BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Perak Nitrat Perak nitrat merupakan senyawa anorganik tidak berwarna, tidak berbau, kristal transparan dengan rumus kimia AgNO3 dan mudah larut dalam alkohol, aseton dan air. Perak nitrat dapat dibuat dengan cara melarutkan perak mentah dengan asam nitrat, namun perak merupakan logam reaktif yang sukar larut dalam asam yang memiliki konsentrasi rendah. Oleh karena itu oksidator diperlukan untuk mengoksidasi perak menjadi ion-ion perak. Asam nitrat merupakan asam kuat yang bersifat oksidator sehingga dapat melarutkan perak. Tetapi asam nitrat pada suhu ruangan tidak dapat melarutkan perak karena energi yang dibutuhkan untuk melarutkan perak sangat besar, sehingga dilakukan dengan pemanasan asam nitrat sampai suhu 90 0C (Anonim, 2011). Adapun reaksi pelarutannya adalah : 4Ag + 6HNO3
4AgNO3 + 3H2O + NO2 + NO
(U.S. patent.No.5.000.928, 1991) Beberapa penggunaan perak nitrat dalam industri : a. Plating : Perak nitrat secara efektif digunakan dalam proses elektroplating. Perak nitrat biasanya digunakan untuk penyepuhan pada nikel dengan menggunakan listrik. Jenis plating biasanya digunakan untuk memproduksi jewelery jam tangan. b. Cermin : Salah satu proses paling terkemuka yang menggunakan perak nitrat, adalah “ Reagent Tollen”, di mana perak nitrat digunakan pada sisi belakang cermin untuk memberikan refleksi yang jelas dan rinci. Lapisan perak nitrat yang diterapkan ke cermin dikenal sebagai 'reflektor'. c. Pewarna dan Tinta : Selain menggunakan industri seperti plating, perak nitrat juga digunakan dalam berbagai pewarna dan tinta yang termasuk pewarna rambut.
Universitas Sumatera Utara
d. Bahan Peledak : Perak nitrat juga digunakan dalam berbagai bahan peledak yang meliputi silver acetylide dan silver azida. e. Fotografi : Perak nitrat digunakan untuk membuat basis film pada kimia fotografi. f. Keramik : Perak nitrat juga digunakan dalam keramik untuk membuat warna yang berbeda (Anonim, 2010).
2.2 Spesifikasi Senyawa 2.2.1 Bahan Baku A. Asam Nitrat (HNO3)
(MSDS, 2011)
1. Berat Molekul
: 63,012 g/mol
2. Densitas
: 1,049 g/cm³
3. Titik beku
: - 42 °C
4. Titik didih
: 118,1 °C
5. Tekanan Uap
: 6 kPa (Pada 20 0C)
5. Berupa cairan tidak berwarna
B. Perak (Ag)
(MSDS, 2011)
1. Fasa
: Padatan
2. Densitas (pada suhu kamar)
: 10,49 g/cm³
3. Densitas (cair pada titik lebur) : 9,320 g/cm³ 4. Titik lebur
: 961,78 °C
5. Titik didih
: 2212 °C
6. Kalor peleburan
: 11,28 kJ/mol
7. Kalor penguapan
: 258 kJ/mol
8. Kapasitas kalor
: 25,350 J/mol·K (25 °C)
Universitas Sumatera Utara
C. Natrium Hidroksida (NaOH)
(MSDS, 2011)
1. Berat molekul
: 40 g/mol
2. Densitas
: 2,13 g/cm³
3. Titik lebur
: 323 °C
4. Titik didih
: 1390 °C
5. Kelarutan dalam air
: 111 g/100 ml (20 °C)
6. Kebasaan (pKb)
: -2,43
7. Tekanan uap
: 20 °C
8. Berupa padatan berwarna putih 9. Bereaksi dengan asam klorida akan membentuk garam dan air NaOH
+
Natrium hidroksida
→ NaCl
HCl asam klorida
H 2O
+
garam
air
10. Bereaksi dengan karbondiosida akan membentuk natrium karbonat dan air 2NaOH natrium hidroksida
+
CO2
→
karbondioksida
D. Sodium Format (HCOONa)
Na2CO3
+
natrium karbonat
air
(MSDS, 2011)
1. Berat molekul
: 68,01 g/mol
2. .Densitas
: 2,1 g/cm3
3. Titik lebur
: 318 °C
4. Titik didih
: 1390 °C
5. Kelarutan dalam air
: 111 g/100 mL (20°C)
6. Kebasaan (pKb)
: 7,0 – 8,5
E. Air (H2O)
H2O
(Kirk Othmer, 1968)
Universitas Sumatera Utara
1. Berat molekul
: 18,015 gr/mol
2. Titik didih
: 1000C
3. Titik beku
: 00 C
4. Densitas (250c)
: 0,998 gr/ml
5. Viskositas (pada kondisi standar, 1 atm) : 8,949 mP 6. Tekanan uap (200c)
: 0,0212 atm
7. Panas pembentukan
: 6,013 kJ/mol
8. Panas spesifik (pada kondisi standar) : 4,180 J/kg K 9. Panas penguapan 10. Kapasitas panas
: 22,6.105 J/mol : 4,22 kJ/kg K
11. Tidak berbau, berasa dan berwarna
b. Sifat-sifat kimia : - Bereaksi dengan karbon menghasilkan metana, hidrogen, karbon dioksida, monoksida membentuk gas sintetis (dalam proses gasifikasi batubara) - Bereaksi dengan kalsium, magnesium, natrium dan logam-logam reaktif lain membebaskan H2 - Air bersifat amfoter - Bereaksi dengan kalium oksida, sulfur oksida membentuk basa kalium dan asam sulfat. - Dengan anhidrid asam karboksilat membentuk asam karboksilat.
2.2.2 Produk
Universitas Sumatera Utara
Perak Nitrat (AgNO3 )
(MSDS, 2011)
1. Titik lebur
: 212°C
2. Titik didih
: 444° C
3. Massa molar
: 169,87 g mol-1
5. Kepadatan
: 4,35 g / cm 3
7. Kelarutan dalam air
: 1,22 kg / L (0°C) : 2,16 kg / L (20°C) : 4,40 kg / L (60°C) : 7,33 kg / L (100°C)
8. Berupa padatan berwarna putih
2.3 Proses Pembuatan Terdapat beberapa cara untuk menghasilkan perak nitrat murni, diantaranya adalah : a. Larutan perak nitrat dikontakkan secara berturut-turut dengan bahan baku karbon, alumina aktif dan perak oksida untuk menghilangkan logam pengotor (U.S. Paten.No.2.543.792, 1951). b. Larutan perak nitrat ditambah dengan perak oksida hingga mencapai pH minimal 6,1, kemudian diendapkan agar terpisah dari logam pengotor dan logam hidroksida, selanjutnya filtrat dicampur dengan air yang telah dicampurkan dengan alumina aktif atau magnesium yang berfungsi sebagai adsorben (U.S. Paten. No.2.614.029, 1952). c. Larutan perak nitrat dicampurkan dengan perak oksida yang bertujuan untuk meningkatkan pH dan membentuk endapan dari logam pengotor tertentu, kemudian filtrat dipanaskan hingga mencapai suhu 750C sampai 950 C, selanjutnya ditambahkan besi nitrat dan perak oksida untuk mengendapkan kontaminan yang tersisa (U.S. PatenNo.2.940.828, 1960).
Universitas Sumatera Utara
d. Larutan perak nitrat dicampurkan dengan perak oksida yang cukup agar mencapai pH 5,1 sampai 5,8 dan membentuk endapan. Filtrat yang dihasilkan selanjutnya dimurnikan dengan mencampurkan perak oksida untuk menghasilkan pH dari 5,9 menjadi 6,3 dan membentuk endapan kedua. Filtrat dan endapan dipisahkan sehingga menghasilkan filtrat yang lebih murni (U.S. Paten.No.3.141.731, 1964). e. Melarutkan perak mentah ke dalam larutan asam nitrat dengan penambahan NaOH untuk menjaga pH 5,7 – 6,0 dan menghilangkan logam-logam (HCOONa)
pengotor. untuk
Kemudian menambahkan sodium format
mereduksi
perak
nitrat
menjadi
perak
dan
mengendapkan logam pengotor. Kemudian mereaksikan perak murni dengan larutan asam nitrat menghasilkan perak nitrat murni (U.S. patent.No.5.000.928, 1991).
2.4 Pemilihan Proses Dari kelima cara pembuatan perak nitrat murni di atas, kami memilih cara yang terakhir yaitu melarutkan perak mentah ke dalam larutan asam nitrat dengan penambahan NaOH untuk menjaga pH 5,7 – 6,0 dan menghilangkan logam-logam pengotor. Kemudian menambahkan sodium format (HCOONa) untuk mereduksi perak nitrat menjadi perak dan menghilangkan logam pengotor. Kemudian mereaksikan perak murni dengan larutan asam nitrat menghasilkan perak nitrat murni (U.S. patent.No.5000,928). Alasan pemilihan proses ini adalah dapat menghilangkan logam-logam pengotor secara maksimal sehingga menghasilkan perak nitrat yang memiliki kemurnian yang sangat tinggi.
2.5 Deskripsi Proses Tahap awal pada proses ini berlangsung di dalam crusher untuk mengecilkan ukuran perak mentah dan melarutkannya dengan asam nitrat di dalam reaktor pelarutan selama 90 menit untuk membentuk larutan perak nitrat, dimana asam nitrat dipanaskan secara perlahan hingga mencapai suhu 900C yang berfungsi untuk memutuskan rantai perak mentah. Persamaan reaksi perak dengan asam nitrat yaitu : 4Ag + 6HNO3 →4AgNO3 + NO + NO2 + 3H2O
Universitas Sumatera Utara
Larutan perak nitrat yang dihasilkan diencerkan dengan air sebanyak 25 % dari jumlah perak nitrat. Kemudian ditambahkan sodium hidroksida (NaOH) dengan konsentrasi 90% sebanyak 5809,24907 kg/jam untuk menghasilkan pH 5,7-6,0 yang berfungsi untuk mengendapkan logam pengotor. Larutan yang dihasilkan dialirkan ke filter untuk memisahkan endapan (logam pengotor) dari larutan perak nitrat. Selanjutnya, larutan perak nitrat yang dihasilkan dimasukkan kedalam reaktor dengan menambahkan
sodium format (HCOONa)
berlebih 10% dari nilai
stoikiometri dan reaksi berlangsung selama 2 jam (120 menit). Pada reaktor ini, larutan dipanaskan dengan suhu 900C. Reaksi perak nitrat dengan sodium format (HCOONa) adalah: AgNO3 + HCOONa
HCOOAg + NaNO3
2HCOOAg
2Ag + HCOOH + CO2
2AgNO3 + HCOOH
2Ag + CO2 + 2HNO3
Penambahan sodium format (HCOONa) mengakibatkan perak mengendap dan membentuk bubuk perak yang akan dipisahkan dari logam pengotor dengan menggunakan sentrifugasi. Kemudian dicuci dengan air bersih, sehingga dihasilkan bubuk perak yang murni. Selanjutnya bubuk perak tersebut dimasukkan ke dalam reaktor dan dilarutkan dalam asam nitrat sekitar 25 menit dengan cara pemanasan pada suhu 900 C dengan penambahan udara untuk memisahkan nitrogen oksida. Larutan dialirkan ke tangki kristalisator untuk menghasilkan kristal perak nitrat dengan cara mendinginkan larutan pada suhu 20 0C. Kristal yang dihasilkan dipisahkan dari asam nirat dengan menggunakan sentrifugasi. Asam nitrat yang berlebih direcycle ke tangki bahan baku dan dapat digunakan untuk melarutkan perak mentah. Kristal perak nitrat yang dihasilkan dari sentrifugasi dikeringkan dengan proses pemanasan (dryer) pada suhu 95 0C dan tekanan 0,5 atm. Kristal dengan kemurnian 99,99% dimasukkan ke tangki penyimpanan (U.S.Paten.No.5000928, 1991).
Universitas Sumatera Utara
