Ayo Belajar Katalis Dalam Kimia

Pengertian Katalis (Katalisator)

Katalis adalah suatu senyawa kimia yang menyebabkan reaksi menjadi lebih cepat untuk mencapai kesetimbangan tanpa mengalami perubahan kimiawi diakhir reaksi. Katalis tidak mengubah nilai kesetimbangan dan berperan dalam menurunkan energi aktivasi.

Dalam penurunan energi aktivasi ini, maka energi minimum yang dibutuhkan untuk terjadinya tumbukan berkurang sehingga terjadinya reaksi berjalan cepat. Katalis pada umumnya mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: aktivitas, stabilitas, selektivitas, umur, regenerasi dan kekuatan mekanik. Secara umum katalis mempunyai 2 fungsi yaitu mempercepat reaksi menuju kesetimbangan atau fungsi aktivitas dan meningkatkan hasil reaksi yang dikehendaki atau fungsi selektivitas.

Katalis sebagai suatu substansi kimia mampu mempercepat laju reaksi kimia yang secara termodinamika dapat berlangsung. Hal ini disebabkan karena kemampuannya mengadakan interaksi dengan paling sedikit satu molekul reaktan untuk menghasilkan senyawa antara yang lebih aktif.

Interaksi ini akan dapat meningkatkan ketepatan orientasi tumbukan, meningkatkan konsentrasi akibat lokalisasi reaktan, sehingga meningkatkan jumlah tumbukan dan membuka alur reaksi dengan energi pengaktifan yang lebih rendah. Katalis dapat dibagi ke dalam 3 komponen yakni situs aktif, penyangga atau pengemban dan promotor. Situs aktif berperan dalam reaksi kimia yang diharapkan, penyangga   berperan   dalam   memodifikasi   komponen   aktif,   menyediakan permukaan yang luas, dan meningkatkan stabilitas katalis, sementara itu promotor berperan dalam meningkatkan atau membatasi aktivitas katalis serta berperan dalam struktur katalis.

Katalis Homogen

Katalis homogen adalah katalis yang berada dalam fase yang sama. Katalis homogen umumnya breaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk mebentuk suatu perantara kimia 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

Katalis Heterogen

Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase bebeda dengan pereaksi dalam reaksi kimia yang dikatalisisnya. 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 barn. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.

Katalis Ziegler-Natta

Katalis Ziegler-Natta adalah campuran antara senyawa-senyawa titanium seperti titanium (III) klorida, TiCl₃, atau titanium (IV) klorida, TiCl₄, dan senyawa-senyawa aluminium seperti aluminium trietil, A1(C₂H₅)₃.

Pada proses polimerisasi alolefin menggunakan katalis Ziegler-Netta, AlEt3 dapat mereduksi TiCl₄ menjadi TiCl₃ dan atom klor digantikan dengan gugus gugus etil. Dasar polimerisasi sebanding dengan jumlah total TiCl₃ dan pengaruh olefin serta konsentrasi AlEt₃.

Fungsi Katalis

Fungsi katalis yaitu memperbesar laju reaksinya (mempercepat reaksi) dengan cara memperkecil energi aktifasi suatu reaksi dan dibentuknya tahap- tahap reaksi yang barn. Dengan menurunnya energi aktifasi maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat.

Satu yang harus diketahui tentang prinsip kerja katalis adalah bahwa katalis tersebut tetap ikut dalam jalannya reaksi, tetapi pada kondisi akhir, katalis akan keluar lagi dalam bentuk yang sama. Sifat-sifat kimia katalis akan sama sebelum dan sesudah mengkatalis suatu 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 Zn0/Cr₂0₃, dan reaksi water gas shift (WGS), dikatalisis oleh besi oksida atau oksida campuran Zn, Cu maupun Cr.

CO + 2H2O -> CO2 + H2

Teknologi katalis telah digunakan dalam industri kimia lebih dari 100 tahun lamanya dan penelitian serta pengembangan teknologi katalis telah menjadi semacam bidang kekhususan kimia.

Suatu reaksi eksoterm AB(g) + C(g) —► AC(g) + B(g). Reaksi ini berlangsung lambat, karena energi aktivasinya (Ea) lebih besar dibanding energi molekulnya. Hanya sebagian kecil molekul yang mencapai Ea.

Reaksi Eksoterm

Oleh karena itu untuk mempercepat reaksi ini, ditambahkan suatu katalis. Apa fungsi katalis? Mengapa katalis dapat mempercepat reaksi? Bagaimana cara katalis mempercepat reaksi itu? Berdasarkan diagram di atas, Ea’ dengan katalis lebih rendah. Mengapa?

Katalis itu berupa zat yang dicampurkan dengan reaktan. Jika reaksi di atas tanpa katalis, AB dan C bertumbukan sampai mencapai Ea yang relatif tinggi. Karena umumnya energi molekulnya rendah, jadi tumbukan yang teijadi tidak efektif. Ea sangat sulit dicapai. Untuk itu maka ditambahkan zat yang bertindak sebagai katalis.

Ternyata pada saat katalis dicampurkan reaksi makin cepat.

Jelas bahwa katalis itu dapat mempengaruhi salah satu reaktan. Misalnya dalam reaksi ini katalis cocok sifatnya dengan AB. Maka seperti robot AB tertarik ke katalis membentuk KAB. KAB tergolong kompleks teraktivasi yang merupakan tahap reaksi hipotesis; KAB kemudian terurai menjadi KA dan B.

Setelah itu teijadi tahap reaksi berikutnya, yaitu C ditarik oleh KA menjadi KAC yang kemudian langsung K lepas dan terbentuklah AC. Mekanisme reaksi di atas adalah :

K + AB —► KAB —► KA + B (lambat)
KA + C —► KAC -> K + AC (cepat)
K + AB + C —► K + AC + B

Jadi katalis ikut ambil bagian dalam reaksi, memberi jalan barn melalui mekanisme reaksi barn yang energi aktivasinya lebih rendah, kemudian terbentuk kembali dalam keadaan yang sama.

Penggolongan Katalis

Katalis dapat digolongkan ke dalam 2 jenis, yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Dalam reaksi dengan katalis homogen, katalis berada dalam fase yang sama dengan reaktan. Biasanya, semua reaktan dan katalis berada dalam satu fasa tunggal cair atau gas. Produksi biodiesel dengan katalis homogen secara umum menggunakan katalis H2SO4, NaOH dan KOH. Dalam reaksi dengan katalis heterogen, katalis dan reaktan berada dalam fase yang berbeda.

Katalis heterogen cenderung lebih mudah untuk dipisahkan dan digunakan kembali dari campuran reaksi karena fasa yang digunakan berbeda dengan produk reaksinya. Katalis heterogen juga lebih mudah dibuat dan mudah diletakkan pada reaktor karena fasa yang berbeda dengan pereaktannya. Biasanya katalis heterogen yang digunakan berupa fase padat.

Adanya beda fasa pada katalis dan pereaktan menjadikan mekanisme reaksi menjadi sangat kompleks. Fenomena antarmuka menjadi sesuatu yang sangat penting dan berperan. Laju reaksi dikendalikan oleh fenomena-fenomena adsorbsi, absorbsi dan desorbsi. Reaksi cairan atau gas dengan adanya katalis padat adalah contoh yang khas.

Keuntungan penggunaan katalis heterogen adalah katalisnya dapat dipisahkan dengan penyaringan dari produk bila reaksi telah selesai. Banyak proses industri yang menggunakan katalis heterogen, sehingga proses dapat berlangsung lebih cepat dan biaya produksi dapat dikurangi Beberapa logam ada yang dapat mengikat cukup banyak molekul-molekul gas pada permukannya, misalnya Ni, Pt, Pd dan V.

Gaya tarik menarik antara atom logam dengan molekul gas dapat memperlemah ikatan kovalen pada molekul gas, dan bahkan dapat memutuskan ikatan itu. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terserap. Ikatan dalam substrat- substrat menjadi sedemikian lemah sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.

Katalis dapat bekerja dengan membentuk senyawa antara atau mengabsorpsi zat yang direaksikan. Sehingga katalis dapat meningkatkan laju reaksi, sementara katalis itu sendiri tidak mengalami perubahan kimia secara permanen.
Cara kerjanya yaitu dengan menempel pada bagian substrat tertentu dan pada akhirnya dapat menurunkan energi pengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan cepat. Suatu reaksi yang menggunakan katalis disebut reaksi katalis dan prosesnya disebut katalisme.

Penggolongan Katalis berdasarkan Keberadaan di Alam

a. Katalis Biokimia

• Disebut juga enzim. Merupakan senyawa protein berukuran koloid.
• Dijumpai dalam sistem biokimia dan makhluk hidup.

Contoh: enzim-enzim dalam sistem pencernaan tubuh manusia enzim-enzim dalam tumbuhan

1. Bekerja pada suhu ambient.
2. Setiap enzim mempunyai suhu optimum (suhu operasi ketika aktivitasnya mencapai maksimum). Peningkatan suhu di atas suhu optimumnya akan mengakibatkan kerusakan enzim (denaturasi protein).

b. Katalis yang dibuat oleh manusia (man-made catalyst)

Bekerja pada suhu relatif tinggi. Sebagian besar berupa katalis padat. Contoh: Katalis V2O5 untuk reaksi oksidasi

SO2 : SO2 (g) + ½ O2 (g) ↔ SO3 (g)
Katalis Fe-base untuk reaksi sintesis ammonia
N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g)
Katalis oksida Cu-Zn untuk reaksi sintesis methanol
CO (g) + 2 H2 (g) ↔ CH3OH (g)

Karakteristik Katalis Padat

Kinerja katalis dipengaruhi oleh beberapa parameter yakni aktivitas, selektivitas, deaktivasi, aliran fluida dan stabilitas katalis. Kinerja katalis juga dipengaruhi  oleh  karakteristik  dari  katalis  itu  sendiri.  Karakter-karakter  yang mempengaruhi kinerja katalis diantaranya pemilihan komponen aktif atau situs aktif, luas permukaan katalis, serta sifat kebasaan dan keasaman permukaan.

Aktivitas dan selektivitas dicapai sebgai keadaan optimum dengan menentukan material dan metode preparasi yang sesuai. Pada katalis heterogen padat diyakini bahwa tidak seluruh permukaannya bereaksi. Hanya situs tertentu pada permukaan katalis yang berperan dalam reaksi, situs-situs tersebut disebut dengan situs aktif. Situs aktif dapat berupa atom tak berikatan yang dihasilkan dari ketidakseragaman permukaan atau atom dengan sifat kimia yang memungkinkan interaksi dengan atom atau molekul yang teradsorbsi reaktan. Suatu reaksi dengan katalis heterogen padat dari reagen A menjadi produk B berlangsung sesuai langkah-langkah dalam Gambar 2.1.

 

Reaksi dengan Katalis Heterogen

1. Transpor reaktan A dari cairan bulk ke mulut pori permukaan luar pelet katalis,
2. Difusi reaktan A dari mulut pori melalui pori katalis untuk mengisi permukaan dalamnya.
3. Adsorpsi reaktan A pada permukaan katalis
4. Reaksi A pada permukaan katalis menghasilkan produk B
5. Desorpsi produk B dari permukaan katalis
6. Difusi produk B dari bagian depan pori ke mulut pori permukaan luar katalis,
7. Transfer produk B dari mulut pori pada permukaan luar katalis ke cairan bulk.

Mekanisme tersebut sangat terkait dengan fenomena adsorpsi. Setidaknya satu dari reaktan teradsorpsi pada permukaan katalis. Mekanisme adsorpsi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu adsorpsi secara fisika (fisisorpsi) dan secara kimia (kemisorpsi). Pada proses fisisorpsi, interaksi yang terjadi antara adsorbat dan adsorben adalah gaya van der Waals. Molekul yang terikat lebih lemah dan energi yang dilepaskan relatif rendah, sekitar 20 kJ/mol. Sedangkan pada proses kemisorpsi, interaksi adsorbat dan adsorben tersedia melalui pembentukan ikatan yang lebih kuat.

Permukaan katalis mencakup permukaan eksternal dan internal pori-pori. Untuk material yang sangat berpori, luas permukaan internal pori-pori jauh lebih tinggi daripada luas permukaan eksternal. Distribusi ukuran pori katalis dipengaruhi oleh kondisi preparasi dan jumlah masukan komponen aktif. Biasanya terdapat distribusi ukuran pori yang luas pada katalis, akan tetapi, katalis juga dapat dirancang untuk memiliki distribusi ukuran pori yang sangat kecil. Pada katalis, situs-situs aktif tersebar di seluruh matriks berpori. Dalam kondisi temperatur dan tekanan yang sesuai, gas secara bertahap dapat terserap pada permukaan padat dan akhirnya menyebabkan cakupan menyeluruh.

Permukaan katalis dapat memiliki karakteristik asam maupun basa. Teori Brønsted-Lowry mendefinisikan asam sebagai zat atau materi pemberi proton, sedangkan basa didefinisikan sebagai zat atau materi penerima proton. Sementara itu, Lewis mendefinisikan asam sebagai zat atau materi akseptor pasangan elektron dan basa didefinisikan sebagai zat atau materi pendonor pasangan eletron.

Definisi asam-basa dapat digunakan untuk menerangkan fenomena asam- basa yang ditunjukkan sebagai karakteristik permukaan katalis. Hal ini perlu untuk menerangkan gugus aktif pada material tersebut, baik berupa gugus asam maupun basa. Penentuan letak gugus aktif ini sangat rumit, namun konsep sederhana yang dapat dilakukan adalah dengan menghubungkan sifat permukaan dengan adanya ikatan terhadap asam maupun basa yang teradsorpsi.

Pengertian keasaman atau kebasaan permukaan padatan meliputi aspek kekuatan asam atau basa dan jumlah gugus asam atau basanya serta pusat asam atau basa dari berbagai macam padatan. Jumlah basa pada permukaan biasanya dinyatakan sebagai banyaknya senyawa asam yang dapat teradsorpsi dalam suatu berat sampel per satuan luas permukaan padatan, sementara itu jumlah asam pada permukaan berarti sebaliknya. Jumlah asam atau basa yang teradsorpsi secara kimia pada permukaan padatan menunjukkan banyaknya gugus aktif pada permukaan padatan.

Kelemahan katalis

Di industri kimia, masalah terutama berkaitan dengan :

1. Pemisahan (separation),

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 katalis istimewa 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.

2. Daur ulang (recycle) dan Usia (life time)

Daur ulang dan usia katalis memiliki kaitan. Selama bisa dipisahkan, katalis homogeny boleh dikatakan tetap aktif dan memiliki usia yang sangat panjang bahkan nyaris tak terhingga dan bisa digunakan berulang-ulang.

3. Deaktifasi katalis

Katalis homogen mungkin tidak dapat lagi digunakan 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.

Cara Kerja Katalis

Cara   kerjanya   yaitu   dengan   menempel   pada bagian  subtrat  tertentu  dan  pada  akhirnya dapat menurunkan energi pengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan cepat

 

Cara Kerja Katalis

Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. “Penurunan energi aktivasi reaksi disebabkan oleh terjadinya   pembentukan   alur   atau   mekanisme reaksi yang berbeda (yakni antara reaksi tanpa katalis dan reaksi dengan katalis). Bahkan, untuk suatu jenis reaksi yang sama, alur atau mekanisme reaksi yang terbentuk akibat penggunaan suatu katalis tertentu akan berbeda dengan alur atau mekanisme reaksi yang terbentuk akibat penggunaan katalis yang lain.

Dengan demikian, katalis hanya bersifat memberikan alternatif. 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.

Katalis mempunyai tiga fungsi katalitik

Katalis mempunyai tiga fungsi katalitik yaitu:

1. Aktivitas

Aktivitas merupakan 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

Peningkatan aktivitas tersebut memberikan beberapa keuntungan sbb:

1. Kecepatan reaksi yang lebih tinggi untuk kondisi operasi yang sama.
2. Kecepatan reaksi yang sama, tetapi dengan jumlah produk yang lebih tinggi atau ukuran reaktor yang lebih kecil.
3. Kecepatan reaksi yang sama pada kondisi yang lebih lunak (berupa suhu atau tekanan operasi yang lebih rendah), dengan yield meningkat, operasi menjadi lebih mudah, deaktivasi berkurang, dan selektivitas yang lebih baik.

2. Selektivitas atau Spesifisitas

Selektivitas atau spesifisitas berkaitan dengan kemampuannya mengarahkan suatu reaksi.

3. Stabilitas atau Lifetime

Stabilitas atau lifetime berkaitan dengan kemampuannya menahan hal- hal yang dapat mengarahkan terjadinya deaktivasi katalis (dapat dimaknai sebagai Kemampuan sebuah katalis untuk menjaga aktifitas, produktifitas dan selektifitasnya dalam jangka waktu tertentu).

Untuk setiap reaksi yang dikatalisisnya, katalis harus mempunyai aktivitas kimia, selektivitas, dan stabilitas yang cukup tinggi.

Deaktivasi Katalis

Seiring dengan berlangsungnya proses, katalis dapat mengalami perubahan sifat kimia dan fisika secara reversibel maupun ireversibel yang mengarah kepada terjadinya penurunan (atau kehilangan) aktivitasnya. Semua katalis akan mengalami penurunan (atau kehilangan aktivitasnya sepanjang waktu penggunaan (time on stream, TOS). Peristiwa inilah yang dinamakan deaktivasi.

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:

1. sangat cepat, seperti pada katalis-katalis perengkahan (cracking) hidrokarbon, atau
2. sangat lambat, seperti pada katalis besi promoted untuk reaksi sintesis amonia, yang dapat digunakan selama beberapa tahun tanpa kehilangan aktivitas secara berarti (signifikan). Deaktivasi katalis dapat mempengaruhi kinerja reaktor. Penurunan jumlah active sites katalis dapat menurunkan aktivitas katalitiknya. Katalis yang telah terdeaktivasi harus diregenerasi atau bahkan diganti secara periodik.

Dengan mengetahui hal-hal yang dapat menyebabkan deaktivasi, bagaimana deaktivasi dapat mempengaruhi performa katalis, bagaimana mencegah terjadinya deaktivasi, serta bagaimana meregenerasi katalis yang telah terdeaktivasi, maka persoalan deaktivasi ini dapat diminimasi.

Ada 3 macam penyebab deaktivasi secara garis besar, yakni:

1. Fouling (pengerakan)

Deaktivasi katalis akibat pengerakan pada umumnya berlangsung cepat. Pengerakan terjadi jika ada zat-zat dalam reaktor (bisa reaktan, produk, atau intermediet) terdeposit di atas permukaan katalis dan menutup pori-pori (atau active sites) katalis secara fisik. Karbon (coke/kokas) merupakan bentuk kerak yang paling umum, dan proses pembentukannya dinamakan coking. Misalnya, pembentukan coke (C) pada reaksi perengkahan hidrokarbon dengan katalis silika-alumina:

C10H22 → C5H12 + C4H10 + C(s)

Bentuk coke yang terbentuk bergantung kepada jenis katalis, suhu, dan tekanan parsial senyawasenyawa karbonnya.
Beberapa hal yang dapat dilakukan untuk meminimasi coking:

• Mengoperasikan reaktor dengan waktu tinggal yang singkat menambahkan hidrogen ke dalam aliran proses, untuk mengkonversi karbon (fase gas) menjadi metana
• meminimasi suhu upstream dari unggun (bed) katalis, karena karbon (fase gas) kurang mudah terbentuk pada suhu rendah.

2. Poisoning (peracunan), dan 3. Deaktivasi katalis akibat peracunan pada umumnya berlangsung lambat.

Peracunan disebabkan oleh adsorpsi kimia (chemisorption) zat-zat dalam aliran proses. Zat ini kemudian menutup atau memodifikasi active sites pada katalis. Racun dapat menyebabkan perubahan morfologi permukaan katalis, baik melalui rekonstruksi permukaan maupun relaksasi permukaan, atau memodifikasi ikatan antara katalis logam dengan supportnya.

Zat yang bisa menjadi racun pada umumnya adalah pengotor (impurity) dalam aliran umpan, namun produk dari reaksi yang diinginkan pun bisa berperan sebagai racun.

Ada 3 jenis utama racun, yaitu:

1.      Molekul-molekul dengan heteroatom yang reaktif (misal: sulfur)

2.      Molekul-molekul dengan ikatan kompleks antar atom (misal: hidrokarbon tak jenuh)

3.      Senyawa-senyawa logam atau ion-ion logam (misal: Hg, Pd, Bi, Sn, Cu, Fe)

Katalis Enzinm dan Reaksi dua arah

Enzim Katalase

Dalam sel makhluk hidup, reaksi-reaksi kimia dapat berlangsung dengan cepat karena adanya katalisator hidup atau biokatalisator yaitu Enzim.

Enzim merupakan biokatalisator artinya enzim ialah zat yang dapat mempercepat reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Enzim merupakan protein bermolekul besar dengan bobot molekul mencapai ribuan. Enzim merupakan pengatur suatu reaksi, berikut ini ialah contoh reaksi yang diatur oleh enzim.

Contohnya:

Enzim katilase ialah suatu senyawa makromolekuler sebagai katalis dalam aktifitas reaksi tertentu yang terjadi di dalam tubuh organisme. Bahan tempat enzim bekerja disebut dengan substrat. Dalam contoh reaksi di atas substratnya ialah maltosa. Bahan baru atau materi yang dibentuk sebagai hasil reaksi disebut produk. Dalam contoh reaksi diatas hanya ada 1 produk yakni glukosa. Enzim yang mengkatalisis ialah maltase.

Reaksi Dua Arah

Reaksi tersebut dapat berlangsung ke arah sebaliknya. Dengan kata lain reaksinya dua arah “reversible”, maltosa dapat berubah menjadi glukosa dan glukosa dapat merubah menjadi maltosa. Enzim yang bekerja di kedua reaksi ialah maltase.

Jika terdapat maltosa lebih banyak dari pada glukosa, reaksi berlangsung dari kiri ke kanan. Sebaliknya jika glukosa terdapat lebih banyak dari pada maltosa, maka reaksi berlangsung dari kanan ke kiri.

Contoh Penggunaan Katalis Dalam Industri

Katalis terutama banyak dipergunakan untuk membantu dalam proses industri seperti dalam pengilangan minyak bumi dan proses produksi bahan kimia umum atau kimia khusus. Selain dikedua jenis industri tersebut, katalis juga dipergunakan dalam proses produksi produk makanan, pembangkit listrik tenaga nuklir, kendaraan, dan untuk kegiatan pengendalian pencemaran.

Dalam proses di kilang minyak bumi, katalis 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.

Untuk industri kimia, 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: VynilAcetate Monomer (VAM), Purified Terepthalic Acid (PTA) dan proses hidrogenisasi.

Untuk bidang lingkungan, katalis tertentu dapat digunakan untuk mendestruksi senyawa yang menghasilkan bau sehingga berfungsi sebagai deodorant. Ada juga katalis yang bisa memecah rantai senyawa organik volatile (VOC) sehingga dapat digunakan untuk destruksi senyawa berbahaya tersebut.