249963310-katalis-homogen.docx

MAKALAH TEKNIK REAKSI KIMIA KATALIS HOMOGEN Disusun Untuk Memenuhi Tugas Teknik Reaksi Kimia

Disusun Oleh : Kelompok I : 1. 2. 3. 4.

Bella Anggraini Irda Agustina Nola Dwiayu Adinda Raden Ayu Wilda Anggraini

(061330400291) (061330400301) (061330400304) (061330400309)

Kelas 3 KA Dosen Pembimbing

: Dr. Ir. Rusdianasari, M. Si

Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya 2014 Jalan Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telpon : +620711353414 Fax: +62711355918 Web : http :// www.polsri.ac.id atau http://www.polisriwijaya.ac.id Email : [email protected]

KATA PENGANTAR Alhamdulillah kami ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya kepada kami sehingga dapat menyelesaikan makalah ini dengan sangat baik. Tak lupa kami selalu hanturkan salam dan shalawat kepada baginda Rasulullah SAW beserta sahabat dan pengikutnya hingga akhir zaman yang tak henti-hentinya membawa kebenaran agama Islam ke seluruh penjuru dunia. Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Hj. Rusdianasari, M.Si. yang telah mempercayai kami untuk menyusun makalah ini dengan lancar dan sangat baik . Serta kepada teman- teman sekalian yang berkat partisipasinya makalah ini dapat terselesaikan dengan baik. Makalah ini kami susun dengan sangat sistematis sesuai sajian dengan bahasan kami yaitu “Katalis Homogen

”. Kami mengulas tema makalah ini

dengan wawasan yang kami dapatkan dari berbagai buku dan sumber informasi lainnya. Kami menyadari bahwa makalah yang kami susun ini masih banyak kekurangan baik dari segi penulisan maupun keterbatasan sumber pengetahuan kami. Kami telah berusaha untuk menyempurnakan penulisan makalah ini namun sebagai manusia kami menyadari akan keterbatasan maupun kekhilafan dan kesalahan yang tanpa disadari. Oleh karena itu, saran dan kritik untuk perbaikan makalah ini akan sangat dinantikan. Akhir dari pengantar ini penulis berharap semoga dari makalah ini kita dapat memperoleh ilmu yang bermanfaat. Akhir kata kami berharap makalah ini dapat bermanfaat dengan baik untuk kehidupan kita dan kami ucapkan terimakasih.

Palembang, Oktober 2014

Penulis

DAFTAR ISI Kata Pengantar..................................................................................................

ii

Daftar Isi.............................................................................................................

iii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang........................................................................................

.1

1.2 Rumusan Masalah..................................................................................... 1 1.3 Tujuan dan Manfaat....................................................................... .........

2

1.4 Metode Penulisan..................................................................................

2

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Katalis 2.1.1 Pengertian Katalis.....................................................................

3

2.1.2 Pengaruh Katalis terhadap Energi Aktivasi..............................

3

2.1.3 Cara Kerja Katalis...................................................................

5

2.1.4 Parameter dalam Pemilihan Katalis........................................

6

2.1.5

6

Komponen Inti Katalis.........................................................

2.2 Jenis-jenis Katalis 2.1.1 Katalis Homogen....................................................................

7

2.1.2 Katalis Heterogen...................................................................

7

2.1.3 Biokatalis...............................................................................

8

2.3 Pengertian Katalis Homogen..........................................................

9

2.4 Kelebihan dan Kelemahan Katalis Homogen................................

9

2.5 Kinetika Reaksi Berkatalis Homogen..............................................

11

2.6 Mekanisme Katalis Homogen..........................................................

11

2.7 Katalis Asam Basa...........................................................................

12

2.8 Contoh Reaksi Menggunakan Katalis Homogen................................ 13 2.9 Penerapan Katalis Homogen............................................................... 17 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan........................................................................................

27

3.2 Saran.................................................................................................

27

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................

28

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Katalis dapat menurunkan energi 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. 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. Fungsi utama dari katalis ini adalah menyediakan reaksi alternatif dalam suatu reaksi kimia. Katalis memegang peranan penting dalam perkembangan industri kimia. Dewasa ini, hampir semua produk industri dihasilkan melalui proses yang memanfaatkan jasa katalis, baik satu atau beberapa proses. Katalis tidak terbatas pada bagian proses konveksi, bahkan juga untuk bagian proses pemisahan. Penggunaan katalis di industri sekitar 50% (Levenspiel,1999). Katalis berdasarkan fase reaksinya dapat digolongkan menjadi katalis homogen dan heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang sama fase dengan fase reaktan dan produknya.

1.2

Ramusan Masalah Atas dasar latar belakang tersebut, maka rumusan masalahnya yaitu: 1.

Apa pengertian dari katalis?

2.

Apa saja jenis-jenis katalis?

1.3

3.

Apa itu katalis homogen dan bagaimanakah prinsip kerjanya?

4.

Bagaimana mekanisme reaksi dari katalis homogen?

5.

Apa contoh dari katalis homogen?

6.

Bagaimana peranan dari katalis homogen?

Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penulisan makalah ini adalah : 1.

Memberikan informasi mengenai peranan katalis kimia.

2.

Memberitahukan kepada pembaca tentang jenis-jenis katalis kimia.

3.

Menginformasikan kepada pembaca tentang hubungan katalis dengan energi aktivasi.

4.

Memberikan informasi mengenai katalis homogen.

5.

Memberikan informasi tentang mekanisme kerja katalis homogen secara umum.

6.

Mengetahui contoh katalis homogen.

7.

Mengetahui peranan katalis homogen.

8.

Mengetahui keuntungan katalis homogen.

Selain dari tujuan di atas, terdapat pula manfaat dari penyusunan makalah, yaitu sebagai berikut.

1.4

1.

Sebagai media pembelajaran dan latihan dalam penyusunan makalah.

2.

Sebagai bahan bacaan tambahan mengenai katalis homogen.

Metode Penulisan Adapun 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.

BAB II PEMBAHASAN 2.1

Katalis 2.1.1 Pengertian Katalis Katalis merupakan suatu senyawa yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri dengan cara memberikan jalur pilihan lain yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah bila dibanding dengan energi aktivasi untuk reaksi tanpa katalis (Whyman, 1994). Katalis ikut berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Adanya katalis dapat mempengaruhi faktor-faktor kinetik suatu reaksi seperti laju reaksi, energi aktivasi, sifat dasar keadaan transisi dan lain-lain (Augustine, 1996). Penambahan katalis akan mempengaruhi laju reaksi. Pada teori tumbukan dan distribusi energi molekular Maxwell – Boltzman pada gas, tumbukan-tumbukan

menghasilkan

reaksi

jika

partikel-partikel

bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memulai suatu reaksi. Energi minimum yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi tersebut dinamakan energi aktifitas reaksi.

2.1.2 Pengaruh Katalis Terhadap Energi Aktivasi Katalis mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi (Ea) yakni dengan membentu kompleks teraktifkan baru dengan energi yang lebih rendah, sehingga mempercepat laju reaksi dengan tanpa menimbulkan efek termodinamika reaksi keseluruhan.

Grafik Pengaruh Katalis Terhadap Energi Aktivasi Energi aktivasi adalah energi kinetik minimum yang diperlukan oleh partikel-partikel peraksi untuk membentuk kompleks teraktivasi. Kaitan antara energi aktivasi dengan berlangsungnya suatu reaksi dapat dianalogikan dengan proses mendorong mobil dari suatu tempat (A) ke tempat lain (B) melalui jalan mendaki dan menurun. Perhatikan gambar di bawah ini:

Proses mendorong mobil dari A ke B analog dengan terjadinya proses tumbukan. Ketika mobil didorong sampai tanda X, kemudian si pendorong tidak mampu lagi melakukan usahanya, maka mobil tersebut turun lagi, tidak berhasil melewati puncak dan tidak sampai ke B. Hal ini analog dengan peristiwa tumbukan yang memiliki energi kinetik kurang dari Ea (tidak sampai puncak) sehingga tidak terbentuk kompleks teraktivasi dan reaksipun tidak terjadi.

Agar mobil dapat sampai di B, mobil tersebut hatus didorong minimum sampai di puncak sehingga untuk sampai di B tidak perlu didorong lagi.

Dalam reaksi, agar dihasilkan produk maka pereaksi harus memiliki energi minimum untuk membentuk kompleks teraktivasi terlebih dahulu sebelum membentuk hasil reaksi. Energi tersebut yang dinamakan dengan energi aktivasi.

2.1.3

Cara Kerja Katalis Syarat berlangsungnya reaksi:

(1) Terjadi kontak (tumbukan) dengan orientasi yang tepat, dan (2) disertai dengan energi yang cukup (melebihi energi aktivasi reaksi). Dengan adanya katalis, kedua syarat di atas dapat terkomodasi dengan baik. Katalis dapat “mengantarkan” reaktan melalui jalan baru yang lebih mudah untuk berubah menjadi produk. Jalan baru yang dimaksud yaitu jalan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Keberadaan katalis juga dapat meningkatkan jumlah tumbukan dengan orientasi yang tepat. Hal itu disebabkan molekul-molekul reaktan akan teradsorp pada permukaan aktif katalis sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan antar molekul-molekul reaktan akan semakin besar. Selain itu, ketepatan orientasi tumbukan pun akan semakin meningkat.

2.1.4

Parameter dalam Pemilihan Katalis Katalis dapat dinilai baik-buruknya berdasarkan pada beberapa

parameter sebagai berikut: Aktivitas, yaitu kemampuan katalis untuk mengkonversi reaktan menjadi produk yang diinginkan. Selektivitas, yaitu kemampuan katalis mempercepat suatu reaksi diantara beberapa reaksi yang terjadi sehingga produk yang diinginkan dapat diperoleh dengan produk sampingan seminimal mungkin. Kestabilan, yaitu lamanya katalis memiliki aktivitas dan selektivitas seperti pada keadaan semula. Hasil (yield), yaitu jumlah produk tertentu yang terbentuk untuk setiap satuan reaktan yang terkonsumsi. Kemudahan diregenerasi, yaitu proses mengembalikan aktivitas dan selektivitas katalis seperti semula.

2.1.5

Komponen inti katalis 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.

2.2

Jenis - jenis Katalis Secara umum katalis dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu katalis homogen, heterogen dan biokatalisis (katalis enzim).

2.2.1 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, operasi 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)

2.2.2 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. Contohcontoh 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.

Katalis Homogen

Katalis Heterogen

Fasa cair atau gas

Fasa padat

Setiap molekul katalis aktif

Memiliki pusat aktif yang

sebagai katalis

tidak seragam

Tidak mudah teracuni oleh

Mudah teracuni oleh

adanya sedikit kotoran

adanya sedikit kotoran

Mudah terurai pada

Stabil pada

temperatur tinggi

temperatur tinggi

Sukar dipisahkan dari

Mudah dipisahkan dari

campuran reaksi

campuran reaksi

Tabel 1. Perbedaan Katalis Homogen dan Katalis Heterogen. 2.2.3 Biokatalis 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, recycle, dan digantikan kembali. Selain itu, Zeolit juga dapat digunakan sebagai katalis heterogen untuk pembuatan biodiesel.

2.3

Pengertian Katalis Homogen 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. Contoh katalis homogen: 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 Proses katalitik pada reaksi berkatalis homogen berlangsung melalui pembentukan senyawa kompleks dan penyusunan ulang antara molekulmolekul reaktan dengan ligan katalis.

2.4

Kelebihan dan Kelemahan Katalis Homogen Kelebihan dari katalis homogen yaitu mudah dikarakterisasi, misalnya secara spektroskopi, mekanisme reaksi dapat dibuat untuk

memprediksi reaksi. Selain itu, katalis mudah terdispersi secara efektif sehingga semua molekul katalis dapat berinteraksi dengan reaktan. 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). Di industri kimia, masalah terutama berkaitan dengan pemisahan (separation), daur ulang (recycle), usia (life time), dan deaktifasi katalis merupakan isu-isu penting. Problem pemisahan katalis dari zat pereaksi maupun produk lebih sering ditemui pada sistem katalis homogen. Karena katalis homogen 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 biodiesel dipisahkan dengan ekstraksi untuk kemudian campuran sisa reaktan-katalis yang tertinggal dialirkan lagi menuju bejana reaksi. Namun demikian, ada beberapa katalis istimewa dari senyawa komplek logam yang didesain sedemikian rupa sehingga bisa terpisah atau mengendap setelah reaksi tuntas. Kasus pemisahan untuk katalis heterogen lebih mudah ditanggulangi karena sudah terpisah dengan sendirinya tanpa membutuhkan usaha lain. Daur ulang dan usia katalis memiliki kaitan. Selama bisa dipisahkan, katalis homogen boleh dikatakan tetap aktif dan memiliki usia yang sangat panjang bahkan nyaris tak terhingga dan bisa digunakan berulang-ulang. Nyawa katalis homogen mungkin tamat jika mengalami deaktifasi akibat teracuni atau perubahan struktur akibat proses ektrim.

2.5

Kinetika Reaksi Berkatalis Homogen Proses 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 Penentuan

persamaan

kinetika

reaksi

berkatalis

homogen,

berdasarkan mekanismenya, dilakukan dengan cara yang sama (analog) dengan kinetika reaksi homogen (yang sudah dipelajari dalam materi perkuliahan sebelumnya), dengan berbantuankan hubungan pendekatan neraca massa katalis.

2.6

Mekanisme Katalis Homogen Katalis ini mempunyai kesamaan phase dengan reaktan dan persentuhannnya tak mempengaruhi laju reaksi, keaddaan yang demikian disebut katalis homogen. Sebagai contoh : Reaksi phase gas CO + ½ O2  CO2 Dengan adanya katalis NO2 maka prosesnya menjadi CO + NO2 NO + ½ O2

 CO2 + NO  NO2

----------------------------------------------CO2 + ½ O2

 CO2

Iodin uap juga dikenal sebagai katalis sejumlah reaksi pirolisis zat organik, dekomposisi asetaldehid sebagai reaksi berantai dengan proses sebagai berikut : k1 I2 == 2 Ik2

k3 I- + CH3CHO  CH3CO - + HI k4 CH3CO-  CH3 +

CO

k5 I2 + CH3  CH3I + Ik6 HI + CH3 CH4 - + Ik7 HI + CH3I CH4 - + I2

Sehingga diperoleh laju reaksi dengan pendekatan steady state dari intermediet adalah - d(CH3CHO)/dt = k [I2]1/2[CH3CHO]

2.7

Katalis Asam dan Basa Katalisis asam-basa, percepatan reaksi kimia dengan penambahan asam atau basa, asam atau basa itu sendiri tidak dikonsumsi dalam reaksi. Reaksi katalitik mungkin asam-spesifik (katalis asam), seperti dalam kasus penguraian sukrosa gula menjadi glukosa dan fruktosa dalam asam sulfat; atau basa-spesifik (base katalisis), seperti dalam penambahan hidrogen sianida untuk aldehid dan keton dengan adanya natrium hidroksida. Banyak reaksi yang dikatalisasi oleh asam dan basa.

Mekanisme reaksi asam dan basa-katalis dijelaskan dalam hal konsep Brønsted-Lowry asam dan basa sebagai salah satu di mana ada transfer awal proton dari katalis asam untuk reaktan atau dari reaktan ke katalis dasar . Dalam hal teori Lewis asam dan basa, reaksi saling berbagi pasangan elektron yang disumbangkan oleh katalis basa atau diterima oleh suatu katalis asam. Katalisis asam digunakan dalam sejumlah besar reaksi industri, di antaranya konversi hidrokarbon minyak bumi untuk bensin dan produkproduk terkait. Reaksi tersebut meliputi dekomposisi hidrokarbon dengan berat molekul tinggi (cracking) menggunakan katalis alumina-silika (asam Brønsted-Lowry), polimerisasi hidrokarbon tak jenuh menggunakan asam sulfat atau hidrogen fluorida (asam Brønsted-Lowry), dan isomerisasi hidrokarbon alifatik menggunakan aluminium klorida (asam Lewis). Di antara aplikasi industri reaksi basa-dikatalisis adalah reaksi diisosianat dengan alkohol polifungsional dengan adanya amina, yang digunakan dalam pembuatan busa poliuretan.

2.8

Contoh Reaksi Menggunakan Katalis Homogen 1.

Penguraian H2O2 oleh kalium natrium tartrat, dengan katalis

larutan CoCl2 Pada reaksi H2O2 dengan kalium natrium tartrat, mula-mula gelembung gas O2 tidak kelihatan, tetapi setelah ditetesi larutan kobalt(II) klorida yang berwarna merah muda, gelembung gas O2 timbul dengan jumlah yang banyak Pada reaksi tersebut, larutan kobalt(II) klorida bertindak sebagai katalis. Kobalt(II) klorida turut bereaksi, tetapi pada akhir reaksi zat itu terbentuk kembali. Hal ini dapat terlihat pada perubahan warna larutan kobalt(II) klorida dari merah muda menjadi kuning, kemudian hijau, dan akhirnya kembali merah muda. Berdasarkan percobaan ini maka dapat disimpulkan katalis adalah zat yang dapat mempercepat suatu reaksi tanpa ikut bereaksi.

2.

Reaksi antara ion persulfat dan ion iodida Ion besi sebagai katalis pada reaksi antara ion persulfat dan ion

iodide. Reaksi antara ion persulfat (ion peroxodisulfat), S2O82-, dan ion iodida dalam larutan dapat dikatalisis dengan ion besi(II) maupun ion besi(III). Ion persulfat (peroxodisulfate ion), S2O82-, merupakan agen pengoksidasi yang sangat kuat. Ion iodida sangat mudah dioksidasi menjadi iodin. Namun reaksi antara keduanya dalam larutan air sangat lambat. Jika melihat persamaan, mudah untuk melihat mengapa perlu ditambah katalis :

Reaksi berupa tabrakan antara dua ion negatif. Tolakan antara dua ion negatif membuat reaksi berlangsung lambat. Reaksi dikatalisis untuk menghindari masalah tersebut. Katalis dapat berupa besi (II) atau besi (III) ion yang ditambahkan ke dalam larutan yang sama. Ini adalah contoh yang baik dari penggunaan senyawa logam transisi sebagai katalis karena kemampuan mereka untuk mengubah tingkat oksidasi. Ion-ion persulfat mengoksidasi besi (II) ion besi (III) ion. Dalam proses ini ion persulfat direduksi menjadi ion sulfat.

Besi (III) ion adalah agen cukup pengoksidasi kuat untuk mengoksidasi ion iodida menjadi iodin. Dalam prosesnya, akan kembali menjadi besi (II) ion lagi.

Kedua tahap individu dalam keseluruhan reaksi melibatkan tumbukan antara ion positif dan negatif. Ini akan jauh lebih mungkin untuk menjadi sukses daripada tabrakan antara dua ion negatif dalam reaksi esterifikasi tanpa katalis.

Apa yang terjadi jika Anda menggunakan besi ion (III) sebagai katalis bukan besi (II) ion? Reaksi hanya terjadi dalam urutan yang berbeda. Untuk penjelasannya, kita akan mengunakan katalis besi(II). Reaksi terjadi dalam dua tahap. Jika kamu menggunakan ion besi(III), reaksi kedua yang terjadi diatas akan menjadi reaksi yang pertama. Besi merupakan sebuah contoh yang baik dalam hal penggunaan senyawa logam transisi sebagai katalis karena kemampuan senyawa logam transisi tersebut untuk mengubah tingkat oksidasi.

3.

Reaksi Esterifikasi Esterifikasi adalah reaksi pengubahan dari suatu asam karboksilat

dan alkohol menjadi suatu ester dengan menggunakan katalis asam. Reaksi ini juga sering disebut esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang mengandung gugus -COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk dengan reaksi esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi dapat balik (reversible). Mekanisme reaksi esterifikasi merupakan reaksi substitusi asil nukleofil dengan katalisator asam. Gugus karbonil dari asam kaboksilat tidak cukup kuat sebagai elektrofil untuk diserang olah alkohol. Katalisator asam akan memprotonasi gugus karbonil dan mengaktivasinya ke arah penyerangan nukleofil. Pelepasan proton akan menghasilkan hidrat dari ester, kemudian terjadi transfer proton. Reaksi

transesterifikasi

pada

dasarnya

merupakan

reaksi

esterifikasi dengan mengganti alkohol R'-OH dengan jenis alkohol lain R"OH. Reaksi dapat berlangsung dengan adanya asam mineral seperti H2SO4atau HCl. Reaksi Transesterifikasi merupakan reaksi dapat balik hingga

alkohol

R"-OH

harus

dalam

keadaan

memaksimalkan prouk R-COOR". Mekanisme esterifikasi dengan katalis asam

berlebihan

untuk

Tahap pertama adalah katalis asam. Pada tahap pertama, gugus karbonil pada asam diprotonasi. Sebagaimana halnya dengan aldehida dan keton, protonasi menikan muatan positif pada atom karbonil dan menjadikannya sasaran baik bagi serangan nukleofil. Tahap kedua sangat menentukan, tahap ini melibatkan adisi nukleofil yaitu alkohol pada asam yang telah diprotonas. Pada tahap ini ikatan C-O yang baru (ikatan ester) terbentuk. Tahap 3 dn 4 adalah tahap kesetimbangan dimana oksigen-oksigen melepaskan atau mendapatkan proton. Kesetimbangan ini sifatnya bolakbalik, sangat cepat, dan terus berlangsung dalam suasana asam. Pada tahap 4 salah satu gugus hidroksil harus diprotonasi, karena kedua gugus hidroksilnya identik. Tahap 5 melibatkan pemutusan ikatan C-O dan lepasnya air. Tahap ini adalah kebalikan tahap 2. agar peristiwa ini dapat terjadi, ggus hidroksil harus diprotonasi agar kemampuannya sebagai gugus bebas/lepas lebih baik. Akhirnya pada tahap 6, ester yang berproton melepaskan protonnya. Tahap ini adalah kebalikan tahap 1. Pada reaksi esterifikasi ini, biasanya digunakan katalis H2SO4. Katalis H2SO4 dalam reaksi esterifikasi adalah katalisator positif karena berfungsi untuk mempercepat reaksi esterifikasi yang berjalan lambat. H2SO4 juga merupakan katalisator homogen karena membentuk satu fase dengan pereaksi (fase cair). Pemilihan penggunaan asam sulfat (H2SO4) sebagai katalisator dalam reaksi esterifikasi dikarenakan beberapa faktor, diantaranya : Menurut Anonim (2007) 1. Asam sulfat selain bersifat asam juga merupakan agen pengoksidasi yang kuat 2. Asam sulfat dapat larut dalam air pada semua kepekatan 3. Reaksi antara asam sulfat dengan air adalah reaksi eksoterm yang kuat 4. Jika air ditambahkan asam sulfat pekat maka ia mampu mendidih 5. Karena

afinitasnya

terhadap

air,

maka

asam

sulfat

dapat

menghilangkan bagian terbesar uap air dan gas yang basah, seperti udara lembab

Menurut Sukardjo, drs (1984) 6. Konsentrasi ion H+ berpengaruh terhadap kecepatan reaksi 7. Asam sulfat pekat mampu mengikat air (higroskopis), jadi untuk reaksi setimbang yang menghasilkan air dapat menggeser arah reaksi ke kanan (ke arah produk) Dari faktor-faktor di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan asam sulfat sebagai katalis untuk mempercepat kecepatan reaksi karena reaksi antara asam sulfat dengan air (proses esterifikasi menghasilkan etil asetat dan air) adalah reaksi eksoterm yang kuat. Air yang ditambahkan asam sulfat pekat akan mampu mendidih, sehingga suhu reaksinya akan tinggi. Makin tinggi suhu reaksi, makin banyak molekul yang memiliki tenaga lebih besar atau sama dengan tenaga aktivasi, hingga makin cepat reaksinya. Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah sehingga nilai konstanta kecepatan reaksi (k) akan semakin besar, sehingga kecepatan reaksinya juga semakin besar. Selain itu, karena asam sulfat pekat mampu mengikat air (higroskopis), maka untuk reaksi esterifikasi setimbang yang menghasilkan air, asam sulfat pekat dapat menggeser arah reaksi ke kanan (ke arah produk), sehingga produk yang dihasilkan menjadi lebih banyak.

2.9

Penerapan Katalis Homogen 1.

Biodiesel Biodiesel saat ini diproduksi melalui transesterifikasi trigliserida

dengan alkohol seperti metanol. Transesterifikasi trigliserida terdiri dari tiga berurutan, reaksi reversibel dimana trigliserida bereaksi membentuk digliserida, monogliserida dan gliserol. Di samping catatan, penting bagi seseorang untuk mengetahui kandungan trigliserida dari minyak saat membeli. Pengolahan biodiesel tradisional terdiri dari dua kategori besar: esterifikasi (atau variasi dari itu seperti glycerolysis, enzimatik atau

katalisis padat sementara) dan transesterifikasi. Proses esterifikasi tradisional menggunakan metanol dengan katalis asam homogen seperti asam sulfat untuk mengubah asam lemak bebas (FFA) menjadi ester. Transesterifikasi tradisional menggunakan basis katalis homogen seperti natrium atau kalium metilat methylate bersama dengan metanol untuk mengkonversi ke trigliserida menjadi biodiesel dan gliserin. Titik diskusi untuk artikel ini adalah tradisional katalis homogen seperti asam sulfat, dan natrium atau kalium metilat, dan kelemahan mereka sebagai berlaku untuk bahan FFA variabel dalam lingkungan multifeedstock. Dalam FFA sangat rendah (kurang dari 1 persen) lingkungan bahan baku, katalis seperti natrium atau kalium metilat masuk akal yang baik, tetapi dalam lingkungan FFA tinggi, seseorang mulai mengalami berbagai masalah dengan katalis ini. Katalis Katalis adalah zat kimia yang membantu mempercepat proses kimia tanpa benar-benar berpartisipasi di dalamnya. Bagaimana katalis homogen seperti asam sulfat atau natrium methylate berbeda dalam hal ini juga merupakan bagian penting dari diskusi. Ada dua jenis katalis yang khas untuk setiap proses biodiesel: homogen dan heterogen. Katalis homogen berfungsi dalam fase yang sama (cair, gas, dll) sebagai reaktan. Biasanya, katalis homogen dilarutkan dalam pelarut dengan substrat. Katalisis heterogen adalah kebalikan dari katalisis homogen, yang berarti terjadi dalam fase berbeda dari reaktan. Kebanyakan katalis heterogen adalah padatan yang bekerja pada substrat dalam campuran reaksi cair atau gas. Mekanisme yang beragam untuk reaksi pada permukaan diketahui, tergantung pada bagaimana adsorpsi berlangsung. Total luas permukaan padat memiliki penting mempengaruhi laju reaksi; semakin kecil ukuran partikel katalis, semakin besar luas permukaan untuk suatu massa partikel.

Katalis homogen untuk produksi biodiesel telah ada selama beberapa waktu, tetapi katalis heterogen merupakan perkembangan yang cukup baru di ranah produksi biodiesel. Biasanya asam sulfat digunakan sebagai katalis asam homogen untuk esterifikasi FFA. Kadang-kadang meskipun, asam klorida juga digunakan.

Reaksi Ester dapat bereaksi dengan alkohol lain. Dalam hal ini, alkohol baru berasal dari ester asli terbentuk, dan ester baru berasal dari alkohol asli. Dengan demikian, etil ester dapat bereaksi dengan metanol untuk membentuk ester metil dan etanol. Proses ini disebut transesterifikasi. Transesterifikasi sangat penting untuk biodiesel. Biodiesel seperti yang didefinisikan saat ini diperoleh dengan mentransesterifikasi trigliserida dengan metanol. Methanol adalah alkohol pilihan untuk mendapatkan biodiesel karena itu adalah yang termurah, dan paling tersedia, alkohol. Untuk reaksi terjadi dalam waktu yang wajar, namun, katalis harus ditambahkan ke dalam campuran minyak dan metanol. Sering hadir dalam jumlah kecil, katalis mempercepat kecepatan reaksi dan, dalam banyak kasus, hampir tidak ada reaksi akan terjadi tanpa satu. Katalis yang digunakan untuk melaksanakan transesterifikasi biasanya natrium hidroksida (NaOH) atau kalium hidroksida (KOH) atau natrium methylate (SMO). Senyawa ini termasuk ke dalam kelas bahan yang dikenal sebagai basis dan juga merupakan senyawa anorganik, sering digunakan dalam kimia organik untuk melaksanakan atau katalisator reaksi. Basa lainnya juga cocok untuk reaksi transesterifikasi. Rekan-rekan dari basis yang dikenal sebagai asam. Banyak asam juga dapat digunakan sebagai katalis untuk transesterifikasi. Namun, reaksi dasar-katalis memiliki kelebihan seperti laju reaksi yang lebih tinggi.

Sebuah asam lemak dan basa bereaksi membentuk senyawa baru, yang disebut sabun dan air. Senyawa seperti sabun, di mana hidrogen (proton) dari asam telah diganti dengan ion logam, sering disebut garam. Alasan bahwa senyawa tersebut ada adalah bahwa bahan-bahan seperti NaOH atau KOH dapat membagi terpisah, atau memisahkan, dengan cara yang memberikan Na + dan OH- (atau K + dan OH-) di mana proton dan elektron yang tidak merata, menyebabkan partikel bermuatan. Dengan demikian, memiliki muatan yang sama, Na + atau K + dapat menggantikan H + di sini. Proses Katalis homogen yang paling umum digunakan dalam produksi biodiesel adalah asam sulfat selama esterifikasi dan sodium metilat selama transesterifikasi. Pengolahan biodiesel khas yang melibatkan minyak FFA tinggi terdiri dari dua langkah, esterifikasi dan transesterifikasi. Selama esterifikasi, jumlah yang telah ditentukan asam sulfat berdasarkan isi FFA minyak yang sedang diproses, ditambahkan ke minyak dengan FFA tinggi dan metanol. Ada berbagai cara pengolahan esterifikasi, pada tekanan atmosfer dan 65 derajat Celcius sampai 70, atau di bawah tekanan tinggi dan suhu tinggi, dll .. sampingan penting dari proses esterifikasi adalah air, yang mencairkan katalis sehingga menghambat dalam proses esterifikasi. Salah satu poin yang perlu diperhatikan di sini adalah transesterifikasi juga terjadi dengan adanya asam sulfat terpisah dari esterifikasi. Percobaan diulangi oleh berbagai peneliti menunjukkan mayoritas transesterifikasi akan terjadi pada saat esterifikasi telah mencapai keseimbangannya. Setelah mengurangi FFA dari minyak melalui proses esterifikasi menjadi kurang dari 1 persen, minyak masuk ke tahap transesterifikasi. Hal lain yang menarik di sini adalah bahwa beberapa teknologi sarankan pergi langsung ke transesterifikasi jika konten bahan baku FFA kurang dari 4 persen. Kelemahan ini, bagaimanapun, adalah bahwa akan ada penggunaan lebih banyak katalis. Hal ini juga mengakibatkan hilangnya

produk besar karena pembentukan sabun. Biaya proses yang lebih tinggi juga mungkin, karena masalah jumlah asam yang perlu diperbaiki sehingga bahan bakar dapat memenuhi spesifikasi ASTM D6751. Selama transesterifikasi, setelah dihitung jumlah katalis (SMO) dan jumlah yang diperlukan metanol tertutup ke dalam reaktor, proses tidak akan mengubah apakah menggunakan batch atau kontinyu, suhu dipertahankan sekitar 65 derajat Celcius. Tendangan reaksi dimulai. Pada saat yang sama ketika trigliserida dikonversi ke digliserida dan monogliserida, para FFA akan dikonversi ke sabun. Semakin tinggi kandungan FFA adalah ketika memulai, produksi lebih besar dari sabun akan ada. Hampir 90 persen dari sabun masuk ke fase gliserin dalam proses penyelesaian atau pemusingan. Bertentangan dengan beberapa klaim di luar sana, untuk sepenuhnya menghilangkan sabun sebelum mencuci air atau kering mencuci langkah hampir mustahil. Ada juga beberapa katalis homogen sisa yang tersisa dari proses biodiesel, yang harus dihapus dalam tahap cuci juga.

4.

Kerusakan Lapisan Ozon Akibat Katalis Radikal Bebas Cl CFC merupakan zat kimia yang mengandung unsur klor, fluor dan

carbon yang biasa digunakan sebagai refrigant dan propelant. CFC memiliki nama dagang freon. Senyawa CFC, terutama Freon 11 (CFCl3) dan Freon 12 (CF2Cl2) banyak digunakan sebagai pelarut dalam bidang industri, pembersih dalam alat elektronik, refrigerant pada kulkas dan AC, serta zat propelant pada kosmetika dan alat semprot aerosol. Senyawa CFC pada mulanya dianggap zat kimia yang ideal, karena tidak mudah bereaksi dan tidak beracun. Ironisnya, justru karena sifatnya itu CFC mampu terbang ke lapisan stratosfer dan merusak ozon. Pada tahun 1974 untuk pertama kalinya Rowland dan Molina menemukan teori bahwa senyawa klor dapat merusak ozon (O3). Pada tahun 1985, untuk pertama kalinya ditemukan penipisan lapisan ozon di antartika. Bila lapisan ozon rusak, maka sinar UV lebih

banyak sampai ke bumi yang dapat mengakibatkan dampak yang merugikan bagi makhluk hidup. CFC yang digunakan pada refrigerant pada AC, kulkas dan alatalat pendingin lainnya yang digunakan adalah CFC-12/CFC-502/CFC-11. Aktivitas yang dapat menimbulkan emisi CFC ke udara adalah pada saat dilakukannya perbaikan dan pemeliharaan alat-alat pendingin. Karena biasanya pada saat perbaikan, terjadi pengisian CFC. Pada saat pengisian ini biasanya ada sebagian CFC teremisi ke udara. CFC juga dapat teremisi pada saat terjadi kebocoran pada alat pendingin tersebut. Aerosol adalah campuran zat-zat yang berada dalam fasa cair dan gas. Produ-produknya banyak ditemukan pada produk kosmetik (parfum, bodyspray, deodorant, hairspray, dll). Fungsi CFC dalam produk aerosol adalah sebagai bahan pendorong (propelant). Penggunaan CFC pada produk aerosol disukai karena

tidak

beracun,tidak

korosif

dan

tidak

mudah

terbakar.

CFC merupakn senyawa yang stabil, sukar bereaksi, namun karena sifat itu CFC yang teremisi ke udara dapat naik dengan bebas ke stratosfer dan merusak lapisan ozon. Ozon bereaksi dengan senyawa klor seperti CFCl3 (pada aerosol), CF2Cl2 (pada pendingin), dll. Bereaksinya gas ozon dengan senyawa klor hasil aktivitas manusia ini dapat menipiskan, bahkan menghabiskan ozon dalam lapisan stratosfer. Sinar matahari menguraikan senyawa-senywa klor menjadi atom klor yang akan bertindak sebagai katalis atau mempercepat reaksi dalam reaksi penguraian ozon. Cl- dapat menjadi katals dan siap bereaksi dengan O3 yang lain. Satu atom klor dapat bereaksi dengan 10.000 sampai 100.000 molekul ozon. Katalis mempercepat reaksi, reaksi kimia dengan batntuan katalisator berakibat bahwa perusakan ozon (O3) berjalan lebih cepat dibandingkan dengan pembentukannya. Karena proses pembentukannya dan perusakan molekulmolekul ozon di stratosfer tidak lagi seimbang maka lebih banyak molekul-molekul ozon yang rusak daripada molekul-molekul ozon yang terbentuk dalam waktu tertentu. Hal ini berakibat bahwa konsentrasi ozon di stratosfer menjadi berkurang sehingga lapisan ozon menipis dan

terbentuk lubang-lubang ozon. Kerusakan ozon ini snagat berbahaya bagi makhluk hidup diantaranya menyebabkan penurunan kekebalan tubuh, kanker kulit dan katarak, karena ozon dapat menyerap sinar UV. UV dalam jumlah kecil dibutuhkan dalam tubuh untuk pembentukan vitamin D. Tetapi akibat makin banyaknya UV yang masuk dapat mengakibatkan kanker kulit, katarak, dan menurunkan kekebalan tubuh. Pemanasan global disebabkan karena fitoplankton mengambil CO2 yang banyak dari udara untuk fotosintesis, tapi karena UV meningkat, menyebabkan CO2 banyak yang tidak terserap sehingga menimbulkan pemanasan global.

BAB III PENUTUP

3.1

Kesimpulan 1. Katalis homogen adalah senyawa yang memiliki fase sama dengan reaktan ketika reaksi kimia berlangsung 2. Contoh Katalis Homogen : a. Penguraian H2O2 oleh kalium natrium tartrat, dengan katalis larutan CoCl2 b. Reaksi antara ion persulfat dan ion iodida c. Reaksi esterifikasi 3. Penerapan Katalis Homogen a. Biodiesel b. Kerusakan Lapisan Ozon

3.2

Saran 1. Penulis berharap para pembaca makalah ini dapat mempelajari lebih lanjut mengenai katalis homogen pada sumber-sumber lain 2. Kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan makalah dikemudian hari

DAFTAR PUSTAKA

Rusdianasari,

dan

Indah

Purnamasari.2014.Teknik

Reaksi

Kimia.Palembang:Politeknik Negeri Sriwijaya http://thofanaradikaonline1.blogspot.com/ (online, diakses tanggal 26 Oktober 2014) http://serbamurni.blogspot.com/2012/05/jenis-katalis.html (online, dikases tanggal 25 Oktober 2014) http://matainginbicara.wordpress.com/2009/06/29/ringkasan-katalis-dankatalisis/ (online, diakses tanggal 26 Oktober 2014) www.chemguide.co.uk/physical/catalysis/introduction.html

(online,

diakses tanggal 24 Oktober 2014 ) https://dyahernawati.wordpress.com/2013/12/27/katalis-homogen-dankatalis-asam-basa/ (online, diakses tanggal 26 Oktober 2014) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/3715/acid-base-catalysis (online, diakses tanggal 26 Oktober 2014) http://id.wikipedia.org/wiki/Esterifikasi

(online,

diakses

tanggal

Oktober 2014) http://letshare17.blogspot.com/2010/10/penggunaan-katalis-h2so4pada.html (online, diakses tanggal 26 Oktober 2014)

26

Perkembangan industri pada dewasa ini, khususnya industri-industri perabot plastik dan zat kimia tentunya saja tak terlepas dari apa yang namanya KATALIS. Katalis adalah suatu zat yang digunakan untuk mempengaruhi laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa terpakai oleh reaksi itu sendiri. Katalis dapat berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.