MAKALAH KIMIA “PENERAPAN KONSEP KESETIMBANGAN KIMIA”
NAMA ANGGOTA : 1. Nuryana Rachmawati
(19)
2. RidhaHidayah
(22)
3. RindangPrasaati D.M .
(24)
4.Zannatul Firdaus N.
(32)
Kelas XI IPA - 4 RSBI SMA NEGERI MOJOAGUNG TAHUN AJARAN 2011/ 2012
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan makalah ini yang berjudul “Penerapan Konsep Kesetimbangan Kimia” Makalah ini berisikan tentang informasi tentang penerapan konsep kesetimbangan kimia dalam berbabagai bidang atau yang lebih khususnya membahas penerapan konsep kesetimbangan dalam bidang industry, dan dalam kehidupan sehari-hari.
Diharapkan
makalah ini dapat memberikan informasi kepada kita semua tentang penerapan konsep kesetimbangan . Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini khususnya ibu guru kami ibu Dwi Mei Endrastuti S.Pd. Yang telah membimbing kami dari awal sampai akhir . Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita.
BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Prinsip – prinsip pergeseran kesetimbangan banyak diderapkan dalam kehidupan sehari-hari dan termasuk juga dalam industri., dalam industri banyak digunakan dalam pembuatan zat kimia karena dengan menggeser kesetimbangan ke arah hasil reaksi yang maksimal dapat membuat produksi lebih efisien.
1.2Manfaat Pembuatan Makalah -
Kelak dimasa mendatang makalah ini dapat dimanfaatkan sebagai sarana pembelajaran dalam pelajaran kimia khususnya mengenai penerapan prinsip kesetimbangan.
-
Membahas tentang pembuatan gas amonia dengan cara Haber-Bosch, produksi asam sulfat dengan cara kontak dan pembuataan asam nitrat menurut proses Ostwald.
1.3Tujuan Pembuatan Makalah -
Dapat mengetahui penerapan sistem kesetimbangan dalam kehidupan manusi, misalnya pada bidang industri.
-
Memberi wawasan dan pengetahuan tentang penerapan sistem keseimbangan dalam industri
-
Mengetahui bagaimana keseimbangan dapat menghasilkan produk yang lebih besar dengan proses yang lebih
BAB II ISI MAKALAH
1. Penerapan Konsep Kesetimbangan Kimia dalam Industri Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi harus menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik. Misalnya:
1. Industri Amonia 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. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :
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. Dilain pihak, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al2O3, MgO, CaO, dan
K2O. Seiring dengan kemajuan teknologi, digunakanlah 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 :
2. Industri Asam Sulfat 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:
a. Belerang dibakar dengan udara membentuk belerang dioksida
b. Belerang dioksida dioksidasi lebih lanjut menjadi belerang trioksida.
c. Belerang trioksida dilarutkan dalam asam sulfat pekat membentuk asam pirosulfat.
d. Asam pirosulfat direaksikan dengan air membentuk asam sulfat pekat.
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. Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500oC
dengan katalisator V2O5. Sebenarnya tekanan besar akan menguntungkan produksi SO3, tetapi penambahan tekanan ternyata tidak diimbangi penambahan hasil yang memadai. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan besar melainkan tekanan normal, 1 atm. 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 hemoglobin dalam sel darah merah. Dalam paru-paru, konsentrasi oksigen cukup tinggi dan hemoglobin 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.
Batu kapur CaCO3 tidak melarut dalam air murni, namun melarut dalam air tanah yang mengandung CO2 terlarut, membentuk kalsium hidrogen karbonat yang melarut.
Reaksi di atas dapat dianggap sebagai jumlah dua reaksi kesetimbangan.
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.
3. Industri Asam Nitrat Asam nitrat digunakan dalam pembuatan pupuk amonium nitrat, bahan peledak seperti nitrogliserin dan trinitrotoluen (TNT), industry zat warna, dan metalurgi. Asam nitrat dapat dibuat dengan cara mereaksikan NO 2 dan air. Metode yang biasa digunakan adalah proses Ostwald yang terdiri atas tiga tahap reaksi.
Tahap 1 : Oksidasi Ammonia Biasanya, proses pembuatan asam nitrat satu paket dengan pembuatan amonia karena sebagian amonia yang dihasilkan dioksidasi untuk menghasilkan gas nitrogen monoksida. Pada reaksi ini, suhu reaksi sekitar 900 0C dan digunakan katalis platina dan rhenium. 4NH3(g) + 5O2(g)
4NO(g) + 6H2O(l)
∆H = -907 kJ
Gas NO optimum, jika suhu reaksi diturunkan dan tekanan diperbesar.
Tahap 2 : oksidasi gas NO Gas NO yang terbentuk selanjutnya dicampurkan dengan udara agar dapat bereaksi dengan oksigen. 2NO(g) + O2(g)
2NO2(g)
∆H = -114 kJ
Gas NO optimum, suhu reaksi diturunkan dan tekanan diperbesar.
Tahap 3 : pembentukan HNO3 Pada tahap akhir ini, gas NO2 direaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat dan gas NO. 3NO2(g) + H2O(l)
2HNO3(aq) + NO(g)
2. Penerapan Konsep kesetimbangan Kimia Dalam Kehidupan sehari-hari 4. Tangki Penyimpan Hidrogen Cair Hidrogen cair merupakan salah satu bahan bakar alternative yang kini mulai digunakan. Salah satu masalah dalam penyimpanan bahan bakar hydrogen untuk kendaraan bermotor dapat diatasi dengan pembentukan hidrida. Menurut penelitian, beberapa logam dapat menyimpan hydrogen cair 50% lebih banyak dari wadah yang biasa digunakan untuk menyimpan hydrogen cair. Dengan memberikan tekanan, hydrogen membentuk hidrida dengan serbuk logam. Ti(s) + nH2(l)
TiH2n(g)
Jika hydrogen digunakan, tekanan akan berkurang sehingga reaksi akan bergeser ke kiri (menghasilkan hidrogen).
5. Kolam Renang dan Bak Penampung Air Untuk mencegah pertumbuhan alga dan bakteri dalam kolam renangatau bak penampung air, ke dalam kolam atau bak biasanya ditambahkan asam hipoklorit (HClO). sinar matahari dapat mempercepat penguraian HClO. Untuk memperlambat penguraian HClO, ke dalam kolam renang ditambahkan asam sianurat karena asam triklorosianurat tidak terurai oleh sinar matahari. H3C3N3O3(aq) + 3HClO(aq) Asam sianurat
Cl3C3N3O3(aq) + 3H2O(l) Triklorosianurat
Jika asam hipoklorit terurai atau mengoksidasi alga atau bakteri, reaksi akan bergeser ke arah kiri (pembentukan asam hipoklorit). Dengan demikian, penggunaan asam hipoklorit dapat dihemat sekaligus mengurangi biaya produksi.
3. Penerapan Konsep Kesetimbangan Kimia Dalam Tubuh Berikut ini beberapa contoh proses dalam tubuh yang melibatkan kesetimbangan kimia.
6. pH Darah dan Jaringan Tubuh. Darah dan jaringan tubuh kita mempunyai pH sekitar 7,4. Dalam darah dan jaringan tubuh terjadi reaksi kesetimbangan antara asam karbonat dalam darah dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen. H2O(l) + CO2(aq) H2CO3(aq) HCO3-(aq) + H-(aq) Jika kita mengonsumsi makanan yang bersifat asam, konsentrasi ion hydrogen bertambah (darah bersifat asam) sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke kiri. Sebaliknya, jika kita mengonsumsi makanan yang bersifat basa, konsentrasi ion hydrogen berkurang (darah bersifat basa), sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan.
7. Metabolisme Karbon Dioksida dalam Tubuh Ketika oksigen diangkut dari paru-paru ke jaringan tubuh, pada saat yang sama karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi sel diangkut dari jaringan tubuh ke paru-paru. Dalam jaringan tubuh, karbon dioksida yang konsentrasinya
relative tinggi melarut dalam darah bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Dengan demikian, reaksi bergeser ke arah kanan. CO2(g)
CO2(aq) + H2O(l)
H2CO3(aq)
Sebaliknya, dalam paru-paru konsentrasi karbon dioksida relatife rendah sehingga karbon dioksida dikeluarkan dari darah ke udara. Oleh karena itu, reaksi bergeser ke kiri.
8. Kesetimbangan dalam Mulut Reaksi kesetimbangan terjadi juga dalam mulut. Email gigi mengandung senyawa kalsium hidroksiapatit, Ca5(PO4)3OH. Di dalam mulut, zat itu akan mengalami reaksi kesetimbangan sebagai berikut. Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)
Reaksi kesetimbangan yang terjadi akan mengalami pergeseran jika kita mengonsumsi makanan yang mengandung asam. Makanan asam mengandung ion H+ sehingga ion tersebut akan mengikat ion PO 43- dan OH-. Akibatnya, reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kanan (konsentrasi Ca5(PO4)3OH) berkurang. Pergeseran reaksi tersebut menyebabkan lapisan email menjadi keropos sehingga timbul sakit gigi.
BAB III PENUTUP
Kesimpulan 1) Penerapan kesetimbangan kimia dalam industri 1.
Pembuatan amoniak menurut proses Haber-Bosch a. Suhu diatur hingga 400oC b. Untuk menangani suhu yang tinggi(4000C) yang menyebabkan laju reaksi bergeser ke arah pereaksi maka digunakan tekanan yang tinggi pula yaitu
sekitar 700atm, ini menyebabkan molekul-molekul semakin rapat sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. c. Menambahkan kosentrasi d. Serta memberi, katalis agar proses laju reaksi terjadi dengan cepat. 2.
Pembuatan asam sulfat menurut proses kontak a. Suhu direndahkan agar laju reaksi berjalan kearah hasil reaksi b. Tekanan harus tinggi dan volumu harus kecil c. Dengan suhu rendah, laju reaksi akan berjalan dengan lambat, selain itu biaya menjadi sangat mahal karena proses dalam suatu pabrik berlangsung pada tekanan tinggi. d. Masalah tersebut ,dapat diatasi dengan penambahan katalis berupa Vanadium pentaoksida(V2O5). 3. Pembuatan Asam Nitrat Proses modern untuk menghasilkan asam nitrat HNO3, adalah oksidasi amonik di udara. Dalam proses ini, amonia dicampur dengan udara berlebih, dan campurannya dipanaskan hingga temperatur tinggi dengan katalis platina. Amonia akan diubah menjadi Nitrogen Oksida (NO2), yang kemudian di oksidasi lebih lanjut di udara menjadi Nitrogen dioksida (NO2). Nitrogen Oksida direaksikan dengan air menghasilkan asam nitrat.
Saran dan Kritik Dengan adanya makalah ini kami berharap agar bisa dimanfaatkan sebaik mungkin dalam proses belajar disekolah dan dengan adanya buku ini para pembaca juga dapat mengetahui manfaat/ penerapan prinsip kesetimbangan dalam bidang industri kehidupan sehari-hari dan kesetimbangan dalam tubuh.
Daftar pustaka Allinge, Norman L., et. al. 1976. Organic Chemistry. New York: Worth publisher. Brady, James E. dan John R. Holum. 1988. Fundamental of Chemistry. New York: John Wiley & Sons, Inc. Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden. 1982. Organic Chemistry. Mashachuset: Willard Grant Press/PWS Publ. Gupto, S. 1988. Advances Level Chemistry Model to Part Examination Papers. Singapore: Foirfield book Publ., Ltd. Wilford, L. D. R. 1987. Chemistry for First Examinations. London: Blackie.
