MAKALAH TEKNIK REAKSI KIMIA
KATALIS HOMOGEN
Disusun Oleh :
Irpan 061130401039
M.Fikri Hidayat 061130401042
Imaniar Syukurilla 061130401038
Dita Melinda Suri 061130401034
Dosen Pembimbing : Ir. Rusdianasari, M.T
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYAPALEMBANG
2012
DAFTAR ISI
Daftar Isi...................................................................................................................i
BAB I PENDAHULUAN.........................................................................................1
BAB II DASAR TEORI
2.1 Katalis 2
2.2 Katalis Homogen 5
BAB III PENUTUP.................................................................................................9
Daftar Pustaka........................................................................................................10
Lampiran
Pertanyaan .............................................................................................................. 11
Jawaban .................................................................................................................. 12
i
BAB I
PENDAHULUAN
Katalis homogen Hal.1
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Katalis
Katalis adalah suatu zat yang ditambahkan pada sistem reaksi untuk
meningkatkan laju reaksi tanpa ikut berubah secara kimia pada akhir reaksi. Dan
menurut Oswald (1902) mendefinisikan katalis sebagai suatu substansi yang
mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa terdapat sebagai produk akhir reaksi.
Walaupun menurut definisi jumlah katalisator tidak berubah pada akhir reaksi
selama reaksi berlangsung. Katalis akan mengawali penggabungan senyawa kimia
yang akan terbentuk suatu kompleks antara substansi tersebut dengan katalisator.
Kompleksnya yang terbentuk hanya merupakan bentuk hasil antara yang akan
terurai kembali menjadi produk reaksi dan molekul katalisator .
Katalis tidak mengalami perubahan pada akhir reaksi, karena itu tidak
memberikan energi ke dalam sistem , tetapi akan memberikan mekanisme reaksi
alternatif dengan energi aktivasi yang lebih rendah dibandingkan dengan reaksi
tanpa katalis . Berikut gambar 1 diagram energi dari reaksi tanpa katalis dan
dengan katalis.
gambar 1. diagram energi dari reaksi tanpa katalis dan dengan katalis
Dari grafik tersebut membandingkan dua energi aktivasi Ea , yaitu Ea
dengan katalis(b-a) dan Ea tanpa katalis (c-a) . Dapat dilihat bahwa energi yang
dibutuhkan lebih sedikit( b-a) dibandingkan dengan energi tanpa katalis (c-a).
Katalis homogen Hal.2
Dengan demikian reaksi dengan katalis akan mempercepat laju reaksi sehingga
akan semakin cepat menghasilkan zat hasil reaksi.
Untuk mengetahui katalis dapat menurunkan energi aktivasi . Dapat
dilustrasikan pada gambar 2 reaksi HCOOH + H+ → HCOOH 2+ ( tanpa katalis
dan dengan katalis)
Gambar 2. reaksi HCOOH + H+ → HCOOH 2+
Pada gambar tersebut , jumlah tahapan reaksi dengan katalis ( ditandai
dengan jumlah tumbukan)lebih banyak dibandingkan reaksi tanpa katalis. Ketika
reaksi tidak ditambahkan katalis, tumbukan partikel yang terjadi lebih sedikit
sedangkan pada saat reaksi ditambahkan dengan katalis jumlah partikel yang
terjadi lebih banyak sehinnga dapat menurunkan energi aktivasi .
Jumlah katalis dalam reaksi memiliki nilai optimum. Jika jumlah katalis
yang digunakan tidak mencukupi, laju reaksi akan berlangsung lambat. Jika
katalis ditambah, reaksi akan semakin cepat sehingga mencapai titik optimum.
Setelah mencapai titik ini, walaupun jumlah katalis ditambah, tidak dapat lagi
mempercepat reaksi .
Katalis homogen Hal.3
Gambar 3. Grafik Titik Optimum katalis
Berdasarkan jumlah fasa yang terlibat, proses katalitik dapat dibedakan
menjadi katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen jika katalis
yang digunakan berfasa sama dengan fasa zat pereaksi, dan katalis heterogen bila
reaksi dikatalisis oleh katalisator yang mempunyai fasa berbeda dengan zat
pereaksi. Katalis heterogen merupakan katalis yang paling banyak digunakan
dalam industri modern, karena walaupun katalis heterogen kurang efektif
dibandingkan dengan katalis homogen tetapi katalisis heterogen lebih mudah
dipisahkan dari campuran reaksinya dan juga lebih stabil terhadap perlakuan
panas.
Katalis menyediakan jalan reaksi alternatif dengan energi aktivasi (energi
minimum yang dibutuhkan campuran untuk menghasilkan produk) yang lebih
kecil melalui pembentukan intermediet reaktif di permukaan katalis, dimana
banyak terjadi reaksi atomic atau molecular. Kemudian intermediet reaktif ini
akan saling berinteraksi membentuk produk. Katalis juga mampu memperbesar
kemungkinan terjadinya tumbukan efektif antara molekul reaktan. Katalis hanya
mampu mempengaruhi faktor kinetik reaksi seperti kecepatan reaksi, energi
aktivasi, dan keadaan intermediet saja.
Karakteristik katalis antara lain:
1. Jumlah dan komposisi kimianya tidak berubah.
2. Tidak mengubah harga tetapan kesetimbangan (k) reaksi.
3. Tidak memulai reaksi yang secara termodinamik tidak terjadi.
4. Bersifat spesifik terhadap reaktan.
5. Katalisis hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit untuk reaksi katalisis,
Katalis homogen Hal.4
2.2 Katalis Homogen
Dalam suatu reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai zat
perantara. Serta dalam katalis homogen, reaktan dan katalis terdispersi dalam satu
fasa, biasanya cair. Sehingga sulit memisahkan katalis dari sistem reaksinya
karena katalis larut dalam campuran. Pemisahan tidak cukup dilakukan dengan
penyaringan atau dekantasi. Teknik yang umum digunakan adalah destilasi atau
ekstraksi produk dari campuran, misalnya katalis asam basa pada reaksi
esterifikasi biodisel dipisahkan dengan ekstraksi untuk kemudian campuran sisa
reaktan- katalis yang tertinggal dialirkan lagi menuju bejana reaksi, sehingga bisa
terpisah atau mengendap setelah reaksi selesai. Sedangkan katalis heterogen
keunggulannya adalah mudah dipisahkan dari sistem reaksinya dan relatif stabil
terhadap perlakuan panas membuat katalis heterogen lebih disukai dalam berbagai
proses industri. Contohnya yaitu Ni (padatan) dipakai sebagai katalis reaksi gas
C2H4dan H2membentuk C2H6.
• Contoh reaksi kimia yang melibatkan katalis homogenReaksi tanpa katalis : 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) (lambat)
Reaksi dengan katalis NO :2NO + O2 2NO2 (cepat)2NO2 + 2SO2 2SO3 + 2NO (cepat)
------------------------------ +2SO2 + O2 2SO3 (cepat)
Gas NO mudah bereaksi dengan O2menjadi NO2 yang merupakan sumber
O2bagi SO2untuk membentuk SO3dan NO kembali ,sehingga gas NO
diperoleh kembali dalam jumlah yang sama.
Reaksi berkatalis homogen, fase gas
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) katalis: NO (g)
CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) katalis: uap I2
Reaksi berkatalis homogen, fase cair
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 katalis: asam
CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH katalis: asam
Katalis homogen Hal.5
Dekomposisi Hidrogen peroksida yang dikatalisis oleh iodida, reaksi
kimianya sebagai berikut :
Reaksi utuh : 2 H2O2 (aq) → 2 H2O + O2
Mekanisme reaksi : H3O+ + H2O2 → H3O2+ + H2O
H3O2+ + I- → HOI + H2O
HOI + H2O2 → H3O+ + O2 + I-
Keuntungan Katalis Homogen
Aktivitas dan selektivitasnya tinggi,
Tidak mudah teracuni oleh keberadaan pengotor, mudah dioperasikan,
mudah dimodifikasi, mudah untuk dipelajari.
Kerugian Katalis Homogen
Sulit dipisahkan dari campuran reaksi, kurang stabil pada suhu tinggi.
Karena alasan-alasan tersebut, katalisis homogen terbatas penggunaannya
di industri, biasanya dalam pembuatan zat kimia khusus, obat-obatan, dan
makanan
Beberapa penggunaan katalis homogen dalam industri
Tabel 1. Industri Yang Menggunakan Katalis Homogen
Pereaksi Katalis Produk Kegunaan
Propilena Kompleks Mo(VI)
Propilenaoksida Busa poliester
Metanol (Rh(CO)2 I2 )I- Asam Asetat Pelapisan poli (vinil asetat)
Butadiena, HCN
Senyawa Ni/ P Adiponitril Nilon( Serat, plastik)
–Olefin,
CO,H2
senyawa Rh/ P Aldehid Plasticizer, peluas
Katalis homogen Hal.6
Contoh lainnya katalis homogen
Katalisis oleh asam dalam tautomer Keto-enol
Katalisis basa pada tautomer keto-enol
Katalis homogen Hal.7
Kriteria baik atau tidaknya suatu katalis sebagai berikut :
• Aktifitas
Yaitu kemampuan katalis untuk mengkonversi reaktan menjadi produk yang
diinginkan.
• Selektifitas
Yaitu kemampuan katalis mempercepat reaksi yang diinginkan di antara
beberapa reaksi yang mungkinterjadi.
• Yield
Yaitu jumlah produk yang terbentuk untuk setiap satuan reaktan yang
terkonsumsi.
• Kestabilan
Yaitu lamanya katalis memiliki aktifitas dan selektifitas seperti keadaan
semula.
• Kemudahan diregenerasi
yaitu proses mengembalikan aktifitas dan selektifitas katalis seperti semula.
Katalis homogen Hal.8
BAB III
PENUTUP
• Katalis dapat mempercepat reaksi dengan menurunkan Energi Aktivasi
(Ea).
• Katalis akan bekerja secara optimal pada konsentrasi tertentu yaitu
konsentrasi optimum.
• Katalis homogen jika katalis yang digunakan berfasa sama dengan fasa zat
pereaksi sehingga reaktan dan katalis terdispersi dalam satu fasa. Katalis
homogen berfungsi sebagai zat perantara
Katalis homogen Hal.9
DAFTAR PUSTAKA
1. Chang, Raymond. 2005. “Kimia Dasar: Konsep-konsep inti jilid 2 Edisi ketiga”. Jakarta: Erlangga.
2. Endang, Laksono Widjajanti. 2005. “Pengaruh Katalisator Terhadap Laju Reaksi”. http://fmipa UNY/kegiatan PPM-katalisator.pdf[Terhubung berkala] 20-10-2011 pkl 08.05 WIB
3. Nurofik. 2008. “Reaksi Oksidasi Katalitik”. http://FMIPA UI./bab2 tinjauan pustaka.pdf [Terhubung berkala] 19-10-2011 pkl 15.05 WIB
Katalis homogen Hal.10
Lampiran
PERTANYAAN
1. Kelompok 1
Msy. Rini Rahmawati
Apakah katalis homogen menjadi produk dari reaksi.? jelaskan ! jika tidak, jelaskan ! Dapatkah anda menjelaskan bagaimana katalis homogen mempercepat reaksi !
2. Kelompok 2
Muhammad Riswan
Dapatkah anda menjelaskan mengapa katalis homogen sebagai zat prantara dalam reaksi !
3. Kelompok 3
Lily Damayanti Agustin
Mengapa katalis c termakan di reaksi 1 dan terbentuk kembali di reaksi 2 ? jelaskan !
4. Kelompok 5
Hemilia Pusparani
Dalam industri apa katalis homogen digunakan, berikan contoh reaksinya !
5. Kelompok 6
Putri Linda
Jelaskan dan berikan contoh dari keunggulan katalis homogen !
Katalis homogen Hal.11
JAWABAN
Kel 1 & 2
Irpan
Katalis homogen menjadi produk dari reaksi, karena katalis ini hanya
prantara atau zat yang mempercepat reaksi, untuk memisahkan produk dengan
katalis dapat dilakukan dengan salah satu caranya destilasi.
Bukti dari katalis ini hanya sebagai prantara yaitu dapat dilihat dari
mekanisme reaksi brikut :
Reaksi tanpa katalis :
2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) (lambat)
Reaksi dengan katalis NO :
2NO + O2 2NO2 (cepat)
2NO2 + 2SO2 2SO3 + 2NO (cepat)
------------------------------
2SO2 + O2 2SO3 (cepat)
Dan juga untuk membuktikan katalis homogeny dapat menpercepat reaksi
dapat di lihat dari video yang ada di power point kelompok kami slide ke 9.
Katalis homogen Hal.12
Kel 3
M. Fikri Hidayat
A + C → AC ………………..(1)
B + AC → AB + C ………………..(2)
Jika dilihat dari reaksi ini katalis (C) hanya brfungsi untuk mempercepat
reaksi pembentukan A + B → AB, jadi di reaksi 1 katalis C temakan oleh reaktan
A untuk membentuk AC yang digunakan untuk mempercepat reaksi dengan B
membentuk AB dan kembali menjadi katalis C.
Kel 5
Dita Melinda Suri
Katalis homogeny dapat digunakan dalam industri biodiesel menggunakan
asam sulfat. Contoh industry lain dapat di liat di table 1. pada makalah kami.
Kel 6
Imaniar Syukurilla
Tidak mudah diracuni oleh zat pengotor maksudnya dibandingkan dengan
katalis heterogen, katalis homogeny yang sama fasenya tidak akan teracuni
atau terpengaruh oleh reaktan, seperti katalis heterogen tertentu yang dapat
teracuni jika reaktannya sulfur.
Mudah dioperasikan dan di pelajari, katalis homogen mudah dioperasikan
karna sesuai sama dengan fase reaktannya, mudah di pelajari karna katalis
ini sudah ada secara teori beda dengan heterogen yang dibuat dan harus
diperhatikan dan di bersihkan setelah pemakaian.
Mudah dimodifikasi karena fasenya dapat di ubah dari cair menjadi
gas/uap, seperti I2 dan uap I2.
Katalis homogen Hal.13