KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI AMMONIA

DISUSUN OLEH :

PUTRI SAGITA UTAMI

KELAS : XI MIA 2

SMA NEGERI 36 JAKARTA

1.SEJARAH AMMONIA

Ammonia pertama kali ditemukan oleh Bangsa Romawi dalam bentuk yang sekarang kita sebut “garam ammonia”. Mereka menemukan senyawa ini di dekat kuil tempat mereka beribadah yang bernama “Kuil Jupiter Ammun”. Karena itulah meraka menyebut senyawa itu “sal ammoniacus” atau “hammoniacus sal”.

Garam ammonia ini menjadi sangat penting bagi para alkimiawan muslim pada abad ke-8. Kimiawan Persia, Jabir ibn Hayyan, yang pertama kali menyebutkannya. Selanjutnya, senyawa ini juga banyak digunakan oleh para Alkimiawan Eropa pada abad ke-13 dan yang pertama kali menyebutkannya adalah Albertus Magnus. Dan pada abad ke-15, Bacilius Valentinus menunjukkan bahwa ammonia bisa didapatkan dengan memberikan perlakuan alkali pada garam ammonia.

Barulah pada tahun 1774, Joseph Priestly untuk pertama kalinya memisahkan ammonia dari senyawa garamnya. Dan rumus kimianya dipastikan setelah 11 tahun kemudian, yakni pada tahun 1785, oleh Claude-Louis Berthollet.

Kimiawaan Inggris, Sir William Ramsay dan Sydney Young, pada tahun 1884 mencoba mempelajari penguraian ammonia pada suhu sekitar 800oC. Mereka menemukan bahwa dalam setiap proses penguraian selalu tersisa sejumlah tertentu ammonia yang tidak ikut terurai. Dengan kata lain, reaksi antara ammonia dengan unsur-unsur penyusunnya (hidrogen dan nitrogen) telah mencapai keadaan setimbang.

Selanjutnya, pada tahun 1904 Fritz Haber seorang ahli kimia dari Jerman mencoba mengulangi percobaan Kimiawan Inggris tersebut untuk menentukan di titik mana kesetimbangan tercapai bila dilakukan percobaan pada suhu mendekati 1000oC. Ia mencoba beberapa pendekatan, mereaksikan hidrogen murni dengan nitrogen murni, dan memulai dengan ammonia murni serta menggunakan besi sebagai katalis. Setelah menentukan titik kesetimbangannya, Haber kemudian mencoba katalis yang berbeda dan menemukan nikel bisa digunakan juga sebagai katalis (dengan efektifitas yang sama dengan besi), bahkan kalsium dan mangan bisa lebih baik lagi. 

Akhirnya, pada tahun 1908, sekaitan dengan kebutuhan terhadap nitrat yang semakin meningkat sedangkan pasokan nitrat semakin berkurang, Haber menemukan proses yang murah dan efisien untuk menghasilkan ammonia dan mengubahnya menjadi nitrat. Dan pada tahun 1910, menjelang dimulainya Perang Dunia I, pasokan nitrat dari Chili ke Jerman benar-benar diputus sehingga pabrik-pabrik Jerman berusaha menerapkan teknik-teknik Haber pada skala besar. Proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman.

Fritz Haber

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.

Karena kegunaannya yang sangat banyak, ammonia hingga kini terus menerus diproduksi untuk berbagai kepentingan, di antaranya pupuk pertanian, bahan peledak, industri kain, industri karet, produksi soda abu, metalurgi, dan pembersih rumah tangga. Dan pada tahun 2004, produksi ammonia di seluruh dunia tercatat mencapai 109 juta metrik ton.

2. PROSES PEMBUATAN AMMONIA

Amonia dibuat dalam skala industri melalui proses Haber Bosch. Proses pembuatan ini menggunakan bahan baku gas nitrogen dan gas hidrogen yang direaksikan menurut persamaan reaksi berikut.

Perhatikan harga entalpi (H) reaksi. Entalpi pembentukan amonia ini berharga negatif. Berarti, reaksi ini bersifat eksoterm (melepaskan kalor ke lingkungan).

Gas N2 pada reaksi di atas diperoleh dari udara, sedangkan gas H2 diperoleh dari hasil reaksi gas alam dan air. Untuk menghindari reaksi bolak-balik, kesetimbangan reaksi harus diusahakan bergeser ke arah terbentuknya NH3. Sesuai Asas Le Chatelier, maka harus dilakukan usaha-usaha yang berkaitan dengan :

a) Suhu

Dalam suatu reaksi yang bersifat eksoterm, jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah kiri. Sebaliknya, jika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah kanan. Reaksi pembentukan amonia yang dilakukan pada suhu rendah (200oC) akan menggeser reaksi ke arah kanan, namun reaksinya berjalan lambat. Oleh karena itu, suhu perlu ditingkatkan lagi hingga mencapai suhu ideal, yaitu 600oC.

b) Konsentrasi

Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan.

c) Tekanan

Pada proses pembuatan amonia diperlukan tekanan yang tinggi. Jika reaksi dilakukan pada tekanan rendah, reaksi akan bergeser ke kiri sehingga produk yang diperoleh sedikit. Idealnya, agar reaksi berlangsung ke arah kanan, harus digunakan tekanan yang tinggi. Namun, masalah baru timbul karena reaksi yang harus dilangsungkan pada tekanan tinggi memerlukan peralatan dengan investasi yang besar. Melalui analisis, diperoleh tekanan ideal dengan investasi yang tidak terlalu mahal, yaitu 200-350 atm.

d) Katalis

Pada pembuatan amonia dalam industri, digunakan katalis Fe3O4 yang mengandung K2O, CaO, MgO, Al2O3, dan SiO2. Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk.

Katalis yang dipergunakan untuk mempercepat reaksi memberikan mekanisme suatu reaksi yang lebih rendah dibandingkan reaksi yang tanpa katalis. Dengan energi aktivasi lebih

rendah menyebabkan maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi halangan energi aktivasi sehingga jumlah tumbukan efektif akan bertambah sehingga laju meningkat. 

Berikut gambar proses pembuatan ammonia dengan proses Haber-Bosch

Walaupun sudah diatur dengan maksimal, ternyata hanya 15% amonia yang bisa diambil. Sementara itu, 85% sisa amonia kembali lagi ke arah N2 dan H2 yang akan bereaksi lagi membentuk NH3.

DAFTAR PUSTAKA

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/06/proses-pembuatan-amonia-nh3-menurut-proses-haber-bosch.html

https://evodara.wordpress.com/kimia-kelas-xi/kesetimbangan-kimia/f-reaksi-kesetimbangan-dalam-industri/1-pembuatan-amonia/

http://icuk-sugiarto.blogspot.com/2014/07/pembuatan-unsur-dan-senyawa-amonia.html