commit to user
19 suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm.
Perhatikan contoh soal berikut: Ditentukan reaksi kesetimbnagan:
1 N
2g
+ 3H
2g
⇔
2NH
3g
H = -92,2 kJ 2 H
2
O
g
⇔
½ H
2g
+ O
2g
H = +242 kJ Ke arah mana kesetimbangan bergeser jika suhu dinaikkan?
Jawab: Pada kenaikan suhu, kesetimbangan bergeser ke pihak reaksi endoterm;
Pada kesetimbangan 1, reaksi bergeser ke kiri Pada kesetimbangan 2, reaksi bergeser ke kanan
e. Pengaruh Katalisator Dalam bab 3 telah dijelaskan bahwa katalisator memperbesar laju reaksi
karena menurunkan energi pengaktifan. Penurunan energi pengaktifan tersebut berlaku untuk kedua arah. Jadi, katalisator akan mempercepat laju reaksi maju
sekaligus laju reaksi balik. Oleh karena itu, penggunaan katalisator akan mempercepat tercapainya keadaan setimbang.suatu reaksi yang memerlukan
waktu berhari-hari atau berminggu-minggu untuk mencapai kesetimbangan, dapat dicapai dalam beberapa menit dengan adanya katalisator. Suatu katalisator juga
penting dalam reaksi yang memerlukan suhu tinggi, karena dengan sutu katalisator reaksi seperti itu dapat berlangsung pada suhu yang lebih rendah. Hal
itu akan jadi sangat penting jika reaksi pada suhu tinggi mengurangi rendemen hasil reaksi.
M eskipun katalisator dapat mempercepat pencapaian keadaan setimbang, namun katalisator tidak mengubah komponen kesetimbangan.
III. Kesetimbangan Dalam Industri
Banyak proses pembuatan zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan.agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian
sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan memiinimalkan reaksi balik. Pada bagian berikut kita akan membahas bagaimana prinsip kesetimbangan
diterapkan pada pembuatan amonia dan asam sulfat.
commit to user
20 1. Pembuatan Amonia M enurut Proses Haber-Bosch
Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78 volum. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam.satu-satunya sumber
alam yang penting adalah NaNO
3
yang disebut senyawa Chili. Sementara itu, kebutuhan senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya, untuk industri pupuk,
mesiu, dan bahan peledak. Oleh karena itu, proses sintesis senyawa nitrogen disebut fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri yang sangat pentinng.
M etode yang paling utama adalah dengan 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. Persamaan termokimia realsi sintesis amonia adalah:
N
2g
+ 3H
2g
⇔
2NH
3g
H = -92,4 kJ Pada 25
o
C : Kp = 6,2 x 10
5
Berdasarkan pada prinsip kesetimbangan, kondisi menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan pembentukan NH
3
adalah suhu rendah tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berjalan sangat lambat pada
suhu rendah, bahkan pada suhu 500
o
C sekalipun. Di pihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen.
Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500
o
C dan tekanan sekitar150 – 350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur
dengan Al
2
O
3
, M gO, CaO, dan K
2
O. 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 dipisahakan. M ula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi dimampatkan
hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuaran gas dipanaskan dalam suatu ruangan bersama katalisator sehingga terbentuk amonia. Campuran
gas kemudiann didinginkan sehingga amonia mencair. Gas nitrogen dan gas
commit to user
21 hidroen yang belum bereaksi dan juga amonia yang tidak mencair diresirkulasi,
sehingga pada akhirnya semua diubah menjadi amonia. 2. Pembuatan Asam Sulfat M enurut Proses Kontak
Satu lagi contoh industri yang berdasarkan reaksi kesetimbangan yaitu pembuatan asam sulfat yang dikenal dengan proses kontak. Reaksi yang terjadi
dapat diringakas sebagai berikut: 1. Belerang dibakar dengan udara membentuk belerang dioksida
S
s
+ O
2g
⇔
SO
2g
2. Belerang dioksida dioksidasi lebih lanjut menjadi belerang trioksida 2SO
2g
+ O
2g
⇔
2SO
3g
3. Belerang trioksida dilarutakan dalam asam sulfat pekat membentuk asam pirosulfat
H
2
SO
4aq
+ SO
3g
⇔
H
2
S
2
O
7l
4. Asam pirosulfat direasikan dengan air dapat membentuk asam sulfat pekat H
2
S
2
O
7l
+ H
2
O
l
⇔
H
2
SO
4aq
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 tingi kesetimbangan bergeser ke kiri.
Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500
o
C dengan katalisator V
2
O
5
. sebenarnya tekanan besar akan menguntungkan produksi SO
3,
tetapi ternyata penambahan tekanan tidak diimbangi penambahan hasil yang memadahi. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan besar
melainkan tekanan normal, 1 atm
IV. Tetapan Kesetimbangan
