pertemuan 4 oksidasi

29
03/13/2022 | 1 OKSIDASI

Upload: ryuga-hideki

Post on 02-Oct-2015

261 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

oksidasi

TRANSCRIPT

Slide 1

OKSIDASI

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #OksidasiProses oksidasi adalah proses masuknya oksigen atau O2 dalam senyawa secara langsung ataupun tidak langsungInteraksi antara molekul oksigen dengan zat-zat lain

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiPengambilan H2 dari senyawa. Dinyatakan dalam perubahan alkohol primer menjadi aldehid atau alkohol sekunder menjadi keton

C2H5OH + O2 CH3CHO + H2Oalkohol primer aldehidCH3CHOHCH3 + O2 CH3COCH3 + H2Oalkohol sekunder keton

1. Dehidrogenasi

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasidinyatakan oleh oksidasi aldehid menjadi asam atau hidroksi karbon menjadi alkohol

CH3CHO + O2 CH2COOH aldehid asam(C6H5)3CH + O2 (C6H5)3COH hidrokarbon alkohol

2. Pemasukan satu atom O ke dalam molekul

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiSeperti pada pembuatan aldehid dari hidrokarbon atau pembuatan asam benzoat dari benzil alkohol

CH4 + O2 CH2O + H2O hidrokarbon aldehid C6H5CH2OH + O2 C6H5COOH + H2O benzil alkohol asam benzoat

3. Dehidrogenasi + pemasukan satu atom O ke dalam molekul

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiSeperti dalam dua molekul benzene membentuk diphenil

2C6H6 + O2 C6H5C6H5 + H2O benzene diphenil

4. Dehidrogenasi diikuti kondensasi molekuler

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiContohnya dalam oksidasi naphtalen menjadi phtalat anhidrid

C10H8 + 4 O2 C8H4O3 + 2H2O + 2CO2

5. Dehidrogenasi, pemasukan O dan pemecahan rantai karbon

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiContoh :

C6H5.CH3 C6H5.CCl3 C6H5.COOH

C6H6 C6H5SO3H C6H5OH +Na2SO46. Oksidasi tidak langsung menggunakan reaksi antara

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasiyaitu oksidasi olefin menjadi derivat hidroksi dan akan berubah menjadi aldehid dan asam karboksilat yang berat molekulnya rendah kalau digunakan oksidator kuat

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CHOH CHOH(CH2)7 COOH asam oleat asam dihidroksi stearat

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7COOH asam pelangonat HOOC(CH2)7COOH asam azoleat

7. Oksidasi dengan senyawa kimia sebagai oksidatornya

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasi Peroksidasi terjadi cepat pada keadaan tertentu. Contoh :

8. Terbentuknya peroksida

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Jenis-jenis oksidasi Oksidasi senyawa amino menjadi p-aminophenol dan nitrobenzen dengan kondisi yang sedang.

Oksidasi senyawa sulfur oleh asam permanganat seperti pada pembuatan sulfonal, trional dan tetranal dari (CH3)2C(S.C2H5)2 atau dari (CH3)(C2H5) C (S.C2H5)2 atau dari (C2H5)2C(S.C2H5)2.

2CH3CH2SH + O2 H5C2S SC2H5 + H2OCH3CH2SH + O2 CH3CH2 SO2OH

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #Bahan-bahan pengoksidasiOxygen (O2)Ozone (O3)Hydrogen peroxide (H2O2) and other inorganic peroxidesFluorine (F2), chlorine (Cl2), and other halogensNitric acid (HNO3) and nitrate compoundsSulfuric acid (H2SO4)Persulfuric acids (H2SO5 and H2SO8)Chlorite, chlorate, perchlorate, and other analogous halogen compoundsHypochlorite and other hypohalite compounds, including household bleach (NaClO)Hexavalent chromium compounds such as chromic and dichromic acids and chromium trioxide, pyridinium chlorochromate (PCC), and chromate/dichromate compoundsPermanganate compoundsSodium perborateNitrous oxide (N2O)Silver oxide (Ag2O)Osmium tetroxide (OsO4)Tollens' reagent2,2'-Dipyridyldisulfide (DPS)

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #AgentProduct(s)O2 oxygenVarious, including the oxides H2O and CO2O3 ozoneVarious, including ketones, aldehydes, and H2O; (ozonolysis)F2 fluorineFCl2 chlorineClBr2 bromineBrI2 iodineI, I3OCl hypochloriteCl, H2OClO3 chlorateCl, H2OHNO3 nitric acidNO nitric oxideNO2 nitrogen dioxideHexavalent chromiumCrO3 chromium trioxideCrO42 chromateCr2O72 dichromateCr3+, H2OMnO4 permanganateMnO42 manganateMn2+ (acidic) or MnO2 (basic)H2O2, other peroxidesVarious, including oxides and H2O

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

13

Kinetika dan TermodinamikaReaksi oksidasi diikuti pembentukan H2O, CO atau keduanya. Reaksinya eksotermis disertai oleh penurunan energi bebas, maka perlu dibatasi reaksinya dan kehilangan hasil dicegah dengan jalan oksidasi kontinyu. Suhu reaksi dibuat rendah dan oksidasi dikontrol agar tidak meluas dengan:Membatasi lama reaksi,Mengontrol suhu reaksi,Membatasi jumlah oksidatorDalam reaksi oksidasi terutama yang menggunakan O2, aspek termokimia yang penting adalah panas yang terjadi. Permasalahan yang ada adalah besarnya jumlah panas yang dikeluarkan pada suhu reaksi yang diinginkan dan pembatasan oksidasi untuk hasil yang diinginkan dengan cara menghindari pembakaran sempurna. Katalisator digunakan agar reaksi oksidasi dapat berlangsung pada suhu yang rendah dan reaksi langsung menjadi hasil yang diinginkan.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #PeralatanReaksi oksidasi fase cair tidak memerlukan peralatan khusus untuk pengontrolan suhu dan pengambilan panasnya. Pada proses oksidasi fase uap terjadi konsentrasi panas reaksi pada daerah katalisator yang mana panas ini harus dikeluarkan dalam jumlah besar pada suhu yang tinggi. Pengambilan panas ini penting untuk mencegah kerusakan alat, katalisator atau bahan baku dan mempertahankan suhu pada tingkat yang baik perlu untuk menjamin kecepatan dan derajat oksidasi yang tepat.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

15

Aplikasi reaksi oksidasiSuatu senyawa dioksidasi menggunakan bahan pengoksidasi yang berbeda, hasilnya juga berbeda. Misalnya: oksidasi aniline 1. Oksidasi fase cair dengan zat pengoksidasi (oxidizing agents)

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

16

Aplikasi reaksi oksidasiOksigen dari udara yang paling murah sebagai oksidator tetapi sulit pengontrolannya. Untuk mempercepat kecepatan reaksi, dilakukan dengan jalan menggunakan katalisator, menaikkan suhu atau kedua-duanya.

2. Oksidasi fase cair dengan oksigen

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

17

Asetaldehid menjadi asam asetatAsam asetat dapat diperoleh dari etanol. Namun jika diinginkan hasil asam yang pekat maka dapat diperoleh dari oksidasi asetaldehid. Reaktor biasanya terbuat dari baja berlapis aluminium dilengkapi dengan koil aluminium untuk pemanasan dan pendinginan dan distributor udara.Asetaldehid yang digunakan mempunyai kemurnian antara 99,0 99,8%. Katalisator yang digunakan Mn-asetat atau Co-asetat. Suhu reaksi 27 60oC. Waktu reaksi 12 14 jam. Tekanan operasi 65,3 psi. Hasil asam asetat 88 95% teoritis dengan kepekatan 96%.

2. Oksidasi fase cair dengan oksigen

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

18

Oksidasi hidrokarbon alifatik dan derivatnya

Untuk oksidasi ini digunakan katalisator, promotor dan initiator yang dilarutkan dalam pelarut. Oksidatornya adalah O2 dari udara. Pelarut yang digunakan biasanya asam organik yang inert terhadap oksidasi. Katalisator yang digunakan adalah garam-garam Ce, Co, Cu, Mn, V, U, Me, ditambah promotor seperti garam-garam Ba, Mg, K dan ditambah initiator seperti peroksid, peracid, aldehid, keton, olefin atau senyawa organic pembentuk peroksid.

Contoh: Oksidasi 1131,8 kg isobutan dengan udara pada 100 155 oC, 50 atm, menggunakan katalisator Co-asetat, initiator dietil keton dan pelarut asam asetat menghasilkan 68,8 kg aseton, 48,2 kg metal asetat, 31,1 kg isobutil asetat, 47,1 kg isobutanol, 40,1 kg air, 13 kg asam asetat, 18,1 kg tidak teridentifikasi dan 383 kg sisa isobutan.

2. Oksidasi fase cair dengan oksigen

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

19

Oksidasi hidrokarbon petroleum cairPenggunaan garam-garam logam yang larut seperti Mn, Cu, Fe, Cr dan Va menyebabkan operasi dapat berlangsung pada suhu 100-160oC, fase cair selama 6-15 jam pada tekanan 150 psi. Udara atau O2 dikontakkan dengan hidrokarbon cair2. Oksidasi fase cair dengan oksigen

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

20

Aplikasi reaksi oksidasiContoh2nya:Oksidasi metanolReaksinya endotermis, panas harus diberikan. Walaupun reaksinya sederhana, tetapi membutuhkan pengaturan suhu, perbandingan udara-alkohol dan waktu kontak yang baik untuk menjamin hasil yang tetap tinggi pada efisiensi yang baik. Untuk oksidasi menjadi formaldehid, 1 lb metanol murni secara teoritis membutuhkan 26,7 cuft udara kering pada keadaan standar (2,18 lb). Katalisator yang digunakan tembaga. Reaksi ini terjadi pada suhu 400-600oC. Kecepatan umpan dan perbandingan udara-metanol dipertahankan untuk membuat operasinya autotermis. Hasil yang diperoleh mempunyai kemurnian 82-85% dan konversi bisa mencapai 96%. Oksigen dari udara yang paling murah sebagai oksidator tetapi sulit pengontrolannya. Untuk mempercepat kecepatan reaksi, dilakukan dengan jalan menggunakan katalisator, menaikkan suhu atau kedua-duanya.3. Oksidasi fase uap senyawa alifatik

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

21

Oksidasi etanolEtanol bisa didehidrogenasi atau dioksidasi menjadi asetaldehid dengan hasil yang baik pada fase uap.Oksidasi menggunakan udara dengan katalisator perak pada 550oC memberikan hasil 85-95%.Oksidasi langsung etanol menjadi asetat dalam proses sinambung fase uap (katalitik) lebih sulit karena pecah menjadi formaldehid, CO2 + bahan-bahan lain. Oksidasi simultan campuran etanol dan asetaldehid dalam fase uap memberikan konversi yang baik. Asetaldehid menjadi asam asetat dan etanol menjadi asetaldehid, yang mana asetaldehidnya dikembalikan ke dalam proses.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

22

Aplikasi reaksi oksidasiProses katalisis fase uap untuk dehidrogenasi isoalkohol dan aromatik (rantai cabangnya) penting dalam industri. Contoh: proses pembuatan aseton dan metal etil keton dari isopropanol dan butanol sekunder.4. Oksidasi melalui dehidrogenasi

Bahan baku pembuatan aseton dan metal etil keton adalah olefin (propena dan 2-butilen) yang diubah menjadi alkohol dengan sulfatasi dan hidrolisa. Suhu reaksi untuk isopropanol 380oC dan untuk butanol 350oC. Konversi mencapai 98%.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

23

Aplikasi reaksi oksidasiContoh2nya:Benzen(e)Benzen stabil ikatannya terhadap disosiasi termal dan oksidasiKestabilan benzene dibutuhkan perbandingan udara-hidrokarbon yang cukup tinggi. 9 atom O dibutuhkan untuk oksidasi 1 mol benzene menjadi maleat anhidrid.Teoritis untuk 1 lb benzen dibutuhkan 106 cuft udara kering pada suhu kamar. Dalam praktek digunakan perbandingan yang lebih tinggi lagi, untuk 100 kg benzene dihasilkan 60-75 kg asam maleat, yang menunjukkan konversi 40-50%. Panas yang dilepaskan 10.500 Btu/lb benzene yang bereaksi. Pada pembakaran sempurna benzen, panas yang dilepaskan sebanyak 18.000 Btu/lb. Katalisator yang digunakan oksida logam pada grup V dan VI (pada tabel periodik).5. Oksidasi aromatik fase uap

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

24

Toluen(e)Hasil oksidasi toluen adalah benzaldehid (hasil utama), asam benzoat, asam maleat dan antraquinon, dalam perbandingan yang tergantung pada jenis katalisator, suhu, perbandingan O2 dan waktu kontaknya. Suhu tinggi, katalisator yang agak lemah dan waktu kontak yang pendek memudahkan pembentukan benzaldehid. Perbandingan O2 yang tinggi dan waktu kontak yang lama mempermudah pembentukan asam. Pada suhu 280-300oC, reaksi mulai berjalan (menggunakan katalisator Vanadium Oksida), tetapi reaksinya lambat, dibutuhkan waktu kontak yang lama dan asam benzoat cenderung menjadi hasil utama.Pada suhu 400-450oC, reaksi cepat sekali dan 50% toluen dioksidasi dengan benzaldehid sebagai hasil utama. Kalau dipakai katalisator agak lemah seperti Mo-oksida pada suhu 450-530oC memberikan konversi yang tinggi. Pada suhu 420-450oC, katalisator Va-oksida, 5% tolueneberubah menjadi antraquinon, dan kalau suhu dinaikkan menjadi di atas 500oC, toluen berubah menjadi senyawa kompleks yang mempunyai titik didih tinggi.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

25

Styrene dari etibenzen(e) Reaksi: C6H5.C2H5 C6H5CH=CH2 + H2

Styrene dibuat dengan dehidrogenasi etil benzene pada suhu 600oC menggunakan katalisator ZnO. Ada 2 macam reaksi samping yang menyertai reaksi utama di atas: Perengkahan etil benzene memberikan benzene, toluene, metan, etan dan sebagainya.

Perengkahan hidrokarbon menjadi C, diikuti reaksi samping C ini dengan uap air yang digunakan sebagai pengencer sehingga terbentuk CO2. Sejumlah kecil etil benzene dan diphenil terdapat dalam hasil

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

26

Styrene dari etibenzen(e)Pengencer uap air digunakan dengan perbandingan tidak kurang dari 0,8 bagian berat untuk 1 bagian berat etil benzene. Dalam praktek digunakan perbandingan 1,2-1,5. Reaksi dehidrogenasi ini endotermis, panas diberikan oleh flue gas yang suhunya 100-200oC lebih tinggi daripada suhu reaktor. Dinding reaktor dilapis dengan campuran Cu-Mn yang tahan suhu 600oC. Katalisator yang digunakan ZnO, ditambah promoter seprti alumina dan khromat, yang dapat memberikan konversi total 92% dan berumur 9 bulan.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

27

Naphtalen(e)Oksida naphtalen menghasilkan phthalate anhidrid. Suhu reaksi 400-500oC. Katalisatornya Va-pentaoksida dan Mo-oksida. Umur katalisator 6 bulan dengan hasil 80-85%.

3/11/2015 | #

3/11/2015 | #

28

Thank you for your attentionQuestion???

3/11/2015 | #

Text

Cl2

Text

H2O

Text

H2SO4

Text

NaOH

Text

Na2Cr2O7

H2SO4

Text

MnO4, Alkali

2C6H5C Cl + Na2O2 C6H5C O O CC6H5 + 2NaCl

O

O

O

Bahan PengoskidasiHasil

MnO2 dalam H2SO4K2Cr2O7 dalam H2SO4 encerKMnO4 (asam) (basa) (netral)Alkalin hipokloritAsam hipokloritQuinonQuinonHitam anilinAzobenzen + NH3Nitrobenzen + AzobenzenNitrobenzenp-aminophenol

CH3CHOCH3 CH3CCH3 +H2

CH3CHOC2H5 CH3CC2H5 +H2

O

O