< Previous8 II. PEMBELAJARAN KEGIATAN PEMBELAJARAN 1. KESTIMBANGAN REAKSI DAN KONVERSI PADA PROSES INDUSTRI KIMIA. A. Deskripsi. Mengoperasikan berbagai macam konversi dan kestimbangan kimia pada proses industri kimia sederhana . B. Kegiatan Belajar. 1. Tujuan Pembelajaran. Siswa yang mempelajari topik ini diharapkan mampu: a. Prinsip Kestimbangan Reaksi Dan Stokiomtri b. Penambahan Katalis Dan Pengendalian Reaksi. c. Reaksi Bergeser Kekiri Dan Kekanan. d. Order Reaksi. e. Reaksi Eksotermis Dan Reaksi Endothermis 2. Uraian Materi. a. Prinsip Kestimbangan Reaksi Dan Konversi Pada Proses Industri Kimia. Hukum kekekalan massa dinyatakan oleh Lomonosov Lavoiseier (1743 – 17940 yang menyatakan bahwa : Massa dalam sistem tertutup akan kosntan sebelum dan sesudah reaksi walaupun terjadi berbagai macam reaksi dalam sistem tersebut atau lebih dikenal sebagai massa tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. 9 Hukum ini yang melandasi semua bidang bidang seperti kimia, teknik kimiam mekanika dan lainnya. Dari hukum kekekalan massa ni didalam bidang kimia industri dikenal sebagai Material Balace atau Necara Massa : = Contoh untuk hukum kekekalan massa : H2O ½ O2 + H2 Bila dalam 18 gram (1 mol ) H20 dilektrolisa menjadi gas O2 dan gas H2 maka hasil dari elektrolisa tersebut adalah 18 gram yang terdiri dari gas O2 dan gas H2. Terikut dalam neraca massa ini beberapa hukum dibahas berikut ini : 1) Hukum Hukum Dasar Kimia . a) Hukum Proust. Hukum proust menyatakan perbandingan massa unsur unsur dalam suatu senyawa selalau tetap. Hukum ini dipakai dalam perhitungan perhitungan kimia selanjutnya. Contoh dalam penggunaan Hukum Proust : berapakah kadar Fe dalam 50 gram Fe2(SO4)3, untuk menghitung kadar Fe = Fe2(SO4)3 kadar Fe = X 50 gr = 14 gr jadi kadar Fe (%) = b) Hukum Dalton. Hukum Dalton membahas Hubungan Unsur Unsur Yang Membentuk Suatu Senyawa Mempunyai Perbandingan Massa Yang Merupakan Bilangan Yang Mudah Dan Bulat. 10 Contoh dalam penerapan Hukum Dalton Dalam senyawa berikut ini : N2O; NO; N203; N204. Jika berat N = 14 maka berapa berat O dalam senyawa tersebut ? N20 = (16/28) x 14 gr = 8 gr N2O3 = 48/28 x 14 gr = 24 gr NO = (16/14) x 14 gr = 16 gr N204 = (64/28) x 14 gr = 32 gr Dari nilai perbandingan tersebut didapat Berat O(oksigen) dalam senyawa N2O; NO; N2O3: N2O4 = 1:2:3:4 c) Hukum Gas idel: Dala suatu proses reaksi yang menempati ruang dan waktu maka gas ideal mempunyai ketetapan sebagai berikut : P. V = n R T Dimana : P = Menunjukkan Tekanan (atm) R = konstanta gas universal dinyatakan dalam : (0,82 lt atm/moloK) V = volume (lt) T = suhu dalam oK. N = mol d) Hukum Boyle Gay Lussac Jika suatu gas dengan berat mol yang sama dan suhu yang sama (isothermis) maka berlaku ketentuan sebagai berikut : P1 V1 = P2 V2 Ketentuan gas ini berlaku mengikuti hukum boyle yaitu : Dalam 1 mol gas CO2 dengan volume sebesar 10 liter dengan tekanan sebesar 1,5 atm, berpakah tekanan gas dengan jumlah massa yang sama volume gas menajadi 30 liter. Dari perhitungan didapat : P1 V1 = V2 menjadi (1,5 10) = P2. 30 11 P2 = (1,5 x 10)/30 = ½ atm ; Volume gas CO2 menjadi 10 liter maka didapat tekanan Gas didapat ½ atm. e) Hukum Gay – Lussac. Dalam suatu reaksi kimia, lingkungan reaksi dikondisikan dengan tekanan (P) dan suhu (T) yang sama, maka volume berbanding lurus dengan koefisien reaksinya, atau jumlah molnya, dan berbandingan lurus dengan bilangan bulat atau sederhana. Berapakah satu lister suatu gas sebanyak sebanyak 2 gram, 10 liter gas NO pada suhu dan tekanan yang sama beratnya adalah 7,5 gr ? BM = berat melekul; BM NO = 30 Jawab : BM gas tersebut dari perhitungan menggunakan hukum Gay Lussac didapat nilai BM = 80 f) Hukum Boyle – Gay Lussac. Dalam menunjukkan sifat gas sejati atau bukan gas ideal maka penggunaan hubungan antara tekanan, volume dan suhu antar kondisi yang berbeda menggunakan sifat dari gas sejati yaitu Untuk kondisi jumlah atomnya sama (n1 = n2): 12 Sebagai contoh penggunaan hukum ini adalah : 1 mol gas N2 pada tekanan 2 atm dan volume 15 liter pada suhu 27 oC; berapakah volumenya jika tekanan dinaikan menjadi 3 atm dan suhu dalam bejana menjadi 3 oC. P1 = 2 atm V1 = 15 lt T1 = (27 + 273) = 300oK Pada kondisi yang baru terjadi perubahan tekanan 3 atm dan suhu menjadi T2 = (30 + 273)oK = 333 oK. = 10,1 liter. g) Massa Atom (MA) atau Berat Melekul (BM). Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur, sedangkan melekul adalah bagian terkecil dari suatu senyawa. Berat atom atau massa atom adalah perbandingan dari massa atom terhadap atom C12. h) Konsep Mol Dan Persamaan Reaksi. Konsep mol suatu unsr menyatakan blangan atom atomnya sebesar bilangan avogadro dengan massanya = B A gram. Untuk suatu atom misalnya 1 mol Na ; jumlah atom Na sebanyak : 1 x 6,2 x 1023 atom. Suatu persamaan reaksi sebagai berikut : a A + b B c C + d D a, b, c, d adalah koefisien reaksi atau perbandingan bilangan dari zat zat yang bereaksi. Bilangan bilangan dinyatakan dalam mol, atau berat zat per massa atom/berat melekul. ‘ perbandingan mol mol zat yang bereaksi berbanding lurus dengan koefisen reaksinya. jika bilangan salah satu diketahui maka bilangan dari zat zat yang lain dalam persamaan tersebut dapat ditentukan. 13 2) Larutan. Campuran adalah suatu gabungan dari zat – zat penyusun yang disatukan. Campuran dibagi menjadi 2 bagian yaitu : Campuran homogen sefase : Campuran yang tidak ada perbedaan fase antara zat zat yang terkandung didalamnya. Campuran heterogen : campuran yang ada perbedaan fase antara zat zat yang terkandung didalamnya. Contohnya adalah udara dengan partikel debu padat, air dengan partikel tanah didalamnya.\ a). Konsentrasi Larutan. Larutan terdiri dari zat pelarut (solven) dan zat terlarut (solute), zat pelarut jumlahnya lebih banyak dari pada zat yang terlarut, sehingga dalam menyatakanya kosentrasi larutan. Sehingga untuk menyatakan, jika kita ingin mereaksikan sebuah larutan dengan menyebutkan berat zatnya dan juga adanya pertambahan berat oleh air, sehingga perlu kita menyederhanakan besaran yang memberikan pengertian tentang jumlah zat terlarut dan pelarut, besaran tersebut adalah konsentrasi. Besaran konsentrasi banyak memiliki rujukan sesuai dengan kebutuhan dan informasi apa yang dibutuhkan oleh pengguna. Misalnya: Pada racun serangga, perusahaan juga menuliskan bentuk yang lain seperti, obat ini mengandung transflurin 0.25 g/L, imiprotrin 0.37 g/L dan sipermetrin 0.3 g/L. Bentuk penulisan konsentrasi yang juga mudah kita temukan adalah dalam botol minuman, misalnya konsentrasi mengacu pada Angka Kebutuhan Kalori (AKG), sehingga dalam botol minuman tertera, dalam kemasan ini mengandung karbohidrat 6%, Natrium 8%, Kalium 3%, Magnesium 5%, Kalsium 5%, vitamin B3 50%, vitamin B6 260% dan vitamin B12 200%. Penerapan penulisan kosentrasi dibuat sesederhana mungkin dan mudah untuk dimengerti. 14 b). Dimensi Besaran Dalam Kimia Proses. Difinisi persen berat adalah komposisi dalam larutan yang menyatakan berat pada satuan tertentu dimana suatu zat atau beberapa zat terkandung dalam suatu besaran larutan tertentu. Sebagai contoh perhatian hal berikut ini : Satuan konsentrasi ini menyatakan banyaknya zat terlarut dalam 100 gram larutan. Dalam sebuah botol tertera 30% HCl (% berat) dalam air, hal ini berarti didalam botol terdapat 30 gram HCl dan 70 gram air. Sama halnya dengan persen berat, dalam persen volume yang dinyatakan adalah jumlah volume (mL) dari zat terlarut dalam 100 mL larutan. Dalam sebuah botol tertera 6 % Asam Cuka CH3COOH (%volume) dalam air, hal ini berarti didalam botol terdapat 6 mL CH3COOH dan 94 mL air, Gambar 1. Kosentrasi Dalam Bentuk Persen Volume Dari Vinegar. 15 (1)Fraksi Mol (x) Bilangan yang menyatakan rasio atau perbandingan jumlah mol zat terlarut dan pelarut dalam sebuah larutan. Secara umum jika terdapat larutan AB dimana A mol zat terlarut dan B mol zat pelarut, maka Fraksi Mol A (XA) . Fraksi mol zat B adalah (XB) Untuk jumlah kedua fraksi : Untuk lebih mudah memahami konsep fraksi mol, cermati contoh dibawah ini. Jika sebuah larutan terdiri dari 3 mol H2SO4 dan 7 mol air, maka ada dua fraksi dalam larutan, pertama adalah fraksi H2SO4 yang besarnya : sedangkan fraksi air besarnya : Jumlah kedua fraksi : 16 (2) Molalitas. Merupakan satuan konsentrasi yang menyatakan jumlah mol zat yang terdapat didalam 1000 gram pelarut, Molalitas diberi lambang dengan huruf m (Gambar 6). Sebagai contoh didalam botol di laboratorium tertera label bertuliskan 0.5 m CuSO4, hal ini berarti didalam larutan terdapat 0.5 mol CuSO4 dalam 1000 gram pelarut. Penggunaan satuan konsentrasi molalitas, ketika kita mempelajari sifat‐sifat zat yang ditentukan oleh jumlah partikel misalnya kenaikan titik didih atau penurunan titik beku larutan. 0,5 m CuSO4 Gambar 2. Kosentrasi dalam bentuk molalitas (ml) dari senyawa CuSO4 (3)Molaritas Satuan konsentrasi molaritas merupakan satuan konsentrasi yang banyak dipergunakan, dan didefinisikan sebagai banyak mol zat terlarut dalam 1 liter (1000 mL) larutan. Hampir seluruh perhitungan kimia larutan menggunakan satuan ini. Di dalam laboratorium kimia sering kita jumpai satuan molaritas misalnya larutan HNO3 3M. Dalam botol tersebut terkandung 3 mol HNO3 dalam 1 Liter larutan, perhatikan Gambar 3. 17 HCl 3 M Gambar 3. Kosentrasi dalam bentuk molaritas (4)Normalitas Normalitas yang bernotasi (N) merupakan satuan konsentrasi yang sudah memperhitungkan kation atau anion yang dikandung sebuah larutan. Normalitas didefinisikan banyaknya zat dalam gram ekivalen dalam satu liter larutan. Secara sederhana gram ekivalen adalah jumlah gram zat untuk mendapat satu muatan. Sebagai contoh: 1 mol H2SO4 dalam 1 liter larutan, H = 1, S = 32 dan O = 16, kita dapat tentukan gram ekivalennya. Dalam hal ini kita telah mengenal konsep ionisasi. 1 mol H2SO4 = 98 gram. (Ingat konsep mol). Next >