ASAM NITRAT (HNO3)
MAKALAH
disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sintesis Organik Anorganik yang diampu oleh: Drs. Agustinus Ngatin, M.T.
Oleh Indra Maulana Arifin NIM 161411039 161411039 Selly Cahyani NIM 161411055 161411055
PROGRAM STUDI DIII-TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Pengertian
Senyawa kimia asam nitrat (HNO 3) adalah sejenis cairan korosif yang tak berwarna, dan merupakan asam beracun yang dapat menyebabkan luka bakar. Larutan asam nitrat dengan kandungan asam nitrat lebih dari 86% disebut sebagai asam nitrat berasap, dan dapat dibagi menjadi dua jenis asam, yaitu asam nitrat berasap putih dan asam nitrat berasap merah. As am nitrat merupakan larutan asam kuat yang mempunyai nilai pKa sebesar -2. Di dalam air, asam ini terdisosiasi menjadi ion-ionnya, yaitu ion nitrat NO 3− dan ion hidronium (H 3O+). Garam dari asam nitrat disebut sebagai garam nitrat (contohnya seperti kalsium nitrat atau barium nitrat). Dalam temperatur ruangan, asam nitrat berbentuk uap berwarna merah atau kuning. 1.2
Sifat Fisik
a. Wujud zat : cairan, jernih-kuning b. Bau : tajam c. Titik leleh : -42 C °
d. Titik didih : 86 C °
e. pH (200C) : <1 f. Densitas (200C) : 1,51 g/cm 3 g. BM : 63,0129 g/mol h. Tekanan Uap (20 C) : 56 hPa °
i.
Kelarutan dalam air (20 C) : dapat larut (pembentukan panas) °
1.3
Sifat Kimia
a. Pada suhu biasa akan terurai oleh cahaya/sinar: 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 b. Dapat bereaksi dengan amoniak membentuk garam amonium nitrat: HNO3 + NH4OH → NH4 NO3 + H2O c. Dapat bereaksi dengan unsur-unsur logam serta dapat melarutkan semua logam kecuali emas (Au) dan platina (Pt). d. Reaksi oksidasi utamanya terjadi dengan asam pekat, memfavoritkan pembentukan nitrogen dioksida. (NO2) Cu + 4H+ + 2NO3- → Cu+2 + 2NO2 + 2H2O e. Sifat-sifat asam cenderung mendominasi pada asam nitrat encer, diikuti dengan pembentukan nitrogen oksida (NO) yang lebih diutamakan. 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H 2O f. Karena asam nitrat merupakan oksidator, hidrogen (H2) jarang terbentuk. Hanya magnesium (Mg), mangan (Mn), dan kalsium (Ca) yang bereaksi dengan asam nitrat dingin dan encer yang yang dapat menghasilkan hidrogen: Mg(s) + 2HNO3(aq) → Mg(NO3)2(aq) + H2(g) g. Dapat bereaksi dengan unsur-unsur non logam lo gam C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O atau pun 3C + 4HNO 3 → 3CO2 + 4NO + 2H 2O h. Ketika asam nitrat bereaksi dengan berbagai unsur non-logam, terkecuali silikon serta halogen, biasanya ia akan mengoksidasi non-logam tersebut ke
keadaan oksidasi tertinggi dengan asam nitrat menjadi nitrogen dioksida untuk asam pekat dan nitrogen monoksida untuk asam encer. i.
Semua nitrat larut dalam air. Ketika nitrat direaksikan dengan asam sulfat pekat, menghasilkan uap nitrogen dioksida yang coklat-kemerahan, disertai oleh uap asam nitrat yang berbau menusuk dan berasap dalam udara, akan terbentuk ketika nitrat padat dipanaskan pada reagensia. Asam sulfat encer tidak memberi aksi apapun: 4NO3- + 2H2SO4 → 4NO2 + O2 + 2SO4 2- + H2O
1.4
Kegunaan
Adapun manfaat Larutan Asam Nitrat (HNO 3) diantarnya adalah: a.
Asam nitrat digunakan dalam proses pemurnian Carbon Nanotubes (CNT).
b.
Asam nitrat digunakan sebagai bahan pembuatan pupuk dalam bidang pertanian.
c.
Asam nitrat digunakan sebagai bahan baku pembuatan berbagai bahan peledak, yaitu Trinitrotoluena (TNT) dan Dinitrotoluena (DNT). (DNT).
d.
Asam nitrat digunakan dalam proses pemurnian logam. Sebagai contoh platina, emas dan perak.
e.
Asam nitrat digunakan dalam proses desain barang-barang berbahan tembaga, perunggu dan kuningan.
f.
Asam nitrat digunakan untuk produksi zat warna, obat-obatan, pestisida, detergen, pengawetan makan, dan nitrasi selulosa
g.
Campuran antara asam klorida pekat dan asam nitrat pekat, dengan perbandingan 3:1, biasa digunakan sebagai pelarut logam mulia, yaitu emas dan platina. Campuran tersebut biasa disebut dengan Aqua Regia atau air raja.
h.
Asam nitrat digunakan pula untuk menghilangkan atau membersihkan peralatan laboratorium dari kerak kalsium dan magnesium yang menempel di dalamnya.
BAB 2 SINTESIS
2.1
Bahan Baku
Bahan baku yang terpenting untuk pembuatan asam nitrat adalah ammonia, udara, air, dan katalis kasa platina-10% rhodium. Lokasi pabrik biasanya diusahakan agar tidak jauh dari pabrik ammonia. Oleh karena 1 kg atom nitrogen terkandung dalam hanya 17 kg ammonia, tetapi memerlukan 105 kg asam nitrat 60%, maka biasanya lebih murah bagi para pemakai besar untuk mengangkut ammonia daripada asam nitrat. Untuk menangani larutan asam nitrat diperlukan truk dan mobil baja tahan karat. 2.2
Sintesis
2.2.1
Proses Ostwald Asam nitrat dibuat dengan mencampur nitrogen dioksida (NO 2) dengan air. Menghasilkan asam nitrat yang sangat murni biasanya melibatkan distilasi dengan asam sulfat, karena asam nitrat membentuk sebuah azeotrop dengan air dengan komposisi 68% asam nitrat dan 32% air. Asam nitrat kualitas komersial biasanya memiliki konsentrasi antara 52% dan 68% asam nitrat. Produksi komersial dari asam nitrat melalui proses Ostwald yang ditemukan oleh Wilhelm Ostwald. Ostwald. Proses Ostwald ialah proses kimia untuk pembuatan asam nitrat (HNO3). Wilhelm Ostwald mengembangkan proses ini, dan dia mematenkan proses ini pada tahun 1902. Proses Ostwald process merupakan andalan industri kimia modern, dan proses ini menghasilkan bahan baku utama untuk kebanyakan tipe umum produksi pupuk. Secara historis dan secara praktis, proses Ostwald berkaitan erat dengan proses Haber, yang menghasilkan bahan baku yang diperlukan, ammonia (NH 3).
Ammonia diubah menjadi asam nitrat dalam dua tahapan. Ammonia dioksidasi (dalam arti “dibakar”) melalui pemanasan dengan oksigen dengan adanya katalis seperti platinum dengan 10% rhodium, untuk membentuk oksida nitrat dan air. Langkah ini sangat eksotermis, sehingga sumber panas berguna sekali untuk dimulai:
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) → 4 NO (g) + 6 H2O (g) (ΔH = −905.2 kJ)
Tahap dua melibatkan dua reaksi dan dilakukan dalam peralatan absorpsi yang mengandung air. Oksida nitrat awalnya dioksidasi lagi untuk menghasilkan nitrogen dioksida: Gas ini kemudian mudah diserap oleh air, menghasilkan produk yang diinginkan (asam nitrat, meskipun dalam bentuk encer), sekaligus mengurangi sebagian kembali ke oksida nitrat:
2 NO (g) + O2 (g) → 2 NO2 (g) (ΔH = −114 kJ/mol)
3 NO2 (g) + H2O (l) → 2 HNO 3 (aq) + NO (g) (ΔH = −117 kJ/mol)
NO didaur-ulang, dan asam dipekatkan sampai kekuatan yang diperlukan melalui penyulingan. Alternatifnya, bila tahap akhir dilakukan dalam udara:
4 NO2 (g) + O2 (g) + 2 H2O (l) → 4 HNO3 (aq)
Kondisi khas untuk tahap pertama, yang berkontribusi pada hasil keseluruhan sekitar 98%, adalah: •
Tekanan antara 4 dan 10 atmosfer (sekitar 400-1010 kPa atau 60145 psig).
•
Suhu sekitar 500 K (kira-kira 217 C atau 422,6 F). °
°
Sebuah komplikasi yang perlu dipertimbangkan melibatkan reaksisamping pada langkah pertama yang mengalihkan oksida nitrat kembali ke N2: 4 NH3 + 6 NO → 5 N 2 + 6 H2O
Ini adalah sebuah reaksi sekunder yang diminimalisir oleh pengurangan waktu campuran gas yang berada dalam kontak dengan katalis. 2.2.2
Proses Tekanan Tunggal Produksi asam nitrat dewasa ini dikuasai oleh dua macam pabrik bertekanan tunggal (biasanya dikenal sebagai sistem Amerika atau Du Pont) dan pabrik tekanan ganda (disebut sistem Eropa). Sebuah
kompresor
putar
bertahap
banyak,
yang
mempunyai
pendingin diantara tahap-tahapnya, digerakkan oleh turbin uap dan turbin pemulih tenaga yang disebutkan “ alat ekspansi gas sisa” (tail gas
expander). Pendingin antara tahap diatur sedemikian rupa agar suhu keluar adalah sekitar 230 C pada 1 MPa. °
Udara keluar dibelah, 85 persen masuk ke dalam converter dan 15 persen kedalam penukar kalor dan kolom pemutih. Udara tekan yang panas itu dicampur dengan amonia lewat panas dan dikirik ke converter yang beroperasi pada tekanan 800 sampai 950 kPa. Campuran udara dan ammonia, yang mengandung kira-kira 10% ammonia, dilewatkan melalui 30 lapisan kasa 80 mesh yang terbuat dari platina + 10% rhodium. Pembakaran berlangsung cepat dengan suhu keluar mencapai 940 C. °
Konversi menjadi NO adalah 94 sampai 95 persen dan diperlukan 62 g paduan platina per ton metric kapasitas harian asam. Suhu gas dan konsentrasi ammonia yang masuk reactor merupakan dua parameter yang sangat menentukan. Pada konsentrasi amonia 11,5% sampai 12% bisa terjadi ledakan. Gas masuk harus mempunyai suhu sedikitnya 205 C dan °
sebaiknya 230 C agar lapisan pertama kaca itu tetap berada pada suhu °
reaksi. Tetapi suhu kasa tidak boleh lebih dari 940 C sebab hal ini akan °
menyebabkan katalis yang hilang terlalu banyak. Pada konsentrasi ammonia
10%
kenaikan
suhu
adiabatic
adalah
710 C, °
sehingga
konsentrasi ammonia dibatasi pada 10% Gas keluar dari converter dilewatkan melalui pemanas-lanjut uap, ketel uap kalor limbah, dan pemanas gas sisa dan keluar pada suhu 200 C. °
gas
itu
kemudian
dilewatkan
melalui
pendingin
kondesor
yang
menghasilkan HNO3 40% sampai 45% sebagai produk yang mengandung 40% nitrogen terikat. Baik gas keluar yang sudah didinginkan maupun asam nitrat encer, keduanya dilewatkan melalui absorber, masih pada tekanan penuh sebesar 980 kPa. Absorber-reaktor itu adalah suatu kolom piring tudung-gelembung atau piring tapis dengan gelungan pendingin diatas setiap 20 sampai 50 piring. Gas masuk dari bawah, asam nitrat encer agak keatas pada kolom dan air dingin masuk dari atas. Suhu gas yang keluar bersuhu sekitar 10 C. Pada kolom ini terdapat dua titik cekik (pinch (pinch °
point) yang diakibatkan oleh masalah kinetiknya. Di dekat dasar, laju
reoksidasi NO cukup lambat karena asam pekat yang disitu menghalangi absorpsi NO2 sehingga tidak dapat berlangsung lambat. Di dekat puncak kolom, konsentrasi NOX dan oksigen menjadi sangat rendah sehingga gaya dorong untuk absorbsi itu kecil saja.
BAB 3 BAHAYA DAN PENANGANAN
3.1
1.
Identifikasi Bahaya
Potensi Efek Kesehatan Akut Sangat berbahaya jika terjadi kontak langsung dengan kulit (korosif, iritatif), kontak dengan mata (korosif, iritatif), gangguan pencernaan dan gangguan pernafasan. Dalam bentuk cairan atau fume bisa menyebabkan iritasi mata.
2.
Potensi Efek Kesehatan Kronis •
Efek karsinogenik: tidak ada.
•
Efek mutagenik: tidak ada.
•
Efek teratogenik: tidak ada.
Senyawa ini dapat meracuni paru-paru, membran mukosa, sistem pernafasan bagian atas, kulit, k ulit, mata, dan gigi. Jika J ika terlalu terla lu lama atau berulangberulang ulang terkena, maka dapat menyebabkan kerusakan organ tubuh. Jika terlalu lama mengalami kontak dengan uap, maka dapat menimbulkan iritasi mata kronis dan menyebabkan beberapa iritasi kulit. Jika terlalu lama atau berulang-ulang terkena uap, dapat menyebabkan menyebabkan infeksi pernafasan. 3.2
Penanganan
3.2.1
Pertolongan Pertama
1. Kontak Mata Jika kontak dengan mata, basuh mata dengan air paling tidak selama 15 menit. Gunakan air dingin. Dan segera cari pertolongan medis. 2. Kontak Kulit
Jika kontak, bilas bagian yang terkena asam Nitrat dengan air paling tidak 15 menit sambil melepas pakaian yang terkontaminasi. Cuci pakaian yang terkontaminasi sebelum dipakai lagi. 3. Kontak serius dengan kulit Cuci dengan sabun desinfektan dan oles kulit yang terkontaminasi dengan krim anti-bakteri. Carilah segera pertolongan medis. 4. Penghirupan Jika terhirup, lepaskan ke udara segar. Jika terjadi gangguan pernapasan, berikan pernapasan buatan. Jika sulit bernapas, berikan oksigen. Segera cari pertolongan medis. 5. Penghirupan Serius Evakuasi korban ke daerah yang aman sesegera mungkin. Jika terjadi kesulitan bernafas, longgarkan pakaian korban dan berikan oksigen. Jika korban tidak bernafas, berikan nafas buatan. Hal ini mungkin berbahaya bagi orang yang memberikan nafas buatan sebab bahan-bahan beracun dan korosif dapat terhirup. Segera cari pertolongan medis. 6. Pencernaan Jika tertelan jangan dimuntahkan kecuali diarahkan oleh ahli medis. Jangan memberikan sesuatu pada mulut korban yang tidadk sadar. Loggarkan pakaian korban. Segera cari pertolongan medis.
3.2.2
Menghindari Kecelakaan 1. Tumpahan kecil Encerkan dengan air dan diserap dengan kain, atau serap dengan bahan kering yang inert dan tempatkan dalam wadah pembuangan limbah yang sesuai. Jika perlu, netralkan residu dengan larutan Natrium Karbonat encer. 2. Tumpahan banyak Cairan korosif. Bahan pengoksidasi. Cairan beracun. Tutup kebocoran jika tidak berbahaya. Serap dengan tanah kering, pasir atau bahan yang tidak mudah terbakar lainnya. Jangan menaruh air di samping wadah.
Hindari kontak dengan bahan yang mudah terbakar (kayu, kertas, minyak, kain, dan lain-lain). Jaga kelembaban dengan menggunakan semprotan air. Jangan tumpahkan material. Netralkan residu dengan larutan Natrium karbonat encer.
3.2.3
Penanganan dan Penyimpanan Wadah tetap terkunci, dan kering. Jauhkan dari panas. Jauhkan dari
sumber api dan material yang mudah terbakar. Jangan dimakan. Jangan menghirup gas/asap/ uap. Jangan menambahkan air ke bahan ini. Jika ventilasi tidak baik gunakan peralatan pernafasan yang baik. Jika tertelan, segera cari pertolongan medis dan tunjukkan label bahan. Hindari kontak dengan kulit dan mata, jauhkan dari bahan pereduksi, bahan mudah terbakar, bahan organik, logam, asam, alkali, dan panas matahari. Dapat merusak permukaan logam. Simpan dalam drum logam atau drum papan fiber yang terlapisi menggunakan bagian dalam yang terlapisi polyethylen yang kuat. Jaga wadah dalam keadaan tertutup rapat. Tempatkan wadah di ruang berventilasi dan dingin. Pisahkan dari asam, alkali, agen pereduksi, dan bahan mudah terbakar.
DAFTAR PUSTAKA
Aditama, Redi. 2013. “Asam Nitrat” Nitrat”. http://majalahkimia.blogspot.co.id/2011/06/asam-nitrat.html. [3 Maret 2017] Ansari. 2014. “Proses Ostwald dalam Pembuatan Asam Nitrat”. https://wawasanilmukimia.wordpress.com/2014/03/07/proses-ostwald-dalam pembuatan-asam-nitrat/. [4 Maret 2017] Austin, George T. 1996. Industri Proses Kimia. Diterjemahkan oleh: E. Jasjfi. Jakarta: Erlangga. Basri, Muhammad Hasan. 2016. “Asam Nitrat”. http://gembalailmu.blogspot.co.id/2016/04/asam-nitrat.html. [6 Maret 2017] Lukman. 2009. “Penggunaan Asam Nitrat (HNO 3) di Bidang Industri”. http://anekailmu.blogspot.co.id/2009/10/penggunaan-asam-nitrat-hno3-pada bidang.html. [3 Maret 2017] Winahayati. No Date. “Pengetahuan Bahan Kimia” Kimia ”. http://amakinasyarifah.blogspot.co.id/2011/05/pengetahuan-bahan-kimia.html. [5 Maret 2017]
