9. Krkdk-katalis Dan Reaktor Katalitik 1-oleh Mustain Zamhari 5d3g1l

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-1

KATALIS DAN KATALISIS Kuliah ke 11

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-2

KATALISIS DAN REAKTOR KATALITIK Tujuan

: untuk mengembangkan pemahaman tentang berbagai katalis, mekanisme reaksi, dan desain reaktor katalitik. Harapan : - dapat menentukan katalisator dan menjelaskan sifat-sifatnya; - dapat menjelaskan tahap-tahap reaksi katalitik dan pada deposisi uap kimia (CVD = Chemical Vapor Deposition); - dapat menyarankan mekanisme reaksi dan menerapkan konsep tahap pembatas laju (a rate-limiting step) untuk menurunkan hukum laju; - dapat menggunakan regresi non-linear untuk menentukan hukum laju dan parameter hukum laju yang paling sesuai dengan data; - dapat menggunakan parameter hukum laju untuk merancang reaktor PBRs dan CSTRs terfluidisasi (fluidized).

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-3

1. KATALIS - Katalis telah digunakan oleh manusia selama lebih dari 2000 tahun lamanya. Penggunaan katalis berkembang bermula dari pengamatan pada pembuatan anggur, keju, dan roti. Dari pengamatan itu terasa bahwa selalu diperlukan penambahan sejumlah kecil bahan asing itu ke dalam proses batch saat itu, sampai tidak kurang pula pada proses batch seperti yang dikenal terakhir ini. - Namun, hal itu tidak menjadi perhatian serius, hingga tahun 1835 seorang ahli kimia bernama Berzelius mulai mempelajari dengan seksama yang mendasarkan pada berbagai hasil pengamatan sebelumnya, ia selanjutnya mengusulkan bahwa sejumlah kecil dari bahan asing yang ditambahkan itu memang merupakan bahan yang dapat, bahkan sangat, mempengaruhi jalannya reaksi kimia. - Misteri kekuatan bahan itu dikaitkan (attributed) dengan berbagai substansi lainnya sehingga hubungan itu menghasilkan peristiwa apa yang dikenal sebagai katalitik. - Pada tahun 1894, Ostwald mengembangkan penjelasan Berzelius dengan menyatakan bahwa katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi kimia tanpa dikonsumsi oleh bahan yang bereaksi. - Selama 175 tahun sejak karya Berzelius, katalis telah memainkan peran utama-nya dalam pengembangan ekonomi di pasar dunia. Amerika (USA) melaporkan, penjualan katalis untuk keperluan proses reaksi pada tahun 2007 lebih dari $3,5 miliar, dimana penggunaan dominan pada proses penyulingan (cracking, perengkahan) minyak bumi selain pada proses-proses produksi yang menghasilkan bahan-bahan kimia.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-4

1.1 Definisi -

Katalis adalah zat yang mempengaruhi laju reaksi tapi dapat disisihkan dari proses dengan tidak mengalami perubahan. Katalis biasanya mengubah laju reaksi dengan mempromosikan jalan molekular yang berbeda atau ("mekanisme") terhadap reaksi. Misalnya, gas hidrogen dan oksigen yang hampir inert pada suhu kamar, tapi dapat bereaksi dengan cepat bila disentuhkan/terkena (exposed to) platinum.

-

Koordinat step reaksi yang ditunjukkan oleh Gambar 10-1 menjadi berupa ukuran progress dari reaksi pada rentang sepanjang alur proses, meski sekedar pendekatan pemahaman akan H2 dan O2 yang satu sama lain melewati penghalang (barrier) energi aktivasi hingga membentuk diri menjadi H2O. Studi terhadap katalisis akan pembentukannya, penggunaan katalis-katalisnya, maupun proses-proses katalitik kimia berbagai katalis, secara komersial sangat penting untuk dikaji.

-

Sekitar sepertiga dari produk nasional bruto kebutuhan bahan Amerika Serikat misalnya, semua produk itu dihasilkan dengan melibatkan proses kimia yang berkatalis (‘katalitik’), mulai dari bahan baku hingga produk bahan jadi.

-

Pengembangan dan penggunaan katalis sesungguhnya merupakan bagian utama pencarian konstanta bagi ditemukannya cara-cara baru dalam meningkatkan yield dan selektivitas produk reaksi-reaksi kimia. Karena katalis memungkinkan diperolehnya produk akhir dengan jalur yang berbeda disertai pula oleh barrier energi yang lebih rendah, dan ini mempengaruhi yield serta selektivitas-nya.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Gambar 10-1. Perbedaan jalur reaksi

halaman-5

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-6

- Umumnya, ketika berbicara tentang katalis, berarti akan mempercepat reaksi, meskipun sesungguhnya katalis dapat mempercepat, yang juga memperlambat pembentukan produk jenis tertentu. Katalis hanya mengubah laju saja (reaksi), tidak mempengaruhi kesetimbangan. Katalis mempercepat laju, tidak mengubah kesetimbangan. - Pada tahun 2007 hadiah Nobel kimia diberikan kepada Gerhard Ertl, untuk karya rintisannya terhadap reaksi katalitik pada sistem yang heterogen. Reaksi katalitik heterogen merupakan proses yang melibatkan fase lebih dari satu, biasanya katalisnya berfase padat sementara reaktan dan produk dalam bentuk cair atau gas. Contoh pada produksi benzena, yang sebagian besar diproduksi melalui proses dehidrogenasi sikloheksana, yang diperoleh dari proses destilasi minyak mentah/ bumi, menggunakan bahan platinum-onalumina (Pt/Al2O3.H2O) sebagai katalis.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-7

- Pemecahan suatu senyawa secara biasa namun berhasil sempurna dari campuran cairan dengan menggunakan katalis padat, mengindikasikan bahwa katalisis heterogen ternyata dapat lebih ekonomis, dan hal ini menjadi menarik (atraktif) karena kebanyakan katalis itu mahal, dan sifat ‘dapat-guna-kembali’ (reuse) dari suatu katalis menjadi suatu kebutuhan. - Reaksi katalitik heterogen itu terjadi pada/dekat bidang antar-muka (interface) sistem cair-padat. Prinsip-prinsip yang dapat mengatur reaksi-reaksi katalitik heterogen, dapat diterapkan ke reaksi padat-cair yang katalitik dan non-katalitik. Kedua jenis reaksi heterogen baik yang melibatkan sistem gas-cair dan gas-cair-padat. Reaksi antara gas dan cairan umumnya massa gas yang dapat dipindahkan ke cairan atau sebaliknya terbatas sekali, atau dengan kata lain memiliki kemampuan transfer massa yang sangat terbatas. 1.2 Sifat katalis 10 gram katalis dapat memiliki luas permukaan lebih besar dari lapangan sepak bola. Tipe atau jenis katalis: • Berpori (porous) • Dapat pilah molekuler (sieve molecular) • Monolitik (monolithic) • Pendukung (ed) • Bukan pendukung (uned)

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-8

Katalis Zeolit tertentu Selektivitas tinggi untuk para-xilen - Karena reaksi katalitik terjadi di antar-muka (interface) sistem cairan-padat, luas interface yang lebih besar hampir selalu penting agar diperoleh laju reaksi yang signifikan. Dalam banyak katalis, luas daerah ini disediakan oleh struktur inner-nya yakni bagian dalam bahan (yaitu, bahan padat berisi banyak pori yang berukuran mikro, dan permukaan pori-nya menyediakan sejumlah besar area yang diperlukan untuk laju reaksi yang tinggi). - Luas daerah yang dimiliki oleh beberapa bahan katalitik berpori, secara mengejutkan ternyata sangat besar. Sebuah katalis untuk perengkahan misalnya, yaitu silika-alumina tertentu yang khas, memiliki volum pori 0,6 cm3/gram dan radius pori rata-rata 4 nm. Luas permukaan yang dimiliki-nya setara dengan 300 m2/gram katalis berpori. Contoh antara lain nikel-raney yang digunakan dalam proses hidrogenasi minyak nabati dan hewani, platinum-on-alumina digunakan dalam reformasi nafta minyak bumi untuk meningkatkan angka oktan yang lebih tinggi, dan besi yang digunakan dalam sintesa amonia.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-9

Kadang-kadang pori sangat kecil yang it semuat-muatnya dengan molekul yang kecil, namun mencegah bagi masuknya molekul yang lebih besar. Bahan dengan jenis pori seperti itu disebut molecular sieves (bersifat penyaring molekul), dan bahannya mungkin berasal dari bahan alami seperti tanah liat dan zeolit tertentu, atau mungkin sintetik seperti beberapa kristal aluminosilikat yang dapat dilihat pada Gambar 10-2.

Sifat dapat saring/ pilah ini dapat membentuk basis bagi katalis sehingga menjadi mampu selektif. Pori begini dapat mengendalikan waktu tinggal berbagai molekul yang dekat dengan permukaan aktif katalis menuju derajat (a degree) yang memungkinkan hanya molekul yang diinginkan saja dapat permited bereaksi. Salah satu contoh dari sifat yang dapat menyeleksi (memiliki sifat selelektivitas) yang baik dari katalis zeolit, dapat dipahami melalui reaksi pembentukan para-xilen dari toluen dan metan seperti ditunjukkan pada Gambar 10-2(b).

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Gambar 10-2 (a) Struktur kerangka, dan (b) penampang pori dua jenis Zeolit. Keterangan: •Zeolit jenis Faujasit ​yang memiliki sistem saluran 3-dimensi dengan diameter pori setidaknya 7,4 Å. Satu buah pori dibentuk oleh cincin 12-atom oksigen. •Skema reaksi CH4 dan C6H5CH3 (perhatikan ukuran mulut pori dan interior Zeolit, ​tidak ada pembesaran ukuran skala).

halaman-10

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-11

- Digambarkan, benzen dan toluen masuk melalui pori zeolit ​dan bereaksi di permukaan interior membentuk campuran orto, meta, dan para-xilen. Namun, ukuran mulut pori, adalah laksana hanya para-xilen yang dapat keluar melalui mulut pori, sementara meta dan orto-xilen dengan gugus metil-nya yang berada di samping (tak-membujur) tidak bisa masuk melalui mulut pori itu. Ada situs interior yang dapat mengisomerisasi orto- dan meta- membentuk para-xilen. Karenanya, berarti bahan telah/ sedang memiliki ‘selektivitas’ yang sangat tinggi sehingga dapat membentuk produk berupa para-xilen. - Dalam beberapa kasus, katalis bisa terdiri dari minut partikel bahan aktif yang disebar pada bahan kurang aktif yang disebut (bahan pendukung). Bahan aktif ini biasanya logam murni atau logam paduan. Katalis seperti ini disebut katalis pendukung, yang berbeda dengan katalis yang bukan pendukung. Katalis juga dapat berupa sejumlah kecil bahan (ingredients) aktif yang ditambahkan ke katalis utama yang disebut promotor, yang berfungsi meningkatkan aktivitas katalitik. Contoh katalis pendukung adalah packed bed converter yang ada dalam sistem kendaraan automobile, katalis platinum-on-alumina yang digunakan dalam reforming minyak bumi, dan vanadium pentoksida-on-silika pada oksidasi sulfur dioksida (pembuatan asam sulfat). - Di sisi lain, kasa platinum (gauze) digunakan pada oksidasi amonia, besi, yang dipromosikan untuk sintesa amonia, dan silika-alumina merupakan katalis dehidrogenasi yang digunakan dalam pembuatan butadiena, yang mencirikan katalis uned.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-12

1.3 Interaksi katalitik pada sistem gas-padat Untuk saat ini, mari perhatian kita fokuskan pada reaksi fase gas yang dikatalisis oleh permukaan padatan. Untuk reaksi katalitik yang terjadi, setidaknya satu dan bahkan seringkali semua reaktan-reaktan menempel di/pada permukaan. Pengikatan ini dikenal sebagai peristiwa adsorpsi yang diselenggarakan oleh dua proses berbeda yaitu adsorpsi fisik dan juga adsorpsi kimia. Adsorpsi fisik peristiwanya mirip dengan kasus pengembunan atau peristiwa kondensasi. Proses reaksi ini memberi efek eksotermik, meskipun panas adsorpsi yang terjadi relatif kecil yaitu sekitar 1 sampai 15 kkal/mol. Gaya tarikmenarik antara molekul gas dengan permukaan padatan meski juga adalah lemah. Gaya ikat jenis ikatan Van der Waals ini dibentuk oleh adanya interaksi antara dipol-dipol yang permanen, antara dipol permanen dengan dipol terinduksi, dan/atau antara atom-atom yang netral dengan berbagai-bagai molekul. Jumlah gas yang terserap secara fisik mengalami penurunan tajam seiring dengan meningkatnya suhu, dan pada suhu di atas suhu kritis hanya sejumlah kecil bahkan sangat kecil dari bahan dapat terserap dengan baik secara fisik.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-13

Adapun jenis adsorpsi yang mempengaruhi laju dari sebuah reaksi kimia yaitu adsorpsi kimia (atau chemisorption). Di sini terjadi, dimana atom-atom atau molekul-molekul terserap di/ter -tahan ke permukaan oleh gaya valensi atom jenis yang sama sebagaimana yang terjadi antara atom yang terikat dalam sebuah molekul. Akibatnya, struktur elektronik molekul yang terserap secara kimia (chemisorbed) itu secara signifikan terganggu, sehingga menyebabkan molekul menjadi ekstrim dan sangat reaktif. Interaksi dengan katalis menyebabkan ikatan-ikatan reaktan yang terserap itu membentang (stretched), dan membuat molekul-molekul itu lebih leluasa untuk memberi efek memutus, memecah, dan sebagainya (to break). Gambar 10-3 menunjukkan pengikatan secara adsorpsi dari etilen pada permukaan platina membentuk etilidin yang terserap secara chemisorbed. Sebagaimana adsorpsi fisik, kemisorpsi adalah proses eksotermik, namun panas adsorpsi umumnya memiliki besar (magnitude) yang sama dengan panas reaksi kimia (misalnya, 40 hingga 400 kJ/mol). Jika reaksi katalitik itu reaksinya melibatkan penyerapan kemisorpsi, harus dilakukan dalam kisaran suhu di mana kemisorpsi dari reaktan-reaktan mencukupi untuk itu.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-14

Gambar 10-3. Etilidin terserap secara kimia (chemisorbed) di platinum.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-15

Sebuah kontribusi terhadap teori katalitik, Taylor mengusulkan bahwa sebuah reaksi tidak terkatalisis di seluruh bagian permukaan padatan melainkan hanya pada situssitus aktif tertentu saja. Di-visual-kan situs-situs ini sebagai atom tak jenuh dalam padatan yang dihasilkan oleh adanya irregularities permukaan, dislokasi, tepian (edges) kristal, dan retakan di sepanjang batas butiran. Para peneliti membuat pengecualian terhadap penjelasan ini, dan menunjukkan bahwa adanya sifat lain dari permukaan padat itu yang berperan penting. Situs aktif itu juga dapat dipandang sebagai tempat di mana produk antara yang sangat reaktif (yaitu, spesi kemisorpsi) distabilisasikan dalam waktu cukup lama untuk bereaksi. Stabilisasi dari intermediet reaktif ini telah menjadi faktor kunci yang menentukan dalam mendesain berbagai katalis. Akibatnya, pada banyak keperluan, didefinisikan situs aktif sebagai titik pada permukaan katalis yang dapat membentuk ikatan kimia yang kuat terhadap sebuah atom atau molekul yang diserap. Kemisorpsi pada situs-situs aktif itulah sebenarnya yang mengkatalisis sesuatu reaksi. Salah satu parameter yang digunakan untuk mengukur aktivitas suatu katalis adalah frekuensi perputaran (TOF=Turn Over Frequency), f. Ini adalah jumlah molekul bereaksi per situs aktif per detik pada kondisi percobaan. Ketika katalis logam seperti platinum diendapkan pada bahan pendukung, atom-atom logam dianggap sebagai situs aktif. Dispersi (D) dari suatu katalis adalah fraksi atom-atom logam yang terdeposit pada permukaan.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-16

1.4 Pengelompokan katalis Salah satu cara yang umum untuk mengelompokkan katalis adalah dalam kaitan dengan jenis reaksi apa yang dikatalisis-nya. Tabel 10-1 menyajikan daftar contoh-contoh reaksi dan katalis yang telah bersesuaian dengan-nya. Pembahasan lebih lanjut mengenai masing-masing kelompok reaksi dan bahan yang dapat mengkatalisisnya dapat dijumpai dalam DVD ROM/Web Profesional Referensi Shelf R10.1. Tabel 10-1. Jenis reaksi dan katalis refresentatif yang bersesuaian

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-17

Jika misalnya, kita mau membentuk stiren dari campuran ekimolar dari etilen dan benzen, maka kita bisa menyelenggarakan reaksi alkilasi itu untuk membentuk etil-benzen, yang kemudian didehidrogenasi membentuk stiren. Kita membutuhkan kedua-duanya katalis tersebut yaitu katalis alkilasi dan katalis dehidrogenasi:

10.2 Langkah-langkah dalam reaksi katalitik Potret katalis dengan jenis dan ukuran yang berbeda ditunjukkan oleh Gambar 10-4a.

Gambar 10-4a. Berbagai bentuk dan ukuran suatu katalis. (Courtesy dari Engelhard Corporation)

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

Halaman-18

Sebuah skema diagram ‘reaktor tubular packed bed’ katalitik dengan bahan pelet ditunjukkan pada Gambar 10-4b.

Gambar 10-4b. Skema reaktor packed bed katalitik. Proses keseluruhan dimana reaksi katalitik heterogen, selanjutnya dapat dirinci menjadi urutan langkah seperti yang ditunjukkan pada Tabel 10-2 dan digambarkan dalam Gambar 10-5 untuk reaksi isomerisasi.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-19

Tabel 10-2. Langkah-langkah dalam reaksi katalitik 1. Perpindahan massa (difusi) dari reaktan (misalnya, spesies A) dari cairan bulk ke permukaan bagian luar katalis pelet; 2. Reaktan mendifusi dengan segera dari mulut pori melalui pori-pori katalis ke sekitar internal permukaan katalitik; 3. Adsorpsi reaktan A ke permukaan katalis; 4. Reaksi di permukaan katalis (misalnya, ); 5. Desorpsi produk (misalnya, B) dari permukaan; 6. Difusi produk dari interior pelet ke mulut pori pada permukaan eksternal; 7. Perpindahan massa produk dari eksternal permukaan pelet ke bulk cairan. Setiap langkah dalam tabel 10-2 secara skematis diperlihatkan pada gambar 10-5. Laju reaksi keseluruhan ditentukan oleh tahap laju yang paling lambat dalam mekanisme. Ketika langkah-langkah difusi (1, 2, 6, dan 7 pada Tabel 102) yang sangat cepat dibandingkan dengan tahap reaksi (3, 4, dan 5), konsentrasi-konsentrasi dekat di sekitar situs aktif tidak dapat dibedakan dari yang dalam bulk cairan. Dalam situasi ini, transport atau tahap difusi tidak mempengaruhi laju keseluruhan reaksi. Pada situasi lain, jika tahap-tahap reaksi sangat cepat dibandingkan dengan tahap-tahap difusi, transportasi tidak mempengaruhi laju reaksi.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-20

Gambar 10-5. Langkah-langkah dalam reaksi katalitik heterogen.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Mekanisme Reaksi

halaman-21

- Dalam sistem di mana difusi dari bulk gas atau cairan ke permukaan katalis atau ke mulut katalis, pori-pori mempengaruhi laju itu, mengubah kondisi aliran melewati katalis yang akan mengubah laju keseluruhan reaksi. Dalam katalis yang berpori, di sisi lain, difusi dalam pori dapat membatasi laju reaksi dan sebagai hasilnya, laju reaksi keseluruhan akan terpengaruh oleh kondisi aliran eksternal meskipun difusi mempengaruhi laju reaksi keseluruhan. Sebuah reaksi mengambil tempat reaksi di permukaan, tetapi spesies yang terlibat dalam reaksi mesti mendapatkan tempat ke dan dari permukaan. - Ada banyak variasi situasi yang dijelaskan pada tabel 10-2. Kadang-kadang, tentu saja, dua reaktan yang diperlukan agar reaksi terjadi, dan kedua reaktan ini dapat menempuh tahap-tahap yang tertulis di atas. Reaksi-reaksi lain, antara dua bahan itu mungkin hanya salah satu saja dari bahan itu yang teradsorpsi. Dalam kajian (bab ini) kita hanya memusatkan perhatian atau fokus pada hanya: 3. Adsorpsi 4. Reaksi di permukaan 5. Desorpsi - Dengan mengenal ini, kita siap untuk mengolah (mencermati) tahap-tahap yang terlibat dalam reaksi katalitik. Dalam bab ini, hanya tahap adsorpsi, reaksi permukaan, dan desorpsi akan dipertimbangkan [yaitu, diasumsi bahwa tahaptahap difusi (1, 2, 6, dan 7) yang berlangsung sangat cepat, sehingga yang laju reaksi keseluruhan tidak dipengaruhi oleh perpindahan massa dalam setiap fashion].

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Katalis dan katalisis

halaman-22

Ke mana kita akan pergi? Seperti yang kita bahas terdahulu (dalam Bab VII), salah satu scope tugas garap rekayasa reaksi kimia adalah menganalisis data laju untuk tujuan membangun hukum laju yang dapat digunakan pada saat mendesain reaktor. Hukum laju pada latar katalisis heterogen jarang mengikuti model hukum power dan karenanya secara inheren lebih sulit untuk dirumuskan dari data. Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih jauh dan wawasan lebih luas tentang bagaimana hukum laju terbentuk dari data katalitik heterogen, kita akan melanjutkan sedikit mendalam dengan cara yang terbalik dari apa yang telah biasa dilakukan di industri dalam membangun hukum laju. Artinya, di sini kita akan coba mendalilkan mekanisme katalitik, kemudian menurunkan hukum laju untuk berbagai keperluan pendugaan mekanisme.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Katalis dan katalisis

halaman-23

Mekanisme memiliki tahap-tahap: adsorpsi, reaksi permukaan, dan desorpsi, yang salah satu di antara tahap ini umumnya adalah laju pembatas. Mekanisme usulan dan pengusulan di tahap mana laju pembatas ini bukan sesuatu yang pertama dilakukan, yang itu disertai penyajian dengan data. Ketika, menurunkan persamaan mekanisme, kita akan mengamati denga seksama berbagai bentuk hukum laju yang dimiliki pada katalisis heterogen ini. Dengan mengetahui bentuk yang bermacam-macam dari persamaan laju katalitik kemudian di antaranya dipilih, maka itu akan membuat lebih mudah dalam melihat trend data dan bermuara pada penyimpulan hukum laju yang tepat. Penyimpulan ini dahulunya, umum dilakukan di industri sebelum mekanisme itu diusulkan. Diawali mengetahui bentuk hukum laju, yang kemudiannya didapat model numerik, lalu mengevaluasi parameter hukum laju dan mempostulatkan sebuah mekanisme reaksi, dan dilanjutkan dengan tahap penetapan laju pembatas yang konsisten dengan data laju. Dan, terakhir, menggunakan hukum laju untuk merancang reaktor katalitik.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Katalis dan katalisis

halaman-24

Prosedur mengenai ini ditunjukkan pada gambar 10-6. Garis putus-putus merupakan umpan balik untuk mendapatkan data baru di daerah tertentu (misalnya, konsentrasi, suhu) untuk mengevaluasi parameter hukum laju yang lebih tepat atau untuk membedakan di antara sejumlah banyak mekanisme reaksi. Sebuah algoritma, dapat dilihat seperti pada gambar 10-6. Kita akan membahas tiap tahap yang disajikan pada gambar 10-5 dan tabel 10-2 (langkah-langkah dalam reaksi katalitik heterogen). Seperti telah dinyatakan sebelumnya, bahwa bab ini memusatkan perhatian pada tahap-3, 4, dan 5 (yaitu: adsorpsi, reaksi permukaan, dan desorpsi) dengan mengasumsikan bahwa tempo reaksi pada langkah ke-1, -2, -6, dan -7 yang berlangsung sangat cepat. Karenanya, untuk memahami ketika asumsi ini berlaku, kita akan memberikan gambaran ringkas tahap 1, 2, 6, dan 7. Tahap 1 dan 2 melibatkan difusi reaktan ke dan dalam pelet katalis. Sementara langkah difusi ini dibahas secara rinci dalam Bab DVD-ROM/Web 11 dan 12, hal ini bermanfaat untuk memberikan gambaran singkat dua tahap perpindahan massa tersebut untuk lebih memahami urutan tahap secara keseluruhan.

MK Kinetika Reaksi Kimia dan Katalisis_Katalis dan katalisis

Gambar 10-6. Mengumpulkan informasi untuk merancang reaktor katalitik

halaman-25

SEKIAN TERIMA KASIH