Sebelum kita lanjut membahas penerapan konsep laju reaksi, terlebih dahulu kita ulas kembali terkiat konsep laju reaksi.
Laju reaksi menyatakan laju pengurangan konsentrasi reaktan per satuan waktu atau laju penambahan konsentrasi produk per satuan waktu. Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa hal berikut.
- Konsentrasi
- Temperatur (suhu)
- Luas permukaan bidang sentuh
- Katalis
Setelah konsep dasar laju reaksi dipahami, selanjutnya kita bisa fokus mempelajari laju reaksi dalam kehidupan sehari-hari. Konsep laju reaksi dapat diterapkan di dalam kehidupan sehari-hari dan dunia industri. Penerapan laju reaksi tersebut seperti proses memasak makanan atau minuman, pematangan buah, peristiwa pembusukan, serta dalam dunia industri pembuatan amonia, dan sebagainya.
Berikut ini beberapa contoh penerapan konsep laju reaksi.
Laju Reaksi dalam Kehidupan Sehari-hari
Konsep laju reaksi yang diaplikasikan di dalam kehidupan sehari-hari berhubungan dengan faktor yang memengaruhi laju reaksi kimia. Dengan kita mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi lajunya, suatu reaksi dapat dikendalikan dan diawasi. Reaksi-reaksi yang bermanfaat bagi kehidupan dapat dipercepat untuk memberikan hasil sesuai yang diharapkan. Beberapa contoh hal tersebut yaitu:
- Penerapan faktor luas permukaan bidang sentuh sehingga laju reaksi makin cepat seperti kayu bakar dipotong kecil-kecil sehingga memudahkan dalam penggunaan pada saat dibakar. Contoh lainnya seperti proses pencernaan makanan di dalam tubuh. Sebelum ditelan, makanan dikunyah terlebih dahulu dengan tujuan memperluas bidang sentuh sehingga proses pencernaan selanjutnya menjadi lebih cepat.
- Penggunaan katalis dalam proses produksi sederhana seperti pembuatan roti, tape, dan tempe. Contoh lainnya adalah pematangan buat dapat dipercepat dengan menambahkan gas asetilena yang dihasilkan dari reaksi antara karbit (CaC₂) dengan air (H₂O).
- Penerapan kondisi temperatur (suhu) yang tinggi seperti pada proses memasak akan lebih cepat jika api dibesarkan. Contoh lainnya adalah proses pelarutan gula dalam air panas akan lebih cepat dibandingkan Ketika gula dilarutkan dalam air dingin.
Reaksi-reaksi yang merugikan dapat pula diperlambat sehingga lebih awet. Beberapa contohnya yaitu:
- Reaksi perkaratan logam (korosi) dapat dihambat dengan cara pengecatan (pelapisan dengan cat ataupun minyak).
- Reaksi pembusukan dapat diperlambat dengan cara menyimpan dalam keadaan dingin. Temperatur yang rendah (kecil) menyebabkan proses pembusukan semakin lambat (semakin sedikit) karena tumbukan antar partikel dalam makanan akan menurun sehingga proses reaksi pembusukan akan semakin lama juga.
Penggunaan Katalis dalam Industri Kimia
Katalis merupakan zat yang digunakan untuk membantu mempercepat terjadinya reaksi sehingga laju reaksi meningkat. Katalis hanya sebagai media saja karena di akhir reaksi katalis akan ditemukan kembali.
Katalis sangatlah penting dalam dunia perindustrian. Kebanyakan dunia industri khususnya kimia menggunakan katalis dalam proses produksinya. Contoh industri yang akan kita bahas adalah industri pembuatan amonia dan asam nitrat.
1) Industri Amonia (NH₃)
Bahan dasar pembuatan amonia adalah nitrogen yang melimpah di udara. Bahkan, nitrogen (N₂) merupakan gas yang paling banyak terdapa di atmosfer sekitar 78%. Meskipun demikian, gas nitrogen sulit bereaksi dengan zat lain sehingga senyawanya tidak banyak ditemukan keberadaannya dialam. Senyawa nitrogen satu-satunya hanya ada di alam yaitu natrium nitrat (sendawa chili, NaNO₃).
Kebutuhan akan senyawa nitrogen meningkat dari hari ke hari. Contohnya, kebutuhan pada industri pupuk dan industri bahan peledak. Oleh karena itu, sintesa senyawa nitrogen merupakan proses yang penting. Senyawa nitrogen yang paling penting dan banyak digunakan adalah amonia yang merupakan campuran antara nitrogen dan hidrogen. Setelah itu, amonia dapat diubah menjadi senyawa nitrogen lainnya seperti asam nitrat (HNO₃) dan garamnya.
Konsep dasar dalam teori sintesa amonia disampaikan oleh Fritz Haber pada tahun 1908. Pada pelaksanaannya, apabila Fritz melakukaan sintesis dilaboratorium maka akan diperoleh 1 kg amonia air per harinya. Akan tetapi, produksi tersebut belum memenuhi keperluan sehingga perlu dikembangkan usaha dalam proses produksi amonia dalam kapasitas yang banya.
Proses sintesa amonia diupayakan dengan menggunakan katalis dan memerhatikan kondisi yang sesuai. Selanjutnya, pembuatan amonia ini dikenal dengan nama proses Haber-Bosch. Pada tahun 1913, terwujudlah suatu pabrik yang bisa memproduksi amonia 30.000 kg hari.
Beberapa data mengenai reaksi sintesa amonia sebagai berikut.
- Reaksi kesetimbangan: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)
- Temperatur = 25 ℃, ∆H = -92,38 kJ/mol
- Jenis reaksi : eksoterm karena perubahan entalpi reaksi (∆H) bernilai negatif
Pada proses Haber-Boch diatas, digunakan katalis besi dengan suatu campuran Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O. Jika diharapkan hasil optimum dalam pembuatan amonia maka harus dilakukan tindakan seperti:
- Menggunakan temperatur 370-440 ℃.
- Tekanan sebesar 150 mmHg.
2) Industri Asam Nitrat (HNO₃)
Asam nitrat merupakan salah satu contoh asam anorganik yang sangat penting. Asam nitrat umumnya digunakan untuk membuat pupuk, pewarna, obat-obatan, serta bahan peledak.
Asam nitrat dapat dibuat dari amonia dan oksigen yang disintesa dengan cara pemanasan pada termperatur sekitar 800 ℃ dengan menggunakan bantuan katalis platinum (Pt) - rodium(Rh).
Metode yang sering digunakan untuk pembuatan asam nitrat disebut proses Ostwald. Brikut ini merupakan persamaan reaksi tahapan-tahapan pembuatan asam nitrat.
4NH₃(g) + 5O₂(g) → 4NO(g) + 6H₂O(g)
2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) (tanpa katalis)
2NO₂(g) + H₂O(l) → HNO₂(aq) + HNO₃(aq)
3HNO₂(aq) → HNO₃(aq) + H₂O(l) + 2NO(g)
Semoga bermanfaat.