KIMIA KATALIS

KIMIA KATALISPengertian katalisTahun 1835, Berzelius menjelaskan suatu konsep katalis sebagai metode pengontrol terhadap kecepatan suatu reaksi dan arah reaksi kimia. Satterfield (1980), katalis adalah suatu substansi dalam jumlah yang relatif sedikit tetapi dapat mengakibatkan perubahan laju reaksi yang besar. Katalis dapat meningkatkan laju reaksi, akan tetapi tidak mengubah stoikiometri atau konstanta kesetimbangan reaksi dan tidak bereaksi untuk menghasilkan produk Katalis adalah suatu substansi untuk mempercepat tercapainya keadaan kesetimbangan dari suatu reaksi.

Jika secara termodinamika suatu reaksi tidak dapat terjadi maka dengan adanya katalis dalam reaksi tersebut tidak akan menyebabkan terjadinya reaksi, sehingga dapat dikatakan bahwa katalis bukan suatu substansi yang memulai terjadinya reaksi.Katalis turut berperan aktif dalam proses reaksi akan tetapi tidak bergabung dengan senyawa produk. 4The types of catalystsClassification based on the its physical state, a catalyst can be gas liquidsolidClassification based on the substances from which a catalyst is madeInorganic (gases, metals, metal oxides, inorganic acids, bases etc.)Organic (organic acids, enzymes etc.)Classification based on the ways catalysts workHomogeneous - both catalyst and all reactants/products are in the same phase (gas or liq)Heterogeneous - reaction system involves multi-phase (catalysts + reactants/products) Classification based on the catalysts actionAcid-base catalystsEnzymaticPhotocatalysisElectrocatalysis, etc.Types of Catalysts & Catalytic ReactionsCatalysis & CatalystsCH4003 Lecture Notes 11 (Erzeng Xue) 5 Understanding catalytic reaction processesA catalytic reaction can be operated in a batch mannerReactants and catalysts are loaded together in reactor and catalytic reactions (homo- or heterogeneous) take place in pre-determined temperature and pressure for a desired time / desired conversionType of reactor is usually simple, basic requirementsWithstand required temperature & pressure Some stirring to encourage mass and heat transfersProvide sufficient heating or coolingCatalytic reactions are commonly operated in a continuous mannerReactants, which are usually in gas or liquid phase, are fed to reactor in steady rate (e.g. mol/h, kg/h, m3/h)Usually a target conversion is set for the reaction, based on this targetrequired quantities of catalyst is addedrequired heating or cooling is providedrequired reactor dimension and characteristics are designed accordingly. Catalytic Reaction ProcessesCatalysis & CatalystsCH4003 Lecture Notes 12 (Erzeng Xue) Katalis ada 3 macam :Katalis HomogenKatalis HeterogenKatalis HomoheterogenKatalis homogen; jika reaktan dan katalis memiliki fasa yang sama (cair-cair)

Katalis heterogen; jika reaktan dan katalis memiliki fasa yang berbeda (cair-padat, padat-gas)

Katalis homoheterogen; jika reaktan salah satunya memiliki fasa yang sama dan yang lain berbeda dengan fasa katalis7 General requirements for a good catalystActivity - being able to promote the rate of desired reactionsSelective - being to promote only the rate of desired reaction and also retard the undesired reactions Note: The selectivity is sometime considered to be more important than the activity and sometime it is more difficult to achieve(e.g. selective oxidation of NO to NO2 in the presence of SO2)Stability - a good catalyst should resist to deactivation, caused bythe presence of impurities in feed (e.g. lead in petrol poison TWC.thermal deterioration, volatility and hydrolysis of active componentsattrition due to mechanical movement or pressure shockA solid catalyst should have reasonably large surface area needed for reaction (active sites). This is usually achieved by making the solid into a porous structure.Catalytic Reaction ProcessesCatalysis & CatalystsCH4003 Lecture Notes 12 (Erzeng Xue) Faktor-faktor dalam pemilihan katalis Aktivitas katalisSelektivitas katalisWaktu pakai katalisKedapatan untuk diregenerasiAktivitas katalis adalah kemampuan suatu katalis atau senyawa kimia untuk mengkatalisis reaksi kimia dalam mencapai keadaan setimbang (kesetimbangan).Selektivitas katalis adalah Kemampuan suatu katalis untuk menyokong satu atau beberapa macam produk yang dikehendaki dari keseluruhan macam produk yang mungkin dapat terjadi.Waktu pakai katalis (life time of catalyst), adalah kemampuan suatu katalis untuk dapat dugunakan dalam sekali proses atau berulang-ulangWaktu pakai katalis dipengaruhi adanya :Pengotoran dapa situs aktif (fouling)Penggumpalan permukaan (sintering)Peracunan pada situs aktif (poissoning)Kedapatan untuk diregenerasiKemampuan suatu katalis untuk dapat dibersihkan dari pengotor atau kerusakan situs karena peracunan atauPenggumpalan pada situs dan permukaan katalis