---
title: "Katalisis"
book: "Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12"
subject: chemistry
language: id
chapter: 42
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/42-katalisis
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 42 — Katalisis

Sebotol larutan hidrogen peroksida tersimpan di lemari kamar mandi selama berbulan-bulan tanpa berubah. Jika dituangkan pada lutut yang lecet, larutan itu langsung berbuih: sesuatu di dalam darah membuatnya terurai dalam beberapa detik menjadi air dan oksigen. Sesuatu itu tidak habis terpakai, dan tidak muncul dalam [persamaan reaksinya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/13-kekekalan-massa-dan-persamaan-reaksi-setara#def-g8-balanced-equations-equation). Itulah [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst). [Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) memungkinkan sebagian besar industri kimia, membersihkan gas buang mobil, dan menjalankan setiap reaksi kehidupan.

**Yang sudah kamu ketahui.**

Laju sebuah reaksi dan faktor-faktor kinetik yang mengubahnya ([Bab 41](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/41-laju-reaksi#ch-g12-reaction-rates)). Mekanisme adalah rangkaian [tahap elementer](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/40-mekanisme-reaksi-panah-lengkung#def-g12-curly-arrows-mechanism), melalui zat-zat antara ([Bab 40](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/40-mekanisme-reaksi-panah-lengkung#ch-g12-curly-arrows)).

## 42.1 Apa itu katalis

**Definisi 42.1 (Katalis, katalisis).**

Yang disebut *katalis* adalah spesies yang mempercepat sebuah reaksi tanpa habis terpakai: katalis ikut serta dalam mekanisme tetapi dikembalikan, tanpa berubah, pada akhirnya, dan tidak muncul dalam persamaan keseluruhan. Percepatan reaksi oleh katalis disebut *katalisis*.

**Proposisi 42.2 (Katalis mengubah jalan, bukan tujuan).**

[Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) membuka mekanisme lain, yang penghalang energinya lebih rendah daripada penghalang reaksi tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), sehingga lebih banyak pertemuan antarpartikel yang berhasil. [Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) tidak mengubah produk yang terbentuk, tidak pula [keadaan akhir](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/27-tabel-kemajuan-reaksi#def-g10-reaction-progress-table-system) yang dicapai; [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) hanya mencapainya lebih cepat.

**Bukti.** Diterima tanpa bukti: profil energinya dipelajari dalam buku Tahun Pertama universitas. Bahwa [keadaan akhirnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/27-tabel-kemajuan-reaksi#def-g10-reaction-progress-table-system) tidak berubah merupakan akibat dari dikembalikannya [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst): reaksi keseluruhannya, [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) dan produknya, tetap sama. ∎

![Kiri: energi sepanjang jalannya reaksi; jalan dengan katalis melewati sebuah zat antara dan dua penghalang yang lebih rendah. Kanan: oksigen yang dilepaskan larutan hidrogen peroksida; katalis mempercepat reaksinya, tetapi volume akhirnya sama. (Kurva model.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-731435ecef71.svg)

![Kiri: energi sepanjang jalannya reaksi; jalan dengan katalis melewati sebuah zat antara dan dua penghalang yang lebih rendah. Kanan: oksigen yang dilepaskan larutan hidrogen peroksida; katalis mempercepat reaksinya, tetapi volume akhirnya sama. (Kurva model.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-9be22d3de4ea.svg)

*Kiri: energi sepanjang jalannya reaksi; jalan dengan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) melewati sebuah zat antara dan dua penghalang yang lebih rendah. Kanan: oksigen yang dilepaskan larutan hidrogen peroksida; [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) mempercepat reaksinya, tetapi volume akhirnya sama. (Kurva model.)*

## 42.2 Katalisis homogen

**Definisi 42.3 (Katalisis homogen dan heterogen).**

[Katalisisnya](#def-g12-catalysis-catalyst) disebut *katalisis homogen* jika [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) berada dalam fase yang sama dengan [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) (misalnya terlarut bersama [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant)), dan *katalisis heterogen* jika [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) berada dalam fase lain, biasanya berupa padatan yang permukaannya dicapai [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) dari gas atau cairan.

**Contoh 42.4 (Ion iodida dan hidrogen peroksida).**

Hidrogen peroksida dengan sendirinya terurai sangat lambat: $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$. Jika sedikit kalium iodida dilarutkan di dalamnya, larutan itu langsung berbuih. [Ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) iodida membuka jalan dalam dua tahap:

$$
\ce{H2O2 + I- -> H2O + IO-}, \qquad
  \ce{H2O2 + IO- -> H2O + O2 + I-} .
$$

Jika dijumlahkan, kedua tahap itu kembali memberikan $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$: [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) iodida, yang dipakai pada tahap pertama dan dikembalikan pada tahap kedua, adalah [katalisnya](#def-g12-catalysis-catalyst); [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) $\ce{IO-}$ adalah zat antara.

**Contoh 42.5 (Ion besi(III)).**

[Ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi(III) juga mengatalisis penguraian itu, melalui pasangan $\ce{Fe^{3+}}$/$\ce{Fe^{2+}}$ ([Bab 35](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#ch-g11-redox)): mula-mula [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) itu mengoksidasi hidrogen peroksida, $\ce{2Fe^{3+} + H2O2 -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+}$, lalu [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi(II) yang terbentuk dioksidasi kembali oleh hidrogen peroksida yang lain, $\ce{2Fe^{2+} + H2O2 + 2H+ -> 2Fe^{3+} + 2H2O}$. Warna jingga pucat larutan berubah kehijauan selama gas dilepaskan, lalu kembali ketika hidrogen peroksida habis: tanda bahwa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) ikut serta dan diregenerasi.

## 42.3 Katalisis heterogen

Banyak [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) industri berupa padatan: [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) seperti platina, paladium, nikel, atau besi, atau oksida. Reaksinya berlangsung di permukaan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), dalam tiga tahap: [molekul-molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) ditahan di permukaan (teradsorpsi), tempat ikatan-ikatannya melemah; [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) itu bereaksi di sana; produk-produknya meninggalkan permukaan, yang menjadi bebas untuk [molekul-molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) baru. Karena itu [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) dibuat dengan permukaan seluas mungkin: serbuk halus, atau lapisan tipis pada penyangga berpori.

![Adisi hidrogen pada etena di permukaan logam: adsorpsi, reaksi, desorpsi. Logamnya dikembalikan tanpa berubah.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-f5c30be29172.svg)

*[Adisi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/40-mekanisme-reaksi-panah-lengkung#def-g12-curly-arrows-categories) hidrogen pada etena di permukaan [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal): adsorpsi, reaksi, desorpsi. [Logamnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) dikembalikan tanpa berubah.*

**Contoh 42.6 (Konverter katalitik).**

Gas buang mesin bensin mengandung karbon monoksida dan nitrogen monoksida, keduanya beracun, serta [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) yang tidak [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning). Di dalam konverter katalitik, sebuah sarang lebah keramik yang dilapisi platina dan rodium, gas-gas itu bereaksi di permukaan [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal):

$$
\ce{2CO + 2NO -> 2CO2 + N2} ,
$$

dan hidrokarbonnya [terbakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-burning) menjadi karbon dioksida dan air. Gas-gas itu melintasi konverter dalam sepersekian detik, terlalu cepat bagi reaksi apa pun tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst).

![Konverter katalitik, dipotong memanjang: ribuan saluran tipis memberi gas buang permukaan berlapis logam yang sangat luas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-6261151cdc4a.svg)

*Konverter katalitik, dipotong memanjang: ribuan saluran tipis memberi gas buang permukaan berlapis [logam](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal) yang sangat luas.*

![Konverter katalitik yang dibelah: inti sarang lebahnya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/img-d06067588054.jpg)

*Konverter katalitik yang dibelah: inti sarang lebahnya.*

**Sejarah — Haber, Bosch, dan amonia.**

Pada awal abad kedua puluh, ahli kimia Fritz Haber menemukan cara menggabungkan nitrogen [udara](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/4-udara-campuran-gas#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) dengan hidrogen, $\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}$, dengan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) berbasis besi, dan insinyur Carl Bosch mengubahnya menjadi proses industri. Proses itu masih berjalan hingga kini pada 400 sampai $500\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan 150 sampai $250\,\mathrm{atm}$. Pada tahun 2024 dunia membuat amonia yang mengandung sekitar 150 juta ton nitrogen, sebagian besar untuk pupuk: sebagian besar nitrogen dalam makanan kita pernah melewati [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) semacam itu.

## 42.4 Enzim

**Definisi 42.7 (Enzim).**

Yang disebut *enzim* adalah protein yang dibuat oleh makhluk hidup dan mengatalisis satu reaksi dalam kimia tubuhnya. Enzim sangat efisien dan sangat spesifik: masing-masing hanya cocok dengan beberapa [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule), dan enzim bekerja paling baik dalam rentang suhu dan keasaman yang sempit.

**Contoh 42.8 (Katalase).**

Hidrogen peroksida terbentuk di dalam sel sebagai hasil samping, dan berbahaya bagi sel. [Enzim](#def-g12-catalysis-enzyme) katalase, yang terdapat dalam darah, hati, dan banyak jaringan tumbuhan, menguraikannya menjadi air dan oksigen dengan kecepatan yang luar biasa: itulah buih pada lutut yang lecet, atau pada irisan kentang mentah. Kentang rebus tidak menghasilkan buih: pemanasan telah merusak bentuk [enzimnya](#def-g12-catalysis-enzyme).

![Hidrogen peroksida pada irisan kentang mentah: katalase sedang bekerja.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/img-b187605b8d45.jpg)

*Hidrogen peroksida pada irisan kentang mentah: katalase sedang bekerja.*

## 42.5 Selektivitas

**Definisi 42.9 (Katalis selektif).**

Jika [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) yang sama dapat menjalani beberapa reaksi, sebuah *katalis selektif* mempercepat salah satunya jauh lebih banyak daripada yang lain, sehingga menentukan produk mana yang terbentuk.

**Contoh 42.10 (Dua nasib etanol).**

Uap etanol panas yang dialirkan di atas alumina kehilangan air dan menghasilkan etena, $\ce{C2H5OH -> C2H4 + H2O}$ (sebuah [eliminasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/40-mekanisme-reaksi-panah-lengkung#def-g12-curly-arrows-categories)); jika dialirkan di atas tembaga panas, uap itu kehilangan hidrogen dan menghasilkan etanal, $\ce{C2H5OH -> CH3CHO + H2}$. [Pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant) sama, dua [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), dua produk.

**Catatan 42.11 (Industri dan kehidupan berjalan dengan katalis).**

Sebagian besar produk industri kimia, dari [bahan bakar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/5-pembakaran-apa-yang-diperlukan-api#def-g4-what-a-fire-needs-fuel) sampai [plastik](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/15-plastik-dan-bahan-sintetis#def-g8-plastics-plastic) dan pupuk, dibuat dengan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst); menemukan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) yang lebih aktif atau lebih selektif menghemat energi dan mengurangi limbah. Setiap reaksi dalam sel hidup dikatalisis oleh sebuah [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme).

**Keselamatan.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-105f4dfb6e4f.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-93c17238ab7b.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-catalysis/fig-0df833fa40ae.svg)

Hidrogen peroksida pekat adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) kuat yang dapat memperbesar api, membakar kulit dan mata, serta berbahaya jika tertelan. Larutan encer di laboratorium tetap memerlukan kacamata pelindung dan sarung tangan; penguraiannya melepaskan oksigen, sehingga tidak pernah dilakukan di dalam wadah tertutup.

## 42.6 Latihan

**Latihan 42.1 ★.**

Pada penguraian hidrogen peroksida yang dikatalisis [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) iodida, spesies mana yang menjadi [pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant), mana yang menjadi produk, mana yang menjadi [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), dan mana yang menjadi zat antara?

**Solusi Latihan 42.1.**

[Pereaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/12-reaksi-kimia-pereaksi-dan-produk#def-g7-chemical-reactions-reactant): $\ce{H2O2}$. Produk: $\ce{H2O}$ dan $\ce{O2}$. [Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst): $\ce{I-}$ (dipakai pada tahap 1, dikembalikan pada tahap 2). Zat antara: $\ce{IO-}$ (terbentuk pada tahap 1, dipakai pada tahap 2).

**Latihan 42.2 ★.**

[Katalisis homogen](#def-g12-catalysis-homogeneous) atau heterogen: [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) iodida dalam larutan hidrogen peroksida; platina dalam konverter katalitik; besi dalam [sintesis](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/28-sintesis-rendemen-dan-kemurnian#def-g10-synthesis-yield-synthesis) amonia; [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi(III) dalam larutan hidrogen peroksida?

**Solusi Latihan 42.2.**

Homogen; heterogen; heterogen; homogen.

**Latihan 42.3 ★.**

Pada profil energi, jalan mana yang memiliki penghalang lebih tinggi? Apakah energi awal dan energi akhirnya sama pada kedua jalan? Apa artinya bagi produknya?

**Solusi Latihan 42.3.**

Jalan tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst). Tingkat awal dan tingkat akhirnya sama: produk yang sama terbentuk, dengan energi yang dilepaskan sama; hanya jalannya yang berbeda.

**Latihan 42.4 ★.**

Mengapa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) tidak muncul dalam persamaan keseluruhan sebuah reaksi?

**Solusi Latihan 42.4.**

[Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) dipakai pada satu tahap dan dikembalikan pada tahap lain: [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) muncul di kedua ruas jumlah tahap-tahapnya, dan saling meniadakan.

**Latihan 42.5 ★.**

Mengapa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) padat di industri dipakai sebagai serbuk halus atau sebagai lapisan tipis pada penyangga berpori?

**Solusi Latihan 42.5.**

Reaksinya terjadi di permukaan: makin luas permukaannya, makin banyak [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) yang dapat bereaksi sekaligus, untuk massa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) (yang sering mahal) yang sama.

**Latihan 42.6 ★★.**

Jumlahkan kedua tahap penguraian hidrogen peroksida yang dikatalisis besi(III), lalu tunjukkan bahwa [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi dan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) hidrogen saling meniadakan.

**Solusi Latihan 42.6.**

Jumlahnya: $\ce{2Fe^{3+} + 2H2O2 + 2Fe^{2+} + 2H+ -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+ +
2Fe^{3+} + 2H2O}$. [Ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi dan [ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) hidrogen muncul di kedua ruas dan saling meniadakan: $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**Latihan 42.7 ★★.**

Bacalah kurva oksigen yang dilepaskan. Berapa lama waktu yang diperlukan setiap percobaan untuk melepaskan setengah volume akhirnya? Dengan faktor berapa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) memperpendek waktu itu?

**Solusi Latihan 42.7.**

Setengah dari $72\,\mathrm{mL}$ adalah $36\,\mathrm{mL}$: tercapai setelah sekitar $35\,\mathrm{min}$ tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) dan $3.5\,\mathrm{min}$ dengan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst). [Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) memperpendeknya sepuluh kali.

**Latihan 42.8 ★★.**

Bensin bertimbal tidak dipakai pada mobil yang dilengkapi konverter katalitik: timbal mengendap pada platina dan tetap di sana. Jelaskan mengapa hal ini merusak konverter, walaupun platina tidak habis terpakai oleh reaksi yang normal.

**Solusi Latihan 42.8.**

Reaksinya berlangsung di permukaan platina; timbal menutupinya dan tetap di sana, sehingga gas-gas tidak lagi dapat mencapai [logamnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/20-tabel-periodik-pandangan-pertama#def-g9-periodic-table-first-look-metal). [Katalisnya](#def-g12-catalysis-catalyst) “teracuni”: ada, tetapi tidak berguna.

**Latihan 42.9 ★★.**

Seorang siswa mengukur buih yang dihasilkan irisan kentang dalam hidrogen peroksida pada 10, 25, 37, 60, dan $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: buihnya bertambah sampai sekitar $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, lalu berkurang, dan hampir hilang pada $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Jelaskan kedua bagian kurva itu.

**Solusi Latihan 42.9.**

Sampai sekitar $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, reaksinya makin cepat dengan naiknya suhu, seperti reaksi apa pun. Di atas suhu itu, [enzimnya](#def-g12-catalysis-enzyme), sebuah protein, kehilangan bentuknya dan bersama itu kehilangan aktivitasnya; pada $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme) itu rusak.

**Latihan 42.10 ★★.**

Tuliskan [persamaan reaksi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/13-kekekalan-massa-dan-persamaan-reaksi-setara#def-g8-balanced-equations-equation) di dalam konverter katalitik antara karbon monoksida dan nitrogen monoksida, lalu periksalah bahwa persamaan itu setara. Mengapa kedua polutan itu tersingkir sekaligus?

**Solusi Latihan 42.10.**

$\ce{2CO + 2NO -> 2CO2 + N2}$: C 2 = 2, O 4 = 4, N 2 = 2. Karbon monoksida dioksidasi oleh nitrogen monoksida, yang tereduksi: setiap polutan menyingkirkan polutan yang lain.

**Latihan 42.11 ★★.**

Sebanyak $10.0\,\mathrm{mL}$ larutan hidrogen peroksida melepaskan $72\,\mathrm{mL}$ oksigen pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ jika terurai seluruhnya. Hitung jumlah oksigennya ($V_m = 24.1\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$), lalu konsentrasi hidrogen peroksida dalam larutan itu.

**Solusi Latihan 42.11.**

$n(\ce{O2}) = 0.072 / 24.1 = 2.99 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$; $n(\ce{H2O2}) = 2 \times 2.99 \times 10^{-3} = 5.98 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$ dalam $10.0\,\mathrm{mL}$: $c = 0.598\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**Latihan 42.12 ★★★.**

Uap etanol yang dialirkan di atas alumina menghasilkan etena; di atas tembaga, uap itu menghasilkan etanal. Tuliskan kedua persamaannya, sebutkan kategori reaksi yang pertama, lalu jelaskan apa itu [katalis selektif](#def-g12-catalysis-selective).

**Solusi Latihan 42.12.**

$\ce{C2H5OH -> C2H4 + H2O}$, sebuah [eliminasi](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/40-mekanisme-reaksi-panah-lengkung#def-g12-curly-arrows-categories); $\ce{C2H5OH -> CH3CHO + H2}$. [Katalis selektif](#def-g12-catalysis-selective) mempercepat salah satu dari beberapa reaksi yang mungkin jauh lebih banyak daripada yang lain, sehingga menentukan produknya.

**Latihan 42.13 ★★★.**

Sebuah [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) membuat reaksi sepuluh kali lebih cepat. Seorang siswa mengatakan bahwa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) itu juga menghasilkan produk sepuluh kali lebih banyak. Perbaikilah pernyataan itu, dengan memakai kurva oksigen yang dilepaskan.

**Solusi Latihan 42.13.**

[Katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) tidak mengubah [keadaan akhir](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/27-tabel-kemajuan-reaksi#def-g10-reaction-progress-table-system): kurva dengan dan tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) berakhir pada volume oksigen yang sama. Jumlah produk yang diperoleh sama, hanya lebih cepat.

**Latihan 42.14 ★★★.**

Satu [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) katalase menguraikan sekitar beberapa juta [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) hidrogen peroksida per detik. Dengan mengambil $5 \times 10^{6}$ per detik, berapa lama waktu yang diperlukan satu [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme) untuk menguraikan satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) hidrogen peroksida? Berapa [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme) yang akan menyelesaikannya dalam satu detik? (Perhitungan orde besar; lajunya adalah data latihan.)

**Solusi Latihan 42.14.**

$6.02 \times 10^{23} / 5 \times 10^{6} = 1.2 \times 10^{17}\,\mathrm{s}$, sekitar empat miliar tahun. Untuk menyelesaikannya dalam satu detik: $1.2 \times 10^{17}$ [molekul](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme), yaitu $2 \times 10^{-7}\,\mathrm{mol}$.

**Latihan 42.15 ★★★.**

Pada tahun 2024 dunia membuat sekitar 150 juta ton nitrogen dalam bentuk amonia. Berapa massa amonia itu? Berapa jumlah gas nitrogen yang digabungkan?

**Solusi Latihan 42.15.**

Amonia $\ce{NH3}$: $150 \times 17.0 / 14.0 = 182\,\mathrm{Mt}$. [Atom](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/11-atom-dan-molekul#def-g7-atoms-and-molecules-atom) nitrogen: $1.50 \times 10^{14} / 14.0 = 1.07 \times 10^{13}\,\mathrm{mol}$, yaitu $5.36 \times 10^{12}\,\mathrm{mol}$ $\ce{N2}$.

## 42.7 Soal: Hidrogen Peroksida Penata Rambut

**Soal 42.1.**

Soal akhir pekan — berapa konsentrasi hidrogen peroksida “20 volume”?

Penata rambut memakai larutan hidrogen peroksida yang diberi label dalam “volume”: larutan “20 volume” adalah larutan yang $1\,\mathrm{L}$-nya melepaskan $20\,\mathrm{L}$ oksigen jika terurai seluruhnya, dengan gas yang diukur pada $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan tekanan atmosfer normal, tempat satu [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) gas menempati $22.4\,\mathrm{L}$.

**Bagian I — Penguraiannya.**

1. Tuliskan persamaan penguraian hidrogen peroksida.
2. Apakah penguraian itu [reaksi redoks](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-reaction) ? Tentukan [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) dan [reduktornya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) (hidrogen peroksida adalah keduanya).
3. Mengapa sebotol larutan itu tahan berbulan-bulan, padahal reaksinya mungkin terjadi?

**Bagian II — Arti “20 volume”.**

4. Berapa jumlah oksigen yang dilepaskan $1\,\mathrm{L}$ larutan itu?
5. Simpulkan jumlah hidrogen peroksida dalam $1\,\mathrm{L}$ .
6. Berikan [konsentrasi molarnya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/26-konsentrasi-dan-pengenceran#def-g10-concentration-and-dilution-molar-concentration) .
7. Hitung [massa molar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-molar-mass) hidrogen peroksida dan [konsentrasi massanya](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/26-konsentrasi-dan-pengenceran#def-g10-concentration-and-dilution-mass-concentration) .
8. Apa arti “10 volume” dalam [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) per liter?

**Bagian III — Dua [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst).**

9. Setetes darah (katalase) dan beberapa tetes besi(III) klorida masing-masing ditambahkan pada sebuah sampel. [Katalisis](#def-g12-catalysis-catalyst) apa masing-masing?
10. Tuliskan kedua tahap [katalisis](#def-g12-catalysis-catalyst) besi(III), lalu periksalah bahwa jumlahnya adalah reaksi penguraian itu.
11. Dengan kurva oksigen yang dilepaskan, uraikan bagaimana volume oksigen berubah dengan dan tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) , dan apa yang tetap sama.
12. Mengapa warna sampel yang dikatalisis besi(III) berubah selama reaksi lalu kembali pada akhirnya?
13. Mengapa kentang rebus tidak membuat larutan itu berbuih?

**Bagian IV — Botolnya.**

14. Berapa volume oksigen, yang diukur pada $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , yang dapat dilepaskan sebotol $100\,\mathrm{mL}$ ?
15. Berapa volume itu pada $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ( $V_m =  24.1\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$ )?
16. Mengapa tutup botol semacam itu harus membiarkan gas keluar perlahan-lahan?
17. Sebuah botol yang telah lama disimpan dititrasi dan ternyata mengandung $1.50\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ . Berapa “volume” larutan itu sekarang?
18. Berapa bagian hidrogen peroksida yang telah terurai?
19. Nyatakan jawaban akhirnya: berapa [konsentrasi molar](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/26-konsentrasi-dan-pengenceran#def-g10-concentration-and-dilution-molar-concentration) larutan hidrogen peroksida “20 volume”?

**Solusi Soal 42.1.**

**1.** $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**2.** Ya: hidrogen peroksida adalah [oksidator](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) pasangan $\ce{H2O2}$/$\ce{H2O}$ dan [reduktor](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/35-oksidasi-dan-reduksi#def-g11-redox-oxidant) pasangan $\ce{O2}$/$\ce{H2O2}$; zat itu mengoksidasi dan mereduksi dirinya sendiri.

**3.** Tanpa [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), reaksinya sangat lambat.

**4.** $20 / 22.4 = 0.893\,\mathrm{mol}$.

**5.** Dua [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) hidrogen peroksida per [mol](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/25-mol-dan-massa-molar#def-g10-the-mole-amount) oksigen: $1.79\,\mathrm{mol}$.

**6.** $1.79\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**7.** $M = 2 \times 1.0 + 2 \times 16.0 = 34.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$; $C_m = 1.79 \times 34.0 = 60.7\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$.

**8.** Setengahnya: $0.893\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**9.** Katalase: sebuah [enzim](#def-g12-catalysis-enzyme), terlarut, [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst) biologis; [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi(III): [katalisis homogen](#def-g12-catalysis-homogeneous).

**10.** $\ce{2Fe^{3+} + H2O2 -> 2Fe^{2+} + O2 + 2H+}$ dan $\ce{2Fe^{2+} + H2O2 + 2H+ -> 2Fe^{3+} + 2H2O}$; jumlahnya adalah $\ce{2H2O2 -> 2H2O + O2}$.

**11.** Dengan [katalis](#def-g12-catalysis-catalyst), volumenya naik jauh lebih cepat; kedua kurva mendatar pada volume akhir yang sama.

**12.** [Ion-ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/id/chapter/17-ion-dan-larutan-ion#def-g9-ions-ion) besi(III) (jingga) diubah menjadi besi(II) (hijau pucat) pada tahap pertama dan kembali menjadi besi(III) pada tahap kedua; pada akhirnya, seluruh besi kembali menjadi besi(III).

**13.** Perebusan telah merusak [enzimnya](#def-g12-catalysis-enzyme).

**14.** $0.100 \times 20 = 2.0\,\mathrm{L}$.

**15.** $n(\ce{O2}) = 0.100 \times 0.893 = 0.0893\,\mathrm{mol}$, yaitu $0.0893 \times 24.1 = 2.15\,\mathrm{L}$.

**16.** Penguraian yang lambat melepaskan oksigen, yang akan menimbulkan tekanan di dalam botol yang rapat.

**17.** $1.50 / 2 = 0.750\,\mathrm{mol}$ oksigen per liter, yaitu $0.750 \times 22.4 = 16.8\,\mathrm{L}$: “16.8 volume”.

**18.** $(1.79 - 1.50)/1.79 \approx 16\,\%$.

**19.** $1.79\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.