Cara Pembuatan Amonia dengan Proses Haber-Bosch (Kesetimbangan Kimia dalam Industri)

Pembuatan Amonia dengan Proses Haber-Bosch

Unsur nitrogen terdapat di atmosfer dan menyusun sebanyak 78% dari volumenya, tetapi karena kelembaman nitrogen, senyawa-senyawa nitrogen tidak banyak terdapat di alam. Metode untuk menyintesis senyawa-senyawa nitrogen yang dikenal sebagai fiksasi nitrogen buatan. Metode utamanya adalah mereaksikan nitrogen dan hydrogen sehingga akan membentuk amonia. 

Ammonia merupakan gas tak berwarna dengan bau yang menyengat dan sangat mudah larut air. Amonia selanjutnya diubah menjadi senyawa nitrogen lainnya, seperti asam nitrat dan garam nitrat. Pupuk urea (CO(NH2)2) merupakan bahan kimia yang terbentuk melalui reaksi NH3 dengan CO2. 

Amonia juga digunakan dalam pembuatan bermacam-macam monomer yang mengandung nitrogen untuk industri nilon, polimer-polimer akrilat, dan busa poliutretan. Amonia juga digunakan dalam industri farmasi, macam-macam bahan organik, anorganik, detergen dan larutan pembersih, pupuk, dan bahan peledak (TNT atau trinitrotoluena).

Dasar teori dari reaksi sintesis amonia dan uji laboratorisnya merupakan penelitian Fritz Haber (1908). Proses haber mensyaratkan reaksi kimia dalam fasa gas pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis yang sesuai. Pada tahun 1913, ketika Badishe Anilin and Soda Fabrik (BASF) menggunakan proses Haber untuk produksi 30.000 kg NH3 per hari. Ammonia diproduksi secara komersial dari N2 dan H2 

Untuk proses ini, gas N2 diperoleh dari hasil penyulingan udara, sedangkan gas H2 diperoleh dari hasil reaksi antara gas alam dengan air. Pada suhu kamar, reaksi ini berlangsung sangat lambat maka untuk memperoleh hasil yang maksimal, reaksi dilakukan pada suhu tinggi, tekanan tinggi, dan diberi katalis besi. Reaksi pembentukan amonia merupakan reaksi eksoterm. 

Menurut Le Chatelier kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 jika suhu rendah. Masalahnya adalah katalis besi hanya berfungsi efektif pada suhu tinggi, akibatnya pembentukan amonia berlangsung lama pada suhu rendah. Berdasarkan pertimbangan ini proses pembuatan amonia dilakukan pada suhu tinggi 450oC (suhu optinum) agar reaksi berlangsung cepat sekalipun dengan resiko kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2 . 

Untuk mengimbangi pergeseran ke arah N2 dan H2 oleh suhu tinggi, maka tekanan yang digunakan harus tinggi sampai mencapai antara 200–400 atm. Tekanan yang tinggi menyebabkan molekul-molekul semakin rapat sehingga tabrakan molekul-molekul semakin sering. Hal ini mengakibatkan reaksi bertambah cepat, sehingga NH3 semakin banyak terbentuk. 

Selain itu untuk mengurangi NH3 kembali menjadi N2 dan H2 maka NH3 yang terbentuk segera dipisahkan. Campuran gas kemudian didinginkan sehingga gas NH3 mencair. Titik didih gas NH3 lebih tinggi dari titik didih gas N2 dan H2 , maka gas NH3 akan terpisah sebagai cairan. 

Gas nitrogen dan gas hidrogen yang belum bereaksi dan gas NH3 yang tidak mencair diresirkulasi, dicampur dengan gas N2 dan H2 , kemudian dialirkan kembali ke dalam tangki.

Referensi:

Watoni, AH., Dini K & Meta J.2016. Kimia untuk Siswa SMA/MA kelas XI. Bandung: Penerbit Yrama Widya. 

Utami, B., Agung NCS., Lina M., Sri Y., Bakti M. 2009. Kimia untuk SMA/MA kelas XI Program Ilmu Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. 

Permana, Irvan.2009. Memahami Kimia SMA/MA untuk Kelas XI Semester 1 dan 2. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. 

Suwardi., Soebiyanto& Th.Eka W. 2009. Panduan Pembelajaran Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. 

Kalsum, S., Poppy KDM & Hasmiati S. 2009. Kimia 2 Kelas XI SMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Buka daftar isi materi Kimia SMA kelas X, XI, XII

Berbagi :