Makalah Pengaruh Katalisator

MAKALAH

PENGARUH KATALISATOR

Dosen Pembimbing :

Anton Prasetya,M.Si

Disusun oleh:

Zuhriyatus Sholihah 09630057

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM

MALANG,2010

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pada zaman modern dewasa ini, banyak dijumpai adanya produk-produk yang serba instan dan praktis. Dengan produk instan tersebut banyak mengandung kentungan begitu sebaliknya. Seperti yang kita ketahui bahwa semua sesuatu yang instan mempunyai reaksi yang cepat antara satu zat dengan zat yang lain. Contohnya serbuk Adem Sari apabila bereaksi dengan air maka mempunyai laju yang cepat, ini dikarenakan padatan tersebut berbentuk serbuk. Factor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah luas permukaan, konsentrasi, suhu, dan katalis. Akan tetapi katalis sering digunakan dalam bidang industri. Industri tidak hanya tekstil, mobil, sepatu akan tetapi juga industri makanan, minuman dsb, yang kita tidak terlepas dari semua produk tersebut.

 Dalam proses pembuatan produk, biasanya untuk mempercepat laju reaksi maka ditambahkn katalisator. Pertanyaan yang seharusnya terlintas dalam benak kita adalah , apakah katalis tersebut berbahaya untuk kesehatan kita?. Untuk itu, kita harus mengetahui terlebih dahulu apakah sesungguhnya katalis tersebut, bagaimana pengaruhnya terhadap reaksi, kesetimbangan.    

1.2  Rumusan Masalah

1.      Apakah pengertian katalis ?

2.      Bagaimana perbandingan laju reaksi pada larutan yang berkatalis dan non katalis ?

3.      Bagaimana pembagian katalisis?

4.      Bagaimana pengaruh katalisator tehadap kesetimbangan?

1.3  Tujuan

1.      Memahami  pengertian katalis

2.      Mengetahui laju reaksi pada larutan berkatalis dan non katalis

3.      Mengetahui macam-macam katalis

4.      Mengetahui pengaruh katalisator terhadap kesetimbangan

  

BAB II

PEMBAHASAN

A.    PENGERTIAN KATALIS

Katalis adalah zat yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia tanpa ikut terpakai. Katalis dapat bereaksi mmembentu zat antara, tetap akan diperoleh kembali dalam tahap reaksi berikutnya. Dalam pembembuatan molekul oksigen dalam aboratoriu, sampel kalium klorat dipnaskan, reaksinya adalah :

2KCl₃(s) → KCl(s) + 3O2(g)

Namun penguraian termal ini sangat lambat tanpa adanya katalis. Laju penguarain dapat ditingkatkan secara drastic dengan menambahkan sedikit katalis mangan dioksida(MnO₂),  yaitu suatu zat berwujud serbuk hitam. Semua MnO2 dapat diperoleh kembali pada akhir reaksi, sama seperti semua ion I︣︣︣ yang tetap ada setelah penguraian H₂O₂.

Katalis mempercepat reaksi dengan menyediakan serangkaian tahapan elementer dengan kinetika yang lebih baik dibandingkan jika tanpa katalis. Dari persamaan kita ketahui bahwa konstanta laju k (dengan demikian lajunya)reaksi bergantung pada factor frekuensi A dan energy aktivasi Ea (Semakin besar A atau semakin kecil Ea, seamkin tinggi lajunya). Dalam banyak kasus, katalis meningkatkan laju dengan cara menurunkan energy aktivasi reaksinya. Mari kita anggap bahwa reaksi berikut memiliki konstanta laju k  tertentu dan energy aktivasi Ea.

A + B         ^k         C + D

Namun demikian dengan kehadiran katalis, konstanta lajunya adalah K_c (disebut konstanta laju katalitik):

A+B     ^kc       C+D

Berdasarkan definisi katalis,

Laju katalis > laju tak berkatalis

Gambar 14.16 menunjukkan profil energy potensial untuk kedua reaksi. Perhatikan bahwa energy total dari reaktan (Adan B) dan energy total dari produk (C dan D) tidak dipengaruhi oleh katalis, satu-satunya perbedaan diantara keduanya ialah penurunan energy aktivasi dari Ea menjadi Ea’. Karena energy aktivasi untuk reaksi ke kiri juga turun, ktalis meningkatkan laju reaksi ke kiri sama besarnya dengan laju reaksi ke kanan

                 

Gambar 14.16 perbandingan antara penghalang energy aktivasi dari (a) reaksi tanpa katalis dan (b) reaksi yang sama dengan kehadiran katalis. Katalis menurunkan penghalang energy tetapi tidak mempengaruhi energy actual dari reaktan maupun produk. Meskipun reaktan dan produknya sama dalam kedua kasus ini, mekanisme dan hokum lajunya berbeda untuk (a) dan (b).

B.         Pembagian Katalis

Terdapat tiga katalis yang umum, tergantung jenis zat yang menaikkan lajunya yaitu:

1.            Katalisis Heterogen

Dalam katalis heterogen, reaktan dan katalis berupa padatan dan reaktan berwujud gas atau cairan. Katalisis heterogen sejauh ini adalah jenis katalisis yang paling penting dalam kimia industry, terutama dalam sintesis berbagai bahan kimia penting. Di sini dijelaskan dua contoh katalisis heterogen yang spesifik.

Pembuatan Asam Nitrat

Asam nitarat ialah salah satu asam anorganik yang paling penting. Asam ini digunakan dalam produksi pupuk, zat warna,obat-obatan dan bahan peledak. Metode industry yang utama dalam memproduksi asam nitrat ialah proses Ostwalk. Bahan awalnya yaitu ammonia dan molekul oksigen, dipanaskan dengan tambahan adanya katalis platina-rodiumsampai sekitar 800̊ C :

4NH₃(g) +5O₂(g)  →  4NO(g) +6H₂O(g)

Nitrat oksida yang terbentuk mudah teroksidasi (tanpa katalis) menjadi nitrogen dioksida:

2NO(g) + O₂  →  2NO₂(g)

Ketika dilarutkan di dalam air, NO2 membentuk asam nitrit dan asam nitrat:

2NO₂(g) + H₂O(l)  →  HNO₂(aq) + HNO₃(aq)

Jika dipanaskan, asam nitrit berubah menjadi asam nitrat sebagai berikut:

3HNO₂(aq) → HNO₃(aq) + H₂O(l) + 2NO(g)

NO yang dihasilkan dapat didaur ulang untuk menghasilkan NO2 pada tahap kedua.

Konverter Katalitik

Pada suhu tinggi di dalam mesin mobil yang sedang berjalan gas nitrogen dan oksigen bereaksi membentuk nitrat oksida:

N₂(g) + O₂(g)  →  2NO(g)

Ketika lepas ke atmosfer, NO segera bergabung dengan O2 membentuk NO2. Nitrogen dioksida dan gas lain yang diemisikan oleh mobil, seperti karbon monoksida (CO) dan berbagai hidrokarbon yang terbakar, menjadikan mobil sebagai sumber pencemar udara yang utama. Sebagian besar mobil baru dilengkapi dengan converter katalitik. Konverten katalitik yang efisien memiliki dua tujuan : mengoksidasi CO dan H2o, dan mereduksi NO dan NO2 menjadi N2 dan O2. Gas buang panas yang telah diinjeksi dengan udara dilewatkan ke bilik pertama dari salah satu converter untuk mempercepat pembakaran hidrokarbon yang sempurna dan untuk menurunkan emisi CO. Namun karena suhu tinggi meningkat produksi NO, diperlukan satu lagi bilik kedua yang berisi katalis berbeda (logam transisi atau oksida logam transisi) dan bekerja pada suhu yang lebih rendah untuk menguraikan NO menjadi N2 dan O2 sebelum gas dibuang lewat knalpot.

2.            Katalisis Homogen

Dalam katalis homogen, reaktan dan katalis terdispersi dalam satu fasa, biasanya fasa cair. Katalis asam dan basa adalah jenis katalis homogeny yang paling penting dalam larutan cairan. Contohnya, reaksi etil asetat dengan air yang menghasilkan asam asetat dan etanol biasanya berlangsung sangat lambat sehingga sukar diukur.

O                                                        O

                                    ║                                                         ║

          CH₃ ─ C ─ O ─ C₂H₅ + H₂O → CH₃ ─ C ─OH + C₂H₅OH

Tanpa kehadiran katalis, hukum lajunya ialah :

Laju = k[CH₃COOC₂H₅]

Namun, reaksi dapat dikatalis oleh asam. Dengan bantuan asam klorida, lajunya menjadi:

Laju = k_c[CH₃COOC₂H₅][H⁺]

3.         Katalisis Enzim

Dari semua proses rumit yang ada dalam system maklhluk hidup, tidak satupun yang yang lebih menarik atau lebih penting daripada ktalissis enzim. Enzim ialah katalis biologis. Kenyataan yang menabjukkan tentang enzim ialah bahwa enzim tidak saja dapat meningkatkan laju reaksi biokimiawi sebanyak 10⁶ sampai 10¹⁸ kali, tetapi enzim juga sangat spesifik. Satu enzim hanya bekerja untuk molekul-molekul tertentu, yang disebut substrat (dengan kata lain, reaktan) dan tidak menggangu bagian lain dari system itu. Telah diperkirakaan bahwa rata-rata sel hidup dapat mengandung sampai 3000 enzim yang berbeda, masing-masing mengkatalis reaksi spesifik yang substratnya dikonversi menjadi produk yang sesuai. Katalis enzim biasanya merupakan katalisis homogeny dengan substrat dan enzim berada dalam larutan berair yang sama.

Enzim umumnya ialah suatu molekul protein berukuran besar yang mengandung satu atau lebih tapak aktif tempat terjadinya interaksi enzim dengan substrat. Tapak-tapak ini memiliki struktur sesuai dengan molekulnya, sama seperti kunci yang sesuai dengan gembok tertentu

Gambar. Model gembok dan kunci yang menggambarkan kespesifikan enzim untuk molekul substrat.

Tinjauan matematis untuk kinetika enzim cukup rumit, meskipun kita telah mengetahui tahap dasar yang terlibat dalam reaksinya. Skema sederhananya ialah :

E + S             ES

 ES      ^k      P +E

Dengan E, S dan P adalah enzim , substrat, dan produk, dan ES ialah zat antara enzim- substrat. Gambar diatas menunjukkan profil energy potensial untuk reaksi ini. Seringkali diasumsikan pembentukan ES dan penguaraiannya kembali ke molekul enzim dan molekul substrat terjadi dengan cepat dan bahwa tahap penentuan lajunya ialah pembentukan produk. Secara umum , laju reaksi seperti itu dinyatakan dengan persamaan

Laju = ∆[p]

∆t

= k[ES]

           

C.          PENGARUH KATALISATOR TERHADAP KESETIMBANGAN

Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan K_c tetap), hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.

HUBUNGAN ANTARA HARGA K_c DENGAN K_p

Untuk reaksi umum:

aA(g)+bB(g) ↔ cC(g)+dD(g)
Harga tetapan kesetimbangan:

K_c = [(C)^c . (D)^d] / [(A)^a . (B)^b]

K_p = (P_C^c x P_D^d) / (P_A^a x P_B^b)

dimana: P_A, P_B, P_C dan P_D merupakan tekanan parsial masing-masing gas A, B. C dan D.
Secara matematis, hubungan antara K_c dan K_p dapat diturunkan sebagai:

K_p = K_c (RT) ^Dn

dimana Dn adalah selisih (jumlah koefisien gas kanan) dan (jumlah koefisien gas kiri).

Contoh:

Jika diketahui reaksi kesetimbangan:

CO₂(g) + C(s)  ↔  2CO(g)

Pada suhu 300^o C, harga K_p= 16. Hitunglah tekanan parsial CO₂, jika tekanan total dalam ruang 5 atm!

Jawab:

Misalkan tekanan parsial gas CO = x atm, maka tekanan parsial gas CO₂ = (5 – x) atm.

K_p = (PCO)² / PCO₂ = x² / (5 – x) = 16  →   x = 4

Jadi tekanan parsial gas CO2 = (5 – 4) = 1 atm

BAB III

PENUTUP

3.1Kesimpulan

Dari pembahasan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa ikut terpakai. Larutan dalam reaksinya apabila tanpa ditambah dengan katalisator  mempunyai laju reaksi yang lebih lambat dibandingkan dengan larutan yang berkatalisator. Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan K_c tetap), hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.

DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond.  2004 .  KIMIA DASAR Jilid  2. Jakarta : Erlangga

Sastrohamidjodjo, Hardjono. 2005. KIMIA DASAR. Yogyakarta : UGM Press

Brady, E James.  Th. KIMIA UNIVESITAS ASAS DAN STRUKTUR. Tangerang:       

Binarupa Aksara

http//www.chemis-try.org.com