KatalisApr 21

Katalis pertama kali ditemukan oleh J.J. Berzelius pada tahun 1836 sebagai komponen yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia. Katalis berfungsi menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi berjalan lebih cepat sehingga reaksi kimia dapat mencapai kesetimbangan, tanpa terlibat di dalam reaksi secara permanen. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan campuran reaksi untuk menghasilkan produkKatalis berfungsi mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi, namun tidak mempengaruhi letak kesetimbangan. Katalisator yang biasa digunakan adalah asam, basa dan penukar ion.

Secara umum reaksi kimia yang terjadi dengan menggunakan katalis adalah:

 A   +   C  –>   AC*

AC*   +   B   –>   AB   +   AC

 A   +   B   +   C   –>   AB   +   C

dimana senyawa A dan bereaksi dengan dengan katalis (C) dan membentuk intermediet kemudian bereaksi kembali dengan senyawa B sehingga membentuk senyawa AB.

Sifat-sifat dari reaksi katalitis yaitu sebagai berikut:

1. Pada reaksi katalitis, katalis akan menurunkan energi aktivasi.2. Katalis yang sedikit akan mempercepat reaksi dari zat reaktan dalam jumlah banyak.3. Katalis tidak mengubah letak kesetimbangan untuk reaksi reversibel.

Berdasarkan tingkat kepentinganya, komponen inti katalis dapat dibedakan menjadi tiga bagian diataranya:

1. Selektifitas adalah kemampuan katalis untuk memberikan produk reaksi yang diinginkan (dalam jumlah tinggi) dari sejumlah produk yang mungkin dihasilkan.

2. Aktifitas adalah kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang diinginkan.

3. Stabilitas adalah sebuah katalis untuk menjaga aktifitas, produktifitas dan selektifitas dalam jangka waktu tertentu.

Secara umum katalis dapat dibedakan dalam beberapa menjadi 3 bagian yaitu katalis homogen, heterogen dan biokatalisis (katalis enzim).

1. Katalis homogen. Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa sama dengan reaktan dan produk. Penggunaan katalis homogen ini mempunyai kelemahan yaitu: mencemari lingkungan, dan tidak dapat digunakan kembali. Selain itu katalis homogen juga umumnya hanya

digunakan pada skala laboratorium ataupun industri bahan kimia tertentu, sulit dilakukan secara komersil, oprasi pada fase cair dibatasi pada kondisi suhu dan tekanan, sehingga peralatan lebih kompleks dan diperlukan pemisahan antara produk dan katalis. Contoh dari katalis homogen yang biasanya banyak digunakan dalam produksi biodiesel, seperti basa (NaOH, KOH), asam (HCl, H2SO4).

2. Katalis Heterogen. Katalis heterogen merupakan katalis yang fasanya tidak sama dengan reaktan dan produk. Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada reaktan berwujud cair atau gas. Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion. Mekanisme katalis heterogen melalui lima langkah, yaitu: Transport reaktan ke katalis, interaksi reaktan-raktan dengan katalis (adsorpsi), reaksi dari spesi-spesi yang teradsorpsi menghasilkan prodduk-produk reaksi, deadsorpsi produk dari katalis, transport produk menjauhi katalis. Keuntungan dari katalis heterogen adalah ramah lingkungan, tidak bersifat korosif, mudah dipisahkan dari produk dengan cara filtrasi, serta dapat digunakan berulangkali dalam jangka waktu yang lama. Selain itu, katalis heterogen meningkatkan kemurnian hasil karena reaksi samping dapat dieliminasi. Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion.3.

3. Biokatalis

Adalah katalis yang memiliki keunggulan sifat (aktivitas tinggi, selektivitas dan spesifitas) sehingga dapat dapat membantu proses–proses kimia kompleks pada kondisi lunak dan ramah lingkungan. Kelemahannya antara lain sangat mahal, sering tidak stabil, mudah terhambat, tidak dapat diperoleh kembali setelah dipakai. Salah satu Biokatalis yang telah dilaporkan penggunaanya adalah Enzim lipase (Triacylglycerol Acllydrolases). Enzim lipase atau enzim pemecah lemak dipakai dalam reaksi pembuatan biodiesel. Enzim itu dapat mengatalisis, menghidrolisis, serta mensintesis bentuk ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang seperti halnya minyak goreng dan jelantah.

Pemilihan katalis atau pengembangan katalis perlu dipertimbangkan untuk mendapatkan efektivitas dalam pemakaian. Dalam pengembanganya katalis cair dapat digantikan dengan katalis padat seperti asam padat seperti zeolit, clay, dan lain-lain. Keuntungannya adalah dapat di recovery, recicle, dan digantikan kembali. Selain itu, Zeolit juga dapat digunakan sebagai katalis heterogen untuk pembuatan biodiesel.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi

Kata Kunci: fase, formulasi ARRHENIUS, fungsi katalis, katalis, katalis homogen, Katalisator, kosentrasi, sifat zat yang bereaksi, suhuDitulis oleh Ratna dkk pada 19-12-2009

Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi antara lain konsentrasi, sifat zat yang bereaksi, suhu dan katalisator.

Konsentrasi

Dari berbagai percobaan menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi makin cepat reaksinya berlangsung. Makin besar konsentrasi makin banyak zat-zat yang bereaksi sehingga makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan dengan demikian makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi.

Sifat zat yang bereaksi

Sifat zat yang mudah atau sukar bereaksi akan menentukan kecepatan berlangsungnya suatu reaksi. Secara umum dinyatakan bahwa: ”Reaksi antara senyawa ion umumnya berlangsung cepat.” Hal ini disebabkan oleh adanya  gaya tarik menarik antara ion-ion  yang muatannya berlawanan.

Contoh:  Ca2+(aq) + CO3

2+(aq) → CaCO3(s)

Reaksi ini berlangsung dengan  cepat. Reaksi antara senyawa kovalen umumnya berlangsung lambat. Hal ini disebabkan oleh reaksi yang berlangsung tersebut membutuhkan energi untuk memutuskan ikatan-ikatan kovalen yang terdapat dalam molekul zat yang bereaksi.

Contoh:

CH4(g) + Cl2(g) -> CH3Cl(g) + HCL(g)

Reaksi ini berjalan lambat reaksinya dapat dipercepat apabila diberi energi, misalnya; cahaya matahari.

Suhu

Pada umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan. Dengan menaikkan suhu maka energi kinetik molekul-molekul zat yang bereaksi akan bertambah sehingga akan lebih banyak molekul yang memiliki energi sama atau lebih besar dari Ea. Dengan demikian lebih banyak molekul yang dapat mencapai keadaan transisi atau dengan kata lain kecepatan reaksi menjadi lebih besar. Secara matematis hubungan antara nilai  tetapan laju reaksi (k) terhadap suhu dinyatakan oleh formulasi ARRHENIUS:

dimana:

k  : tetapan laju reaksi

A : tetapan Arrhenius yang harganya khas untuk setiap reaksi

Ea : energi pengaktifan

R : tetapan gas universal = 0,0821.atm/moloK atau 8,314 Joule/moloK

T : suhu reaksi (oK)

Setiap suhu naik 100 C, laju reaksi menjadi dua kali lipatnya.

∆t = kenaikan suhu

Contoh : Suatu reaksi berlangsung selama 2 jam pada suhu 250C. Berapa kalikah laju reaksi akan meningkat jika suhu diubah menjadi 450C ?

Penyelesaian :

Kenaikan suhu (∆t) = 45 – 25

= 200C

→ Laju reaksi menjadi 4X atau lama reaksi menjadi 2/4 jam.

Laju reaksi meningkat, reaksi akan semakin cepat berlangsung).

KATALISATOR

Katalisator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi yang mempunyai tujuan memperbesar kecepatan reaksi. Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti sebelum reaksi.

Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat.

Halaman ini menitikberatkan pada perbedaan tipe-tipe katalis (heterogen dan homogen) beserta dengan contoh-contoh dari tiap tipe, dan penjelasan bagaimana mereka bekerja. Anda juga akan mendapatkan deskripsi dari satu contoh autokatalis  reaksi dimana hasil produk juga turut mengkatalis.

Tipe-tipe dari reaksi katalis

Katalis dapat dibagi berdasarkan dua tipe dasar, yaitu heteregon dan homogen. Didalam reaksi heterogen, katalis berada dalam fase yang berbeda dengan reaktan. Dalam reaksi homogen, katalis berada dalam fase yang sama dengan reaktan.

Apa itu fase?

Jika kita melihat suatu campuran dan dapat melihat suatu batas antara dua komponen, dua komponen itu berada dalam fase yang berbeda. Campuran antara padat dan cair terdiri dari dua fase. Campuran antara beberapa senyawa kimia dalam satu larutan terdiri hanya dari satu fase, karena kita tidak dapat melihat batas antara senyawa-senyawa kimia tersebut.

Kita mungkin bertanya mengapa  fase berbeda dengan istilah keadaan fisik (padat, cair dan gas). Fase juga meliputi padat, cair dan gas, tetapi lebih sedikit luas. Fase juga dapat diterapkan dalam dua zat cair (sebagai contoh, minyak dan air) dimana keduanya tidak saling melarutkan. Kita dapat melihat batas diantara kedua zat cair tersebut.

Jika Anda lebih cermat, sebenarnya diagram diatas menggambarkan lebih dari fase yang diterakan. Masing-masing, sebagai contoh, beaker kaca merupakan fase zat padat. Sebagian besar gas yang berada diatas zat cair juga merupakan salah satu fase lainnya. Kita tidak perlu memperhitungkan fase-fase tambahan ini karena mereka tidak mengambil bagian dalam proses reaksi.

Katalis Homogen

Bagian ini meliputi penggunaan katalis dalam fase berbeda dari reaktan. Contoh-contoh meliputi katalis  padat dengan reaktan-reaktan dalam fase cair maupun gas

Reaksi Katalis

Kata Kunci: katalis homogen, katalis padat, katalis Wilkinson, reaksi katalisDitulis oleh Taro Saito pada 24-09-2009

Katalis menurunkan energi aktivasi reaksi dan  meningkatkan laju reaksi, melalui peningkatan konstanta laju. Oleh karena itu, katalis sangat penting dalam industri kimia, penanganan gas buang dan reaksi kimia lain.  Walaupun esensi katalis secara kimia agak kabur, aspek praktis katalis telah berkembang berbasiskan akumulasi pengetahuan empiris.  Pengetahuan kita tentang mekanisme katalisis homogen berkembang seiring dengan perkembangan kimia anorganik, demikian juga pemahaman tentang katalisis padatan.

a.  Katalis homogen

Kimia katalis yang larut dalam pelarut telah berkembang dengan sangat pesat sejak penemuan  katalis Wilkinson (1965), [RhCl(PPh3)3].  Kompleks ini bewarna ungu kemerahan yang  terbentuk dengan pemanasan RhCl3.3H2O dan PPh3 dengan refluks dalam etanol.  Bila dilarutkan dalam pelarut organik, kompleks ini merupakan katalis yang sangat baik untuk hidrogenasi hidrokarbon tak jenih membentuk hidrokarbon jenuh pada suhu dan tekanan kamar, dan dapat juga mengkatalisis reaksi hidroformilasi olefin dengan H2

dan CO membentuk aldehida.

Di masa lalu, mekanisme reaksi katalitik biasanya tidak jelas. Sebelum katalis Wilkinson, proses Reppe, yang mengoligomerisasi asetilen atau katalis Ziegler Natta yang mempolimerisasi olefin dan diena, telah ditemukan dan studi detail tentang katalisis homogen telah dilakukan dari sudut pandang kimia koordinasi. Selanjutnya, reaksi katalitik kini dinyatakan sebagai siklus yang terdiri atas kombinasi beberapa tahap elementer yang terjadi pada kompleks katalis.

Koordinasi dan disosiasi.

Harus ada proses saat reaktan seperti olefin diaktivasi dan bereaksi dengan reaktan lain setelah dikoordinasikan pada logam pusat kompleks, dan ikatan ini terdisosiasi membentuk produk.

Adisi oksidatif.

Adisi oksidatif adalah satu di antara beberapa reaksi elementer kunci dalam kompleks logam. Reaksi ini adalah reaksi senyawa seperti logam alkil halida, RX, asam, HX atau dihidrogen, H2 pada logam dalam suatu kompleks yang kemudian terdisosiasi menjadi R dan X, H dan X, H dan H, yang diikat pada logam sebagai dua fragmen anion. Bila ligan lain pada kompleks awal tidak keluar, bilangan koordinasinya meningkat sebanyak 2. Karena ligan alkil, halogen, dan hidrida lebih elektronegatif pada logam pusat, ligan-ligan ini dianggap secara formal sebagai ligan anion setelah koordinasi. Oleh karena itu, bilangan oksidasi ligamnya meningkat setelah reaksi adisi ini. Karena reaksi adisi disertai dengan oksidasi logamnya, reaksi ini disebut dengan  reaksi adisi oksidatif.

Misalnya, reaksi adisi alkilhalida pada kompleks iridium(I) tetra-koordinat [IrCl(CO)(PPh3)2],

[IrICl(CO)(PPh3)2] + RI → [IrIII(Cl)(I)(R)(CO)(PPh3)2]

Iridium  menjadi heksa-koordinat dan mengalami  oksidasi dua elektron dari +1 menjadi +3. Karena molekul RI netral ditambahkan, tidak ada perubahan muatan dalam kompleks, dan bila alkil dan iodin adalah anion, bilangan oksidasi logamnya harus meningkat sebanyak 2 satuan. Perubahan yang sama juga terjadi bila dua ligan hidrida dibentuk sebagai akibat penambahan dihidrogen. Reaksi kebalikannya disebut eliminasi reduktif.  Baik aksi oksidasi dan reduksi sangat penting sebagai tahap elementer dalam mekanisme katalisis homogen yang melibatkan hidrokarbon dan dihidrogen.

b. Katalis Padat

Katalis padat disebut juga  katalis heterogen, dan mempromosikan reaksi dengan reaktancbewujud gas atau cair dalam kontak dengan material padat. Karena  adsorpsi reaktan pada permukaan katalis merupakan tahap awal, luas permukaan yang besar diperlukan agar efisiensi katalis yang baik diperoleh.  Sistem polifasa, yang mengandung katalis aktif pada material seperti zeolit dengan pori yang kecil berukuran molekular, dan gama alumina dan silika gel dengan luas permukaan besar sering digunakan.

Dulunya, katalisis padatan dijelaskan sebagai akibat aktivasi reaktan  secara misterius oleh permukaan asam atau basa, dan dengan koordinasi pada permukaan logam. Kini dimungkinkan untuk mengamati interaksi-interaksi ini dengan menggunakan berbagai teknik spektroskopi (IR< EXAFS (extended X-ray absorption fine structure), sinar tampak), mikroskop elektron, atau STM (scanning tunneling microscopy).

Karena mekanisme katalisis homogen telah diklarifikasi dengan cukup maju, reaksi di permukaan padatan dapat juga dianalisis dengan mengggunakan konsep seperti “kompleks permukaan” atau “senyawa organologam permukaan”.  Namun,  tidak seperti katalisis homogen, yang hanya melibatkan satu atau dua pusat logam, dalam katalisis padatan pusat logam yang terlibat sangat banyak. Karena kehomogenan dan kedapatulangan permukaan sangat sukar dipertahankan, sebagian besar mekanisme reaksi tidak begitu jelas bahkan untuk reaksi sederhana seperti sintesis amonia.

Selama produksi langsung amonia dari nitrogen dan hidrogen, reaksi berlangsung dengan menggunakan katalis besi yang mengandung logam alkali atau alkali tanah sebagai aktivator pada suhu tinggi (sekitar 4500 C) dan tekanan tinggi (sekitar 270 atm).  Sebelum ditemukan katalis yang sangat tenar ini oleh F. Haber (1909), semua senyawa nitrogen berasal dari alam. Penemuan ini mempunyai dampak yang sangat tak hingga besarnya pada industri kimia, karena amonia adalah bahan yang tak dapat digantikan dalam produksi pupuk, serbuk mesiu, dan bahan anorganik lain yang mengandung nitrogen. Untuk menghargai ini tahun 1918  F. Haber dianugerahi hadiah Nobel.  Sejumlah besar riset sampai saat ini telah dilakukan untuk mengelusisasi mekanisme reaksi sintesis amonia, maka reaksi nitrogen dan hidrogen di atas permukaan katalis besi merupakan model yang baik untuk katalisis padatan.

Katalis Homogen Yang Unik, Terpisah Sendiri Setelah Reaksi

Kata Kunci: katalis homogenDitulis oleh Jelliarko Palgunadi pada 23-05-2009

Apa itu katalis homogen ? Bila kita menggunakan larutan asam untuk katalisasi esterifikasi maka larutan tadi tentu saja akan bercampur sempurna dengan senyawa reaktan dan produknya. tSecara umum, katalis homogen adalah senyawa yang memiliki fase sama dengan reaktan ketika reaksi kimia berlangsung. Sebenarnya banyak sekali penggunaan katalis homogen dalam industri, mulai dari yang konvensional, murah meriah semacam katalis asam atau basa hingga senyawa-senyawa organometalik yang mahal. Selektifitas hasil reaksi dan kondisi reaksi yang lembut adalah pertimbangan utama pemilihan katalis homogen.

Persoalan utama yang sering dijumpai dalam industri maupun sintesa kimia menggunakan katalis homogen adalah sulitnya melakukan pemisahan katalis dari produk. Metode yang jamak digunakan adalah destilasi atau mengubah kepolaran dan hal tersebut menyita material maupun energi cukup besar.

Impian para ilmuwan katalis dan industrialis adalah mendapatkan katalis homogen yang memenuhi syarat-syarat ekonomis dan mudah dipisahkan setelah reaksi berlangsung sehingga dapat segera dipakai lagi. Pada bulan Agustus 2003, ilmuwan dari laboratorium nasional Brookhaven, R. Morris dan Vladimir Dioumaev memperlihatkan semacam katalis homogen yang bisa mengendap setelah reaksi hidrosililasi senyawa keton selesai berlangsung. Senyawa kation kompleks tungsten yang memiliki ikatan koordinasi lemah terhadap anion merupakan pemecahan persoalan dalam reaksi tersebut.

Logika prosesnya sebenarnya sederhana yaitu, sebelum terjadi reaksi, katalis dan reaktan benar-benar larut sempurna karena memiliki kepolaran yang sama. Namun, seiring proses berjalan, ternyata produk yang dihasilkan memiliki kepolaran berbeda dan akibatnya adalah terpisahnya katalis dari produk dengan sendirinya. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah terbentuknya dua fasa yaitu produk dan katalis yang membentuk material semacam minyak.

Memang teknologi ini belum bisa digeneralisir karena reaksi hidrosililasi keton adalah reaksi yang spesifik dan tidak digunakannya pelarut apapun pada reaksi tersebut. Namun ini benar-benar penemuan baru dan menggembirakan karena terbuka kesempatan melakukan penelitian lebih lanjut, khususnya bidang katalis homogen.

Katalis Heterogen 06.29 Posted by ferry

Katalis Heterogen

     Secara umum sistem katalitik terbagi atas dua: pertama, katalis homogeneus, dimana katalisis berada dalam satu fase fluida (zat cair) biasanya katalis larut dalam pelarut (media reaksi), sedangkan yang kedua, katalis heterogeneus, dimana katalisis terjadi dalam fase yang lebih dari satu, katalis dapat berupa padatan dalam cairan atau padatan dalam gas. Sistem katalisis heterogen paling luas digunakan dalam bidang industri, hal ini disebabkan sistem katalis heterogen memiliki beberapa keuntungan misalnya dapat digunakan pada suhu tinggi sehingga dapat dioperasikan pada berbagai kondisi. Kemudian secara luas digunakan karena tidak memerlukan tahap yang panjang untuk memisahkan produk dari katalis (Andriayani, 2005).

     Katalisator heterogen mendapat perhatian lebih akhir-akhir ini dalam proses sintesis senyawa organik sehubungan dengan pertimbangan ekonomi dan lingkungan. Katalisator heterogen umumnya lebih murah, kereaktifannya yang tinggi, ramah lingkungan, dengan waktu reaksi yang tidak lama, selektivitas yang baik, penanganan sederhana, dan juga menghemat energi (Shaterian, 2009).

     Mayoritas dari katalis heterogen ini didasari pada silika, terutama sejakbeberapa riset menunjukkan keuntungan dari penggunaan silika, diantaranya kestabilan yang baik, luas permukan yang lebih besar, mudah dan murah, serta kemudahan gugus organik dalam menjangkar ke permukaan, untuk menyediakan pusat katalitis (Gupta et al 2008). Sementara NaHSO4.H2O adalah sistem katalis asam heterogen yang aman, murah, mudah dalam penanganan dan ramah lingkungan serta stabil dalam media reaksi. Shaterian et al (2008) telah menunjukkan bahwa NaHSO4.H2O adalah katalis yang efektif pada beberapa reaksi organik seperti sintesis asil-diazene, reaksi Friedel-Craft dan deproteksi dari asetal. Chavan et al (2008) mengungkapkan bahwa silika gel yang didukung dengan NaHSO4.H2O adalah sistem katalis heterogen yang murah dan stabil yang dapat digunakan pada banyak reaksi organik dibawah kondisi heterogen. Sementara

Shaterian et al (2009) menggunakan katalis serupa pada sintesis senyawa amidoalkil naftol, dimana hasil yang didapat/yield sebesar 73-93%, waktu reaksi yang singkat, tidak mencemari lingkungan, serta murah dan mudah dalam penanganannya.

Katalis

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasBelum Diperiksa

Langsung ke: navigasi, cari

Katalis padat heterogen.

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri (lihat pula katalisis). Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.

Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. katan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.

Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam

suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

A + C → AC (1)B + AC → AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi,

A + B + C → AB + C

katalis tidak termakan atau pun tercipta. Enzim adalah biokatalis. Penggunaan istilah "katalis" dalam konteks budaya yang lebih luas, secara bisa dianalogikan dengan konteks ini.

beberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan di antaranya katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitik yang paling dikenal ialah proses Haber untuk sintesis amoniak, yang menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik--yang dapat menghancurkan produk samping knalpot yang paling bandel--dibuat dari platinadan rodium.

Katalis oh katalis… Tugas yang mengisi minggu tenang ini,,hualah,,gak minggu tenang lagi kalo kayak gini ceritanya. Tapi, yo wes lah, hidup koq mau gampang aja, ya gak mungkin toh yo? Dijalanin aja, semampu sekuatnya… Ciamiiiik!!

*Jiah,,,malah curhat..

Ini sekedar ngasih info dikit tentang tugas mengenai katalis, semoga nilai untuk mata kuliah ini minimal B, Amiiiiin ya,Rob…

KATALIS

Pengertian Katalis

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat jalannya reaksi (tidak ikut bereaksi). Peran katalis sebenarnya adalah menurunkan energi aktifasi reaksi. Pemilihan katalis untuk proses dapat didasarkan pada beberapa hal berikut:

a. Berumur panjang

b. Harganya murah

c. Mudah diregenerasi

d. Dapat diproduksi dalam jumlah besar

e. Tahan terhadap racun

f. Memiliki tahanan fisik yang besar

Penggolongan Katalis

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama:

• Katalis homogen

Katalis homogen adalah katalis yang fasenya sama dengan fase zat yang bereaksi maupun zat hasil reaksi.

• Katalis heterogen

Katalis heterogen adalah katalis yang fasenya berbeda dengan fase zat yang bereaksi maupun zat hasil reaksi.

Contoh sederhana katalisis heterogen adalah katalis menyediakan suatu permukaan dimana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk baru dan katalis lebih lemah sehingga akhirnya terlepas

Mekanisme katalisis heterogen :

1. Difusi molekul-molekul pereaksi menuju permukaan

2. Adsorpsi molekul-molekul pereaksi pada permukaan

3. Reaksi pada permukaan

4. Desorpsi hasil dari permukaan

5. Difusi hasil dari permukaan menuju badan sistem

Tipe katalis

Katalis homogen Katalis homo-heterogen Katalis heterogen

Katalis asam/basa Biokatalis (enzim) Bulk katalis (alloy logam)

Kompleks logam transisi Fungsional nanopartikel Katalis yang diemban

Perbandingan elemen katalis homogen dan heterogen

Elemen Katalis Homogen Heterogen

Efektifitas

Pusat aktif Semua atom yang memiliki reaktifitas Hanya atom-atom pada permukaan partikel

Konsentrasi yang dibutuhkan Rendah Tinggi

Selektifitas Tinggi Lebih rendah

Masalah difusi Secara praktis tak ada (kinetika mengendalikan jalannya reaksi) Ada (perpindahan massa mempengaruhi jalannya reaksi)

Kondisi reaksi Lembut (50 – 200 oC) Parah (sering > 250 oC)

Penggunaan Tertentu/spesifik Luas

Potensi kehilangan aktifitas Bereaksi kembali dengan produk (pembentukan klaster) dan keracunan Kristal logam mengalami sintering, keracunan, coking, fouling, migrasi uap metal pada suhu tinggi

Sifat katalis

Struktur/stoikiometri Mudah ditentukan Sulit ditentukan

Kemungkinan modifikasi Tinggi Rendah

Daya tahan suhu Rendah Tinggi

Tehnik pemisahan katalis Seringkali rumit (distilasi, ekstraksi, dekomposisi kimiawi) Suspensi, filtrasi (sistem slurry)

Tidak perlu pemisahan (sistem fixed-bed)

Kemungkinan daur ulang katalis Bisa dilakukan Tidak perlu (fixed-bed)

Mudah (suspensi atau slurry)

Potensi kehilangan katalis Tinggi Rendah

Tujuan pemakaian penyangga: memperluas permukaan kontak katalis dengan reaktan

Peracunan katalis

Pada saat terjadi peracunan, aktivitas katalis turun. Proses peracunan terjadi sebagai akibat melekatnya bahan-bahan asing (yang disebut racun, seperti debu, senyawa selenium, tellurium, antimony, lead, dsb.) pada permukaan aktif katalis sehingga tidak dapat dipakai sebagai tempat reaksi. Proses melekatnya benda asing pada permukaan aktif katalis dapat terjadi secara:

a. Fisis → dapat diaktifkan kembali. Contoh: Cl2, HCl → katalis diaktifkan lagi dengan cara pemanasan di dalam gas yang bebas Cl2 dan HCl.

b. Kimia → adsorpsi secara kuat pada permukaan aktif → tidak dapat diaktifkan lagi. Contoh: senyawa arsenik, selenium, tellurium, antimony, lead. (Katalis V2O5 dan Platinized-silica-gel tahan terhadap racun arsenik).

Katalis dan Racunnya

• Katalis pada kendaraan diesel (CuO atau Al2O3)

Katalis CuO atau Al2O3 akan mengalami keracunan jika terdapat senyawa sulfur dalam reaktan. Solar Indonesia mengandung sulfur sebesar 0,5% berat, sehingga CuO atau Al203 tidak dapat digunakan sebagai katalis untuk katalitik konverter kendaraan diesel.

• Katalis pada Sintesis Asam Sulfat (Pt, Fe2O3, V2O5)

Katalis yang digunakan:

a. Pt dengan penyangga asbes atau magnesium sulfat yang telah dikalsinasi atau silika gel.

b. Fe2O3 Kurang reaktif dibandingkan Pt, tetapi murah, terdapat pada terak pemanggangan pirit.

c. V2O5 dengan penyangga zeolit atau natural diatomite brick

• Katalis pada Catalitic reforming (Ni)

Pada umumnya katalis yang dipakai di Steam Reforming adalah Nikel. Nikel merupakan sulfur absorbent yang sangat baik. Dalam jumlah sangat sedikit saja akan menyebabkan deaktivasi katalis total. Deaktivasi artinya berkurangnya keaktifan katalis. Dapat terjadi secara kimiawi dan secara fisik.

A. Deaktivasi secara kimiawi:

- Oksidasi katalis: katalis mengalami oksidasi kembali ke NiO. Dapat terjadi apabila H2 pada umpan kurang. Ni bereaksi dengan H2O membentuk NiO.

- Keracunan (poisoning): terjadi apabila senyawa aktif (Ni) bereaksi dengan senyawa racun (misal S, Cl membentuk NiS, NiCl2) sehingga senyawa aktif tersebut tidak dapat mereaksikan gas bumi.

B. Deaktivasi secara fisik terjadi apabila katalis menjadi tidak aktif karena perubahan fisik atau adanya suatu benda/padatan yang menutupi senyawa aktif sehingga tidak dapat kontak dengan reaktan, antara lain :

- Karbonisasi

- Sintering

Beberapa racun katalis catalytic reforming adalah sebagai berikut :

Sulfur

Konsentrasi sulfur maksimum yang diijinkan dalam umpan naphtha adalah 0,5 wt-ppm. Biasanya diusahakan kandungan sulfur dalam umpan naphtha sebesar 0,1-0,2 wt-ppm untuk menjamin stabilitas dan selektivitas katalis yang maksimum.

Beberapa sumber yang membuat kandungan sulfur dalam umpan naphta tinggi adalah : proses hydrotreating yang tidak baik (temperature reactor kurang tinggi atau katalis sudah harus diganti), recombination sulfur dari naphtha hydrotreater (dan terbentuknya sedikit olefin) akibat temperature hydrotreater yang tinggi dan tekanan hydrotreater yang rendah, hydrotreater stripper upset, memproses feed yang memiliki end point tinggi.

Nitrogen

Konsentrasi nitrogen maksimum yang diijinkan dalam umpan naphtha adalah 0,5 wt-ppm. Kandungan nitrogen dalam umpan naphtha akan menyebabkan terbentuknya deposit ammonium chloride pada permukaan katalis.

Beberapa sumber yang membuat kandungan nitrogen dalam umpan naphtha tinggi adalah : proses hydrotreating yang tidak baik (temperature reactor kurang tinggi atau katalis sudah harus diganti), penggunaan filming atau neutralizing amine sebagai corrosion inhibitor di seluruh area yang tidak tepat guna.

Water

Kandungan air dalam recycle gas sebesar 30 mol-ppm sudah menunjukkan excessive water, dissolved oxygen, atau combined oxygen di unit catalytic reforming. Tingkat moisture di atas level ini dapat menyebabkan reaksi hydrocracking yang excessive dan juga dapat menyebabkan coke laydown. Lebih lanjut lagi, kondisi ini akan menyebabkan

chloride ter-strip dari katalis, sehingga mengganggu kesetimbangan H2O/Cl dan menyebabkan reaksi menjadi terganggu.

Beberapa sumber yang membuat kandungan air dalam system tinggi adalah : proses hydrotreating yang tidak sesuai, kebocoran heat exchanger yang menggunakan pemanas pendingin steam/water di upstream unit, system injeksi water catalytic reforming, kebocoran naphtha hydrotreater stripper feed effluent heat exchanger, proses drying yang tidak cukup di drying zone di dalam regeneration tower, dan kebocoran steam jacket di regeneration section.

Metal

Karena efek reaksi irreversible, maka kontaminasi metal ke dalam katalis catalytic reforming sama sekali tidak dibolehkan, sehingga umpan catalytic reformer tidak boleh mengandung metal sedikit pun.

Beberapa sumber kandungan metal dalam umpan naphtha adalah : arsenic (ppb) dalam virgin naphtha, lead mungkin timbul akibiat memproses ulang off-spec leaded gasoline atau kontaminasi umpan dari tangki yang sebelumnya digunakan untuk leaded gasoline, produk korosi, senyawa water treating yang mengandung zinc, copper, phosphorous, kandungan silicon dalam cracked naphtha yang berasal dari silicon based antifoam agent yang diijeksikan ke dalam coke chamber untuk mencegah foaming, dan injeksi corrosion inhibitor yang berlebihan ke stripper naphtha hydrotreater.

• Katalis Pada Proses Hydrocracking (Pt)

Keracunan Logam

Pada proses penghilangan logam dari umpan, senyawa logam organik terdekomposisi dan menempel pada permukaan katalis. Jenis logam yang biasanya menjadi racun katalis hydrocracker adalah nikel, vanadium, ferro, natrium, kalsium, magnesium, silica, arsenic, timbal, dan phospor. Keracunan katalis oleh logam bersifat permanent dan tidak dapat hilang dengan cara regenerasi. Keracunan logam dapat dicegah dengan membatasi kandungan logam dalam umpan. Best practice batasan maksimum kandungan logam yang terkandung dalam umpan hydrocracker adalah 1,5 ppmwt untuk nikel dan vanadium, 2 ppmwt untuk ferro dan logam lain, serta 0,5 ppmwt untuk natrium.

Kandungan air dalam katalis

Air dapat masuk ke dalam katalis jika pemisahan air dari feed hydrocracker di dalam tangki penyimpanan tidak sempurna ataupun terjadi kerusakan steam coil pemanas tangki penyimpanan. Air dapat dicegah masuk ke dalam reactor dengan memasang filter 25 micron.

• Katalis Pada Proses Reforming

Proses reforming nafta dengan katalis bifungsional dapat menghasilkan komponen bensin bermutu tinggi dan hidrokarbon aromatik rendah (benzena, toulena, dan silena). Umpan nafta mengandung kotoran-kotoran molekul non-hidrokarbon senyawa organic berupa sulfur, nitrogen, oksigen dan juga organik logam, sehingga umpan nafta tersebut perlu dimurnikan lebih dulu pada proses hidromurnian. Katalis reformer bifungsional mempunyai inti aktif logam (mono dan bi-metal) dan inti aktif asam (Al2O3Cl). Kotoran non-hidrokarbon umpan nafta dapat menurunkan aktivitas katalis reformer bi-fungsional.

• Katalis pada Sintesis -tokoferol (AlC13, BF3, dan ZnCl2)α

-tokoferol dikenal sebagai satu vitamin E yang mempunyai aktivitas antioksidan.α Senyawa tokoferol terbentuk dari reaksi kondensasi hidrokuinon dengan aklik alkoholα merupakan proses yang penting dalam sintesis struktur cincin kroman, dengan menggunakan AlC13, BF3, dan ZnCl2 sebagai katalis asam Lewis.

Kelemahan katalis tersebut, mengalami deaktivasi karena terikatnya molekut air selama reaksi berlangsung. Akibainya katalis tersebut, tidak dapat dipakai ulang walaupun sebenamya masih ada. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan katalis yang efisien. Al bentonit dikenal sebagai katalis asam Lewis dan efisiensi dalam reaksi organik. Katalis ini mempunyai luas permukaan dan sisi aktifnya pada lapisan oktahedral dan tetrahedral sehingga dapat digunakan sebagai katalis asam dan reaksi penukar ion.

• Katalis Pada Proses Pembuatan Biodiesel (Katalis Lipase)

Biodiesel rute non-alkohol dari minyak goreng bekas dapat menyiasati semakin menipisnya ketersediaan bahah bakar berbasis minyak bumi. Saat ini, produksi biodiesel pada skala industri dilakukan melalui reaksi transes-terifikasi trigliserida minyak nabati dengan metanol menggunakan katalis alkali. Namun, penggunaan katalis alkali itu memiliki kelemahan, yakni pemurnian produk dari katalis yang bercampur homogen relatif sulit dilakukan. Selain itu, katalis bisa ikut bereaksi sehingga memicu reaksi penyabunan. Reaksi sampingan yang tidak diinginkan itu pada akhirnya membebani proses pemurnian produk dan menurunkan yield biodiesel sehingga berdampak pada tingginya biaya produksi.

Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut, diperlukan katalis yang tidak bercampur homogen dan mampu mengarahkan reaksi secara spesifik guna menghasilkan produk yang diinginkan tanpa reaksi samping. Belakangan ini, riset sintesis biodiesel menggunakan enzim li-pase semakin banyak dilakukan. Enzim lipase yang bisa menjadi biokatalis dalam sintesis biodiesel tersebut mampu memperbaiki kelemahan katalis alkali, yakni tidak bercampur homogen sehingga pemisahannya lebih mudah. Selain itu, enzim tersebut juga mampu mengarahkan reaksi secara spesifik tanpa adanya reaksi samping yang tidak diinginkan.Meski mengandung kelebihan, penggunaan lipase sebagai biokatalis menyisakan satu persoalan. Lingkungan beralkohol seperti metanol menyebabkan lipase terdeakti-vasi secara cepat dan stabilitas enzim tersebut dalam menga-talisis reaksi menjadi buruk.

REFERENSI

Anonim. 2008. Biodesel Berbahan Dasar Minyak Jelantah. http://bataviase.co.id/node/109856. diakses 1 Juni 2011.

Anonim. 2011. Deaktivasi Katalis oleh Kotoran Umpan Nafta Proses Reformasi. http://www.dbriptek.lipi.go.id/cgi/penjaga.cgi?tampildetil&publikasi&1119945831&575&&1119945831&amp;. diakses 1 Juni 2011.

Krisnayana. 2011. Catalitic Reforming. http://rinakrisnayana.blogspot.com/. diakses 1 Juni 2011.

Liherlinah. 2008. Pengertian Dasar Katalis. http://liherlinah.blogspot.com/2008/11/pengertian-dasar-katalis.html. diakses 1 Juni 2011.

Rohman, Ali. 2005. Efisiensi pembuatan vitamin E Menggunakan Bentonit Sebagai Katalis Padat. http://210.57.222.58/print.php?id=jiptunair-gdl-res-2005-rohmanali-1632&PHPSESSID=fb688e772e96670b5ed82380bb2f43e8. diakses 1 Juni 2011.

Priandani, Manik. 2011. Giffare necking di tube katalis. http://manik-gatot.blogspot.com/2011/01/girrafe-necking-di-tube-katalis.html. diakses 1 Juni 2011.

Kaitkata:deaktivasi katalis, katalis, katalis heterogen, katalis homogen, pengelompokan katalis, racun katalis