Peranan Katalis Dalam Industri Kimia

PERAN KATALIS DALAM INDUSTRI KIMIA

MAKALAH

Disusun oleh 1. !. ". *.

Bayu Kresna Adi Ro%doni Ba'us D(i Susan)o M. +a +a,id As Asy-ariyan)o

0.!01".1.01#$ 0.!01".1.01#& 0.!01".1.01# 0.!01".1.01#!

/URUSAN TEKNIK KIMIA AKULT AKULTAS TEKNL2I TEKNL 2I INDUSTRI INSTITUT TEKNL2I ADHI TAMA SURABA+A SURABA+A !01#

KATA PEN2ANTAR  PEN2 ANTAR 

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat limpahan rahmat-Nya sehingga makalah ini dapat kami selesaikan dengan tepat waktu. Dalam makalah makalah ini akan dibahas mengenai mengenai berbagai berbagai katalis katalis dan peranannya peranannya dalam dunia industri. Pentingnya katalis dalam suatu reaksi kimia mulai dikembangkan secara khusus sebagai suatu kajian tersendiri. Penelitian katalis juga telah berlangsung sejak lama dan akan terus berkembang seiring berjalannya waktu. Dikarenakan kajian mengenai katalis begitu luas dan waktu penulisan makalah yang  begitu terbatas, sehingga hanya beberapa jenis katalis dalam industri yang penting saja yang diulas. Terima kasih kami ucapkan kepada dsen pengajar mata kuliah Teknlgi !atalis, "bu Yustia #ulandari. Terima kasih juga kami ucapkan kepada kawan-kawan dan yang telah turut membantu dalam penyelesaian makalah ini. !ami menyadari bahwasanya makalah ini jauh dari sempurna. Maka dari itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang diberikan para pembaca. Di sisi lain, makalah ini juga dibuat agar dapat dipergunakan dengan sebaik-baiknya dan berman$aat  bagi penulis dan pembaca sekalian. sekalian. %urabaya, & 'pril ()*+ Penyusun

2

DATAR ISI

KATA PENGANTAR....................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN..................................................................................1 1.1

Latar Belakang...............................................................................1

1.2

Rumuan !aala"..........................................................................#

1.$

Tu%uan Penulian............................................................................ #

BAB II PE!BAHASAN...................................................................................& 2.1

De'nii Umum............................................................................... &

2.2

Peran Penting Katali..................................................................... (

2.$

Katali )alam In)utri Kimia..........................................................(

2.#

Reaki Katali )i In)utri* Be+era,a -nt" ,enera,ann/a...........0

2.&

Katali /ang Sering Di,akai......................................................... 1$

BAB III PENUTUP.......................................................................................21 $.1

Keim,ulan..................................................................................21

$.2

Saran........................................................................................... 21

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 22

$

#

BAB I PENDAHULUAN

1.1 La)ar Bela3an'

. "stilah katalisatr berawal dari penelitian erelius */012 tentang prses  prses pemercepatan laju reaksi dan menjabarkannya sebagai akibat adanya gaya katalisis. %ebutan 3gaya4 katalisis ternyata tidak terbukti, tetapi istilah katalisatr tetap digunakan untuk menyebuitkan pengaruh substansi tertentu yang ikut dalam prses tanpa mengalami perubahan. %enyawa yang menurunkan laju reaksi biasa disebut sebagai katalisatr negati$ atau inhibitr, yang saat ini lebih dikenal dengan istilah katalis. De$inisi katalis pertama kali dikemukakan leh 5stwalsd sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa merubah besarnya energi yang menyertai reaksi tersebut. Pada tahun *6)( 5stwald mende$inisikkan katalis sebagai substansi yang mengubah laju reaksi tanpa terdapat sebagai prduk pada akhir reaksi, dengan kata lain katalisatr mempengaruhi laju reaksi dan berperan sebagai reaktan sekaligus  prduk reaksi. %elanjutnya pada tahun *6&*, ell menjelaskan substansi yang dapat disebut sebagai katalis suatu reaksi adalah ketika sejumlah tertentu substansi ditambahkan maka akan mengakibatkan laju reaksi bertambah dari laju pada keadaan stikimetri biasa. 7ika substansi tersebut ditambahkan pada reaksi maka tidak mengganggu kesetimbangan. Pengglngan katalis dapat didasarkan pada $asenya yaitu katalis hmgen dan katalis hetergen. !atalis hetergen adalah katalis yang ada dalam $ase berbeda dengan  pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis hmgen berada dalam $ase yang sama. !atalis hmgen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk prduk akhir  reaksi, dalam suatu prses yang memulihkan katalisnya. erikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana 8 melambangkan katalisnya9 ' : 8 ; '8 < *2  : '8 ; ' : 8 < (2 ' :  : 8 ; ' : 8 < 02

1

Meskipun katalis 82 bereaksi dengan reaktan leh reaksi *, namun katalis dapat dihasilkan kembali leh reaksi (, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi reaksi 02. eberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan di antaranya9 *2 !atalis 'sam-asa !atalis asam-basa sangat berperan dalam perkembangan kinetika kimia. 'wal  penelitian kinetika reaksi yang dikatalisis dengan suatu asam atau basa bersamaan dengan perkembangan teri disssiasi elektrlit, dimana 5stwald dan 'rrhenius membuktikan bahwa kemampuan suatu asam untuk mengkatalisis reaksi tersebut adalah tidak bergantung pada si$at asal anin tetapi lebih mendekati dengan si$at kndukti=itas listriknya. Penelitian lain yang menggunakan katalis asam basa antara lain !irrch$$  yang meneliti hidrlisis pati leh pengaruh asam encer, Thenard yang meneliti dekmpsisin hidrgen perksida leh pengaruh basa dan #ilhelmy yang meneliti tentang in=ersi tebu yang dikatalisis dengan asam. (2 !atalis >iegler-Natta !atalis >iegler-Natta ditemukaan pleh >iegler pada tahun *6+0 yang digunakan untuk plimerisasi etana, yang selanjutnya pada tahun *6++ Natta menggunakan katalis tersebut untuk plimerisasi prpena dan mnmer jenuh lainnya. !atalis >iegler-Natta dapat dibuat dengan mencampurkan alkil atau aril dari unsur  glngan **-*0 pada susunan berkala, dengan halida sebagai unsur transisi. %aat ini katalis >iegler-Natta digunakan untuk prduksi masal plietilen dan  pliprpilen. 02 !atalis ?riedle-8ra$ts Pada tahun */@@ 8harles ?riedel dan 7ames M.8ra$ts mreakukan penelitian tentang pembuatan senyawa amil idida dengan mereaksikan amil klrida dengan aluminium dan ydium yang ternyata menghasilkan hidrkarbn. %elanjutnya mereka menemukan bahwa pemakaian aluminium klrida dapat menggantikan alumunium untuk menghasilkan hidrkarbn. Dengan demikian ?riedel dan 8ra$ts merupakan rang pertama yang menunjukkan bahwa keberadaan lgam klrida sangat penting sebagai reaktan atau katalis. Aingga saat ini penerapan kimia ?riedel-8ra$ts sangat luas terutama di industri kimia. &2 !atalis dalam Beaksi Metatesis 2

Pada tahun *6@) Y=es 8hau=in dari "nstitut ?rancais du Petrle dan 7eanCuis Aerrisn menemukan katalis lgam karbena lgam yang dapat berikatan ganda dengan atm karbn membentuk senyawa2, atau dikenal juga dengan istilah metal alkilidena. Melalui senyawa lgam karbena ini, 8hau=in berhasil menjelaskan  bagaimana susunan lgam ber$ungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi dan bagaimana mekanisme reaksi metatesis. Metatesis dapat diartikan sebagai pertukaran psisi atm dari dua at yang berbeda. 8nthnya pada reaksi ' : 8D - '8 : D,  bertukar   psisi dengan 8. +2 !atalis rubbs Perkembangan penemuan 8hau=in dan %chrck terjadi tahun *66( ketika Bbert rubbs dan rekannya rubbs berhasil menemukan katalis metatesis yang e$ekti$, mudah disintesis, dan dapat diaplikasikan di labratrium secara baik. Mereka menemukan tentang lgam rutenium tantalum, tungsten, dan mlybdenum kmplek alkilidena2 sebagai lgam yang paling cck sebagai katalis. !atalis menjadi standar pembanding untuk katalis yang lain. Penemuan katalis rubbs secara tidak langsung menambah  peluang kemungkinan sintesis rganik di masa depan. 12 %istem !atalis Tiga !mpnen %ebuah sistem katalis dengan tiga kmpnen berhasil digunakan untuk membuat  plimer bercabang dengan struktur-struktur yang tidak bisa didapat dengan sebuah katalis tunggal atau sepasang katalis yang bekerja bergandengan. Pada tahun ())( uillerm 8. aan, serang pr$esr kimia dan material di Fni=ersity $ 8ali$rnia, %anta arbaraG mahasiswa pascasarjana >achary 7. '. !mnG dan rekan kerja di %anta arbara dan %ymyH Technlgies sudah mendemnstrasikan sebuah sistem dengan tiga katalis yang hmgenG ketiga campuran bekerja sama mengubah sebuah mnmer  tunggal - etilen - menjadi plietilen bercabang. 7umlah dan jenis cabang yang dihasilkan dapat dikntrl dengan menyesuaikan kmpsisi campuran katalisnya. Tiga katalis ini terdiri dari dua persenyawaan rgannikel dan sebuah persenyawaan rgantitanium. %atu dari katalis dengan unsur dasar nikel mengubah etilen menjadi *-butena, sedangkan yang lainnya mengubah le$in menjadi penyebaran dari *-alkena. Persenyawaan titanium menggabungkan etilen dari hasil reaksi-reaksi lainnya menjadi  plietilen

$

1.! Ru%usan Masalah

erdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka dapat dirumuskan beberapa rumusan masalah berikut9 *. 'pa pengeritan katalis dan cara kerjanyaI (. 'pa peranan katalis dalam dunia industriI 0. !atalis apa sajakah yang sering dipakai di dunia industriI &. agaimana mekanisme reaksi katalisis tersebut di industriI 1." Tu4uan Penulisan

Tujuan Penulisan makalah ini adalah9 *. Mengetahui peranan katalisis di bidang industri. (. Mengetahui katalis yang sering dipakai di industri. 0. Mengetahui mekanisme katalisis yang sering dipakai di industri.

#

BAB II PEMBAHASAN

!.1 De5inisi U%u%

Menurut de$inisi, katalis adalah suatu senyawa kimia yang dapat mengarahkan sekaligus meningkatkan kinetika suatu reaksi jika reaksi tersebut secara termdinamika memungkinkan terjadi2. Namun senyawa tersebut katalis2 tidak mengalami perubahan kimiawi diakhir reaksi, dan tidak mengubah kedudukan kesetimbangan kimia dari reaksi. Dalam kaanah energi reaksi, katalis menurunkan rintangan energi atau menurunkan besaran energi akti$asi sebuah reaksi melalui aneka mekanisme $isikawi maupun kimiawi. !atalis dapat dibedakan ke dalam dua glngan utama9 katalis hmgen dan katalis hetergen. !atalis hetergen adalah katalis yang ada dalam $ase berbeda dengan  pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis hmgen berada dalam $ase yang sama. %atu cnth sederhana untuk katalisis hetergen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi atau substrat2 untuk sementara terjerap. "katan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya prduk baru. katan atara prduk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas. !atalis hmgen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk prduk akhir  reaksi, dalam suatu prses yang memulihkan katalisnya. erikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana 8 melambangkan katalisnya9 ' : 8 ; '8 *2  : '8 ; ' : 8 (2 Meskipun katalis 82 termakan leh reaksi *, namun selanjutnya dihasilkan kembali leh reaksi (, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi, ' :  : 8 ; ' : 8 katalis tidak termakan atau pun tercipta. Enim adalah bikatalis. Penggunaan istilah JkatalisJ dalam knteks budaya yang lebih luas, secara bisa dianalgikan dengan knteks ini.  beberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan di antaranya katalis >iegler-Natta yang digunakan untuk prduksi masal plietilen dan pliprpilen. Beaksi

&

katalitik yang paling dikenal ialah prses Aaber untuk sintesis amniak, yang menggunakan besi biasa sebagai katalis. !n=erter katalitik--yang dapat menghancurkan prduk samping knalpt yang paling bandel--dibuat dari platinadan rdium.  Aktifitas Katalis

'kti$itas katalis dide$inisikan sebagai kemampuan katalis untuk mengubah  bahan baku menjadi prduk atau aneka prduk yang diinginkan lebih dari satu2. 'kti$itas katalis dirumuskan sebagai berikut9 'kti$itas K massa kg2 bahan baku yang terkn=ersiLkg atau liter katalis H waktu2. %edangkan, kn=ersi berarti persentase dari bahan baku mejadi aneka prduk. 'kti$itas dapat dinyatakan dalam knsep kinetika. 'kti$itas dapat dinyatakan dari pengukuran kecepatan reaksi dalam jangkauan tertentu suhu dan knsentrasi. !ecepatan reaksi, r, dihitung sebagai kecepatan perubahan sejumlah at, nA  dari reaktan ' persatuan waktu dan per satuan =lume atau per satuan massa2 katalis, sehingga r ini memiliki unit ml C-* h-* atau ml kg-* h-*. 'kti$itas dapat pula dinyatakan leh )urno6er nu%7er TON 2 yang dide$inisikan sebagai banyaknya mlekul reaktan yang terlibat dalam reaksi tiap situs akti$ dan tiap detik. Dalam prakteknya, sebagai perbandingan akti$itas, ukuran-ukuran berikut ini dapat pula digunakan9 a) !n=ersi dalam kndisi reaksi tetap b) Space velocity untuk kn=ersi tetap yang tertentu c) Space-time yield 

d2 %uhu yang dibutuhkan untuk suatu kn=ersi tertentu !.! Peran Pen)in' Ka)alis

!atalis sangat penting dalam prses kimia. Pentingnya katalis ditunjukkan leh kenyataan bahwa lebih dari @+ prses prduksi bahan kimia di industri disintesis dengan bantuan katalis. 8nth prses kimia yang sangat penting misalnya sintesis metanl dari syngas 85 dan A (2 dikatalisis leh >n5L8r (50, dan reaksi water gas shi$t WGS 2, 85 : (A(5 KK 85( : A( dikatalisis leh besi ksida atau ksida campuran >n, 8u maupun 8r.



!." Ka)alis dala% Indus)ri Ki%ia

!atalis banyak digunakan dalam berbagai macam industri. iasanya katalis digunakan dalam industri pliprpilena atau bahan-bahan kimia, seperti ammnia. Pliprpilena adalah sebuah plimer term-plastik yang dibuat leh industri kimia dan dapat digunakan menjadi berbagai barang-barang yang bersi$at plastic. Pliprpilena dapat dibuat dengan katalis >iegler-Natta. !atalis >iegler-Natta adalah campuran antara senyawa-senyawa titanium seperti titanium"""2 klrida atau titanium"2 klrida dan senyawa-senyawa aluminium seperti aluminium trietil. !atalis >iegler-Natta dapat membatasi berbagai mnmer mendatang ke sebuah rientasi yang spesi$ik, hanya menambahkan mnmer-mnmer itu ke rantai plimer jika mereka menghadap ke arah yang benar. %elain dapat memprduksi pliprpilena, katalis juga dapat memprduksi ammnia dengan cara menambahkan katalis ksida besi ke dalam reaksi. Dalam memprduksi ammnia digunakan suatu prses sintesis yang disebut prses Aabersch. Prses Aaber-sch ialah prses pembuatan ammnia NA 02 dengan cara memadukan antara nitrgen dan hydrgen dengan $actr-$aktr tekanan dan suhu2 yang ptimal. Dalam pembuatan ammnia, diperlukan tekanan yang cukup tinggi, yakni  berkisar ())-*))) atm. 'pabila tekanan yang digunakan tinggi, maka reaksi akan  bergeser ke kanan dan secara tmatis reaksi menjadi eksterm. %elain tekanan yang tinggi, dalam pembuatan ammnia juga diperlukan suhu yang sesuai. 'pabila suhu yang digunakan tinggi ammnia NA 02 akan mengurai dan membentuk nitrgen N (2 dan hydrgen N (2. Dan apabila suhu yang digunakan rendah, kadar reaksi pembuatan ammnia akan menurun.

!.* Rea3si Ka)alis di Indus)ri8 Be7era9a :on)oh 9enera9annya !.*.1 Pe%7ua)an A%onia %enuru) 9roses Ha7er;Bos:h

Dalam prses pembuatannya banyak diterapkan prinsip dalam ilmu kimia, diantaranya si$at-si$at larutan, kelarutan, kejenuhan larutan, knsentrasi larutan, dansebagainya. %emua itu termasuk $actr yang harus diperrhatikan dalam prses  pembuatan minuman lahraga itu. Dengan mengetahui cara prses pembuatan yang baik dari minuman-minuman lahraga tersebut serta kandungan-kandungan yangsebaiknya ada dan ditiadakan di dalamnya maka siswa dapat memilah prduk (

yanglebih layak untuk diknsumsi. Cebih jauhnya ketika mereka terjun ke masyarakat atau berkecimpung di dunia yang berhubungan dengan prduksi minuman sejenis itu maka prduk yang dihasilkan itu akan lebih baik dan  berkualitas daripada yang sebelumnyadikenal lehnya. Penerapan laju reaksi dalam industry kimia dapat ditemukan pada  penggunaan katalis pada industry pembuatan ammnia menurut prses Aabersch. Dalam pembuatan gas ammnia dilakukan dengan mereaksikan gas nitrgen dengan gas hidrgen Nitrgen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar  @/ =lume. #alaupun demikian, senyawa nitrgen tidak terdapat banyak di alam. %atu-satunya sumber alam yang penting ialah NaN50 yang disebut %endawa 8hili. %ementara itu, kebutuhan senyawa nitrgen semakin banyak, misalnya untuk industri pupuk, dan bahan peledak. 5leh karena itu, prses sintesis senyawa nitrgen, $iksasi nitrgen buatan, merupakan prses industri yang sangat  penting. Metde yang utama adalah mereaksikan nitrgen dengan hidrgen membentuk amnia. %elanjutnya amnia dapat diubah menjadi senyawa nitrgen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat. Dasar teri pembuatan amnia dari nitrgen dan hidrgen ditemukan leh ?rit Aaber *6)/2, serang ahli kimia dari 7erman. %edangkan prses industri  pembuatan amnia untuk prduksi secara besar-besaran ditemukan leh 8arl sch, serang insinyur kimia juga dari 7erman. Persamaan termkimia reaksi sintesis amnia adalah 9

erdasarkan prinsip kesetimbangan kndisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan pembentukan NA 02 adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. 'kan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah,  bahkan pada suhu +))8 sekalipun. Dilain pihak, karena reaksi ke kanan eksterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Prses Aaber-sch semula dilangsungkan pada suhu sekitar +)) 8 dan tekanan sekitar *+)-0+) atm dengan katalisatr, yaitu ?e(50 !atalis ini mempercepat laju reaksinya dengan cara mengadsrbsi at-at pereaksi pada permukaannya, reaksinya sebagai  berikut9

0

%eiring dengan kemajuan teknlgi, digunakanlah tekanan yang jauh lebih  besar, bahkan mencapai @)) atm. Fntuk mengurangi reaksi balik, maka amnia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrgen dan hidrgen dikmpresi dimampatkan2 hingga mencapai tekanan yang diinginkan. !emudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisatr sehingga terbentuk amnia. !.*.! Dala% indus)ri ro)i

!atalis yang digunakan dalam pembuatan rti adalah enim imase yang merupakan bi katalis. Penambahan imase dilakukan pada prses peragian  pengembangan rti.Bagi di tambahkan ke dalam adnan sehingga gluksa dalam adnanterurai menjadi etil alkhl dan karbn diksida. Penguraian berlangsung dengan bantuan enim imase yang dihasilkan ragi. Pada prses ini, 85 ber$ungsi mengembangkan adnan rti.anyaknya rngga kecil pada rti membuktikan terjadinya gelembung 85 saat peragian

!.*." Peren'3ahan Minya3 Bu%i < =RA=KIN2>

8racking dalam bahasa "ndnesia sering juga diterjemahkan sebagai  perengkahan. %ecara garis besar reaksi perengkahan adalah reaksi pemutusan ikatan 8-8 dari suatu senyawa hidrkarbn. Perengkahan dibagi menjadi dua  jenis yaitu perengkahan termal Thermal cracking2 dan perengakahan katalitik 8atalytic cracking2. Perengakahan termal pemutusan ikatan 8-8 dapat  berlangsung sebagai akibat kenaikan temperatur yang tinggi, sedangkan pada  perengkahan katalitik, reaksi pemutusan 8-8 berlangsung dengan peran serta katalis dalam reaksi. %ejak *6&) cracking adalah prses penting dalam industri minyak bumi. Prses ini digunakan untuk memprduksi gaslin $raksi bensin dan kersin2 dari minyak berat atau crude il. Prses dapat berlangsung melalui dua mekanisme yaitu mekanisme radikal yang dilakukan secara termal dengan temperatur tinggi2 atau secara katalitik. 

Ther%al =ra:3in'

Thermal cracking dilakukan pada temperatur ber=ariasi dari &++8 hingga @0)8 dan tekanan ber=ariasi dari tekanan nrmal hingga *))) psig. Mekanisme yang terjadi adalah pemutusan ikatan 8-8 hmlitik. Beaksi bersi$at ire=ersibel endtermis . Thermal cracking dari mlekul para$in umumnya akan menghasilkan rantai dengan ukuran mlekul yang lebih rendah yang umumnya masuk dalam glngan paranin dan le$in. %ebagai cnth9 B-8A(K8A(-8A(-B ; B-8AK8A(-8A0-B   MEKANISME:

Badikal primer mengalami pemutusan pada psisi karbn b b-$issin2 membentuk mlekul etena. -B8A(8A( ; -B : 8A(K8A(

Badikal primer menyerang mlekul para$in membentuk mlekul stabil  para$in yang baru dan radikal sekunder  B8A(8A( : BO-8A(-8A(-8A(-BOO ; B-8A(-8A0 : BO-8A(-8A(-8A(-B4 Dapat terjadi perpindahan psisi hidrgen pada mlekul yang sama bila rantai hidrkarbn panjang dan membentuk rantai paradin memberntuk radikal  primer yang terdiri dari + hingga 1 karbn  8 2. Badikal sekunder dapat mengalami b-$issin membentuk radikal primer  dan a-le$in B-8A(-8A(-8AB ; B8A( : BO8AK8A( Perengkahan termal pada umumnya berlangsung pada kndisi temperatur   ber=ariasi dari &++)8 sampai @0))8 dan tekanan nrmal sampai *))) psig. Pada kndisi reaksi yang sama akan terjadi pemutusan ikatan 8-8 8-8 bnd scissin2, dehidrgenasi, ismerisasi dan plimerisasi. Namun demikian, reaksi yang disebutkan pertama tersebut adalah reaksi yang utama. %ebagai cnth reaksi9 B-8A(-8A(-8A(-B ; B-8A(K8A( : 8A0-B  Beaksi pemutusan ikatan 8-8 dari suatu mlekul para$in akan menghasilkan mlekul lebih ringan jenis para$in dan le$in.5le$in juga akan dihasilkan melalui dehidrgenasi re=ersibel dari para$in9

13

B-8A(-8A0 B-8AK8A( : A( Beaksi-reaksi tersebut bersi$at endtermis. 5le$in yang terbentuk dari kedua reaksi tersebut di atas dapat mengalami reaksi lebih lanjut9 "smerisasi 9 8A0-8A0-8AK8A( 8A0-8AK8A-8A0 Dehidrgenasi 9 8A 0-8A0-8AK8A( 8A(K8A(-8AK8A( Plimerisasi 9 (8A0-8A0-8AK8A( 8A0-8-8A(-8K8A( "smerisasi dan dehidrgenasi merupakan reaksi endtermis sedangkan  plmerisasi merupakan reaksi ekstermis. eberapa hal yang dapat terjadi9 *. Pada perengkahan termal, na$ten dengan cincin armatik tunggal lebih stabil dibandingkan para$in dan le$in, meskipun pada temperatur tinggi akan dihasilkan pembukaan cincin. (. Dehidrgenasi dapat terjadi membentuk cincin armatik tak jenuh atau senyawa armatik. 0. Plimerisasi menghasilkan le$in atau senyawa dengan berat mlekul sangat tinggi &. Perengkahan lanjutan menghasilkan etena dan prpena =a)aly)i: =ra:3in'

Fntuk merngurangi kebutuhan energi yang cukup besar serta menghasilkan prduk dengan selekti$itas yang tinggi, digunakan berbagai katalis termasuk dalam prses perengkahan. !atalis perengkahan dalam industri minyak  bumi umumnya merupakan katalis hetergen atau padatan dengan luas permukaan dan keasaman yang tinggi serta stabilitas termal yang cukup besar. Cuas  permukaan katalis yang digunakan dalam prses ini berkisar antara 0))m (Lgram hingga @)) m(Lgram. ahan padatan tersebut antara lain adalah g-alumina, 'luminium ksida 'l(502, %ilika alumina, elit dan clay. Pada prduksi gaslin, dilaprkan penggunaan katalis pada perengkahan minyak bumi menghasilkan angka ktan yang tinggi. Mekanisme dasarnya adalah pada pembentukan muatan elektrik suatu mlekul yang disebabkan leh keasaman padatan katalis. Dilakukan menggunakan katalis dengan luas permukaan spesi$ik yang tinggi 0)) higga @)) m (Lg2, memiliki si$at asam dan stabil pada temperatur  tinggi.  Mekanisme :

*2 8atalytic 8racking terjadi melalui pembentukan karbkatin dari mkekul yang berlanjut pada penyerangan mlkeul yang lain9

11

Pembentukan karbkatin baru dan pemutusan ikatan 8-8 dari mlekul didasarkan pada kestabilan hiperknjugasi yang mungkin dalam mlekul !arbkatin yang terbentuk bersi$at sangat reakti$ dan dapat menyerang  para$in atau na$ten menghasilkan karbkatin baru. B8A(-8AK8A( : 8A0208A ----- 8A0208 : B8A(-8A(-8A0 (2 %enyawa armatik tersubtitusi alkil dapat bereaksi dalam beberapa mekanisme , salah satunya pemutusan rantai 02 'rmatik tersubstitusi alkil dapat menghasilkan karbkatin dan senyawa armatik &2 Perpindahan hidrgen hidrgen shi$t2 dan perpindahan metil methyl shi$t2 dari karbkatin dapat terjadi membentuk prduk ismer. +2 Dapat terjadi siklisasi pada hidrkarbn rantai panjang

!.# Ka)alis yan' Serin' Di9a3ai !.#.1

?eoli)

>elit merupakan mineral yang terdiri dari kristal alumin-silikat terhidrasi yang mengandung katin alkali dan alkali tanah. >elit pertama kali dikenal sebagai glngan mineral leh serang ahli mineral kebangsaan %wedia, arn 'Hel 8rnstedt pada tahun *@+1. "stilah elit ber'sal dari bahasa Yunani yaitu ein yang berarti membuih dan lithus yang berarti batu, yang selanjutnya dapat diartikan sebagai batu api biling stne2. Aal ini sesuai dengan si$atnya yang membuih bila dipanaskan pada *)) 8. Menurut ahli gekimia dan mineralgi, elit merupakan prduk gunung berapi yang membeku menjadi batuan =ulkanik, sedimen-sedimen dan batuan metamr$sa yang selanjutnya melalui prses pelapukan akibat pengaruh panas dan dingin yang terjadi di dalam tanah membentuk mineral-mineral elit. %ecara umum elit di$rmulasikan sebagai berikut9 M(Ln5 .'l(50. H%i5(Q. yA(5 !eterangan 9 M K katin alkali atau alkali tanah n K =alensi lgam alkali H K jumlah %i5( per mlekul, nilainya berkisar (-*) y K jumlah anhidrat per mlekul, nilainya berkisar (-@

12

>elit terdiri dari 0 kmpnen utama, yaitu9 katin yang dipertukarkan, kerangka alumin silikat, dan $asa air. "katan antara 'l-%i-5 membentuk struktur kristal, sedangkan lgam alkali merupakan sumber katin yang mudah dipertukarkan. S)ru3)ur ?eoli)

>elit merupakan struktur berngga yang berisi mlekul air dan katin yang dapat dipertukarkan in-in alkali dan alkali tanah2 dan memiliki ukuran pri-pri tertentu. %truktur bangun dasar elit umumnya berupa kerangka tiga dimensi tetrahedral dari unit silica %i5&2&- dan alumina 'l5&2+- yang saling berhubungan melalui atm 5. eberapa cnth struktur bangun dasar elit dari tetrahedral adalah Mdel bla tngkat, Mdel padatan, Mdel kerangka,.Mdel bla . >elit memiliki struktur bermacam-macam %mart dan Mre2, yang secara garis  besar struktur elit dibentuk leh empat empat unit bangun utama yaitu unit  bangun primer, sekunder, simetri plyhedral dan struktur elit. !erangka bangun  primer elit terdiri dari unit-unit tetrahedral T5& dengan setiap atm pusat T2  berikatan dengan empat atm ksigen. Fnit bangun sekunder terbentuk dari tetrahedral T5& yang bergabung membentuk cincin tunggal atau cincin ganda. %elanjutnya unit bangun sekunder bergabung membentuk unit bangun plihedral. Fnit struktur elit dibentuk dari banyak gabungan unit bangun sekunder dan unit  bangun plihedral. Si5a);si5a) ?eoli)

%i$at elit yang terpenting adalah sebagai penyerap yang selekti$, penukar in, dan mempunyai si$at katalisis yang tinggi. %i$at-si$at serapan elit dipengaruhi leh muatan-muatan katin. !atin-katin ini terkrdinasi pada atm ksigen. Pada elit terhidrasi penuh, katin-katin mbil dapat diganti katin-katin lain tidak harus mn=alen. Penggantian kain dengan katin lain yang berbeda ukurannya dan muatan listriknya dapat mempengaruhi ukuran pri-pri yang akhirnya mempengaruhi si$at-si$at serapannya. Perubahan si$at elit tergantung  pada si$at-si$at dan ukuran katin, temperatur, tekanan, knsentrasi larutan, dan struktur elit. !atin-katin yang ada dalam elit mempengaruhi si$at $isiknya. %i$at-si$at elit meliputi9 *. Dehidrasi 9 %i$at dehidrasi elit akan berpengaruh terhadap si$at adsrpsinya. >elit dapat melepaskan mlekul air dalam rngga permukaan yang 1$

menyebabkan medan listrik meluas ke dalam rngga utama dan akan e$ekti$   berinteraksi dengan mlekul yang akan diadsrpsi. 7umlah mlekul air sesuai dengan jumlah pri-pri atau =lume ruang hampa yang akan terbentuk bila unit sel kristal elit tersebut diakti$kan dengan jalan pemanasan. (. 'dsrpsi 9 Dalam keadaan nrmal ruang hampa kristal elit terisi leh mlekul air bebas yang berada di sekitar katin bila kristal elit dipanaskan  pada suhu 0)))8 sampai &))) 8 maka mlekul air tersebut akan keluar  sehingga elit dapat ber$ungsi sebagai penyerap gas atau cairan. >elit juga mampu memisahkan mlekul at berdasarkan ukuran dan keplarannya, karena adanya pengaruh kutub antara mlekul elit dengan at tersebut. Mlekul yang tidak jenuh atau memiliki kutub akan lebih mudah lls daripada yang jenuh atau yang tidak berkutub. %elekti=itas adsrbsi elit terhadap ukuran mlekul tertentu dapat disesuaikan dengan jalan9 penukaran katin, dekatinisasi, dealuminasi secara hidrtermal dan pengubahan  perbandingan kadar %i dan 'l. 0. Penukar in 9 %i$at penukar in pada elit barhubungan dengan in-in yang  berada pada rngga-rngga. "n-in rngga atau kerangka elektrlit berguna untuk menjaga kenetralan elit. "n-in ini dapat bergerak bebas sehingga  pertukaran in yang terjadi tergantung dari ukuran dan muatan maupun jenis elitnya. %i$at sebagai penukar in dari elit tergantung dari si$at katin, suhu, dan jenis anin. Penukaran katin dapat menyebabkan perubahan  beberapa si$at elit seperti stabilitas terhadap panas, si$at adsrpsi, dan akti$itas katalisis. &. !atalis 9 >elit merupakan katalisatr yang baik karena memiliki pri-pri yang  besar dengan permukaan yang maksimum. >elit memiliki ciri paling khusus yang secara praktis akan menentukan si$at khusus di dalam mineral ini, yaitu adanya ruang ksng yang akan membentuk saluran di dalam strukturnya. Pada  prses penyerapan atau katalisis, pemakaian elit akan mengakibatkan di$usi mlekul ke dalam ruang bebas atau hampa di antara kristal, sehingga dimensi dan lkasi saluran sangat penting. %istem saluran ada 0 macam, yaitu9 satu, dua dan tiga dimensi. Pada saluran satu dimensi mlekul hanya dapat bergerak ke satu arah saja. %aluran dua dimensi memberikan kemungkinan mlekul berdi$usi ke dua arah atau dalam satu bidang datar, sedangkan pada saluran tiga dimensi

1#

mlekul yang berdi$usi dapat bergerak ke semua arah atau sisi kristal. %aluran tersebut akan berulang tergantung dari system simetri kristal. +. Penyaring atau pemisah 9 >elit memiliki kemampuan untuk memisahkan berdasarkan perbedaan ukuran, bentuk dan plaritas dari suatu mlekul yang disaring. >elit dapat memisahkan suatu at tau mlekul gas dalam suatu campuran tertentu karena mempunyai ruang hampa yang cukup besar  dengan garis tengah yang bermacam-macam antara (R - /R, tergantung jenis elit2. lume dan ukuran garis tengah ruang hampa dala kisi-kisi kristal menjadi dasar kemampuan elit untuk bertindak sebagai penyaring mlekul.

A9li3asi di Indus)ri8

*. "ndustri Petrkimia S kasih cnth (. "ndustri Nuklir Skasih cnth 0. "ndustri igas Skasih cnth

!.#.!

Ni:3el Raney

 Nikel Baney adalah sejenis katalis padat yang terdiri dari butiran halus ali nikelalumunium yang digunakan dalam berbagai prses industri. "a dikembangkan  pada tahun *6(1 leh insinyur 'merika Murray Baney*U sebagai katalis alternati$  untuk hidrgenasi minyak nabati pada berbagai prses industri. aru-baru ini, ia digunakan sebagai katalis hetergen pada berbagai macam sintesis rganik, umumnya untuk reaksi hidrgenasi.  Nikel Baney dihasilkan ketika ali nikel-aluminium diberikan natrium hidrksida  pekat. Perlakuan yang disebut Jakti=asiJ ini melarutkan keluar kebanyakan aluminium dalam ali tersebut. %truktur berpri-pri yang ditinggalkan mempunyai luas permukaan yang besar, menyebabkan tingginya akti=itas katalitik katalis ini. !atalis ini pada umumnya mengandung /+ nikel berdasarkan massa,  berkrespndensi dengan dua atm nikel untuk setiap atm aluminium. 'luminium membantu menjaga stuktur pri katalis ini secara keseluruhan.

1&

5leh karena Baney merupakan merek dagang #. B. race and 8mpany, hanya  prduk-prduk yang diprduksi leh di=isi race Da=isn perusahaan itu saja yang bleh disebut sebagai JNikel BaneyJ. Nama alternati$ Jkatalis kerangkaJ atau Jkatalis lgam-spnsJ digunakan untuk merujuk pada katalis yang mempunyai si$at-si$at $isika dan kimia yang mirip dengan nikel Baney. Si5a);si5a)8

%ecara makrskpis, nikel Baney terlihat sebagai bubuk halus yang berwarna kelabu. %ecara mikrskpis, setiap partikel pada bubuk ini terlihat seperti jaring tiga dimensi, dengan ukuran dan bentuk pri-pri yang tidak tentu yang dibentuk selama prses pelindian. Nikel Baney secara struktural dan termal stabil, serta mempunyai luas permukaan ET yang besar. %i$at-si$at ini merupakan akibat langsung dari prses akti=asi, yang juga mengakibatkan akti=itas katalitik katalis yang relati$ tinggi. %elama prses akti=asi, aluminium dilindi keluar dari $ase Ni'l0 dan Ni('l0 yang terdapat pada ali, sedangkan aluminium yang tersisa berada dalam bentuk  Ni'l. Pengeluaran aluminium pada beberapa $ase tertentu dikenal sebagai Jpelindian selekti$J. Dapat ditunjukkan bahwa $ase Ni'l berkntribusi dalam menjaga stabilitas struktural dan termal katalis. 5leh sebab itu, katalis ini cukup resistan terhadap dekmpsisi.0U Besistansi ini mengijinkan nikel Baney untuk disimpan dan digunakan kembali untuk beberapa peride waktuG namun, nikel Baney yang baru dibuat biasanya lebih dipilih untuk digunakan dalam labratrium. !arenanya, nikel Baney kmersial tersedia dalam bentuk Jakti$J dan Jtakakti$J. Cuas permukaan katalis biasanya ditentukan dengan pengukuran ET menggunakan gas yang akan secara selekti$ terserap pada permukaan lgam misalnya hidrgen2. Dengan menggunakan pengukuran ini, ditemukan bahwa hampir semua luas permukaan yang terpajan eHpsed2 pada partikel katalis mempunyai nikel pada permukaannya.(U 5leh karena nikel merupakan lgam akti$ katalis, luas permukaan nikel yang besar mengimplikasikan terdapatnya luas  permukaan yang besar yang tersedia untuk sebuah reaksi untuk berjalan secara  bersamaan, mere$leksikan peningkatan akti=itas katalitik. Nikel Baney yang 1

tersedia secara kmersial memiliki luas permukaan rata-rata *)) mV per gram katalis.(U 'kti=itas katalitik yang tinggi, diikuti dengan $akta bahwa hidrgen terserap ke dalam pri-pri katalis selama akti=asi, menjadikan nikel Baney sebagai katalis yang berguna untuk banyak reaksi hidrgenasi. %tabilitas termal dan strukturalnya tidak terurai pada temperatur yang tinggi2 mengijinkan penggunaan katalis ini  pada kisaran kndisi reaksi yang luas. %elain itu, slubilitas nikel Baney bleh diabaikan pada kebanyakan pelarut labratrium umum, terkecuali pada asam mineral seperti asam klrida, dan densitasnya yang relati$ tinggi antara 1 sampai @ gLcmW2 juga mem$asilitasi pemisahan $ase cair setelah reaksinya selesai. A9li3asi di Indus)ri

8nth praktis penggunaan nikel Baney dalam industri ditunjukkan pada reaksi di  bawah ini, di mana benena direduksi menjadi siklheksana. Beduksi struktur  heksa cincin benena sangatlah sulit dicapai jika menggunakan prses kimia lainnya, namun hal ini dapat dicapai secara e$ekti$ menggunakan nikel Baney. !atalis hetergen lainnya, seperti katalis yang menggunaan unsur-unsur glngan  platinum dapat digunakan untuk mencapai hasil yang sama, namun penggunaan katalis jenis ini lebih mahal dan lebih sulit diprduksi daripada nikel Baney. %etelah reaksi ini, siklheksana dapat digunakan untuk sintesis asam adipat, bahan  baku untuk prduksi industri pliamida seperti niln. enena secara rutin direduksi menjadi siklheksana menggunakan nikel Baney untuk prduksi niln.

!.#."

Ka)alis ?ie'ler@Na))a

!atalis >ieglerSNatta, dinamakan menurut nama !arl >iegler dan iuli Natta, suatu katalis yang digunakan dalam sintesis plimer *-alkena X-le$in2. Dua

1(

kelas yang luas dari katalis >iegler-Natta yang digunakan, dibedakan leh kelarutannya9 - !atalis yang didukung secara hetergen berdasarkan pada senyawa yang digunakan dalam reaksi plimerisasi dalam kmbinasinya dengan kkatalis, senyawa rganlgam seperti trietilaluminium, 'l8 (A+20. !elas katalis ini mendminasi industri. - !atalis hmgen biasanya berdasarkan pada kmpleks Ti, >r atau A$. Mereka ini biasanya digunakan dalam kmbinasinya dengan kkatalis rganaluminium yang berbeda, metilaluminksan atau metilalumksan, M'52. !atalis ini secara tradisinal termasuk metalsen tetapi juga $itur  ligan multidentat berbasis ksigen-dan nitrgen. !atalis >iegler-Natta digunakan untuk memplimerisasi *-alkena terminal etilena dan alkena dengan ikatan rangkap =inil2 %ekurang-kurangnya ada *) plimer yang dibuat menggunakan katalis >ieggler Natta, yaitu9 - Plietilena - Pliprpilena - !plimer etilena - Plibutena-* - Plimetilpentena - Plisikle$in - Plibutadiena - Pliisprena - Pli-al$a-le$in amr$ 'P'52 - Pliasetilena

10

BAB III PENUTUP

".1

Kesi%9ulan

erdasarkan pembahasan di atas, maka dapat disimpulkan bahwasanya9 *. !atalis mempunyai peranan penting dalam perkembangan dunia industri. 8ara kerja katalis yang meningkatkan laju reaksi diman$aatkan dalam berbagai industri kimia, misalnya9 industri petrkimia-gas, industri makanan, dan industri kimia lainnya. (. 7enis-jenis katalis yang sering digunakan di industri antara lain9 elit, nikel, >iegler-Natta, ?riedle-8ra$ts, dll

".!

Saran

.%tudi literatur mengenai katalisis dan katalisatr perlu dilakukan secara lebih mendalam. Diperlukan data-data mengenai katalis untuk melakukan percbaan baik skala labratrium maupun skala pilt plant.

1

DATAR PUSTAKA

'tkins, P #. "66&. Physical Chemistry, +th  ed 5H$rd9 5H$rd Fni=ersity Press 'rthur '. ?rst dan B. Pearsn. *61*.  Kinetics and Mechanism 2rd 9 New Yrk 9 7hn #illey and %ns "nc 5Htby D #, illis, A . P, Nachtrieb N. A, ())*,  Principles o Modern Chemistry, E.M. Mc8ash ())*2. S!race Chemistry. 5H$rd Fni=ersity Press9 5H$rd Endang # Caksn ", s anas YC. ())0,  Kimia "isi#a $ . 7akaria9 Fni=ersitas Terbuka

23