Katalis Homogen Katalis Heterogen

2.5.1 Sifat Katalitik Unsur-unsur Transisi

Logam transisi dan senyawa-senyawanya dapat berfungsi sebagai katalis karena memiliki kemampuan mengubah tingkat oksidasi dan dapat mengadsorpsi substansi yang lain pada permukaan logam dan mengaktivasi substansi tersebut selama proses berlangsung. Katalis dibagi menjadi dua bagian yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisisnya. Sedangkan katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase sama dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisisnya Syukri, 1999.

2.5.1.1 Katalis Homogen

Cara kerja katalis homogen umumnya melibatkan pembentukan senyawa-senyawa kompleks antara yang bersifat tidak stabil dalam tahap-tahap reaksi. Katalis dengan reaktan membentuk kompleks antara yang mengakibatkan reaktan dalam kompleks menjadi aktif membentuk produk baru dengan disertai pelepasan kembali katalisatornya. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi sangat berperan dalam reaksi katalitik karena sifatnya mudah membentuk senyawa kompleks. Katalis homogen merupakan kelarutan dari molekul-molekul di dalam reaktan yang biasanya berada dalam keadaan cair. Keuntungan menggunakan katalis homogen yaitu katalis homogen mudah dikarakterisasi dan katalis mudah terdispersi secara efektif sehingga semua molekul dapat bereaksi dengan reaktan. Tetapi katalis ini sulit dipisahkan dari produk dan dapat terjadi korosi yang mengakibatkan hilangnya katalis pada saat perolehan kembali katalis Gates, dkk, 1979. Universitas Sumatera Utara Ni

2.5.1.2 Katalis Heterogen

Katalis heterogen dalam bentuk padatan banyak dipakai dalam bidang industri untuk reaksi-reaksi fase gas yang biasanya berlangsung pada suhu tinggi. Oleh karena logam-logam transisi mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan kuat, maka dapat memenuhi syarat untuk berperan sebagai katalisator. Salah satu keuntungan memakai katalis heterogen adalah bahwa produk reaksi langsung terpisah dari fase katalisnya, sehingga tidak memerlukan tahapan pemisahan khusus. Katalisastor padatan ini dapat berupa logam murni, paduan maupun senyawa oksidanya Sugiyarto, K.H.dan Suyanti, R.D., 2010. Selain memberikan permukaan yang luas, fase padat dimaksudkan memberikan bentuk pori-pori yang sesuai untuk media terjadinya reaksi secara efektif. Untuk itu, katalisator dapat dibuat dalam bentuk serbuk yang disebarkan pada suatu wadah atau suporter. Interaksi molekul-molekul gas reaktan dengan logam katalis dibedakan dalam dua jenis, fisisorpsi dan kemisorpsi. Pada fisisorpsi, molekul- molekul gas reakstan sekedar mengumpul terkonsentrasi pada permukaan lorong- lorong katalis. Sedangkan jenis kemisorpsi, molekul-molekul gas reaktan terpecah ikatannya sebagian atau seluruhnya karena melekat berikatan secara lemah dengan logam katalis, sehingga ikatan menjadi lemah atau reaktan berubah menjadi atom- atomnya yang bersifat aktif sehingga dengan mudah dapat membentuk ikatan baru antar reaktan. Logam-logam transisi mempunyai kecenderungan lebih mudah melakukan kemisorpsi terhadap molekul gas-gas tertentu relatif terhadap logam- logam lain sehingga cocok dipakai sebagai katalisator. Contoh skematik kemisorpsi molekul gas H 2 pada permukaan logam Ni ditunjukkan pada gambar berikut ini: Gambar 1. Model kemisorpsi molekul gas H 2 pada permukaan logam nikel H H H H Universitas Sumatera Utara Molekul atau atom reaktan yang mengalami fisisorpsi ataupun kemisorpsi ternyata dapat melakukan migrasi pada permukaan dengan aktif sehingga interaksi antara molekul-molekul atau atom-atom reaktan terjadi lebih aktif membentuk molekul produk; molekul produk ini kemudian akan mengalami desorpsi pelepasan dari permukaan logam katalisnya Sugiyarto, K.H.dan Suyanti, R.D., 2010. Salah satu contoh katalis heterogen adalah katalis nikel. Nikel merupakan logam transisi yang berada pada golongan VIIIB dan telah digunakan sebagai katalis. Penggunaan nikel telah banyak dikenal dalam reaksi organik yaitu sebagai katalis heterogen. Katalis nikel sebagai contoh nikel raney sering digunakan untuk reduksi katalitik Cotton dan Wilkinson,1989 Nikel Raney adalah sejenis katalis padat yang terdiri dari butiran halus aloi nikel-alumunium yang digunakan dalam berbagai proses industri. Katalis ini dikembangkan pada tahun 1926 oleh insinyur Amerika Murray Raney sebagai katalis alternatif untuk hidrogenasi minyak nabati pada berbagai proses industri. Baru-baru ini, katalis nikel digunakan sebagai katalis heterogen pada berbagai macam sintesis organik, umumnya untuk reaksi hidrogenasi. Katalis nikel sering juga disebut dengan katalis kerangka atau katalis logam spons digunakan untuk merujuk pada katalis yang mempunyai sifat-sifat fisika dan kimia yang mirip dengan nikel Raney. Nikel Raney dihasilkan ketika aloi nikel- aluminium diberikan natrium hidroksida pekat. Perlakuan yang disebut aktivasi ini melarutkan keluar kebanyakan aluminium dalam aloi tersebut. Struktur berpori-pori yang ditinggalkan mempunyai luas permukaan yang besar, menyebabkan tingginya aktivitas katalitik katalis ini. Katalis ini pada umumnya mengandung 85 nikel berdasarkan massa, berkorespondensi dengan dua atom nikel untuk setiap atom aluminium. Aluminium membantu menjaga stuktur pori katalis ini secara keseluruhan. Secara makroskopis, nikel Raney terlihat sebagai bubuk halus yang berwarna kelabu. Secara mikroskopis, setiap partikel pada bubuk ini terlihat seperti jaring tiga dimensi, dengan ukuran dan bentuk pori-pori yang tidak tentu yang dibentuk selama proses pelindian. Nikel Raney secara struktural dan termal stabil, serta mempunyai Universitas Sumatera Utara luas permukaan BET yang besar. Sifat-sifat ini merupakan akibat langsung dari proses aktivasi, yang juga mengakibatkan aktivitas katalitik katalis yang relatif tinggi. Selama proses aktivasi, aluminium diukeluarkan dari fase NiAl 3 dan Ni 2 Al 3 yang terdapat pada aloi, sedangkan aluminium yang tersisa berada dalam bentuk NiAl. Pengeluaran aluminium pada beberapa fase tertentu dikenal sebagai pelindian selektif. Dapat ditunjukkan bahwa fase NiAl berkontribusi dalam menjaga stabilitas struktural dan termal katalis. Oleh sebab itu, katalis ini cukup resistan terhadap dekomposisi. Resistansi ini mengijinkan nikel Raney untuk disimpan dan digunakan kembali untuk beberapa periode waktu; namun, nikel Raney yang baru dibuat biasanya lebih dipilih untuk digunakan dalam laboratorium. Karenanya, nikel Raney komersial tersedia dalam bentuk aktif dan takaktif. Luas permukaan katalis biasanya ditentukan dengan pengukuran BET menggunakan gas yang akan secara selektif terserap pada permukaan logam misalnya hidrogen. Dengan menggunakan pengukuran ini, ditemukan bahwa hampir semua luas permukaan pada partikel katalis mempunyai nikel pada permukaannya. Oleh karena nikel merupakan logam aktif katalis, luas permukaan nikel yang besar mengimplikasikan terdapatnya luas permukaan yang besar yang tersedia untuk sebuah reaksi untuk berjalan secara bersamaan, merefleksikan peningkatan aktivitas katalitik. Nikel Raney yang tersedia secara komersial memiliki luas permukaan rata-rata 100 m² per gram katalis. Contoh sederhana terjadi pada reaksi antara etana dengan hidrogen menggunakan katalis nikel adalah sebagai berikut : Sugiyarto, K.H.dan Suyanti, R.D., 2010.

2.6 Spektrofotometri Inframerah