IMPLEMENTASI KESETIMBANGAN DALAM PEMBUATAN AMONIA

Oleh: Shafa Almaliya (@T24-Shafa)

    Program studi: Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana

e-mail: shafaalmaliya@gmail.com

Abstrak

Kesetimbangan kimia merupakan konsep yang sangat penting dalam ilmu kimia. Kesetimbangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu, suhu, tekanan, volume, dan konsentrasi. Dalam dunia industri, kesetimbangan digunakan sebagai dasar konsep dalam pembuatan suatu senyawa, seperti ammonia dan asam sulfat. Dalam implementasinya, kesetimbangan diterapkan dalam produksi ammonia dengan menaikkan suhu dan menambahkan katalis

Kata kunci: kesetimbangan, industri, amonia

Abstract

Chemical equilibrium is a very important concept in chemistry. Equilibrium is influenced by several faktors, namely, temperature, pressure, volume, and concentration. In the industrial world, equilibrium is used as a basic concept in the manufacture of compounds, such as ammonia and sulfuric acid. In practice, equilibrium is applied in the production of ammonia by increasing the temperature and adding a catalyst

Keywords: equilibrium, industri, ammonia

Pendahuluan

Menurut Ismunandar (2013), kesetimbangan kimia merupakan keadaan reaksi di mana reaksi akan berlangsung hingga mencapai kesetimbangan. Kebanyakan reaksi itu sebetulnya tidak semua adalah reaksi yang sempurna. Kebanyakan reaksi akhirnya berakhir dengan kesetimbangan. Atau secara teoritis semua reaksi itu berkesetimbangan, hanya kesetimbangannya sangat dekat pada produk sehingga praktisnya dianggap berkesudahan.

Kesetimbangan dapat diterapkan dalam dunia industri. Konsep kesetimbangan dapat dilihat pengimplementasiannya dari proses pembentukan suatu senyawa kimia seperti ammonia, asam sulfat, dan lain-lain.

Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia?
2. Apakah faktor yang menyebabkan terjadinya kesetimbangan kimia?
3. Bagaimana implementasi kesetimbangan kimia dalam dunia industri?

Tujuan                        

1.  Untuk mengetahui kesetimbangan kimia.
2. Untuk mengetahui faktor yang menyebabkan terjadinya kesetimbangan kimia.
3. Untuk mengetahui implementasi kesetimbangan kimia dalam dunia industri.

Pembahasan

Menurut Igor (2017), kesetimbangan kimia adalah salah satu konsep terpenting dalam kimia. Perubahan sifat sistem kimia pada kesetimbangan yang disebabkan oleh variasi tekanan, volume, suhu, dan konsentrasi. Kesetimbangan merupakan keadaan dimana reaksi kimia berjalan ke kanan dan ke kiri pada kecepatan yang sama dalam waktu yang bersamaan. Rasio konsentrasi (jumlah) pereaksi dan produk tidak berubah seiring dengan perubahan waktu. Gambar 1.1 menunujukan Reaksi Kesetimbangan N₂O₄ (g) = 2 NO₂ (g)

Gambar 1 Kesetimbangan sumber: 

Dengan berjalannya waktu, konsentrasi reaktan turun dan konsentrasi produk naik hingga tingkat konsentrasi keduanya berada pada kondisi tetap, harga kesetimbangannnya (equilibrium values) dijabarkan sebagai berikut:

1.  Laju reaksi maju dan balik adalah sama.

2.  Keadaan kesetimbangan kimia.

3. Campuran kesetimbangan yaitu campuran reaktan dan produk yang berada pada keadaan setimbang.

4.  Keadaan dinamik ialah ketika reaksi maju dan balik berjalan pada laju yang sama.

Kesetimbangan dapat dipengaruhi dengan faktor-faktor tertentu yaitu, suhu, konsentrasi, tekanan, dan volume. Dalam prinsip Le Châtelier dijelaskan bahwa jika sebuah tekanan diterapkan pada sebuah campuran pada kesetimbangan, reaksi terjadi pada arah yang sebaliknya. Naiknya tekanan disebabkan oleh turunnya volume maka arah akan menuju reaksi ke jumlah mol gas yang lebih sedikit, begitu pula sebaliknya. Dalam keadaan tertentu, pada kesetimbangan heterogen pengaruh tekanan terhadap padatan dan cairan diabaikan sedangkan jika jumlah mol gas reaktan sama dengan jumlah mol gas produk, maka tekanan tidak akan mempengaruhi jalannya reaksi. Sedangkan pengaruh suhu bergantung pada jenis reaksinya, jika keadaan eksotermis suhu naik maka arahnya ke kiri dan jika keadaan endotermis suhu naik maka arahnya ke kanan.

Dalam penerapannya, kesetimbangan dapat diimplementasikan dalam pengolahan industri kimia seperti pembuatan ammonia. Ammonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH₃ yang merupakan salah satu indikator pencemaran udara pada bentuk kebauan. Gas ammonia adalah gas yang tidak berwarna dengan bau menyengat, biasanya ammonia berasal dari aktifitas mikroba, industri ammonia, pengolahan limbah dan pengolahan batu bara. Ammonia di atmosfer akan bereaksi dengan nitrat dan sulfat sehingga terbentuk garam ammonium yang sangat korosif (Yuwono, 2010).

Gambar 2 Sumber: http://ietd.iipnetwork.org/content/ammonia

Sebelum ditemukannya metode pembuatan ammonia oleh Fritz Haber dan Karl Bosch, pembuatan ammonia dilakukan pada suhu ruang yang berjalan sangat lambat dengan hasil yang sedikit. Haber dan Bosch menaikkan suhu dan menambahkan katalis pada reaksi.

N_{2 (g)}+3H_2(g) --> 2NH_3(g)

Dengan menaikkan reaksi hingga 650°C laju reaksi akan berjalan dengan cepat dan menambahkan katalis pada reaksi bertujuan untuk menghasilkan ammonia yang lebih banyak. Pada proses Haber-Bosch, amonia dibuat dari gas alam sebagai sumber H₂ dan udara sebagai sumber N₂. Untuk membuat H₂ dari gas alam ini diperlukan steam (H₂O). Proses dimulai dengan pembuatan gas sintesis yaitu campuran gas H₂ dan N₂ dengan perbandingan 3:1 sesuai yang diinginkan untuk sintesis amonia. Selanjutnya gas sintesis dimasukkan ke reaktor sintesis amonia untuk direaksikan menjadi amonia.

Simpulan dan Saran

Kesetimbangan dapat diimplementasikan dalam dunia industri, salah satunya dalam produksi ammonia. Setelah ditemukannya metode pembuatan ammonia oleh Fritz Haber dan Karl Bosch, pembuatan ammonia dilakukan dengan cara menaikkan suhu dan menambahkan katalis pada reaksi sehingga dapat menghasilka amoia dengan cepat dan hasil yang banyak.

Diharapkan untuk kedepannya, kesetimbangan dapat membantu lebih jauh dalam proses perkembangan industri yang akan datang, sehingga akan memudahkan pegiat industri ke depannya.

Daftar Pustaka

Nova, Igor. 2017. Geometrical Description of Chemical Equilibrium and Le Châ telier’s Principle: Two-Component Systems. Journal of Chemical Education. 95(1). 84-87. Dalam https://sci-hub.se/10.1021/acs.jchemed.7b00665.

Yuwono. 2010. Pandemi Resistensi Antimikroba: Belajar dari MRSA, Jurnal Kedokteran dan Kesehatan. Dalam https://repository.unsri.ac.id/11145/1/JKK_2011.pdf.  (Diakses pada 19 september 2021)

Zulys, Agustino. 2020. Bab 14: Kesetimbangan Kimia. Jakarta: Universitas Indonesia. Dalam https://ocw.ui.ac.id/pluginfile.php/10314/mod_resource/content/2/Bab%2014%20Modul%20Kesetimbangan%20Kimia.pdf. (Diakses pada 18 September 2021)