2. 1.SEJARAH AMMONIA
Ammonia pertama kali ditemukan oleh Bangsa Romawi dalam bentuk yang sekarang kita
sebut “garam ammonia”. Mereka menemukan senyawa ini di dekat kuil tempat mereka
beribadah yang bernama “Kuil Jupiter Ammun”. Karena itulah meraka menyebut senyawa itu
“sal ammoniacus” atau “hammoniacus sal”.
Garam ammonia ini menjadi sangat penting bagi para alkimiawan muslim pada abad ke-8.
Kimiawan Persia, Jabir ibn Hayyan, yang pertama kali menyebutkannya. Selanjutnya,
senyawa ini juga banyak digunakan oleh para Alkimiawan Eropa pada abad ke-13 dan yang
pertama kali menyebutkannya adalah Albertus Magnus. Dan pada abad ke-15, Bacilius
Valentinus menunjukkan bahwa ammonia bisa didapatkan dengan memberikan perlakuan
alkali pada garam ammonia.
Barulah pada tahun 1774, Joseph Priestly untuk pertama kalinya memisahkan ammonia
dari senyawa garamnya. Dan rumus kimianya dipastikan setelah 11 tahun kemudian, yakni
pada tahun 1785, oleh Claude-Louis Berthollet.
Kimiawaan Inggris, Sir William Ramsay dan Sydney Young, pada tahun 1884 mencoba
mempelajari penguraian ammonia pada suhu sekitar 800o
C. Mereka menemukan bahwa
dalam setiap proses penguraian selalu tersisa sejumlah tertentu ammonia yang tidak ikut
terurai. Dengan kata lain, reaksi antara ammonia dengan unsur-unsur penyusunnya (hidrogen
dan nitrogen) telah mencapai keadaan setimbang.
Selanjutnya, pada tahun 1904 Fritz Haber seorang ahli kimia dari
Jerman mencoba mengulangi percobaan Kimiawan Inggris tersebut
untuk menentukan di titik mana kesetimbangan tercapai bila
dilakukan percobaan pada suhu mendekati 1000o
C. Ia mencoba
beberapa pendekatan, mereaksikan hidrogen murni dengan nitrogen
murni, dan memulai dengan ammonia murni serta menggunakan besi
sebagai katalis. Setelah menentukan titik kesetimbangannya, Haber
kemudian mencoba katalis yang berbeda dan menemukan nikel bisa
digunakan juga sebagai katalis (dengan efektifitas yang sama dengan
besi), bahkan kalsium dan mangan bisa lebih baik lagi.
Akhirnya, pada tahun 1908, sekaitan dengan kebutuhan terhadap nitrat yang semakin
meningkat sedangkan pasokan nitrat semakin berkurang, Haber
menemukan proses yang murah dan efisien untuk menghasilkan
ammonia dan mengubahnya menjadi nitrat. Dan pada tahun 1910,
menjelang dimulainya Perang Dunia I, pasokan nitrat dari Chili ke
Jerman benar-benar diputus sehingga pabrik-pabrik Jerman berusaha
menerapkan teknik-teknik Haber pada skala besar. Proses industri
pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan
oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman.
Fritz Haber
3. Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch, Nitrogen terdapat melimpah di udara,
yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di
alam. Satu-satunya sumber alam yang penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili.
Karena kegunaannya yang sangat banyak, ammonia hingga kini terus menerus diproduksi
untuk berbagai kepentingan, di antaranya pupuk pertanian, bahan peledak, industri kain,
industri karet, produksi soda abu, metalurgi, dan pembersih rumah tangga. Dan pada tahun
2004, produksi ammonia di seluruh dunia tercatat mencapai 109 juta metrik ton.
4. 2. PROSES PEMBUATAN AMMONIA
Amonia dibuat dalam skala industri melalui proses Haber Bosch. Proses pembuatan ini
menggunakan bahan baku gas nitrogen dan gas hidrogen yang direaksikan menurut
persamaan reaksi berikut.
Perhatikan harga entalpi (H) reaksi. Entalpi pembentukan amonia ini berharga negatif.
Berarti, reaksi ini bersifat eksoterm (melepaskan kalor ke lingkungan).
Gas N2 pada reaksi di atas diperoleh dari udara, sedangkan gas H2 diperoleh dari hasil reaksi
gas alam dan air. Untuk menghindari reaksi bolak-balik, kesetimbangan reaksi harus
diusahakan bergeser ke arah terbentuknya NH3. Sesuai Asas Le Chatelier, maka harus
dilakukan usaha-usaha yang berkaitan dengan :
a) Suhu
Dalam suatu reaksi yang bersifat eksoterm, jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah
kiri. Sebaliknya, jika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah kanan. Reaksi
pembentukan amonia yang dilakukan pada suhu rendah (200o
C) akan menggeser reaksi ke
arah kanan, namun reaksinya berjalan lambat. Oleh karena itu, suhu perlu ditingkatkan lagi
hingga mencapai suhu ideal, yaitu 600o
C.
b) Konsentrasi
Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan.
c) Tekanan
Pada proses pembuatan amonia diperlukan tekanan yang tinggi. Jika reaksi dilakukan pada
tekanan rendah, reaksi akan bergeser ke kiri sehingga produk yang diperoleh sedikit.
Idealnya, agar reaksi berlangsung ke arah kanan, harus digunakan tekanan yang tinggi.
Namun, masalah baru timbul karena reaksi yang harus dilangsungkan pada tekanan tinggi
memerlukan peralatan dengan investasi yang besar. Melalui analisis, diperoleh tekanan ideal
dengan investasi yang tidak terlalu mahal, yaitu 200-350 atm.
d) Katalis
Pada pembuatan amonia dalam industri, digunakan katalis Fe3O4 yang mengandung K2O,
CaO, MgO, Al2O3, dan SiO2. Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat
mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai
lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan.
Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai suatu produk.
Katalis yang dipergunakan untuk mempercepat reaksi memberikan mekanisme suatu reaksi
yang lebih rendah dibandingkan reaksi yang tanpa katalis. Dengan energi aktivasi lebih
5. rendah menyebabkan maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup
untuk mengatasi halangan energi aktivasi sehingga jumlah tumbukan efektif akan bertambah
sehingga laju meningkat.
Berikut gambar proses pembuatan ammonia dengan proses Haber-Bosch
Walaupun sudah diatur dengan maksimal, ternyata hanya 15% amonia yang bisa diambil.
Sementara itu, 85% sisa amonia kembali lagi ke arah N2 dan H2 yang akan bereaksi lagi
membentuk NH3.