Mekanisme Reaksi Katalis

MEKANISME REAKSI KATALISIS

Ada suatu substansi atau bahan atau zat yang bukan reaktan dan juga bukan produk tetapi dapat dan bahkan sangat mempengaruhi kecepatan reaksinya

Substansi inilah yang dinamakan katalis (atau katalisator)

Berzellius pada tahun 1835 merupakan orang (ilmuwan) yang pertama kali menggunakanistilah ldquokatalisrdquo

Katalis merupakan suatu zat atau substansi yang dapat mempercepat reaksi (dan mengarahkan atau mengendalikannya) tanpa terkonsumsi oleh reaksi namun bukannya tanpa bereaksi

Katalis bersifat mempengaruhi kecepatan reaksi tanpa mengalami perubahan secara kimiawi pada akhir reaksi Peristiwa fenomena proses yang dilakukan oleh katalis ini disebut katalisis

Istilah negative catalyst (atau inhibitor) merujuk kepada zat yang berperan menghambat atau memperlambat berlangsungnya reaksi

(1) Katalis berperan mempercepat reaksi (meningkatkan kecepatanlaju reaksi)

(2) Katalis tidak muncul di dalam persamaan stoikiometri reaksi karena katalis bukanlah reaktan dan juga bukan produk Hal berlaku secara umum kecuali pada kasus reaksi autokatalitik Katalis muncul di dalam mekanisme reaksi serta muncul (secara langsung maupun tidak langsung) dalam persamaan kecepatan reaksi

(3) Kuantitas atau banyaknya katalis tidak mengalami perubahan selama reaksi berlangsung Kendatipun demikian seiring dengan berlangsungnya proses pada kenyataannya katalis dapat mengalami perubahan sifat-sifat kimia dan fisika secara irreversibel yang mengarah kepada terjadinya deaktivasi

(4) Komposisi kimiawi suatu katalis tidak berubah pada akhir reaksi

(5) Katalis dibutuhkan oleh suatu reaksi dalam kuantitas yang sangat sedikitContoh 1 gram katalis logam Pt dibutuhkan untuk reaksi penguraian 108 liter H2O2

(6) Jika lebih dari 1 (satu) reaksi berlangsung secara simultan pada saat yang bersamaan maka pada umumnya katalis mempengaruhi arah atau selektivitas atau spesifisitas reaksi Artinya katalis bersifat unik (spesifik) katalis tertentu hanya mempercepat jenis reaksi tertentu

(7) Katalis tidak mengubah atau menggeser kesetimbangan reaksi termasuk semua sifat termodinamikanya seperti kecenderungan keberlangsungan reaksi (berdasarkan perubahan energi bebas Gibbs reaksi ΔG) besarnya panas reaksi (ΔH) harga tetapan kesetimbangan reaksi (K) dan konversi maksimum reaksi (Xe) yang dapat dicapai pada kondisi tertentu

Dengan atau tanpa katalis sifat-sifat termodinamika reaksi tidak mengalami perubahan

Katalis hanya berpengaruh terhadap sifat kinetika reaksi

(8) Katalis tidak memulai berlangsungnya suatu reaksi tetapi mempengaruhi kecepatanreaksinya Katalis hanya mempromosikan reaksi-reaksi yang perubahan energi bebas Gibbs(ΔG)-nya berharga negatif Dengan kata lain katalis tidak mampu mempercepat suatu reaksipada kondisi tertentu yang secara termodinamika tidak dapat berlangsung

(9) Katalis hanya mempercepat reaksi untuk mencapai kesetimbangan

(10) Katalis mempunyai suhu operasi optimum

(11) Keaktifan katalis dapat diperbesar oleh suatu zat yang disebut pemercepat katalis (promotor)

Contoh Efisiensi katalis CuO-ZnO yang digunakan untuk mengkatalisis reaksi shiftconversion (CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)) harrpada proses pembuatan pupukurea ditingkatkan melalui penambahan promotor Al2O3

(12) Pada reaksi-reaksi tertentu terdapat salah satu produk reaksi yang dapat berfungsi sebagaikatalis untuk reaksi yang bersangkutan Zat atau produk reaksi ini disebut autokatalissedangkan reaksinya biasa disebut reaksi autokatalitik

(14) Katalis yang dapat menghambat atau memperlambat kecepatan reaksi disebut katalis negatif (atau inhibitor)

Berdasarkan gambaran tersebut di atas katalis mempunyai tiga fungsi katalitik yakni

1 Aktivitas(berkaitan dengan kemampuannya mempercepat reaksi)

2 Selektivitas atau spesifisitas(berkaitan dengan kemampuannya mengarahkan suatu reaksi) dan

3 Stabilitas atau lifetime(berkaitan dengan kemampuannya menahan hal-hal yang dapat mengarahkan terjadinya deaktivasi katalis)

Berdasarkan teori keadaan-transisi (atau teori kompleks aktif) katalis mampu menurunkan hambatan energi potensial (potential energy barrier) yang harus dilalui oleh reaktan-reaktan untuk membentuk produk-produk reaksi

KATALIS HOMOGEN Yakni jika fase katalis sama dengan fase reaktan dan fase produk reaksi (atau fase katalis= fase reaksi) Yang paling umum berupa fase cair dengan katalis dan reaktan berada dalam larutan

Keunggulan aktivitas dan selektivitasnya tinggi tidak mudah teracuni oleh keberadaan pengotor mudah dioperasikan mudah dimodifikasi mudah untuk dipelajari

Kekurangan sulit dipisahkan dari campuran reaksi kurang stabil pada suhu tinggi

di industri biasanya dalam pembuatan zat kimia khusus obat-obatan dan makanan proses alkilasi olefin danhidroformilasi

Reaksi berkatalis homogen fase gasCO (g) + frac12 O2 (g) rarr CO2 (g) katalis NO (g)

CH3CHO (g) rarr CH4 (g) + CO (g) katalis uap I2

Reaksi berkatalis homogen fase cairC12H22O11 + H2O rarr C6H12O6 + C6H12O6 katalis asam

CH3COOC2H5 + H2O rarr CH3COOH + C2H5OH katalis asam

Proses katalitik pada reaksi berkatalis homogen berlangsung melalui pembentukan senyawa kompleks dan penyusunan ulang antara molekul-molekul reaktan dengan ligan katalis

KATALIS HETEROGEN Mudah dipisahkan dari campuran reaksi Tahan dan stabil terhadap suhu relatif tinggi

Mudah disiapkan dalam bentuk pellet katalis padat

PENGGOLONGAN KATALIS BERDASARKAN KEBERADAANNYA

KINETIKA REAKSI BERKATALIS HOMOGENProses katalitik pada reaksi berkatalis homogen berlangsung melalui tahap-tahap

1 Tahap pembentukan senyawa kompleks intermediates (tahap koordinasi)

2 Tahap penyusunan ulang antara molekul-molekul reaktan dengan ligan katalis (tahapinteraksi ligan) dan

3 Tahap eliminasi produk reaksi

KINETIKA REAKSI KATALISIS

Berdasarkan mekanisme reaksi tahap (ii) lambat sehingga tahap (ii) menjadi tahap penentu kecepatan reaksi r = r tahap (ii) = rP ()

KOMPONEN-KOMPONEN KATALIS Katalis dibentuk dari komponen-komponen yang dapat menunjang sifat katalis yang diharapkan seperti aktif selektif panjang usia (stabil terhadap gangguan fisika kimia termal dan mekanik) dan murah

Khusus untuk katalis heterogen pada kondisi tertentu dibutuhkan sifat-sifat lain sepertikonduktivitas termal yang tinggi serta kemampuan menghasilkan distribusi aliran yang merata dan pressure drop yang rendah di sepanjang unggun (bed)

KOMPONEN KATALIS PADAT1 Komponen (atau fasa) aktifFungsi aktivitas kimia mengemban fungsi utama katalis untuk mempercepat dan mengarahkan reaksi

2 Penyangga (support atau carrier)Fungsi luas permukaan yang tinggi porositas sifat-sifat mekanik kestabilan aktivitasfungsional ganda modifikasi komponen aktifJenis oksida dengan melting point tinggi tanah liat karbon

3 PromotorFungsi pada komponen aktif elektronik morfologi poisoningFungsi pada penyangga struktural inhibisi aktivitas promosi aktivitas

Seiring dengan berlangsungnya proses katalis dapat mengalami perubahan sifat kimia dan fisika secara reversibel maupun ireversibel yang mengarah kepada terjadinya penurunan (atau kehilangan) aktivitasnya

DEAKTIVASI KATALIS

Deaktivasi reversibel bersifat sementara sehingga katalis dapat diaktifkan kembali dan diregenerasi sedangkan deaktivasi ireversibel bersifat permanen sehingga harus dilakukanpenggantian katalis baru

Proses deaktivasi dapat berlangsung1048729 sangat cepat seperti pada katalis-katalis perengkahan (cracking) hidrokarbon atau

1048729 sangat lambat seperti pada katalis besi promoted untuk reaksi sintesis amonia yang dapat digunakan selama beberapa tahun tanpa kehilangan aktivitas secara berarti (signifikan)


Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Katalis HOmogen

Slide 16

Slide 17

Katalis heterogen

Slide 19

Penggolongan katalis berdasarkan keberadaannya

Kinetika reaksi berkatalis homogen

Kinetika reaksi katalisis

Slide 23

Slide 24

Slide 25

Komponen-komponen katalis

Komponen katalis padat

Slide 28

Slide 29

Slide 30

Slide 31

Ada suatu substansi atau bahan atau zat yang bukan reaktan dan juga bukan produk tetapi dapat dan bahkan sangat mempengaruhi kecepatan reaksinya

Substansi inilah yang dinamakan katalis (atau katalisator)

Berzellius pada tahun 1835 merupakan orang (ilmuwan) yang pertama kali menggunakanistilah ldquokatalisrdquo

















































DEAKTIVASI KATALIS





Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Katalis HOmogen

Slide 16

Slide 17

Katalis heterogen

Slide 19




Slide 23

Slide 24

Slide 25



Slide 28

Slide 29

Slide 30

Slide 31

















































DEAKTIVASI KATALIS





Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Katalis HOmogen

Slide 16

Slide 17

Katalis heterogen

Slide 19




Slide 23

Slide 24

Slide 25



Slide 28

Slide 29

Slide 30

Slide 31





Slide 2

Slide 3

Slide 4

Slide 5

Slide 6

Slide 7

Slide 8

Slide 9

Slide 10

Slide 11

Slide 12

Slide 13

Slide 14

Katalis HOmogen

Slide 16

Slide 17

Katalis heterogen

Slide 19




Slide 23

Slide 24

Slide 25



Slide 28

Slide 29

Slide 30

Slide 31

Mekanisme Reaksi Katalis

Documents

Transcript of Mekanisme Reaksi Katalis