MAKALAH PENGABDIAN PADA MASYARAKAT
PENGARUH KATALISATOR TERHADAP LAJU REAKSI
Oleh : Endang Widjajanti LFX
Makalah ini disampaikan pada kegiatan:
PelatihantentangKeterampilanMenyiapkanPraktikumKimia bagi LaboranLaboratoriumKimia SMAMA DIy PADA TANGGAL 20 Agustus2005
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAI\ ALAM UNIVERSITASNEGERI YOGYAKARTA
2005
of-ltgEsirr6r. I F L l ' , n r r , Fa l h s ^ \ ( : i i r
{
\ , r^ : / , I i / l
i l J A 'e F \ G q N l 5 { l v Y r
PBNGARTIH KATALISATOR TERHADAP LAJU REAKSI Dr. EndangWidjajantiLaksono JurdikKimia FMIPA UNY
Pendahuluan Perubahankimia atau reaksi kimia berkaitanerat denganwaktu. Jika anda mengamatireaksi- reaksi kimia sehari disekitarand4 ada reaksiyang berlangsung sangatcepat sepertiprosespembakaran, tetapi adapulareaksi yang berjalansangat lambatmisalnyaprosespengubahan darizat organik(fosil) menjadiminyakbumi. atau prosespengubahan batuanmenjadimarrner.Setiapreaksikimia berlangsung dengan kondisitertentupula.Laju reaksididefinisikansebagai laju tertentudan membutuhkan laju pengurangan reaktantiap satuanwaktuataujikaditinjau dari produkny4makalaju produktiap satuanwaktu. reaksiadalahlaju pembentukan Banyak faktor yang mempengaruhilaju suatu reaksi Pengetahuan tentang faktor-faktorini akanbergunadalammengaturlaju suatureaksi.Hal ini sangatpenting terutamauntukmengontrolproses-proseskimia dalamindustri.Tentunyaproseskimia yang berlangsung sangatlambatsangattidak ekonomis.Pengontrolan terhadapfaktorfaktoryangmempengaruhi laju reaksikimia akandapatmeningkatakan nilai ekonomis. Dalammodul ini kita akanmempelajarifaktor- faktoryang mempengaruhi laju reaksi yang meliputi konsentrasipereaksi,luas permukaanpereaksi,temperaturreaksi dan penggunaan katalisatordalamreaksikimia.
PengaruhKatalisator TerhadapLaju Reaksi Peningkatan produkhasilreaksiyangdilakukanmelaluipeningkatan temperatur, kadang-kadangtidak efektif, karenamungkinsajahasil yang diharapkantidak stabil pada temperaturtinggi. Beberapapenemuanpada awal abad 19 menunjukkanada sejumlahreaksiyangkecepatan reaksinyadipengaruhiolehadanyasubstansi yangtidak mengalamiperubahan sampaiakhir proses,contohnyakonversipati menjadigula yang dipengaruhioleh asam.ataudekomposisiamoniakdan alkoholdenganadanyalogam platinumSubstansi tersebutolehBerzelius( 1836)disebutsebagaikatalisator. Oswald (1902)mendefinisikan katalissebagaisuatusubstansi yang mengubah laju suatureaksikimia tanpaterdapatsebagaiprodukakhir reaksi. Walaupunmenurut
definisi jumlah katalisatortidak berubah pada akhir reaksi, tetapi tidak berlaku bahwakatalisatortidak mengawalijalannya reaksiselamareaksiberlangsung. anggapan Katalisatorakan mengawali penggabungan senyawakimia. akan terbentuk suatu kompleksantarasubstansitersebutdengankatalisator.Kompleksnyayang terbentuk hanyamerupakanbentukhasilantarayangakanteruraikembalimenjadiprodukreaksi danmolekulkatalisator. Katalisatortidak mengalamiperubahanpada akhir reaksi, karena itu tidak memberikanenergike dalamsistem,tetapikatalisakanmemberikanmekanismereaksi alternatifdenganenergi pengaktifanyang lebih rendahdibandingkandenganreaksi tanpa katalis, sehinggaadanyakatalis akan meningkatkanlaju reaksi.Gambar4.8. memperlihatkan diagramprofil energidari reaksitanpadan dengankatalis.Entalpi reaksi kedua jenis mekanismetersebut tidaklah berbedakarena keadaanawal dan keadaanakhirreaksidenganatautanpakatalisadalahsama.
Reaksitanpa
Energi
*-/katalisator
Potensial
herkatalisator
KoordinatReaksi Gambar.l. DiagramProfil Energidari ReaksitanpadandenganKatalisator
Sebagaicontohenergipengaktifan dari reaksidekomposisitermal asetaldehid: cH3cHo)cH4 +co.
.......(l)
adalah209,2H / mol, tetapidenganmenambahkan Iz sebagaikatalis akanmenurunkan energi pengaktifanmenjadi 135,98 kJ/Mol. Mekanismereaksi alternatif dengan penambahan Iz ke dalamsistemreaksiadalahterbentuknya senyawaantaraCH:l dan HI, yangpadaakhimyaakanberubahmenjadiprodukCH+dan Iz kembali.Mekanisme reaksiini secaralengkapadalah: Iz 1-
2l'
Makalah disajikan dalam Kegiatan PPM, 20 Agustus 2005
I.+CH3CHO)HI*CH:.*CO CHr' t' lz ) CH:l + I' CH3.*HI)CFI4+1. cH:l+Hl)cH4+12
( 2)
jumlah fasayang terlibat,proseskatalitikdapatdibedakanmejadi Berdasarkan katalisatorhomogendan katalisatorheterogen. Katalisator Homogen jika katalisator yang digunakanberfasasama dengan fasa zat pereaksi,dan disebut Katalisator Heterogenbila reaksidikatalisisoleh katalisatoryangmempunyaifasaberbedadengan zat pereaksi.Contohkatalishomogenyangbanyakdigunakanadalahkatalisatorasambasadan katalisatorbiologis (enzim) dalam reaksienzimatik.Sedangkankatalisator heterogenbanyak digunakan pada reaksi- reaksi permukaanseperti adsorpsi,atau penggunaanlogam sebagaikatalisator. Contoh reaksi yang menggunakankatalisator homogenadalahreaksi antaraKMnO+ dan asam oksalatdalam suasanabasayang dikatalisisoleh ion Mn2', persamaan reaksiionnyaadalah 2MnOa-+ 16Ff + 5 Czo+=) 2Mn2*+ l0 Ce + 8 H2o Karenadalam reaksitersebutdihasilkanjuga ion Mn2*, dalam reaksi ini ion Mn2t merupakan katalisatordanreaksiini disebutsebagaiotokatalis. Laju reaksi menggunakankatalisatorbergantungpada aktivitas katalitiknya, makin tinggi aktivitaskatalitikny4 maka laju reaksinyamakin cepat.Ada lima jenis aktivitaskatalitikyangdikenal,yaitu: a. aktivitasnyabergantung padakonsentrasi dan luaspermukaan katalisator b. aktivitasnyahanya spesifikutnukkatalisatortententu c. aktivitasnya bergantungpada bentuk geometri atau orientasi permukaan katalisator d. aktivitasnya memerlukanpromotor tertentu, promotor adalah zat yang berfungsiuntukmengaktifkan kerjakatalitikdari katalisator. e. aktivitasnyaberlangsungbaik jika tidak ada inhibitor, inhibitor adalahzat yangmenghambat kerjakatalisator. Logam- logam transisi periode pertamadari V sampai Zn umumnya merupakan katalisatorbagireaksikimia.
ll{akalah disajikan dalam Kegiatan PPM, 20 Agustus 2005
Jenis-jenis katalisator Berdasarkanmekanismekerjanya,katalisatordibedakanmenjadi katalisator katalisatorenzimdankatalisatorheterogen asam-basa. KatalisatorAsam- Basa Konsepasam-basadalam katalisatortidak terbataspada konsepasam-basa Arhenius,yaitu asammerupakansenyawayang dalampelarutair akan menghasilkan ion H* dan basaadalahsenyawayang dalamair akan memiliki ion OH-, tetapijuga Bronsted-Lowry dan Lewis.Banyakreaksiyangdikatalisis meliputikonsepasam-basa oleh asamatau basa,contohnyaadalahreaksidekomposisihidrogenperoksidayang dikatalisisoleh asamsulfat.Makin pekatkonsentrasiasamsulfat yang ditambahkan, makincepat.Reaksinya adalah: reaksiakanberlangsung HzOz(l) +2 H- (aq)+ I-(aq) € 2HzO (l) + 12(g) KatalisatorEnzim Enzim merupakankatalisatorbiologis, banyak reaksi- reaksi penting yang karbohidratatauamilummenjadiglukosa dikatalisisoleh enzim,misalnyapengubahan dalam mulut yang dikatalisisoleh enzim ptyalin. Enzim merupakanmolekul protein denganbentuk yang karakteristikyang hanya akan mengijinkanmolekul- molekul pereaksitertentu berikatan.Reaksienzimatikada yang berlangsung secarahomogen, secaraheterogen.Karakteristikenzim adalahpada namunada pula yang berlangsung pada Dikatakanspesifikkarenareaksihanyaberlangsung kespesifikan danefisiensinya. substratyang spesifik.misalnyaenzim ureasespesifik untuk reaksi hidrolisis urea. laju reaksiberlipat enzimmeningkatkan Efisiensienzimberkaitandengankemampuan ganda.dibandingkan tanpaenzim Katalisatorheteroger: Bnyak proses kimia permukaanpenting yang dikatalis oleh katalisator heterogen.Umumnyakatalisatorberadadalam fasa padat sedangkanpereaksiatau reaktandalam fasa gas atau fasa cair. Logam- logam transisiperiodepertamaadalah contohkatalisatorheterogenyang banyakdigunakandalamproses-proseskimia logam tersebutdapatberadapadakeadaanlogammumi maupunoksidasinya.
Makalah disajikon dalam Kegiatan PP14, 20 .4gustus 2005
PRAKTIKUMPENGARUHKATALIS TERHADAPLAJU REAKSI Tujuan Percobaan: menyelidikipengaruhkatalisterhadaplaju reaksi Dasar Teori laju reaksi namun Katalis didefinisikansebagaisuatuzat yang mempercepat katalistersebuttidak mengalamiperubahankimia. Katalistidak ditulispadapersamaan reaksistoikiometridan konsentrasinya dalamc.rmpuranreaksitidak berubah.Hal ini hanya mungkin jika pada suatutahap reaksi yang katalisnyaikut bereaksidan tahap yang lain itu dihasilkan kembali. Oleh karena itu katalis tidak terdapat dalam persamaiurn reaksi, dan konsentrasinya pun tidak terdapat dalam ungkapan kesetimbangan. Dengan demikian katalis tidak kesetimbanganreaksi.
mempengaruhi kedudukan
Secara umum katalis akan menurunkan besarnyaenergi
pengaktifan. Alat yang dibutuhkan a. Gelasukur 100ml b.
Pipettetes
c.
Stopwatch
d. Pipetvolume2ml e.
2 buahtabungreaksi
f.
Labutakar50 ml
Bahanyangdibutuhkan 1.
Larutankaliumperrnanganat 0,01M
2.
Larutanasamoksalat0.05M
3.
Larutanasamsulfat 0,5 M
4.
LarutanMangan(ll) Sulfat0,15M
Cara kerja : l.
2.
Ambil 2 ml larutankalium permanganat 0,01 M dan masukkanke dalamlabu takar 50 ml dan encerkandenganair sampaibatastanda (catataniarutan in, zudahdisiapkan) Masukanke dalamsuatutabungreaksizat berikut: 2 tetesasamoksalat+ 2 teteslarutanasamsulfat * 2 teteslarutanKmnOchasil pengenceran. Jalankanstopwatch tepat saatpenambahankalium permanganat danhentikanstopwatchsaatwarnakaliump€rmanganat hilang.
Makalah disajikan dolam Kegiotan PPM, 20 Agustus 2005
3.
4.
5.
6.
Tambahkanke dalamtabungtersebut2 teteslarutanencerkalium permanganat sampai kalium perrnanganat lagi dan catat waktunya dari saatpenambahan menghilang warnakalium permanganat Teruskan penambahankalium permanganattetes demi tetes sampai warna kalium pennanganathilang dan catat waktunya.Lakukan ini hingga lebih kurangl2 tetes. Kedalamtabungreaksikeduamasukkanberturut-turut : 2 teteslarutanasamoksalat+ 2 teteslan-rtanasamsulfat + 2 teteslarutanMn(ll) Jalankanstopwatchtepatpada sulfat + 2 teteslarutanencerkalium permanganat. ditambahkandan hentikanpadasaatwarnahilang. saatkalium p€rrnanganat Catatwaktunya Lakukanlangkah3 dan4 padatabungkeduaini, dancatatlahwaktunya
Hasil dan Pengamatan
Kalium Permanganat Penambahan Total + 2 tetes 2 tetes + 2 tetes 4 tetes + 2 tetes 6 tetes + 2 tetes 8 tetes + 2 tetes 10tetes * 2 tetes 12tetes
Waktu(detik) Tabung 1
Tabung2( +M n0l) cl2)
terhadapwaktu hilangnyawarna Buatlahgrafik antarateteslarutankalium permanganat dalamdetik Kesimpulanhasil pengamatan:
Penutup katalisator. Efisiensisuatuproseskimia dapatditingkatkanmelaluipenambahan Katalisatoradalahzat yangdapatmempercepatlaju reaksikimia yangpadaakhir reaksi didapat dalam keadaansemula.Kemampuankatalisatordalam mempengaruhilaju reaksi dapat dijelaskan melalui terladinya mekanismereaksi altemative akibat keterlibatankatalisator.Mekanismealternativeini membutuhkanenergypengaktifan yang lebih rendahdibandingkanmekanismereaksihnpa kablisator. Katalisator berdasarkanfasa senyawa yang bereaksi dibedakan menjadi katalisatorhomogendan kaalisator heterogen.Reaksikablisis asam-basadan reaksi reaksi yangdikatalisisoleh enzimatikmerupakancontohreaksihomogen, sedangkan
Makalah disajikan dalam Ke5;iatan PPltl, 20 Agustus 2005
logam merupakancontoh reaksi katalisisheterogen,reaksi banyak dijumpai dalam prosesreaksipermukaan.
DAFTAR PUSTAKA Atkins, PW. I 994,PhysicalChemist4',5'h.ed. Oxford : Oxford UniversityPress Arthur A. Frost dan RG. Pearson,1961.Kineticsand Mechanism,2'ded. New York : JohnWilleyandSonsInc NH, 2001,Principlesof Modern Chemistry, OxtobyDW, Gillis,H.P,Nachtrieb. E.M. McCash,(2001).SurfoceChemistry.Oxford UniversityPress,Oxford EndangW Laksono,IsanasYL,2003, Kimia FisikaIII, Jakaria:UniversitasTerbuka Kimia. Bandung:Citra Aditya Hiskia Achmad,1992,LltujudZat dan Keserimbangan Bakti HiskiaAchmad,1996,Kimia Larutan.Bandung,CitraAditya Bakti Laidler,KJ. | 980.ChemicatKinetics,2"ded.New Delhi : TataMc. Graw-HillPub.Co M. Fogiel, 1992,The Essentiolsof Physical ChemistryId Nex Jersey: Researchand EducationAssociation Shriver,DF. Atkins PW, LangfordCH, 1990,Inorganic Chemistry.Oxford : Oxford UniversityPress
