BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Natrium banyak ditemukan di bintang-bintang. Garis D pada spektrum matahari sangat jelas. Natrium juga merupakan elemen terbanyak keempat di bumi, terkandung sebanyak 2.6% di kerak bumi. Unsur ini merupakan unsur terbanyak dalam grup logam alkali.Jaman sekarang ini, sodium dibuat secara komersil melalui elektrolisis fusi basah natrium klorida. Metoda ini lebih murah ketimbang mengelektrolisis natrium hidroksida, seperti yang pernah digunakan beberapa tahun lalu.
Natrium, seperti unsur radioaktif lainnya, tidak pernah ditemukan tersendiri di alam. Natrium adalah logam keperak-perakan yang lembut dan mengapung di atas air.
Tergantung pada jumlah oksida dan logam yang terkekspos pada air, natrium dapat terbakar secara spontanitas. Lazimnya unsur ini tidak terbakar pada suhu dibawah 115 derajat Celcius.
Logam natrium sangat penting dalam fabrikasi senyawa ester dan dalam persiapan senyawa-senyawa organik. Logam ini dapat di gunakan untuk memperbaiki struktur beberapa campuran logam, dan untuk memurnikan logam cair. Campuran logam natrium dan kalium, NaK, juga merupakan agen heat transfer (transfuse panas) yang penting.
Senyawa yang paling banyak ditemukan adalah natrium klorida (garam dapur), tapi juga terkandung di dalam mineral-mineral lainnya seperti soda niter, amphibole, zeolite, dsb. Senyawa natrium juga penting untuk industri-industri kertas, kaca, sabun, tekstil, minyak, kimia dan logam. Sabun biasanya merupakan garam natrium yang mengandung asam lemak tertentu. Pentingnya garam sebagai nutrisi bagi binatang telah diketahui sejak zaman purbakala.
Di antara banyak senyawa-senyawa natrium yang memiliki kepentingan industrial adalah garam dapur (NaCl), soda abu (Na2CO3), baking soda (NaHCO3), caustic soda (NaOH), Chile salpeter (NaNO3), di- dan tri-natrium fosfat, natrium tiosulfat (hypo, Na
2
S
2
O
3
. 5H
2
0) and borax (Na
2
B
4
O
7
. 10H
2
O).
Dalam makalah ini, akan dibahas secara spesifik tentang senyawa NaOH atau kaustik soda, yaitu meliputi pengertian, sifat, sintesis kegunaan dan lain-lain.
1.2. Rumusan Masalah
1) Apakah yang dimaksud dengan Kaustik Soda?
2) Bagaimana sifat fisik dan kimia dari NaOH atau kaustik soda?
3) Bagaimana cara pembuatan NaOH atau kaustik soda?
4) Apa saja kegunaan dari NaOH/kaustik soda?
1.3. Tujuan
1) Dapat mengetahui apa kaustik soda itu.
2) Mengetahui sifat fisik dari NaOH/kaustik soda.
3) Mengetahui cara pembuatan Kaustik soda/NaOH.
4) Mengetahui kegunaan dari kaustik soda/NaOH.
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Pengertian NaOH/Kaustik Soda
Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik.
Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium
hidroksida membentuk larutan alkalin
yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia.
Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembap cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.
2.2. Sifat-Sifat NaOH
Berikut adalah sifat-sifat fisik dan kimia dari kaustik soda atau NaOH a. Sifat fisik
Natrium Hidroksida
Nama Sistematis Natrium Hidroksida
Nama lain Soda kaustik
Sifat
Rumus molekul NaOH
Massa molar 39,9971 g/mol
Penampilan zat padat putih
Densitas 2,1 g/cm³, padat
Titik leleh 318°C (591 K)
Titik didih 1390°C (1663 K)
Kelarutan dalam air 111 g/100 ml (20°C)
Kebasaan (p K b) -2,43
b.
Sifat Kimia
NaOHberwarnaputihataupraktisputih,berbentukpellet,serpihan ataubatangataubentuk lain.
Sangatbasa, keras, rapuhdanmenunjukkanpecahanhablur.
Bila dibiarkan di udara akan cepat menyerap karbondioksida dan lembab.
Mudah larut dalam air dan dalam etanol tetapi tidak larut dalam eter.
NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air, NaOHmurnimerupakanpadatanberwarnaputih.
Senyawainisangatmudahterionisasimembentukionnatriumdan hidroksida c. Penanganan
Cucibersih setelahpenanganan
Jangan biarkanairmasuk ke dalamwadahkarena reaksieksotermis
Minimalkanakumulasidebu
Jangan sampaiterkenamata,kulit,atau pakaian
Jaga agarwadah tertutuprapat
Membuang sesuatuyang terkontaminasi.
d. Penyimpanan
Simpandi wadah tertutuprapat
Simpandi tempatyang sejuk, kering,dan berventilasi
Jauhkan daribahanyang bersifatasam
Lindungidarikelembaban
Wadah harus ditutup rapat untuk mencegah konversi NaOH ke natriumkarbonat olehCO2 di udara. (Wikipedia,2011)
2.3. Pembuatan Kaustik Soda (NaOH)
Skala Laboratorium
NaOH sering disebut dengan istilah soda kaustik, dibuat dengan cara Mereaksikan logam Na dengan air :
2Na(s) + H2O(l) NaOH(aq) + H2(g)
Cara ini penuh resiko karena logam Na bersifat eksplosif.
Skala Industri
Bahan baku proses pembuatan caustic soda adalah garam, air, dan listrik.
Proses pembuatan caustic soda melalui beberapa tahapan proses, pemurnian bahan baku yang meliputi pencampuran, pengendapan pengotor, penyaringan pengotor, penukaran ion. Tahap selanjutnya adalah proses utama yang meliputi pengasaman dan elektrolisa. Tahap Finishing meliputi evaporasi dan pendinginan produk. Produk samping dari pembuatan caustic soda berupa gas Cl yang diproses lebih lanjut menjadi chlorine cair.
A. Pemurnian Bahan Baku
1. Tangki pencampur (Pencampuran)
Garam (97,7%) dilarutkan bersama air proses dan garam lemah recycle pada suhu 90,6oC ke dalam tangki pencampur untuk mendapatkan larutan garam konsentrasi 27%(othmer,2000). Larutan garam jenuh keluar dari tangki pencampur memiliki suhu 67,1oC memasuki tangki pengendap, suhu operasi
yang baik untuk pengendapan adalah diatas 60oC.
2. Tangki pengendap (Pengendapan)
Larutan garam dari tangki pencampur memasuki tangki pengendap untuk diendapkan pengotornya, diantaranya CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2 menggunakan Na2CO3 dan NaOH dengan reaksi sebagai berikut:
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4 MgSO4 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓+ Na2SO4
CaCl2 + Na2SO4 → CaSO4↓ + 2NaCl MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaCl CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 ↓ + 2NaCl
Reagen dan pengotor bereaksi membentuk endapan dan dikeluarkan dari dasar tangki.Pemberian reagen dilakukan dengan kadar berlebih untuk mendapatkan hasil yang optimum. Pemberian reagen NaOH dilakukan dengan excess 0,01 g NaOH per liter larutan garam, untuk Na2CO3 0,15 g per liter larutan garam. Pada kondisi ini ion Ca2+yang bereaksi 88,6% dan ion Mg2+
67,6%. Sekitar 60% dari pengotor yang mengendap keluar dari bagian bawah tangki pengendap, sedangkan larutan lainya keluar dari bagian atas clarifier menuju ke filter
3. Filtrasi (Penyaringan)
Endapan yang masih tersisa seluruhnya di terfilter dalam filter press.
4. Pertukaran ion
Selama proses sedimentasi, masih terdapt ion-ion yang masih lolos sehingga diperlukan perlakuan lebih lanjut dengan melewatkanya pada resin penukar ion. Reaksi penukaran ion yang terjadi adalah:
Resin kation : R-H + A- → R -A + H+ Resin anion : R-OH – B+ → R-B + OH-
Proses diatas terjadi secara reversible sehingga bila resin sudah jenuh, atau tidak bisa menangkap atau mengikat ion mineral positif/negative, bisa diregenerasi kembali. Regenerasi dilakukan dengan mereaksikan kembali resin dengan asam-basa yaitu NaOH dan H2SO4 sehingga ion mineral positif yang sudah terikat di resin akan terlepas lagi. Reaksi regenerasi sebagai berikut:
2(R-A) + H2SO4 → 2(R -H) + A2SO4 2R-B + NaOH → R -OH + NaB
Proses yang terjadi dalam unit ini adalah kation dan anion yang terlarut dalam air umpan akan terserap oleh resin secara bersama-sama. Indikasi adanya penyerapan di dalam mixed bed polisher adalah konduktivitas air yang keluar rendah. Konduktivitas rendah berarti padatan atau mineral yang terlarut di dalamnya juga rendah.
B. Proses Utama
1. Penambahan HCl (Pengasaman)
Penambahan HCl dilakukan untuk mengurangi terjadinya pembentukan chlorate pada sel elektrolisa, larutan masuk anoda diasamkan hingga ph 4.
2. Elektrolisa
Larutan keluar dari resin penukar ion memasuki sebelum memasuki sel elektrolisa dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu 87oC dengan steam. Pada proses elektrolisa menggunakan anoda dan katoda yang dialiri arus DC(direct current) sebagai sumber energy. Elektrolisa ini menggunakan nikel sebagai sel katoda dan titanium sebagai sel anoda. Reaksi utama yang terjadi dalam elektrolisa :
Anoda : 2Cl- → Cl2 + 2e Katoda: 2e- + 2H+ → H2
Antara sel anoda dan katoda dibatasi oleh membran, yaitu nafion yang hanya dapan dilalui oleh ion positif.
Pada anoda feed masuk adalah larutan garam, ion Cl- pada NaCl teroksidasi sehingga ion Na+ kehilangan pasangan dan bergerak menuju anoda.
Pada anoda feed masuk adalah H2O dan NaOH recycle pada suhu 85oC, ion H+ dari H2O tereduksi sehingga ion OH- kehilangan pasangan. Ion Na+ dan OH+ ini selanjutnya bertemu dan membentuk NaOH. Dihasilkan larutan NaOH yang dihasilkan 32%. Hasil samping dari proses elektrolisa ini berupa gas chlorine (Cl2) dan gas Hydrogen (H2) pada suhu 91oC. Gas Cl2 diproses lebih lanjut menjadi Cl2 liquid, sedangkan gas H2 diblower ke udara karena jumlahnya relatif sedikit.
Larutan keluar anoda pada suhu 91oC di recycle kembali menuju tangki pencampur. Sedangkan larutan keluar katoda suhu 91oC mengandung NaOH 32%, 10% direcycle kembali sebagai umpan dan sebagian yang lain diproses lebih lanjut untuk mendapatkan NaOH 50%.
Pada elektrolisa ini juga terjadi berbagai reaksi samping. Reaksi samping yang terjadi yaitu pembentukan Chlorate (NaClO3) reaksi pembentukan chlorate :
H2O + Cl2 ↔ HClO + HCl
HClO + 3NaOH → NaClO3 + 2NaCl + 3H2O
Perpindahan ion yang terjadi dalam elektrolisa juga tidak sempurna, sekitar 5% ion Cl- lolos menuju katoda (Uhde), dan sekitar 5% ion OH- lolos menuju anoda, membentuk NaOH dan kemudian membentuk chlorate.
Reaksi samping lain yang terjadi adalah sebagian dari H2O di anoda juga teroksidasi dengan reaksi:
H2O → 2H+ + O2 + 2e-
Reaksi ini menghasilkan gas O2 yang akan keluar dari bagian atas anoda, dan ion H+ yang akan menuju ke katoda, kemudian ion H+ bereaksi dengan OH- manjadi H2O (back mixing ).
C. Finishing 1. Evaporasi
NaOH 32% yang keluar dari sel elektrolisa memasuki evaporator untuk dipekatkan menjadi 50% NaOH. NaOH di evaporasi menggunakan steam sehingga NaOH 50% keluar memiliki suhu 144oC. NaOH 50% kemudian didinginkan melalui beberapa tahap pendinginan, pertama ditukarkan panasnya dengan feed katoda sehingga suhunya menjadi 110,7oC, larutan ini kemudian didinginkan kembali menggunakan air pendingin hingga suhunya mencapai 45
o
C dan ditampung ke dalam tangki penampung.
2. Treatment Recycle
Garam lemah dari anoda masih mengandung chlorate di treatment terlebih dahulu dengan penambahan HCl untuk reaksi destruksi chlorate :
NaClO3 + HCl → NaCl + 3Cl2 + 3H2O
Setelah melewati reaktor destruksi chlorate, kandungan Cl2 di stripping menggunakan udara. Larutan setelah stripping yang mengandung NaCl dan H2O siap direcycle menuju tangki pencampur
D. Pengolahan produk samping
Gas Cl2 keluar dari bagian atas anoda masih mengandung H2O yang terikut dan sedikit O2 untuk mendapatkan Cl2 liquid dengan kemurnian 99,65% kandungan air harus dihilangkan terlebih dahulu. Gas Cl2 pada suhu 91oC didinginkan terlebih dahulu menggunakan brine hingga suhunya mencapai 10oC pada suhu ini campuran gas Cl2 telah berada pada dua fase. Campuran gas-liquid ini kemudian dipisahkan dalam flash separator, produk atas dari flash separator berupas gas yang memiliki kandungan Cl2 sekitar 99,65. Untuk mendapatkan Cl2 liquid, gas Cl2 terlebih
dahulu dinaikan tekananya, kemudian dikondensasikan. Kompresi dilakukan dalam dua stage, kompresi pertama tekanan Cl2 gas 1 atm dinaikan tekananya menjadi 4 atm, dan didapatkan suhu keluar kompresor 154oC. Selanjutnya dilakukan pendinginan dari gas Cl2 untuk meringankan beban kompresor ke dua, gas Cl2
didinginkan menggunakan brine hingga suhu 50oC. Kompresi yang kedua menaikan tekanan gas Cl2 dari tekanan 4 atm menjadi tekanan 6 atm. Gas Cl2 keluar dari kompresor kedua pada suhu 93oC, kemudian didinginkan dengan air pendingin hingga suhu 45oC, dan dikondensasikan sehingga menjadi liquid hingga
suhu 8oC.
2.4. Kegunaan Kaustik Soda (NaOH)
Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai alkali kaustik soda dan, adalah kaustik logam dasar . Natrium hidroksida adalah basa yang umum di laboratorium kimia. Natrium hidroksida ( Na OH ) banyak digunakan di banyak industri, terutama sebagai kuat kimia dasar dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih drain.
Pada tahun 1998, total produksi dunia sekitar 45 juta ton. Amerika Utara dan Asia secara kolektif memberikan kontribusi sekitar 14 juta ton, sementara Eropa memproduksi sekitar 10 juta ton. Di Amerika Serikat, produsen utama natrium hidroksida adalah Dow Chemical Company, yang telah produksi tahunan sekitar 3,7
juta ton dari situs di Freeport, Texas , dan Plaquemine, Louisiana. Produsen utama AS termasuk Oxychem , PPG , Olin , Pioneer Perusahaan (yang dibeli oleh Olin), Inc (PIONA), dan Formosa. Semua perusahaan-perusahaan ini menggunakan proses chloralkali.
Natrium hidroksida adalah pokok dasar dalam industri kimia. Dalam massal itu yang paling sering ditangani sebagai air solusi , karena solusi lebih murah dan lebih mudah ditangani. Ia digunakan untuk mendorong reaksi kimia dan juga untuk netralisasi bahan asam Hal ini dapat digunakan juga sebagai agen penetralisir dalam pemurnian minyak bumi. Hal ini juga digunakan untuk tugas yang berat dan pembersihan industri.
Salah satu contoh penggunaan NaOH dalam skala industri, yitu netralisasi minyak.
Netralisasi minyak
Netralisasi ialah suatu proses untuk memisahkan asam lemak bebas dari minyak atau lemak, dengan cara mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya sehingga membentuk sabun ( soap stock ). Pemisahan asam lemak bebas dapat juga dilakukan dengan cara penyulingan yang dikenal dengan istilah de- asidifikasi. Tujuan proses netralisasi adalah untuk menghilangkan asam lemak bebas (FFA) yang dapat menyebabkan bau tengik.
Netralisasi dengan Kaustik Soda (NaOH)
Netralisasi dengan kaustik soda banyak dilakukan dalam skala industry, karena lebih efisien dan lebih murah dibandingkan dengan cara netralisasi lainnya. Selain itu penggunaan kaustik soda, membantu dalam mengurangi zat warna dan kotoran yang berupa getah dan lender dalam minyak.
Sabun yang terbentuk dapat membantu pemisahan zat warna dan kotoran seperti fosfatidan dan protein, dengan cara mementuk emulsi. Sabun atau emulsi yang terbentuk dapat dipisahkan dari minyak dengan cara sentrifusi.
Dengan cara hidrasi dan dibantu dengan proses pemisahan sabun secara mekanis, maka netralisasi dengan menggunakan kaustik soda dapat menghilangkan fosfatida, protein, rennin, dan suspense dalam minyak yang tidak dapat dihilangkan dengan proses pemisahan gum. Komponen minor (minor component ) dalam minyak berupa sterol, klorofil, vitamin E, dan karotenoid hanya sebagian kecil dapat dikurangi dengan proses netralisasi.
