Maintenance script: Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi

2026-08-28T08:57:14Z

Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi

Maintenance script: Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29443865; atribusi sumber disertakan.

2026-08-28T08:18:18Z

Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29443865; atribusi sumber disertakan.

Halaman baru

'''Proses Haber''', disebut juga '''proses Haber–Bosch''', adalah suatu proses [[Pengikatan nitrogen|fiksasi nitrogen]] artifisial dan merupakan prosedur industri utama untuk produksi [[amonia]] yang berlaku saat ini. Proses ini dinamakan demikian setelah para penemunya, kimiawan Jerman [[Fritz Haber]] dan [[Carl Bosch]], mengembangkan proses ini pada paruh pertama abad ke-20. Proses ini mengubah [[nitrogen]] (N2) atmosfer menjadi amonia (NH3) melalui suatu reaksi dengan [[hidrogen]] (H2) menggunakan katalis logam di bawah temperatur dan tekanan tinggi:

N2 + 3 H2 → 2 NH3   (ΔH = −92.4 kJ·[[mol]]−1)

Sebelum ditemukan proses Haber, amonia sulit diproduksi dalam skala industri menggunakan metode-metode awal seperti [[proses Birkeland–Eyde]] dan [[proses Frank–Caro]] yang sangat tidak efisien.

Meskipun proses Haber saat ini banyak digunakan untuk menghasilkan pupuk, selama Perang Dunia I proses ini memperlengkapi Jerman dengan suatu sumber amonia untuk produksi bahan peledak, sebagai kompensasi blokade perdagangan Sekutu terhadap [[Nitratin|sendawa Chile]].

== Sejarah ==

Sepanjang abad ke-19, kebutuhan nitrat dan amonia untuk digunakan sebagai pupuk dan bahan baku industri meningkat pesat. Sumber utama saat itu adalah deposit tambang [[niter]]. Pada awal abad ke-20, telah diprediksi bahwa cadangan ini tidak dapat memuaskan kebutuhan masa depan dan riset untuk mendapatkan sumber potensial baru amonia menjadi lebih berharga. Sumber yang paling nyata adalah nitrogen atmosfer (N2), yang merupakan penyusun 80% udara, tetapi N2 sangat stabil dan tidak mudah bereaksi dengan bahan kimia lain. Mengubah N2 menjadi amonia merupakan tantangan kimia yang harus dihadapi oleh kimiawan global.

Haber, bersama asistennya [[Robert Le Rossignol]], mengembangkan peralatan bertekanan tinggi dan [[katalis]] untuk mendemonstrasikan proses Haber dalam skala laboratorium. Mereka mendemonstrasikan proses mereka pada Mussim Panas tahun 1909 dengan memproduksi amonia dari udara setetes demi setetes, dengan laju sekitar per jam. Proses ini dibeli oleh perusahaan kimia Jerman [[BASF]], yang menugaskan [[Carl Bosch]] untuk menaikkan kelas mesin laboratorium Haber menjadi peralatan produksi skala industrial. Ia berhasil melakukannya pada tahun 1910. Haber dan Bosch akhirnya dianugerahi [[penghargaan Nobel]], pada tahun 1918 dan 1931, atas karya mereka dalam menanggulangi masalah kimia dan teknik pada teknologi aliran berkesinambungan tekanan tinggi berskala besar.

Amonia pertama kali diproduksi menggunakan proses Haber dalam skala industri pada tahun 1913 oleh BASF pabrik [[Ludwigshafen am Rhein|Oppau]] di Jerman, mencapai 20 ton per hari pada tahun berikutnya. Selama PD-I, amonia sintetis digunakan untuk produksi [[asam nitrat]], suatu prekursor untuk [[amunisi]]. Sekutu mempunyai akses kepada sejumlah besar deposit [[natrium nitrat]] di Chile (sehingga disebut "sendawa Chile") yang dimiliki hampir secara total oleh perusahaan-perusahaan Inggris. Oleh karena Jerman tidak memiliki akses kepada sumber daya alam yang tersedia, proses Haber terbukti penting untuk bagi Jerman dalam upayanya memenangi perang.

== Proses ==

Konversi biasanya dilakukan pada tekanan antara dan temperatur antara , saat gas dilewatkan di atas empat hamparan [[katalis]], dengan pendinginan di antara masing-masing hamparan untuk menjaga [[Konstanta kesetimbangan|tetapan kesetimbangan]] yang wajar. Sekali lewat di atas hamparan katalis, konversi hanya terjadi sebanyak 15%, tetapi gas yang tidak bereaksi didaur ulang, dan tidak jarang konversi total dapat mencapai 97%.

The tahap reformasi kukus (''steam reforming''), konversi pergeseran, penghilangan karbon dioksida, dan metanasi masing-masing beroperasi pada tekanan sekitar dan siklus sintesis amonia beroperasi pada rentang tekanan antara , bergantung pada proses eksklusif yang digunakan.

=== Sumber hidrogen ===
Sumber utama hidrogen adalah [[metana]] dari [[gas alam]]. Konversinya, [[reformasi kukus]], dilakukan dengan udara, yang dideoksigenasi oleh pembakaran gas alam. Semula Bosch memperoleh [[hidrogen]] melalui [[elektrolisis air]].

=== Kesetimbangan dan laju reaksi ===
Nitrogen (N2) sangat tidak reaktif karena [[molekul]]nya berikatan melalui [[Ikatan kimia|ikatan rangkap tiga]] yang kuat. Proses Haber bersandar pada katalis yang mempercepat pemutusan ikatan rangkap tiga ini.

Dua pertimbangan yang berlawanan relevan untuk sintesis ini: posisi kesetimbangan dan [[laju reaksi]]. Pada temperatur ruang, kesetimbangan bergeser ke arah amonia, tetapi reaksi berlangsung pada laju yang tak dapat dideteksi. Pemecahan yang nyata adalah dengan menaikkan temperatur, tetapi karena reaksi adalah [[Reaksi eksoterm|eksotermik]], tetapan kesetimbangan (dalam satuan bar atau [[Atmosfer (satuan)|atm]]) menjadi 1 dari . (Lihat [[prinsip Le Chatelier]].)

Di atas temperatur ini, kesetimbangan dengan cepat menjadi kurang menguntungkan pada tekanan atmosfer, sesuai dengan [[persamaan Van't Hoff]]. Oleh karena itu, ada asumsi bahwa digunakan suhu rendah dan beberapa cara lain untuk meningkatkan laju reaksi. Namun, katalis itu sendiri membutuhkan suhu minimal 400 °C agar efisien.

[[Tekanan]] adalah pilihan yang jelas untuk mendukung reaksi maju karena ada 4 mol reaktan untuk setiap 2 mol produk (lihat [[entropi]]), dan tekanan yang digunakan () mengubah konsentrasi kesetimbangan untuk memberikan rendemen yang menguntungkan.

Secara ekonomi, tekanan adalah komoditas yang mahal. Pipa dan bejana reaksi perlu diperkuat, katup diperketat, dan ada pertimbangan keselamatan kerja pada 20 MPa. Selain itu, pompa dan kompresor yang sedang bekerja membutuhkan energi yang cukup besar. Berdasarkan kompromi digunakan parameter yang memberikan rendemen tunggal sekitar 15%.

Cara lain untuk meningkatkan rendemen reaksi yaitu dengan menyingkirkan produk (yaitu gas amonia) dari sistem. Dalam praktiknya, gas amonia tidak disingkirkan dari reaktor itu sendiri, karena suhu terlalu tinggi; ia dihilangkan dari campuran kesetimbangan gas saat meninggalkan bejana reaksi. Gas panas didinginkan secukupnya, sementara menjaga tekanan tinggi, agar amonia terkondensasi dan dapat dihilangkan sebagai cairan. Gas hidrogen dan nitrogen yang tidak bereaksi kemudian dikembalikan ke bejana reaksi untuk menjalani reaksi lebih lanjut.

=== Katalis ===
Katalis yang paling populer didasarkan pada besi yang dipromosikan dengan K2O, CaO, SiO2, dan Al2O3. Bejana reaksi Haber-Bosch asli menggunakan [[osmium]] sebagai katalis, tapi hanya tersedia dalam jumlah yang sangat kecil. Haber mencatat [[uranium]] hampir sama efektifnya dan lebih mudah didapat daripada osmium.Di bawah arahan Bosch pada tahun 1909, peneliti BASF [[Alwin Mittasch]] menemukan katalis berbasis [[besi]] yang jauh lebih murah, dan masih digunakan hingga saat ini. Beberapa produksi amonia menggunakan katalis berbasis [[rutenium]] (proses KAAP). Rutenium membentuk katalis yang lebih aktif sehingga memungkinkan dilakukan pada tekanan operasi yang lebih rendah. Katalis tersebut disiapkan melalui dekomposisi [[trirutenium dodekakarbonil]] pada [[grafit]].

Dalam praktik industri, katalis besi diperoleh dari serbuk besi yang dihaluskan, yang biasanya diperoleh dari reduksi [[magnetit]] (Fe3O4) berkemurnian tinggi. Logam besi bubuk dibakar (dioksidasi) untuk menghasilkan magnetit dengan ukuran partikel tertentu. Partikel magnetit kemudian direduksi secara parsial, dengan menghilangkan oksigen selama proses. Partikel katalis yang dihasilkan terdiri dari inti magnetit, yang terbungkus dalam cangkang [[wüstit]] (FeO), yang pada gilirannya dikelilingi oleh kulit luar logam besi. Katalis mempertahankan sebagian besar volume massal selama reduksi, dihasilkan pada permukaan bahan luas yang sangat berpori, yang meningkatkan efektivitasnya sebagai katalis. Komponen minor katalis lainnya termasuk [[kalsium]] dan [[aluminium oksida]], yang mendukung katalis besi dan membantu mempertahankan area permukaannya. Oksida Ca, Al, K, dan Si kebal terhadap reduksi oleh hidrogen.

[[Mekanisme reaksi]], yang melibatkan katalis heterogen, diyakini melibatkan langkah-langkah berikut:
# <math>\text{N}_{2(g)} \longrightarrow \text{N}_{2(teradsorpsi)}</math>
# <math>\text{N}_{2(teradsorpsi)} \longrightarrow 2 \text{N}_{(teradsorpsi)}</math>
# <math>\text{H}_{2(g)} \longrightarrow \text{H}_{2(teradsorpsi)}</math>
# <math>\text{H}_{2(teradsorpsi)} \longrightarrow 2 \text{H}_{(teradsorpsi)}</math>
# <math>\text{N}_{(teradsorpsi)} + 3 \text{H}_{(teradsorpsi)} \longrightarrow \text{NH}_{3(teradsorpsi)}</math>
# <math>\text{NH}_{3(teradsorpsi)} \longrightarrow \text{NH}_{3(g)}</math>
Reaksi 5 terjadi dalam tiga langkah, membentuk NH, NH2, dan kemudian NH3. Bukti eksperimental menunjukkan reaksi 2 sebagai yang palilng lambat, [[Laju reaksi|tahapan penentu laju reaksi]]. Hal ini bukan tak terduga karena ikatan yang rusak, ikatan rangkap tiga nitrogen, adalah ikatan terkuat yang harus dirusak.

Seorang kontributor utama yang menjelaskan mekanisme ini adalah [[Gerhard Ertl]].

== Aspek ekonomi dan lingkungan ==

Ketika pertama kali ditemukan, proses Haber perlu bersaing dengan proses industri lainnya, [[Proses Frank–Caro|proses sianamida]]. Namun, proses sianamida boros tenaga listrik dan lebih padat karya daripada proses Haber.

Proses Haber saat ini menghasilkan [[pupuk]] nitrogen per tahun, sebagian besar dalam bentuk [[amonia]] anhidrat, [[amonium nitrat]], dan [[urea]]. Sebanyak 3–5% dari produksi gas alam dunia dikonsumsi oleh proses Haber (~ 1-2% dari pasokan energi tahunan dunia). Dalam kombinasi dengan pestisida, pupuk ini telah meningkatkan produktivitas lahan pertanian sebesar empat kali lipat:

: Dengan hasil panen rata-rata pada tingkat 1.900 panenan pada tahun 2000, akan diperlukan hampir empat kali lebih banyak tanah dan wilayah budidaya yang berukuran hampir setengah dari semua benua bebas es, bukan di bawah 15% dari total luas lahan yang diperlukan saat ini.

Karena dampak yang dramatis pada kemampuan manusia untuk mengembangkan pangan, proses Haber berperan sebagai "detonator ledakan penduduk", yang memungkinkan populasi global meningkat dari 1,6 miliar pada tahun 1900 menjadi 7 miliar pada hari ini. Hampir 80% dari nitrogen yang ditemukan dalam jaringan manusia berasal dari proses Haber-Bosch. Karena efisiensi penggunaan nitrogen biasanya kurang dari 50%, pemanfaatan berlebihan fiksasi nitrogen industri mengganggu habitat biologis kita.

== Lihat juga ==
* [[Amonia]]
* [[Produksi amonia]]
* [[Produksi hidrogen]]
* [[Gas industri]]

== Referensi ==

*

== Pranala luar ==
* [http://www.idsia.ch/~juergen/haberbosch.html Haber-Bosch process], most important invention of the 20th century, according to V. Smil, [[Nature (journal)|Nature]], July 29, 1999, p 415 (by Jürgen Schmidhuber)
* [http://www.britannica.com/nobelprize/article-9038696 Britannica guide to Nobel Prizes: Fritz Haber]
* [http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1918/haber-bio.html Nobel e-Museum - Biography of Fritz Haber]
* [http://www.basf.com/group/corporate/en/news-and-media-relations/science-around-us/ammonia/story BASF - Fertilizer out of thin air]
* [http://www.ausetute.com.au/haberpro.html Uses and Production of Ammonia]
* [http://www.ias.ac.in/resonance/Volumes/16/12/1159-1167.pdf Haber Process for Ammonia Synthesis]
* [http://www.fas.harvard.edu/~hsdept/bios/docs/shapin_LRBHaber.pdf Review of "Between Genius and Genocide: The Tragedy of Fritz Haber, Father of Chemical Warfare" by Daniel Charles]

== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Proses+Haber&oldid=29443865 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29443865 (2026-07-11T12:06:53Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.

Proses Haber - Riwayat revisi

Maintenance script: Presentation V4: sitasi, referensi, Math, Wikimedia Commons, dan atribusi

Maintenance script: Impor teks terkontrol dari Wikipedia bahasa Indonesia; revisi 29443865; atribusi sumber disertakan.