Aplikasi Kesetimbangan Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

Aplikasi Kesetimbangan Kimia Dalam Kehidupan Sehari-hari

Aplikasi pada industri – Manfaat Kesetimbangan Kimia

Pada industri kimia, pengontrolan dengan teliti dari pengaruh laju reaksi dan konsentrasi kesetimbangan berperan penting dalam metode produksi untuk mendapatkan keuntungan. Kimia dan teknik kimia mencoba untuk  menemukan kombinasi antara proses reaksi dan kondisi dimana memproduksi produk dalam jumlah besar tetapi dengan biaya kecil.

Dengan kata lain, metode produksi yang ditemukan harus memperhitungkan persoalan penting seperti keselamatn dan pertimbangan lingkungan.

Faktor laju reaksi - Manfaat Kesetimbangan Kimia

Pada umumnya, untuk memproduksi beberapa

jenis zat dalam jumlah banyak, laju reaksi perlu diperhatikan. Faktor yang mempengaruhi laju reaksi antara lain kenaikan suhu, kenaikan konsentrasi dari reaktan serta penggunaan katalis.

Secara sekilas, bahwa pabrik kimia harus dioperasikan pada suhu tinggi dengan menggunakan konsentrasi reaktan yang tinggi pula sehingga laju reaksi dapat tercapai. Pengaruh faktor kesetimbangan kimia dan factor ekonomi juga perlu dipertimbangkan oleh pabrik – pabrik kimia.

Faktor kesetimbangan - Manfaat Kesetimbangan Kimia

Faktor yang mempengaruhi laju reaksi perlu dipertimbnagkan karena mereka menentukan seberapa cepatnya produk akan terbentuk. Itu juga factor sangat penting untuk mempengaruhi jumlah dari pembentukan produk pada kesetimbangan kimia. Jumlah dari reaksi adalah jumlah / persentase dariproduk yang diperoleh dengan membandingkannya dengan jumlah maksimal yang seharusnya terbentuk adri reaksi komplit dari reaktan. Sebagai contoh, jika massa produk yang terbentuk adalah 5% maka dikatakan produk yang dihasilkan sedikit. Tetapi, jika massa yang terbentuk 95%, maka dikatakan produk yang dihasilkan besar. Kondisi suhu dan temperature harus dimanipulasi untuk mendapatkan produk.

Kondisi – kondisi agar mendapatkan jumlah produk yang maksimal yaitu kesetimbangan harus berlawanan dengan laju reaksi maksimal. Sebagai contoh, perubahan sulfur dioksida menjadi sulfur trioksida.

SO_{2 (g)} + 0,5 O₂  SO₃ + 99 Kj

Prinsip Le’ Chaterier mengindikasikan bahwa jumlah produk dari reaksi eksoterm seperti ini akan diperoleh pada sushu rendah. Tetapi, kecepatan laju maksimal akan diperoleh dengan suhu tinggi. Denga reaksi seperti ini, para ilmuan harus memilih konisi reaksi yang menghasilkan kesetimbangan terbaik antara kecepatan laju dan jumlah maksimal. Pada kasus umum dari reaksi oksidasi SO₂, katalis seperti vanadium pentaooksida dapat digunakan untuk mempercepat reaksi. Itu sama halnya bahwa laju reaksi maksimal dapat diperoleh pada suhu sekitar 600 C dengan kesetimbangan terbesar dari SO₃ yang didapatkan dengan suhu tinggi.

Faktor ekonomi - Manfaat Kesetimbangan Kimia

Pertimbangan lain yang lebih penting dalam memilih kondisi reaksi adalah biaya dari penyediaan kondisi tersebut. Sebagai contoh, untuk menjada suhu reaksi agar tetap tinggi, memerlukan biaya yang dalam hal ini berupa energy yang dibutuhkan. Jika katalis yang murah dan cocok dapat ditemukan untuk proses reaksi dan dapat digunakan dalam jumlah banyak, maka akan menekan biaya produksi.

Penyedia tekanan tinggi untuk reaksi gas juga diperhitungkan karena tersediaruangan pada bangunan dan menjaga peralatan. Tekanan tinggi kadang – kadang digunakan untuk memepercepat laju reaksi dan saat dimana ketersediaan jumlah produk pada kesetimbnagan. Sebagai contoh, salah satu jenis polietilena dapat dibentuk dengan menekan gas etilena pada tekana antara 1500 – 2000 atm, pada suhu 200 C. suhu inidibutuhkan karena reaksi akan terjadi dengan laju yang wajar.

Proses alternatif menggunakan katalis special yaitu Ziegler yang dapat membentuk polietilena pada tekanan lebih rendah sehingga jelas membutuhkan biaya yang lebih sedikit.

Suhu - Manfaat Kesetimbangan Kimia

Karena reaksi berlangsung secara eksotermik, penerapan prinsip Le’ Chaterier memprediksikan bahwa banyaknya ammonia yang terbentuk dapat berlangsung pada suhu yang rendah. Tetapi, pada suhu rendah, laju reaksi berjalan sangat lambat untuk memproduksi ammonia. Untuk mendapatkan hasil yang layak dengan laju reaksi yang maksimal, suhu yang digunakan adalah sekitar 500 C.

Tekanan - Manfaat Kesetimbangan Kimia

Produksi ammonia didapatkan dengan penurunan jumlah dari molekul gas sehingga hasil meningkat pada tekanan yang lebih tinggi. Tekanan tinggi juga menaikkan laju reaksi. Karena factor tersebut, proses pembentukan ammonia secara modern pada suhu tinggi adalah dengan menggunakan tekanan sekitar 350 atm.

Katalis

Seperti yang telah disebutkan  sebelumnya, suhu yang wajar dapat digunakan dalam proses Haber karena katalis tersedia, sehingga membuat laju yang wajar berjalan pada suhu 500 C. pada Fe/ FeO, katalis tersedian dalam jumlah sedikit yaitu kalium oksida dan aluminium oksida adalah katalis yang sering digunakan. Dengan menggunakan kondisi ini, dimungkinkan untuk menghasilkan ammonia dalam jumlah besar pada laju biasa dan biaya yang wajar.

Selain konisi ini, hasil yang diperoleh antara 30 – 40%. Ammonia yang dihasilkan terpecah menjadi nitrogen dan hydrogen dengan mencairkannya pada tekanan rendah. Nitrogen dan hydrogen kemudian berekasi kembali.

Transport oksigen dalam darah

Pada system respirasi dalam tubuh manusia terdapat sel dengan energy yang dibutuhkannnya.

C₆H₁₂O_6(aq)   +   6CO_2(g)   →         6CO_2(g)   +   6H₂O_(l)   +   energi

Proses ini membutuhkan ketersediaan oksigen yang tetap. Oksigen ditransportasikan ke sel – sel jaringan oleh sel darah merah melalui aliran darah. Darah juga mengikat protein yang disebut hemoglobin.

Hemoglobin pada kapiler darah dalam jantung berekasi dengan oksigen untuk membentuk oksihemoglobin.

Haemoglobin_(aq)   +   O_{2(aq)   ->}   oxyhaemoglobin_(aq)

Secara relatif, sebagian tekanan tinggi (0,20 atm) pada ketersedian oksigen pada reaksi dan rekasi pembentukan oksihemoglobin. Kemudian ditransportasikan pada sel jaringan yang mengalir melalui system peredaran darah. Pada tingkat sel, sebagian oksigen bertekanan rendah yang digunakan untuk berekasi.

Aspek menarik dari hemoglobin dan oksihemoglobin adalah pengalaman dari para pendaki dan para petualang pada daerah tinggi. Orang pada ketinggian dapat mengalami letih, sakit kepala dan gejala lain dari kekurangan oksigen. Sebagai contoh, pada ketinggian 3 km, tekana parsial oksigen hanya sebesar 0,14 atm. Jumlah ini tidak dapat digunakan untuk bereaksi, sehingga menghasilkan konsentrasi oksihemoglobin yang rendah.

Tubuh manusia dapat menyesuaikan iklim pada ketinggian tertentu dengan cara memproduksi hemoglobin lebih banyak.dengan prinsip Le’ Chaterier, hal ini dapat membentuk konsentrasi oksihemoglobin lebih tinggi. Dalam jangka waktu yang lama, pada ketinggian secara signifikan akan menaikkan kadar hemoglobin dalam darah. Kadang – kadang , mencapai 50% lebih tinggi daripada individu yang tinggal di daerah pesisir pantai.

Kesetimbangan hemoglobin dan oksihemoglobin juga diakibatkan oleh CO, polutan dari asap rokok dan gas buang kendaraan. CO bereaksi dengan hemoglobin membentuk carboksihemoglobin.

Haemoglobin_(aq)   +   CO_(aq)  ->    carboxyhaemoglobin_(aq)

CO dan oksigen berkompetisi untuk berikatan dengan hemoglobin. Konstanta kesetimbangan dari karboksihemoglobin lebih besar dari oksihemoglobin. Sebagai akibatnya, CO akan lebih mudah berikatan dengan hemoglobin daripada oksigen untuk kadar CO yang rendah. Kadar CO sekitar 200ppm dapat mngakibatkan pingsan dan bahkan kematian.