Katalis Pencegah Polusi Udara (pada Kendaran Bermotor)

Salah satu penyebab polusi udara disekitar kita yang semakin hari semakin meningkat adalah adanya gas buangan kendaraan bermotor, yang berupa gas berbahaya akibat pembakaran bahan bakar kendaraan yang tidak sempurna seperti gas CO, NO, dan NO₂. Gas CO tidak berbau, tidak berwarna, tidak berasa dan tidak mengiritasi, Namun karbon monoksida akan sangat beracun apabila terhirup oleh manusia dan memasuki sistem peredaran darah karena Gas karbon monoksida (CO) yang masuk dalam sistem peredaran darah akan menggantikan posisi oksigen dalam berikatan dengan hemoglobin (Hb) dalam darah. Gas CO akhirnya mudah masuk ke dalam jantung, otak dan organ vital penunjang kehidupan manusia lainnya. Ikatan CO dan Hb dalam darah akan membentuk karboksi haemoglobin. Ini menyebabkan: Oksigen akan kalah bersaing dengan karbon monoksida sehingga kadar oksigen dalam darah manusia akan menurun drastis. Seperti yang kita tahu, oksigen diperlukan dalam proses metabolisme tubuh sel, jaringan dan organ dalam tubuh manusia. Dengan keberadaan CO di dalam darah, maka akan menghambat metabolisme tubuh manusia. Selain itu Gas CO akan menghambat terjadinya proses respirasi atau oksidasi sitokrom. Hal ini akan mengakibatkan pembentukan energi tidak maksimal. Karbon monoksida akan berikatan langsung dengan sel otot jantung dan sel tulang. Akibatnya terjadi keracunan CO pada sel tersebut dan merembet pada sistem saraf manusia.

Gas NO₂ adalah gas berwarna (warna merah kecoklatan) dan berbau tajam menyengat hidung, sedangakn gas NO tidak berwarna dan tidak berbau. Kedua gas ini bertanggung jawab atas terjadinya hujan asam. Gas oksida nitrogen yang merupakan hasil dari buangan kendaraan bermotor berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air untuk membentuk asam nitrat yang mudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman.

Berbagai cara telah dilakukan untuk menghilangkan polusi udara akibat gas buangan kendaraan bermotor tersebut diantaranya dengan penanaman tanaman hijau diperkotaan. Selain itu salah satu penemuan terakhir merekomendasikan untuk mengkondisikan agar reaksi antara gas CO dengan NO dan hidrokarbon dengan NO₂ yang mulanya hanya dapat berlangsung pada suhu tinggi (mengakibatkan mesin bekerja tidak efektif) kini dapat berlangsung pada suhu rendah yaitu dengan penggunaan suatu katalis. 

Read More

Katalis dalam Kumbang Pembom

Kumbang Pembom (Bombardier beetle) merupakan salah satu jenis serangga yang telah dijadikan obyek bagi sejumlah besar penelitian karena kumbang ini begitu populer dengan senjata kimia sangat canggih dalam tubuhnya. Ketika merasa terancam oleh musuhnya, larutan kimia panas mendidih dan pedih terbentuk dalam tubuhnya. Kemudian serangga ini menyemprotkan zat kimia tersebut ke arah musuh melalui lubang di bagian belakang tubuhnya. Zat kimia tersebut adalah hidrogen peroksida dan hidrokuinon, ketika menghalau musuh dengan cara ini, kumbang pembom sendiri tidak memahami betapa menakjubkan perilaku yang ia tunjukkan. Senjata kimia ini adalah hasil reaksi kimia berantai sangat rumit yang terjadi dalam tubuh serangga tersebut. Dimana cairan atau zat kimia tersebut bercampur dengan katalis enzim yang dikeluarkan oleh kelenjar endotermal yang menempel pada bilik ledakan dengan panas mencapai 100^oC.

Read More

Contoh reaksi berlangsung lambat dan cepat

Kembang API dan Pembakaran Kayu

Pesta kembang api yang tentu meriah dan heboh. Hal ini dapat disaksikan  pada acara-acara seperti menyambut  Tahun Baru, pembukaan Sea Games, pzaembuakaan Grebeg Suro,perayaan hari kemerdekaan, bahkan perayaan hari raya Idhul Fitri.  Keindahan warna-warni kembang api yang memenuhi langit dengan aneka bentuk yang mempesona dapat menjadi hiburan tersendiri dalam sebuah perayaan. Tampak nyalanya gemerlapan menambah warna-warni angkasa dan memperindah serta membuat terang sinar rembulan. Namun, tanpa disadari warna tersebut, sekejap menghilang, cahaya gemerlap dari nyala kembang api tidak lagi kelihatan, dan langit nampak redup kembali. 

Hal ini berbeda sekali ketika kita menyalakan kayu bakar saat memasak atau saat pada api unggun, untuk menyalakan kayu membutuhkan waktu cukup lama, bahkan nyala dari kayu tersebut dapat bertahan lama. Cepat dan lambatnya nyala api serta menghilangnya nyala tersebut, menunjukkan cepat atau lambatnya reaksi kimia dalam kembang api maupun dalam kayu bakar. Cepat dan lambatnya proses reaksi kimia yang berlangsung dapat dinyatakan sebagai laju reaksi.

Dari fenomena tersebut ada reaksi kimia yang berlangsung lambat dan ada reaksi yang berlangsung cepat.

Read More

Korosi/ Perkaratan (Reaksi yang berlangsung lambat)

Secara kimia korosi merupakan salah satu contoh reaksi elektrokimia logam dengan lingkungan yang berlangsung secara alami. Dimana proses korosi merupakan proses kimia yang berlangsung dengan waktu yang lama (proses laju reaksi yang membutuhkan waktu lama). Korosi sendiri adalah kerusakan atau degradasi permukaan bahan material dari logam akibat reaksi redoks antara logam tersebut dengan lingkungan (atau zat-zat dari lingkungan) sehingga menghasilkan senyawa-senyawa tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan, Bangunan maupun peralatan elektronik dengan bahan dasar logam seperti seng, tembaga, dan besi dapat mengalami korosi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Logam yang sering mengalami korosi adalah besi, Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O₃.nH₂O, suatu zat padat yang berwarna merah kecoklatan dipermukaan logam.

Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. Reaksi yang terjadi adalah:

Oksidasi          : Fe_(s) àFe²⁺_(aq) + 2e

Reduksi           : O_2(g) + 4H⁺_(aq) + 4e à 2H₂O_(l)

Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi.

Read More

Pembuatan Asam sulfat

Pembuatan Asam sulfat

         Asam sulfat (H₂SO₄) merupakan asam anorganik yang diproduksi dalam jumlah besar karena mempunyai banyak manfaat dan merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan Asam Sulfat dalam Industri banyak sekali, mulai dai pengolahan logam (pemrosesan bijih mineral) sampai produksi obat-obatan dan manufaktur pupuk, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak. Kegunaan Asam Sulfat tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut:

1.       Asam Sulfat digunakan dalam produksi asam fosfat, (untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen).

2.   Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang regenerasi asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak, ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas sulfur dioksida (SO₂) dan sulfur trioksida (SO₃) yang kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".

3.       Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk mengubah sikloheksanonoksim menjadi kaprolaktam, yang digunakan untuk membuat nilon.

4.       Asam Sulfat juga digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan isobutilena yang menghasilkan isooktana.

5.       Asam Sulfat digunakan dalam pembuatan Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk produksi besi dan baja. Mereaksikan amonia yang dihasilkan pada dekomposisi termal batu bara dengan asam sulfat bekas mengizinkan amonia dikristalkan keluar sebagai garam (sering kali berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.

6.       Asam Sulfat untuk pembuatan aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada serat pulp kertas untuk menghasilkan aluminium karboksilat yang membantu mengentalkan serat pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk membuat aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan mereaksikan bauksit dengan asam sulfat:

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O

       Oleh karena manfaat Asam Sulfat dalam Industri sangat banyak maka dilakukan proses Industri Untuk menghasilkan Asam Sulfat tersebut, dimana proses tersebut diharapkan akan mampu meningkatkan hasil produksi Asam Sulfat dengan biaya produksi murah dan proses yang mudah. Proses pembuatan Asam tersebut dapat melalui Proses Kontak dan Bilik Timbal dengan bantuan Katalis untuk mempercepat pembentukan produk Asam Sulfat tersebut. Proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.    Proses Kontak

Pada pembuatan Asam Sulfat dengan proses Kontak katalis yang digunakan adalah Vanadium (V) Oksida/ Vanadium pentaoksida (V₂O₅). Dengan Proses reaksi yang terjadi adalah adanya reaksi SO₂ dengan oksigen, yaitu sebagai berikut:

SO₂(g) + 1/2O₂(g) → SO₃(g)

Pada reaksi yang terjadi tersebut Jumlah mol gas menurun, agar rendemen produk meningkat dan tidak mengalami penurunan maka reaksi dijalankan pada tekanan total yang tinggi. Reaksi yang dilakukan pada tekanan total yang tinggi akan megakibatkan keuntungan kecil karena dibutuhkan biaya yang tinggi, oleh karena itu diperlukan cara lain untuk menhasilkan keuntungan yang lebih besar yaitu reaksi dilakukan pada tekanan atmosfer. Reaksi pembuatan asam sulfat merupakan reaksi eksotermik, maka semakin rendah suhu, semakin tinggi tetapan kesetimbangan, dan semakin tinggi tingkat terjadinya produk. Namun, karena reaksi pada suhu rendah berlangsung lambat, sehingga selain penggunaan katalis untuk memeprcepat reaksi maka dalam suatu proses dilakukan beberapa tahap reaksi. Dalam proses kontak kadar H₂SO₄ yang dihasilkan sekitar 98% (lebih murni). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

S_(s) + O­_2(g)­ à SO_2(g)

2SO_2(g) + O_2(g)à 2SO_3(g)

SO_3(g) + H₂SO_4(l) à H_2­S₂O₇

2.    Proses Bilik Timbal

Pengembangan bilik-timbal (lead chamber) berukuran kamar, yang digunakan pertama kali oleh John Roebuck pada tahun 1746, secara dramatis memperluas industry pembuatan asam sulfat. Hal ini disebabkan bilik-timbal dapat memproduksi asam sulfat dalam jumlah ratusan pound hingga berton-ton, dan akan menurunkan harga produksi dan menurunkan biaya tenaga kerja karena skalanya yang besar. Dalam proses bilik timbal, campuran sulfur dan kalium nitrat diletakkan dalam cedok (ladle) dan dibakar di dalam bilik besar yang dilapisi timbal, lantainya digenangi dengan air. Gas mengembun pada dinding dan diabsorpsi oleh air. Sesudah proses ini diulang beberapa kali, asam sulfat encer diambil dan dididihkan untuk memekatkannya lebih lanjut. Pengembangan terakhir meliputi penghembusan uap air untuk mempercepat reaksi dengan air dan menyebarkan gas serta memisahkan bilikpembakar dari bilik absorpsi.

Selain itu dalam produksi asam sulfat Joseph gay-Lussac mengambil langkah maju pada tahun 1835, ia membangun menara untuk mengambil kembali NO yang sebelumnya telah dihembuskan ke luar dan mengkonversinya kembali menjadi NO₂ melalui reaksi dengan oksigen. Tepatnya, dalam menara Gay-Lussac, NO dikonversi menjadi asam nitrit (HNO₂) yang dilarutkan dalam asam sulfat berair:

2NO(g) + ½ O₂(g) + H₂O(l) → 2HNO₂(aq)

Asam nitrit kemudian direaksikan dalam menara kedua (yang diberi nama sesuai dengan pengembangnya, John Glover) untuk mengoksidasi sulfur dioksida:

2HNO₂(aq) + SO₂(g) → H₂SO₄(aq) + 2NO(g)

 Reaksi keseluruhan reaksi-reaksi ini ternyata:

SO₂(g) + 1/2O₂(g) +H₂O(l) → H₂SO₄(aq)

Atau secara umum proses bilik timbal dapat diuraikan sebagai berikut:

a.     Gas SO₃ yang berasal dari pembakaran belerang dilarutkan langsung kedalam air.

b.     Katalis yang digunakan berupa casmpuran gas NO dan NO₂ (uap nitrosa).

c.     Kadar H₂SO₄ yang dihasilkan kurang lebih 50%.

d.     Reaksi yang terjadi:

S_(s) + O_2(g) à SO_2(g)

2NO_(g) + O_2(g) à 2NO_2(g)

NO_2(g) + H₂O à H₂SO_4(g)

Read More