www.izzifekratsays.blogspot.comElektrokimia dan Laju Reaksi

1. Orbital s,p,d,f

- Orbital s,p

- Orbital d

- Orbital f

2. Manfaat katalis di dunia industri dan contoh

- Katalis Padat Untuk Oksidasi Langsung Metana Menjadi Metanol

Potensi metanol sebagai bahan bakar alternatif ternyata masih terkendala oleh proses produksinya yang cukup panjang, sekaligus masih tergantung dari kecukupan suplai gas alam. Prosesnya melibatkan pembentukan gas sintesa (CO dan H2) dari gas alam, sebelum menjadi metanol.
Adalah para peneliti Jerman dari Max Plank Institute of Coal Research di Mülheim (dipimpin oleh Ferdi Schüth) dan Max Planck Institute for Colloids and Interfaces di Potsdam-Golm (dipimpin oleh Markus Antonietti) kini tengah mengembangkan katalis padat untuk reaksi oksidasi langsung metana menjadi metanol pada temperatur rendah (direct low-temperature oxidation of methane to methanol).
Para peneliti tersebut kini tengah mengembangkan katalis padat yang memiliki aktifitas dan selektifitas yang tinggi, sekaligus memiliki tingkat kestabilan yang tinggi terhadap serangkaian proses recycle. Penelitian ini memberikan harapan akan kemungkinan implementasinya ditingkat produksi komersial.
Tim peneliti tersebut menggunakan polimer aromatik (nitril aromatik) dan platina (Pt) untuk menghasilkan katalis dengan akifitas yang tinggi, mudah dipisahkan dan dapat direcycle.
Katalis tersebut merupakan penyempurnaan dari katalis senyawa komplek platina, yang sebelumnya digunakan oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Roy Periana. Tim tersebut telah berhasil menyintesa metyl sulfate, dari oksidasi metana pada temperatur 200degC, di dalam larutan H2SO4 pekat. Metyl sulfate selanjutnya dapat diubah menjadi metanol, dengan tingkat perolehan (yield) dan selektifitas yang tinggi. Namun, katalis komplek platina tersebut ternyata sulit untuk dipisahkan dan direcyle, sehingga menjadi kendala untuk diterapkan pada tingkat produksi komersial.

- Memakan Limbah

katalis yang bekerja seperti enzim, katalis tersebut dinamakan tetra-amido-macrocyclic ligand activators (TAML).TAML yang bekerja bersama hidrogen peroksida (H2O2) mampu meniru kerja enzim tubuh manusia untuk mengurai toksin yang berbahaya seperti pestisida, pewarna tekstil, dan detergen. TAML juga mampu menurunkan tingkat polusi bau, menjernihkan air, hingga bersifat disinfektan dengan membunuh bakteri setingkat anthrax.Saat TAML larut dalam air, hydrogen peroksida mengaktifkan TAML dengan menggantikan ligan H2O dengan H2O2 pada gugus TAML. Kemudian, H2O2 yang tidak stabil terurai kembali menjadi H2O menyisakan atom oksigen. Oksigen ini saling tolak menolak dengan atom besi (Fe) yang terdapat pada pusat gugus TAML. Interaksi inilah yang membuat TAML aktif dan mampu bekerja sebagaimana enzim ataupun scavenger radikal bebas yang dalam hal ini polutan.

- Pengilangan minyak bumi

atalis yang banyak dipergunakan adalah katalis reforming, isomerasi dan hydrocracking. Fungsi katalis-katalis tersebut 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.

- proses produksi bahan kimia umum atau kimia khusus.

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.

- endestruksi senyawa yang menghasilkan bau sehingga berfungsi sebagai deodorant.

- memecah rantai senyawa organic volatile (VOC) sehingga dapat digunakan untuk destruksi senyawa berbahaya tersebut.

- reduksi alkilasi, hidrogenasi karbonil dan hidrogenasi selektif senyawa nitro tanpa dehalogenasi.

Contoh : platinum

3. Faktor yang mempengaruhi laju reaksi

Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

Luas permukaan sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi ; sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Suhu

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu rekasi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil.

Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.

Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

A + C → AC (1)

B + AC → AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi :

A + B + C → AB + C

Beberapa katalis yang pernah dikembangkan antara lain berupa katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitis yang paling dikenal adalah proses Haber, yaitu sintesis amoniak menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik yang dapat menghancurkan produk emisi kendaraan yang paling sulit diatasi, terbuat dari platina dan rodium.

Molaritas

Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah:

V = k [A]m [B]n

dengan:

• V = Laju reaksi
• k = Konstanta kecepatan reaksi
• m = Orde reaksi zat A
• n = Orde reaksi zat B

Konsentrasi

Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.

4. Gambar reaksi eksoterm dan endoterm

a. Reaksi Eksoterm
Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas.
Pada reaksi eksoterm harga ∆H = ( - )

Contoh : C(s) + O₂(g) ---> CO₂(g) + 393.5 kJ ; ∆H = -393.5 kJ

b. Reaksi Endoterm
Pada reaksi endoterm terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.
Pada reaksi endoterm harga ∆H = ( + )

Contoh : CaCO₃(s) ----> CaO(s) + CO₂(g) - 178.5 kJ ; ∆H = +178.5 kJ

Entalpi = H = Kalor reaksi pada tekanan tetap = Qp

Perubahan entalpi adalah perubahan energi yang menyertai peristiwa perubahan kimia pada tekanan tetap.

a.	Pemutusan ikatan membutuhkan energi (= endoterm) Contoh: H2 ---> 2H - a kJ ; ∆H= +akJ
b.	Pembentukan ikatan memberikan energi (= eksoterm) Contoh: 2H ----> H2 + a kJ ; DH = -a kJ