Kesetimbangan Dalam Industri
Reaksi-reaksi yang berkesetimbangan
merupakan masalah bagi industri, mengapa? Industri memerlukan produk yang
efektif dan efisien dengan biaya semurah-murahnya. Dalam reaksi kesetimbangan,
produk yang dihasilkan tidak efektif karena dapat membentuk kembali pereaksi.
Untuk menghasilkan produksi yang maksimal diperlukan pengetahuan untuk
menggeser posisi kesetimbangan ke arah produk.
1. Pembuatan amonia dengan proses Haber-Bosch
Amonia merupakan bahan dasar untuk pembuatan pupuk, sebagai
pelarut, pembersih, dan banyak lagi produk sintetik yang menggunakan bahan
dasar amonia. Amonia disintesis dari gas N2 dan H2 melalui Proses Haber,
reaksinya membentuk kesetimbangan. Secara termokimia, pembentukan amonia
bersifat eksotermis. Persamaan termokimianya sebagai berikut.
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
H25 = -92,2 kJ
Masalah utama sintesis amonia adalah bagaimana menggeser
posisi kesetimbangan ke arah kanan agar dihasilkan amonia semaksimal mungkin.
Apakah Anda punya gagasan atau saran untuk hal ini? Saran pertama tentu
pereaksi harus dipasok terus menerus agar posisi kesetimbangan bergeser ke arah
pembentukan amonia. Saran kedua, suhu dan tekanan sistem harus optimal.
Bagaimana caranya?.
a) Optimasi Suhu
Jika suhu terlalu rendah, reaksi berlangsung sangat lambat
(hampir tidak bereaksi). Jika suhu terlalu tinggi, reaksi bergeser ke arah
penguraian amonia. Jadi, bagaimana cara yang efektif dan efisien? Dalam kasus
seperti ini, perlu ditentukan suhu optimum (tidak terlalu tinggi, juga tidak
terlalu rendah). Hasil penyelidikan menunjukkan bahwa suhu optimum pembentukan
amonia sekitar 450
– 500
.
b) Optimasi Tekanan
Koefisien reaksi pembentukan amonia lebih kecil dari
koefisien pereaksi sehingga tekanan harus tinggi. Dalam praktiknya, tekanan
yang diterapkan sekitar 250 atm.
Mengapa tekanan yang diterapkan tidak lebih tinggi lagi? Hal
ini berkaitan dengan aspek teknologi. Semakin tinggi tekanan maka diperlukan
peralatan yang sangat kuat agar tidak terjadi ledakan.
Berikut ini skema sintesis amonia
berdasarkan proses Haber-Bosch.
2. Pembuatan Asam Sulfat
Dengan Proses Kontak
Di Indonesia, asam sulfat merupakan salah satu bahan baku
untuk membuat pupuk, pigmen dan cat, pembuatan besi dan baja, pembuatan pulp
dan kertas, pengisi sel accumulator, pelarut, pengatur pH di dalam
proses industri, pendehidrasi, serta pembuatan produk-produk kimia lainnya,
seperti amonium sulfat dan kalsium hidrofosfat.
Pembuatan asam sulfat di industri dikembangkan melalui
proses kontak dengan tiga tahap utama sebagai berikut:
1)
Pembentukan belerang dioksida, persamaan reaksinya adalah:
S(l) + O2(g)
SO2(g)
2)
Pembentukan belerang trioksida, persamaan reaksinya adalah:
SO2(g) + O2(g)
SO3(g)
H = -190 kJ
3)
Pembentukan asam sulfat, melalui zat antara, yaitu asam
pirosulfat. Persamaan reaksinya adalah:
H2S2O7(aq) + ½ O(l)
2H2SO4(aq)
Dari ketiga tahapan tersebut, tahap dua merupakan tahap yang
menentukan efisiensi produk asam sulfat sebab membentuk reaksi kesetimbangan.
Jika optimasi sistem reaksi tepat maka akan diperoleh gas SO3 yang
maksimal. Bagaimana cara mengoptimasi pembentukan SO3 pada tahap
kedua tersebut?
a a)
Optimasi Suhu
Oleh karena pembentukan SO3
bersifat eksoterm, efektivitas pembentukan SO3 dioperasikan pada
suhu rendah. Kendalanya, sama seperti pada kasus pembuatan amonia. Jika suhu
terlalu rendah maka reaksi berlangsung sangat lambat. Akan tetapi, jika suhu
terlalu tinggi, reaksi bergeser ke arah penguraian SO3. Selain itu,
katalis menjadi tidak berfungsi. Berdasarkan hasil penyelidikan, suhu optimum
pembentukan SO3 sekitar 450°C – 500°C.
b) Optimasi Tekanan
Berdasarkan
data koefisien reaksi, Anda dapat menduga 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).
Makasih kakak~ :3
BalasHapusartikelnya benar2 membantu X3