Pengertian Katalis, Jenis, Fungsi, dan Contohnya

Katalis menjadi salah satu arti reaksi kimia yang membuat masyarakat manusia berdetak. Katalis adalah bahan yang mempercepat reaksi kimia. Dengan bantuan katalis sebuah molekul yang mungkin membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk berinteraksi sekarang dapat melakukannya dalam hitungan detik. Pabrik mengandalkan katalis untuk membuat segala sesuatu mulai dari plastik hingga obat-obatan.

Katalis membantu mengolah minyak bumi dan batubara menjadi bahan bakar cair. Jenis katalis alami dalam tubuh – yang dikenal sebagai enzim – bahkan memainkan peran penting dalam pencernaan dan banyak lagi. Selain katalis alami yang bersifat organik seperti enzim, banyak pula contoh katalis yang berifat anorganik, yaitu katalis yang termasuk logam unsur dan zat anorganik lainnya, misalnya platinum dan besi.

Katalis

Katalis adalah zat termasuk padat, cair, dan gas yang meningkatkan laju reaksi kimia dan sangat penting untuk industri kimia. Kebanyakan katalis padat adalah logam atau oksida, sulfida, dan halida dari unsur logam dan dari unsur semimetalik boron, aluminium, dan silikon.

Sedangkan, katalis gas dan cair biasanya digunakan dalam bentuk murni atau dalam kombinasi dengan pembawa atau pelarut yang sesuai; katalis padat biasanya terdispersi dalam zat lain yang dikenal sebagai katalis pendukung (catalyst supports).

Secara umum, aksi katalitik adalah reaksi kimia antara katalis dan reaktan, membentuk perantara kimia yang mampu bereaksi lebih mudah satu sama lain atau dengan reaktan lain, untuk membentuk produk akhir yang diinginkan. Selama reaksi antara zat antara kimia dan reaktan, katalis dibuat ulang.

Mode reaksi antara katalis dan reaktan sangat bervariasi dan dalam katalis padat seringkali kompleks. Khas dari reaksi ini adalah reaksi asam-basa, reaksi oksidasi-reduksi, pembentukan kompleks koordinasi, dan pembentukan radikal bebas. Dengan katalis padat, mekanisme reaksi sangat dipengaruhi oleh sifat permukaan dan struktur elektronik atau kristal.

Katalis padat tertentu, yang disebut katalis polifungsional, mampu melakukan lebih dari satu mode interaksi dengan reaktan; katalis bifungsional digunakan secara luas untuk mereformasi reaksi dalam industri perminyakan.

Pengertian Katalis

Katalis adalah zat yang mengakibatkan reaksi kimia terjadi dengan cara yang berbeda dari yang terjadi apabila tanpa menggunakan katalis. Misalnya, katalis dapat menyebabkan reaksi antara reaktan terjadi pada laju yang lebih cepat atau pada suhu yang lebih rendah daripada yang mungkin terjadi tanpa katalis.

Katalis juga dapat diartikan sebagai zat yang meningkatkan laju reaksi suatu reaksi kimia tanpa dikonsumsi dalam proses tersebut. Oleh karena itu, katalis tidak muncul dalam stoikiometri keseluruhan dari reaksi yang dikatalisnya, tetapi harus muncul setidaknya dalam salah satu reaksi dasar dalam mekanisme reaksi yang dikatalisasi.

Pengertian Katalis Menurut Para Ahli

Adapun definisi katalis menurut para ahli, antara lain:

1. Cambridge Dictionary, Pengertian katalis adalah sesuatu yang membuat reaksi kimia terjadi lebih cepat tanpa dirinya sendiri berubah.
2. Collins Dictionary, Dalam ilmu kimia, katalis merupakan zat yang menyebabkan reaksi kimia berlangsung lebih cepat.
3. Merriam-Webster, Definisi katalis adalah zat yang memungkinkan reaksi kimia berlangsung pada kecepatan yang biasanya lebih cepat atau dalam kondisi berbeda (seperti pada suhu yang lebih rendah) daripada yang memungkinkan. Sehingga agen yang memprovokasi atau mempercepat perubahan atau indakan yang signifikan

Jenis Katalis

Seacara garis besar, macam katalis bisa dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Katalis Homogen

Reaktan dan katalis berada dalam fase yang sama, umumnya dalam larutan. Katalis biasanya diambil kembali dari aliran produk akhir melalui proses seperti distilasi. Ini digunakan kembali sampai aktivitas katalitik tidak lagi cukup tinggi.

Seringkali bahan katalis mentah disuplai sebagai bubuk dan katalis perlu dilarutkan dalam pelarut yang sesuai sebelum katalis dapat digunakan.

2. Katalis Heterogen

Reaktan (biasanya cair atau gas) dan katalis (biasanya padat) berada dalam fase yang berbeda. Pelet bisa berbentuk bola, silindris, atau acak. Banyak katalis yang digunakan dalam proses heterogen sangat kompleks. Biasanya katalis-katalis tersebut terdiri dari sejumlah komponen utama pada bahan pendukung inert seperti aluminium oksida atau silika.

Jika katalis padat ini digunakan, maka katalis tersebut dapat menimbulkan debu di udara, sehingga dapat menimbulkan risiko saat terhirup.

3. Enzim

Enzim adalah katalisator yang, dalam kondisi suhu, pH, dan tekanan sel yang ringan, melakukan reaksi kimia dengan kecepatan tinggi yang menakjubkan. Enzim dicirikan oleh efisiensi dan spesifisitas yang luar biasa.

Fungsi Katalis

Bahan kimia memiliki fungsi atau peran yang sama pentingnya dalam mengkatalisasi bahan kimia lainnya seperti halnya untuk menghasilkan produk akhir. Dalam banyak kasus, keberhasilan suatu reaksi bergantung pada bahan kimia dengan spesifikasi yang tepat. Berikut adalah lima katalis kimia yang umum digunakan dalam industri manufaktur, diantaranya yaitu:

1. Aluminosilikat

Aluminosilikat adalah komponen penting dalam pembuatan petrokimia modern. Sebagai katalis, campuran aluminium + silikon dioksida ini (dan rekannya yang paling inovatif, zeolit) memicu proses yang dikenal sebagai “pemecahan katalitik” yang menghasilkan hidrokarbon kecil seperti etilen dan propena yang kemudian dapat dikumpulkan dan digunakan.

2. Besi

Arti besi telah lama menjadi katalis yang digunakan dalam produksi amonia. Dengan menggunakan metode yang dikenal sebagai Proses Haber, gas nitrogen dan hidrogen dapat melewati empat lapisan bahan katalitik untuk diubah dengan laju hampir 97%. Serbuk besi yang digiling halus adalah katalis yang paling hemat biaya dan mudah didapat untuk digunakan dalam proses ini pada skala industri.

3. Vanadium

Vanadium telah digunakan sebagai katalis kimia untuk produksi asam sulfat selama lebih dari 100 tahun. Kualitas dan ukuran katalis vanadium sangat berkaitan dengan keluaran katalitik akhir; kotoran seperti fluorida, karbon monoksida, arsenik, dan klorida dapat mengurangi jumlah asam sulfat yang ada dalam produk akhir.

4. Platina+Alumina

Platina dan alumina adalah katalis bifungsional yang sangat efektif. Sementara alkana platina dehidrogenasi, molekul alkena yang dihasilkan kemudian diserap oleh alumina. Proses seperti ini memungkinkan dehidrogenasi butana menjadi butena, perantara kimia penting.

5. Nikel

Definisi nikel dihargai karena penggunaannya sebagai katalis dengan biayanya yang relatif rendah. NIkel juga memiliki kinerja katalitik yang lebih tinggi daripada banyak logam mulia lainnya. Ini digunakan sebagai katalis heterogen dalam produksi gas sintesis, juga dikenal sebagai syngas, sumber bahan bakar yang terdiri dari hidrogen, karbon monoksida, dan dalam beberapa kasus, karbon dioksida.

Kelebihan dan Kekurangan Katalis

Beberapa keuntungan yang menjadi kelebihan menggunakan katalis beserta kekurangannya. Yakni;

Yaitu;

1. Katalis mempercepat laju reaktif, yang menghemat uang karena pabrik tidak harus beroperasi selama itu untuk menghasilkan jumlah produk yang sama.
2. Katalis memungkinkan reaksi bekerja pada suhu yang jauh lebih rendah. Ini mengurangi energi yang digunakan dalam reaksi yang baik untuk pembangunan berkelanjutan.
3. Katalis menghemat uang dalam perindustrian.
4. Katalis tidak pernah habis dalam suatu reaksi jadi setelah kita menggunakannya, kita dapat menggunakannya berulang kali.

beberapa kekurangan dalam pemanfaatannya, antara lain:

1. Katalis sangat mahal untuk dibeli.
2. Katalis seringkali perlu dikeluarkan dari produk dan dibersihkan.
3. Reaksi yang berbeda menggunakan katalis yang berbeda, jadi jika kita membuat lebih dari satu produk, kita memerlukan lebih dari satu katalis.

Contoh Katalis

Adapun untuk contoh katalis kimia, antara lain:

1. Anorganik

Katalis anorganik adalah senyawa yang tidak ditemukan dalam proses biologis. Katalis anorganik termasuk logam unsur dan zat anorganik lainnya. Katalis ini mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengubah strukturnya dalam prosesnya. Contoh katalis anorganik dalam reaksi kimia meliputi:

1. Potasium (Kalium) permanganat– Hidrogen peroksida akan terurai menjadi air dan gas oksigen. Dua molekul hidrogen peroksida dapat menghasilkan dua molekul air dan satu molekul oksigen. Katalis kalium permanganat bisa dimanfaatkan untuk mempercepat proses ini. Penambahan kalium permanganat pada hidrogen peroksida akan menyebabkan reaksi yang menghasilkan banyak panas, dan uap air akan keluar.
2. Platinum– Pengubah katalitik di dalam mobil mengandung platina, yang berfungsi sebagai katalisator untuk mengubah karbon monoksida, yang bersifat racun, menjadi karbon dioksida.
3. Paladium– Jika kita menyalakan korek api di ruangan dengan gas hidrogen dan gas oksigen, akan terjadi ledakan dan sebagian besar hidrogen dan oksigen akan bergabung untuk membuat molekul air.
4. Besi– Seperti yang telah dikatakan di atas, bahwa saat membuat amonia, besi adalah katalis yang dapat membantu. Reaksi ini, yang dikenal sebagai proses Haber, mengubah nitrogen dan hidrogen menjadi amonia. Besi mempercepat putusnya ikatan nitrogen agar lebih reaktif.

2. Organik

Katalis organik dikenal sebagai “organokatalis”, yang terdiri dari unsur bukan logam seperti karbon, hidrogen, dan belerang. Biokatalis, seperti protein dan enzim, adalah jenis katalis organik lain yang terlibat dengan proses kimia biologis. Seperti katalis anorganik, katalis ini masih ada dalam bentuk aslinya setelah reaksi selesai. Contoh katalis organik meliputi:

1. Prolin– Prolin adalah asam amino alami yang juga dapat dibiosintesis. Ini bertindak sebagai katalis dalam banyak proses biologis, termasuk kondensasi Aldol, yang menciptakan ikatan karbon-karbon untuk senyawa organik baru.
2. Diastase– Ketika kita makan sesuatu yang mengandung pati, enzim diastase adalah katalisator untuk pencernaan. Katalisator yang satu ini muncul di air liur dan memecah pati menjadi maltosa untuk dicerna tubuh di perut.
3. Laktase– Kebanyakan orang memiliki enzim laktase di usus kecil mereka, yang memulai pemecahan kimiawi laktosa dari susu dan produk susu. Orang yang intoleran laktosa tidak menghasilkan cukup enzim ini dan tidak dapat mencerna produk susu sepenuhnya.
4. DNA Polimerase– Ketika DNA bereplikasi, itu harus menyalin urutan genetik dengan sempurna. Enzim DNA polimerase mengkatalisis sintesis DNA setiap kali sel membelah. Katalisatir yang satu ini bekerja dengan enzim lain, termasuk helikase dan primase, untuk menyalin DNA sepenuhnya berulang kali.

Itulah tadi artikel yang bisa kami kemukakan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian katalis menurut para ahli, ciri, macam, fungsi, dan contohnya yang ada di dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberikan wawasan bagi kalian.