B. Fungsi Katalis - ARTIKEL KATALIS

ARTIKEL KATALIS
TUGAS KIMIA FISIKA 2

OLEH
JASPERINA/14035053
PENDIDIKAN KIMIA

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
Katalis adalah suatu zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi kimia
dengan tujuan untuk memperbesar kecepatan reaksi. Jadi, katalis ikut terlibat

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 H2O2.
Katalis mempercepat laju reaksi dengan cara menyediakan suatu jalur
pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis ngurangin energi yang

dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. Adanya penambahan katalis akan
menyebabkan terbentuknya tahap-tahap reaksi tambahan, yaitu tahap pengikatan
katalis dan tahap pelepasan katalis pada akhir reaksi. Katalis ini sifatnya spesifik
lho guys, artinya hanya berfungsi untuk suatu reaksi tertentu. Dengan kata lain
penambahan katalis memberikan jalan baru bagi reaksi yang memiliki energi

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 akanberaksi 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 :
o Katalis gas NO2 pada pembuatan gas SO3.
o Katalis gas Cl2 pada penguraian N2O
 Katalis Heterogen.

Adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan wujud reaktannya. Reaksi
zat-zat yang melibatkan katalis ini, berlangsungnya di permukaan katalis tersebut
lho. Ini dia contohnya:
o Katalis logam Ni pada reaksi hidrogenasi etena ( C2H4 ).
o Katalis logam Rodium atau Iridium pada proses pembuatan asam etanoat.
o Katalis logam Ni pada proses pembuatan mentega.
o Katalis logam V2O5 pada reaksi pembuatan asam sulfat ( proses Kontak ).
o Katalis logam Fe pada reaksi pembuatan amonia ( proses Haber-Bosch )
 Biokatalis ( enzim ).
 Adalah katalis yang dapat mempercepat reaksi-reaksi kimia, tapi dalam tubuh
makhluk hidup.
 Mekanisme kerjanya dengan metode “ kunci dan gembok “ atau “ lock and key “
yang dipopulerkan oleh Emil Fischer.
 Contohnya :
Enzim amilase = membantu menghidrolisis amilum menjadi maltose di
mulut
Enzim katalase = menguraikan H2O2 menjadi O2 dan H2O
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
Fungsi katalis yaitu memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi)
dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya 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!
Suatu reaksi eksoterm AB(g) + C(g)

AC(g) + B(g). Reaksi ini

berlangsung lambat, karena energi aktivasinya (Ea) lebih besar dibanding energi
molekulnya. Hanya sebagian kecil molekul yang mencapai Ea.

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

.

Jadi katalis ikut ambil bagian dalam reaksi, memberi jalan baru melalui

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.
Iridium :

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.
Berbeda dengan spent katalis yang merupakan katalis yang telah kehilangan
fungsinya akibat berakhirnya umur pemakaian, kerusakan aktivitas katalis
biasanya terjadi pada katalis baru atau katalis yang sebenarnya belum habis umur

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
Katalis yang banyak digunakan di industri kimia dan industri minyak secara
bertahap akan kehilangan kemampuan katalitiknya akibat perubahan struktur,
keracunan, atau karena permukaan aktifnya tertutup oleh material lain.
Penggantian katalis dilakukan bila tingkat aktivitasnya sudah tidak memenuhi
kriteria yang dibutuhkan dalam proses oleh penggunanya. Katalis yang sudah
jenuh atau sudah tidak berfungsi sebagaimana mestinya biasa disebut spent
katalis.
Komposisi 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
Regenerasi dan penggunaan kembali katalis

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
Perubahan struktur katalis secara signifikan atau keracunan yang parah
akibat penggunaan seringkali bersifat tidak berbalik. Kondisi ini menyebabkan
katalis tidak memungkinkan untuk diregenerasi untuk digunakan kembali. Pada
kondisi ini, katalis harus dikeluarkan dari unit operasi, dan jika memungkinkan
dikirim untuk pengambilan sebagian atau seluruh komponen, atau digunakan
sebagai bahan baku proses yang lain seperti fluid cracking catalyst untuk
pembuatan semen, misalnya.
Penghancuran spent katalis dengan diikuti pengambilan kembali material
tertentu merupakan metode yang telah diterapkan secara meluas dalam
penanganan spent katalis. Banyak katalis memiliki kandungan logam dalam
jumlah yang signifikan yang dapat diperoleh melalui berbagai metode
pengolahan. Reklamasi menawarkan alternative ramah Lingkungan dibandingkan
dengan metode pembuangan karena tidak hanya mengurangi jumlah limbah yang
harus dibuang tetapi juga menghemat sumber daya alam, selain memberikan
keuntungan ekonomi bagi pelakunya.

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.
Naah, jadi itulah seputar mengenai katalis, ternyata katalis banyak banget
kegunaannya ya, guys. Gak cuma dalam ilmu kimia doang, tapi berguna juga buat
kehidupan kita sehari-hari.