Ilustrasi: Rumus kimia Asam Nitrat (HNO3)
Asam nitrat, dengan rumus kimia HNO3, adalah asam kuat yang memiliki peran krusial dalam berbagai industri dan aplikasi laboratorium. Sifatnya yang sangat korosif dan reaktif membuatnya menjadi bahan kimia yang penting sekaligus berpotensi berbahaya jika tidak ditangani dengan benar. Memahami cara pembuatan asam nitrat tidak hanya penting bagi para profesional di bidang kimia, tetapi juga memberikan wawasan tentang prinsip-prinsip kimia yang mendasarinya. Artikel ini akan mengulas berbagai metode pembuatan HNO3, mulai dari proses industri skala besar hingga sintesis skala laboratorium.
Di skala industri, metode yang paling umum dan efisien untuk memproduksi asam nitrat adalah melalui Proses Ostwald. Proses ini dikembangkan oleh kimiawan Jerman Wilhelm Ostwald dan melibatkan tiga tahap utama:
Tahap pertama adalah oksidasi katalitik amonia (NH3) dengan oksigen (O2) di udara untuk menghasilkan nitrogen monoksida (NO). Reaksi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi (sekitar 800-900 °C) dengan adanya katalis platinum-rhodium (biasanya berupa kisi-kisi kawat platinum yang dilapisi rodium).
Persamaan reaksi:
4 NH₃ (g) + 5 O₂ (g) → 4 NO (g) + 6 H₂O (g)
Proses ini memerlukan kontrol suhu dan tekanan yang cermat untuk memaksimalkan hasil nitrogen monoksida dan meminimalkan pembentukan produk sampingan.
Nitrogen monoksida (NO) yang dihasilkan kemudian dioksidasi lebih lanjut dengan oksigen (O2) dari udara untuk membentuk nitrogen dioksida (NO2). Reaksi ini terjadi pada suhu yang lebih rendah dibandingkan tahap pertama, biasanya di bawah 200 °C.
Persamaan reaksi:
2 NO (g) + O₂ (g) → 2 NO₂ (g)
Perlu dicatat bahwa nitrogen dioksida seringkali berada dalam kesetimbangan dengan dimer-nya, dinitrogen tetroksida (N2O4).
Tahap terakhir adalah menyerap nitrogen dioksida (NO2) dalam air untuk membentuk asam nitrat (HNO3). Reaksi ini dapat digambarkan sebagai berikut:
3 NO₂ (g) + H₂O (l) → 2 HNO₃ (aq) + NO (g)
Gas nitrogen monoksida (NO) yang dilepaskan dalam reaksi ini dapat didaur ulang kembali ke tahap kedua untuk dioksidasi lagi menjadi nitrogen dioksida, sehingga meningkatkan efisiensi proses.
Asam nitrat yang dihasilkan biasanya memiliki konsentrasi sekitar 60-68%. Untuk mendapatkan konsentrasi yang lebih tinggi (asam nitrat berasap), proses pemurnian lebih lanjut diperlukan, seringkali melibatkan dehidrasi menggunakan asam sulfat pekat.
Meskipun tidak direkomendasikan untuk dilakukan di luar lingkungan laboratorium yang terkontrol dengan baik, ada beberapa metode sintesis skala kecil yang bisa memberikan gambaran prinsip pembuatan asam nitrat:
Metode klasik di laboratorium melibatkan pemanasan natrium nitrat (NaNO3) padat dengan asam sulfat (H2SO4) pekat. Asam sulfat bertindak sebagai agen dehidrasi dan memberikan ion hidrogen (H+) untuk bereaksi dengan ion nitrat (NO3-).
Persamaan reaksi:
NaNO₃ (s) + H₂SO₄ (l) → HNO₃ (g) + NaHSO₄ (s)
Asam nitrat yang dihasilkan berupa gas yang kemudian dikondensasikan. Percobaan ini sangat berbahaya karena menghasilkan uap asam nitrat yang sangat korosif dan beracun, serta potensi ledakan jika tidak dilakukan dengan hati-hati.
Dalam skala yang sangat kecil dan terkontrol, campuran amonia dan oksigen dapat direaksikan di atas katalis panas (misalnya kawat platinum) untuk menghasilkan NO, yang kemudian dioksidasi menjadi NO2 dan diserap dalam air.
Asam nitrat memiliki berbagai aplikasi penting, antara lain:
Pembuatan asam nitrat adalah proses kimia yang kompleks dan membutuhkan keahlian serta kehati-hatian. Baik melalui proses industri Ostwald yang efisien maupun metode laboratorium sederhana, prinsip dasar oksidasi amonia dan penyerapan nitrogen dioksida tetap menjadi inti sintesis HNO3. Penting untuk selalu menekankan aspek keselamatan saat menangani bahan kimia kuat seperti asam nitrat, memastikan perlindungan diri dan lingkungan.