2. Katalis Heterogen
-
Upload
indah-purnama-sari -
Category
Documents
-
view
253 -
download
1
Transcript of 2. Katalis Heterogen
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 1/33
Makalah Teknik Reaksi Kimia
Katalis Heterogen
Disusun oleh: Kelompok 2
Dosen Pembimbing: 1. Dr. Ir. Hj. Rusdianasari, M.Si.
Kelas: .K!
"urusan : #eknik Kimia
$ama !nggo%a: 1. &amelia
2. Indah Purnama Sari
. Ruri !nggoro Pu%ri
'. (ega !ulia Pra%i)
*. ahmad lu%+i +uadi
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
"alan Srijaa $egara -uki% -esar Palembang 1/ #elpon : 0211*'1'
3a4: 0211**/15 6eb : h%%p :77 ))).polsri.a8.id a%au h%%p:77))).polisri)ijaa.a8.id
9mail : in+opolsri.a8.id
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 2/33
KATA PENGANTAR
Puji dan sukur kepada !llah S6#, berka% rahma% dan hidaah;$a kami dapa%
menelesaikan penulisan Makalah #eknik Reaksi Kimia %en%ang Ka%alis sesuai )ak%una.
Shala)a% ser%a salam semoga senan%iasa %er8urahkan kepada $abi Muhammad S!6 ang selalu
menjadi mo%i<asi un%uk keinginan selalu bekerja keras. Penulisan makalah ini disusun un%uk
memenuhi %ugas presen%asi dan diskusi kelompok.
Pada kesempa%an ini penulis ingin mengu8apkan %erima kasih kepada :
1. Dr. Ir. Hj. Rusdianasari, M.Si. sebagai dosen pembimbing,
2. Kedua orang%ua penulis, %erima kasih a%as segala doa dan dorongan semanga% dari
kalian,
. #eman;%eman Mahasis)a P=>SRI kelas K!, %erimakasih a%as suppor% kalian.
#im penulis menadari sepenuhna bah)a masih banak kekurangan dalam
penusunan Makalah ini, sehingga penulis sanga% mengharapkan kri%ik dan saran ang bersi+a%
membangun dari segenap pemba8a demi kebaikan dan kesempurnaan makalah ini.
Palembang, =k%ober 21'
#im Penulis
1
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 3/33
A!TAR ISI
K!#! P9$?!$#!R .............................................................................................................
i
D!3#!R ISI ..........................................................................................................................
ii
-!- I P9$D!H@>@!$
1.1 >a%ar -elakang.............................................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah........................................................................................................
2
1. #ujuan dan Man+aa%......................................................................................................
1.' Me%ode Penulisan.........................................................................................................
-!- II P9M-!H!S!$
2.1. Ka%alis..........................................................................................................................'
2.1.1 Penger%ian Ka%alis................................................................................................
'
2.1.2 Hubungan 9nergi !k%i<asi Dengan Ka%alis.........................................................
'
2.1. Si+a%;si+a% dari reaksi ka%ali%is..............................................................................
*
2.1.' Komponen in%i ka%alis.........................................................................................
2.2. "enis;jenis Ka%alis..............................................................................................................
2.2.1 Ka%alis Homogen.................................................................................................
2.2.2 Ka%alis He%erogen................................................................................................
2.2. -ioka%alis.............................................................................................................
5
2.. Ka%alis He%erogen..............................................................................................................
5
2..1 Penger%ian Ka%alis He%erogen..........................................................................................
5
2..2Prinsip Kerja Ka%alis He%erogen.......................................................................................
2
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 4/33
/
2.. Mekanisme Ka%alis He%erogen............................................................................
1 2..' Mekanisme Ka%alis menuru% >angmuir A Hinshel)ood......................................
11
2..* Iso%erm >angmuir................................................................................................
1
2.. Mekanisme ka%alis menuru% 9le;Rideal............................................................
1*
2.'. Ka%alis Pendukung........................................................................................................
1
2.* &on%oh Ka%alis Pendukung............................................................................................
1
2. Peranan Ka%alis He%erogen............................................................................................1/
2..1 Pembua%an !sam $i%ra%........................................................................................
1/
2..2 Kon<er%er Ka%ali%ik...............................................................................................
2
2. Keun%ungan Ka%alis He%erogen.....................................................................................
22
-!- III K9SIMP@>!$
.1 Kesimpulan...................................................................................................................2
.2 Saran.............................................................................................................................
2
D!3#!R P@S#!K!...............................................................................................................
2'
3
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 5/33
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Katalis dapat digunakan dalam pengaktifan reaksi yang akan
mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktifasi.Jika
energi pengaktifan reaksi tinggi, maka untuk temperatur normal,
hanya akan terjadi sebagian kecil pertemuan molekul yang nantinya
dapat menghasilkan reaksi yang efektif.Katalis dapat menurunkanenergi pengaktifan dengan menghindari tahap penentu laju yang
lambat dari reaksi yang tidak dapat dikatalisa.Dengan menurunnya
energi aktifasi maka pada temperatur yang sama didapatkan laju
reaksi dengan konstanta laju yang besar yang artinya reaksi
efektifnya dapat terjadi secara cepat.
Fungsi utama dari katalis ini adalah menyediakan reaksi
alternatif dalam suatu reaksi kimia.Katalis memegang peranan
penting dalamperkembangan industri kimia. Deasa ini, hampir
semua produk industri dihasilkan melalui proses yang memanfaatkan
jasa katalis, baik satu atau beberapa proses. Katalis tidak terbatas
pada bagianproses kon!eksi, bahkan juga untuk bagian proses
pemisahan. "enggunaan katalis di industri sekitar #$%
&'e!enspiel,1(((). Katalis berdasarkan fase reaksinya dapat
digolongkan menjadi katalis homogen dan heterogen.Katalis
heterogen adalah katalis yang berbeda fase dengan fase reaktan dan
produknya.
"roses katalitik menggunakankatalis heterogen dalam
*ndustri, pertama kali dilakukan pada tahun 1+#,
menggunakan "t untuk mengoksidasi -2 menjadi -3dalam
larutan asam."enggunaan katalis heterogen biasanya pada suhu dan
1
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 6/33
tekanan tinggi. /mumnya katalis heterogen berupa 0at padat yang
terdiri dari logam atau oksida logam. Keuntungan penggunaan katalis
heterogen adalah katalisnya dapat dipisahkan dengan penyaringan
dari produk bila reaksi telah selesai. anyak proses industri yang
menggunakan katalis heterogen, sehingga proses dapat berlangsung
lebih cepat dan biaya produksi dapat dikurangi. Dalam makalah ini,
akan dibahas mengenai katalis heterogen khususnya tentang cara
kerja dan mekanisme reaksi dari katalis heterogen.
1.2 Rumusan Masalah
tas dasar latar belakang tersebut, maka rumusan masalahnya
yaitu
1. pa pengertian dari katalis42. pa saja jenis5jenis katalis4
3. pa itu katalis heterogen dan bagaimanakah prinsip kerjanya46. agaimana mekanisme reaksi dari katalis heterogen4#. pa contoh dari katalis heterogen dan katalis pendukung47. pa peranan dari katalis heterogen4. pa keuntungan dari katalis heterogen4
1.3 Tujuan an Man!aat
8ujuan dari penulisan makalah ini adalah 1. 9emberikan informasi mengenai peranan katalis kimia.2. 9emberitahukan kepada pembaca tentang jenis5jenis katalis
kimia.3. 9enginformasikan kepada pembaca tentang hubungan katalis
dengan energi akti!asi.6. 9emberikan informasi mengenai katalis heterogen.#. 9emberikan informasi tentang mekanisme kerja katalis
heterogen secara umum.
2
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 7/33
7. 9engetahui perbedaan antara mekanisme 'angmuir5
:inshelood dengan mekanisme dengan ;ley5<ideal.. 9engetahui katalis pendukung katalis heterogen.+. 9engetahui contoh katalis heterogen.(. 9engetahui peranan katalis heterogen.
-elain dari tujuan di atas, terdapat pula manfaat dari penyusunan
makalah, yaitu sebagai berikut.
1. -ebagai media pembelajaran dan latihan dalam penyusunan
makalah.2. -ebagai bahan bacaan tambahan mengenai katalis heterogen.
1." Met#e Penul$san
dapun metode yang digunakan dalam penyusunan makalah ini
yaitu metode studi pustaka, yang merupakan metode
mengumpulkan, menyaring, dan menyimpulkan suatu bahan bacaan
dari berbagai buku dan studi internet.
3
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 8/33
BAB IIPEMBAHA%AN
2.1 &atal$s2.1.1 Pengert$an &atal$s
Katalis pertama kali ditemukan oleh J.J. er0elius pada
tahun 1+37 sebagai komponen yang dapat meningkatkan laju
reaksi kimia.Katalis adalah 0at yang ditambahkan pada reaksi
kimia dengan tujuan untuk mempercepat reaksi tersebut.Katalis
dapat mempercepat reaksi kekanan atau kekiri sehinggakeadaan setimbang lebih cepat tercapai, Katalis ini disebut
dengan katalis positif."enambahan katalis juga dapat
menghambat reaksi, katalis tersebut disebut katalisnegatif atau
anti katalis atau inhibitor.
"enambahan katalis akan mempengaruhi laju reaksi. "ada teori
tumbukan dandistribusi energi molekular 9a=ell > olt0man pada
gas, tumbukan5tumbukanmenghasilkan reaksi jika partikel5partikel
bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memulai suatu
reaksi.;nergi minimum yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi
tersebut dinamakanenergi akti?tas reaksi.
2.1.2 Hu'ungan Energ$ Akt$(as$ engan &atal$s
6
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 9/33
)am'ar 1. Hu'ungan Energ$ Akt$(as$ engan &atal$sKatalis berfungsi menurunkan energi akti!asi sehingga reaksi
berjalan lebih cepat sehingga reaksi kimia dapat mencapai
kesetimbangan, tanpa terlibat di dalam reaksi secara
permanen.;nergi akti!asi adalah energi minimum yang dibutuhkan
campuran reaksi untuk menghasilkan produk.Katalis berfungsi
mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi akti!asi,
namun tidak mempengaruhi letak kesetimbangan. Katalisator yang
biasa digunakan adalah asam, basa dan penukar ion.
)am'ar 2. )ra*k Hu'ungan Energ+ Akt$(as$ engan an
tan,a &atal$s
-ecara umum reaksi kimia yang terjadi dengan menggunakan katalis
adalah
#
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 10/33
@ A >B ACAC @ >B @ A
@ @ A >B @ Adimana senyaa yang bereaksi dengan katalis &A) akan
membentuk intermediet &AC) kemudian bereaksi kembali dengan
senyaa sehingga membentuk senyaa .2.1.3%$!at-s$!at ar$ reaks$ katal$t$s +a$tu se'aga$ 'er$kut
1. "ada reaksi katalitis, katalis akan menurunkan energi
akti!asi.2. Katalis yang sedikit akan mempercepat reaksi dari 0at
reaktan dalam jumlah banyak.3. Katalis tidak mengubah letak kesetimbangan untuk reaksi
re!ersibel.2.1."Berasarkan t$ngkat ke,ent$ngann+a/ k#m,#nen $nt$
katal$s a,at $'eakan menja$ t$ga 'ag$an
$antaran+a1. -elekti?tas adalah kemampuan katalis untuk memberikan
produk reaksi yang diinginkan &dalam jumlah tinggi) dari
sejumlah produk yang mungkin dihasilkan.2. kti?tas adalah kemampuan katalis untuk mengubah bahan
baku menjadi produk yang diinginkan.3. -tabilitas adalah sebuah katalis untuk menjaga akti?tas,
produkti?tas dan selekti?tas dalam jangka aktu tertentu.
2.2 0en$s - jen$s &atal$s
-ecara umum katalis dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu
katalis homogen, heterogen dan biokatalisis &katalis en0im)
2.2.1&atal$s H#m#gen
Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fasa
sama dengan reaktan dan produk. "enggunaan katalis homogen
ini mempunyai kelemahan yaitu mencemari lingkungandan
tidak dapat digunakan kembali. -elain itu katalis homogen juga
umumnya hanya digunakan pada skala laboratorium ataupun
7
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 11/33
industri bahan kimia tertentu, sulit dilakukan secara komersil,
operasi pada fase cair dibatasi pada kondisi suhu dan tekanan,
sehingga peralatan lebih kompleks dan diperlukan pemisahan
antara produk dan katalis.Aontoh dari katalis homogen yang
biasanya banyak digunakan dalam produksi biodiesel, seperti
basa &a:, K:), asam &:Al, :2-6).
2.2.2&atal$s Heter#gen
Katalis heterogen merupakan katalis yang fasanya tidak
sama dengan reaktan dan produk. Katalis heterogen secara
umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada reaktan
berujud cair atau gas.Aontoh5contoh dari katalis heterogen
adalah 0eolit, Aa, 9g, dan resin penukar ion. 9ekanisme
katalis heterogen melalui lima langkah, yaitu 8ransport reaktan
ke katalis, interaksi reaktan5raktan dengan katalis &adsorpsi),
reaksi dari spesi5spesi yang teradsorpsi menghasilkan prodduk5
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 ?ltrasi, serta dapat digunakan berulangkali
dalam jangka aktu yang lama. -elain itu, katalis heterogen
meningkatkan kemurnian hasil karena reaksi samping dapat
dieliminasi.Aontoh5contoh dari katalis heterogen adalah 0eolit,
Aa, 9g, dan resin penukar ion.
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 12/33
Ta'el 1. Per'eaan &atal$s H#m#gen an &atal$s Heter#gen.
2.2.3B$#katal$s
iokatalis adalah katalis yang memiliki keunggulan sifat
&akti!itas tinggi, selekti!itas dan spesi?tas) 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. -alah satu iokatalis yangtelah dilaporkan penggunaanya adalah ;n0im lipase
&8riacylglycerol cllydrolases).;n0im lipase atau en0im pemecah
lemak dipakai dalam reaksi pembuatan biodiesel.;n0im itu
dapat mengatalisis, menghidrolisis, serta mensintesis bentuk
ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang seperti halnya
minyak goreng dan jelantah."emilihan katalis atau
pengembangan katalis perlu dipertimbangkan untuk
+
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 13/33
mendapatkan efekti!itas dalam pemakaian.Dalam
pengembanganya katalis cair dapat digantikan dengan katalis
padat seperti asam padat seperti 0eolit, clay, dan lain5
lain.Keuntungannya adalah dapat di reco!ery, recycle, dan
digantikan kembali.-elain itu, Eeolit juga dapat digunakan
sebagai katalis heterogen untuk pembuatan biodiesel.
2.3 &atal$s Heter#gen
2.3.1 Pengert$an&atal$s Heter#gen
<eaksi heterogen adalah reaksi yang berlangsung
dalam suatu sistem yang heterogen, yaitu sistem yang di
dalamnya terdapat dua atau lebih fasa. anyak reaksi5reaksi
kimia fasa cair maupun gas yang hanya dapat berlangsung
pada permukaan padatan. Karena sifat reaksinya hanya
bergantung pada fasa padat, maka reaksi tersebut
dikatakan berkatalisis dengan fasa padat sebagai katalisnya.
Katalisis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase
berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang
dikatalisinya.Aontoh sederhana katalisis heterogen adalah
katalis menyediakan suatu permukaan dimana pereaksi5
pereaksi &atau substrat) untuk sementara terjerap.*katan dalamsubstrat5substrat menjadi lemah sehingga memadai
terbentuknya produk baru. *katan antara produk baru dan
katalis lebih lemah sehingga akhirnya terlepas.
(
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 14/33
)am'ar 3. &atal$s Heter#gen
2.3.2 Pr$ns$, &erja &atal$s Heter#gen
Katalis dapat bekerja dengan membentuk senyaa
antara atau mengabsorpsi 0at yang direaksikan. -ehingga
katalis dapat meningkatkan laju reaksi, sementara katalis itu
sendiri tidak mengalami perubahan kimia secara permanen.
Aara kerjanya yaitu dengan menempel pada bagian substrat
tertentu dan pada akhirnya dapat menurunkan energi
pengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan
cepat. -uatu reaksi yang menggunakan katalis disebut
reaksi katalis dan prosesnya disebut katalisme. misalnya
2 KAl3 &g) 2KAl &s) @ 3 2 &g) :2 &g) @ Al2 &g) arang 2 :Al&g)
-ecara umum proses suatu reaksi kimia dengan penambahan katalis
dapat dijelaskan sebagai berikut. Eat dan 0at yang direaksikan
membentuk 0at dimana 0at A sebagai katalis.
@ &reaksi lambat)
ila tanpa katalis diperlukan energi pengaktifan yang tinggi dan
terbentuknya 0at lambat. amun, dengan adanya katalis A,
maka terjadilah reaksi
1$
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 15/33
@ A A &reaksi cepat)
;nergi pengaktifan diturunkan, maka A terbentuk cepat danseketika itu juga A bereaksi dengan membentuk senyaa
A.A @ A &reaksi cepat).
;nergi pengaktifan reaksi ini rendah sehingga dengan cepat
terbentuk A yang kemudian mengurai menjadi dan A. -esuai
reaksiA @ A &reaksi cepat)
da dua macam katalis, yaitu katalis positif &katalisator) yang
berfungsi mempercepat reaksi, dan katalis negatif &inhibitor) yang
berfungsi memperlambat laju reaksi. Katalis positif berperan
menurunkan energi pengaktifan, dan membuat orientasi molekul
sesuai untuk terjadinya tumbukan. kibatnya molekul gas yang
teradsorpsi pada permukaan logam ini menjadi lebih reaktif
daripada molekul gas yang tidak terabsorbsi. "rinsip ini adalahkerja dari katalis heterogen, yang banyak dimanfaatkan untuk
mengkatalisis reaksi5reaksi gas.
2.3.3 Mekan$sme &atal$s Heter#gen
dapun mekanisme reaksi katalisis heterogen secara umum adalah
sebagai berikut
1. Difusi molekul reaktan ke permukaan katalis2. dsorpsi reaktan pada permukaan katalis.3. <eaksi difusi reaktan pada permukaan katalis.". <eaksi dalam lapisan adsorpsi.. Desorpsi produk reaksi dari permukaan katalis.. bfusi pada produk keluar dari permukaan katalis
2.3."Mekan$sme &atal$s menurut Langmu$r H$nshel4##
11
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 16/33
"ada mekanismemenurut 'angmuir5:inshelood,laju reaksi
heterogen dikendalikan oleh reaksi molekul teradsorpsi, dan
baha semua adsorpsi dan tekanan desorpsi berada dalam
kesetimbangan.9ekanisme katalis menurut 'angmuir5
:inshelood
1. dsorpsi dari fase gas
2. Desorpsi ke fase gas
3. Disosiasi molekul di permukaan
6. <eaksi antara molekul teradsorpsi
12
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 17/33
)am'ar ". Mekan$sme katal$s menurut Langmu$r-
H$nshel4##
)am'ar . Mekan$sme 52H" 6 H2 7 52H Paa katal$s
tem'aga
Aontoh reaksi dengan mekanisme 'angmuir5:enshelood
13
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 18/33
2 A @ 2 2 A2 pada katalis "latina A @ 2:2 A:3: pada katalis En. A2:6 @ :2 A2:7 "ada katalis tembaga 2 @ :2 2 @ :2 pada katalis "latina A2:6 @ G 2 A:3A: pada katalis "aladium A @ : A2 @ :@ @ e5 pada katalis "latina
2.3.Is#term Langmu$r*soterm adsorbsi adalah hubungan yang menunjukkan distribusi
adsorben antara fase teradsorbsi pada permukaan adsorben dengan
fase ruah kesetimbangan pada temperatur tertentu. da tiga jenis
hubungan matematik yang umumnya digunakan untuk menjelaskan
isoterm adsorbsi &anonim,2$$+).*soterm 'angmuirini berdasarkan
asumsi baha a. dsorben mempunyai permukaan yang homogen dan
hanyadapat mengadsorbsi satu molekul untuk setiap molekul
adsorbennya. 8idak ada interaksi antara molekul5molekul yang
terserap.b. -emua proses adsorbsi dilakukan dengan mekanisme yang
sama.c. :anya terbentuk satu lapisan tunggal saat adsorbsi maksimum.
amun, biasanya asumsi5asumsi sulit diterapkan karena hal5
hal berikut selalu ada ketidaksempurnaan pada permukaan, molekul
teradsorbsi tidak inert dan mekanisme adsorbsi pada molekul
pertama asangat berbeda dengan mekanisme pada molekul terakhir
yang teradsorpsi.
'angmuir mengemukakan baha mekanisme adsorpsi yangterjadi adalah sebagai berikut "roses adsorbsi dapat dijelaskan melalui proses kimia. Jika
adsorbatnya gas, kesetimbangannya &g) @ - H - I gas adsorbat- I sisi terbuka di permukaan- I molekul terserap dari atau sisi tertutup di permukaanKonstanta kesetimbangannya
16
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 19/33
P x
x K
s
AS =
dengan =- I fraksi mol tertutup di permukaan=s I fraksi mol sisi terbuka di permukaan" I tekanan gasamun =- lebih umum digunakan θ, sehingga =s I &15θ) dan
persaman sebelumnya menjadi
θ
θ
−
=
1 Kp
"ersamaan ini terkenal disebut isoterm 'angmuir dengan K I
konstanta kesetimbangan untuk adsorpsi. /ntuk mencari harga θ
Kp
Kp
+
=
1θ
Jumlah substansi terserap, m akan sebanding dengan θ untuk
adsorbent tetentu sehingga m I bθ. ila dikon!ersikan ke persamaan
sebelumnya menjadi
bKpbm111 +=
Dengan memplotkan 1m dengan 1p harga k dan b bisa ditentukan
dari nilai slope dan interseptnya.
2.3.Mekan$sme katal$s menurut Ele+-R$eal 1. dsorpsi dari fase gas
Difusi adalah peristia mengalirnya berpindahnya suatu 0at dalam
pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian berkonsentrasi
rendah. "roses difusi molekul reaktan kepermukaan atau difusi pada
produk desorpsi merupakan proses yang paling lambat dan tidak
dapat ditentukan kecuali pada penentuan proses teknik yang
melibatkan penyerapan katalis.
2. Desorpsi ke fase gas3. Disosiasi molekul di permukaan
6. <eaksi antara molekul teradsorpsi
1#
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 20/33
#. <eaksi antara gas dan molekul teradsorpsi
Aontoh reaksinya 2 @ 2 I 29ekanisme ;ley5<ideal 2 @ C I 2C
2C @ C I 2C
C @ I @ C
here the last step is the direct reaction beteen the adsorbed
molecule C and the gas5molecule .
Aontoh reaksi dengan mekanisme ;ley5<ideal
A2:6 @ G 2 &adsorbed) :2AA:2 .
dsorpsi disosiatif oksigen kemungkinan akan terjadi, sehingga akan
membentuk produk sampingan karbon dioksida dan air.
A2 @ :2&ads.) :2 @ A2:3 @ 1G 2 &ads.) 2 @ 3:2 on a platinum catalystA2:2 @ :2 &ads.) A2:6 on nickel or iron catalysts
)am'ar . )ra*k Mekan$sme Ele+-R$eal
/ntuk mekanisme 'angmuir5:inshelood
'ajuakan melalui maksimal dan berakhir di nol, ketika permukaan
benar5benar tertutup oleh C.
17
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 21/33
/ntuk mekanisme ;ley5<ideal
'aju akan meningkat dengan meningkatkan cakupan sampai
permukaan benar5benar tertutup oleh C
:al ini terjadi karena langkah @ C I C
tidak dapat melanjutkan bila C blok semua situs.
Kuncinya adalah baha langkah @ C I memerlukan situs gratis.
2." &atal$s Penukung
Katalis heterogen biasanya membutuhkan pendukung &support),
karena pendukung katalis memiliki kekuatan mekanik, tahan panas,
mempunyai kerapatan ruang yang optimal, dan kemampuan
pelarutan fase aktif. "endukung juga meningkatkan luas permukaan,
memiliki pori serta ukuran partikel yang optimal, dan peningkatanfungsi kimiai seperti perbaikan akti!itas. "emilihan pendukung
didasarkan pada beberapa hal 1. Keinertan2. -ifat mekanik yang diinginkan, termasuk ketahanan terhadap
kikisan, kekerasan dan ketahanan terhadap tekanan.3. Kestabilan pada kondisi reaksi dan regenerasi.6. 'uas permukaan, diutamakan yang memiliki luas permukaan
besar agar semakin banyak sisi aktif katalis yang terdistribusi.
#. "orositas, meliputi ukuran pori rata5rata dan distribusi ukuranpori
7. -ifat ekonomis bahan.
2. 5#nt#h &atal$s Heter#gen
/mumnya katalis heterogen berupa 0at padat yang terdiri
dari logam atau oksida logam. Aontoh5contoh dari katalis
heterogen adalah 0eolit, Aa, 9g, dan resin penukar
1
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 22/33
ion."roses katalitik menggunakan katalis heterogen dalam
industri pertama kali pada tahun 1+#, menggunakan "t untuk
mengoksidasi -2 menjadi -3 dalam larutan asam.
Reaks$ &atal$s
A6:1$ utena dan A6:7
&butadiena)A:6 atau hidrokarbon
lain @ :2 A @ :2
A2:2 @ 2:2 A2:7
:idrocrakingA @ 2:2 A:3:
Ar23 5 l23i support"d dalam l23 atau padatan
pendukung i5-ul?da.
'ogam &seperti "d) pada0eolit"romotor En dengan Ar23
atau promoter Au1 > En
dengan Ar23 atau l23.
Ta'el 2. Be'era,a 8#nt#h katal$s heter#gen alam un$a
$nustr$
Aontoh reaksi dari A2:2 @ 2:2 >B A2:7 dengan menggunakan katalisheterogen "dl23 telihat secara sederhana pada gambar
-umber Ahemistry the Aentral of -cience)am'ar 9. 5#nt#h Reaks$ menggunakan &atal$s Heter#gen
Katalis i
A:2 I A:2 @ :2 A:3 5 A:3
9olekul etena yang teradsorpsi pada permukaan
nikel.*katan rangkap antara atom karbon terputus dan elektron
yang digunakan untuk obligasi ke permukaan nikel.9olekul
1+
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 23/33
hidrogen juga teradsorpsi ke permukaan nikel.Ketika ini terjadi,
molekul hidrogen yang rusak menjadi atom.*ni dapat bergerak
pada permukaan nikel.Jika atom hidrogen berdifusi dekat
dengan salah satu karbon terikat, ikatan antara karbon dan
nikel digantikan oleh satu antara karbon dan hidrogen.*tu akhir
etena asli sekarang istirahat bebas dari permukaan, dan
akhirnya hal yang sama akan terjadi di ujung lain. -eperti
sebelumnya, salah satu atom hidrogen membentuk ikatan
dengan atom karbon, dan tujuan itu juga istirahat bebas. -aat
ini sudah ada ruang di permukaan nikel untuk molekul reaktan
baru untuk pergi melalui seluruh proses lagi.
eberapa reaksi dengan katalis heterogen
1. <eaksi hydrolisis senyaa hidrokarbon tak jenuh;tylene dipanaskan pada temperatur 3$$oA dengan
menggunakan katalis celite akan menghasilkan etanol.
<eaksinya A2:6 @ :2 A2:#:
2. <eaksi hidroklorinasi acetilen dengan :Al, menggunakan
mercuri klorida akan menghasilkan !ynil klorida.<eaksinya A:IA: @ :Al A:2IA:A:2 @ 2:2
3. :ydrogenasi butana dengan menggunakan katalis l23 dan
Au3 akan menghasilkan 1,3 butadiena<eaksinya A:3A:2A:2A:3 A:2IA:A:2 @ 2:2
6. "roses :aber dalam pembuatan ammonia.#. "roses Kontak pada pembuatan :2-6.
7. ksidasi ammonia pada pembuatan asam nitrat.. :idrogenasi hidrokarbon.+. "embuatan asam klorida.
2. Peranan &atal$s Heter#gen
1(
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 24/33
"enggunaan katalis heterogen biasanya pada suhu
dan tekanan tinggi. anyak proses industri yang menggunakan
katalis heterogen, sehingga proses dapat berlangsung lebih
cepat dan biaya produksi dapat dikurangi.
2..1 Pem'uatan Asam N$tratsam nitarat ialah salah satu asam anorganik yang paling penting.
sam ini digunakan dalam produksi pupuk, 0at arna,obat5obatan
dan bahan peledak. 9etode industri yang utama dalam memproduksi
asam nitrat ialah proses Ostwalk. ahan aalnya yaitu ammonia danmolekul oksigen, dipanaskan dengan tambahan adanya katalis
platina5rodiumsampai sekitar +$$ A 6:3&g) @#2&g) 6&g) @7:2&g)
itrat oksida yang terbentuk mudah teroksidasi &tanpa katalis)
menjadi nitrogen dioksida2&g) @ 2 22&g)
Ketika dilarutkan di dalam air, 2 membentuk asam nitrit dan asam
nitrat22&g) @ :2&l) :2&aL) @ :3&aL)
Jika dipanaskan, asam nitrit berubah menjadi asam nitrat sebagai
berikut3:2&aL) :3&aL) @ :2&l) @ 2&g)
yang dihasilkan dapat didaur ulang untuk menghasilkan 2 pada
tahap kedua.2..2 &#n(erter &atal$t$k "ada suhu tinggi di dalam mesin mobil yang sedang berjalan gas
nitrogen dan oksigen bereaksi membentuk nitrat oksida
2&g) @ 2&g) 2&g)
Ketika lepas ke atmosfer, segera bergabung dengan 2
membentuk 2. itrogen dioksida dan gas lain yang diemisikan oleh
mobil, seperti karbon monoksida &A) dan berbagai hidrokarbon yang
terbakar, menjadikan mobil sebagai sumber pencemar udara yang
utama. -ebagian besar mobil baru dilengkapi dengan con!erter
katalitik. Kon!erter katalitik yang e?sien memiliki dua tujuan
mengoksidasi A dan :2, dan mereduksi dan 2 menjadi 2
2$
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 25/33
dan 2. Mas buang panas yang telah diinjeksi dengan udara
dileatkan ke bilik pertama dari salah satu con!erter untuk
mempercepat pembakaran hidrokarbon yang sempurna dan untuk
menurunkan emisi A. amun karena suhu tinggi meningkat produksi
, diperlukan satu lagi bilik kedua yang berisi katalis berbeda
&logam transisi atau oksida logam transisi) dan bekerja pada suhu
yang lebih rendah untuk menguraikan menjadi 2 dan 2 sebelum
gas dibuang leat knalpot.9ekanisme dari katalis padat dengan reaktan fasa gas, dimana terjadi
pembentukan kompleks reaktan dengan katalis setelah pembentukan
produk adalah sebagai berikut 1 <eaktan terbaa oleh aliran gas pembaa sampai
kepermukaan luar partikel katalis.2 Difusi reaktan dari permukaan luar masuk melalui pori dalam
partikel katalis.3 <eaktan diadsorpsi pada sisi aktif katalis sehingga menimbulkan
energi adsorpsi
6 <eaksi pembentukan produk antara permukaan sampaiterjadinya produk.
# "roduk didesorpsi dari katalis keluar melalui pori bagian partikel
katalis.7 Difusi produk menuju permukaan luar partikel katalis. "roduk mengikuti aliran gas pembaa.
"ersyaratan kunci dalam katalisis heterogen ialah baha pereaksi
fase gas atau larutan diadsorpsi kepermukaan katalis. 8idak semua
atom > atom permukaan sama efektifnya sebagai katalis, bagian yang
efektif tersebut disebut sisi aktif katalis. "ada dasarnya, katalis
heterogen mencakup
1. adsorpsi pereaksi,2. difusi pereaksi sepanjang permukaan,3. reaksi pada sisi aktif membentuk hasil reaksi yang diadsorpsi,
dan6. lepasnya &desorpsi) hasil reaksi.
21
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 26/33
2.9 &euntungan &atal$s Heter#gen
Keuntungan dari katalis heterogen adalah ramah lingkungan, tidakbersifat korosif, mudah dipisahkan dari produk dengan cara ?ltrasi,
serta dapat digunakan berulangkali dalam jangka aktu yang lama.
-elain itu, katalis heterogen meningkatkan kemurnian hasil karena
reaksi samping dapat dieliminasi.Keuntungan lain penggunaan katalis heterogen adalah katalisnya
dapat dipisahkan dengan penyaringan dari produk bila reaksi
telah selesai. anyak proses industri yang menggunakan katalis
heterogen, sehingga proses dapat berlangsung lebih cepat dan
biaya produksi dapat dikurangi. eberapa logam ada yang dapat
mengikat cukup banyak molekul5molekul gas pada permukannya,
misalnya i, "t, "d dan N. Maya tarik menarik antara atom
logam dengan molekul gas dapat memperlemah ikatan ko!alen
pada molekul gas, dan bahkan dapat memutuskan ikatan itu.
22
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 27/33
BAB IIIPENUTUP
3.1 &es$m,ulan
1. Katalis merupakan suatu 0at yang sangat di perlukan dalam
kehidupan manusia. Katalis dapat dibagi berdasarkan dua tipe
dasar, heterogen dan homogen. Katalis heterogen merupakan
katalis yang fasanya tidak sama dengan reaktan dan produk.
Katalis heterogen dapat berupa 0at padat yang terdiri darilogam atau oksida logam misalnya 0eolit, Aa, 9g, dan resin
penukar ion.2. "ada dasarnya, katalis heterogen mencakup adsorpsi pereaksi,
difusi pereaksi sepanjang permukaan, reaksi pada sisi aktif
membentuk hasil reaksi yang diadsorpsi, dan lepasnya
&desorpsi) hasil reaksi.3. Aara kerjanya dengan menempel pada bagian substrat
tertentu dan pada akhirnya dapat menurunkan energipengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan
cepat.6. Keuntungan katalis heterogen adalah ramah lingkungan, tidak
bersifat korosif, mudah dipisahkan dari produk dengan cara
?ltrasi, serta dapat digunakan berulangkali dalam jangka aktu
yang lama.
3.2 %aranKekurangan dari katalis heterogen adalah akan mempercepat
oksidasi -2 menjadi -3 yang akan bereaksi dengan uap air
membentuk uap asam sulfat. leh karena -2 dihasilkan dari
pembakaran bensin yang mengandung kadar sulfur yang tinggi,
maka hal ini menjadi persoalan serius. Jadi, dampak dalam
penggunaanya harus lebih diperhatikan lagi.
23
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 28/33
DA:TAR PU%TA&A
8im "enyusun. 2$16. Modul Teknik Reaksi Kimia. "alembang
"oliteknik egeri -riijaya.
httpkimia.upi.eduutamabahanajarkuliahOeb2$$($$7$6mek
anisme%2$katali s. htmldiakses tanggal 2$ ktober 2$16
httpbudisma.eb.idmaterismakimia5kelas5=iaplikasi5penerapan5
kecepatan5reaksi
diakses tanggal 2$ ktober 2$16httpduniakimianana.ordpress.com2$13$621katalisdiakses tanggal 2$ ktober 2$16
httpid.prmob.netkatalisisen0imreaksi5kimia52726(+.htmldiakses tanggal 2$ ktober 2$16
httptekim.undip.ac.idstafistadi?les2$1$$3katalis2.pdf diakses tanggal 2$ ktober 2$16
Notulen Diskusi
Not"len hasil #isk"si
#anggal : 1 $o<ember
6ak%u : .1* s.d 5. 6I-
#empa% : Ruang ' ?edung #eknik Kimia Polsri
#ema : BKa%alis He%erogenB
26
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 29/33
#ujuan : Memberikan in+ormasi mengenai Ka%alis He%erogen.
Pembi8ara : !nggik Pra%ama, Pu%ri @%ami, R!. Ri+ka 3adillah, Ridho #ri "ulian
Modera%or : Ridho #ri "ulian $o%ulis : !nggik Pra%ama
"umlah Peser%a : 1 rang
Susunan a8ara : 1. Pembukaan
2. Penajian ma%eri
. #ana ja)ab C%erdiri dari 2 sesi
'. Penu%up
Hasil diskusi :
#ana ja)ab sesi per%ama :
Per%anaan:
1. -ella
a. Ka%alis apa ang digunakan pada pembua%an asam sul+a%E
b. 3ungsi pada%an pendukungE
8. Peranan ka%alis he%erogen pada ka%ali%ik kon<en%er, selain pla%inum dan
radium pada pembua%an asam sul+a%, bisakah menggunakan ka%alis ang
lainE
2. Dorie
a. Perbedaan ka%alis he%erogen dan ka%alis homogen dari segi selek%i+iasna,
ka%alis he%erogen lebih %inggi pada ka%alis homogen, mengapaE
b. !pa penebab ka%alis he%erogen hidup lebih lama dibanding ka%alis
homogen, mengapaE. Deka
a. Po%ensi kehilangan ak%i+i%as selain pada ka%alis logam, bisakah %erjadi pada
ka%alis he%erogen non logam lainnaE
b. Penger%ian migrasi uapE
8. &on%oh reaksi Hidro8ra8kingF
'. 9ka
a. Mengapa pusa% ak%i+ ka%alis he%erogen dan homogen berbedaE
b. &on%oh reaksi ang meliba%kan ka%alis he%erogenE
"a)aban:
1. a. Pembua%an H2S=' dengan proses kon%ak
Pada %ahun 151 seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris, Philips %elah
berhasil mensin%esiskan belerang menjadi H2S=' sebagai ka%alis digunakan
(2=*C(anadium Pen%oksida
Reaksi ang %erjadi :
SCs 0 =2Cg G S=2Cg
2 S=2Cg 0 =2Cg G 2S=Cg H ; /5, K"
2#
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 30/33
Sul+ur %rioksida diserap ke dalam /;/5J H2S=' menjadi =leum CH2S2=,
juga dikenal sebagai asam sul+a% berasap. =leum kemudian dien8erkan ke
dalam air menjadi asam sul+a% peka%.
H2S=' Cl 0 S=Cg G H2S2= Cl
H2S2= Cl 0 H2= Cl G 2H2S=' Cl
Sumber:http://setyo225.blogspot.com/2013/02/pembuatan-asam-sulfat.html
b. 3ungsi pada%an Cka%alis pendukung
Karena ka%alis pendukung dapa% memperluas luas permukaan sehingga reaksi
akan berlangsung lebih 8epa%, selain i%u karena pendukung ka%alis memiliki
kekua%an mekanik, %ahan panas, mempunai kerapa%an ruang ang op%imal,
dan kemampuan pelaru%an +ase ak%i+.8. #erdapa% kekeliruan, pembua%an asam sul+a% %idak menggunakan ka%alis
pla%inum;rhodium, %e%api ka%alis %ersebu% digunakan di ka%ali%ik kon<er%er
pada gas buang.
2. a. Perbedaan ka%alis he%erogen dan ka%alis homogen dari segi selek%i+i%asna
Karena ka%alis he%erogen i%u bisa memilih un%uk memper8epa% reaksi
direak%an a%au diproduk dengan %ujuan agar produk ang dihasilkan sesuai
dengan ang diinginkan a%au produk ang dihasilkan iu lebih banak.
b. Karena pada ka%alis he%erogen ang merupakan +ase pada% hana kuli%
%erluarna saja ang mengalami kon%ak langsung dengan reak%an, sehinggaapabila ka%alis %ersebu% diregenerasi masih memiliki kuali%as ang bagus,
berbeda dengan ka%alis homogen ang +ase ka%alis dan reak%anna sama,
semua par%ikelna langsung mengalami kon%ak dengan reak%an sehingga
)alaupun diregenerasi kuali%as dari ka%alis akan berkurang
. a. Kehilangan ak%i+i%as pada ka%alis he%erogen juga dapa% %erjadi pada jenis
ka%alis
he%erogen non logam, namun sanga% sediki% karena ka%alis he%erogen
umumna
berupa logam.
b. Migrasi uap adalah perubahan +isik ang sanga% prinsipal ang mempunai
e+ek %erhadap sis+a%;si+a% kimia dan biokimia reak%an.
8. &on%oh reaksi Hidro8ra8king
27
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 31/33
'. a. Pusa% ak%i+ ka%alis He%erogen dan Homogen
Karena pusa% ak%i+ bergan%ung pada par%ikel ang bersen%uhan langsung
dengan reak%an. @n%uk ka%alis homogen, pusa% ak%i+na %erle%ak di semuaa%om ang memiliki reak%i+i%as, sedangkan pada ka%alis he%erogen, pusa%
ak%i+na hana %erdapa% pada a%om;a%om ang ada dipermukaan pada%anna
saja.
b. &on%oh reaksi dari &2H2 0 2H2 A &2H dengan menggunakan ka%alis
he%erogen Pd7!l2= %erliha% se8ara sederhana pada gambar
2
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 32/33
Sumber : &hemis%r %he &en%ral o+ S8ien8e
&on%oh reaksi menggunakan Ka%alis $i
&H2 &H2 0 H2 G &H ; &H
#ana ja)ab sesi kedua:
Per%anaan:
1. Renn
Mengapa umur ka%alis he%erogen lebih panjang daripada ka%alis homogen,
semen%ara ka%alis he%erogen memiliki po%ensi kehilangan ak%i<i%as lebih %inggi
dari dari homogenE
2. In%an
a. !pa maksud si+a% ka%alis #idak mengubah le%ak reaksi re<ersibelE
b. Mengapa Ka%alis he%erogen %idak bersi+a% korosi+E
"a)aban :
1. "a)abanna hampir sama seper%i per%anaan Dorie Kar%ika %adi, karena pada
ka%alis he%erogen ang merupakan +ase pada% hana kuli% %erluarna saja ang
mengalami kon%ak langsung dengan reak%an, sehingga apabila ka%alis %ersebu%
diregenerasi masih memiliki kuali%as ang bagus, berbeda dengan ka%alis
homogen ang +ase ka%alis dan reak%anna sama, semua par%ikelna langsung
mengalami kon%ak dengan reak%an sehingga )alaupun diregenerasi kuali%as dari
ka%alis akan berkurang
2. a. Karena ka%alis hana mempengaruhi laju pen8apaian kese%imbanganna saja,
bukan
posisi kese%imbangan Cmembalikkan reaksi. Ka%alis %idak mengganggu guga%
hasil
sua%u reaksi kese%imbangan, konsen%rasi ser%a massa se%elah se%elah dan
2+
7/26/2019 2. Katalis Heterogen
http://slidepdf.com/reader/full/2-katalis-heterogen 33/33
sesudah
reaksi
b. 6alaupun ka%alis he%erogen kebanakan merupakan logam, ka%alis he%erogen
sendiri %idak memiliki si+a% korosi+ karena logam ang digunakan sebagai
ka%alis merupakan logam;logam ang memiliki si+a% an%i korosi+