CBR Kimlog Transisi - Meli Sartika Silaban - 4181131030 [PDF]

Citation preview

1



CRITICAL BOOK REPORT SIFAT KATALITIK UNSUR DAN SENYAWA LOGAM TRANSISI Mata Kuliah : KIMIA LOGAM TRANSISI Dosen Pengampu : Dr.IIS SITI JAHRO, M.Si.



NAMA



: MELI SARTIKA SILABAN



NIM



: 4181131030



KELAS : KIMIA DIK C ‘18 PRODI



: PENDIDIKAN KIMIA



JURUSAN KIMIA FAKULTAS METEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2021



2



KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan RahmatNya sehingga saya dapat menyelesaikan tugas ini. Tugas ini dibuat untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah saya yaitu mata kuliah "Kimia Logam Transisi". Tugas Critical book report ini disusun dengan harapan dapat menambah pengetahuan dan wawasan kita, terutama dalam hal sifat katalitik unsur dan senyawa logam transisi. Saya menyadari bahwa penugasan Critical book report ini masih jauh dari kesempurnaan, jika dalam tugas ini masih banyak kekurangan dan kesalahan saya mohon maaf karena pengetahuan dan pemahaman saya masih terbatas. Saya juga berterimakasih kepada Bu Dr. Iis Siti Jahro, M.Si. Yang tak hentihentinya mendorong kami untuk rajin membaca dan menulis sehingga dapat mewujudkan adanya diskusi betapa pentingnya unsur logam transisi. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca yang bersifat konstruktif untuk dapat menyempurnakan tugas Critical book report ini. Semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan saya khususnya. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih.



Medan,21 Februari 2021 Salam Penulis



3



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................2 DAFTAR ISI ..........................................................................................................3 BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................................4 1.2 Rumusan Masalah………….........................................................................5 1.3 Tujuan ...........................................................................................................5 BAB II : PEMBAHASAN 2.1 Bibliografi Buku............................................................................................6 2.2 Ringkasan Isi Buku .......................................................................................7 BAB III : PENUTUP DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................24



4



BAB I PENDAHULUAN 1.1.



LATAR BELAKANG



Keragaman katalis sangat besar dan mencakup semua kategori tipe katalis yang dikenal: homogen,heterogen, dan biologis. Kemajuan besar telah dibuat di bidang epoksidasi katalitik pada masa kini, dan terus memanfaatkan katalis dalam reaksi industri dan reaksi baru ditemukan dan proses baru dikembangkan. Hal ini dilatar belakangi oleh karena disuatu keadaan tertentu terdapat reaksi yang berlangsung sangat sukar atau sangat lambat. Katalis banyak digunakan di alam, di industri, dan di laboratorium, dan diperkirakan berkontribusi pada seperenam nilai semua barang manufaktur di negara industry (Oyama, S. Ted, 2007) Katalis yang mengandung logam blok-d sangat penting bagi industri kimia: katalis menyediakan sintesis yang hemat biaya, dan mengontrol spesifisitas reaksi yang mungkin menghasilkan produk campuran. Industri kimia (termasuk bahan bakar) bernilai ratusan miliar dolar AS per tahun. Pencarian katalis baru adalah salah satu pendorong utama di balik penelitian organologam, dan kimia di banyak bagian dapat dipahami dalam kaitannya dengan jenis reaksi (Catherine). Seperti pasda saat ini dalam dunia perindustrian organic sudah banyak pemanfaatan katalis untuk mepermudah produksi, misalnya Epoksidasi olefin memainkan peran penting dalam produksi industri beberapa senyawa komoditas, serta dalam sintesis banyak zat antara, bahan kimia halus, dan obat-obatan dan memanfaatkan katalis untuk mempercepat proses reaksi pembentukan produk (Oyama, S. Ted, 2007) Melalui penugasan CBR ini diharapkan pembaca dapat diketahui istilah katalis, katalis reaksi, katalis homogen dan katalis heterogen. Kita juga harus dapat menjelaskan cara kerja katalis homogen dan heterogen serta jenis reaksi katalitik yang menggunakan unsur atau senyawa logam transisi.



5



1.2.



RUMUSAN MASALAH



1. Apa istilah katalis, reaksi katalis, katalis homogen dan katalis heterogen? 2. Bagaimana mekanisme kerja katalis homogen? 3. Apa jenis reaksi katalitik dalam katalis homogen unsur atau senyawa logam transisi? 4. Bagaimana mekanisme kerja katalis heterogen? 5. Apa jenis reaksi katalitik dalam katalis heterogen unsur atau senyawa logam transisi? 1.3.



TUJUAN Dari rumusan masalah yang telah dirumuskan, tujuan dari CBR ini



adalah: 1. Mengidentifikasi istilah katalis, katalis reaksi, katalis homogen dan katalis heterogen. 2. Untuk menggambarkan mekanisme kerja katalis homogen. 3. Untuk mendeskripsikan dan menjelaskan jenis-jenis reaksi katalitik dalam katalis homogen unsur atau senyawa logam transisi. 4. Untuk menggambarkan mekanisme kerja katalis heterogen. 5. Untuk mendeskripsikan dan menjelaskan jenis-jenis reaksi katalitik dalam katalis heterogen unsur atau senyawa logam transisi.



1.4.



MANFAAT Manfaat yang diperoleh dari Critical Book Report ini adalah



menambah wawasan pembaca dan juga penulis mengenai materi reaksi katalitik senyawa kompleks.



6



BAB II PEMBAHASAN



2.1 BIBLIOGRAFI BUKU 



Buku 1



1.     Judul buku               : Mechanisms in Homogeneous and Heterogeneous epoxidation catalysis 2.



Judul bab



: sifat katalitik pada produk epoxi



3.      Pengarang                  : S. Ted Oyama 4.      Penerbit                      : Elsevier 5.      Tahun terbit                : 2008 6.      Kota Terbit                 : Inggris 



Buku 2



1.      Judul buku                : Mechanical catalysis 2.



Judul bab



: Methods of Enzymatic,Homogeneous and Heterogeneous catalysis



3.      Pengarang                  : Gerhard F. Swiegers 4.      Penerbit                      : Wiley-Interscience 5.      Tahun terbit                :2008 6.      Kota Terbit                 : New DELHI 



Buku 3



1.      Judul buku                : Kimia Anorganik Logam 2.



Judul bab



: Unsur Transisi



3.      Pengarang                  : Sugiyanto,Kristian H; Suyanti,Retno D 4.      Penerbit                      : Graha Ilmu 5.      Tahun terbit                : 2010 6.      Kota Terbit                 : Yogyakarta



7



2.2 ANALISA ISI BUKU TENTANG REAKSI KATALITIK DAN SENYAWA KOMPLEKS KATALIS adalah zat “pemicu” agar reaksi berlangsung dengan laju lebih cepat atau lebih mudah seperti yang diharapkan, sedangkan zat pemicu itu sendiri tidak dihasilkan menjadi produk, melainkan diperoleh kembali pada akhir reaksi. Reaksi yang melibatkan penambahan katalis disebut sebagai reaksi Katalitik. Pada Epoksidasi



olefin



yang perlu diperhatikan adalah tingkat



pemahaman yang tinggi yang telah dicapai di area epoksidasi : katalis heterogen pada Ag, berbasis katalis homogen pada Ti, V, Mo, W, dan Re, serta katalis biomimetik pada Fe dan Mn (Oyama, S. Ted, 2007). 2.1 Reaksi Katalitik Perbedaan besar dalam jenis katalis adalah kondisi umumnya tidak sama, tetapi suatu upaya dilakukan untuk memanfaatkan frekuensi pergantian (TOFs) untuk memungkinkan perbandingan antara sistem yang berbeda. Aspek penting dari epoksidasi adalah sumber oksigen. Sumber terminal yang diinginkan dalam epoksidasi adalah oksigen molekuler, yang merupakan reagen yang banyak dan ekonomis. Namun, selain perak, katalis lain hampir digunakan secara universal. Seperti bentuk oksigen aktif, yang melibatkan penggunaan reduktor



untuk



produksi. Hidrogen peroksida telah muncul sebagai oksidan paling menarik di skala laboratorium dan komersial (Oyama, S. Ted, 2007).



8



2.3 Katalis Homogen Katalis homogen berada dalam fase yang sama dengan komponen reaksi yang dikataliskannya (Catherine). Dalam katalisis homogen, reaktan dan katalis didispersi dalam satu fasa, biasanya cair. Katalisis homogen memiliki beberapa keunggulan dibandingkan katalisis heterogen. Untuk satu hal, reaksi seringkali dapat dilakukan dalam kondisi atmosfir, sehingga mengurangi biaya produksi dan meminimalkan dekomposisi produk pada suhu tinggi. Selain itu, katalis homogen dapat dirancang untuk berfungsi secara selektif untuk jenis reaksi tertentu, dan harga katalis homogen lebih murah daripada logam mulia (misalnya, platina dan emas) yang digunakan dalam katalisis heterogen (Brian). Cara kerja katalis homogen umumnya melibatkan pembentukan senyawasenyawa 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, misalnya pada banyak reaksi organik dipakai senyawa Pd(II) dan Pt(II). Selain pembentukan senyawa



9



kompleks, reaktan sering dibuat aktif oleh karena keterlibatan proses redoks pada katalisnya, dan dengan demikian unsur-unsur transisi sangat berperan karena kemampuannya membentuk variasi tingkat oksidasi. Sebagai contoh, pasangan Cu2+ / Cu+ , Co3+ / Co2+, dan pasangan Mn3+ / Mn2+ yang merupakan pasangan transfer satu elektron, banyak dipakai pada oksidasi hidrokarbon dalam skala besar (Sugiyanto,Kristian H; Suyanti,Retno D.,2010). 2.3.1 Jenis Reaksi Katalitik dalam Katalis Homogen dari Unsur atau Senyawa Logam Transisi Berikut ini dikemukakan beberapa contoh reaksi organik katalitik: 



Pada reaksi hidrocarbonilasi alkena menjadi aldehid (artinya pengikatan hidrogen dan karbonil, CO) dipakai katalisator Co(I) atau Rh(I) :



RHC= CH2 + H2 + CO Reaksi ini, walaupun kurang tepat, sering juga disebut sebagai reaksi hidroformilasi yang mengacu pada terikatnya formaldehid pada alkena. Katalisator Co(I) dalam bentuk kompleks hidrokarbonil diduga mengalami perubahan sebagai berikut: HCo(CO)4 



HCo(CO)3 + CO



Pada reaksi oksidasi etena menjadi metanal (proses Wacker) dipakai



katalisator Pd(II) dan Cu(II) :



H2C = CH2 + O2 Pada proses ini dipakai katalisator PdCl 2 yang pada awalnya diduga terjadi reaksi dengan etena : C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2 HCl Oksidasi Pd kembali menjadi Pd(II) dipercepat dengan penambahan katalisator Cu(II): Pd + 2 Cu



2+



menjadi Cu



2+



→ Pd :



2+



+ + + 2 Cu , dan Cu mudah teroksidasi oleh udara kembali



10



+ + 2+ 4 Cu + O2 + 4 H → 4 Cu + 2 H2O  Pada sintesis asam asetat dengan proses karbonilasi metanol (proses Monsanto) dipakai katalisator Co(III), atau Rh(III), atau Ir(III), namun yang paling efektif adalah Rh(III) dalam bentuk kompleks [RhI2(CO)2] : CH3OH + CO



CH3COOH



Peran katalisator di sini sesungguhnya merupakan media penyalur CO kepada iodometana membentuk asetil iodida yang kemudian mengalami hidrolisis membentuk asam asetat dan asam hidrogen iodida. Asam hidrogen iodida ini kemudian bereaksi dengan metanol membentuk iodometana, demikian seterusnya. Persamaan reaksinya adalah:



CH3 I + CO



+ H2O → CH3COOH + H I CH3OH + H I → CH3 I + H2O (Sugiyanto,Kristian H; Suyanti,Retno D.,2010).  Hidrogenasi alkena Prosedur yang paling banyak digunakan untuk hidrogenasi alkena hampir semuanya menggunakan katalis heterogen, tetapi untuk tujuan khusus tertentu, katalis homogen digunakan (Chatarine).



Gambar katalis Wilkinson. Mekanisme: Siklus katalitik untuk hidrogenasi RCH = CH2 menggunakan katalis Wilkinson.



11







Hidroformilasi



Dalam reaksi hidroformilasi, alkena, CO, dan H2 bereaksi membentuk aldehida yang mengandung satu atom C lebih banyak daripada alkena aslinya:



Istilah 'hidroformilasi' berasal dari gagasan bahwa produk yang dihasilkan dari penambahan metanal (formaldehida, HCHO) ke alkena, dan nama tersebut tetap melekat meskipun data eksperimen menunjukkan mekanisme yang berbeda. Mekanisme: Siklus katalitik kompetitif dalam hidroformilasi alkena menghasilkan aldehida linier (siklus dalam) dan bercabang (siklus luar) (Chtaerine).



12



Contoh mekanisme siklus Katalitik Homogen : 1. Metatesis Alkene Reaksi metatesis alkena dikatalisis oleh kompleks organ logam homogen yang memungkinkan kontrol yang cukup besar atas distribusi produk; Langkah kunci dalam mekanisme reaksi adalah disosiasi ligan dari pusat logam untuk memungkinkan alkena berkoordinasi. Siklus katalitik untuk metatesis penutupan cincin (RCM) menunjukkan mekanisme Chauvin yang melibatkan -cycloadditions dan cycloreversions (Chaterine).



13



2.



Oksidasi Wacker dari Alkena



Proses Wacker digunakan untuk menghasilkan asetaldehida dari etena dan oksigen; sistem yang paling sukses menggunakan katalis paladium untuk mengoksidasi alkena, dengan paladium dioksidasi ulang melalui katalis tembaga sekunder. C2H4 + ½O2 CH3CHO Mekanisme: Siklus katalitik untuk oksidasi katalis paladium dari alkena menjadi aldehida (Chaterine).



14



Oksidasi etena yang sebenarnya diketahui disebabkan oleh garam paladium (II): C2H4 + PdCl2 + H2O CH3CHO + Pd (0) + 2HCl Sifat pasti dari spesies Pd (0) tidak diketahui, tetapi mungkin ada sebagai campuran senyawa. Oksidasi lambat Pd (0) kembali ke Pd (II) oleh oksigen dikatalisis dengan penambahan Cu (II), yang bergerak bolak-balik ke Cu (I) (Shriver): Pd (0) + 2 [CuCl4] 2-  Pd2+ + 2 [CuCl2]- + 4Cl2 [CuCl2]- + ½O2 + 2H+ + 4Cl-  2 [CuCl4]2- + H2O 3.



Karbonilasi Metanol



Metode lama untuk mensintesis asam etanoat (asetat) adalah dengan aksi bakteri aerobik pada etanol berair encer, yang menghasilkan cuka. Namun, proses ini tidak ekonomis sebagai sumber asam etanoat pekat untuk industri. Proses komersial yang sangat sukses didasarkan pada karbonilasi metanol: CH3OH + CO → CH3COOH Reaksi dikatalisasi oleh ketiga anggota Grup 9 (Co, Rh, dan Ir). Kompleks Rhodium dan iridium sangat aktif dan selektif dalam karbonilasi metanol untuk membentuk asam asetat. Awalnya kompleks Co digunakan, tetapi kemudian katalis Rh yang dikembangkan di Monsanto sangat mengurangi biaya proses dengan memungkinkan tekanan yang lebih rendah digunakan.



15



Mekanisme: Siklus katalitik untuk pembentukan asam etanoat (asetat) dengan katalis berbahan dasar rodium.



4.



Oksidasi Asimetris



Selain katalis reduksi, kompleks logam-d juga aktif dalam oksidasi. Misalnya, dalam epoksidasi Sharpless, prop-2-en-1-ol (alil alkohol) atau turunannya dioksidasi dengan tert-butil hidroperoksida, dengan adanya katalis Ti dengan dietil tartrat sebagai ligan kiral, menghasilkan epoksida. . Mekanisme: Reaksi tersebut diperkirakan melalui keadaan transisi di mana peroksida dan alil alkohol dikoordinasikan ke atom Ti melalui atom O.



16



Katalisator heterogen Katalisator heterogen dalam bentuk padatan banyak dipakai dalam bidang industri untuk reaksi-reaksi fase gas yang biasanya berlangsung pada temperatur relatif 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 pemakaian katalis heterogen adalah bahwa produk reaksi langsung terpisah dari fase katalisnya, sehingga tidak memerlukan tahapan pemisahan khusus. Biasanya, reaktan dilewatkan pada lorong katalis melalui satu ujung dan ke luar menjadi produk pada ujung yang lain. Katalis heterogen berada dalam fase yang berbeda dari komponen reaksi yang bertindak Molekul reaktan diserap ke permukaan katalis, menjalani reaksi dan produk didesorbsi. Interaksi antara spesies yang teradsorpsi dan atom permukaan dapat terdiri dari dua jenis: fisisorpsi atau kemisorpsi. Fisisorpsi melibatkan interaksi van der Waals yang lemah antara permukaan dan adsorbat. Kemisorpsi melibatkan pembentukan ikatan kimia antara atom permukaan dan spesies yang teradsorpsi (Chaterine). Berbagai katalis digunakan dalam proses epoksidasi komoditas yang berbeda di kondisi yang beragam. Karakteristik penting adalah berdasarkan hasil ruang Waktu berat epoksida yang terbentuk per kilogram katalis, dan TOF sebagai Pengukur dari aktivitas intrinsik per atom logam permukaan aktif. Contoh: EO terutama diproduksi oleh oksidasi langsung etilen dengan udara atau oksigen dalam reactor multitubular sudah penuh dengan daur ulang. Katalis untuk produksi EO umumnya terdiri dari perak(Ag) (10-20% berat) yang didukung pada area permukaan rendah. Katalisator padatan ini dapat berupa logam murni, paduan maupun senyawa oksidanya. 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. Sebagai contoh, serbuk paduan Pt-Rh, yang disebarkan pada suporter γ-Al2O3, dipakai dalam alat gas buang auto-mobil untuk media terjadinya reaksi



17



oksidasi gas buang CO dan reduksi gas-gas oksida



nitrogen yang



sangat



berbahaya agar ke luar sebagai CO2 dan N2. Bagaimana cara kerja katalisator padatan demikian ini? Interaksi molekul-molekul gas reaktan dengan logam katalis dibedakan dalam dua jenis, physisorption (fisisorpsi) dan chemisorption (kemisorpsi). Pada jenis pertama molekul-molekul gas reaktan sekedar mengumpul terkonsentrasi pada permukaan lorong-lorong katalis. Pada jenis ke dua molekul-molekul gas reaktan terpecah ikatannya sebagian atau seluruhnya karena melekat berikatan secara lemah dengan logam katalis, sehingga ikatan dalam reaktan menjadi lemah atau reaktan berubah menjadi atom-atomnya yang bersifat aktif sehingga dengan mudah dapat membentuk ikatan baru antar reaktan. Dari hasil penelitian ternyata diperoleh kesimpulan bahwa logam- logam transisi mempunyai kecenderungan lebih mudah melakukan kemisorpsi terhadap molekul gasgas tertentu relatif terhadap logam- logam lain sehingga cocok dipakai sebagai katalisator.



Gambar 2.2. Model fisisorpsi (a) dan kemisorpsi (b) molekul gas H2 pada permukaan logam nikel Molekul atau atom reaktan yang mengalami fisisorpsi ataupun kemisorpsi ternyata dapat melakukan migrasi pada permukaaan dengan aktif sehingga interaksi antara molekul-molekul atau atom reaktan terjadi lebih aktif membentuk molekul produk; molekul produk ini kemudian akan mengalami desorpsi (pelepasan) dari permukaaan logam katalisnya.



18



Tabel 2.3 . Kecenderungan melakukan proses kemisorpsi beberapa logam (logam transisi 3d dicetak tebal) terhadap beberapa molekul gas; (+ = kuat, ± = lemah, dan - = tak teramati ) Unsur



Gas O2



C2H2



C2H4



CO



CO2



N2



+



H2 +



Ti, V, Cr, Fe Zr, Nb, Ta, Mo



+



+



+



+



+



+



+



+



+



+



+



+



Hf, W, Ru, Os



+



+



+



+



+



+



+



Ni, Co Rh, Pd, Pt, Ir



+



+



+



+



+



+



-



+



+



+



+



+



-



-



Mn, Cu Al, Au



+



+



+



+



±



-



-



+



+



+



+



-



-



-



Na, K



+



+



-



-



-



-



-



Ag, Zn, Cd



+



-



-



-



-



-



-



In, Si, Ge, Sn



+



-



-



-



-



-



-



Pb, As, Sb, Bi



+



-



-



-



-



-



-



Contoh reaksi katalitik fisisorpsi adalah hidrogenasi etena menjadi etana dengan katalisator logam nikel yang ditemukan oleh Paul Sabatier pada tahun 1900, menurut persamaan reaksi berikut:



Reaksi sintesis amonia dari gas nitrogen dan hidrogen dengan katalis logam besi dan dengan



sedikit



alumina



dan



didugaberlangsungsecarakemisorpsi.



garam



kalium



Adanyaikatanrangkap



sebagai tiga



dalam



promotor, molekul



nitrogen tentu mengakibatkan proses kemisorpsi gas ini menjadi lebih lambat daripada proses kemisorpsi gas hidrogen. Tahapan reaksinya mungkin dapat dituliskan sebagai berikut:



19



Contoh lain adalah, pemakaian garam kalium vanadat (K3VO4) dalam industri asam sulfat yang melibatkan tiga tahapan reaksi sebagai berikut:



Reaksi tahap (2) ternyata berlangsung sangat lambat, dan oleh karena itulah pada tahap ini dipakai katalisator vanadat dengan atom pusat V



5+



yang ditempatkan



dalam wadah suport silika, SiO2, dengan luas permukaan yang besar. Namun pada temperatur tinggi ~ 600



o



C, vanadat meleleh sehingga terjadi reaksi redoks dengan



laju yang cukup tinggi sebagai berikut: SO2 (g) + 2 V



5+ 24+ O → 2 V + SO3 (g)



4+ 5+ 22 V + O2 → 2 V O Jadi, laju reaksi oksidasi tahap (2) dipercepat oleh proses reduksi vanadat yang kemudian diperoleh kembali. Satu jenis lagi pemakaian katalisator heterogen adalah pada proses elektrolisis. Dalam hal ini molekul-molekul gas hasil elektrolisis biasanya mengumpul di sekitar elektrode, sehingga menghambat proses elektrolisis lebih lanjut. Akibatnya, sel elektrolisis mengalami overpotential (tegangan berlebih), dan semakin panas. Untuk mengurangi ham batan ini dapat dipakai oksida-oksida logam transisi yang



20



diserakkan di seputar elektrode, sehingga memperlancar evolusi gas hasil. Misalnya untuk gas hasil Cl2, dapat dipakai RuO2, dan untuk gas hasil O2 dapat dipakai kompleks tetrafenilporfirinakobalt(II), Co(TPP). Sesungguhnya, masih banyak lagi peran unsurunsur transisi sebagai katalisator enzima- tik, namun tidak mungkin dibicarakan pada kesempatan ini (Sugiyanto,Kristian H; Suyanti,Retno D.,2010).



2.3.1 Jenis Reaksi Katalitik dalam Katalis Heterogen dari Unsur atau Senyawa Logam Transisi 1.



Sintesis Amonia (Proses Haber)



Mekanisme: Pertama, molekul H2 dan N2 terikat pada permukaan katalis. Interaksi ini melemahkan ikatan kovalen di dalam molekul dan akhirnya menyebabkan molekul terdisosiasi. Kedua, atom H dan N yang sangat reaktif bergabung membentuk molekul NH3, yang kemudian meninggalkan permukaan .



2.



Oksidasi Sulfur Dioksida (Proses Kontak)



Proses kontak, metode industri modern dalam menghasilkan asam sulfat. Sulfur dioksida dan oksigen, melewati katalis panas, bersatu membentuk sulfur trioksida, yang kemudian bergabung dengan air untuk membuat asam sulfat. Oksidasi SO2 menjadi SO3 adalah langkah pertama dalam proses Kontak, dan hasil SO3 tergantung pada suhu dan tekanan. Pada suhu biasa, reaksinya terlalu lambat untuk dapat bertahan secara komersial, sedangkan pada suhu yang sangat tinggi (Chaterine). Mekanisme:



21



Asam sulfat pekat diproduksi melalui proses kontak. Tahap pertama adalah oksidasi senyawa sulfur menjadi SO2. S (s) + O2 (g) SO2 (g) Tahap kedua adalah oksidasi SO2 menjadi SO3. Reaksi ini dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi pada katalis V2O5 yang didukung pada butiran silika: 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) SO3 kemudian dimasukkan ke bagian bawah kolom yang dikemas dan dicuci dengan menjalankan oleum, H2S2O7, dari bagian atas kolom. Gas tersebut kemudian dicuci di kolom kedua dengan 98 persen massa H2SO4. SO3 bereaksi dengan 2 persen air untuk menghasilkan asam sulfat, H2SO4: SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (l) 3.



Pembuatan Asam Nitrat (Proses Ostwald)



Asam nitrat adalah salah satu asam anorganik terpenting. Ini digunakan dalam produksi pupuk, pewarna, obat-obatan, dan bahan peledak. Metode industri utama untuk menghasilkan asam nitrat adalah proses Ostwald (Brian). Mekanisme: Bahan awal, amonia dan oksigen molekuler, dipanaskan dengan adanya katalis platina-rodium hingga sekitar 800oC untuk menghasilkan asam nitrat: 4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (g) Nitrit oksida mudah teroksidasi (tanpa katalisis) menjadi nitrogen dioksida: 2NO (g) + O2 (g)  2NO2 (g) Ketika dilarutkan dalam air, NO2 membentuk asam nitrat dan asam nitrat: 2NO2 (g) + H2O (l) HNO2 (aq) + HNO3 (aq) Pada pemanasan, asam nitrat diubah menjadi asam nitrat sebagai berikut: 3HNO2 (aq) HNO3 (aq) + H2O (l) + 2NO (g) NO yang dihasilkan dapat didaur ulang untuk menghasilkan NO2 pada langkah kedua (Brian). 4.



Sintesis Fischer-Tropsch



Konversi syngas, campuran H2 dan CO, menjadi hidrokarbon melalui katalis logam pertama kali ditemukan oleh Franz Fischer dan Hans Tropsch di Kaiser Wilhelm Institute for Coal Research di Müllheim pada tahun 1923. Dalam reaksi FischerTropsch, CO bereaksi dengan H2 untuk menghasilkan hidrokarbon dan air. Beberapa



22



katalis telah digunakan untuk sintesis Fischer-Tropsch; yang paling penting didasarkan pada Fe dan Co. Katalis kobalt memiliki keunggulan tingkat konversi yang lebih tinggi dan umur yang lebih lama (lebih dari 5 tahun). Katalis kobalt secara umum lebih reaktif untuk hidrogenasi dan menghasilkan lebih sedikit hidrokarbon tak jenuh dan alkohol daripada katalis besi. Katalis besi memiliki toleransi lebih tinggi terhadap belerang, lebih murah, dan menghasilkan lebih banyak produk alkena dan alkohol. Umur katalis besi pendek, bagaimanapun, Mekanisme: Hidrogen dan karbon monoksida dapat diubah menjadi hidrokarbon dan air melalui reaksi dengan katalis besi atau kobalt. Prosesnya eksotermik. Distribusi produk tergantung pada katalis dan suhu, tekanan, dan waktu tinggal. Kondisi khas untuk sintesis Fischer-Tropsch adalah kisaran suhu 200–350oC dan tekanan 15–40 atm.



Rangkaian produk terdiri dari hidrokarbon rantai lurus alifatik yang meliputi metana (CH4) dan etana, LPG (C3 hingga C4), bensin (C5 hingga C12), diesel (C13 hingga C22), dan lilin ringan dan berat (C23 hingga C32 dan > C33, masing-masing). Reaksi samping termasuk pembentukan alkohol dan produk beroksigen lainnya (Shriver). 5.



Polimerisasi Alkena



Katalis Ziegler-Natta heterogen digunakan dalam polimerisasi alkena. Polialkena, yang merupakan salah satu kelas polimer sintetik yang paling umum dan berguna, paling sering dibuat dengan menggunakan katalis organologam, baik dalam larutan atau didukung pada permukaan padat. Perkembangan katalis polimerisasi alkena di paruh kedua abad kedua puluh, menghasilkan polimer seperti polipropen dan polistiren, mengantarkan revolusi dalam bahan kemasan, kain, dan bahan konstruksi. K.Ziegler, bekerja di Jerman, mengembangkan katalis untuk polimerisasi etena berdasarkan katalis yang dibentuk dari TiCl4 dan Al (C2H5) 3, dan segera setelah itu



23



G. Natta di Italia menggunakan jenis katalis ini untuk polimerisasi stereospesifik propena (Shriver) . Mekanisme: Representasi skema polimerisasi alkena pada permukaan katalis Ziegler-Natta



Polimerisasi alkena dikatalisis pada pusat Ti permukaan (III) di mana terdapat atom Cl terminal dan situs koordinasi kosong. Mekanisme Cossee-Arlman adalah jalur yang diterima dari proses katalitik. Unit TiCl5 tak jenuh secara koordinat adalah situs aktif katalitik. Pada langkah pertama, atom Cl permukaan digantikan oleh gugus etil. Pada langkah kedua, alkena berikatan dengan Ti (III) dan ini diikuti dengan migrasi alkil. Pengulangan dari dua langkah terakhir ini menghasilkan pertumbuhan polimer. Katalis TiCl3 / Et3Al atau MgCl2 / TiCl4 / Et3Al heterogen digunakan dalam industri untuk pembuatan polimer isotaktik, misalnya polipropen.



24



DAFTAR PUSTAKA Housecroft,C.D.& Sharpe (2012).Inorganic Chemistry .Harlow:Pearson Oyama, S. Ted. (2008). Mechanisms in Homogeneous and



Heterogeneous



epoxidation catalysis. Inggris: Elsevier Sugiyanto,Kristian H; Suyanti,Retno D. (2010).Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta: Graha Ilmu



25