Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi
kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan
sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan
meminimalkan reaksi balik. Misalnya:
1. Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch
Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun
demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. Satu-satunya
sumber alam yang penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili.
Sementara itu, kebutuhan senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya untuk
industri pupuk, dan bahan peledak. Oleh karena itu, proses sintesis
senyawa nitrogen, fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri
yang sangat penting. Metode yang utama adalah mereaksikan nitrogen
dengan hidrogen membentuk amonia. Selanjutnya amonia dapat diubah
menjadi senyawa nitrogen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat.
Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen 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.
Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk
ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan
tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi
tersebut berlangsung sangat
lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain,
karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi
rendemen.
Dewasa ini, seiring dengan kemajuan teknologi, digunakan tekanan yang
jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi
balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan.
Mula-mula
campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga
mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam
suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.
Diagram alur dari proses Haber-bosch untuk sintesis amonia
diberikan pada Gambar 10.
2. Pembuatan Asam Sulfat Menurut Proses Kontak
Industri lainnya yang berdasarkan reaksi kesetimbangan yaitu pembuatan
asam sulfat yang dikenal dengan proses kontak. Reaksi yang terjadi dapat
diringkas sebagai berikut ;
Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan
reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia,
reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada
suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.
Dalam industri kimia, jika campuran reaksi kesetimbangan mencapai
kesetimbangan maka produk reaksi tidak bertambah lagi. Akan tetapi
produk reaksinya diambil atau disisihkan, maka akan menghasilkan lagi
produk reaksi.
Amonia yang terbentuk dipisahkan dari campuran kesetimbangan dengan
cara pencarian dari gas nitrogen di daur ulang ke wadah reaksi untuk
menghasilkan produk reaksi.
Banyak proses alamiah dalam kehidupan
sehari-hari berkaitan dengan perubahan konsentrasi pada sistem
kesetimbangan. pH darah dan jaringan badan kira-kira 7,4 . Harga ini
diatur dalam darah berada dalam kesetimbangan dengan ion hidrogen
karbonat dan ion hidrogen.
Jika konsentrasi ion hidrogen bertambah, ion-ion ini bereaksi dengan
ion hidrogen karbonat. Jika konsentrasi ion hidrogen terlampau rendah,
asam karbonat bereaksi menghasilkan hidrogen. Oksigen diangkut dari
paru-paru ke sel badan oleh haemoglobin dalam sel darah merah. Dalam
paru-paru, konsentrasi oksigen cukup tinggi dan haemoglobin bereaksi
dengan oksigen membentuk oksihemoglobin. Reaksi ini dapat ditulis,
Dalam jaringan tubuh, konsentrasi oksigen rendah, sehingga reaksi
sebaliknya yang terjadi, yaitu menghasilkan oksigen untuk digunakan
dalam sel tubuh.
Ketika oksigen diangkut dari paru-paru ke jaringan
tubuh, karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi sel angkut dari
jaringan tubuh ke paru-paru.
Dalam jaringan tubuh karbon dioksida
yang konsentrasinya relatif tinggi melarut dalam darah bereaksi dengan
air membentuk asam karbonat.
Dalam paru-paru di mana konsentrasi karbon dioksida relatif rendah,
reaksi sebaliknya yang terjadi dan karbon dikeluarkan dari darah ke
udara.
Jika air tanah mengalir melalui daerah berkapur, maka batu kapur
melarut. Jika air berjumpa dengan udara yang mengandung sedikit
karbondioksida maka karbon dioksida akan dilepaskan dari larutan ke
udara, sehingga kalsium karbonat mengendap.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar