Katalis Raaksi Kimia: Pengetian, Jenis, Fungsi, Contoh, Komponen,

Pengertian Katalis Reaksi Kimia.  Katalis adalah senyawa kimia selain reaktan dan produk, yang ditambahkan pada sistem reaksi untuk meningkatkan laju reaksi kimia mencapai kesetimbangan, di mana katalis berperan dalam menurunkan energi aktivasi reaksi tersebut.

Dengan kata lain, katalis merupakan suatu zat yang memiliki fungsi untuk mempercepat terjadinya suatu reaksi atau mempercepat laju reaksi. Akan tetapi katalis tidak mengalami perubahan kimia secara permanen. Sehingga, pada akhir reaksi, zat katalis dapat diperoleh kembali.

Katalis dapat meningkatkan laju reaksi kimia karena kemampuannya dalam menurunkan energi aktivasi reaksi reaktan untuk menjadi produk. Molekul reaktan akan diserap dan diimobilisasi di permukaan katalis hingga berubah menjadi molekul dalam keadaan transisi.

Penyerapan molekul reaktan ini yang melalui proses yang disebut sebagai chemisorption akan melepaskan sejumlah energi. Energi inilah yang akan dipergunakan untuk menurunkan energi potensial dari kompleks yang diaktifkan (molekul keadaan transisi).

Hal ini berarti chemisorption menyediakan sebagian dari energi yang dibutuhkan untuk membentuk kompleks yang diaktifkan, energi yang seharusnya hanya tersedia dengan menaikkan suhu sistem reaksi.

Secara ringkas katalis adalah bahan, zat atau material yang membantu mempercepat reaksi kimia, sedangkan katalisis atau katalitik merupakan proses reaksi yang melibatkan katalis.

Fungsi Katalis

Beberapa fungsi katalis diantaranya adalah.

1). Menurunkan penghalang (barrier) energi aktivasi (Ea).

2). Memperoleh/ menghasilkan produk lebih cepat.

3). Menurunkan temperatur reaksi.

4). Memperoleh produk meta-stabil (produk antara) dan bukan produk termodinamika yang diinginkan (produk akhir).

5). Mempertahankan konstanta kesetimbangan (Kp atau Kc), sehingga dapat mempercepat reaksi maju (ke kanan) maupun reaksi balik (ke kiri).

Sifat-Sifat Katalis

Secara umum sifat- sifat yang dimiliki oleh suatu katalis adalah:

1). Katalis tidak mengalami perubahan yang kekal saat reaksi, namun mungkin saja terlibat pada mekanisme reaksi

2). Katalis mempercepat laju reaksi, tetapi tidak merubah jenis dan jumlah hasil reaksi.

3). Katalis menurunkan energi aktivasi reaksi, namun tidak merubah perubahan entalpi reaksi.

4). Katalis merubah mekanisme reaksi dengan menyediakan tahapan reaksi yang mempunyai energi aktivasi lebih rendah

5). Katalis mempunyai aksi spesifik, artinya hanya dapat mengkatalis satu reaksi tertentu

6). Katalis hanya diperlukan dalam jumlah terbatas

7). Katalis dapat diracuni oleh zat tertentu, sehingga menjadi tidak aktiv sebagai katalis lagi.

Parameter Katalis

Untuk dapat memenuhi semua sifat yang harus dimiliki oleh suatu katalis maka ada beberapa parameter yang menjadi kriteria dan harus dimiliki oleh suatu katalis yaitu:

1). Aktivitas, yaitu kemampuan katalis untuk mengkonversi reaktan menjadi produk yang diinginkan.

2). Selektivitas, yaitu kemampuan katalis mempercepat satu reaksi di antara beberapa reaksi yang terjadi sehingga produk yang diinginkan dapat diperoleh dengan produk sampingan seminimal mungkin.

3). Kestabilan, yaitu lamanya katalis memiliki aktivitas dan selektivitas seperti pada kedaan semula.

4). Rendemen katalis / Yield, yaitu jumlah produk tertentu yang terbentuk untuk setiap satuan reaktan yang terkonsumsi.

5). Kemudahan diregenerasi, yaitu proses mengembalikan aktivitas dan selektivitas katalis seperti semula.

Keuntungan Katalis Reaksi Kimia

Dari beberapa sifat dan parameter yang dimiliki oleh katalis, maka ada beberapa keuntungan penggunaan katalis pada reaksi kimia diantaranya adalah:

1). Laju reaksi yang tinggi untuk kondisi operasi yang sama

2). Laju reaksi yang ekivalen tetapi hasil reaksi yang lebih banyak atau reaktor yang lebih kecil

3). Laju reaksi yang ekivalen pada temperature dan tekanan yang lebih rendah diperoleh yield keseimbangan meningkat,

4). Operasi menjadi lebih mudah, deaktifasi menjadi lebih kurang, atau selektifitas yang lebih baik.

Jenis – Jenis Katalis

Secara umum, katalis dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan pada kesamaan fase dengan reaktan dan produk, yaitu katalis homogen dan katalis heterogen.

A). Katalis Homogen

Katalis homogen merupakan katalis yang berada dalam fasa sama dengan molekul pereaksi. Katalisis homogen terjadi melalui pembentukan senyawa kompleks dari molekul reaktan dan penataan ulang antar molekul.

Melalui proses ini reaksi yang menggunakan katalis homogen dapat berlangsung spesifik dengan menghasilkan produk yang diinginkan dengan hasil yang tinggi.

Namun demikian, proses ini sulit untuk beroperasi secara komersial terutama dengan proses fase cair karena keterbatasan pengoperasian pada suhu dan tekanan, sehingga mengakibatkan pengaturan peralatan atau reaktor untuk berlangsungnya proses kimia menjadi lebih rumit. Lebih jauh, pada akhir proses, katalis harus dipisahkan dari produk. Proses pemisahan ini sulit karena katalis berada dalam fase yang sama dengan reaktan dan produk.

Contoh Katalis Homogen

Beberapa katalis homogen yang umum digunakan dalam produksi diantaranya adalah katalis basa NaOH, KOH, Katalis asam HCL, H2SO4 dan katalis garam CH3ONa dan CH3OK.

Katalis homogen digunakam pada industri‐industri tertentu misalnya industri bahan kimia, obat‐obatan, dan makanan dan Beberapa industri petrokimia seperti produksi asam asetat, alkilasi olefin, dan hidroformilasi.

Contoh Reaksi Katalis Homogen

Katalis NO(g) digunakan pada reaksi pembentukan SO3(g) seperti reaksi berikut:

2SO2(g) + O2(g) + NO(g ) → 2SO3(g) + NO(g)

B). Katalis Heterogen

Katalis dengan reaktan mempunyai fasa yang berbeda, biasanya ada dalam bentuk padatan. Jika reaktan berfasa gas, maka reaktan akan terserap oleh permukaan katalis padat. Ada dua tipe katali yaitu katalis dengan penyerapan hanya pada permukaan atau adsorpsi dan katalis dengan penyerapan zat hingga seluruh bagian katalis atau absorpsi.

Katalisis heterogen terjadi melalui difusi dan penyerapan/ adsorpsi molekul reaktan pada permukaan katalis.  Penggunaan katalis heterogen memungkinkan pemisahan umpan (reaktan) dan aliran produk yang mudah dari katalis.

Keuntungan lebih lanjut dari aplikasi proses katalisis heterogen adalah pemahaman dan kontrol terhadap teknologi proses (rekayasa reactor dan pengaturan kondisi proses dalam variasi yang luas) menjadi lebih mudah, regenerasi katalis atau setidaknya melalui pemulihan komponen aktif memungkinkan katalis dapat digunakan kembali, dan dapat dilakukan kontrol yang lebih baik dari limbah dan komponen beracun. Katalis heterogen dapat diklasifikasikan berdasarkan bahan aktifnya.

Contoh Jenis Dan Fungsi Katalis Heterogen

Beberapa Contoh Jenis Dan Fungsi katalis heterogen dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel Contoh Jenis Fungsi Katalis Heterogen
Tabel Contoh Jenis Fungsi Katalis Heterogen

Contoh Reaksi Katalis Heterogen

Katalis Ni(s) digunakan sebagai katalis pad reaksi hidrogenasi eena menjadi etena, seperti reaksi berikut:

C2H4(g) + H2(g) + Ni(s) → C2H6(g)

C). Autokatalis

Merupakan senyawa MnSO4 yang dihasilkan oleh reaksi kalium permanganat dengan asam oksalat menjadi katalis dalam reaksi itu sendiri.

Contoh Reaksi Katalis Autokatalis

2KMnO4(aq) + 5H2C2O(aq) + 3H2SO4(aq) → 2MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 8H2O(l) + 10CO2(g)

Komponen Katalis Reaksi Kimia

Katalis dibentuk dari komponen-komponen yang dapat menunjang sifat katalis yang diharapkan. Pada dasarnya sifat-sifat katalis yang diharapkan adalah: aktif, selektif, tahan terhadap gangguan (fisika, kimia, termal dan mekanika), dan murah.

Komponen utama yang digunakan untuk bahan katalis adalah komponen aktif, Penyangga (support, diluent), dan Promotor.

Komponen Aktif Katalis Reaksi Kimia

Komponen aktif merupakan komponen katalis yang bertanggung jawab terhadap reaksi kimia yang utama.

Komponen aktif mengemban fungsi utama katalis, yaitu mempercepat dan mengarahkan reaksi. Oleh karena itu komponen ini harus aktif mengkonversikan reaktan dan selektif pada pembentukan produk yang diinginkan, serta tidak menyebabkan terjadinya reaksi yang tidak diinginkan.

Ukuran pori (kristal) komponen aktif pada sebagian besar katalis industri berada pada kisaran 50-500 Å. Luas permukaan menurun seiring meningkatnya ukuran kristal.

Dengan demikian untuk aktivitas maksimum, yang membutuhkan luas permukaan maksimum, perlu memiliki kristal yang sekecil mungkin.

Contoh Jenis Komponen Aktif Katalis 

Beberapa contoh jenis komponen aktif untuk katalis dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel Jenis Dan Fungsi Komponen Aktif Katalis
Tabel Jenis Dan Fungsi Komponen Aktif Katalis

Kompoenen Penyangga  Katalis (Support, Diluent) Reaksi Kimia

Fungsi yang paling penting adalah menjaga agar luas permukaan komponen aktif tetap besar. Peran penyangga menjadi sangat penting dimana logam aktif didispersikan di permukaan penyangga.

Kebanyakan katalis heterogen dapat mengalami sintering (penggabungan atau penggumpalan bahan) sampai batas tertentu ketika digunakan. Sintering komponen aktif dapat menimbulkan penurunan luas permukaan, dan kemudian mengurangi aktivitas katalis.

Katalis logam yang didispersikan pada bahan penyangga menunjukkan resistansi yang lebih tinggi terhadap sintering.

Penyangga dapat bertindak sebagai “spacer” (pemberi celah) fisik antara kristal atau komponen aktif katalis, dan jika ada penyangga yang cukup tersedia akan menghambat sintering terjadi.

Contoh Jenis Komponen Penyangga Katalis 

Beberapa contoh jenis dan titik leleh komponen pembentuk katalis dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel Jenis Dan Titik Leleh Kompoenen Penyangga Katalis (Support, Diluent)
Tabel Jenis Dan Titik Leleh Kompoenen Penyangga Katalis (Support, Diluent)

Fungsi Penyangga Katalis

Dengan demikian, penyangga memiliki banyak fungsi, antara lain:

(a) mempertahankan luas permukaan komponen aktif tetap tinggi;

(b) permukaan yang stabil di mana komponen aktif terdispersi sedemikian rupa sehingga sintering berkurang,

(c) meningkatkan kekuatan mekanik partikel katalis,

(d) meningkatkan stabilitas termal partikel katalis,

(e) bersifat inert,

(f) memberikan efek terhadap porositas,

Komponen Promotor Katalis Reaksi Kimia

Promotor didefinisikan sebagai zat yang meningkatkan aktivitas katalis, biasanya dengan peningkatan simultan dalam selektivitas atau efek stabilitas.

Promotor sendiri umumnya tidak aktif, tetapi penambahannya kepada katalis dapat memperbaiki kinerja katalis. Kenyataan ini menunjukkan adanya interaksi secara fisika dan/atau kimia antara promotor dengan komponen lain dalam katalis.

Pada prinsipnya, setiap aditif yang meningkatkan atau menghambat fungsi katalitik dapat digolongkan sebagai promotor.

Tujuan pemberian promotor ini adalah untuk menghasilkan aktifitas, selektifitas, dan efek stabilitas yang diinginkan. Promotor didesain untuk membantu penyangga atau komponen aktif.

Promotor dirancang untuk membantu penyangga atau komponen aktif. Salah satu contoh penting dari promosi penyangga adalah untuk mengendalikan stabilitas.

Dengan adanya promotor, penyangga terlindungi dari segala gangguan dan perubahan jangka panjang. Kebanyakan promotor ditambahkan ke penyangga untuk menghambat aktivitas yang tidak diinginkan.

Contoh Jenis dan Fungsi Komponen Promotor Katalis Reaksi Kimia

Beberapa contoh jenis dan fungsi dari komponen katalis dapat dilihat pada table berikut:

Tabel Contoh Jenis dan Fungsi Promotor Katalis Reaksi Kimia
Tabel Contoh Jenis dan Fungsi Promotor Katalis Reaksi Kimia

Deaktivasi Katalis

Deaktivasi katalis adalah menurunnya atau hilangnya aktivitas katalitik. Permukaan katalis yang pada awalnya bersih mulai menonaktifkan dirinya segera setelah bertemu dengan molekul reaktan.

Kegiatan menurunnya aktivitas ini terjadi seiring dengan waktu proses katalitik dengan laju yang tergantung pada kondisi yang berlaku. Hal ini dapat terjadi secara bertahap atau menjadi sangat cepat.

Contohnya adalah hydrotreating nafta dengan daya tahan proses katalitiknya hingga beberapa tahun, sedangkan katalitik perengkahan, deaktivasi substansial terjadi hanya dalam beberapa menit.

Aktivitas katalis dapat menurun selama masa operasionalnya karena beberapa alasan yang berbeda, seperti situs aktif katalis dapat teracuni oleh adsorpsi kotoran dalam aliran umpan, pengotoran permukaan dan penyumbatan pori-pori oleh residu karbon yang terbentuk sebagai akibat pemecahan atau keretakan beberapa hidrokarbon, katalis juga dapat kehilangan area permukaan vital oleh proses sintering yang terjadi oleh pertumbuhan kristal dan aglomerasi.

Faktor Yang Mempengaruhi Deaktivasi Katalis

Penyebab deaktivasi katalis adalah terjadinya penurunan konsentrasi situs aktif atau penurunan luas permukaan. Secara umum penurunan konsentrasi situs aktif tersebut disebabkan oleh tiga factor berikut yaitu, penggabungan (sintering), peracunan (poisoning), dan pembentukan kokas (coking).

Alkohol: Pengertian Rumus Menentukan Tatanama IUPAC Struktur Jenis Sifat Isomer Posisi Gugus Fungsi Optik Karbon Asimetrik Kiral Contoh Soal 6

Pengertian  Alkohol. Alkohol merupakan senyawa organik yang memiliki satu atau lebih gugus fungsi hidroksil (-OH) yang terikat pada atom karbon pada ...

Cara Menghitung Energi Kalor Reaksi Bahan Bakar: LPG, Bensin, Metanol, Etanol, Metana, Arang Kayu, Contoh Soal.

Pengertian Pembakaran: Reaksi pembakaran adalah reaksi antara bahan bakar dengan oksigen yang akan menghasilkan panas (kalor) dan gas hasil pembakaran...

Contoh Soal Perhitungan Entalpi Reaksi Kimia.

1). Contoh Soal Perhitungan Kalor Pembakaran Karbon Perhatikan reaksi pembakaran karbon menjadi gas karbon dioksida seperti ditunjukan dengan persamaan...

Elektron - Proton - Neutron: Partikel Dasar Struktur Atom - Pengertian - Rumus Perhitungan Contoh Soal.

Pengertian Atom: Atom dibangun oleh partikel- partikel subatom yaitu elektron, proton dan neutron. Proton dan neutron terletak dalam inti atom, sedangkan...

Gaya van der Waals. Pengertian, Penjelasan Contohnya.

Pengetian Gaya Van de Waals.   Gaya van der waals adalah  gaya tarik listrik yang terjadi antara partikel – partikel yang memiliki muatan. Partikel – pa...

Hipotesis Hukum Tetapan Avogadro: Pengertian Rumus Volume Molar Standar STP RTP Non Standar Contoh Soal Perhitungan 14

Pengertian Hukum Avogadro.  Hukum Avogadro menyatakan, bahwa  pada temperatur dan tekanan yang sama, gas- gas dengan volume yang sama, akan mempunyai j...

Hukum 1 Termodinamika: Pengertian Perubahan Energi Internal Usaha Kalor Sistem Lingkungan Contoh Soal Rumus Perhitungan 12

Pengertian Sistem Pada Termokimia: Sistem adalah bagian dari semesta, baik nyata maupun konseptual yang dibatasi oleh batas batas fisik  tertentu atau ...

Hukum Faraday: Pengertian, Reaksi Sel Elektrokimia, Elektrolisis, Contoh Soal Rumus Perhitungan.

Pengertian Hukum Faraday: Michael Faraday adalah seorang pakar Kimia-Fisika Inggris. Faraday menyatakan bahwa sel elektrolisis dapat digunakan untuk menentukan...

Hukum Gas Boyle Charles Gay Lussac: Pengertian Tekanan Volume Suhu Contoh Soal Perhitungan 11

Hukum Boyle – Gay Lussac merupakan gabungan dari tiga hukum yang menjelaskan tentang perilaku variabel gas, yaitu hukum Boyle, Hukum Charles, dan hukum G...

Hukum Hess: Rumus Contoh Perhitungan Kalor Perubahan Entalpi Reaksi Kimia.

Pengertian Hukum Hess.  Hukum Hess menyatakan bahwa kalor (dalam hal ini entalpi) yang menyertai suatu reaksi kimia tidak bergantung pada jalan yang d...

Hukum Kekekalan Massa Reaksi Kimia: Pengertian Rumus Perhitungan Contoh Soal

Pengertian Kekekalan Massa: Awalnya hukum kekekalan massa diajukan oleh ilmuwann bernama Mikhail Lomonosov (1748) setelah dapat membuktikannya melalui...

Hukum Termodinamika Kedua.

Pengertian.  Hukum kedua termodinamika kimia menyatakan arah suatu proses dan kespontanan suatu reaksi. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa, walaupun ...

Ikatan Hidrogen. Pengertian, Penjelasan Contohnya

Pengertian Ikatan Hidrogen.  Ikatan hidrogen adalah ikatan tambahan berupa daya tarik listrik antara atom hidrogen dengan unsur elektronegtif, sedangkan ...

Isotop, Isobar, Isoton: Pengertian Contoh Rumus Perhitungan Soal Ujian

Pengertian Atom: Atom tersusun dari partikel pertikel subatom yaitu proton, neutron, electron. Proton dan neutron terletak di dalam inti atom. Sedangkan...

Jenis Bahan Pewarna Alami Untuk Makanan

Pengertian Bahan Pewarna Alami Makanan.  Berdasarkan pada fungsinya, zat aditif atau bahan yang ditambahkan pada makanan dapat digolongkan menjadi bahan ...

Daftar Pustaka:

  1. Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
  2. Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
  3. S., Syukri, 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung.
  4. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Katalis Reaksi Kimia dengan Katalis mempercepat laju reaksi dan Fungsi Katalis Reaksi Kimia. Fungsi turunkan energi aktivasi dengan Jenis Contoh Katalis reaksi Kimia dan Katalis Homogen.
  5. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Reaksi Kimia Katalis Homogen dan Katalis Heterogen. Contoh Reaksi Katalis Heterogen dengan Contoh Reaksi Autokatalis dan Sifat Katalis Reaksi. Katalis merubah mekanisme reaksi dengan Katalis mempunyai aksi spesifik.
  6. Ardra.Biz, 2019, “Katalis diperlukan jumlah terbatas. Katalis dapat diracuni oleh zat tertentu dengan Katalis tidak mengalami perubahan yang kekal. Contoh katails homogen dan heterogen serta contoh autokatalis kimia.
  •  

error: Content is protected !!