maupun sebagai padatan pengemban logam aktif. Zeolit Y berfungsi sebagai pengemban logam-logam transisi antara lain logam Ni dan Mo. Logam Ni dan Mo
dapat digunakan sebagai logam pengemban karena mempunyai sifat aktivitas dan selektivitas yang tinggi tetapi tidak terdeaktivasi Yusnani, 2008.
Pada reaksi katalitik tir karet dengan menggunakan katalis bimetal yang diembankan pada zeolit dapat mengalami reaksi kompetisi antara polimerisasi
dengan perengkahan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh katalis Mo-NiZeolit Y terhadap terjadinya reaksi kompetisi pada tir karet tersebut
sehingga menarik dipelajari.
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah
a. Reaksi antara katalis dengan tir karet dipengaruhi banyaknya tir dan berat
katalis yang digunakan, laju alir gas pembawa, suhu, dan waktu kontak katalis dengan tir karet.
b. Kandungan senyawa yang beragam dalam tir karet membuat penguapan
reaktan tidak seragam. 2.
Batasan Masalah Berdasarkan identifikasi masalah tersebut, maka dibuat batasan masalah
sebagai berikut : a.
Reaksi dilakukan dengan metode sistem alir b.
Reaksi dilakukan pada variasi temperatur 200
o
C, 250
o
C, 300
o
C, dan 350
o
C dengan laju gas pembawa H
2
dibuat konstan sebesar 10 mLmenit. c.
Waktu pengambilan produk setiap 15 menit sebanyak 5 kali. d.
Guna mempermudah analisa maka digunakan asumsi bahwa hidrokarbon dengan jumlah C
≤12 dianggap sebagai hidrokarbon fraksi ringan, sedangkan hidrokarbon dengan jumlah C
≥13 dianggap sebagai hidrokarbon fraksi berat. e.
Berat katalis Mo-NiZeolit Y yang digunakan konstan sebanyak 1 gram dan volume tir karet sebanyak 5 mL.
3. Rumusan Masalah
3
a. Bagaimana pengaruh suhu terhadap kecenderungan terjadinya reaksi kompetisi antara perengkahan dan polimerisasi?
b. Bagaimana pengaruh waktu terhadap perkembangan produk?
C. Tujuan Penelitian
a. Mempelajari pengaruh suhu terhadap kecenderungan reaksi kompetisi
tersebut. b.
Mempelajari pengaruh waktu terhadap perkembangan produk.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : a.
Meningkatkan pemanfaatan zeolit sebagai sebagai katalis. b.
Meningkatkan nilai guna ban bekas sebagai salah satu sumber hidrokarbon.
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Zeolit
a. Zeolit Y
Zeolit Y dilihat dari struktur asalnya, merupakan salah satu jenis zeolit yang tersusun atas sangkar-sangkar sodalit yang disatukan melalui perluasan
cincin-6 dan bergabung melalui bidang heksagonal, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Struktur dalam sangkar besar berdiameter 1,3 nm, mempunyai
tetrahedral setiap pembukaan cincin-12. Diameter cincin-12 berukuran 0,74 nm memungkinkan molekul yang lebih besar masuk dalam sangkar. Zeolit Y
merupakan zeolit bersilika tinggi dengan rasio SiAl antara 2 sampai 5.
Gambar 1. Struktur Zeolit Y dengan Pembukaan Cincin-12 Augustine, 1996 dalam Yusnani, 2008
Zeolit adalah kristal alumino silikat dari elemen grup IA dan grup IIA seperti natrium, kalium magnesium, dan kalsium. Secara kimia zeolit dapat ditulis
dengan rumus empirik :
M
2n
O.Al2O3.ySiO2.wH2O
dimana : y adalah 2 atau lebih besar
n adalah valensi kation w melambangkan air yang terkandung didalamnya.
Ulfah, 2006 4
5
Struktur zeolit Y merupakan kristal mineral alumino-silikat yang terbentuk dari koordinasi polihedral [SiO
4
]
4-
dan [AlO
4
]
5-
dengan sistem kerangka terbuka dengan rongga-rongga dan pori-porinya ditempati oleh kation dan molekul air.
Setiap ion silikon mempunyai muatan 4+ yang dinetralkan oleh 4 oksigen tetrahedral yang mengelilinginya, sehingga tetrahedral dari silika bermuatan
netral. Tetrahedral alumina mempunyai muatan -1, karena ion aluminium yang bermuatan +3 berikatan dengan empat ion oksigen. Muatan negatif tersebut
dinetralkan oleh kation penyeimbang yang terdapat di luar kerangka Gates, 1992.
Kation diluar kerangka zeolit bersifat mudah tertukar, biasanya ion logam Na
+
yang menetralkan muatan listrik spesies AlO
4 -
. Kation logam diluar kerangka yang dapat ditukar dengan kation lain melalui proses pertukaran kation, dimana
kation tersebut berada dekat dengan tetrahedral AlO
4 -
sebab muatan negatif lebih banyak terdapat di lokasi tersebut. Struktur alumina-silikat bentuk natrium
ditunjukan pada Gambar 2. Apabila kation Na
+
ditukar dengan kation Ca
2+
, maka satu kation Ca
2+
sebanding dengan dua muatan tetrahedral AlO
4 -
. Struktur alumina-silikat bentuk kalsium dapat ditunjukan pada Gambar 3.
Gambar 2. Struktur alumina-silikat bentuk natrium Gates, 1992
Gambar 3. Struktur alumina-silikat bentuk kalsium Gates, 1992 Zeolit Y mempunyai gugus fungsional yang dapat diketahui dengan
instrumen FTIR. Zeolit Y pada spektra IR terdiri dari dua jenis vibrasi yaitu vibrasi internal, yang terkait dengan vibrasi SiO
4
dan AlO
4
sebagai unit 6
pembangun kerangka zeolit Y dan vibrasi eksternal, yang terkait dengan ikatan- ikatan eksternal antar tetrahedral. Sedangkan daerah vibrasi zeolit Y dibagi
menjadi lima daerah utama, yang masing-masing terkait dengan jenis yang spesifik dari vibrasi.
1 Rentangan Asimetri 900-1250 cm
-1
Rentangan daerah ini berhubungan dengan rentangan asimetri O-Si-O dan O-Al-O. Rentangan asimetri internal dari unit bangun primer memberikan pita
serapan kuat 1020 cm
-1
. Puncak yang lebar pada 1100 cm
-1
disebabkan rentangan asimetri eksternal yang disebabkan ikatan antar tetrahedral.
2 Rentangan Simetri 680-850 cm
-1
Rentang daerah ini berhubungan dengan rentang O-Si-O dan O-Al-O. Vibrasi eksternal pada 700-780 cm
-1
pita ini sangat lemah, model rentangan simetri sensitif terhadap perubahan komposisi Si-Al kerangka zeolit Y.
Frekuensi akan bergeser ke arah yang lebih rendah dengan meningkatnya jumlah atom tetrahedral alumunium.
Walaupun spektrum IR suatu molekul poli atom sangat rumit untuk dianalisis dalam setiap absorbsi, gugus fungsional untuk suatu molekul tampak
pada daerah-daerah yang cukup spesifik. Pada Tabel 1 dapat dilihat nilai serapan frekuensi IR dari beberapa gugus fungsi.
Tabel 1. Frekuensi IR beberapa gugus-gugus fungsi ±15 cm
-1
No Gugus fungsi
Frekuensi cm
-1
Jenis Vibrasi Keterangan
1 -NH
2
amina primer 3400-3500 Ulur N-H
2 serapan 1560-1640
Tekuk N-H 700-850
Tekuk N-H duplet
2 -NH amina skunder 3310-3450 Ulur N-H
1 serapan 3 -Si-O-Si
1030-1140 Ulur Si-O-Si
Asimetri 4 -Si-O-Si
450 Tekuk Si-O-Si Keluar bidang
5 -O-H 3600-3650
Ulur O-H monomer
3200-3500 Ulur O-H
1180-1260 Ulur C-O
fenol Silverstein, 1984
7
Besarnya logam katalis yang teremban dalam pengemban zeolit Y dapat dianalisis dengan menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy AAS. Jumlah
logam yang dapat diukur dengan AAS ini kurang lebih 60 logam termasuk logam alkali dan alkali tanah. Metode ini memerlukan waktu yang cepat untuk
melakukan percobaan Hendayana, 1994. Zeolit Y mempunyai kandungan logam Si dan Al. Di samping itu terdapat molekul air dan ion-ion yang dapat
dipertukarkan seperti Na
+
, K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Ba
2+
, Sr
2+
dan Fe
3+
. Selain itu unsur- unsur yang ditentukan dengan AAS yaitu kandungan logam Ni dan Mo yang
terdapat dalam katalis. Setiap unsur logam yang dideteksi menggunakan AAS mempunyai kondisi optimum yang berbeda-beda.
Keasaman merupakan salah satu karakter penting dari suatu padatan yang berfungsi sebagai katalis dalam proses katalitik Bekkum, et al., 1991. Penentuan
keasaman padatan atau katalis dapat dilakukan secara gravimetri yaitu dengan menimbang padatan sebelum dan sesudah mengadsorpsi basa. Basa yang sering
digunakan sebagai zat teradsorpsi adalah quinolin, piridin, piperidin, trimetilamin, n-butilamin, pirol, dan amonia. Menurut hasil penelitian yang dilakukan oleh Yin
dkk 1999 melaporkan bahwa NH
3
dapat digunakan sebagai molekul uji keasaman suatu padatan, dimana basa organik teradsorpsi pada padatan yang
terjadi melalui transfer pasangan elektron dari molekul adsorbat ke situs asam Lewis Satterfield, 1980. Jumlah basa yang teradsopsi secara kimia pada
permukaan padatan merupakan jumlah gugus aktif pada permukaan padatan tersebut Trisunaryanti, 1986. Jumlah basa yang teradsorpsi secara kimia pada
permukaan padatan menunjukkan banyaknya gugus asam aktif pada permukaan padatan.
Analisis luas permukaan spesifik, volume total pori dan rerata jari pori dilakukan dengan metode yang dikembangkan oleh Brunauer, Emmet dan Teller
BET didasarkan pada fenomena adsorpsi gas lapis tipis tunggal yang
berlangsung pada temperatur tetap Augustine, 1996 dalam Yusnani, 2008. Instrumen yang digunakan adalah Surface Area Analyzer NOVA-1000. Penentuan
luas permukaan spesifik juga dapat ditentukan dengan metode adsorpsi methylen
blue . Luas permukaan spesifik ditentukan oleh banyaknya methylen blue yang
dapat diserap oleh katalis, pengukurannya dengan menggunakan absorbansi yang diperoleh setelah methylen blue diadsorp oleh katalis pada kurun waktu tertentu.
b. Zeolit Sebagai Katalis Perengkah
Penggunaan penting zeolit adalah sebagai katalis heterogen. Kebanyakan katalis zeolit digunakan dalam penyulingan minyak bumi, misalnya penggunaan
zeolit Y yang stabil dalam perengkahan katalitik. Beberapa karakter penting dari zeolit Y yang dapat menjadikannya sebagai katalis perengkah yang mempunyai
aktivitas dan selektifitas tinggi adalah sebagai berikut: 1
Mempunyai Situs Asam Aktif Zeolit Y digunakan secara industri sebagai katalis perengkah
didasarkan situs asam Brönsted. Situs asam Brönsted yang berasal dari gugus hidroksil dalam struktur pori zeolit Y menentukan aktivitas zeolit Y sebagai
katalis. Bentuk terprotonasi dari H-Zeolit Y mengandung gugus hidroksil dimana proton berhubungan dengan muatan negatif kerangka oksigen dalam
tetrahedral alumina, seperti disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Bentuk H-Zeolit Y Gates, 1992 Gugus Lewis terjadi melalui proses dehidroksilasi dari dua gugus
hidroksi akibat pemanasan pada temperatur tinggi, di atas 550
o
C seperti ditunjukan pada Gambar 5.
Gambar 5. Pembentukan Situs Lewis Dyer, 1988 dalam Yusnani, 2008 9
Situs Lewis tersebut belum stabil, karena masih adanya uap air dan dapat distabilkan dengan mengeluarkan Al dari kerangka membentuk situs Lewis
sebenarnya, seperti disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Situs Lewis Sebenarnya Dyer, 1988 dalam Yusnani, 2008 2
Mempunyai selektivitas yang tinggi untuk menghasilkan produk. Katalis zeolit Y mempunyai selektivitas yang tinggi untuk
menghasilkan produk fraksi bensin gasolin dari perengkahan fraksi berat minyak bumi.
3 Mempunyai struktur kristal yang sangat teratur, ukuran pori yang seragam
mengakibatkan hanya molekul reaktan dengan ukuran yang lebih kecil dari ukuran tertentu dapat bereaksi.
4 Mempunyai kestabilan panas yang tinggi
Zeolit Y mempunyai kestabilan panas yang tinggi, menghasilkan sedikit karbon, sehingga mudah diregenerasi kembali dan mempunyai
umur pakai yang panjang. Zeolit Y sebagai katalis mempunyai keunggulan karena struktur kristal
yang sangat teratur, ukuran pori yang seragam dan adanya gugus hidroksil yang sangat asam yang merupakan situs aktif dalam katalisis. Penggunaan zeolit Y
sebagai katalis perengkahan mempunyai beberapa keuntungan antara lain, aktivitas katalis yang tinggi, mampu menghasilkan bensin lebih banyak dan lebih
stabil pada suhu yang tinggi. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zeolit alam dan zeolit alam aktif telah dipelajari dengan hasil penelitian menunjukkan bahwa
zeolit alam dan zeolit alam aktif stabil sampai suhu 800
o
C dan pada suhu 500
o
C memberikan aktivitas yang paling baik Maryani, 2005. Peningkatan daya guna
zeolit khususnya zeolit Y dapat dilakukan salah satunya sebagai pengemban katalis logam yang banyak dibutuhkan oleh kalangan industri.
c. Modifikasi Zeolit
Modifikasi zeolit diperlukan untuk menghasilkan zeolit dalam bentuk kation yang berbeda, komposisi kerangka dan simetri dari struktur. Beberapa
teknik yang dilakukan untuk memodifikasi zeolit antara lain dengan pertukaran ion, kalsinasi dan dealuminasi. Pertukaran ion dalam zeolit adalah proses dimana
kation dalam kerangka zeolit diganti dengan kation dari larutan. Salah satu contoh pertukaran ion yang terjadi dalam zeolit adalah pembentukan NH
4
-zeolit ammonium zeolit.
Kalsinasi adalah perlakuan termal terhadap NH
4
-zeolit maupun H-zeolit pada suhu yang relatif tinggi biasanya pada 500
o
C dalam furnace. Kalsinasi ini bertujuan untuk menghilangkan pengotor organik setelah zeolit disintesis. Zeolit
dengan kandungan aluminiun tinggi, kurang stabil pada suhu yang tinggi. Oleh karena itu penting untuk mengoptimalkan kandungan aluminium dalam zeolit
dengan cara dealuminasi. Ada beberapa teknik dealuminasi yaitu dengan perlakuan menggunakan asam dan pengaliran uap air panas hidrotermal.
Perlakuan dengan asam dapat melepaskan aluminium dari kerangka. Sedangkan perlakuan dengan uap air akan mengeluarkan aluminium dari kerangka tetrahedral
ke posisi diluar kerangka, tetapi tidak menghilangkan aluminium dari zeolit. Perlakuan dengan uap air panas ini memerlukan suhu yang tinggi dan
menghasilkan spesies aluminium kationik dan aluminium netral Yusnani, 2008.
2. Katalis
a. Pengertian Katalis
Definisi katalisator, pertama kali ditemukan oleh Oswald, yaitu suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa mengubah besarnya energi
yang menyertai reaksi tersebut. Lebih lanjut, Oswalt 1902 mendefinisikan katalisator sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu reaksi tanpa terdapat
11
sebagai produk akhir reaksi. Bell 1941 menjelaskan substansi yang dapat disebut sebagai katalisator suau reaksi adalah ketika sejumlah tertentu substansi
ditambahkan maka akan megakibatkan laju reaksi bertambah dari laju pada keadaan stoikiometri biasa. Semua definisi diatas memasukkan kategori
katalisator sebagai substansi yang menaikkan laju reaksi dan dalam hal ini tidak mengganggu kesetimbangan Triyono, 1994 dalam Yusnani, 2008.
b. Katalis Bimetal
Suatu campuran logam biasanya berupa paduan logam atau senyawa interlogam dari dua logam aktif katalitik atau salah satunya diantaranya, dimana
kedua komponen berada dalam jumlah yang relatif besar. Banyak hal yang ditunjukkan dalam penggunaan katalis campuran logam untuk berbagai reaksi.
Hal ini berdasarkan kenyataan bahwa katalis campuran logam dapat menunjukkan reaktivitas dan selektivitas yang lebih besar daripada apabila logam tersebut
digunakan secara sendiri-sendiri. Penelitian dari Siswodiharjo 2006 menunjukkan bahwa katalis bimetal NiMoZeolit alam aktif memiliki efektivitas
katalis yang lebih baik daripada katalis monometalnya NiZeolit dan MoZeolit pada reaksi hidrorengkah terhadap parafin.
Logam-logam Ni dan Mo di dalam reaksi katalisis mempunyai salah satu fungsi penting untuk mengatomkan atau mengaktifkan molekul-molekul diatomik
atau poliatomik dan kemudian memberikan atom-atom atau molekul-molekul aktif tersebut ke molekul reaktan yang lain. Logam Ni merupakan logam transisi
golongan VIIIB pada Sistem Periodik Unsur dengan kofigurasi elektron [Ar] 3d
8
4s
2
. Logam Mo merupakan unsur transisi dari golongan VIB pada Sistem Periodik Unsur yang mempunyai sifat relatif inert atau sedikit bereaksi dengan larutan
asam dan alkali. Logam Mo mempunyai konfigurasi elektron [Kr] 4d
5
5s
1
. Karena distribusi elektron pada orbital-orbital atom harus mengikuti aturan Hund, maka
didalam Ni maupun Mo terdapat elektron yang tidak berpasangan dalam orbital d. Pada mekanisme reaksi yang menggunakan katalis padatan, terjadi
adsorpsi molekul-molekul reaktan pada permukaan padatan logam yang memiliki elektron yang tidak berpasangan pada orbital d merupakan dasar yang tepat dalam
aksi katalitik permukaan logam. Kemampuan logam Ni dan Mo dalam 12
mengkatalisis reaksi sangat berkaitan dengan keberadaan elekton pada orbital d yang berbaur dengan keadaan elektronik orbital s dan p yang terdekat, sehingga
timbul keadaan elektronik berenergi rendah dalam jumlah yang besar dan orbital kosong yang sangat ideal untuk reaksi katalis Hegedus, 1987 dalam Yusnani,
2008. c.
Katalisis Sistem Logam Pengemban Logam-logam transisi Mo dan Ni sangat aktif untuk katalisis, tetapi
dalam keadaan murni diperlukan biaya yang sangat tinggi untuk mendapatkan luas permukaan dan volume yang besar. Cara yang mudah untuk mendapatkan
katalis yang mempunyai luas permukaan komponen aktif yang luas dan mudah dalam pemakaiannya adalah dengan mendispersikan komponen aktif pada
pengemban. Cara ini dapat menghasilkan katalis dengan efisiensi yang tinggi, luas permukaan spesifik logam maksimum, menaikkan stabilitas termal sehingga
waktu hidup katalis menjadi lebih lama dan menghasilkan katalis yang mudah diregenerasi.
Pemilihan pengemban merupakan langkah awal yang sangat penting dalam proses pembuatan katalis logam-pengemban. Pengemban akan menentukan
luas permukaan, porositas, stabilitas, aktivitas dan selektivitas katalis. Bahan pengemban yang banyak digunakan pada industri adalah pengemban aktif,
misalnya alumina, alumina-silikat, dan zeolit Triyono, 1994 dalam Yusnani, 2008.
Variabel penting terhadap karakter katalis sistem logam pengemban yang menentukan aktivitas katalitik reaksinya antara lain jumlah katalis, ukuran katalis,
temperatur sistem, gas yang digunakan, tekanan dan konsentrasi berat logam teremban. Konsentrasi logam prekursor yang terlalu kecil menyebabkan logam
yang teremban sedikit, namun konsentrasi yang terlalu besar menyebabkan jumlah logam disekitar pori pengemban melimpah bulk. Hal ini akan menyebabkan
terjadinya penumpukan logam, akibatnya logam yang masuk ke dalam pori pengemban tidak optimal sehingga kurang efisien. Karakter katalitik baik jika
jumlah logam yang teremban mencapai jumlah yang optimal disertai proses dispersi yang merata Yusnani, 2008.
d. Metode Pengembanan Logam
Metode preparasi yang umum digunakan untuk menempatkan komponen aktif logam ke dalam pengemban adalah metode impregnasi. Prinsip impregnasi
adalah memasukkan katalis logam secara paksa kedalam rongga-rongga pengemban. Impregnasi juga merupakan prosedur yang umum untuk membuat
katalis bimetal. Katalis bimetal dapat dibuat dengan koimpregnasi yaitu kedua garam logam dimasukkan dalam waktu yang sama atau dengan impregnasi
terpisah yaitu garam logam pertama dimasukkan kemudian diikuti garam logam yang kedua. Dalam koimpregnasi, letak dan sifat logam dalam pengemban
tergantung pada jenis garam prekursor yang digunakan dan kecenderungan untuk membentuk paduan dua komponen Augustine, 1996 dalam Yusnani, 2008.
Sedangkan dalam impregnasi terpisah diharapkan logam dapat terdispersi secara merata karena tidak adanya kompetisi antara logam untuk masuk dalam
pengemban. e.
Aktivasi Katalis Bimetal Tahap aktivasi yang meliputi pengeringan, kalsinasi, oksidasi, dan reduksi
digunakan untuk meratakan distribusi logam dalam pengembanan. Pengeringan bertujuan untuk menghilangkan pelarut yang digunakan dengan perlakuan termal.
Kalsinasi merupakan pemanasan pada suhu yang relatif tinggi di dalam furnace
. Kalsinasi bertujuan untuk menghilangkan pengotor-pengotor organik, menguraikan senyawa logam serta memperbesar struktur permukaan pengemban.
Kalsinasi mempengaruhi mobilitas logam dalam pengemban dan interaksi antar logam dan pengemban. Aliran gas inert seperti gas nitrogen diperlukan untuk
memperoleh mobilitas logam yang merata di setiap struktur permukaan katalis. Menurut Augustine 1996, kalsinasi yang dilakukan sebelum reduksi akan
memberikan logam yang lebih terdispersi daripada direduksi secara langsung. Oksidasi bertujuan untuk merubah garam prekursor yamg mungkin masih
tersisa pada proses kalsinasi diubah menjadi bentuk oksida. Oksidasi juga diperlukan agar komponen aktif logam membentuk oksida sehungga terdistribusi
lebih baik dalam pengembanan. Proses oksidasi dilakukan menggunakan aliran gas oksigen pada temperatur dan waktu tertentu.
14
Reduksi merupakan proses aktivasi yang terakhir dengan menggunakan gas hidrogen pada temperatur 400
o
C sampai dengan 600
o
C, untuk mengubah senyawa logam atau oksidanya menjadi logam bilangan oksidasi = 0 sebagai
situs asam Lewis. Reduksi diperlukan karena senyawa logam yang terdapat dalam pengembanan merupakan oksida yang terbentuk dari garam logam selama tahap
kalsinasi atau berupa garam itu sendiri. Proses reduksi berlangsung seperti pada reaksi berikut:
MO
s
+ H
2g
M
s
+ H
2
O Dimana: M = Logam
Augustine, 1996 dalam Yusnani, 2008
3. Reaksi Perengkahan
Reaksi perengkahan adalah proses pemecahan ikatan karbon-karbon pada hidrokarbon yang mempunyai berat molekul besar menjadi berat molekul rendah.
Pelaksanaan perengkahan tergantung pada alat, bahan dan cara pemanasan. Perengkahan dengan reactor secara batch sering digunakan untuk mengolah bahan
dalam jumlah kecil atau untuk proses katalitik. Umpan dan katalisator bersama- sama dipanaskan dalam reaktor dan uap yang dihasilkan diembunkan dengan alat
pendingin. Kelemahan perengkahan dengan reaktor ini adalah katalis sulit untuk diregenerasi dan cepat terjadi penutupan pada pori katalis Fatmawati, 2003.
a. Perengkahan Termal
Hidrokarbon akan mengalami perengkahan termal melalui pembentukan radikal bebas pada temperatur tinggi. Tahap awalnya adalah pemecahan homolitik
pada ikatan C-C yang diperlihatkan pada persamaan reaksi 1. R
1
CH
2
CH
2
R
2
R
1
C
∙
H
2
+ C
∙
H
2
R
2
1
Radikal-radikal tersebut dapat membentuk etilena dan radikal primer selanjutnya. Menurut aturan β empiris, pemutusan ikatan terjadi pada ikatan C-C
yang posisinya β terhadap atom C yang memiliki elektron tidak berpasangan. Persamaan reaksi 2 menggambarkan terjadinya pemutusan ikatan C-C.
15
R CH
2
CH
2
C
∙
H
2
R C
∙
H
2
+ CH
2
CH
2
2 Radikal primer yang baru terbentuk akan mengalami pemutusan β
sehingga menghasilkan etilena dan radikal dengan jumlah atom C yang lebih kecil sampai radikal metil terbentuk. Radikal metil akan mengambil radikal hidrogen
sehingga terbentuk metana dan radikal sekunder. Radikal sekunder ini akan menghasilkan olefin dan radikal primer kembali yang diperlihatkan pada
persamaan reaksi 3 Gates et al., 1979.
C
∙
H
3
+ RCH
2
CH
2 5
CH
3
CH
4
+ RCH
2
CH
2 3
C
∙
HCH
2
CH
3
R CH
2
CH
2
C
∙
H
2
+ H
2
C CHCH
2
CH
3
3 b.
Perengkahan Katalitik Perengkahan katalitik terjadi melalui pembentukan ion karbenium. Ion
karbenium atau karbokation ini dapat terbentuk melalui berbagai jalan, diantaranya melalui interaksi antara asam kuat dengan olefin seperti ditunjukan
pada persamaan reaksi 1 Gates, 1992.
R
1
CH CH
R
2
+ H
+
R
1
CH
2
C
+
H R
2
1
Ion karbenium yang sudah terbentuk dapat mengalami pemutusan rantai pada posisi beta pemutusan ikatan C-
C pada lokasi β untuk membentuk olefin dan ion karbenium baru pers 2 Weitkamp, 1999 dalam Ginanjar, 2003.
R CH
2
C
+
H R
2
R
1 +
+ CH
2
CH R
2
2
β-scission
16
Bersamaan dengan reaksi perengkahan, ion karbenium juga mengalami reaksi isomerisasi Gates, 1992 dan polimerisasi Olah et al., 1995 dalam
Ginanjar, 2003. Kestabilan karbenium meningkat seiring dengan urutan karbenium tersier sekunder primer metil. Hal ini menyebabkan karbenium
primer memilki kecenderungan untuk berisomerisasi menjadi karbenium sekunder atau tersier melalui penataan ulang yang melibatkan baik pergeseran hidrogen
maupun pergeseran metil Gates, 1992.
4. Polimerisasi Dengan Adanya Logam Transisi
Polimerisasi merupakan reaksi kimia diaman dua molekul atau lebih bergabung membentuk molekul yang lebih besar. Reaksi katalitik dengan adanya
penambahan logam transisi dapat terjadi reaksi penggabungan. Reaksi penggabungan dengan logam transisi terjadi apabila satu atom atau lebih
bergabung diantara dua atom yang saling berikatan bersama. Rangkaian penggabungan tersebut diidentikan dengan pengambilalihan ikatan koordinasi dari
atom logam atau ion dimana menghasilkan penyisipan satu ligan diantara logam dan ligan yang lain. Mekanisme reaksi polimerisasi senyawa ikatan rangkap
dengan adanya logam-logam transisi dapat ditunjukan pada Gambar 7.
Gambar 7. Polimerisasi dengan adanya logam transisi Gates, 1992 Reaksi penggabungan tersebut merupakan penyisipan dari bentuk cis
karena reaktan-reaktan berikatan cis satu dengan yang lain dalam koordinasi logam transisi. Perpindahan gugus hidrida, alkil, aril, dan ligan-ligan lain secara
intramolekuler yang berkoordinasi dengan olefin dan asetilen dapat terjadi dalam banyak reaksi katalitik Gates, 1992.
17
B. Kerangka Pemikiran
