Amonium Sulfat
Disusun Oleh : Adrianus Atma A. 21030113120105 M. Faisal El Hakim 21030115120015 M. Daniyal Yas’ad 21030115130180 Triyanah 21030115120090 Ahmad Afif R. 21030115120098 Virgitha Rizqia A. 21030115140207TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG 2016
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat dan rahmat-Nya sehingga Makalah yang berjudul “Amonium Sulfat” ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penyusunan makalah ini ditujukan sebagai salah satu tugas mata kuliah Proses Industri Kimia sekaligus mempelajari dan menambah wawasan tentang Amonium Sulfat. Selesainya penyusunan laporan ini berkat bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini terima kasih disampaikan kepada:
1 Allah Yang Maha Esa;
2 Bapak Ir. Slamet Priyanto, MS. selaku dosen mata kuliah Proses Industri Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro;
3 Semua pihak yang telah membantu tersusunnya makalah ini. Makalah ini masih terdapat kekurangan, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang membangun. Semoga Makalah Amonium Sulfat ini bermanfaat bagi semua pihak.
Semarang, 20 September 2016
Penyusun
DAFTAR ISI
PRAKATA...ii
DAFTAR ISI...vi
BAB I...1
PENDAHULUAN...1
I.1. Latar Belakang...1
I.2. Permasalahan...3
I.3.Tujuan...3
BAB II...4
TINJAUAN PUSTAKA...4
2.1 Reaksi dan Mekanisme Reaksi ...4
2.2 Karakteristik amonium sulfat ...5
2.3 Proses Pembuatan Amonium Sulfat...5
2.4 Kondisi Operasi...6 BAB III...7 3.1 Tinjauan Thermodinamika...7 3.2 Tinjauan Kinetika...8 BAB IV...10 PENUTUP...10 4.1. Kesimpulan...10 4.2. Saran...10 DAFTAR PUSTAKA...11 BAB I iii
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Alkimiawan abad ke-8 Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh alkimiawan dan dokter Persia abad ke-9 Ar-Razi (Rhazes), yang mendapatkan zat ini dari distilasi kering mineral yang mengandung besi(II) sulfat heptahidrat, FeSO4 • 7H2O, dan tembaga(II) sulfat pentahidrat, CuSO4 • 5H2O. Ketika dipanaskan, senyawa-senyawa ini akan terurai menjadi besi(II) oksida dan tembaga(II) oksida, melepaskan air beserta sulfur trioksida yang akan bergabung menjadi larutan asam sulfat. Metode ini dipopulerkan di Eropa melalui terjemahan-terjamahan buku-buku Arab dan Persia.
ada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda Johann Glauber membuat asam sulfat dengan membakar sulfur bersamaan dengan kalium nitrat, KNO3, dengan keberadaan uap. Kalium nitrat tersebut terurai dan mengoksidasi sulfur menjadi SO3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini untuk memulai produksi asam sulfat berskala besar.
Pada tahun 1746 di Birmingham, John Roebuck mengadaptasikan metode ini ke dalam suatu bilik, yang dapat menghasilkan asam sulfat lebih banyak. Proses ini disebut sebagai proses bilik, yang mengijinkan produksi asam sulfat secara efektif. Setelah berbagai perbaikan, metode ini menjadi proses standar produksi asam sulfat selama hampir dua abad.
Pada tahun 1831, saudagar asam cuka Britania Peregrine Phillips mematenkan proses kontak, yang lebih ekonomis dalam memproduksi sulfur trioksida dan asam sulfat. Sekarang, hampir semua produksi asam sulfat dunia menggunakan proses ini.
Amonium sulfat atau (NH4)2SO4 adalah garam anorganik yang memiliki beberapa kegunaan, seperti sebagai pupuk pengaya hara tanah atau sebagai bahan tambahan makanan. Amonium sulfat di Indonesia lebih dikenal dengan nama pupuk ZA (zwavelzure ammoniak) yang berasal dari bahasa Belanda. Dalam pupuk ini terkandung senyawa sulfur dalam bentuk anion sulfat yang mudah diserap tanaman, dan senyawa nitrogen dalam bentuk kation amonium yang mudah melepas hidrogen. Wujud dari pupuk amonium sulfat atau ZA ini mirip dengan wujud pupuk urea, yaitu kristal putih seperti garam dapur. Pupuk urea memiliki kandungan nitrogen dua kali lebih banyak dibanding pupuk ZA. Pupuk ZA merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi kebutuhan unsur hara belerang pada tanaman dan cocok untuk tanah yang bersifat basa.Pupuk ZA banyak digunakan untuk tanaman tebu, karena jika digunakan pupuk urea, tanaman tebu akan mengalami keracunan.
Selain sebagai pupuk, amonium sulfat juga berperan penting dalam bidang industri maupun kesehatan yaitu :
a. Ammonium sulfat tercantum sebagai bahan racikan untuk banyak vaksin Amerika Serikat setiap Pusat untuk Pengawasan Penyakit b. Ammonium sulfat digunakan sebagai zat aditif yaitu pengatur
keasaman dalam tepung dan roti.
c. Ammonium sulfat digunakan pada skala kecil dalam pembuatan garam-garam ammonium lain, khususnya ammonium persulfat
dan masih banyak lagi manfaat dari pupuk Amonium Sulfat. Oleh karena itu pentingnya mengetahui tentang Amonium Sulfat serta pembuatannya.
1.2 Permasalahan
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki penanan penting dalam alur perekonomian dunia. Hal ini dikarenakan Indonesia merupakan negara agraris dengan sektor pekerjaan utama dalam bidang pertanian. Berkembangnya sektor pertanian dalam negeri, memberikan efek yang signifikan dalam pemenuhan kebutuhan pupuk dalam negeri. Hal inilah yang menyebabkan kebutuhan pupuk didapatkan dengan cara impor dari negara tetangga. Salah satu pupuk yang diimpor adalah pupuk Amonium Sulfat atau biasa disebut dengan pupuk ZA (zwavelzure ammoniak).
1.3 Tujuan
1. Untuk mempelajari tentang Amonium Sulfat
2. Memahami reaksi yang terjadi dan cara pembuatannya 3. Mengetahui karakteristik dari Amonium Sulfat
4. Mempelajari konversi maksimal dan kondisi operasi optimal
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Reaksi dan Mekanisme Reaksi
Proses pembuatan ammonium sulfat [(NH4)2SO4] dengan metode reaksi netralisasi asam – basa dapat berlangsung menggunakan bahan baku ammonia (NH3) sebagai basa dan asam sulfat (H2SO4) sebagai asam. Reaksi ini berlangsung dalam fasa gas-cair dimana ammonia pada fasa gas dan asam sulfat pada fasa cair. Produk yang dihasilkan berupa kristal ammonium sulfat [(NH4)2SO4] yang tercampur dalam larutan mother liquor . berikut merupakan reaksi dari pembuatan amonium sulfat
( Sumber : Perwita,2011 )
Menurut teori Bronsted-Lowry (Vogel, 1979), mekanisme reaksi pembuatan ammonium sulfat [(NH4)2SO4] yaitu :
mekanisme reaksi berdasarkan teori Bronsted-Lowry yang mendasarkan pada reaksi asam-basa, dimana asam sebagai pendonor proton dan basa sebagai penerima proton (akseptor). Asam Sulfat (H2SO4) akan terurai menjadi sebuah proton (H+) dan sebuah basa konjugat (HSO4-).Selanjutnya, basa konjugat HSO4- akan terurai menjadi sebuah proton (H+) dan sebuah basa konjugat SO42-. Dua buah proton(H+) yang terbentuk akan bereaksi dengan basa (NH3) membentuk asam konjugat
NH4+. Asam konjugat ini akan bereaksi dengan basa konjugat SO42- membentuk Ammonium Sulfat atau (NH4)2SO4.
( Sumber : Mita,2012 )
2.2 Karakteristik amonium sulfat 2.2.1 Sifat fisika :
• Rumus molekul : (NH4)2SO4 • Warna putih
• Bentuk powder • Titikleleh : 5130C • Specific gravity : 1,77
• Larut dalam air dan ammonia. • Berat molekul : 128
• Reaksi antara : 2NH3 + H2SO 4 → (NH4)2SO4
2.2.2 Sifat kimia :
• Ammonium sulfat merupakan senyawa yang mempunyai tingkat keracunan yang rendah
• Tidak mudah terbakar
2.2.3 Rumus Bangun
( Sumber : Wikipedia, n.d )
2.3 Proses Pembuatan Amonium Sulfat
Proses pembuatan ammonium sulfat [(NH4)2SO4] dengan metode reaksi netralisasi asam – basa dapat berlangsung menggunakan bahan baku
4
ammonia (NH3) sebagai basa dan asam sulfat (H2SO4) sebagai asam. Reaksi ini berlangsung dalam fasa gas-cair dimana ammonia pada fasa gas dan asam sulfat pada fasa cair. Produk yang dihasilkan berupa kristal ammonium sulfat [(NH4)2SO4] yang tercampur dalam larutan mother liquor.
Berikut merupakan diagram alir pembuatan amonium sulfat
( Sumber : Novembri,2011 )
2.4 Kondisi Operasi
Pemilihan kondisi operasi pada suhu 105-1100C dan tekanan 1 atm dengan pertimbangan bahwa pada suhu yang terlalu tinggi asam sulfat akan membentuk aerosol dan bereaksi dengan gas amonia menjadi amonium bisulfat [NH4HSO4].
Senyawa amonium bisulfat ini berupa kristal putih yang bersifat korosif dan berbahaya, seperti menyebabkan iritasi pada kulit. Pembentukan amonium bisulfat bisa terjadi jika temperatur reaksi jauh lebih dari 1000C dan melebihi temperatur leleh ammonium sulfat (235-2800C). Akan tetapi apabila temperatur reaksi terlalu rendah dapat menyebabkan konversi reaksi menjadi kecil (kurang maksimal).
(Novembri.2011) BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Tinjauan Termodinamika
Untuk menentukan sifat reaksi apakah berjalan secara eksotermis atau endotermis, maka perlu pembuktian dengan menggunakan panas
pembentukan standar ( Hof ) pada tekanan 1 atm dan suhu 298,15 K dari reaktan dan produk.
2NH3 (g) + H2SO4 (l ) (NH4)2SO4 (s) + Q
H0f reaksi = H0f produk - H0f reaktan H0f (NH4)2SO4 = -282,23 kkal/mol
H0f NH3 = -11,02 kkal/mol H0f H2SO4 = -194,55 kkal/mol
H0f reaksi = ( -282,23 )- ( -11,02 )-(-194,55 ) = -65,4 kkal/mol
Dari perhitungan H0f reaksi di atas, maka dapat disimpulkan bahwa reaksi pembentukan amonium sulfat bersifat eksotermis.
Reaksi bersifat dapat balik (reversible) atau searah (irreversible) dapat ditentukan secara termodinamika, yaitu berdasarkan persamaan Van’t Hoff
( 2.1 ) dengan,
G0 = -RT ln K ( 2.2 )
sehingga,
( 2.4 )
Jika H0 merupakan perubahan enthalpy standar ( panas reaksi ) dan dapat diasumsikan konstan terhadap suhu, maka persamaan ( 2.3 ) dapat di integralkan menjadi :
ln
Data- data energi bebas Gibbs ( Gibbs Heat of Formation ) : G0f (NH4)2SO4 = -215,56 kkal/mol
G0f NH3 = -3,94 kkal/mol G0f ( l ) H2SO4 = -164,93 kkal/mol
G0f total = ( -215560 )-(-3940 x 2 )-(-164930) = - 42750 kal/mol
K standar pada suhu 298,15 K = e (-G/RT)
= e ( 42750/(1,987 x 298,16)) = 2,18 x 1031
Harga K yang sangat besar menunjukkan bahwa reaksi pembentukan ammonium sulfat bersifat searah ( irreversible )
3.2 Tinjauan Kinetika Reaksi
Secara umum derajad kelangsungan reaksi ditentukan oleh konstanta kecepatan reaksi ( k ), orde reaksi dan konsentrasi reaktan.
Persamaan kecepatan reaksi pembentukan ammonium sulfat adalah sebagai berikut :
kc = e (-1878/RT ) pada
T = 378 0C
Kc = Konstanta kecepatan reaksi
Kb = Konstanta Boltzman = 2,04666 kal/mol
h = konstanta planck = 9,8204391 x 10-11 kal.s/gmol k = Probabilitas reaksi, asumsi = 1
G = Energi bebas Gibbs = -42750 kal/gmol Maka, nilai k sebesar = 3,126 x 1010 m3/kg mol detik
untuk reaksi yang bersifat eksotermis, maka kenaikan suhu akan menaikkan kecepatan reaksi dari segi termodinamik. Temperatur tertinggi yang dipilih mempertimbangkan pembentukan produk kristal yang terjadi
setelah nilai k diketahui, maka dapat dihutung konversi dengan
-ln (1- Xa) = kt
-ln (1-Xa) = 3,126 x 1010 m3/kg mol detik
Xa = 0,031025
BAB IV PENUTUP
4.1 Simpulan
Proses pembuatan amonium sulfat didasarkan pada tinjauan termodinamika serta tinjauan kinetika. Hal ini bertujuan agar proses produksi amonium sulfat dapat menghasilkan produk yang lebih berkualitas dan efisien. Selain itu, pembentukan amoium sulfat didasarkan pada kondisi operasi yang optimal, hal ini dilakukan untuk mendapatkan produk sesuai dengan yang diinginkan
4.2 Saran
Menggunakan proses pembuatan amonium sulfat yang paling efektif dan efisien agar menghasilkan produk yang maksimal dan dalam pemilihan metode pembuatan ammonium sulfat yang harus diperhatikan adalah ketersediaan bahan baku, kemudahan proses, kemurnian produk dan dan yang terpenting adalah sisi ekonomis.
DAFTAR PUSTAKA
https://id.wikipedia.org/wiki/Amonium_sulfat. Amonium Sulfat. Diakses pada 23 September 2016.
Mita,Fauziah.2012.Prarancangan Pabrik Amonium Sulfat dari Karbondioksida,Amonia,danKalium Sulfat dengan Proses Merserburg Kapasitas 200.000 Ton/Tahun. Diakses dari perpustakaan.uns.ac.id pada 28 Agustus 2016.
Novembri.2011. Kegunaan Amonium Sulfat .diakses dari http://irbmevonnovembri. blogspot.co.id/ 2011/08/proses-pembuatan-ammonium-sulfat.html pada 21 Agustus 2016.
Perwita,Husani.2011. Prarancangan Pabrik Kimia Pabrik Amonium Sulfat dari Amonia dan Asam Sulfat Kapasitas 250.000 Ton/ Tahun. diakses dari https://core.ac.uk/download/ pdf/11737255.pdf pada 18 Agustus 2016.
Levenspiel, Octave. 1957. Chemical Reaction Engineering. Second edition.
Vogel.1979.Buku Teks Analisis Kimia Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta : PT Kalman Media Pustaka.
