Ilustrasi Konsep: Proses Amonia menjadi Asam Nitrat
Asam nitrat, dengan rumus kimia HNO₃, adalah salah satu asam mineral anorganik paling penting dalam industri kimia. Senyawa ini berupa cairan berasap, tidak berwarna, dan sangat korosif. Meskipun kemudahannya untuk didapatkan secara komersial dengan izin yang sesuai, ada kalanya seseorang mencari tahu cara mendapatkan asam nitrat, baik untuk tujuan akademik, penelitian, atau aplikasi industri spesifik. Secara historis, proses pembuatannya telah berevolusi dari metode yang kurang efisien menjadi proses modern yang sangat terstandardisasi.
Sifat oksidator kuatnya menjadikan HNO₃ vital dalam pembuatan pupuk (seperti amonium nitrat), bahan peledak (seperti TNT dan nitrogliserin), pewarna, dan berbagai zat antara kimia lainnya. Karena bahaya yang melekat, jalur "mendapatkan" asam nitrat di tingkat rumah tangga sangat tidak dianjurkan dan seringkali ilegal tergantung yurisdiksi. Fokus utama pembahasan ini adalah pada proses industri yang sah dan standar.
Hampir seluruh produksi asam nitrat komersial di dunia saat ini menggunakan Proses Ostwald. Proses ini, yang ditemukan oleh Wilhelm Ostwald pada awal abad ke-20, melibatkan tiga langkah utama yang semuanya memerlukan kondisi suhu dan tekanan yang dikontrol ketat. Memahami langkah-langkah ini adalah inti dari cara mendapatkan asam nitrat dalam skala besar.
Tahap pertama adalah oksidasi katalitik amonia (NH₃) dengan udara berlebih (yang mengandung oksigen, O₂). Reaksi ini terjadi pada suhu tinggi (sekitar 800°C hingga 950°C) di atas saringan kawat yang terbuat dari paduan platinum dan rodium (Pt/Rh).
Persamaan reaksinya adalah: $$4NH_3 (g) + 5O_2 (g) \xrightarrow{Pt/Rh, \Delta} 4NO (g) + 6H_2O (g)$$ Reaksi ini sangat eksotermis dan menghasilkan gas nitrogen monoksida (NO). Efisiensi konversi pada tahap ini sangat bergantung pada kualitas katalis dan suhu yang dipertahankan.
Gas nitrogen monoksida (NO) yang dihasilkan kemudian didinginkan. Saat didinginkan, NO secara spontan bereaksi dengan oksigen sisa di udara untuk membentuk nitrogen dioksida (NO₂).
Persamaan reaksinya: $$2NO (g) + O_2 (g) \longrightarrow 2NO_2 (g)$$ Pendinginan sangat penting karena reaksi ini adalah reaksi kesetimbangan dan laju reaksinya meningkat seiring dengan penurunan suhu.
Langkah terakhir adalah menyerap gas nitrogen dioksida (NO₂) dalam air. NO₂ bereaksi dengan air (hidrasi) untuk membentuk asam nitrat (HNO₃) dan meregenerasi sebagian nitrogen monoksida (yang dapat dikembalikan ke langkah kedua).
Persamaan reaksinya adalah: $$3NO_2 (g) + H_2O (l) \longrightarrow 2HNO_3 (aq) + NO (g)$$ Pada tahap ini, konsentrasi asam nitrat yang dihasilkan biasanya berkisar antara 50% hingga 68% berat. Jika diperlukan asam nitrat dengan konsentrasi yang lebih tinggi (misalnya, asam nitrat berasap atau fuming nitric acid), langkah distilasi tambahan atau dehidrasi menggunakan agen penyerap seperti asam sulfat pekat harus dilakukan.
Untuk berhasil dalam cara mendapatkan asam nitrat secara industri, beberapa parameter harus dikelola secara ketat. Selain kontrol suhu dan tekanan yang presisi dalam reaktor katalitik, kualitas bahan baku sangat menentukan. Amonia harus memiliki kemurnian tinggi untuk mencegah kontaminasi yang dapat meracuni katalis platinum. Selain itu, penanganan limbah gas, terutama NO dan NO₂, sangat krusial untuk mematuhi regulasi lingkungan karena gas-gas ini merupakan prekursor hujan asam.
Dalam konteks industri, istilah "mendapatkan" asam nitrat juga melibatkan logistik penyimpanan. Asam nitrat pekat bersifat sangat korosif terhadap sebagian besar logam dan harus disimpan dalam wadah yang terbuat dari baja tahan karat khusus atau bahan berlapis.
Proses utama untuk memperoleh asam nitrat secara signifikan adalah melalui Proses Ostwald yang melibatkan oksidasi amonia. Ini adalah serangkaian reaksi katalitik bertingkat yang membutuhkan kontrol teknik yang canggih. Bagi individu di luar konteks industri atau laboratorium profesional, upaya untuk memproduksi atau "mendapatkan" asam nitrat sendiri sangat berbahaya dan tidak direkomendasikan karena risiko kimia yang ekstrem. Selalu cari sumber legal dan aman jika Anda memerlukan asam nitrat untuk keperluan yang sah.