Pembuatan natrium karbonat (Na2CO3) dengan metode solvay

Natrium karbonat Na2CO3

Na₂CO₃ (Natrium Karbonat) dibuat dengan proses Solvay

Metode pembuatan Na₂CO₃ ini dikembangkan oleh Ernest Solvay (1838–1922) dari Belgia sebagai bahan bakunya adalah batu kapur CaCO₃.

- Batu kapur dipanaskan untuk memperoleh gas CO₂

CaCO_3(s) à CaO_(s) + CO_2(g)  (panas)

CO_2(g) + H₂O_(l) à H₂CO_3(aq)

H₂CO_3(aq) + NH_3(g) à NH₄HCO_3(aq)

NH₄HCO_3(aq) + NaCl_(aq) à NaHCO_3(s) + NH₄Cl

Endapan NaHCO₃ (Natrium Bikarbonat) dipisahkan dengan penyaringan kemudian dipanaskan

2 NaHCO_3(s) à Na₂CO_3(s) +H₂O_(g) + CO_2(g)  (panas)

Kegunaan Natrium Karbonat (Na₂CO₃)

Na₂CO₃ digunakan dalam proses pembuatan pulp (bubur kayu), kertas, sabun, detergen, kaca, dan untuk melunakkan air sadah.

 

Sepanjang sejarah industri kimia, persediaan natrium karbonat Na2CO3, soda, merupakan isu penting. Soda adalah bahan dasar penting bukan hanya untuk keperluan sehari-hari (seperti sabun) tetapi juga untuk produk industri yang lebih canggih (seperti gelas).

Di waktu lampau soda didapatkan dari sumber alami, dan kalium karbonat K2CO3, yang juga digunakan dalam sabun, didapatkan dalam bentuk abu kayu. Setelah revolusi industri, kebutuhan sabun meningkat dan akibatnya metoda sintesis baru dengan bersemangat dicari. Waktu itu telah dikenali bahwa soda dan garam (NaCl) mengandung unsur yang sama, natrium, dan penemuan ini mengakibatkan banyak orang berusaha membuat soda dari garam. Di awal abad 19, suatu proses baru dikembangkan: natrium sulfat yang merupakan produk samping produksi asam khlorida (yang digunakan untuk serbuk pengelantang, bleaching), batu bara dan besi dinyalakan. Namun, hasilnya, rendah dan tidak cocok untuk produksi skala besar .

Inventor Perancis Nicolas Leblanc (1742-1806) mendaftar suatu kontes yang diselenggarakan oleh Académie des Sciences, untuk menghasilkan secara efektif soda dari garam. Esensi dari prosesmua adalah penggunaan marmer (kalsium karbonat) sebagai ganti besi.

Na2SO4 + 2C –> Na2S + 2CO2 (11.1)
Na2S + CaCO3 –> Na2CO3 + CaS (11.2)
2NaCl + H2SO4 –> Na2SO4 + 2HCl (11.3)

Proses Leblanc dapat menghasilkan soda dengan kualitas lebih baik daripada metoda sebelumnya. Namun, proses ini menghasilkan sejumlah produk samping seperti asam sulfat, asam khlorida, kalsium khlorida, kalsium sulfida dan hidrogen sulfida. Bahkan waktu itu pun, pabrik menjadi target kritik masyarakat. Peningkatan kualitas proses Leblanc sangat diperlukan khususnya dari sudut pandang penggunaan ulang produk sampingnya, yang jelas akan menurunkan ongkos produksi.

Satu abad setelah usulan proses Leblanc, inventor Belgia Ernest Solvay (1838-1922) mengusulkan proses Solvay (proses soda-amonia), yang lebih maju dari aspek kimia dan teknologi. Telah diketahui sejak awal abad 19 bahwa soda dapat dihasilkan dari garam denagn amonium karbonat (NH4)2CO3. Solvay yang berpengalaman dengan mesin dan dapat mendesain proses produksi tidak hanya dari sudut pandang kimia tetapi juga dari sudut pandang teknologi kimia. Dia berhasil mengindustrialisasikan prosesnya di tahun 1863.

Keuntungan terbesar proses Solvay adalah penggunaan reaktor tanur bukannya reaktor tangki. Air garam yang melarutkan amonia dituangkan dari puncak tanur dan karbondioksida ditiupkan keda lam tanur dari dasar sehingga produknya akan secara kontinyu diambil tanpa harus menghentikan reaksi. Sistem Solvay menurunkan ongkos secara signifikan, dan akibatnya menggantikan proses Leblanc.

Reaksi utama
NaCl + NH3 + CO2 + H2O –> NaHCO3 + NH4Cl (11.4)
2NaHCO3 –> Na2CO3 + CO2 + H2O (11.5)

Sirkulasi amonia
2NH4Cl + CaO –> 2NH3 + CaCl2 + H2O (11.6)
Pembentukan karbon dioksida CO2 dan kalsium oksida CaO
CaCO3 –> CaO+CO2 (11.7)

Satu-satunya produk samping proses Solvay adalah kalsium khlorida, dan amonia dan karbondioksida disirkulasi dan digunakan ulang. Dalam produksi soda dari garam, poin penting adalah pembuangan khlorin. Dalam proses Leblanc, khlorin dibuang sebagai gas asam khlorida, namun di proses Solvay, khlorin dibuang sebagai padatan tak berbahaya, kalsium khlorida. Karena keefektifan dan keefisienan prosesnya, proses Solvay dianggap sebagai contoh proses industri kimia.

(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/sintesis_material/sintesis-bahan-anorganik-industri/)

Posted in: Proses Industri Kimia