Makalah KIMFIS 2

MAKALAH KIMIA FISIKA

PEMICU 2: KESETIMBANGAN KIMIA

Tanggal Pengumpulan : 16 Oktober 2015

Kelompok 7

Alver Berlianta Mahdapati (1406607754) Barneus Wanglie S. (1406607760)Farisa Nurizky (1406607962)Ghina Marya N. (1406608025)Inne Puspita Sari (1406608076)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

2015

DAFTAR ISICover…………………………………………………………………………………….. 1

Daftar Isi………………………………………………………………………………… 2

Bab I

Pendahuluan……………………………………………………………………………. 3

Bab II

Pembahasan Pemicu A………………………………………………………………… 4

Pembahasan Pemicu B………………………………………………………………… 13

Pembahasan Pemicu C………………………………………………………………… 17

Bab III

Kesimpulan…………………………………………………………………………….. 19

Daftar Pustaka…………………………………………………………………………. 21

2

BAB I - PENDAHULUAN

Keadaan kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan di mana konsentrasi seluruh zat tidak lagi mengalami perubahan, sebab zat-zat di ruas kanan terbentuk dan terurai kembali dengan kecepatan yang sama. Keadaan kesetimbangan ini bersifat dinamis, artinya reaksi terus berlangsung dalam 2 arah dengan kecepatan yang sama. Pada keadaan kesetimbangan tidak mengalami perubahan secara mikroskopis (perubahan yang dapat diamati atau diukur).

Konsep yang perlu di pahami dalam mempelajari kesetimbangan kimia ini adalah bahwa kesetimbangan kimia ini adalah reaksi bolak balik yang mana memiliki laju yang sama, oleh sebab itu kesetimbangan kimia ini adalah bagian dari keseimbangan kimia dinamis karena yang memiliki laju hanyalah sesuatu yang bergerak bukan statis.

Mempelajari keseimbangan kimia ini tidaklah sulit melainkan hanya harus memiliki ketelitian yang sangat tinggi, oleh sebab itu makalah ini dibuat agar kita mengerti masalah konsep atau prinsip dasar tentang kesetimbangan kimia itu sendiri. Selain itu tujuan dari makalah ini di buat adalah untuk mahasiswa mengerti bagaimana menghitung kesetimbangan kimia dan mengetahui prinsip dasar kesetimbangan kimia itu. Pembelajaran interaktif kimia merupakan suatu pembelajaran yang memudahkan mahasiswa untuk mempelajari dan memahami konsep-konsep kimia. Mahasiswa mampu memahami dan menerapkan konsep kimia mengenai kesetimbangan kimia.

3

BAB II – ISI

Pembahasan Pemicu A

Mulai abad 18, nitrat banyak dibutuhkan dalam industri dan berbagai keperluan. Namun, persediaanya terbatas, sehingga kalium nitrat yang tersedia secara alami sering diguakan sebagai bahan baku utama. Pada abad 19, penggunaan nitrat semakin meningkat, sehingga bahan baku yang tersedia tidak dapat lagi mencukupi permintaan.

Nitrat juga merupakan bahan baku untuk pupuk buatan amonium nitrat, yang menjadi sumber nitrogen organik bagi tumbuhan. Untuk dapat membuat pupuk buatan ini, diperlukan gas amonia dan reaksi dilakukan dalam sebuah reaktor suhu tinggi.

Gas amonia sebagai bahan baku pembuatan pupuk amonium nitrat, dapat dibuat dengan cara mereaksikan H2 dan N2 dengan proses yang dikenal dengan nama Haber-Bosch. Proses Haber-Bosch adalah salah satu proses yang menerapkan teori kesetimbangan kimia. Proses ini sangat sederhana akan tetapi memiliki jumlah perolehan produk harus mengikuti beberapa prinsip yang dikenal sebagai azas Le Chatelier.

1. Senyawa HNO3 merupakan bahan kimia yang digunakan sebagai bahan baku untuk peledak seperti TNT (trinitrotoluene). Jenis asam ini dapat menimbulkan ledakan dahsyat. Sebagai mahasiswa Teknik Kimia, tentunya anda harus tahu sifat fisika dan kimia senyawa tersebut dan bagaimana menanganinya berdasarkan sifat-sifatnya. Berikan analisis mengapa HNO3 dipilih sebagai bahan baku TNT dan mengapa efek ledakannya hanya terjadi setelah membentuk TNT? Jelaskan pendapat anda?Jawaban :

TNT adalah singkatan dari Trinitrotoluene, yaitu merupakan senyawa kimia organik aromatik yang memiliki rumus senyawa C6H2(NO2)3CH3, yang biasa dituliskan dengan nama 2,4,6 – Trinitrotoluene. Dimana, 2,4,6 adalah titik-titik, tempat NO2 menempel dengan karbon didalam siklus aromatic.

TNT memiliki nama IUPAC (International Union of Pure and Apllied Chemical) 2-methyl-1,3,5 – Trinitrobenzene. Senyawa ini memiliki berat molekul sebesar 227,13 gram/mol, sesuai dengan jumlah total berat atom yang menyusunnya. TNT paling banyak dimanfaatkan sebagai bahan peledak dan di dalam industri militer, karena penggunaan-nya cukup mudah dan aman, yaitu kemungkinan terjadinya ledakan spontan atau tidak disengaja sangat kecil, karena titik leleh yang tinggi dan tidak terlalu sensitif terhadap goncangan.

Di dalam dunia industri, TNT dibuat dalam tiga tahap yang identik (tiga kali proses nitrasi). Penjelasan dari skema di atas adalah sebagai berikut :

Langkah pertama : Toluene dinitrasi dengan campuran asam nitrat (HNO3) dengan asam sufat (H2SO4), membentuk mono-nitrotoluene (MNT) dan air,

Langkah kedua : Mono-nitrotoluene (MNT) dipisahkan dari zat pengotor dan dinitrasi kembali dengan campuran asam nitrat (HNO3) dan asam sufat (H2SO4) untuk membentuk Di-nitrotoluene (DNT) dan air,

4

Langkah ketiga : Di-nitrotoluene (DNT) dipisahkan lagi dari zat pengotor dan dinitrasi kembali dengan campuranasam nitrat (HNO3) dan asam sufat (H2SO4) untuk membentuk Tri-nitrotoluene (TNT) dan air

TNT berbeda dengan dinamit. TNT adalah senyawa kimia yang spesifik, sementara dinamit adalah suatu campuran nitrogliserin yang dikompresi menjadi bentuk silinder dan dibungkus dengan kertas. Setelah ledakan, TNT terurai sebagai berikut:

2C7H5N3O6 → 3N2 + 5H2O + 7CO + 7C

Reaksi ini eksotermik dengan energi aktivasi yang tinggi. Adanya karbon pada produk, menyebabkan ledakan TNT memiliki penampilan jelaga. Dan karena TNT memiliki kelebihan karbon, campuran bahan peledak yang kaya dengan senyawa oksigen dapat menghasilkan lebih banyak energi per kilogram dari TNT saja.

Salah satu sifat kimia dari HNO3 adalah jika direaksikan dengan ammonia akan menghasilkan ammonium nitrat. Amonium nitrat menjadi campuran yang mudah meledak ketika dikombinasikan dengan senyawa hidrokarbon, khususnya bahan bakar diesel, atau terkadang minyak tanah. Sehingga saat HNO3 melewati tahap nitrasi, renitrasi, dan nitrasi hingga membentuk TNT barulah timbul sifat eksplosif.

2. Bagaimanakah reaksi pembentukan pupuk ammonium nitrat? Apa bedanya dengan proses Haber-Bosch? Apa yang anda ketahui tentang reaksi kesetimbangan kimia? Bagaimanakah kesetimbangan kimia itu dapat terjadi? Faktor apa saja yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia? Apa yang dimaksud dengan konstanta kesetimbangan kimia? Apa bedanya dengan quotient reaksi? Jelaskan!

Jawaban :Senyawa ammonium nitrat, garam nitrat dari ammonium, memiliki rumus senyawa

NH4NO3, bisa disederhakan menjadi N2H4O3. Ammonium nitrat adalah senyawa Kristal putih padat dan mudah larut dalam air. Senyawa ini biasa digunakan pada bidang agriculture sebagai fertilizer yang kaya akan nitrogen. Selain pada bidang agriculture, senyawa ini juga digunakan untuk menghidrasi garam pada kemasan instan dingin pada proses endotermik. Ammonium nitrat juga banyak digunakan sebagai gas pengisi airbag pada mobil. Sampai saat ini telah dikenal berbagai macam proses pembuatan Amonium Nitrat, diantaranya: Proses Grainer

Proses ini merupakan proses yang sudah tua dan jarang digunakan lagi. Proses ini dilakukan dengan cara memekatkan larutan Amonium Nitrat hasil netralisasi pada evaporator, sehingga konsentrasi larutan mencapai 98–98,5 % berat, pada suhu 305–310 oF. Kristalisasi dilakukan pada Graining Kettle dimana larutan panas diaduk, sampai kristal terbentuk mengandung 0,1% berat moisture. Proses ini mahal dan berbahaya dan butir yang dihasilkan terlalu kecil untuk digunakan sebagai pupuk walaupun cocok untuk amunisi.

Proses PrillingGas Amoniak dan Asam Nitrat di reaksikan dalam sebuah reaktor dengan reaksi netralisasi. Reaksi bersifat eksotermis yang menghasilkan steam. Suhu maksimum reaktor dibatasi 200 oC. Konsentrasi produk keluar reaktor sebesar 86% berat. Larutan Amonium Nitrat tersebut kemudian dipekatkan dengan falling film evaporator. Untuk menghasilkan High Density Amonium Nitrat maka larutan dipekatkan hingga mendekati 99,8% berat (untuk keperluan industri peledak). Larutan kemudian dipompa ke prilling tower, prill Amonium Nitrat yang terbentuk dikeringkan, didinginkan diayak untuk mendapat butir yang seragam kemudian

5

dilapis dengan Kalsium Tri Pospat dan kemudian dipacking. Proses Stengel

Proses ini menghasilkan High Density Amonium Nitrat. Gas Amoniak dan asam nitrat yang telah diberi pemanasan pendahuluan diumpankan secara kontinyu dari atas vertical packed reactor. Suhu reaksi dibatasi pada 200 OC. Larutan Amonium Nitrat yang terbentuk langsung masuk ke dalam cyclon separator yang menjadi satu dengan reaktor. Produk keluar unit separator berupa lelehan Amonium Nitrat dengan kandungan air 0,2 % berat dan suhu lelehan sekitar 200oC. Lelehan tersebut kemudian dibentuk menjadi bola-bola kecil (prill) dengan cara menjatuhkannya melalui menara tembak (prilling tower), atau menjadi serpih (flakes) dengan mendinginkannya diatas sabuk (belt) atau drum. Prill atau serpih Amonium Nitrat selanjutnya diayak untuk mendapatkan ukuran butir yang seragam dan dilakukan pelapisan dengan Kalsium Tri Pospat dalam drum pelapis agar tidak menggumpal ketika disimpan dalam penyimpan.

Proses UhdeProses ini merupakan alternatif yang sangat populer karena mempunyai biaya investasi yang paling renadah. Proses Uhde ini dilakukan dengan mereaksikan gas Amoniak dan Asam Nitrat di dalam reaktor bubbling dengan reaksi netralisasi pada suhu mendekati 200 0C dan tekanan 4 – 5 bar. Larutan keluar reaktor dimasukkan kedalam flash drum setelah itu dipompakan ke evaporator untuk dipekatkan, sedang uap yang keluar dari evaporator sebagian digunakan sebagai media pemanas dan sebagian lagi diumpankan ke absorber sebagai penyerap gas amoniak. Larutan keluar evaporator masuk ke prilling tower, prill Amonium Nitrat yang terbentuk didinginkan dan discreening untuk mendapatkan butir prill Amonium Nitrat yang diinginkan.

Reaksi kimia yang terjadi pada pembentukan Ammonium Nitrat adalah:

NH3   +  HNO3    NH4NO3         H= -20.6 kcal

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, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode utama adalah mereaksikan nitrogen dan hidrogen membentuk amonia. Amonia selanjutnya diubah menjadi senyawa nitrogen lainnya, seperti asam nitrat dan garam nitrat. Proses fiksasi nitrogen buatan ini dilakukan menggunakan proses Haber – Bosch. Berikut tahapan beserta reaksi yang terjadi pada proses Haber-Bosch: Tahapan pertama dalam proses Haber-Bosch menghilangkan senyawa belerang dari bahan

baku ammonia. Belerang perlu dipisahkan karena bersifat antikatalis pada tahpan berikutnya. Penghapusan belerang dilakukan degan hidrogenasi (menambahkan hidrogen) sehingga menghasilkan asam sulfida.

H2 + RSH → RH + H2S Asam sulfida yang terjadi kemudian diserap dan dihilangkan dengan mengalirkannya melalui

oksida dari logam seng sehingga terbentuk senyawa Seng Sulfida (ZnS) dan uap air.

H2S + ZnO → ZnS + H2O Setelah dihilangkan kandungan belerangnya senyawa karbon kemudian direaksikan dengan

katalis untuk menghasilkan senyawa karbon dioksidan dan gas hidrogen.

CH4 + H2O → CO + 3H2

6

Langkah berikutnya adalah mengkonversi CO menjadi hidrogen (dihasilkan hidrogen lebih banyak) dan gas sisa karbondioksida

CO + H2O → CO2 + H2

Karbon Dioksida kemudian dipisahkan dengan penyerapan dalam larutan etanolamin atau dengan penyerapan media absorbsi pada lainnya.

Langkah terakhir dalam memproduksi hidrogen adalah menggunakan katalis methanation untuk menghilangkan residu karbon monoksida dan karbondioksida yang masih tertinggal dalam hidrogen.

Untuk dapat menghasilkan amonia sebagai produk akhir, hidrogen yang sudah dihasilkan kemudian direaksikan dengan nitrogen yang berasal dari udara bebas menghasilkan amonia cair. Tahapan ini dikenal dengan loop sintesis amonia yang juga dikenal dengan proses Haber-Bosch.

3H2 + N2 ↔ 2NH3

Proses Haber – BoschPerbedaan proses haber – bosch dengan proses pembentukan pupuk ammonium nitrat

adalah selain reaksinya yang berbeda, hasil dari kedua reaksi juga berbeda. Pada reaksi Haber – Bosch hasil akhir yang didapat adalah ammonia, ammonia ini kemudian digunakan sebagai bahan baku pada proses pembentukan pupuk ammonium nitrat yang bisa digunakan sebagai fertilizer.

Pada reaksi yang berlangsung bolak – balik, ada saat dimana laju terbentuknya produk sama dengan laju terurainya kembali produk menjadi reaktan. Keadaan reaksi dengan laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi baliknya (ke kiri) dinamakan keadaan setimbang. Reaksi yang berada dalam keadaan setimbang disebut Sistem Kesetimbangan. Ciri-Ciri Kesetimbangan kimia adalah: Hanya terjadi dalam wadah tertutup, pada suhu dan tekanan tetap

Reaksinya berlangsung terus-menerus (dinamis) dalam dua arah yang berlawanan

Laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi balik (ke kiri)

Semua komponen yang terlibat dalam reaksi tetap ada

Tidak terjadi perubahan yang sifatnya dapat diukur maupun diamati.

Suatu reaksi yang berada dalam keadaan setimbang dapat mengalami gangguan oleh faktor-faktor tertentu yang mengakibatkan terjadi pergeseran kesetimbangan. Pergeseran

7

kesetimbangan ini didasari oleh prinsip Le Chatelier yaitu : ‘jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima)’

  Faktor – faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia, antara lain adalah: Pengaruh Perubahan Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

Jika ada penambahan konsentrasi pada suatu zat, maka kesetimbangan akan bergeser kea rah yang menjauhi zat tersebut. Jika suatu zat dikurangi konsentrasinya, maka kesetimbangan akan bergeser kea rah zat tersebut.

Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap KesetimbanganJika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke kiri yaitu reaksi yang bersifat endothermis. Sebaliknya bila suhu reaksi diturunkan maka reaksi akan bergeser ke kanan yaitu reaksi yang bersifat eksothermis. Menaikan suhu, sama artinya kita meningkatkan kalor atau menambah energi ke dalam sistem, kondisi ini memaksa kalor yang diterima sistem akan dipergunakan, oleh sebab itu reaksi semakin bergerak menuju arah reaksi endoterm. Begitu juga sebaliknya

Pengaruh Perubahan Tekanan atau Volume Terhadap KesetimbanganJika tekanan diperbesar maka jumlah mol juga bertambah, dan  volume akan mengecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih kecil. Begitu juga sebaliknya jika tekanan diperkecil maka jumlah mol juga akan kecil, dan  volume akan besar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih besar.

Jumlah relatif dari produk dan reaktan dalam kesetimbangan dapat ditentukan dengan menggunakan konstanta kesetimbangan kimia. Konstanta kesetimbangan kimia(Kc) secara matematis dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Keq =  [C]c [D]d / [A]a [B]b

Dimana reaksi yang berlaku adalah a A  +  b B  <——>  c C  +  d D, dan tanda […] adalah konsentrasi, serta a,b,c,d adalah koefisien reaksi.

Konstanta kesetimbangan terdiri dari konstanta konsentrasi (Kc) yang dipengaruhi konsentrasi zat yang berwujud gas dan cair, dan konstanta kesetimbangan tekanan (Kp) yang dipengaruh tekanan zat dalam wujud gas.

Konstanta kesetimbangan akan berubah bila suhunya dirubah, dan tetap saat suhu tidak berubah. Pada reaksi endoterm, nilai konstanta kesetimbangan akan berbanding lurus dengan suhu, dan akan berbanding terbalik saat reaksinya eksoterm.

Nilai konstanta tekanan (Kp) dihitung dengan menggunakan tekanan parsial suatu zat

Px= mol gas xmol gas total

× P total

Konstanta konsentrasi dan konstanta tekanan dapat dihubungkan melalui persamaan gas ideal pada suhu yang sama

Dimana R adalah tetapan gas ideal sebesar 0,082 atm/molK, T adalah temperature dalam K dan ∆n adalah selisih jumlah koefisien zat dikanan dengan jumlah koefisien zat di kiri.

Untuk mempelajari kecenderungan arah reaksi, digunakan besaran Qc, yaitu hasil perkalian konsentrasi awal produk dibagi hasil perkalian konsentrasi awal reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Jika nilai Qc dibandingkan dengan nilai Kc, terdapat tiga kemungkinan hubungan yang terjadi, antara lain :

1. Qc < Kc

8

Sistem reaksi reversibel kelebihan reaktan dan kekurangan produk. Untuk mencapai kesetimbangan, sejumlah reaktan diubah menjadi produk. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah produk (ke kanan).2. Qc =  Kc

Sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Laju reaksi, baik ke arah reaktan maupun produk, sama.3. Qc > Kc

Sistem reaksi reversibel kelebihan produk dan kekurangan reaktan. Untuk mencapaikesetimbangan, sejumlah produk diubah menjadi reaktan. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah reaktan (ke kiri).

Perbedaan antara konstanta kesetimbangan dan kuosien reaksi adalah, pada konstanta kesetimbangan kita memprediksi kemana arah reaksi, sementara kuosien reaksi digunakan untuk mengetahui kecendrungan arah reaksi.

3. Suatu proses yang erat hubungannya dengan proses Haber-Bosch yang merupakan proses modern dalam pembuatan asam nitrat dengan katalis Pt, dikenal dengan nama proses ostwald. Jelaskan tentang proses ini, tuliskan reaksi apa saja yang terlibat, kesetimbangan apa yang terjadi, terangkan dengan video dan juga flip chart untuk bisa memahami proses ini secara baik.Jawaban:

Asam nitrat dibuat dengan melalui tiga tahap, dikenal dengan proses Oswald, sebagai berikut. Mula-mula amonia dan udara berlebih dialirkan melalui katalis Pt – Rh pada suhu 950 °C, kemudian didinginkan sampai suhu mencapai 150 °C di mana gas dicampur dengan udara yang akan menghasilkan NO2. Gas NO2 dan udara sisa dialirkan ke dasar menara, kemudian disemprotkan dengan air pada temperatur sekitar 80 °C, maka akan diperoleh larutan yang mengandung 70% HNO3.

Reaksi: 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

4 NO2(g) + O2(g) + 2 H2O(l) → 4 HNO3(aq)

Asam nitrat banyak digunakan untuk pupuk (amonium nitrat), obatobatan, dan bahan-bahan peledak, seperti TNT, nitrogliserin, dan nitroselulosa. Asam nitrat juga digunakan pada sistem pendorong roket dengan bahan bakar cair.

4. Tuliskan reaksi pada Haber-Bosch dan terangkan secara sistematis proses pembuatan amonia dan penerapan azas Le Chatelier pada proses tersebut untuk meningkatkan jumlah produk. Bagaimana pengaruh katalis terhadap reaksi diatas? Terjemahkan proses singkatnya.Jawaban:

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.

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan

9

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.

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen 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 :

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25oC : Kp = 6,2×105

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain, 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.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33,35 oC, titik bekunya -77,7 oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 oC & 1657 psi. Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH3(g) pada 0oC, -9,368; 25 oC, -11,04. Pada proses sintesis pd suhu 700-1000oF, akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400- 600oC, dengan tekanan 150-300 atm. Kondisi optimum pembuatan amonia (NH3) dapat digambarkan pada tabel berikut :

Reaksi : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H= -924 kJ

Suhu

10

1. Reaksi bersifat eksoterm

2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan kekanan.

3. Kendala:Reaksi berjalan lambat 400-600Oc

Tekanan

1. Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk.

2. Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan kekanan.

3. Kendala Tekanan sistem dibatasi oleh kemampuan alat dan faktor keselamatan pada 150-300 atm

Konsentrasi

Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan

Katalis

Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan

Fe dengan campuran Al2O3 KOH dan garam lainnya

Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi atau dengan kata lain katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk.

5. Jelaskan salah satu proses/teori untuk pengambilan atau pemanfaatan nitrogen dari udara untuk menghasilkan produk yang lebih bermanfaat dan komersial yang anda ketahui !Jawaban :

Pemisahan udara untuk memperoleh kedua senyawa yaitu nitrogen dan oksigen dalam keadaan mendekati murni dapat dilakukan secara kriogenik dan non-kriogenik. Namun, yang jamak dilakukan oleh industry adalah pemisahan udara melalui metode kriogenik.

Kriogenik adalah proses yang dilakukan dalam temperatur yang sangat rendah. Udara dengan komponen-komponen penyusunnya dicairkan kemudian dilakukan pemisahan dengan metode distilasi yang memanfaatkan konsep perbedaan titik didih antara nitrogen dan oksigen. Ada berbagai macam variasi dalam proses pemisahan udara pada industri gas. Variasi tersebut bergantung pada berbagai hal diantaranya jumlah produk yang hendak dihasilkan, kemurnian produk, tekanan gas berkaitan dengan transportasi fluida, dan lain-lain. Namun secara umum, semua proses pemisahan udara secara kriogenik memiliki tahap-tahap yang sama.

Pemisahan udara secara kriogenik menggunakan perbedaan titik didih antara nitrogen, oksigen, dan argon untuk memisahkan dan memurnikan produk-produk tersebut. Tahap pertama adalah filtering dan kompresi udara. Kompresi umumnya dilakukan hingga tekanan 90 psig atau 6 bar. Udara terkompresi kemudian didinginkan hingga mendekati temperatur ruangan

11

menggunakan alat dengan sistem refrigerasi. Tahap kedua adalah proses penghilangan uap air dan karbon dioksida yang masih tertinggal diudara. Keduanya harus dihilangkan karena pada temperatur yang sangat rendah dapat membeku dan terdeposit pada permukaan alat pemroses. Efisiensi proses penyingkiran ini ditambah dari proses pendinginan sebelumnya yang membuat uap air mengembun saat udara dilewatkan pada kompresor dan terpisah dari udara itu sendiri.

Ada dua metode yang umum digunakan untuk menyingkirkan uap air dan karbon dioksida, yaitu reversing exchangers dan molecular sieve units. Pada reversing exchangers, udara umpan masuk ke dalam alat penukar panas dan didinginkan hingga air dan karbon dioksida membeku pada permukaan dinding alat penukar kalor. Setelah udara lewat, fungsi alat penukar kalor dibalikkan dengan dialirkannya waste gas yang bersifat sangat kering, sehingga menguapkan air dan menyublimkan karbon dioksida. Sementara untuk menyingkirkan hidrokarbon diperlukan pengadsorb tambahan. Pada molecular sieve units, molecular sieve akan mengadsorb uap air serta pengotor lainnya seperti hidrokarbon (untuk desain tertentu) yang terkandung di dalam udara yang dilewatkan. Molecular sieve umumnya terdiri dari dua bagian yang bekerja secara bergantian. Jika salah satu sedang bekerja, maka satu yang lain akan melakukan regenerasi.

Pada tahap berikutnya, udara yang telah bebas pengotor memasuki alat penukar kalor yang akan membawa udara pada temperatur kriogenik (± -185oC). Proses pendinginan ini menghasilkan produk dingin dan waste gas. Waste gas ini kemudian dinaikkan lagi temperaturnya agar kering dan dapat digunakan untuk proses penyingkiran pengotor. Untuk mencapai temperatur kriogenik sehingga proses distilasi dapat dilakukan, pendinginan dilakukan dengan proses refrigerasi yang mencakup proses ekspansi.

Tahap selanjutnya adalah proses distilasi. Banyak pabrik proses pemisahan udara mendasarkan kepada linde’s double distillation collumn process yang memiliki dua unit pemisahan. Unit pertama digunakan untuk mendapatkan produk-produk ringan seperti oksigen dan nitrogen. Unit ini memiliki dua kolom distilasi. Udara yang telah berada pada temperatur kriogenik memasuki kolom pertama yang bertekanan rendah. Temperatur kriogenik udara (-185oC) berada pada rentang titik didih nitrogen (-195,9oC) dan oksigen (-183,0oC) sehingga terjadilah kesetimbangan uap-cair pada sistem nitrogen-oksigen. Nitrogen yang lebih mudah menguap akan lebih mendominasi fasa uap dibandingkan oksigen. Fasa uap yang merupakan produk atas akan diumpankan ke bagian atas kolom kedua, sedangkan produk bawah diumpankan di tengah kolom. Di kolom kedua ini, umpan dari recycle unit dua untuk kolom bagian atas juga masuk. Akhirnya pada kolom kedua inilah produk akhir dihasilkan berupa gas nitrogen dengan kemurnian sekurang-kurangnya 99-99,5% dan oksigen dengan kemurnian 95-99,5%. Cairan yang kaya akan oksigen selanjutnya dilewatkan pada penukar panas tidak langsung dengan udara umpan sehingga dihasilkanlah produk gas oksigen.

Pada unit kedua, terdapat tiga kolom distilasi disertai adanya reaktor pembakar. Nitrogen yang terbawa ke unit kedua ini akan memasuki kolom pertama yang memisahkan nitrogen tersebut untuk direcylce ke unit pertama. Produk yang dikirim ke unit pertama adalah produk atas sementara produk bawah akan dikirim ke kolom kedua. Pada kolom kedua, produk atas akan dikirim ke reaktor sementara produk bawah akan dikirim kembali ke unit pertama. Produk atas kolom kedua ini akan dicampur dengan hidrogen dan dikirim ke reaktor pembakar. Reaktor ini berfungsi untuk menghilangkan hidrogen dengan reaksi pembakaran hidrogen yang menghasilkan air. Air yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan di kolom reflux yang kemudian dibuang ke waste water treatment. Sementara gas yang komponen utamanya adalah nitrogen dan argon akan menjadi umpan kolom ketiga. Di kolom terakhir ini argon dan gas ringan yang masih bercampur akan dipisahkan. Produk utamanya berupa gas argon dan trace gas yang dibuang ke udara. Argon akan dihasilkan sebagai produk bawah sedangkan trace gas lainnya

12

akan dihasilkan sebagai produk atas kolom distilasi.

Pemicu B

Kalsium karbonat yang diperoleh dari sumber – sumber alam, dapat digunakan sebagai pengisi dalam berbagai produk, seperti keramik, kaca, plastik, cat, dan sebagai bahan awal untuk produksi kalsium oksida. Kalsium oksida yang dikenal dengan kapur kotor, dapat diperoleh dari reaksi dekomposisi termal kalsium karbonat. Kalsium karbonat (potongan marmer) dipanaskan sehingga terjadi reaksi dekomposisi, dapat dilakukan dengan dua metode yang berbeda. Metode pertama melibatkan pemanasan potongan marmer dalam tabung tertutup dan CO2 yang dihasilkan dimasukkan dan ditampung dalam suatu tabung tertutup berisi air dan terbentuklah Ca(OH)2 , jika diamati berupa endapan putih. Sementara yang tersisa adalah kapur mentah yangg tidak stabil, dan ketika bertemu dengan CO2 di udara maka terbentuk kembali CaCO3. Sedangkan pada metode (b),potongan marmer dipanaskan padda wadah terbuka untuk mendapatkan endapan kapur kotor.

1. Apa yang anda ketahui dari kesetimbangan dinamik (dynamic equilibrium)? Apakah reaksi

dekomposisi termal kalsium karbonat merupakan salah satu contoh kesetimbangan dinamik? Jelaskan! Jelaskan juga tentang perbedaan kesetimbangan homogen dan heterogen!Jawaban :

Reaksi kimia di alam seringkali tidak mecapai kesempurnaan. Pada beberapa reaksi, suatu zat bereaksi dengan zat yang akan membentuk produk, kemudian produk itu bereaksi lagi membentuk bahan penyusun awalnya. Dengan demikian, dua reaktan A dan B bisa saja membentuk produk C dan D. Kemudian produk C dan D bereaksi lagi membentuk A dan B.

Reaksi yang mempunyai arah maju dan mundur secara bersamaan disebut reaksi dapat balik atau reversible reaction. Kesetimbangan kimia dinamis tercapai pada saat dua reaksi kimia yang berlawanan terjadi pada tempat dan waktu yang sama dengan laju reaksi yang sama. Ketika sistem mencapai kesetimbangan, jumlah masing-masing spesi kimia menjadi konstan (tidak perlu sama).

Contohnya adalah reaksi hydrogen dan bromin yang membentuk hydrogen bromide. Ketika hydrogen dan bromin ditempatkan pada wadah tertutup dan dijaga pada temperature yang sangat tinggi, molekul hydrogen mulai bereaksi dengan bromin membentuk hydrogen bromide.

H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g)

Pada waktu yang sama, molekul hydrogen bromide juga akan terdisosiasi menjadi gas hydrogen dan bromin

2HBr (g) H2 (g) + Br2 (g)Beberapa sifat kesetimbangan dinamis adalah: Konsentrasi seluruh zat akan selalu konstan pada temperature konstan. Itulah yang

disebut kesetimbangan konsentrasi Kesetimbangan dinamis berupa reaksi dapat balik, dapat stabil antara kedua ruas

persamaan reaksi

Reaksi kesetimbangan diatas diraih baik pada ruas kiri maupun kanan. Jadi, jika 2 mol

13

hydrogen direaksikan dengan 2 mol bromin akan didapatkan 4 mol hydrogen bromide, begitu juga sebaliknya.

Kalsium karbonat umumnya bewarna putih dan umumnya sering djumpai pada batu kapur, kalsit, marmer, dan batu gamping. Selain itu kalsium karbonat juga banyak dijumpai pada skalaktit dan stalagmit yang terdapat di sekitar pegunungan. Seperti namanya, kalsium karbonat ini terdiri dari 2 unsur kalsium dan 1 unsur karbon dan 3 unsur oksigen. Setiap unsur karbon terikat kuat dengan 3 oksigen, dan ikatan ini ikatannya lebih longgar dari ikatan antara karbon dengan kalsium pada satu senyawa. Kalsium karbonat bila dipanaskan akan pecah dan menjadi serbuk remah yang lunak yang dinamakan calsium oksida (CaO), proses ini disebut dekomposisi termal kalsium karbonat. Hal ini terjadi karena pada reaksi tersebut setiap molekul dari kalsium akan bergabung dengan 1 atom oksigen dan molekul lainnya akan berikatan dengan oksigen menghasilkan CO2 yang akan terlepas ke udara

CaCO3(s) <——>  CaO(s) +  CO2(g)

Reaksi penguraian kalsium karbonat termasuk pada reaksi dinamis karena reaksinya berlangsung reversible dan memiliki laju sama untuk penguaian dan pembentukan.

Pada kesetimbangan terdapat dua jenis kesetimbangan yaitu heterogen dan homogen. Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang melibatkan reaktan dan produk dalam fasa yang berbeda. Sebagai contoh, saat padatan kalsium karbonat dipanaskan dalam wadah tertutup, akan terjadi reaksi berikut :

CaCO3(s) <——>  CaO(s) +  CO2(g)

Dalam reaksi penguraian padatan kalsium karbonat, terdapat tiga fasa yang berbeda, yaitu padatan kalsium karbonat, padatan kalsium oksida, dan gas karbon dioksida.Sedangkan kesetimbangan homogen adalah ketika reaktan dan produk memiliki fasa yang sama. Contohnya adalah reaksi hydrogen dan bromin yang membentuk hydrogen bromide

H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g)

Pada reaksi pembentukan hydrogen bromida, hanya terdapat satu fasa, yaitu gas.

2. Terangkan mengapa metode (b) lebih berhasil untuk mendekomposisikan CaCO3 dengan mengacu pada prinsip Le Chatelier !Jawaban :

Pada metode (b), potongan marmer dipanaskan pada wadah terbuka untuk mendapatkan endapan kapur. Jika dibandingkan dengan metode (a), yang reaksi dekomposisinya dilakukan pada tabung tertutup, dapat diketahui bahwa reaksi metode (b) terjadi pada suhu dan tekanan yang lebih rendah karena dilakukan pada wadah terbuka. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, terjadinya penurunan suhu dan tekanan mengakibatkan volume akan membesar sehingga akan terjadi pergeseran reaksi ke arah ruas dengan koefisien lebih banyak.

CaCO3 (s) ↔ CaO(s) + CO2 (g)

Berdasarkan reaksi diatas dapat diketahui bahwa jumlah koefisien pada ruas kanan (2) lebih besar dari jumlah koefisien pada ruas kiri (1), maka reaksi bergeser ke arah ruas kanan atau ke arah produk. Bergesernya reaksi ke arah produk mengakibatkan produk yang dihasilkan lebih banyak, karena hal inilah metode (b) lebih berhasil untuk mendekomposisikan CaCO3.

14

3. Tuliskan reaksinya dan turunkan persamaan untuk menentukan konstanta kesetimbangan, apabila diketahui kalsium oksida dan kalsium karbonat adalah padat. Jelaskan bagaimana anda dapat menentukan derajat disosiasi untuk reaksi ini ! apabila ada kenaikan tekanan, reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah mana ? Jelaskan mengapa demikian !Jawaban :

CaCO3 (s) ↔ CaO(s) + CO2 (g)

Konstanta kesetimbangan hanya dapat dihitung saat kondisi zat dalam fasa gas dan liquid, jika reaksi mengandung zat berwujud padat dan cair, maka pangkat konsentrasi zatnya nol, karena zat padat dan cair tidak memiliki konsentrasi. Hanya zat CO2 yang dapat menjadi konstanta perhitungan, sehingga persamaan konstanta kesetimbangan yang terbentuk adalah :

K=[CO2 ]

[CaCo¿¿3][CaO ]01 ¿

K = [CO2 ]1

Kesetimbangan disosiasi adalah reaksi kesetimbangan yang menguraikan suatu zat menjadi zat lain, dan reaksi baliknya adalah kesetimbangan asosiasi/pembentukan. Derajat disosiasi adalah perbandingan jumlah mol terdisosiasi (bereaksi) dengan jumlah mol zat sebelum terdisosiasi (mula-mula) yang dapat dihitung dengan cara :

Nilai derajat disosiasi berkisar 0 ≤ a ≤ 1, jika nilai a = 0, maka tidak ada penguraian yang terjadi. Jika nilai a = 1, maka zat terurai seluruhnya, dan jika nilai 0 < a < 1, maka zat terurai sebagian (setimbang).

Pergeseran kesetimbangan didasari oleh prinsip Le Chatelier yaitu : ‘jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima)’

  Faktor – faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia, antara lain adalah: Pengaruh Perubahan Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

Jika ada penambahan konsentrasi pada suatu zat, maka kesetimbangan akan bergeser kea rah yang menjauhi zat tersebut. Jika suatu zat dikurangi konsentrasinya, maka kesetimbangan akan bergeser kea rah zat tersebut.

Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap KesetimbanganJika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke kiri yaitu reaksi yang bersifat

endothermis. Sebaliknya bila suhu reaksi diturunkan maka reaksi akan bergeser ke kanan yaitu reaksi yang bersifat eksothermis. Menaikan suhu, sama artinya kita meningkatkan kalor atau menambah energi ke dalam sistem, kondisi ini memaksa kalor yang diterima sistem akan dipergunakan, oleh sebab itu reaksi semakin bergerak menuju arah reaksi endoterm. Begitu juga sebaliknya

Pengaruh Perubahan Tekanan atau Volume Terhadap KesetimbanganJika tekanan diperbesar maka jumlah mol juga bertambah, dan  volume akan mengecil

maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih kecil. Begitu juga sebaliknya jika tekanan diperkecil maka jumlah mol juga akan kecil, dan  volume akan besar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih besar.

15

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, penambahan tekanan dengan cara memperkecil volum akan memperbesar konsentrasi semua komponen, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Berdasarkan reaksi diatas koefisien ruas kiri (1) lebih kecil dari koefisien ruas kanan (2), sehingga reaksi bergeser ke arah kiri atau ke arah reaktan.

4. Andaikan reaksi dekomposisi tersebut terjadi pada suhu 1200 K dan ∆G˚ = - 13,8 kJ/ mol, bagaimanakah anda dapat menentukan konstanta kesetimbangan reaksi tersebut ? Apa yang terjadi dengan reaksi tersebut jika suhunya diturunkan atau dinaikan ? Berikan pengaruhnya terhadap nilai konstanta kesetimbangannya ? Berikan satu contoh reaksi !Jawaban : Diketahui : ∆G˚ = - 13,8 kJ/mol T = 1200 KDitanya : K

∆G˚ = - RT ln K-13,8 x 103 = - 8,314 x 1200 x ln K

log10K = 13800

8,314 x1200log10K = 1,38

K = 0,14

Contoh reaksi : CaCO3 (s) ↔ CaO(s) + CO2 (g) ∆H = +178,3 kJ

Reaksi diatas merupakan reaksi dekomposisi CaCO3 yang bersifat endoterm. Apabila suhu pada reaksi tersebut dinaikan, maka berdasarkan prinsip Le Chatelier reaksi akan bergeser ke arah ruas yang membutuhkan kalor (endoterm), pada reaksi ini adalah ruas kiri atau reaktan. Sedangkan jika suhu pada reaksi tersebut diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah ruas yang membebaskan kalor (eksoterm), pada reaksi ini adalah ruas kanan atau produk.

Reaksi kesetimbangan yang berkaitan nilai konstanta kesetimbangannya dapat berubah menurut ketentuan-ketentuan berikut:

1. Jika reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc juga dibalik.

2. Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikali faktor n, maka harga Kc dipangkat n.

3. Jika reaksi-reaksi yang berkaitan dijumlah, maka harga Kc total adalah hasil kali Kc dari reaksi-reaksi yang dijumlah.

Berdasarkan penjelasan diatas, maka didapatkan reaksi seperti berikut :

Reaksi saat suhu dinaikan : CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g) K1 = 0,14

Reaksi saat suhu dinaikan : CaO(s) + CO2 (g) → CaCO3 (s) K2 = 1

0,14 = 7,14

Pada saat suhu mengalami penurunan, arah reaksinya diballik sehingga nilai

konstantanya pun mengalami perubahan menjadi 1K

.

16

Pemicu C

Penambahan bahan aditif pada makanan dapat membuat makanan tersebut menjadi lebih menarik. Salah satu bahan aditif yang sering digunakan adalah zat penyedap rasa dan aroma, yang biasanya berasal dari golongan ester. Seperti diketahui, ester dapat dibuat melalui reaksi esterifikasi asam karboksilat dan alkohol. Pada reaksi ini, biasnya ditambahkan katalis asam.

1. Berikan contoh reaksi esterifikasi, dan jika diasumsikan konsentrasi awal pada molekul produk adalah nol, apa yang dapat anda katakan untuk nilai konsentrasi prosuk reaksi tersebut pada kesetimbangan? Jawaban :

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam alkanoat dengan alkano yang membentuk produk ester dan air. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi bolak balik (reversibel) dan merupakan reaksi yang equilibrium. Salah satu contoh reaksi esterifikasi adalah reaksi pembentukan etil asetat dari reaktan asam asetat dan etanol. Laju reaksi asam karboksilat bergantung pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Jika diamsusikan konsentrasi awal molekul produk adalah nol, maka nilai konsentrasi produk pada reaksi pada kesetimbangan akan berubah dengan berbagai syarat. Penambahan nilai konsetrasi pada kesetimbangan akan bertambah dengan syarat menambahkan pereaksi yang berlebih sesuai. Hal ini harus disesuaikan dengan asas Le Chatalier.

Nilai konsentrasi pada saat kesetimangan dapat diketahui dengan mengetahui hubungan konsentrasi produk dengan energi bebas gibbs, yang berarti mengetahui nilai K dengan persamaan :

∆ Go=−RT ln K

2. Selain digunakan sebagai zat aditif pada makanan, senyawa ester juga banyak digunakan sebagai pelarut, contohnya etil etanoat. Berikan penjelasan alasan pemilihan etil etanoat sebagai pelarut. Andaikan pada reaksi pembentukan etil etanoat konsentrasi asam asetat pada kesetimbangan (suhu 298 K) adalah 0,24 mol/dm3 dan etanol adalah 0,58 dm3, turunkanlah persamaan yang dapat digunakan untuk menentukan nilai konstanta kesetimbangan untuk reaksi tersebut. Jelaskan bagaimana Anda mendapatkan konsentrasi akhir dari semua spesi.Jawaban :

Etil etanoat sering digunakan sebagai pelarut dikarenakan sifatnya sebagai pelarut polar yang volatil, tidak beracun,dan tidak higroskopis. Etil etanoat memiliki titik didih yang rendah sehingga memudahkan pemisahan minyak dari pelarutnya dalam proses destilasi. Untuk menentukan nilai konstanta kesetimbangan pada reaksi digunakan persamaan

∆ G=∆ G °+RT ln K

Pada saat terjadi kesetimbangan, ∆ Gminimal atau ∆ G = 0, sehingga

∆ G °=−RT ln K

17

Reaksi yang terjadi pada esterifiasi adalah :

AcOH ( aq)+EtOH (l )↔ AcOEt (aq )+ H 2O ( l)

Besar ∆ G ° kemudian diperolah dari

∆ G °=(∆ G ° AcOEt (aq )+∆ G°H 2 O(l ) )−(∆ G°AcOH ( aq )

+∆ G °EtOH (l ) )Δ𝐺° = {−332,7 + (−237,13)} – {−396,46 + (−174,78)}Δ𝐺° = −𝑅𝑇 𝐼𝑛 𝐾−1,412,479

=ln K

K=0,56Terakhir untuk mendapatkan konsentrasi produk dalam kesetimbangan:

K=[ AcOET ]

[ AcOH ] [ EtOH ][𝐴𝑐𝑂𝐸𝑡] = 𝐾 [𝐴𝑐𝑂𝐻] [𝐸𝑡𝑂𝐻][𝐴𝑐𝑂𝐸𝑡] = (0,56) (0,24) (0,58)[𝐴𝑐𝑂𝐸𝑡] = 0,08 𝑀Jadi, didapatkan konsentrasi produk dengan molaritas sebesar 0,08 M

18

BAB III – KESIMPULANKesetimbangan kimia adalah suatu keadaan di mana konsentrasi seluruh zat tidak lagi

mengalami perubahan, sebab zat-zat di ruas kanan terbentuk dan terurai kembali dengan kecepatan yang sama. Keadaan kesetimbangan ini bersifat dinamis, artinya reaksi terus berlangsung dalam 2 arah dengan kecepatan yang sama.

Suatu reaksi yang berada dalam keadaan setimbang dapat mengalami gangguan oleh faktor-faktor tertentu yang mengakibatkan terjadi pergeseran kesetimbangan. Pergeseran kesetimbangan ini didasari oleh prinsip Le Chatelier yaitu : ‘jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima)’

  Faktor – faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia, antara lain adalah:

Konsentrasi

Suhu

Tekanan dan Volume

Jumlah relatif dari produk dan reaktan dalam kesetimbangan dapat ditentukan dengan menggunakan konstanta kesetimbangan kimia. Konstanta kesetimbangan kimia(Kc) secara matematis dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Keq =  [C]c [D]d / [A]a [B]b

Dimana reaksi yang berlaku adalah a A  +  b B  <——>  c C  +  d D, dan tanda […] adalah konsentrasi, serta a,b,c,d adalah koefisien reaksi.

Konstanta kesetimbangan terdiri dari konstanta konsentrasi (Kc) yang dipengaruhi konsentrasi zat yang berwujud gas dan cair, dan konstanta kesetimbangan tekanan (Kp) yang dipengaruh tekanan zat dalam wujud gas.

Konstanta kesetimbangan akan berubah bila suhunya dirubah, dan tetap saat suhu tidak berubah. Pada reaksi endoterm, nilai konstanta kesetimbangan akan berbanding lurus dengan suhu, dan akan berbanding terbalik saat reaksinya eksoterm.

Nilai konstanta tekanan (Kp) dihitung dengan menggunakan tekanan parsial suatu zat

Px= mol gas xmolgas total

× P total

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen 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 :

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25oC : Kp = 6,2×105

Kesetimbangan kimia dinamis tercapai pada saat dua reaksi kimia yang berlawanan terjadi pada tempat dan waktu yang sama dengan laju reaksi yang sama. Ketika sistem mencapai kesetimbangan, jumlah masing-masing spesi kimia menjadi konstan (tidak perlu sama).

19

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam alkanoat dengan alkano yang membentuk produk ester dan air. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi bolak balik (reversibel) dan merupakan reaksi yang equilibrium. Salah satu contoh reaksi esterifikasi adalah reaksi pembentukan etil asetat dari reaktan asam asetat dan etanol

Nilai konsentrasi pada saat kesetimangan dapat diketahui dengan mengetahui hubungan konsentrasi produk dengan energi bebas gibbs, yang berarti mengetahui nilai K dengan persamaan :

∆ Go=−RT ln K

20

DAFTAR PUSTAKA

Ikhsan, Drs. Jaslin, 2013. Kesetimbangan Kimia Modul 2 Pembelajaran Kinetika Kimia. Indonesia: UNY.

West, John B., 1999. The Original Presentation of Boyle’s Law. Journal of Applied Physiology, vol. 87 no. 4, 1543-1545.

Petrucci, Ralph H., 2007. General Chemistry: Principles & Modern Application, 9th edition. New Jersey: Pearson.Prentice Hall.

Atkins, P., 1990. Physical Chemistry 4th edition. Oxford : Oxford University.

Maron, Samuel dan Lando, Jerome, 1974. Fundamentals of Physical Chemistry. New York : Macmillan Publishing co. Inc.

E.A. Guggenheim, Thermodynamics, North-Holland Publisching Company, Amsterdam, 1959

G.J. Van Wylen and R.E. Sonntag (1985), Fundamentals of Classical Thermodynamics, Section 5.5 (3rd edition), John Wiley & Sons Inc. New York. ISBN 0-471-82933-1

Macaluso, P., Weil, E. D., Encyclope of Chemical Technology, Vol. 2, 4th ed., John Wiley and Sons.Inc, 1992

NN. Institut Teknologi Bandung. http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/624/jbptitbpp-gdl-departemen-31197-1-transen-a.pdf . Diakses pada Jumat, 9 Oktober 2015 pukul 20.00

UK SI. “The Ammonium Nitrate Materials (High Nitrogen Content) Safety Regulations 2003”. http://www.opsi.gov.uk/si/si2003/20031082.htm (23 Mei 2008)

Zumdahl, Steven S. (2008). "Thermochemistry". Chemistry. Cengage Learning. p. 243. ISBN 978-0-547-12532-9.

21