Reaksi Kesetimbangan Kimia Dalam Industri Dan Kehidupan Sehari-hari

Berdasarkan azas Le Chatelier pada artikel sebelumnya, diketahui bahwa sistem yang berada dalam kesetimbangan akan selalu berusaha untuk mempertahankan kesetimbangannya. Dengan demikian, apabila terjadi aksi maka sistem akan mengalami pergeseran agar kesetimbangan tercapai kembali.

Adapun faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya pergeseran kesetimbangan adalah perubahan konsentrasi, volume dan tekanan, serta suhu. Selain itu, terdapat reaksi kesetimbangan kimia, yaitu reaksi dalam dunia industri dan reaksi kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari.

Reaksi Kesetimbangan Kimia Dalam Industri

Reaksi kesetimbangan banyak diterapkan dalam proses industri kimia. Tujuannya untuk memperoleh hasil produksi yang berkualitas tinggi dalam waktu yang relatif singkat. Oleh karena itu, para ahli kimia industri berusaha mencari metodeyang tepatagardapat memperoleh hasil produksi maksimal. Metode yang ditempuh yaitu membuat kesetimbangan bergeser ke arah produk dan menjaga agar produk tidak kembali menjadi zat awal. Selain itu, menggunakan bahan baku sehemat mungkin dan waktu yang singkat. Kondisi ini dinamakan kondisi ’’optimum”. Di antara industri kimia yang menerapkan kesetimbangan yaitu industri pembuatan amonia dan asam sulfat.

 Pembuatan Amonia (NH3)

Amonia merupakan gas tidak berwarna, mudah larut dalam air, berbau khas, dan merupakan senyawa nitrogen yang sangat penting. Amonia banyak digunakan sebagai pelarut, bahan peledak, obat-obatan, dan bahan dasar pupuk. Amonia dibuat dengan cara mereaksikan gas nitrogen dengan gas hidrogen. Proses pembuatan amonia pertama kali dilakukan oleh Fritz Haber dan Karl Bosch. Oleh karena itu, proses pembuatan amonia dikenal dengan proses Haber-Bosch, dengan persamaan reaksi sebagai berikut.

N₂(g) + 3H₂(g)    ↔ 2NH₃(g)        ∆H = -92 kJ

Reaksi kesetimbangan pada pembuatan amonia tersebut merupakan reaksi eksoterm. Oleh karena itu, kondisi optimum yang harus dilakukan untuk memaksimalkan produksi sebagai berikut.

a. Memperbesar Konsentrasi Reaktan

Penambahan konsentrasi gas N₂ dan H₂ membuat kesetimbangan bergeser ke kanan, ke arah produk. Selanjutnya, produk (NH₃) yang terbentuk segera diembunkan agar terpisah untuk menghindari terjadinya reaksi balik sehingga produk tidak berubah menjadi reaktan.

b. Memperbesar Tekanan

Pada reaksi kesetimbangan amonia, koefisien reaktan lebih besar daripada koefisien produk. Oleh karena itu, untuk memperbanyak produk, tekanan harus dinaikkan hingga 100 MPa. (1 MPa = 1 juta pascal)

c. Menurunkan Suhu

Persamaan reaksi kesetimbangan pembentukan amonia merupakan reaksi eksoterm karena melepaskan kalor. Penurunan suhu akan membuat kesetimbangan pergeseran ke arah eksoterm atau ke arah produk sehingga produk terbentuk. Namun, jika suhu dinaikkan terus menerus, reaksi yang menuju ke kiri (ke arah reaktan) akan berlangsung lebih cepat. Suhu yang digunakan pada proses ini sebesar 500°C. Apabila suhu diturunkan reaksi berjalan lambat. Sebaliknya, jika suhu dinaikkan, amonia (NH₃) yang terbentuk akan mudah terurai menjadi gas N₂ dan H₂.

d. Mertambahkan Katalis

Agar keadaan setimbang mudah tercapai pada reaksi kesetimbangan ditambahkan katalis Fe dan K₂O. Katalis ini akan mempercepat laju reaksi ke arah produk. Setelah kesetimbangan tercapai peran katalis akan berakhir. Dalam industri, sumber gas N₂ adalah udara, sedangkan sumber gas H₂ adalah gas alam.

Pembuatan Asam Sulfat (H2S04)

Pembuatan asam sulfat dilakukan melalui proses kontak. Caranya dengan membakar belerang murni di udara agar terbentuk gas SO₂. Reaksinya:

S (s) + O₂(g) → SO2(g)

Beberapa kegunaan asam sulfat sebagai berikut.

1. Sebagai bahan dasar pada industri cat, plastik, aki, tekstil, dan bahan peledak.
2. Digunakan pada proses pemurnian minyak tanah.
3.  Sebagai bahan dasar pupuk amonium sulfat (ZA) dan asam fosfat (H3P04).
4. Untuk menghilangkan karat besi pada baja sebelum dilapisi seng atau timah.
5. Untuk membuat zat warna.

Pembuatan Gas Klor (Cl2)

Pembuatan gas klor dilakukan dengan proses Deacon. Caranya dengan mengoksidasi gas asam klorida dengan oksigen di udara. Reaksinya berlangsung dengan persamaan sebagai berikut.

2HCI(g) + ⅟₂O₂(g) ↔ H₂O(g) + Cl₂(g)        ∆H = -x kJ

Reaksi tersebut dapat dipercepat dengan katalis CuCI2. Selain dengan katalis, reaksi dapat dipercepat dengan mengatur suhu optimal reaksi, yaitu sekitar 430°C dan tekanan 200 atm. Hal ini karena reaksi kesetimbangan tersebut berlangsung secara eksoterm.

Reaksi Kesetimbangan dalam Kehidupan Sehari-hari

Reaksi kesetimbangan tidak hanya terjadi di dunia industri. Dalam kehidupan sehari-hari, peranan reaksi kesetimbangan juga tidak dapat diabaikan. Keberadaan reaksi kesetimbangan ini dapat menjaga kelangsungan kehidupan kita. Beberapa contoh reaksi kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai berikut.

Pengaturan pH Darah

pH darah dipertahankan sekitar 7,4 oleh larutan penyangga, misalnya H₂C0₃. Plasma darah mengandung gas C0₂. Gas C0₂ membentuk pasangan asam-basa konjugasi antara asam karbonat (H2C0₃) dengan ion hidrogen (H+) untuk mempertahankan pH.

C0₂(g) + H₂O(ℓ) ↔ H₂C0₃(aq)

Apabila darah bersifat basa, jumlah ion H+ akan berkurang karena diikat ion OH- basa sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan. Apabila darah bersifat asam, kesetimbangan bergeser ke kiri karena ion H+ dari asam menambah konsentrasi ion H+ pada H₂C0₃.

Siklus Oksigen dalam Tubuh

Oksigen dalam tubuh manusia diangkut dan diikat oleh hemoglobin dalam darah. Proses ini berlangsung dalam reaksi kesetimbangan berikut.

Hb(aq) + O₂(aq) ↔ HbO₂(aq)

Oksigen diangkut oleh darah ke paru-paru. Semakin lama, jumlah oksigen dalam darah semakin bertambah banyak. Di dalam paru-paru kesetimbangan bergeser ke kanan. Kesetimbangan akan bergeser ke kiri apabila oksigen berada dalam jaringan. Kesetimbangan ke kiri menghasilkan oksigen yang digunakan untuk proses pembakaran.

Proses Fotosintesis

Proses fotosintesis pada tumbuhan hijau atau proses pernapasan (respirasi) pada hewan dan manusia merupakan reaksi kesetimbangan.

Reaksi kesetimbangan ke kanan merupakan reaksi fotosintesis. Saat kesetimbangan bergeser ke kanan, jumlah oksigen akan meningkat. Oksigen ini akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk proses respirasi. Saat kesetimbangan bergeser ke kiri, proses respirasi akan berlangsung cepat, menghasilkan gas C02. Gas C02 selanjutnya digunakan kembali oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis. Proses ini berlangsung terus-menerus membentuk siklus sehingga di alam terjadi kesetimbangan antara gas 02 dan gas C02.

Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Reaksi Kesetimbangan Kimia Dalam Industri Dan Kehidupan Sehari-hari. Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.