Membuat NH3 dengan katalis Fe, suhu dinaikkan dan umpan nitrogen dinaikkan.
PERTANYAAN DISKUSI 1. Apa fungsi katalis?
Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
Reaksi yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan menambahkan katalis yang sesuai untuk reaksi tersebut. Katalis akan mempercepat reaksi karena katalis akan mencari jalan dengan energi aktivasi yang lebih rendah sehingga reaksinya akan berlangsung lebih cepat. Satu yang harus diketahui tentang prinsip kerja katalis adalah bahwa katalis tersebut tetap ikut dalam jalannya reaksi, tetapi pada kondisi akhir, katalis akan keluar lagi dalam bentuk yang sama. Sifat-sifat kimia katalis akan sama sebelum dan sesudah mengkatalis suatu reaksi.
2. Bagaimana reaksi penggunaan katalis Fe? Ada lima tahap yaitu:
a. Difusi : gas nitrogen dan gas hidrogen mengalami difusi ke permukaan Fe
b. Adsorpsi: molekul-molekul reaktan akan teradsorpsi secara kimia ke permukaan Fe. Kemudian akan terbentuk ikatan antara molekul reaktan dan Fe yang:
a. cukup kuat untuk melemahkan ikatan kovalen nitrogen-nitrogen dan hidrogen-hidrogen.
b. cukup lemah untuk memutuskan ikatan dan membiarkan produknya meninggalkan permukaan Fe. c. Reaksi: atom nitrogen dan hidrogen yang teradsorpsi sebelumnya di permukaan besi akan membentuk
amonia.
d. Desorpsi: ikatan antara amonia dan permukaan besi melemah dan akan putus e. Difusi: amonia akan berdifusi menjauhi permukaan besi.
3. Mengapa katalis yang digunakan adalah Fe? (pada produksi NH3) Bagaimana dengan penggunaan katalis yang lain?
Katalis bersifat spesifik, artinya suatu katalis dapat berfungsi optimum di suatu senyawa A tetapi bisa jadi di senyawa B tidak berfungsi optimum. Fe bekerja optimum dalam mengkatalis NH3, jika kita menggunakan katalis katalis yang lain, apabila terlalu lemah maka tidak akan bereaksi (tidak mampu memutus ikatan) sedangkan katalis terlalu kuat bisa membuat yang berikatan katalis dan reaktan.
4. Apabila konsentrasi reaktan ditambah sebesar x, apakah konsentrasi produk yang terbentuk sebesar x juga?
Belum tentu, karena pada reaksi kimia jumlah atau nilai koefisien menyatakan jumlah atau nilai mol yang dibutuhkan dalam reaksi. Misalnya dalam pembuatan amonia, satu mol amonia dapat disintesis dari satu mol N2 dan 3 mol H2, dalam hal ini apabila kita menambahkan H2 sebanyak 6 mol bukan berarti jumlah amonia yang terbentuk sebesar 6 mol. Pada reaksi kesetimbangan juga terdapat konstanta kesetimbangan dengan nilai yang konstan di mana apabila kita ingin mengetahui jumlah produk dari jumlah reaktan yang kita
tambahkan maka kita juga akan mendapati kalau jumlah mol produk yang terbentuk sangat bergantung pada masing-masing koefisien dalam reaksi.
5. Mengapa saat tekanan diperbesar, kesetimbangan bergeser ke koefisien yang lebih kecil?
Pada prinsipnya, dalam reaksi kesetimbangan khususnya gas, apabila kita memperbesar tekanan maka volume mengecil. senyawa-senyawa yang jumlahnya lebih sedikit akan terbentuk akibat dari reaksi antar senyawa yang memiliki jumlah lebih banyak. Hal tersebut berlaku juga pada tekanan yang diperkecil dan volume diperbesar, untuk memenuhi ‘tempat-tempat kosong’ maka kecenderungan reaksi antara zat-zat dengan jumlah banyak akan lebih besar dan membentuk zat-zat yang jumlahnya sedikit. Hubungan ini ternyata sesuai dengan hubungan koefisien dalam reaksi.
6. Jelaskan prinsip Le Chatelier!
Usaha untuk mengubah suhu, tekanan atau konsentrasi reaksi dalam suatu sistem dalam keadaan setimbang sehingga merangsang terjadinya reaksi yang mengembalikan kesetimbangan pada sistem tersebut.
Jika gas ditambahkan pada tekanan tetap, maka volume akan bertambah, pengaruhnya akan sama degan peningkatan volume akibat penambahan tekanan eksternal.
Gas lembam mempengaruhi keadaan kesetimbangan hanya jika gas tersebut mengakibatkan perubahan konsentrasi (atau tekanan parsial) dari pereaksi-pereaksinya.
7. Apakah orde bisa bernilai negatif?
Sebenarnya orde reaksinya boleh bernilai negatif untuk reaksi elementer (tahap atau step reaction). Namun, reaksi totalnya tidak boleh bernilai negatif. Dan reaksi baik yang orde negatif maupun pecahan jarang ditemukan.
8. Dalam kondisi apa katalis ikut bereaksi dan katalis tidak ikut bereaksi?
Katalis sebenarnya ikut bereaksi pada awalnya, namun pada akhir reaksi katalis akan terbentuk kembali. Dalam hal ini, reaksi antara reaktan dengan katalis (reaksi mula-mula) membutuhkan energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan reaksi antar reaktan. Dengan begitu, dapat dikatakan bahwa peranan katalis adalah menurunkan energi aktivasi.
9. dijelaskan mekanisme katalis homogen kenapa a duluan bereasksi dengan k?
preferensi terjadi reaksi bergantung pada katalis (sifat spesifik)dan yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan katalis tersebut. Juga tergantung jenis katalisnya
10. cara untuk penambahan produk yang paling efektif?
reaksi eksoterm, di suhu rendah reaksi berlangsung sangat lambat, maka diperlukan perlakuan khusus, salah satunya, (di teknik HABER BOSCH), memperbesar tekanan sampai 700atm bisa menghasilkan produk lebih banyak dengan hasil langsung dikurangi (diambil). Ktalis akan juga lebih efektif pada suhu tinggi.
11. Kenapa katalis yang digunakan Fe? Bagaimana mekanismenya? Katalis bersifat spesifik
MEKANISME telah dijelaskan
Sifat katalis mirip dengan sifat enzim dengan lock-and-key system
12. Apakah orde reaksi mungkin negative? Kalau tidak kenapa kalau iya kenapa?
mungkin-berarti kecepatan reaksi melambat, orde: seberapa besar konsentrasi terhadap kecepatan Ex: ketilka orde A 1 sedangkan B 1 maka konsentrasi A berpengaruh terhadap kecepatan
13. Spesifikasi Fe sehingga menjadi katalis?
Penelitian, pada berbagai reaksi digunakan beragam katalis. Ada pekerja dengan profesi menyarankan katalis untuk pembuatan produk.
14. Katalis dijelaskan menurunkan energy aktivasi, secara bersih tidak ikut reaksi, apakah ada masa habisnya (dengan permasalahan bukan karena masa penggunaan), Perlukah ada mekanisme penggantian katalis?
Ketika reaksi dirasa tidak efektif, diperlukan katalis baru, karena kemungkinan ada perubahan struktur moleku
Tapi Katalis tidak ikut bereaksi, tidak mungkin terjadi perubahan struktur?
Perubahan struktur itu mungkin terjadi karena terindikasi dari abnormalitas aktivitas katalis. Sehingga katalis bisa rusak dan pecah
15. Ketika katallis mengalami kerusakan pada fase berbeda? Dan mengapa di tekkim sangat butuh kinetika reaksi? Kesetimbangan itu untuk apa?
Reversibel dan ireversibel: kembali atau tidaknya produk ke reaktan, -> secara termodinamika.
Hukum kedua termodinamika: segala sistem selalu menuju pada kekacauan, suatu sistem akan melakukan kerja sampai masa kerja habis
16. Apa itu katalis homogen?
katalis menyesuikan dengan reaktan (fasenya)
Reversible karena pada dasarnya untuk kesetimbangan reaksi yang ideal, produk NH3 bisa berubah menjadi N2 kembali
ELEKTROKIMIA Ringkasan Materi Rumusan Masalah: Apakah fuel cell itu?
Pokok Bahasan: elektrokimia, energi elektrolisis, elektrode, elektrolit