Pembuatan Asam Sulfat

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Asam sulfat (H2S O 4) merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat

ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak

kegunaan dan merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi dunia

asam sulfat pada tahun 2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan

seharga US$8 juta. Kegunaan utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral,

sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak ( Lutfiani, 2008).

Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara

alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Walaupun demikian, asam

sulfat merupakan komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi

sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Sulfur

dioksida adalah produk sampingan utama dari pembakaran bahan bakar seperti

batu bara dan minyak yang mengandung sulfur (belerang)(wapedia.org).

Seiring meningkatnya kebutuhan akan asam sulfat maka berbagai metode

yang dilakukan untuk memproduksi dalam jumlah yang besar. Berdasarkan latar

belakang diatas, maka dalam makalah ini penulis akan memaparkan metode serta

mekanisme pembuatan asam sulfat.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

2

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui metode dan

proses pembuatan asam sulfat

1.3 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari pembuatan makalah ini adalah dapat

memberikan informasi tentang metode serta proses pembuatan asam sulfat.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

3

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Asam Sulfat

Asam sulfat (H2SO4) merupakan cairan yang bersifat korosif, tidak

berwarna, tidak berbau, sangat reaktif dan mampu melarutkan berbagai logam.

Bahan kimia ini dapat larut dalam air dengan segala perbandingan, mempunyai

titik lebur 10,31oC dan titik didih pada 336,85oC tergantung kepekatan serta pada

temperatur 300oC atau lebih terdekomposisi menghasilkan sulfur trioksida.

Kimiawan abad ke-8 Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai

sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh kimiawan 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.

Pada 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.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

4

Pada tahun 1746 di Birmingham, John Roebuck mengadaptasikan metode

ini ke dalam suatu bilik ( ruang ) , 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, pengusaha 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.

Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak, dan oleh

karenanya pada zaman dahulu ia dinamakan 'minyak vitriol'. Walaupun asam

sulfat yang mendekati 100% dapat dibuat, ia akan melepaskan SO3 pada titik

didihnya dan menghasilkan asam 98,3%. Asam sulfat 98% lebih stabil untuk

disimpan, dan merupakan bentuk asam sulfat yang paling umum. Asam sulfat

98% umumnya disebut sebagai asam sulfat pekat.

Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam

ke dalam air daripada air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih

rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga

apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan

bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium:

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O → H3O+ + SO4

2-

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

5

Afinitas asam sulfat terhadap air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan

memisahkan atom hidrogen dan oksigen dari suatu senyawa. Sebagai contoh,

mencampurkan pati (C6H12O6)n dengan asam sulfat pekat akan menghasilkan

karbon dan air yang terserap dalam asam sulfat (yang akan mengencerkan asam

sulfat):

(C6H12O6)n → 6n C + 6n H2O

Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat diteteskan ke permukaan

kertas. Selulosa bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan karbon yang akan

terlihat seperti efek pembakaran kertas.

Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan basa,

menghasilkan garam sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga tembaga(II) sulfat

dibuat dari reaksi antara tembaga(II) oksida dengan asam sulfat:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

Asam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan

menghasilkan asam yang lebih lemah. Reaksi antara natrium asetat dengan asam

sulfat akan menghasilkan asam asetat, CH3COOH, dan natrium bisulfat:

H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH

Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan

kalium nitrat. Reaksi ini akan menghasilkan asam nitrat dan endapat kalium

bisulfat. Ketika dikombinasikan dengan asam nitrat, asam sulfat berperilaku

sebagai asam sekaligus zat pendehidrasi, membentuk ion nitronium NO2+, yang

penting dalam reaksi nitrasi yang melibatkan substitusi aromatik elektrofilik.

Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam kimia organik.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

6

Asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian

tunggal, menghasilkan gas hidrogen dan logam sulfat. H2SO4 encer menyerang

besi, aluminium, seng, mangan, magnesium dan nikel. Namun reaksi dengan

timah dan tembaga memerlukan asam sulfat yang panas dan pekat. Timbal dan

tungsten tidak bereaksi dengan asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan

logam biasanya akan menghasilkan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada

persamaan di bawah ini. Namun reaksi dengan timah akan menghasilkan sulfur

dioksida daripada hidrogen.

Fe (s) + H2SO4 (aq) → H2 (g) + FeSO4 (aq)

Sn (s) + 2 H2SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + 2 H2O (l) + SO2 (g)

Hal ini dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator,

manakala asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika asam pekat

panas bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan menghasilkan garam, air

dan sulfur dioksida, manakahal asam encer yang beraksi dengan logam seperti

seng akan menghasilkan garam dan hidrogen.

2.2 Bahan Baku Pembuatan Asam Sulfat

1. Sulfur

Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang

memiliki lambang S dan nomor atom 16. Belerang termasuk golongan unsur

nonlogam yang tak berasa, tak berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk

aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat

ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfide dan sulfate.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

7

Gambar . unsur belerang (S)

Belerang yang terdapat dalam batuan dapat diperoleh melalui proses

Frasch.

2. Oksigen ( O2)

Oksigen merupakan gas yang tak berwarna dan tak berbau pada suhu dan

tekanan biasa serta unsur yang diperlukan tubuh untuk respirasi. Oksigen dapat

dibuat dalam skala kecil di laboratorium dan dapat juga dibuat dalam skala besar

di industri. Dalam skala laboratorium oksigen dapat dibuat dengan beberapa cara

yaitu :

Pemanasan garam Kalium klorat dengan katalisator MnO2

2KClO3(S) → 2 KCl(S) + 3O2(g)

Pemanasan Barium peroksida

2 BaO2 (S) → 2 BaO (S) + O2 (g)

Pemanasan garam Nitrat

2 Cu (NO3)2(S) → 2 CuO(S) + 4 NO2 (g) + O2 (g)

2 KNO3(S) → 2 NO2 (S) + O2 (g)

Untuk skala industri dapat dibuat dengan yaitu

Elektrolisi air dengan bantuan elektrolit , menghasilkan hidrogen di katode

dan oksigen di anode.

2H2O (l) → 2 H2(g) + O2(g)

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

8

3. Air ( H2O)

Air adalah senyawa oksigen yang paling penting dan tersebar di bumi. Air

dapat dibuat melalui proses sintesis senyawa-senyawa kimia seperti hidrogen

peroksida ( H2O2). Walaupun tidak sepenting air, hidrogen peroksida juga

mempunyai fungsi penting dalam berbagai reaksi oksidasi dan reduksi. Adapun

reaksi pembentukan air dari hidrogen peroksida yaitu:

H2O2 + 2 I- + 2 H+ → 2 H2O +

4. Katalis

Katalisator yang dapat digunakan untuk reaksi pembentukan belerang

trioksida antara lain Pt, V2O5, Fe2O3, Cr2O3, Mn2O3 dan Mn3O4. Katalisator yang

baik adalah Pt dan V2O5, tapi yang paling banyak dipakai adalah Vanadium

Pentoksida, karena :

• V2O5 lebih murah harganya

• Pt lebih sensitif terhadap racun

• V2O5 daya tahan terhadap suhu tinggi lebih baik

• Konversi relatif lebih tinggi

2.3 Proses Sintesis Asam Sulfat

Terdapat 2 jenis proses sintesis asam sulfat yaitu proses kamar timbal dan

proses kontak.

1. Proses Kamar Timbal (Pb)

Proses ini menggunakan ruang reaktor yang dindingnya dilapisi timbal (Pb

) oleh sebab itu dinamakan proses kamar timbal / bilik timbal.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

9

Gambar 1. Proses kamar timbal produksi asam sulfat

Reaksi yang terjadi pada proses ini yaitu :

2 S + 2O2 → 2 SO2

2 SO2 + 2 NO2 → 2 SO3 + 2 NO

Gas NO dialirkan ke suatu tempat reaksi ( reactor ) dan dioksidasi kembali

menjadi NO2.

2NO + O2 → 2 NO2

Gas SO3 di kamar timbal direaksikan dengan air yang disemprotkan

SO3 + H2O → H2SO4

Kepekatan H2SO4 yang dihasilkan kira-kira 62,5 % dan dipekatkan lagi hingga

77,6 %

2. Proses Kontak

Proses kontak pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh Peregrine

Philips, seorang negarawan Inggris. Pada tahun 1889 diketahui bahwa proses

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

10

kontak dapat ditingkatkan dengan menggunakan oksigen berlebihan di dalam

campuran gas reaksi. Proses kontak sekarang telah banyak mengalami

penyempurnaan dalam rinciannya dan dewasa ini telah menjadi suatu proses

industri yang murah, kontinyu dan dikendalikan otomatis.

Sejak pertengahan tahun 1920-an, kebanyakan fasilitas yang baru

dibangun dengan menggunakan proses kontak dengan katalis hidrogen biasanya

berupa zat padat, antara lain Pt, V2O5 dan Fe2O3. Katalis ini berpori-pori sehingga

cocok untuk pembuatan asam sulfat, karena memiliki bidang kontak yang besar.

Udara yang digunakan untuk membakar belerang dibersihkan dahulu dengan

asam sulfat dalam menara absorber, hasil pembakaran dibersihkan dalam Waste

Heat Boiler kemudian dimasukkan ke dalam konverter bersama O2, gas hasil

konverter atau reaktor dimasukkan ke dalam menara penyerap atau absorber.

Penyerap yang digunakan adalah asam sulfat 98,5%.

Tahap – tahap produksi asam sulfat secara garis besar yaitu:

1. Pencairan belerang padat di melt tank

2. Pemurnian belerang cair dengan cara filtrasi

3. Pengeringan udara proses

4. Pembakaran belerang cair dengan udara kering untuk menghasilkan sulfur

dioksida (SO2)

5. Reaksi oksidasi lanjutan SO2 menjadi SO3 dalam empat lapis bed

konverter dengan menggunakan katalis V2O5

6. Pendinginan gas

7. Penyerapan SO3 dengan asam sulfat 93%-98,5%

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

11

Adapun reaksi yang terjadi adaalah sebagai berikut

S + O2 → SO2 + 31.148 kkal……..…1

SO2 + 1/2 O2 → SO3 + 70.960 kaal…………2

SO3 + H2O →H2SO4 + 23.490 kkal…..…….3

Reaksi 1. Terjadi dalam tangki pembakar, dimana belerang dikabutkan dan

direaksikan dengan udara kering.

Reaksi 2. Terjadi dalam converter atau reaktor dengan katalis V2O5

Reaksi 3. Terjadi dalam tanki pengencer, gas belerang trioksida diserap dengan

asam sulfat

(93%-98,5%)

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

12

Dalam skala industri asam sulfat diproduksi melalui proses kontak

Tabel 1. Perbandingan proses kontak dan proses kamar timbal

Keterangan Proses kontak Proses kamar timbal

Konversi 98,5 – 99 % 77 – 79 %

Biaya produksi Rendah Tinggi

Kualitas produk Lebih pekat Kurang pekat

Proses produksi Satu kali dalam

meningkatkan konsentrasi

asam

Dua kali dalam

meningkatkan

konsentrasi asam

Katalis Vanadium pentoksida NO dan NO2

1.4 Manfaat Asam Sulfat

Asam sulfat merupakan salah satu bahan penunjang yang sangat penting

dan banyak dibutuhkan industri kimia, antara lain untuk industri pupuk

(pembuatan super fosfat, ammonium sulfat), pengolahan minyak bumi, pharmasi,

kertas dan pulp. Di bidang industri, asam sulfat merupakan produk kimia yang

paling banyak dipakai, sehingga memperoleh julukan the lifeblood of industry. .

Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan

baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri

otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang

regenerasi asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini

membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak, ataupun

sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas sulfur

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

13

dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) yang kemudian digunakan untuk

membuat asam sulfat yang "baru".

Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan

aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun

pada serat pulp kertas untuk menghasilkan aluminium karboksilat yang membantu

mengentalkan serat pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat

juga digunakan untuk membuat aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat

dengan mereaksikan bauksit dengan asam sulfat:

Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai

contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk

mengubah sikloheksanonoksim menjadi kaprolaktam, yang digunakan untuk

membuat nilon. Ia juga digunakan untuk membuat asam klorida dari garam

melalui proses Mannheim. Banyak H2SO4 digunakan dalam pengilangan minyak

bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan isobutilena yang

menghasilkan isooktana.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

14

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan di atas maka dapat ditarik suatu

kesimpulan bahwa :

1. Asam sulfat ( H2SO4) dapat dibuat dengan 2 cara yaitu proses kamar

timbal dan proses kontak.

2. Pada Proses kamar timbal, asam sulfat diperoleh dari gas SO2 hasil

pembakaran belerang (S) dengan gas NO2 menghasilkan SO3 yang bila

direaksikan dengan H2O akan membentuk asam sulfat (H2SO4). Sedangkan

untuk proses kontak gas SO2 hasil pembakaran belerang langsung

dioksidasi menjadi SO3 dengan bantuan katalis dan direaksikan dengan

H2O menjadi asam sulfat (H2SO4).

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029

Pembuatan Asam Sulfat

15

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki.asam_sulfat.

http://www.chem-is-try.org.

Tvei, Tor-Martin. 2003.‘A Simulation Model Of A Sulphuric Acid Production Process As An Integrated Part Of An Energy System. V’.Reprinted with permission from Simulation Modelling Practice and Theory.

Anna Lutfiati , 2008 .’Prarancangan Pabrik Asam Sulfat Dari Sulfur Dan Udara Dengan Proses Kontak Kapasitas 225.000 Ton Per Tahun’.

Department Of Chemistry | Megawati / F1C1 07 029