MATERI/BAHAN MATA KULIAH

FM-UII-AA-FKA-07/R2 Materi : Kesetimbangan Kimia

Fakultas: Teknologi IndustriPertemuan ke: KetigaJurusan/Program Studi: Teknik KimiaModul ke: 1Kode Mata Kuliah: 52113404Jumlah Halaman : 14Nama Mata Kuliah: Teknik Reaksi Kimia IMulai Berlaku: 2012Dosen: Dra. Kamariah Anwar,MS

Reaksi Kesetimbangan KimiaPerubahan bahan mentah menjadi produk dengan nilai yang lebih tinggi banyak dilakukan di Industri melalui proses sintesis kimia, misal :Etena etilen glikolEtena polietilen

Dalam industri secara umum menggunakan skala besar, maka seorang engineer harus memahami desain reaktor kimia dan sistem operasinya.

Konversi maksimum terjadinya reaksi kimia dapat dihitung dengan menggunakan prinsip termodinamika dan data termodinamika.

Kecepatan reaksi dan konversi dalam kesetimbangan reaksi kimia dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan komposisi reaktan.

Misal : SO2 + O2 SO3

Pada T : 520oC konversi 90 % T : 680oC konversi 50 %

Untuk menaikkan konversi dengan menambahkan katalis

Hasil perhitungan secara termodinamik hanya benar untuk kondisi kesetimbangan dimana nilai konversi reaksi mencapai harga maksimum.

Karena pada kondisi ini tidak ada lagi kecenderungan untuk berubah terhadap waktu.

ri (total)eq = 0ri 0 untuk yang tak terhingga

Perhitungan target waktu dan konversi akan sangat berguna untuk rancangan desain reaktor!!

Koordinat reaksiTinjau persamaan reaksi umum :|1|A1 + |2|A2 + |3 |A3 + |4 |A4 + .. | i | = koefisien stoikhiometri komponen Ai i = bilangan stoikhiometri

misal : CH4 + H2O CO + 3 H2Tinjau persamaan reaksi umum :CH4 = -1 H2O = -1 CO = +1 H2 = +3

Perubahan banyaknya mol dalam suatu reaksi kimia berbanding langsung dengan bilangan stoikhiometri

Contoh : 0,60 mol CH4 berkurang karena reaksi, maka 0,60 mol H2O juga harus berkurang dan 0,60 mol CO serta (3x0,60) mol H2 terbentukSehingga : ; dstAtau : disebut koordinat reaksi dikarakterisasikan sebagai kekuatan atau derajat untuk terjadi reaksiPerubahan harga akan merubah mol karena reaksi

Sehingga ni = nio + i ( i = 1, 2, 3, )n = n0 + Harga = 0 untuk awal reaksi atau ni = nioDimana :

Contoh : CH4 + H2O CO + 3 H2

Jika mula-mula campuran terdiri dari 3 mol CH4 , 2 mol H2O , 1 mol CO dan 3 mol H2 , tentukan Yi sebagai fungsi koordinat reaksi.

Jawab :

Mula-mula : Setelah reaksi :

Jika i bilangan murni tanpa satuan, maka harus dalam mol dan merupakan satuan untuk menyatakan mol reaksi.

Bila ada 2 atau lebih reaksi yang independen yang dihasilkan secara simultan, maka bilangan stoikhiometri dengan subscrip double ij , sehingga ( i = 1, 2, 3, , N)Jika diintegrasikan dari ni = ni0 dan j = 0 , maka akan diperoleh ( i = 1, 2, 3, , N)

Jumlah total komponen akan menghasilkan vi,j = bilangan stoikhiometri komponen i dalam reaksi ke jatau : Yi = fraksi mol i ; i = 1, 2, 3, , N

Contoh : CH4 + H2O CO + 3 H2 (1)

CH4 + 2 H2O CO2 + 4 H2 (2)Bilangan (1) dan (2) menunjukkan nilai j (indeks reaksi). Jika mula-mula terdiri dari 4 mol CH4 dan 6 mol H2O, tentukan Yi sebagai fungsi 1 dan 2.Penyelesaian :Bilangan stoikhiometri i,j dari reaksi (1) dan (2)------------------------------------------------------------------------------- i = CH4 H2O CO CO2 H2 j/1 -1 -1 1 0 3 j/2 2 -1 -2 0 1 4 2

Tugas Diketahui persamaan reaksi berikut : C2H4 (g) + O2 (g) {(CH2 )2}O (g) (1) C2H4 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (g) (2)Jika dalam campuran mula-mula terdiri dari 3 mol C2H4 dan 5 mol O2 , tentukan :fraksi-mol masing-masing komponen sebagai fungsi koordinat reaksiJika konversi reaksi (1) dan reaksi (2) masing- masing 70% dan 25%, tentukan fraksi-mol masing-masing komponen

*****