Kesetimbangan Kimia dalam Industri

       A.    Pengertian Kesetimbangan

Ilmu kimia mengenal dua jenis reaksi, yaitu reaksi dapat balik (reversible) dan reaksi tidak dapat balik (irreversible). Reaksi reversible adalah suatu reaksi yang berlangsung dalam dua arah. Zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi. Misalnya reaksi pembentukan amonia dari gas hidrogen dan gas nitrogen. Reaksi irreversible adalah suatu reaksi yang berlangsung dalam satu arah. Zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi membentuk pereaksi. Misal reaksi pembentukan garam natrium klorida dari asam klorida dan natrium hidroksida. Suatu reaksi reversible yang memiliki kecepatan pembentukan zat-zat hasil reaksi sama dengan kecepatan pembentukan kembali zat-zat pereaksi, disebut reaksi kesetimbangan. Secara umum reaksi kesetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut.

aA + bB   ------->   cC + dD

Suatu sistem kesetimbangan mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

1.      Merupakan suatu sistem tertutup dan pada suhu konstan

2.      Mempunyai sifat makroskopis yang konstan

3.      Bersifat dinamis

4.   Semua zat pereaksi dan hasil reaksi mempunyai konsentrasi konstan

     B.     Perubahan-Perubahan Kesetimbangan Kimia

Suatu reaksi kesetimbangan dapat bergeser jika diberikan pengaruh tertentu yang dapat berupa perubahan konsentrasi, perubahan tekanan atau volum gas, dan perubahan gas.

1.      Pengaruh Perubahan Konsentrasi

Jika salah satu zat konsentrasinya diperbesar (ditambah), maka reaksi akan bergeser dari arah tersebut, demikian pula jika salah satu zat konsentrasinya diperkecil (dikurangi), maka reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut.

2.      Pengaruh Perubahan Tekanan atau Volum Gas

Jika tekanan diperbesar (volum diperkecil) maka reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang terkecil dan sebaliknya. Oleh karena koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol maka perlu diperhatikan jumlah koefisien gas pada masing-masing ruas.

3.      Pengaruh Perubahan Temperatur

Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm. Jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi yang eksoterm.

4.      Pengaruh Katalis

Katalis tidak mempengaruhi kedudukan kesetimbangan, dalam hal ini katalis memberikan pengaruh yang sama pada laju reaksi ke kanan maupun ke kiri. Katalis hanya mampu mempercepat reaksi, tetapi tidak mempengaruhi kedudukan kesetimbangan ataupun harga tetapan kesetimbangan.

C. Penerapan Konsep Kesetimbangan dalam Industri 
           1.      Pembuatan Amonia (NH₃)

Pada pembuatan amonia umumnya dikenal dengan proses Haber. Menurut proses Haber ini, Amonia dibuat melalui proses kesetimbangan:

N₂(g) + 3H₂(g)    ----->       2NH₃(g) ΔH = -92,2 kJ

Reaksi pembentukan amonia merupakan reaksi eksotermal, sehingga suhu sangat berpengaruh pada kesetimbangan tersebut. Pada suhu tinggi (1000ºC kesetimbangan akan bergeser ke arah pereaksi (endotermis) sehingga pembuatan amonia berlangsung pada suhu lebih rendah (500ºC)

Jumlah koefisien reaksi sebelah kiri anak panah lebih besar dari jumlah koefisien reaksi disebelah kanan anak panah. Penambahan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan amonia. Pada proses Haber ini tekanan yang digunakan sekitar 1000 atm. Amonia yang terbentuk didinginkan sampai cair kemudian diambil, dengan pengambilan tersebut kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan amonia.

2.      Pembuatan Asam Sulfat (H₂SO₄)

Asam sulfat merupakan asam anorganik yang banyak dipakai oleh masyarakat. Salah satu cara pembuatan asam sulfat adalah dengan proses kontak. Pada proses ini digunakan bahan baku belerang. Prinsip reaksinya sebagai berikut.

1.      S + O₂  ------>  SO₂

2.      2SO₂   ------>    2SO₃

3.      SO₃ + H₂SO₄     ------>    H₂S₂O₇

4H₂S₂O₇ + H₂O  ------>   2H₂SO₄

Pada pembuatan H₂SO₄ dengan proses kontak, reaksi nomor 2 dan nomor 4 merupakan reaksi kesetimbangan. Reaksi nomor 2 merupakan reaksi eksotermis

2SO₂ + O₂    ----->   2SO₃    ΔH = -196 kJ

Reaksi berlangsung pada suhu sekitar 475ºC. suhu yang lebih tinggi akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah pereaksi, sedangkan suhu yang lebih rendah menyebabkan reaksi bergeser ke arah pembentukan SO₃, namun pada suhu lebih rendah kesetimbangan akan lebih lama tercapai. Penambahan tekanan akan menyebabkan pergeseran reaksi ke arah pembentukan SO₃. Kepekatan yang dapat dicapai dengan proses kontak sampai 98%.

Daftar Pustaka

Kristianingrum, Susila. 2010. Kesetimbangan Kimia. Makalah Pengabdian Masyarakat. Yogyakarta: UNY

Brady, J.E. and Humiston, E. 1982. General Chemistry. Principles and Strucure. 3^th ed. USA: John Wiley & Sons

(Anastika Suri Irviyanti, 13630028)