KESETIMBANGAN KIMIA DALAM PEMBUATAN ASAM NITRAT

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Riyanti
S830208018/IPA/Psains

I. Pendahuluan

Reaksi yang dapat berlangsung dalam dua arah disebut reaksi dapat balik. Apabila dalam suatu reaksi kimia, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri maka, reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang. Secara umum reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai:

A + B --- C + D

ADA DUA MACAM SISTEM KESETIMBANGAN, YAITU :

1. Kesetimbangan dalam sistem homogen

a. Kesetimbangan dalam sistem gas-gas
Contoh: 2SO₂(g) + O₂(g) --- 2SO₃(g)

b. Kesetimbangan dalam sistem larutan-larutan
Contoh: NH₄OH(aq) --- NH₄⁺(aq) + OH^- (aq)

2. Kesetimbangan dalam sistem heterogen

a. Kesetimbangan dalam sistem padat gas
Contoh: CaCO₃(s) --- CaO(s) + CO₂(g)

b. Kesetimbangan sistem padat larutan
Contoh: BaSO₄(s) --- Ba₂⁺(aq) + SO₄^2- (aq)

c. Kesetimbangan dalam sistem larutan padat gas
Contoh: Ca(HCO₃)²(aq) --- CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)

II. Asam nitrat

Senyawa kimia asam nitrat (HNO₃) adalah sejenis cairan korosif yang tak berwarna, dan merupakan asam beracun yang dapat menyebabkan luka bakar. Larutan asam nitrat dengan kandungan asam nitrat lebih dari 86% disebut sebagai asam nitrat berasap, dan dapat dibagi menjadi dua jenis asam, yaitu asam nitrat berasap putih dan asam nitrat berasap merah.

Asam nitrat murni (100%) merupakan cairan tak berwarna dengan berat jenis 1.522 kg/m³. Ia membeku pada suhu -42 °C, membentuk kristal-kristal putih, dan mendidih pada 83 °C. Ketika mendidih pada suhu kamar, terdapat dekomposisi (penguraian) sebagian dengan pembentukan nitrogen dioksida sesudah reaksi:

4HNO₃ → 2H₂O + 4NO₂ + O₂ (72°C)

yang berarti bahwa asam nitrat anhidrat sebaiknya disimpan di bawah 0 °C untuk menghindari penguraian. Nitrogen dioksida (NO₂) tetap larut dalam asam nitrat yang membuatnya berwarna kuning, atau merah pada suhu yang lebih tinggi.

Sebagai mana asam pada umumnya, asam nitrat bereaksi dengan alkali, oksida basa, dan karbonat untuk membentuk garam, seperti amonium nitrat. Karena memiliki sifat mengoksidasi, asam nitrat pada umumnya tidak menyumbangkan protonnya (yakni, ia tidak membebaskan hidrogen) pada reaksi dengan logam dan garam yang dihasilkan biasanya berada dalam keadaan teroksidasi yang lebih tinggi.Karenanya, perkaratan (korosi) tingkat berat bisa terjadi. Perkaratan bisa dicegah dengan penggunaan logam ataupun aloi anti karat yang tepat.

Asam nitrat memiliki tetapan disosiasi asam (pK_a) 1,4: dalam larutan akuatik, asam nitrat hampir sepenuhnya (93% pada 0.1 mol/L) terionisasi menjadi ion nitrat NO₃ dan proton terhidrasi yang dikenal sebagai ion hidronium, H₃O⁺.

HNO₃ + H₂O → H₃O⁺ + NO₃^-

III. PROSES PEMBUATAN ASAM NITRAT

Proses pembuatan asam nitrat di industri dipelopori oleh Oswald (1901) dengan mengkonversi ammonia menjadi asam nitrat dengan membakar ammonia ditambah dengan katalis platina.

Pada proses ini dibutuhkan suhu tinggi, NH₃ dengan penambahan katalis diubah menjadi NO, yang kemudian didinginkan dan dioksidasi oleh udara menghasilkan NO₂. Nitrogen dioksida bereaksi dengan H₂O untuk memproduksi HNO₃ dan sedikit NO. NO diproduksi pada tahap 3 kemudian direcycle ke tahap 2.

4NH_{3 (g)} + 5O₂ → 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

NO_2(g) + H₂O(l) → 2 H+ + NO_3- + NO_(g)

IV.Kesimpulan

1. kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri maka, reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang

2. Senyawa kimia asam nitrat (HNO₃) adalah sejenis cairan korosif yang tak berwarna, dan merupakan asam beracun yang dapat menyebabkan luka bakar.

3. Proses pembuatan asam nitrat di industri dipelopori oleh Oswald (1901) dengan mengkonversi ammonia menjadi asam nitrat.

4. Proses pembuatan asan nitrat

4NH_{3 (g)} + 5O₂ → 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

3NO_2(g) + H₂O(l) → 2 H+ + NO_3- + NO_(g)

V. Daftar Pustaka

H.A Amirudin. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Ilmiah. Jakarta. PT Gramedia Pustaka Utama

Robyn V. Young. 2000. World of Chemistry. Michigan. Gale Group.

Whitten.Davis.Peck. 1981. General Chemistry. Florida. Saunders College Publishing.

http://id.wikipedia.org/wiki/nitrat

REAKSI REDOKS PADA PEMURNIAN LOGAM

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Riyanti
S830208018/IPA/Psains

I. Pengertian Oksidasi dan Reduksi (Redoks)

Reaksi redoks adalah suatu proses/reaksi reduksi oksidasi yang berlangsung secara spontan. Dalam artian selama berlangsungnya oksidasi, oksidatornya tersendiri akan tereduksi pula. Begitu juga sebaliknya dengan demikian suatu proses oksidasi selalu disertai proses reduksi dan sebaliknya. Redoks kadang-kadang juga sebagai suatu perubahan kimia yang didalamnya terdapat peralihan electron dari suatu atom/ molekul/ion ke atom/molekul/ion lain. Berdasarkan Whitten ; 1981 “Oxidation is an algebraic increase in oxidation number and corresponds to the loss, or apparent loss, of electrons. Reduction is an algebraic decrease in oxidation number and corresponds to a gain, or apparent gain, of electrons”. Dalam proses-proses elektrokimia dalam sel-sel, oksidasi (pada anoda) dan reduksi (pada katoda) juga terjadi. Semua reaksi redoks melibatkan perubahan valensi dan keadaan bilangan oksidasi.

Reaksi reduksi sering terjadi dalam kehidupan seperti proses fotosintesis dimana karbonidoksida dan air tersduksi untuk membentuk karbohidrat yang merupakan sumber energy pada hewan dan tumbuhan. Pembakaran gas didalam tubuh organism adalah peristiwa reaksi reduksi contoh :

CH₄ (g) + 2O₂(g) → CO₂ (g) + 2H₂O(g)

II. Besi (Fe)

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Besi murni berwarna putih dan berkilau serta merupakan logam yang agak lembut, rapuh dan mudah ditempa serta dapat regang. Sifat rapuhnya disebabkan, biasanya adanya sejumlah kecil kotoran yang mencemarinya, misalnya belerang. Sampai pad asuhu 768oC, besi merupakan feromagnetik, akan termagnetisasi secara kuat bila ditaruh dalam suatu medan magnet, tapi diatas suhu itu sifat-sifat magnetiknya akan hilang. Besi termasuk unsur transisi dialam dan dalam bijih-bijih mineral: Fe2O3 (haematit);Fe3O4 (magnetit); FeO(OH).nH2O (limonit);FeS (pirit); dsb.

III. Proses pemurnian besi

Biji besi diekstraksi dalam sebuah tanur tinggi dengan menggunakan kokas, batu gamping dan udara panas. Kokas dan udara panas membentuk karbon monoksida. Lalu meruduksi bijih besi yang mengandung SiO2, menjadi besi. Batu gamping mengenyahkan kotoran-kotoran yang bersifat asam dan membentuk lapisan terak diatas besi cair dibagian bawah tanur tersebut. Pada pengolahan besi dalam sebuah tanur tinggi, ada empat daerah proses:

1. Daerah pengeringan. Kokas (C) dan bijih besi (Fe₂O₃) dikeringkan dulu pada suhu ± 500^oC

2. Daerah reduksi. Disini terjadi macam-macam reaksi:

(a) C +O₂ → CO₂

(b) CO₂ + C →2CO

(c) 2FeO₃ + CO ₂ →Fe₃O₄ + CO₂

(d) Fe₃O₄ + CO →3 FeO + CO₂

(e) FeO + CO → Fe + CO₂

Salah satu perubahan awal yang dialami oleh Fe₂O₃ terjadi dalam daerah yang relative dingin yaitu ± 200^oC. Oksida dengan komposisi Fe₂O₃ juga terdapat secara alamiah sebagai magnetit, suatu oksida besi magnetit yang bisa dianggap sebagai oksida campuran antara fero dan feri: FeO.Fe₂O₃. Pada suhu yang agak tinggi sedikit,± 350^oC, berlangsung reduksi lebih lanjut dari oksida besi tersebut. Reaksi (e) terjadi pad abagian bawah tanur, pada suhu yang lebih tinggi lagi.

3. Daerah karburasi. Sebagian besi menyerap karbon

4. Daerah pencairan. Besi mencair pada suhu ± 1000^oC dan besi cair terlindung oleh lapisan terak (garam silikat yang terjadi sebagai hasil tambahan bisa dimafaatkan untuk membuat pupuk buatan : CaO + SiO₂ CaSiO₂)

Besi yang diperoleh dari tanur tiup tersebut adalahbesi kasar cair yang mengandung kotoran S, P dan Si serta 4%

Figure 1: tanur pemurnian besi

http://id.wikipedia.org/wiki/Besi

IV. Kesimpulan

1. Reaksi redoks adalah suatu proses/reaksi reduksi oksidasi yang berlangsung secara spontan.

2. Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

3. Biji besi diekstraksi dalam sebuah tanur tinggi dengan menggunakan kokas, batu gamping dan udara panas.

4. Pada pengolahan besi dalam sebuah tanur tinggi, ada empat daerah proses:

a. Daerah pengeringan. Kokas (C) dan bijih besi (Fe₂O₃) dikeringkan dulu pada suhu ± 500^oC

b. Daerah reduksi. Disini terjadi macam-macam reaksi:

1) C +O₂ → CO₂

2) CO₂ + C →2CO

3) 2FeO₃ + CO ₂ →Fe₃O₄ + CO₂

4) Fe₃O₄ + CO →3 FeO + CO₂

5) FeO + CO → Fe + CO₂

c. Daerah karburasi. Sebagian besi menyerap karbon

d. Daerah pencairan. Besi mencair pada suhu ± 1000^oC dan besi cair terlindung oleh lapisan terak (garam silikat yang terjadi sebagai hasil tambahan bisa dimafaatkan untuk membuat pupuk buatan : CaO + SiO₂ CaSiO₂)

V. Daftar Pustaka

H.A Amirudin. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Ilmiah. Jakarta. PT Gramedia Pustaka Utama

Robyn V. Young. 2000. World of Chemistry. Michigan. Gale Group.

Whitten.Davis.Peck. 1981. General Chemistry. Florida. Saunders College Publishing.

http://id.wikipedia.org/wiki/Besi

GANGGUAN KESEIMBANGAN PH DALAM DARAH

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Riyanti
S830208018/IPA/Psains

I. Pendahuluan

Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya. Satuan derajat keasaman adalah pH :
Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh Satuan derajat keasaman adalah ph: · ph 7,0 adalah netral, · ph diatas 7,0 adalah basa (alkali) dan ph dibawah 7,0 adalah asam. Suatu asam kuat memiliki ph yang sangat rendah (hampir 1,0); sedangkan suatu basa kuat memiliki ph yang sangat tinggi (diatas 14,0).

Buffer adalah zat yang dapat mempertahankan pH ketika ditambah sedikit asam/basa atau ketika diencerkan. Buffer terdiri dari asam lemah dan garamnya/basa konjugasinya atau basa lemah dan garamnya/asam konjugasinya. Salah satu contoh larutan buffer adalah darah. Buffer dalam darah terdiri dari H2CO3 ( asam lemah ) dan HCO3- ( basa konjugasinya ). Buffer tersebut dapat mempertahankan pH darah sekitar 7,35 – 7,45 dengan reaksi sebagai berikut ;

H₂CO₃ + OH^- => HCO^3- + H₂OHCO^3- + H⁺ => H₂CO₃

Buffer dalam darah termasuk buffer asam. Buktinya, jika darah tidak memiliki buffer maka ketika minum jus jeruk yang kecut, tubuh kita dapat mengalami asidosis ( pH darah asam ). Darah memiliki ph antara 7,35-7,45. Keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan ph yang sangat kecilpun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ.

Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1. Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia
   Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.
2. Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah.
   Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan.

Penyangga pH yang paliing penting dalam darah menggunakan bikarbonat.
Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam).

Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.

3. Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel.
   Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan).

Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan.
Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksidadarah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam.
Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.

II. Gangguan asam basa sederhana

Gangguan asam basa primer dan kompensasinya dapat diperlihatkan dengan memakai persamaan yang dikenal dengan persamaan Henderson-Hasselbach. Persamaan asam basa adalah sebagai berikut:

Persamaan ini menekankan bahwa perbandingan asam dan basa harus 20:1 agar pH dapat dipertahankan dalam batas normal. Persamaan ini juga menekankan kemampuan ginjal untuk mengubah bikarbonat basa melalui proses metabolik, dan kemampuan paru untuk mengubah PaCO₂ (tekanan parsial CO₂ dalam darah arteri) melalui respirasi. Nilai normal pH adalah 7, 35- 7,45.

Tubuh menggunakan penyangga ph (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam ph darah. Suatu penyangga ph bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan ph suatu larutan. Penyangga ph yang paliing penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.

Pembuangan karbondioksida.Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan).

pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksidadarah menurun dan darah menjadi lebih basa. jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam, dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur ph darah menit demi menit.

Adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian ph tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis.

Asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya ph darah. Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya ph darah.

Asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit. Terjadinya asidosis dan alkalosis merupakan petunjuk penting dari adanya masalah metabolisme yang serius. Asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau respiratorik, tergantung kepada penyebab utamanya.

III. Klasifikasi gangguan asam basa primer dan terkompensasi:

1. Normal bila tekanan CO₂ 40 mmHg dan pH 7,4. Jumlah CO₂ yang diproduksi dapat dikeluarkan melalui ventilasi.
2. Alkalosis respiratorik. Bila tekanan CO₂ kurang dari 30 mmHg dan perubahan pH, seluruhnya tergantung pada penurunan tekanan CO₂ di mana mekanisme kompensasi ginjal belum terlibat, dan perubahan ventilasi baru terjadi. Bikarbonat dan base excess dalam batas normal karena ginjal belum cukup waktu untuk melakukan kompensasi. Kesakitan dan kelelahan merupakan penyebab terbanyak terjadinya alkalosis respiratorik pada anak sakit kritis.
3. Asidosis respiratorik. Peningkatan tekanan CO₂ lebih dari normal akibat hipoventilasi dan dikatakan akut bila peninggian tekanan CO₂ disertai penurunan pH. Misalnya, pada intoksikasi obat, blokade neuromuskuler, atau gangguan SSP. Dikatakan kronis bila ventilasi yang tidak adekuat disertai dengan nilai pH dalam batas normal, seperti pada bronkopulmonari displasia, penyakit neuromuskuler, dan gangguan elektrolit berat.
4. Asidosis metabolik yang tak terkompensasi. Tekanan CO₂ dalam batas normal dan pH di bawah 7,30. Merupakan keadaan kritis yang memerlukan intervensi dengan perbaikan ventilasi dan koreksi dengan bikarbonat.
5. Asidosis metabolik terkompensasi. Tekanan CO₂ <>Asidosis metabolik telah terkompensasi dengan perbaikan ventilasi.
6. Alkalosis metabolik tak terkompensasi. Sistem ventilasi gagal melakukan kompensasi terhadap alkalosis metabolik ditandai dengan tekanan CO₂ dalam batas normal dan pH lebih dari 7,50 misalnya pasien stenosis pilorik dengan muntah lama.
7. Alkalosis metabolik terkompensasi sebagian. Ventilasi yang tidak adekuat serta pH lebih dari 7,50.
8. Hipoksemia yang tidak terkoreksi. Tekanan oksigen kurang dari 60 mmHg walau telah diberikan oksigen yang adekuat
9. Hipoksemia terkoreksi. Pemberian O2 dapat mengoreksi hipoksemia yang ada sehingga normal.
10. Hipoksemia dengan koreksi berlebihan. Jika pemberian oksigen dapat meningkatkan tekanan oksigen melebihi normal. Keadaan ini berbahaya pada bayi karena dapat menimbulkan retinopati of prematurity, peningkatan aliran darah paru, atau keracunan oksigen. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemeriksaan yang lain seperti konsumsi dan distribusi oksigen.

IV. Daftar Pustaka

H.A Amirudin. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Ilmiah. Jakarta. PT Gramedia Pustaka Utama

Robyn V. Young. 2000. World of Chemistry. Michigan. Gale Group.

Whitten.Davis.Peck. 1981. General Chemistry. Florida. Saunders College Publishing.

Campbell,Mitchell. 1999. Biology Concept. San Fransisco. Addison Wesley Longman Inc.

hanif.web.ugm.ac.id/analisa-gas-darah-dan-manajemen-asam-basa/ - 34k -