Pembuatan Amonia

Amonia (NH₃) merupakan senyawa nitrogen yang banyak digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pupuk urea dan ZA, serat sintetik (nilon dan sejenisnya), dan bahan peledak TNT (trinitro toluena). Pembuatan amonia yang dikemukakan oleh Fritz Haber (1905), prosesnya disebut Proses Haber. Reaksi yang terjadi adalah kesetimbangan antara gas N₂, H₂, dan NH3 ditulis sebagai berikut.

N₂(g) + 3 H₂(g)    2 NH₃(g)                                           ∆H = –92 kJ

Untuk proses ini, gas N₂ diperoleh dari hasil penyulingan udara, sedangkan gas H₂ diperoleh dari hasil reaksi antara gas alam dengan air. Pada suhu kamar, reaksi ini berlangsung sangat lambat maka untuk memperoleh hasil yang maksimal, reaksi dilakukan pada suhu tinggi, tekanan tinggi, dan diberi katalis besi. Reaksi pembentukan amonia merupakan reaksi eksoterm. Menurut Le Chatelier kesetimbangan akan bergeser ke arah NH₃ jika suhu rendah. Masalahnya adalah katalis besi hanya berfungsi efektif pada suhu tinggi, akibatnya pembentukan amonia berlangsung lama pada suhu rendah.

Berdasarkan pertimbangan ini proses pembuatan amonia dilakukan pada suhu tinggi 450°C (suhu optinum) agar reaksi berlangsung cepat sekalipun dengan resiko kesetimbangan akan bergeser ke arah N₂dan H₂. Untuk mengimbangi pergeseran ke arah N₂ dan H₂ oleh suhu tinggi, maka tekanan yang digunakan harus tinggi sampai mencapai antara 200–400 atm. Tekanan yang tinggi menyebabkan molekul-molekul semakin rapat sehingga tabrakan molekul-molekul semakin sering. Hal ini mengakibatkan reaksi bertambah cepat, sehingga NH₃ semakin banyak terbentuk. Selain itu untuk mengurangi NH₃ kembali menjadi N₂ dan H₂ maka NH₃ yang terbentuk segera dipisahkan.

Campuran gas kemudian didinginkan sehingga gas NH₃ mencair. Titik didih gas NH₃ lebih tinggi dari titik didih gas N₂ dan H₂, maka gas NH₃ akan terpisah sebagai cairan. Gas nitrogen dan gas hidrogen yang belum bereaksi dan gas NH₃ yang tidak mencair diresirkulasi, dicampur dengan gas N₂ dan H₂, kemudian dialirkan kembali ke dalam tangki.