![]() |
Gambar proses Oswald (Sumber gambar www.chemistry.tutorvista.com) |
Asam nitrat adalah asam
anorganik atau mineral. Asam nitrat disebut juga sebagai ‘aqua fortis’ dan ‘spirit of
niter’. Zat ini berupa cairan tak berwarna dengan bau yang menyengat. Asam
mineral ini banyak digunakan dalam pembuatan berbagai senyawa nitrat, baik
senyawa nitrat anorganik maupun senyawa nitrat organik.
Sebagain besar senyawa
nitro dan nitrat terutama digunakan sebagai pupuk, pewarna zat antara, bahan
peledak, dan banyak bahan kimia organik yang berbeda. Asam nitrat merupakan
prekursor untuk banyak pupuk berbasis amonia seperti amonium nitrat. Rumus
kimia asam nitrat adalah HNO3.
Wilhelm Ostwald
mengembangkan proses Ostwald untuk pembuatan asam nitrat pada tahun 1902.
Proses Ostwald melibatkan oksidasi amonia di ruang katalitik yang mengandung
kasa platina. Oksidasi amonia adalah proses reversibel dan eksotermik. Ini
menaikkan suhu ruangan sampai 800 derajat celcius. Dalam proses ini kasa platina bertindak
sebagai katalis dan menginduksi oksidasi amonia. Platina yang digunakan
biasanya telah dilapisi dengan logam rodium.
Persamaan reaksinya:
4NH3(g) + 5O2(g)
→ 4NO(g) + 6H2O(g)
Setelah itu gas NO,
didinginkan sampai 150 derajat Celcius kemudian dicampur dengan udara untuk
menghasilkan nitrogen dioksida.
Persamaan reaksinya:
2NO(g) + O2(g)
→ 2NO2(g)
NO2 yang
terbentuk kemudian dilarutkan dalam air pada suhu kira-kira 80 derajat Celcius
sehingga terbentuk asam nitrat.
Persamaan reaksinya:
4NO2(g) + O2(g)
+ 2H2O(l) → 4HNO3(aq)
HNO3 berair
yang diperoleh dapat dikonsentrasikan dengan distilasi sampai sekitar 68%
massa. Konsentrasi lebih lanjut sampai 98% dapat dicapai dengan dehidrasi
dengan H2SO4 terkonsentrasi. Dengan menggunakan amonia
yang berasal dari proses Haber, produk akhir dapat dihasilkan dari nitrogen,
hidrogen, dan oksigen yang berasal dari udara dan gas alam sebagai bahan baku
tunggal.
Sebelum diperkenalkannya
proses Haber untuk produksi amonia pada tahun 1913, asam nitrat diproduksi
dengan menggunakan proses Birkeland-Eyde, yang juga dikenal sebagai proses
busur. Proses ini didasarkan pada oksidasi nitrogen atmosfer oleh oksigen
atmosfir ke oksida nitrat pada suhu yang sangat tinggi. Busur listrik digunakan
untuk menyediakan suhu tinggi, dan menghasilkan oksida nitrat hingga 4%. Oksida nitrat didinginkan dan dioksidasi oleh oksigen atmosfir yang
tersisa menjadi nitrogen dioksida, dan ini kemudian diserap dalam asam nitrat
encer. Prosesnya sangat intensif untuk energi dan dengan cepat dipindahkan oleh
proses Ostwald setelah amonia murah tersedia.
Proses Oswald terutama
didasarkan pada kondisi suhu dan juga pada katalis. Langkah pertama oksidasi
amonia adalah proses eksotermik yang meningkatkan suhu sistem reaksi. Oksidasi
sekunder oksida nitrat memerlukan suhu rendah sehingga untuk reaksi ke depan
dan pembentukan produk, diperlukan kontrol suhu. Untuk oksidasi amonia yang
merupakan reaksi eksotermik, menurut prinsip LeChatelier, menurunkan suhu,
meningkatkan konsentrasi, dan meningkatkan tekanan dan volume diperlukan untuk
mengubah reaksi ke arah depan.
SINTESIS ASAM NITRAT DALAM LABORATORIUM
Di laboratorium, asam
nitrat dapat dibuat dengan dekomposisi termal tembaga(II) nitrat,
menghasilkan nitrogen dioksida dan gas oksigen, yang kemudian dilewatkan melalui
air untuk menghasilkan asam nitrat.
2Cu(NO3)2
→ 2CuO(s) + 4NO2(g) + O2(g)
Rute alternatif adalah
dengan reaksi kira-kira sama dengan massa garam nitrat seperti natrium nitrat
dengan asam sulfat 96% (H2SO4), dan penyulingan campuran
ini pada titik didih asam nitrat 83 °C. Residu nonvolatile dari logam hidrogen
sulfat tetap berada dalam bejana distilasi. Asam nitrat merah yang
diperoleh dapat dikonversi menjadi asam nitrat putih.
NaNO3 + H2SO4
→ HNO3 + NaHSO4
NOx terlarut
mudah dikeluarkan dengan menggunakan tekanan rendah pada suhu kamar (10-30 menit
pada 200 mmHg atau 27 kPa) untuk memberi asam nitrat putih. Prosedur ini
juga dapat dilakukan di bawah tekanan dan suhu yang dikurangi dalam satu
langkah untuk menghasilkan lebih sedikit gas nitrogen dioksida.
Asam nitrat encer dapat
dipekatkan dengan distilasi sehingga konsentrasi asam mencapai 68%. Di laboratorium, konsentrasi lebih lanjut
melibatkan distilasi dengan asam sulfat atau magnesium nitrat yang bertindak
sebagai agen dehidrasi. Penyulingan semacam itu harus dilakukan dengan
peralatan kaca semua pada tekanan rendah, untuk mencegah penguraian asam.
Secara industri, asam
nitrat yang sangat pekat dihasilkan dengan melarutkan tambahan nitrogen
dioksida dalam asam nitrat 68% di menara absorpsi. Oksida nitrogen terlarut
ditelanjangi dalam kasus asam nitrat menguap putih, atau tetap berada dalam
larutan untuk membentuk asam nitrat berasap merah.
Saat ini elektrokimia telah dikembangkan untuk menghasilkan asam anhidrat dari bahan
baku asam nitrat terkonsentrasi.
INFORMASI LAINNYA
Larutan murni asam
nitrat tidak berwarna. Walaupun demikian, sampel yang lebih tua cenderung
berwarna kuning karena mengalami dekomposisi menjadi oksida nitrogen dan air.
Sebagian besar asam nitrat yang tersedia secara komersial memiliki konsentrasi
68% dalam air. Bila larutan mengandung lebih dari 86% HNO3, hal itu disebut sebagai ‘asam
nitrat yang menguap’ atau ‘red fuming
nitric acid’. Asam nitrat yang mengental dan memiliki konsentrasi di atas
95%, disebut sebagai asam nitrat putih yang berasap (white fuming nitric acid).
Kelas komersial asam
nitrat fuming mengandung 90% HNO3
dan memiliki kerapatan 1,50 g/cm3 sering digunakan di industri bahan
peledak.
Baik ‘Red fuming nitric acid’ dan ‘white fuming nitric acid‘ dapat
mengalami dekomposisi termal sesuai persamaan reaksi berikut ini.
4 HNO3 → 2H2O
+ 4NO2 + O2
Nitrogen dioksida (NO2)
yang terbentuk pada reaksi di atas, tetap berada di dalam asam nitrat sehingga
warnanya menjadi kuning atau bahkan merah pada suhu yang lebih tinggi.
Sementara asam murni cenderung mengeluarkan asap putih saat terpapar.
Karena dapat mengalami
dekomposisi termal maka asam nitrat selalu disimpan di dalam botol yang
berwarna coklat.
Reaksi ini dapat menimbulkan beberapa variasi tekanan uap yang
tidak dapat diabaikan di atas cairan karena nitrogen oksida yang dihasilkan larut
sebagian atau seluruhnya dalam asam.
Menjadi asam
pengoksidasi yang kuat, asam nitrat bereaksi keras dengan banyak bahan organik
dan reaksinya bisa bersifat eksplosif. Nitrasi senyawa organik dengan asam
nitrat adalah metode utama sintesis banyak bahan peledak umum, seperti
nitrogliserin dan trinitrotoluena (TNT).
Karena produk sampingan yang kurang
stabil mungkin dilakukan, reaksi ini harus dikontrol secara hati-hati, dan
produk sampingan dikeluarkan untuk mengisolasi produk yang diinginkan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar