KATALIS HOMOGEN

KATALIS HOMOGENKatalis homogen : katalis dan pereaksibekerja pada satu fase yang sama (gas atau cair, katalis asam basa : fase cair -homogen)1Mekanisme ReaksiMekanisme reaksi hipotetik yg berlangsung tanpa katalis A + B AB# C + ......Molekul A langsung bereaksi dg molekul B membentuk kompleks teraktivasi AB# yang kemudian berubah menjadi hasil reaksiDengan adanya katalis, mekanismenyaPembentukan intermediet Akat sbg hasil dari reaksi terbalikkan antara katalis dg salah satu reaktan : A + kat Akat (intermediet)2. Pembentukan kompleks teraktivasi sbg hasil reaksi antara intermediet dg reaktan kedua Akat + B (AB#)kat (kompleks teraktivasi)3. Pembentukan produk dan regenerasi katalis (AB#)kat kat + C3Tahap penentu laju reaksi (rate determining step)TAHAPAN Penentu laju reaksi merupakan yg paling lambat dimana memerlukan energi yg paling tinggi.Namun selain energi pembetukan, ada beberapa faktor lain menentukan laju diantaranya adalah konsentrasi sebagai di dalam pernyataan laju setiap tahapan reaksi :A. Tahapan pembentukan Akat Dr segi energi tahapan ini mudah berlangsung demikian juga ketersediaan [A] dan kat. cukup banyak shg secara keseluruhan laju tahapan ini cukup besar

B. Tahapan pembentukan (AB #)katdr segi energi tahapan ini susah berlangsung namun ketersediaan[Akat] besar shg secara keseluruhan laju tahapan ini cukup besar

C. Tahapan dekomposisi (AB#)katLaju dekomposisi (AB#)kat, dr segi energi tahapan ini mudah berlangsung namun(AB#)kat yg tersedia tidak cukup banyak pada awal reaksi, sehingga keseluruhan laju tahapan ini sangat kecilKatalis Asam BasaReaksi katalitik yg dipercepat oleh asam atau basa dp dibagi menjadi tiga golongan :Katalisis asam spesifik : bilamana substrat diaktifkan oleh ion hidronium.Katalisis asam umum : bilamana aktivasi dilakukan oleh donor proton selain ion hidronium, yakni asam bronsteadKatalisis elektrofilik : terjadi bila katalisnya asam lewisUntuk basa1. Katalisis basa spesifik : bilamana substrat diaktifkan oleh ion hidroksil 2. Katalisis basa umum : bilamana aktivasi dilakukan oleh akseptor proton selain ion hidroksil, aksi basa bronstead3. Katalisis nukleofilik : terjadi bila katalisnya basa lewisKatalis Asam Basa Spesifik Hidrolisis ester dan inversi gula Ostwald & Arrhenius : kemampuan mengkatalisis dari katalis asam adalah karena kekuatan asam tsb atau konsentrasi hidrogennyaDilakukan pada larutan asam yang cukup kuat , reaksi hanya dipercepat oleh ion hidronium Laju reaksi v = kas [H3O+] [S]K as: tetapan laju reaksi yang dikatalisis ion hidrogen. Orde keseluruhan reaksi terhadap konsentrasi= 2, tetapi karena konsentrasi ion hidronium besar sehingga perubahan konsentrasi ion hidronium diabaikan atau dianggap tetap.Laju reaksi orde satu : v = kobs [S]kobs = kas [H3O+]Katalis Asam SpesifikPada hidrolisis ester oleh air dg katalisator asam, proton dr ion hidronium secara cepat ditransfer ke atom oksigen pd molekul alkohol, selanjutnya nukleofil (molekul air) menyerang karbon karbonil membentuk intermediet ionik yg kemudian terdekomposisi membentuk alkohol dan ion asam bermuatan positif (ion hidroksonium) yang mentransfer proton ke molekul airKatalis Basa Spesifik

Hidrolisis ester oleh air dg katalis basa spesifik, sebuah nukleofilik ion hidroksil menyerang molekul ester pd karbon karbonil, dan sebuah elektrofilik (hidrogen pd molekul air) diserang oleh atom oksigen gugus alkohol. Proses yg berlangsung kemudian adalah transfer proton. Mekanisme ini bukan satu-satunya tetapi boleh jadi ada mekanisme lain. Hidrolisis ester dg katalis spesifik basa ini, laju reaksi berbanding langsung dg konsentrasi ion hiroksil.V = k bs [OH-] [S][S] : konsentrasi esterKbs : tetapan laju reaksi hidrolisis dg katalis basa spesifik

Katalis Asam Basa UmumJika katalisis dg basa spesifik dicirikan oleh pembentukan yg cepat dan dekomposisi yg lambat terhadap intermediet, maka katalisis basa umum dicirikan sebaliknya dalam pembentukan dan dekomposisi intermediet anion aktif [S-].Katalisis basa umum : dekomposisi nitramida di dalam larutan nitramida di dlm larutan asam asetatNH2NO2 NO2 + H2O Laju reaksi ini di dlm daerah pH yg lebar tdk tergantung pd konsentrasi ion hidrogen dan ion hidroksilReaksi kondensasi aldol : contoh reaksi yg bergantung kepada mekanieme yakni apakah berlangsung pada mekanisme katalisis basa spesifik ataukah basa umumReaksi Kondensasi Aldol (Dengan adanya katalis basa, dua molekul asetaldehid bergabung membentuk alkohol)Tahapan pertama adl transfer proton dari molekul asetaldehid kpd molekul basa (BH+)dan membentuk karbanionKarbanion bereaksi dg asetaldehid yg lain dan ion yg terbentuk sangat cepat menangkap sebuah proton (BH+) membentuk produk aldol dan regenerasi basa BLaju pembentukan aldol dibatasi oleh tahapan kedua yg merupakan tahapan paling lambat O k1 O H-C-CH3 + B H-C-CH2- + BH+ k-1 O H k2 O H-C-CH2- + C = O H-C-CH2-C-O- CH3 CH3]d[aldol]/dt=k2[CH3CHO][OCHCH2-]dengan pendekatan stasioner/kondisi mapan maka:d[OCHCH2-]/dt=k1[CH3CHO]-k-1[OCHCH2-][BH+]k2OCHCH2-][CH3CHO]=0

k1[CH3CHO]=k-1[OCHCH2-][BH+]-k2[OCHCH2-][OCHCH2-]=k1[CH3CHO][B]/{k-1[BH+]k2[CH3CHO]}shg: d[aldol]/dt = k2k1[CH3CHO]2[B]/{k2[CH3CHO]+ k-1[BH+]}

Bilamana di dlm melakukan reaksi diupayakan untuk menyederhanakan persamaan laju reaksi maka persamaan yg lebih sederhana :

Persamaan yg lebih sederhanaBilamana : k2 [CH3CHO] >> k-1 [BH+] yakni bila konsentrasi katalis basa sangat kecil dibanding konsentrasi aldehid atau k2>>k-1

Maka : d[aldol]/dt = k1 [CH3CHO] [B]

Reaksi tingkat satu terhadap katalis atau proses berlangsung sesuai dengan mekanisme reaksi katalisis basa umum2. Bilamana : k2 [CH3CHO]