AMONIA - PROSES HABER BOSCH - PROSES KONTAK

1.              Sebutkan manfaat amonia dalam kehidupan sehari-hari ?

Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH₃. Biasanya senyawa ini didapat berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki sumbangan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan.

MANFAAT AMONIA

Walaupun punya bau busuk menyengat yang notabene tidak disukai oleh manusia, ternyata amonia punya banyak manfaat yang sangat penting. Berikut diantaranya :

v  Amonia sangat mudah terlarut dalam air menjadi sebuah larutan sehingga ia banyak digunakan sebagai bahan pembersih baik itu pembersih alat masak maupun alat-alat rumah tangga.

v  Amonia adalah bahan utama dalam pembuatan rayon dan urca

v  Zat ini juga digunakan dalam pembuatan pupuk seperti pupuk urea, amonium nitrat, amonium sulfat dan sebagainya

v  Dibidang industri furnitur amonia digunakan sebagai bahan pembersih furnitur dan juga pembersih permukaan kaca.

v  Digunakan sebagai bahan baku pembuatan asam nitrat melalui proses wald

v  Dalam proses solvay memerlukan amonia untuk menghasilkan natrium karbonat

2.             Tuliskan reaksi pembuatan amonia dengan proses haber bosch

Pembuatan Amonia dengan Proses Haber Bosch

Tabel : Kondisi Optimum Pembuatan NH₃

No	Faktor	Reaksi : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H= -924 kJ	Kondisi Optimum
1.	Suhu	1. Reaksi bersifat eksoterm 2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan kekanan. 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 kekanan. 3. Kendala Tekanan sistem dibatasi oleh kemampuan alat dan faktor keselamatan.	150-300 atm
3.	Konsentrasi	Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan	_
4.	Katalis	Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan	Fe dengan campuran Al2O3 KOH dan garam lainnya

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25^oC : Kp = 6,2×105

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH₃) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500^oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500^oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33,35 ^oC, titik bekunya -77,7 ^oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 ^oC & 1657 psi.

3.             Jelaskan cara memperoleh amonia dengan jumlag yang banyak, namun efektif dan efisien dengan proses haber bosch?

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi tekanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Proses haber bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500⁰C dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan kalisator. Namun, seiring bertambahnya teknologi tekanan dapat ditingkatkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campurkan gas nitrogen dan hidrogen dikomprasi dan mencapai tekanan yang diinginkan. Setelah itu campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator dan akan terbentuk amonia.

4.             Sebutkan manfaat asam sulfat dalam kehidupan sehari-hari ?

Asam sulfat (H₂S0₄) merupakan asam mineral anorganik yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan merupakan salah satu produk utama industri kimia.

Kegunaan utama 60% dari total produksi di sepuluh dunia asam sulfat adalah dalam “metode barah”produksi asam sulfat yang digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen. Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air. Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan alumunium sulfat. Banyak H₂S0₄ digunakan dalam pengilangan minyak bumi.

5.              Sebutkan manfaat oleum (asam pirosulfat) dalam kehidupan sehari-hari?

Oleum / asam pirosulfat (asam sulfat berasap) terjadi apabila SO₃ dalam konsentrasi tinggi ditambahkan kedalam asam sulfat, H₂S₂0₇ akan terbentuk.

Oleum (H₂S₂0₇) digunakan dalam pengolahan minyak bumi,

TNT (Trinitro toluena), dan Zat warna serta untuk memperkuat asam lemah

6.              Tuliskan reaksi pembuatan asam sulfat dengan proses kontak !

Salah satu cara pembuatan asam sulfat melalui proses ilmiah dengan produk yangh cukup besar adalah dengan proses kontak. Bahan yang digunakan pada proses ini adalah belerang dan melalui proses berikut :

a.       Belerang dibakar di udara, sehingga bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan gas belerang dioksida.

S (s) + O₂ (g) – o SO₂ (g)

b.      Belerang dioksida direaksikan dengan oksigen dan dihasilkan belerang trioksida.

SO₂(g) + ½ O₂(g)                 SO₃(g)

c.       Reaksi ini berlangsung lambat, maka dipercepat dengankatalis vanadium pentaoksida (Vaos) pada suhu 450⁰C.

SO₃(g) H₂O(ℓ)            H₂SO₄(aq)

d.      Reaksi tersebut berlangsung hebat skan menghasilkan asam sulfat yang sangat korosif. Untuk mengatasi hal ini, gas SO3 dialirkan melalui menara yang didalamnya terdapat aliran H2SO4 pekat, sehingga terbentuk asam pirosulfat (H2S2O7) atau disebut Öleum”

SO3(g) + H2SO4(g)                    H2S2O7(aq)

H₂S₂O₇ (aq) + H₂O (ℓ)                   2H₂SO₄ (ℓ)

7.      Jelaskan cara memperoleh asam sulfat yang efektif dan efisien

Pertama, belerang dibakar menjadi belerang dioksida lalu dioksidasi lebih lanjut menjadi belerang trioksida dan gas SO3 dilarutkan ke dalam asam sulfat pekat sehingga membentuk asam sulfat pekat berasap yang jika dicampur air akan menghasilkan asam sulfat pekat.

Prinsip proses ini adalah oksidasi gas SO2 dengan oksigen dari udara dengan menggunakan katalis padat Pt atau V2O5 yang di lanjutkan dengan absorpsi gas SO3 yang terbentuk untuk menghasilkan asam sulfat.

belerang di lelehkan dan di bakar dengan menggunakan udara yg telah di tekan sampai 1,5-3,0 psig sebelum masuk sulfur burner yang merupakan silinder baja vertikal di lapisi batu tahan api. gas yang keluar furnace 1600 degre F. didinginkan dlm waste heat boiler hingga 800 F.tekanan steam dijaga di bwh 200 Psig untuk menjaga agar temperatur di atas titik embun asam sulfat dlm gas, krn kondensasi dari asam ini akan mempercepat korosi peralatan, stlh itu gas SO2 sblm masuk conventer gas SO2 di ubah menjadi SO3 dan hmpir smua gas SO2 terkonversi pada tahap pertama, kemudian temperatur di turunkan secara bertingkat pada tahap berikutnya untuk mendapatkan kesetimbangan yang menguntungkan. Keluar dari conventer gas di lewatkan ke economizer, selanjutnya dimasukkan kolom absorpsi, untuk mengabsorpsi gas SO3 dengan asam sulfat pekat untuk menghasilkan oleum. Disini terjadi kesetimbangan pada pembentukan gas belerang trioksida.

Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500˚C dengan katalisator V2O5. 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. Dari proses kontak ini lalu akan terbentuk asam sulfat pekat dengan kadar 98%.

Dari ketiga tahapan tersebut, tahap dua merupakan tahap yang menentukan efisiensi produk asam sulfat sebab membentuk reaksi kesetimbangan. Jika optimasi system reaksi tepat, maka akan diperoleh gas SO3 yang maksimal.

Adapun cara mengoptimasi pembentukan SO3 antara lain :

a. Optimasi Suhu

Oleh karena pembentukan SO3 bersifat eksoterm, efektifitas pembentukan SO3 dioperasikan pada suhu rendah.Kendalanya yaitu, jka suhu terlalu tinggi, maka reaksi berlangsung sangat lambat. Namun jika suhu terlalu rendah, maka reaksi bergeser kea rah penguraian SO3. Selain itu katalis menjadi tidak berfungsi. Berdasarkan hasil penyelidikan, suhu optimum pembentukan SO3 sekitar 450-500˚C.

b. Optimasi Tekanan

Berdasarkan data koefisien reaksi, kita dapat mengetahui bahwa tekanan yang dioperasikan harus tinggi agar posisi kesetimbangan bergeser ke arah produk. Umumnya tekanan yang dioperasikan berkisar antara 2-3 atm. Tekanan tinggi tidak dapat dioperasikan dalam proses ini sebab peralatannya tidak mendukung (SO3 bersifat korosif terhadap logam).

Selain dengan proses kontak, asam sulfat juga dapat dibuat melalui proses bilik timbal. Pada proses blik timbal, bahan bakunya sama dengan proses kontak yaitu S02. Katalis yang digunakan yaitu gas NO dan NO2. Gas S02, NO, NO2, dan uap air dialirkan ke dalam ruangan yang bagian dalamnya dilapsi Pb (timbal). Gas SO2 hasil pemanggangan dialirkan ke dalam menara glover bersama asam nitrat. Dalam hal ini, asam nitrat diurai menjadi NO dan NO2. Campuran gas tersebut dialirkan ke dalam bilik timbal bersama-sama udara dan uap air.