ARTIKEL KATALIS
TUGAS KIMIA FISIKA 2
OLEH
JASPERINA
/
14035053
KATALIS SI BAIK
Hello, para pembaca artikel ini. Kuucapkan selamat datang di site dan di artikel ini, semoga apa yang kutulis disini dapat bermanfaat bagi kita semua dikehidupan sehari-hari, aamiiin. Oh ya sekarang kita akan membahas tentang katalis. Hmm, buat anak sains pasti udah gak asing sama konsep ini, apalagi anak kimia, ya nggak? Tapi sebelum kita bahas lebih jauh mengenai katalis, ada ilustrasi lucu nih biar kita lebih paham apa itu katalis, pada penasaran kaan? Yuuk
scroll ke bawah
“Ada suatu reaktan (kita anggap reaktan ini adalah seorang cowok) yang naksir sama reaktan yang lain (udah ketebak kan? Reaktan yang ini cewek). Naah, suatu hari, cewek dan cowok ini ketemuan, dan cowok ini fallin in love nih sama si cewek. Tapiii, kayaknya susah banget buat si cowok bereaksi (baca: pedekate) sama si cewek.
Tapii, kayaknya nasib baik lagi berpihak sama si cowok niih. Soalnyaa sohib si cowok adalah temen baik si cewek, yeeaaayy!
Naaah, usut punya usut, si cowok minta temennya buat bantuin dia ngedeketin cewek tersebut. Gak perlu waktu lama dan gak perlu buang-buang energi yang gede, akhirnya si temen ini berhasil menyatukan si cewek dan pada akhirnya cowok dan cewek nyatu! Dan temennya ini selesai tugasnya! The end!”
Naah dari ilustrasi diatas, kalian bisa nggak nebak siapa katalisnya? Yap! Si katalis adalah temen dari cewek dan cowok tersebut!
Dari cerita diatas dapat kita tarik kesimpulan bahwa katalis yang mempengaruhi laju reaksi, dapat mempercepat laju dan mengurangi energi yang diperlukan. Waah kayaknya udah penasaran nih sama si unik yang satu ini. Biar lebih jelas, ayo kita lihat pembahasannya di bawah ini!
A.Pengertian Katalis
dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain, pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama kayak sebelum reaksi. Katalis mempercepat reaksi kimia pada suhu tertentu, tapi nggak mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi, tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis bisa bikin reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan terjadinya reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Kayak di laboratorium, untuk memperoleh molekul oksigen, suatu sampel potassium klorat dipanaskan seperti di gambar.
Gambar 1. Pemanasan KClO3
Ini reaksi yang terjadi.
2 KClO3(s) 2 KCl(s) + 3O2(g)
Kalo gak ada katalis, proses dekomposisi termal reaksi diatas berlangsung sangat-sangat-sangat lambat deh. Laju dekomposisi dapat ditingkatkan secara dramatis (lho?) dengan menambahkan dikiit aja katalis mangan (II) dioksida
(MnO2). Semua MnO2 dapat dihasilkan kembali pada akhir reaksi, seperti semua
ion I- yang tetap ada dalam dekomposisi H
2O2.
aktivasi yang lebih rendah, sehingga lebih banyak molekul yang bertumbukan pada suhu normal dan laju reaksinya jadi makin cepat. Jadi, penambahan katalis pada suatu reaksi kimia dapat menurunkan energy aktivasi reaksi sehingga reaksi berlangsung lebih cepat. Untuk lebih jelasnya, pengaruh katalis terhadap energy aktivasi dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2
Contoh katalis sebagai zat pengikat yakni katalis logam seperti nikel (Ni), platina (Pt), dan kromium (Cr). Permukaan logam-logam tersebut memiliki kemampuan
mengikat zat yang akan beraksi sehingga terbentuk spesi yang reaktif.
A.Klasifikasi Katalis
Katalis juga ada macam-macamnya, dan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu:
Katalis Homogen.
Adalah katalis yang wujudnya sama dengan wujud reaktannya. Dalam
reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai zat perantara ( fasilitator ). Jadi,
dia cuman jadi perantara pada suatu reaksi, kayak gini contohnya :
oKatalis gas NO2 pada pembuatan gas SO3.
oKatalis gas Cl2 pada penguraian N2O
Adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan wujud reaktannya. Reaksi zat-zat yang melibatkan katalis ini, berlangsungnya di permukaan katalis tersebut
lho. Ini dia contohnya:
oKatalis logam Ni pada reaksi hidrogenasi etena ( C2H4 ).
oKatalis logam Rodium atau Iridium pada proses pembuatan asam etanoat.
oKatalis logam Ni pada proses pembuatan mentega.
oKatalis logam V2O5 pada reaksi pembuatan asam sulfat ( proses Kontak ).
oKatalis logam Fe pada reaksi pembuatan amonia ( proses Haber-Bosch )
Biokatalis ( enzim ).
Enzim lipase = menguraikan lipid menjadi gliserol dan asam lemak.
Autokatalis.
Adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis. Artinya, produk reaksi yang terbentuk akan mempercepat reaksi kimia.
Contohnya :
Reaksi antara kalium permanganat ( KMnO4 ) dengan asam oksalat ( H2C2O4 )
salah satu hasil reaksinya berupa senyawa mangan sulfat ( MnSO4).
Semakin lama, laju reaksinya makin cepat karena MnSO4 yang terbentuk
berfungsi sebagai katalisnya
B. Fungsi Katalis
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. Jadi, gak perlu buang-buang energi yang gede, dan gak usah dipanas-panasin kali ya, haha..
Satu hal yang harus diketahui tentang prinsip kerja katalis adalah bahwa dia tetep ikut dalam jalannya reaksi, tapi pada akhirnya, katalis akan keluar lagi dalam bentuk yang sama. Sifat-sifat kimia katalis akan sama sebelum dan sesudah mengkatalis suatu reaksi. Sedih banget jadi katalis, doi ikutan berproses tetapi ujung-ujungnya jadi jomblo lagi, hiks :’(. Pentingnya katalis ditunjukkan oleh kenyataan bahwa lebih dari 75% proses produksi bahan kimia di Industri di sintesis dengan bantuan katalis. Contoh proses kimia yang sangat penting
misalnya sintesis metanol dari syngas (CO dan H2) dikatalisis oleh ZnO/Cr2O3,
dan reaksi water gas shift (WGS ),
CO + 2H2O CO2 + H2 dikatalisis oleh besi oksida atau oksida
campuran Zn, Cu maupun Cr.
C.Prinsip Kerja Katalis
Teknologi katalis telah digunakan dalam industri kimia lebih dari 100 tahun lamanya dan penelitian serta pengembangan teknologi katalis telah menjadi semacam bidang kekhususan kimia. Wiih keren banget ya katalis, say thanks dulu yak sama dia!
Naah, untuk mempercepat reaksi ini, ditambahkan suatu katalis. Apa fungsi katalis sih? Kok katalis bisa mempercepat reaksi? Gimana cara katalis mempercepat reaksi itu? Berdasarkan diagram di atas, Ea' dengan katalis kok bisa lebih rendah. Kenapa? Kenapaaa?
Soalnya katalis itu berupa zat yang dicampurkan dengan reaktan. Jika reaksi di atas gak pake katalis, AB dan C bertumbukan sampai mencapai Ea yang relatif tinggi. Karena umumnya energi molekulnya rendah, jadi tumbukan yang terjadi tidak efektif. Ea sangat sulit dicapai. Untuk itu maka ditambahkan zat yang bertindak sebagai katalis.
Ternyata waktu katalis dicampurkan reaksinya jadi makin cepat. Jelas bahwa katalis itu dapat mempengaruhi salah satu reaktan. Misalnya dalam reaksi ini katalis cocok banget sifatnya dengan AB. Maka seperti robot, AB tertarik ke katalis membentuk KAB. KAB tergolong kompleks teraktivasi yang merupakan tahap reaksi hipotesis; KAB kemudian terurai menjadi KA dan B. Setelah itu terjadi tahap reaksi berikutnya, yaitu C ditarik oleh KA menjadi KAC yang kemudian langsung K lepas dan terbentuklah AC. Mekanisme reaksi di atas adalah :
K + AB --> KAB --> KA + B (lambat) KA + C --> KAC --> K + AC (cepat) K + AB + C --> K + AC + B
Waah katalisnya jadi dioper kemana mana ya teman .
mekanisme reaksi baru yang energi aktivasinya lebih rendah, kemudian terbentuk kembali dalam keadaan yang sama.
A. Katalis Logam Mulia
Logam mulia seperti platinum, palladium, ruthenium, rhodium, Au, Ag, baik tunggal atau kombinasi merupakan jenis katalis yang banyak dipergunakan sebagai katalis. Keuntungan pake katalis logam mulia karena memiliki tingkat aktivitas yang tinggi, selektifitas yang tergolong baik, dan daya tahan yang baik sehingga jangka waktu penggantiannya lama. Logam mulia yang banyak digunakan sebagai katalis antara lain:
Platinum :
merupakan katalis logam mulia yang paling banyak dipergunakan. Katalis ini memiliki aktivitas yang tinggi dalam proses hidrogenasi, dehidrogenasi, oksidasi, dll. Biasanya merupakan katalis pertama yang dipilih sebelum memperoleh katalis yang lebih tepat. Saat ini penggunaannya makin meluas, termasuk dibidang kimia khusus untuk reduksi alkilasi, hidrogenasi karbonil dan hidrogenasi selektif senyawa nitro tanpa dehalogenasi.
Ruthenium :
katalis ruthenium memiliki aktivitas yang tinggi dalam hidrogenasi senyawa karbonilalifatik dan cincin aromatik pada kondisi medium tanpa reaksi sampingan. Jika terdapat air dalam system reaksi, katalis ini akan memberikan aktivitas yang lebih tinggi lagi. Katalis ini tahan senyawa sulfuric yang biasanya merupakan racun bagi katalis logam mulia. Katalis ini stabil lho dalam pelarut asam dan basa, dan dapat digunakan untuk reaksi dalam asam kuat.
Rhodium :
merupakan katalis yang memiliki aktivitas tinggi dalam hidrogenasi senyawa aromatik. Katalis ini menghidrogenasi banyak senyawa aromatik pada suhu ruang dan tekanan yang normal. Katalis ini juga memiliki aktivitas lebih tinggi dibanding katalis logam palladium yang biasa dipergunakan dalam hidrogenasi olefin.
meskipun katalis iridium memiliki aktivitas yang rendah dan aplikasi yang terbatas mengingat kelangkaannya, katalis ini mulai mendapat perhatian karena sifat reaksinya yang unik Logam-logam lain seperti Sn, Pb, Ni, Co, Ge digunakan sebagai promotor. Logam-logam ini dilapisi berbagai carrier/pembawa kayak alumina, silica, zeolit dan karbon
B. Aplikasi Katalis dalam Industri
Katalis terutama banyak dipergunakan untuk membantu dalam proses industri seperti dalam pengilangan minyak bumi dan proses produksi bahan kimia umum atau kimia khusus. Selain dikedua jenis industri tersebut, katalis juga dipergunakan dalam proses produksi produk makanan, pembangkit listrik tenaga nuklir, kendaraan, dan untuk kegiatan pengendalian pencemaran.
Dalam proses di kilang minyak bumi, katalis yang banyak dipergunakan adalah katalis reforming, isomerasi dan hydrocracking. Fungsi katalis-katalis itu pada dasarnya untuk membantu memecah rantai senyawa karbon. Dengan bantuan katalis tersebut minyak mentah (crude oil) dapat diproses sehingga dapat diperoleh variasi turunannya seperti premium, kerosin, avtur, dan produk lainnya tergantung tingkat pemutusan rantai karbonnya juga sih.
Untuk industri kimia, kebanyakan katalis yang digunakan adalah katalis yang membantu pembentukan (syntetic catalysts) seperti katalis hidrogenasi, katalis oksidasi, dll. Beberapa katalis yang sering dipakai dalam produksi bahan kimia antara lain: Vynil acetate monomer (VAM), purified terepthalic Acid (PTA) dan proses hidrogenisasi.
Untuk bidang lingkungan, katalis tertentu dapat digunakan untuk mendestruksi senyawa yang menghasilkan bau sehingga berfungsi sebagai deodorant. Ada juga katalis yang bisa memecah rantai senyawa organic volatile (VOC) sehingga dapat digunakan untuk destruksi senyawa berbahaya tersebut.
Penyebab Kerusakan Aktivitas Katalis.
pemakaiannya. Kerusakan aktivitas katalis ditunjukkan dengan adanya peningkatan aktivitas berlebih atau penghambatan aktivitas. Kerusakan aktivitas katalis dapat disebabkan karena adanya kerusakan fisik atau kerusakan kimia katalis. Kerusakan fisik katalis misalnya dapat disebabkan oleh pengkristalan material pendukung katalis atau kerusakan fisik pas katalisnya sendiri. Pengikatan logam berat seperti merkuri, arsen, timah hitam dll. merupakan contoh kerusakan kimia katalis dan biasanya bersifat permanen.
Jika sifat kerusakannya tidak permanen, maka katalis tersebut biasanya masih dapat diregenerasi. Jika kerusakan aktivitas katalis disebabkan oleh kerusakan pada pendukung yang tahan panas, seperti alumina, yang disebabkan oleh penjerapan karbon atau tar, maka pembakaran alumina pada suhu dibawah
500oC dapat menghilangkan karbon dan tar tersebut. Selanjutnya, melalui
serangkaian pengolahan reduksi, aktivitas katalis akan dapat dimunculkan kembali.
Nomor HS Katalis.
Dalam system perdagangan internasional, katalis memiliki nomor harmonisasi sendiri. Ada dua kategori katalis yang secara jelas diberikan nomor HS-nya, yaitu: 3815.11 untuk katalis dengan Nikel atau senyawa Nikel sebagai bahan aktif, dan 3815.12 untuk katalis dengan logam mulia atau senyawa logam mulia sebagai bahan aktif. Diluar kedua bahan aktif tersebut, katalis dikelompokan dalam nomor HS 3815.19.
SPENT KATALIS
Spent Katalis
Komposisi spent katalis akan menentukan cara reklamasi atau proses recovery yang dapat dilakukan, dan perusahaan mana yang mungkin dapat memprosesnya. Komposisi asli katalis dapat diperoleh dari supplier. Namun informasi tersebut masih perlu di kombinasikan dengan potensi kontaminan yang muncul dari proses produksi yang memungkinkan perubahan kimia atau fisika yang dialami katalis. Ketika spent katalis dihasilkan, spent katalis perlu dianalisis dan diuji agar dapat memberikan informasi yang jelas untuk pengamanan, laporan kepada pengawas dan untuk perusahaan yang rencananya akan terlibat dalam pengangkutan dan pengolahan spent katalis.
Bahaya Spent Katalis
Tingkat bahaya katalis dapat diperoleh melalui MSDS. Namun perlu dipahami bahwa informasi tersebut bukan untuk spent katalis, yang mungkin memiliki property bahaya berbeda dibanding dengan katalis aslinya. Pengujian spent katalis dapat meliputi komposisi spent katalis dan potensi bahayanya. Secara umum, para pengguna katalis perlu memperhatikan hal-hal berikut sebelum spent katalis dihasilkan dan dibuang:
• Komposisi spent katalis
• Bagaimana perlakuan sebelum dan ketika dibuang? • Apakah katalis terkontaminasi dalam penggunaannya? • Perkiraan karakteristik kimia-fisika spent katalis? • Apakah spent katalis memiliki potensi bahaya?
• Bagaimana spent katalis dikelompokan, dikemas, ditandai, disimpan dan diangkut setelah dihasilkan?
PENGELOLAAN SPENT KATALIS
Terhadap spent katalis, ada beberapa alternative pengelolaan yang dapat dilakukan, namun semuanya tergantung pada perubahan kimia atau struktur yang terjadi dalam spent katalis. Alternatif pengelolaan yang dapat dilakukan yaitu: • Melakukan regenerasi dan penggunaan kembali bahan katalis
• Pengambilan sebagian atau seluruh komponen dalam bahan katalis • Penggunaan kembali untuk kegiatan/proses yang berbeda, atau • Pembuangan
Jika katalis menjadi tidak berfungsi karena ada deposisi bahan asing pada permukaannya atau disebabkan oleh racun (gangguan dari senyawa lain yang menghambat berfungsinya katalis) yang dapat dihilangkan, maka sangat memungkinkan bagi spent katalis tersebut untuk diregenerasi atau diaktifkan kembali kemampuan katalitiknya. Regenerasi katalis biasanya dilakukan dengan cara pembakaran pengotor katalis.
Jika secara teknis memungkinkan, maka regenerasi katalis merupakan pilihan terbaik bagi Lingkungan dan (mungkin) disukai secara ekonomi karena memperpanjang umur katalis, meminimalkan penggunaan bahan baku baru, serta mengurangi kebutuhan untuk proses daur ulang atau pembuangan.
Spent katalis dari proses hydrotreating di pengilangan perlu dicek kelayakan teknis untuk diregenerasi. Kegiatan ini biasanya dilakukan oleh perusahaan regenerasi menggunakan kombinasi uji coba skala lab bersamaan dengan analisis kimia-fisika yang tepat. Evaluasi merupakan dasar apakah spent katalis dapat diregenerasi atau tidak. Katalis yang dapat diregenerasi biasanya dapat dipergunakan beberapa kali siklus produksi.
Pengambilan Komponen dalam Spent Katalis
Disamping nilai kandungan logam mulia, spent katalis juga dapat mengandung campuran kompleks bahan-bahan yang berbeda seperti:
• Base metal dan promotor seperti: Sn, Pb, Ni, Co, dan lain-lain; • Fe, Ni, Cr dari korosi dinding dan tabung reaktor;
• Unsur-unsur berbahaya berasal dari umpan bahan atau crude oil (As, Hg, dll) yang mengkontaminasi;
• Halogen (Cl, F, dll) seperti yang ditemukan dalam katalis isomerasi
• Karbon (misalnya, high cooked “heel” CCR catalyst) dan kontaminasi hidrokarbon dari proses katalitik
Rantai daur ulang spent katalis tidak hanya berurusan dengan logam mulia tapi juga harus bertanggung jawab terhadap seluruh “kontaminan” yang terdapat dalam spent katalis tersebut.
