Berdasarkan teori keadaan transisi, katalis mampu menurunkan hambatan energi potensial yang harus dilalui oleh reaktan untuk membentuk produk. Katalis mempercepat reaksi tanpa mengalami perubahan kimiawi sendiri, namun dapat mengalami deaktivasi secara reversibel atau ireversibel.

1. MEKANISME REAKSI KATALISIS

2. Ada suatu substansi atau bahan atau zat yang
bukan reaktan dan juga bukan produk,
tetapi dapat dan bahkan sangat
mempengaruhi kecepatan reaksinya.
Substansi inilah yang dinamakan katalis (atau
katalisator).
Berzellius pada tahun 1835 merupakan
orang (ilmuwan) yang pertama kali
menggunakan
istilah “katalis”.

3.  Katalis merupakan suatu zat atau substansi yang
dapat mempercepat reaksi (dan mengarahkan
atau mengendalikannya), tanpa terkonsumsi
oleh reaksi, namun bukannya tanpa bereaksi.
 Katalis bersifat mempengaruhi kecepatan
reaksi, tanpa mengalami perubahan secara
kimiawi pada akhir reaksi. Peristiwa / fenomena /
proses yang dilakukan oleh katalis ini disebut
katalisis.

4. Istilah negative catalyst (atau inhibitor) merujuk
kepada zat yang berperan menghambat atau
memperlambat berlangsungnya reaksi.

5. (1) Katalis berperan mempercepat reaksi (meningkatkan
kecepatan/laju reaksi)
(2) Katalis tidak muncul di dalam persamaan stoikiometri
reaksi, karena katalis bukanlah reaktan dan juga bukan
produk. Hal berlaku secara umum, kecuali pada
kasus reaksi autokatalitik. Katalis muncul di dalam
mekanisme reaksi, serta muncul (secara langsung
maupun tidak langsung) dalam persamaan kecepatan
reaksi.
(3) Kuantitas atau banyaknya katalis tidak mengalami
perubahan selama reaksi berlangsung. Kendatipun
demikian, seiring dengan berlangsungnya proses, pada
kenyataannya katalis dapat mengalami perubahan sifat-
sifat kimia dan fisika secara irreversibel yang mengarah
kepada terjadinya deaktivasi.

6. (4) Komposisi kimiawi suatu katalis tidak berubah
pada akhir reaksi.
(5) Katalis dibutuhkan oleh suatu reaksi dalam
kuantitas yang sangat sedikit.
Contoh: 1 gram katalis logam Pt dibutuhkan untuk
reaksi penguraian 108 liter H2O2.
(6) Jika lebih dari 1 (satu) reaksi berlangsung secara
simultan pada saat yang bersamaan, maka pada
umumnya katalis mempengaruhi arah atau
selektivitas atau spesifisitas reaksi. Artinya,
katalis bersifat unik (spesifik); katalis tertentu
hanya mempercepat jenis reaksi tertentu.

7. (7) Katalis tidak mengubah atau menggeser
kesetimbangan reaksi, termasuk semua sifat
termodinamikanya, seperti kecenderungan
keberlangsungan reaksi (berdasarkan perubahan
energi bebas Gibbs reaksi, ΔG), besarnya panas
reaksi (ΔH), harga tetapan kesetimbangan reaksi
(K), dan konversi maksimum reaksi (Xe) yang
dapat dicapai pada kondisi tertentu.
Dengan atau tanpa katalis, sifat-sifat
termodinamika reaksi tidak mengalami perubahan.
Katalis hanya berpengaruh terhadap sifat kinetika
reaksi.

8. (8) Katalis tidak memulai berlangsungnya suatu
reaksi, tetapi mempengaruhi kecepatan
reaksinya. Katalis hanya mempromosikan reaksi-
reaksi yang perubahan energi bebas Gibbs
(ΔG)-nya berharga negatif. Dengan kata lain,
katalis tidak mampu mempercepat suatu reaksi,
pada kondisi tertentu, yang secara termodinamika
tidak dapat berlangsung.
(9) Katalis hanya mempercepat reaksi untuk
mencapai kesetimbangan

10. (10) Katalis mempunyai suhu operasi optimum
(11) Keaktifan katalis dapat diperbesar oleh suatu zat
yang disebut pemercepat katalis (promotor).
Contoh: Efisiensi katalis CuO-ZnO yang digunakan
untuk mengkatalisis reaksi shift
conversion (CO (g) + H2O (g) ↔ CO2 (g) + H2 (g))
pada proses pembuatan pupukurea ditingkatkan
melalui penambahan promotor Al2O3.
(12) Pada reaksi-reaksi tertentu, terdapat salah satu
produk reaksi yang dapat berfungsi sebagai
katalis untuk reaksi yang bersangkutan. Zat atau
produk reaksi ini disebut autokatalis,
sedangkan reaksinya biasa disebut reaksi
autokatalitik.

11. (14) Katalis yang dapat menghambat atau memperlambat
kecepatan reaksi disebut katalis negatif (atau inhibitor).

12. Berdasarkan gambaran tersebut di atas, katalis
mempunyai tiga fungsi katalitik, yakni:
1. Aktivitas
(berkaitan dengan kemampuannya mempercepat
reaksi),
2. Selektivitas atau spesifisitas
(berkaitan dengan kemampuannya mengarahkan
suatu reaksi), dan
3. Stabilitas atau lifetime
(berkaitan dengan kemampuannya menahan hal-
hal yang dapat mengarahkan terjadinya deaktivasi
katalis).

14.  Berdasarkan teori keadaan-transisi (atau teori
kompleks aktif), katalis mampu menurunkan
hambatan energi potensial (potential energy
barrier) yang harus dilalui oleh reaktan-reaktan
untuk membentuk produk-produk reaksi.

15. KATALIS HOMOGEN
 Yakni jika fase katalis sama dengan fase reaktan dan
fase produk reaksi (atau: fase katalis= fase reaksi).
Yang paling umum berupa fase cair, dengan katalis
dan reaktan berada dalam larutan.
Keunggulan: aktivitas dan selektivitasnya tinggi, tidak
mudah teracuni oleh keberadaan pengotor, mudah
dioperasikan, mudah dimodifikasi, mudah untuk
dipelajari.
Kekurangan: sulit dipisahkan dari campuran reaksi,
kurang stabil pada suhu tinggi.
 di industri, biasanya dalam pembuatan zat kimia
khusus, obat-obatan, dan makanan; proses alkilasi
olefin, danhidroformilasi.

16. Reaksi berkatalis homogen, fase gas
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) katalis: NO (g)
CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) katalis: uap I2
Reaksi berkatalis homogen, fase cair
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 katalis:
asam
CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH
katalis: asam

17. Proses katalitik pada reaksi berkatalis homogen
berlangsung melalui pembentukan senyawa
kompleks dan penyusunan ulang antara molekul-
molekul reaktan dengan ligan katalis.

18. KATALIS HETEROGEN
 Mudah dipisahkan dari campuran reaksi
 Tahan dan stabil terhadap suhu relatif tinggi
 Mudah disiapkan dalam bentuk pellet katalis padat

20. PENGGOLONGAN KATALIS BERDASARKAN
KEBERADAANNYA

21. KINETIKA REAKSI BERKATALIS HOMOGEN
Proses katalitik pada reaksi berkatalis homogen
berlangsung melalui tahap-tahap:
1. Tahap pembentukan senyawa kompleks /
intermediates (tahap koordinasi)
2. Tahap penyusunan ulang antara molekul-molekul
reaktan dengan ligan katalis (tahap
interaksi ligan), dan
3. Tahap eliminasi produk reaksi

22. KINETIKA REAKSI KATALISIS

23.  Berdasarkan mekanisme reaksi, tahap (ii) lambat,
sehingga tahap (ii) menjadi tahap penentu
kecepatan reaksi: r = r tahap (ii) = rP .... (***)

26. KOMPONEN-KOMPONEN KATALIS
 Katalis dibentuk dari komponen-komponen yang
dapat menunjang sifat katalis yang diharapkan,
seperti aktif, selektif, panjang usia (stabil terhadap
gangguan fisika, kimia, termal, dan mekanik), dan
murah.
 Khusus untuk katalis heterogen, pada kondisi
tertentu dibutuhkan sifat-sifat lain seperti:
konduktivitas termal yang tinggi serta kemampuan
menghasilkan distribusi aliran yang merata dan
pressure drop yang rendah di sepanjang unggun
(bed).

27. KOMPONEN KATALIS PADAT
1. Komponen (atau fasa) aktif
Fungsi: aktivitas kimia, mengemban fungsi utama
katalis untuk mempercepat dan mengarahkan
reaksi.

29. 2. Penyangga (support atau carrier)
Fungsi: luas permukaan yang tinggi, porositas,
sifat-sifat mekanik, kestabilan, aktivitas
fungsional ganda, modifikasi komponen aktif.
Jenis: oksida dengan melting point tinggi, tanah liat,
karbon.
3. Promotor
Fungsi pada komponen aktif: elektronik, morfologi,
poisoning.
Fungsi pada penyangga: struktural, inhibisi
aktivitas, promosi aktivitas.

30. Seiring dengan berlangsungnya proses, katalis
dapat mengalami perubahan sifat kimia dan fisika
secara reversibel maupun ireversibel yang
mengarah kepada terjadinya penurunan (atau
kehilangan) aktivitasnya.
DEAKTIVASI KATALIS

31. Deaktivasi reversibel bersifat sementara, sehingga
katalis dapat diaktifkan kembali dan diregenerasi;
sedangkan deaktivasi ireversibel bersifat
permanen, sehingga harus dilakukan
penggantian katalis baru.
Proses deaktivasi dapat berlangsung:
􀂙 sangat cepat, seperti pada katalis-katalis
perengkahan (cracking) hidrokarbon, atau
􀂙 sangat lambat, seperti pada katalis besi promoted
untuk reaksi sintesis amonia, yang dapat digunakan
selama beberapa tahun tanpa kehilangan aktivitas
secara berarti (signifikan).