Penerapan Reaksi Kesetimbangan Kimia

1.      Kesetimbangan kimia dalam Mulut

a.         Kesetimbangan dalam mulut

          Reaksi kesetimbangan terjadi juga dalam mulut. Email gigi mengandung senyawa kalsiumhidrosiapatit, Ca₅(PO₄)₃OH. Di dalam mulut, zat itu akan mengalami reaksi kesetimbangan  sebagai berikut.

Ca₅(PO₄)₃OH (s)    5 Ca²⁺ (aq)  + 3PO₄^3- (aq)  + OH^- (aq)

          Reaksi kesetimbangan yang terjadi akan mengalami pergeseran jika kita mengosumsi makanan yang mengandung asam. Makanan asam mengandung ion H⁺ sehingga ion tersebut akan mengikat ion PO₄^3- dan OH^-. Akibatnya, reaksi kesetimbangan akan bergeser kekanan atau (konsentrasi Ca₅(PO₄)₃OH) berkurang. Pergeseran reaksi tersebut menyebabkan lapisan email menjadi keropos sehingga timbul sakit gigi.

2.      Kesetimbangan Kimia dalam Industri

a.    Proses Haber Bosch

          Amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen yang sangat penting bagi kehidupan, terutama sebagai bahan pembuatan pupuk dan sebagai pelarut yang baik untuk berbagai senyawa ionik dan senyawa polar. Amonia dibuat berdasarkan reaksi antara gas nitrogen dengan hidrogen. Reaksi pembuatan ammonia ini dikemukakan oleh Frizt Haber dan disempurnakan oleh rekannya yakni Karl Bosch. Proses pembuatan amonia ini disebut proses Haber-Bosch.

Tahap 1 :

CH₄ + H₂O  CO + 3H₂

Tahap 2 :

CO + H₂O  CO₂ + H₂

Tahap 3 :

N₂ (g) + 3H₂ (g)  2NH₃          ΔH = -92,4 kJ

          Dalam industri, amonia diproduksi dengan menggunakan proses Haber-Bosch yang mereaksikan gas nitrogen dan hidrogen dengan menggunakan katalis permukaan platina. Pada suhu biasa proses reaksi berjalan lambat 79 sekali. Tetapi jika suhu dinaikkan, reaksi berlangsung jauh lebih cepat. Kenaikan suhu tersebut menyebabkan reaksi bergeser ke arah kiri (pereaksi) sehingga mengurangi produksi amonia.

b.      Proses Kontak

          Bahan utama dalam pembuatan asam sulfat adalah gas SO3. Gas SO3 dibuat dengan cara proses kontak berdasarkan reaksi eksoterm.

2SO₂ (g) + O₂ (g)  2SO₃ (g) ΔH = –191,2 kJ

          Reaksi bergeser ke arah kanan tidak terjadi jika pada suhu kamar. Tetapi kondisi optimal dicapai pada suhu 400oC dengan menggunakan katalis vanadium oksida (V2O5) reaksi berjalan dengan baik, yaitu 98% sempurna.

Tahap 1 : oksidasi S

S (s) + O₂ (g) à SO₂ (g)   ΔH = -297 kJ

Tahap 2 : oksidasi SO₂

2SO₂ (g) + O₂ (g)  2SO₃ (g)   ΔH = -297 kJ

Tahap 3 : pembentukan H₂SO₄

SO₃ (g) + H₂SO₄ (aq) à H₂S₂O₇ (l)

H₂S₂O₇ (l) + H₂O (l) àH₂SO₄ (aq)

c.       Proses Ostwald

          Asam nitrat (HNO3) merupakan asam oksidator kuat yang cukup berbahaya. Asam ini mudah bereaksi dengan logam membentuk gas beracun. Dalam kehidupan sehari-hari, asam nitrat sering digunakan sebagai dasar pembuatan pupuk sebagaimana dengan amoniak. Asam ini juga merupakan bahan dalam pembuatan bahan peledak. Pembuatan asam nitrat dikenal dengan proses Otswald. Proses ini berlangsung dalam 3 tahap, yaitu

Tahap 1 : Oksidasi ammonia

          Gas NO diperoleh dari mereaksikan amoniak dengan oksigen pada suhu 900 oC tekanan 4-10 atm dengan adanya katalis Pt-Rh. Reaksi yang terjadi adalah :

4NH₃ (g) + 5O₂ (g) 4NO (g) + 6H₂O (l)       ΔH = -907 kJ

Tahap 2 : oksidasi gas NO

          Setelah gas NO terbentuk, gas NO didinginkan dahulu sampai suhu mencapai 25-40 oC kemudian direaksikan dengan gas oksigen pada tekanan 7-12 atm. Reaksi yang terjadi adalah :

2NO (g) + O₂ (g)  2NO₂                                ΔH= -114 kJ

Tahap 3 : pembentukan HNO₃

       Pada tahap ini, gas NO2 direaksikan dengan air membentuk HNO3 dan NO. Reaksi yang terjadi :

3NO₂ (g) + H₂O (l)  2HNO₃ (aq) + NO (g)