TUGAS MATA KULIAH KIMIA DASAR

Disusun oleh :

Nama : WIWIN FARISTIN

NIM : 10/305502/PA/13528

JURUSAN : KIMIA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2011

BAB 1

EQUATION OF STATE

Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini

merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan

membahasa hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas

ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak secara

langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan reaksi

kimianya tidak didisuksikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur

molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya. Perilaku

gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan

sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.

a. Sifat gas

Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut.

1. Gas bersifat transparan.

2. Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3. Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4. Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi,

volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak

hingga kecilnya.

5. Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6. Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.

7. Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan

mengembang.

8. Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.

Dari berbagai sifat di atas, yang paling penting adalah tekanan gas. Misalkan

suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang,

cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi

ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas adalah manometer. Prototipe

alat pengukur tekanan atmosfer, barometer, diciptakan oleh Torricelli.

b. Volume dan tekanan

Fakta bahwa volume gas berubah bila tekanannya berubah telah diamati

sejak abad 17 oleh Torricelli dan filsuf /saintis Perancis Blase Pascal (1623-1662).

Boyle mengamati bahwa dengan mengenakan tekanan dengan sejumlah volume

tertentu merkuri, volume gas, yang terjebak dalam tabung delas yang tertutup di

salah satu ujungnya, akan berkurang. Dalam percobaan ini, volume gas diukur

pada tekanan lebih besar dari 1 atm.

Boyle membuat pompa vakum menggunakan teknik tercangih yang ada

waktu itu, dan ia mengamati bahwa gas pada tekanan di bawah 1 atm akan

mengembang. Setelah ia melakukan banyak percobaan, Boyle mengusulkan

persamaan (6.1) untuk menggambarkan hubungan antara volume V dan tekanan P

gas. Hubungan ini disebut dengan hukum Boyle.

PV = k (suatu tetapan) (6.1)

Penampilan grafis dari percobaan Boyle dapat dilakukan dengan dua cara. Bila P

diplot sebagai ordinat dan V sebagai absis, didapatkan hiperbola (Gambar 6.1(a)).

Kedua bila V diplot terhadap 1/P, akan didapatkan garis lurus (Gambar 6.1(b)).

(a) Plot hasil percobaan; tekanan vs. volume

(b) Plot hasil percobaan; volume vs 1/tekanan. Catat bahwa kemiringan k tetap.

c. Persamaan gas ideal

Esensi ketiga hukum gas di atas dirangkumkan di bawah ini. Menurut tiga

hukum ini, hubungan antara temperatur T, tekanan P dan volume V sejumlah n

mol gas dengan terlihat.

Tiga hukum Gas

Hukum Boyle: V = a/P (pada T, n tetap)

Hukum Charles: V = b.T (pada P, n tetap)

Hukum Avogadro: V = c.n (pada T, P tetap)

Jadi, V sebanding dengan T dan n, dan berbanding terbalik pada P. Hubungan ini

dapat digabungkan menjadi satu persamaan:

V = RTn/P (6.4)

atau

PV = nRT (6.5)

R adalah tetapan baru. Persamaan di atas disebut dengan persamaan keadaan gas

ideal atau lebih sederhana persamaan gas ideal.

Nilai R bila n = 1 disebut dengan konstanta gas, yang merupakan satu dari

konstanta fundamental fisika. Nilai R beragam bergantung pada satuan yang

digunakan. Dalam sistem metrik, R = 8,2056 x10–2 dm3 atm mol-1 K-1. Kini,

nilai R = 8,3145 J mol-1 K-1 lebih sering digunakan.

d. Hukum tekanan parsial

Dalam banyak kasus Anda tidak akan berhadapan dengan gas murni tetapi

dengan campuran gas yang mengandung dua atau lebih gas. Dalton tertarik

dengan masalah kelembaban dan dengan demikian tertarik pada udara basah,

yakni campuran udara dengan uap air. Ia menurunkan hubungan berikut dengan

menganggap masing-masing gas dalam campuran berperilaku independen satu

sama lain.

Anggap satu campuran dua jenis gas A (nA mol) dan B (nB mol) memiliki volume

V pada temperatur T. Persamaan berikut dapat diberikan untuk masing-masing

gas.

pA = nART/V (6.8)

pB = nBRT/V (6.9)

pA dan pB disebut dengan tekanan parsial gas A dan gas B. Tekanan parsial

adalah tekanan yang akan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran seandainya

gas tersebut sepenuhnya mengisi wadah.

Dalton meyatakan hukum tekanan parsial yang menyatakan tekanan total P gas

sama dengan jumlah tekanan parsial kedua gas. Jadi,

P = pA + pB = (nA + nB)RT/V (6.10)

Hukum ini mengindikasikan bahwa dalam campuran gas masing-masing

komponen memberikan tekanan yang independen satu sama lain. Walaupun ada

beberapa gas dalam wadah yang sama, tekanan yang diberikan masing-masing

tidak dipengaruhi oleh kehadiran gas lain.

Bila fraksi molar gas A, xA, dalam campuran xA = nA/(nA + nB), maka pA dapat

juga dinyatakan dengan xA.

pA = [nA/(nA + nB)]P (6.11)

Dengan kata lain, tekanan parsial setiap komponen gas adalah hasil kali fraksi

mol, xA, dan tekanan total P.

Tekanan uap jenuh (atau dengan singkat disebut tekanan jenuh) air disefinisikan

sebagai tekanan parsial maksimum yang dapat diberikan oleh uap air pada

temperatur tertentu dalam campuran air dan uap air. Bila terdapat lebih banyak

uap air, semua air tidak dapat bertahan di uap dan sebagian akan mengembun.

BAB 2

PHASE DIAGRAM

Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi

difokuskan pada keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada

perubahan cairan dan padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas

keadaan kritis zat, akan lebih tepat menangani tiga wujud zat secara simultan,

bukan membahas dua dari tiga wujud zat.

Gambar 7.5 Diagram fasa. Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah

titik tripel, Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah

tekanan kritis.

Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat

sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan

di Gambar 7.5. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi

dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem.

Pemahaman tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman

hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika

Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa

untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut

derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2

dikurangi jumlah fasa P, yakni,

F=C+2-P … (7.1)

Jadi, dalam titik tertentu di diagram fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 –

yakni suhu dan tekanan; bila dua fasa dalam kesetimbangan-sebagaimana

ditunjukkan dengan garis yang membatasi daerah dua fasa hanya ada satu derajat

kebebasan-bisa suhu atau tekanan. Pada ttik tripel ketika terdapat tiga fasa tidak

ada derajat kebebasan lagi. Dari diagram fasa, Anda dapat mengkonfirmasi apa

yang telah diketahui, dan lebih lanjut, Anda dapat mempelajari apa yang belum

diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif pada perbatasan padatan-cairan

memiliki implikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian kanan diagram,

yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan,

kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal

ini berarti air memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es;

dan semua kita telah hafal dengan fakta bahwa s mengapung di air.

Sebaliknya, air pada tekanan 0,0060 atm berada sebagai cairan pada suhu

rendah, sementara pada suhu 0,0098 °C, tiga wujud air akan ada bersama. Titik ini

disebut titik tripel air. Tidak ada titik lain di mana tiga wujud air ada bersama.

Dalam kimia fisika minerologidan teknik material, diagram fase adalah

sejenis grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara

fase-f ase yang berbeda dari suatu zat yang sama. Dalam matematika dan fisika,

diagram fase juga mempunyai arti sinonim dengan ruang fase. Komponen-

komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan atau sempadan fase,

yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase. Titik tripel

adalah titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda, biasanya

padat, cair, dan gas. Solidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam

keadaan padat. Likuidus adal ah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam

keadaan cair. Adalah mungkin terdapat celah di antara solidus dan likuidus; di

antara celah tersebut, zat tersebut terdiri dari campuran kristal dan cairan.

Tipe-tipe diagaram fase adalah Diagram fase 2D. Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, seperti air. Sum bu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur.

Fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan

atau sempadan fase antara tiga fase padat,cair, dan gas.

Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air.

Garis berwarna hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih

yang berubah-ubah sesuai dengan tekanan. Penandaan diagram fase menunjukkan

titik-titik di mana energi bebas bersifat non-analitis. Fase-fase dipisahkan dengan

sebuah garis non-analisitas, di mana transisi fase terjadi, dan disebut sebagai

sempadan fase.

Pada diagaram sebelah kiri, sempadan fase antara cair dan gas tidak

berlanjut sampai tak terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram

fase yang disebut sebagai titik kritis. Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan

tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan[1],

yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K

dan 22,064 MPa (3.200,1 psi).

Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di

atas. Ketika dari cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah sempadan fase,

namun adalah mungkin untuk memilih lajur yang tidak melewati sempadan

dengan berjalan menuju fase superkritis. Oleh karena itu, fase cair dan gas dapat

dicampur terus menerus.

Sempadan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memilikigradi e n

yang positif. Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi

daripada fase cair, sehingga peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh.

Pada beberapa bagian diagram fase air, Selain itu, titik kritis (untuk air, 218 atm,

374°C), juga ditunjukkan dalam diagram fasa. Bila cairan berubah menjadi fasa

gas pada titik kritis, muncul keadaan antara (intermediate state), yakni keadaan

antara cair dan gas. Dalam diagram fasa keadaan di atas titik kritis tidak

didefinisikan.

BAB 3

CRYSTAL STRUCTUR

Memahami struktur dari kristal sangat penting dalam mengkarakterisasi

suatu material yang memiliki sifat teratur (ordered material). Banyak material

baru yang dikembangkan memakai istilah dan definisi yang sering dipakai dalam

kristalografi ketika mendiskripsikan sifat – sifatnya. Salah satu alat yang memakai

konsep dasar kristalografi dalam mengkarakterisasi suatu bahan adalah XRD (X-

ray diffraction). Sehingga untuk menginterpretasi hasil analisa dari alat tersebut

memerlukan pengetahuan dasar mengenai kristalografi.

Definisi dari kristal adalah bahan yang terdiri dari unit terstruktur yang

identik, tersusun dari satu atau lebih atom yang teratur dan berulang secara

periodik dalam tiga dimensi. Keteraturan ini berlanjut sampai ratusan molekul.

Bangunan terkecil dari kristal disebut basis kemudian susunan yang periodik

dideskripsikan dengan latis.

Untuk mendeskripsikan sebuah kristal akan lebih mudah jika kita fokus

pada latis bukan pada basisnya. Latis adalah susunan tiga dimensi dari titik (titik

latis) yang identik dengan sekelilingnya. Sebuah unit sel adalah bagian terkecil

dari latis. Seluruh bangunan latis dapat disusun dengan mengulang sebuah unit sel

tanpa ada ruang kosong diantaranya. Sebuah unit sel dideskripsikan dengan tiga

independen unit vektor yaitu a, b dan c.

Variable pada unit sel ada enam buah yaitu panjang dari unit sel yang

direpresentasikan oleh tiga vektor (a, b, dan c) dan tiga independen sudut antara

dua vektor (α, β, and γ), dimana:

α adalah sudut antara b dan c

β adalah sudut antara c dan a

γ adalah sudut antara a dan b

Ada tujuh buah unit sel yang mungkin untuk semua jenis kristal. Ketujuh unit sel

disebut tujuh kristal sistem yang terdiri dari:

1. Triclinic system

2. Monoclinic system

3. Orthorhombic system

4. Tetragonal system

5. Cubic system

6. Hexagonal system

7. Rhombohedral system

Dalam beberapa sistem kristal diatas terdapat beberapa kemungkinan jenis latis

yang dapat menghasilkan simetri yang tertinggi. Tipe latis tersebut adalah:

P = primitive

I = body-centred

F = face-centred

C = base/side centred

Maka sistem kristal beserta latisnya menyusun empat belas cara yang

berbeda untuk menyusun titik latis untuk membuat 3D latis. Keempat belas cara

tersebut dikenal dengan Bravais lattices.

BAB 4

COLLIGATIVE PROPERTIES OF SOLUTION

Secara umum, sifat koligatif larutan dapat digambarkan seperi gambar

dibawah ini:

Gambaran umum sifat koligatif

Sifat  koligatif  larutan  adalah  sifat  larutan  yang  tidak tergantung pada

macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat

terlarut (konsentrasi zat terlarut). Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit

zat terlarut (Gambar 6.2), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

1. Penurunan tekanan uap jenuh

2. Kenaikan titik didih

3. Penurunan titik beku

4. Tekanan osmosis

Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat

Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama

dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya

sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan

larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat

koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat

koligatif larutan elektrolit.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Pada  setiap  suhu,  zat  cair  selalu  mempunyai  tekanan tertentu. Tekanan

ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke

dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan

karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga

kecepatan penguapan berkurang.

Gambaran penurunan tekanan uap

Menurut Roult :

p = po . XB

keterangan:

p     : tekanan uap jenuh larutan

po  : tekanan uap jenuh pelarut murni

XB  : fraksi mol pelarut

Karena XA + XB = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi :

P = Po (1 – XA)

P = Po – Po . XA

Po – P = Po . XA

Sehingga :

ΔP = po . XA

keterangan:

ΔP   : penuruman tekanan uap jenuh pelarut

po    : tekanan uap pelarut murni

XA   : fraksi mol zat terlarut

Kenaikan Titik Didih

Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan

lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan

titik didih dinyatakan dengan: ΔTb = m . Kb

keterangan:

ΔTb = kenaikan titik didih (oC)

m      = molalitas larutan

Kb = tetapan kenaikan titik didihmolal

(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat

dinayatakan sebagai:

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan

dinyatakan sebagai : Tb = (100 + ΔTb) oC

Penurunan Titik Beku

Kehadiran zat terlarut menurunkan titik beku suatu larutan relatif terhadap

pelarut murni. Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:

ΔTf = penurunan titik beku

m     = molalitas larutan

Kf     = tetapan penurunan titik beku molal

W     = massa zat terlarut

Mr   = massa molekul relatif zat terlarut

p      = massa pelarut

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya

dinyatakan sebagai:

Tf = (O – ΔTf)oC

Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat

menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui

membran semi permeabel (proses osmosis) seperti ditunjukkan pada. Menurut

Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmosis = Π , maka :

π° = tekanan osmosis (atmosfir)

C   = konsentrasi larutan (M)

R   = tetapan gas universal.  = 0,082 L.atm/mol K

T   = suhu mutlak (K)

Tekanan osmosis

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain

disebut larutan Hipotonis.

Larutan yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut

larutan Hipertonis.

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut Isotonis.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit  di  dalam

pelarutnya  mempunyai  kemampuan  untuk mengion. Hal ini mengakibatkan

larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan

non elektrolit pada konsentrasi yang sama.

BAB 5

CATALYSIS AND CATALYST

Pernah mencoba membuat tape dari bahan singkong atau ketan? Kita

membubuhkan ragi (sejenis kapang atau jamur) untuk mempercepat proses

peragian atau fermentasi. Tanpa sadar sebenarnya kita sudah melibatkan senyawa

penting didalam proses tersebut yaitu katalis.

Menurut definisi, katalis adalah suatu senyawa kimia yang dapat

mengarahkan sekaligus meningkatkan kinetika suatu reaksi (jika reaksi tersebut

secara termodinamika memungkinkan terjadi). Namun senyawa tersebut (katalis)

tidak mengalami perubahan kimiawi diakhir reaksi, dan tidak mengubah

kedudukan kesetimbangan kimia dari reaksi.

Pentingnya katalis ditunjukkan oleh kenyataan bahwa lebih dari 75%

proses produksi bahan kimia di industri disintesis 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.

Teknologi katalis telah digunakan dalam industri kimia lebih dari 100

tahun lamanya dan penelitian serta pengembangan teknologi katalis telah menjadi

semacam bidang kekhususan kimia.

Dalam kazanah energi reaksi, katalis menurunkan rintangan energi atau

menurunkan besaran energi aktifasi sebuah reaksi melalui aneka mekanisme

fisikawi maupun kimiawi.

Komponen inti katalis menurut derajat kepentingannya:

1. Selektifitas

Adalah kemampuan katalis untuk memberikan produk reaksi yang

diinginkan (dalam jumlah tinggi) dari sekian banyak produk yang mungkin

dihasilkan. Produk yang diinginkan tadi sering disebut sebagai yield sedangkan

banyaknya bahan baku yang berhasil diubah menjadi aneka produk dikatakan

sebagai konversi. Yield = %selektifitas x konversi

2. Stabilitas

Kemampuan sebuah katalis untuk menjaga aktifitas, produktifitas dan

selektifitasnya dalam jangka waktu tertentu

3. Aktifitas

Kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi produk atau

aneka produk yang diinginkan (lebih dari satu).

Aktifitas = massa (kg) bahan baku yang terkonversi/(kg atau liter katalis x waktu)

atau Konversi, yaitu persentase dari bahan baku menjadi aneka produk. atau

TON (turnover Number), yaitu banyaknya molekul yang bereaksi/(waktu,

misalnya detik x setiap situs aktif)

Tiga metode untuk mengukur aktifitas katalis:

1. Aktifitas dapat dinyatakan dalam konsep kinetika. Aktifitas dapat dinyatakan

dari pengukuran kecepatan reaksi dalam jangkauan tertentu suhu dan konsentrasi.

Kecepatan reaksi, r, dihitung sebagai kecepatan perubahan sejumlah zat, nA dari

reaktan A persatuan waktu dan per satuan volume (atau per satuan massa) katalis,

sehingga r ini memiliki unit mol L-1 h-1 atau mol kg-1 h-1.

2. Aktifitas dapat pula dinyatakan oleh turnover number (TON) yang didefinisikan

sebagai banyaknya molekul reaktan yang terlibat dalam reaksi tiap situs aktif dan

tiap detik.

3. Dalam prakteknya, sebagai perbandingan aktifitas

Pengelompokan Katalis

Perlu diingat bahwa yang dimaksud katalis homogen artinya adalah katalis

yang memiliki atau bisa membentuk satu fasa dengan reaktan dan pelarutnya

(misal fasa cair-cair pada sistem katalis asam untuk reaksi esterifikasi). 

Sedangkan katalis heterogen tidak memiliki fasa yang sama dengan reaktan

maupun pelarut (misalnya fasa padat-cair pada sistem katalis zeolit untuk

perengkahan hidrokarbon).

Contoh katalis homogen.  Kompleks phosphine-logam transisi (Zn)

sebagai katalis reaksi kopling CO2 dan epoksida serta mekanisme

reaksinya.

Contoh katalis heterogen. Alloy nanokristal Cu-Zn-Al dengan aditif logam transisi

untuk katalis sintesis dimetil ether dari syngas.

Kelemahan Katalis

Alangkah indahnya bila sebuah reaksi kimia tidak membutuhkan katalis

agar bisa berlangsung. Tapi kenyataannya jenis reaksi seperti ini jarang ditemui.

Keberadaan katalis dalam campuran reaksi kimia tentu saja memberikan masalah

tersendiri. Di industri kimia, masalah terutama berkaitan dengan pemisahan

(separation), daur ulang (recycle), usia (life time), dan deaktifasi katalis

merupakan isyu-isyu penting.

Problem pemisahan katalis dari zat pereaksi maupun produk lebih sering

ditemui pada sistem katalis homogen. Karena katalis homogen larut dalam

campuran, pemisahan tidak cukup dilakukan dengan penyaringan atau dekantasi.

Teknik yang umum digunakan adalah destilasi atau ekstraksi produk dari

campuran, misalnya katalis asam-basa pada reaksi esterifikasi biodiesel

dipisahkan dengan ekstraksi untuk kemudian campuran sisa reaktan-katalis yang

tertinggal dialirkan lagi menuju bejana reaksi. Namun demikian, ada beberapa

dari senyawa komplek logam yang didesain sedemikian rupa sehingga bisa

terpisah atau mengendap setelah reaksi tuntas. Kasus pemisahan untuk katalis

heterogen lebih mudah ditanggulangi karena sudah terpisah dengan sendirinya

tanpa membutuhkan usaha lain.

Daur ulang dan usia katalis memiliki kaitan. Selama bisa dipisahkan,

katalis homogen boleh dikatakan tetap aktif dan memiliki usia yang sangat

panjang bahkan nyaris tak terhingga dan bisa digunakan berulang-ulang. Nyawa

katalis homogen mungkin tamat jika mengalami deaktifasi akibat teracuni atau

perubahan struktur akibat proses ektrim. Katalis heterogen memiliki takdir

berbeda. Sering kali katalis heterogen harus diaktifasi dulu sebelum siap

digunakan, misalnya dengan jalan direduksi atau dioksidasi. Setelah mengalami

proses reaksi berkali-kali, kereaktifan katalis tersebut pelan-pelan menurun akibat

perubahan mikrostruktur maupun kimianya, misal terjadi penggumpalan

(clustering), migrasi partikel aktif membentuk kristal baru (sintering), oksidasi,

karbonisasi, maupun teracuni (poisoned). Untuk mengembalikan reaktifitas katalis

heterogen perlu dilakukan regenerasi dengan cara, misalnya kalsinasi, reduksi-

oksidasi kembali, atau pencucian dengan larutan aktif. Seringkali proses

regenerasi tidak dapat mengembalikan 100% kereaktifan katalis sehingga pada

saatnya nanti katalis tersebut akhirnya mati juga dan perlu diganti yang baru.