika di lakukan perubahan konsentrasi (produk reaksinya di ambil atau pereaksi di tambah), perubahan suhu, atau perubahan tekanan dan volume. Berikut ini beberapa contohnya :
1.       Tangki penyimpan hidrogen  cair
Hidrogen cair merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang kini mulai di gunakan. Salah satu masalah dalam penyimpanan bahan bakar hydrogen untuk kendaraan bermotor dapat di atasi dengan pembentukan hidrida. Menurut penelitian, beberapa logam dapat menyimpan hydrogen cair 50% lebih banyak dari wadah yang biasa di gunakan untuk menyimpan hydrogen cair. Dengan memberikan tekanan, hydrogen membentuk hidrida dengan serbuk logam.
Ti (s) + nH2 (s) TiH2n (g)
Jika hydrogen di gunakan, tekanan akan berkurang sehingga reaksi akan bergeser ke kiri (menghasilkan Hidrogen).
2.       Kolam renang dan bak penampungan air
Untuk mencegah pertumbuhan alga dan bakteri dalam kolam renang atau bak penampungan air, ke dalam kolam atau bak biasanya di tambahkan asam hipoklorit (HClO). Sinar matahari dapat mempercepat penguraian HClO. Untuk memeperlambat penguraian HClO, kedalam kolam renang di tambahkan asam sianura karena asam triklorosianurat 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 kea rah kiri (pembentukan asam hipoklorit). Dengan demikian, penggunaan asam Hipoklorit dapat di hemat sekaligus mengurangi biaya produksi.
3.       Industri amonia

Hal tersebut dapat di capai dengan memodifikasi  Kesetimbangan Kimia Dalam Dunia Industri 

Nitrogen sangat di perlukan untuk kelangsungan hidup makhluk hidup. Sebelum perang dunia 1, dunia kekurangan senyawa nitrogen. Setelah itu, sumber nitrogen dapat di produksi secara besar-besaran melalui sintesis amonia. Fritz haber merupakan ilmuwan yang paling berjasa dalam industry ammonia tersebut. Dia menerapkan azas Le Chatelier untuk merancang Industri ammonia yang di kenal dengan proses Haber. Ammonia di buat dengan cara mereaksikan nitrogen dan oksigen. Reaksi tersebut menerapkan prinsip kesetimbangan.
Pada proses haber, bahan bakunya berasal dari gas alam, air, dan udara. Gas hirogen di peroleh dari reaksi gas alam (mengandung metana) dengan uap air, sedangkan gas nitrogen di peroleh dari udara.
CH4 + H2O CO + 3H2
Gas CO yang terbentuk di reaksikan lagi dengan uap air sehingga menghasilkan gas H2 dan gas CO2.
CO + H2O CO2 + H2
Gas H2 di gunakan untuk membuat ammonia, sedangkan gas Co2 yang di hasilkan di gunakan untuk memproduksi urea CO(NH2)2. Reaksi nitrogen dan hydrogen di lakukan pada suhu 450oC di bantu oleh katalis (besi oksida) dengan reaksi kesetimbangan sebagai berikut.
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3   ΔH = -92 kJ
Agar hasil produksi optimal, reaksi harus bergeser ke kanan. Oleh karena itu, tekanan yang di gunakan dalam proses tersebut sangat tinggi sekitar 300-400 atm. Jika tekanan di perbesar, reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol yang lebih kecil (NH3 / amonia). Selain itu, suhu reaksi di turunkan sehingga reaksi bergeser ke kanan. Cara lainnya dengan mengambil produk yang terbentuk sehingga konsentrasi NH3 berkurang. Pengurangan konsentrasi NH3 akan menggeser kesetimbangan ke arah kanan. Selin itu, untuk menghasilkan produk yang lebih optimal, pada proses pembuatan ammonia di tambahkan katalis. Katalis tersebut berfungsi untuk mempercepat terjadinya reaksi atau memepercepat laju reaksi. Katalis yang biasa di gunakan adalah Fe dengan campuran Al2O3 dan KOH.
Di dunia, 50% ammonia yang di produksi di gunakan untuk pupuk. Sisanya di gunakan untuk meperoduksi granul garam NH4NO3, (NH4)2SO4, dan (NH4)3PO4, asam nitrit, dan senyawa nitrogen lainnya.
4.       Industri asam sulfat


Hal tersebut dapat di capai dengan memodifikasi  Kesetimbangan Kimia Dalam Dunia Industri


Asam sulfat merupakan salah satu bahan kimia yang banyak di gunakan baik di labolatorium maupun Industri. Penggunaan utama asam sulfat di industry adalah sebagai bahan baku pembuatan pupuk, di antaranya pupuk superfosfat dan ammonium sulfat. Asam sulfat juga di gunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan asam klorida, asam nitrat, garam sulfat, detergen, zat pewarna, bom, dan obat-obatan.
Bahan baku utama pembuatan asam sulfat adalah belarang trioksida (SO3).  SO3 sendiri di hasilkan dari reaksi antara belerang dioksida dan oksigen. Metode pembuatan asam sulfat dengan cara ini di namakan proses kontak yang terdiri atas 3 tahap, yaitu pembuatan SO2, pembuatan SO3, dan pembuatan H­2SO4 (asam sulfat). Untuk mempercepat reaksi, di gunakan katalisator vanadium pentaoksida (2O5).

Tahap 1 : Oksidasi S
S (s) + O2 (g) SO2 (g)  ΔH = -297 kJ
Tahap 2 : oksidasi SO2
2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) ΔH = -190 kJ

Untuk memperoleh keuntungan optimal, SO3 yang di hasilkan harus optimal juga sehingga perlu di cari kondisi yang optimum agar reaksi berlangsung ke kanan. Bagaimana caranya ? setelah mencapai kesetimbangan, tekanan di perbesar dan suhu reaksi di turunkan.

Tahap 3 : pembentukan H2SO4
Pada tahap terakhir ini, belerang trioksida di reaksikan dengan asam sulfat pekat menghasilkan asam pirosulfat.
SO3 (g) + H2SO­4 (aq) H2S2O7 (l)
Asam sulfat di peroleh kembali dengan cara mereaksikan asam pirosulfat dengan air. Kadar asam sulfat yang di hasilkan sekitar 98%.
H2S2O7 (l) + H2O (l) 2H2SO4 (aq)
5.       Industry asam nitrat
Asam nitrat di gunakan dalam pembuatan pupuk amonium nitrat, bahan peledak seperti nitrogliserin dan trinitrotoluene (TNT), Industri zat warna, dan metalurgi. Asam Nitrat dapat di buat dengan cara mereaksikan NO2 dan air. Metode yang biasa di gunakan adalah proses Ostwald yang terdiri atas tiga tahap reaksi. Tahap-tahap reaksi ersebut merupakan reaksi kesetimbangan.
Tahap 1: oksidasi ammonia
Biasanya, proses pembuatan asam nitrat satu paket dengan pembuatan ammonia karena sebagian ammonia yang di hasilkan di oksidasi untuk menghasilkan gas nitrogen monoksida. Pada reaski ini, suhu reaksi sekitar 900oC dan di gunakan katalis platina dan rhenium.
4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (l) ΔH = -907 kJ
Untuk menghasilkan hasil optimum, suhu reaksi di turunkan dan tekanan di perbesar.
Tahap 2: oksidasi gas NO
Gas NO yang terbentuk selanjutnya di campukan dengan udara agar dapat bereaksi dengan oksigen.
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) ΔH = -114 kJ
Untuk menghasilkan gas NO optimum, duhu reaksi di tutunkan dan tekanan di perbesar.
Tahap 3: pembentukan HNO3
Pada tahap akhir ini, gas NO2 di reaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat dan gas NO.
3NO2 (g) + H2O (l) 2HNO3 (aq) + NO (g)

Posting Komentar untuk "Kesetimbangan Kimia Dalam Dunia Industri"