INTERPRETASI MOLEKULER KINETIKA REAKSI KIMIA

Transkripsi

1 INTEPETASI MOLEKULE KINETIKA EAKSI KIMIA PENGAU KONSENTASI PADA PESAMAAN KEEPATAN EAKSI (ONENTATION-DEPENDENT TEM) easi Tunggal dan easi Ganda easi Tunggal (Single-eaction): Jia ada satu pesamaan stoiiometi tunggal dan satu pesamaan ean tunggal untu mempesentasian belangsungnya easi. ontoh: A B easi Jama atau Ganda (Multiple eactions): Jia ada lebih dai satu pesamaan stoiiometi yang dipilih untu mempesentasian peubahan yang teamati, sehingga lebih dai satu pesamaan inetia dipeluan untu menyataan peubahan omposisi semua omponen yang telibat dalam easi. ontoh: easi tunggal bola-bali: A B easi ievesibel sei: A P Q easi ievesibel paalel: A S (ompetitif) easi ievesibel sei-paalel: A B B easi Elemente dan easi Non-Elemente S (side by side) easi Elemente: Jia pesamaan ean easinya beaitan langsung dengan pesamaan stoiiometinya. ontoh: A B - A A B A P - A A atatan: ati-hatilah dalam membedaan antaa eteangan dai suatu pesamaan stoiiometi (utama) yang menggambaan sebuah easi elemente dengan banyanya emunginan penyajian atau penulisan pesamaan stoiiometi yang lain. ontoh: Sebuah easi elemente yang ditulisan sebagai beiut: A meupaan easi ievesibel (seaah) bimoleule dan beode-dua, dengan pesamaan inetia: - A A Namun demiian, jia pesamaan easi tesebut ditulisan: A maa pesamaan ean easinya menjadi: - A A (Beode-satu!!! al ini jelas betentangan dengan infomasi yang sebelumnya dan bisa membingungan) (Untu menghindai ebingungan, sebainya tulisanlah pesamaan stoiiometi easi dan pesamaan ean easinya (secaa lengap), seta beian satuan onstanta ean easinya) easi Non-Elemente: Jia tida ada eteaitan langsung antaa pesamaan stoiiometi dengan pesamaan ean easinya. A B S (Sema easi ini dapat dipandang sebagai easi paalel tehadap B, seta sebagai easi sei tehadap A,, dan S) dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman dai 7 halaman

2 ontoh: B [ ][ ] B B B [ B] [ B ] N O N ½ O N O [ N O] [ N O] Bagaimanaah easi-easi non-elemente dapat dijelasan? al ini dapat dijelasan dai sebuah onsep dasa bahwa sebuah easi (atau tansfomasi) imia tunggal yang teamati dalam laboatoium sebenanya meupaan hasil atau aibat eseluuhan dai sejumlah atau seangaian tahap atau poses moleule. Seangaian tahap poses inilah yang disebut sebagai meanisme easi. MEKANISME EAKSI Bebeapa hal yang beaitan dengan meanisme easi: Meanisme easi meupaan uaian secaa inci mengenai tahap-tahap easi imia yang menjelasan peubahan dai eatan awal (yang teamati) menjadi podu easi (yang teamati) secaa eseluuhan, ditinjau dai aspe moleule. Meanisme easi besifat dugaan (postulat), yang meupaan hasil pemiian secaa indutif. Untu menguji ebenaan meanisme easi tesebut, seangaian espeimen di laboatoium haus dilauan; sedangan validitasnya ditentuan oleh pengalaman (expeience), intuisi, ebeuntungan (luc), pengetahuan (nowledge), dan guess-wo. Meanisme easi tedii dai sejumlah tahap easi elemente (elementay eactions). Meanisme easi melibatan spesies-spesies lain dalam sistem easi (yang buan eatan maupun podu easi) yang tida muncul pada pesamaan stoiiometi easi eseluuhan. Spesies-spesies ini biasa disebut sebagai intemediet (zat antaa). Bebeapa spesies intemediet meupaan moleul-moleul stabil yang dapat didetesi ebeadaannya dan dapat diisolasi di laboatoium; ada pula intemediet yang sangat atif yang hanya dapat diamati dengan pealatan yang sangat canggih. Intemediet mempunyai life-time yang sangat singat dan jumlahnya sangat sediit, sedemiian sehingga dianggap tida teamati (unmeasued & unobseved). ontoh: Sebuah easi non-elemente (obseved): A B AB Meanisme easi yang meupaan tahap-tahap easi elemente yang mungin (atau yang dipeiaan) belangsung: A A (tahap ) A B AB B (tahap ) A B AB (tahap 3) A B AB Dalam hal ini, zat yang bepean sebagai intemediet adalah A dan B. Untu menguji dugaan umusan di atas, haus dilihat esesuaian (atau onsistensi) antaa pesamaan inetia yang dipedisi dai meanisme tesebut dengan pesamaan inetia yang dipeoleh bedasaan data pecobaan. Jia sesuai, maa meanisme tesebut bena. Jia tida sesuai, maa meanisme tesebut tida bena, dan meanisme-meanisme easi yang lain haus dicai dan diusulan/diduga embali. (Pehatianlah bagan ali pada gamba beiut ini dengan sebai-bainya!!!) dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman dai 7 halaman

3 easi imia Usulan meanisme easi Pecobaan inetia di laboatoium Pesamaan inetia model (peiaan) Data-data pecobaan Tida sesuai Pengujian esesuaian / onsistensi ) Sesuai Pesamaan inetia easi Keteangan: ) Pengujian esesuaian / onsistensi dilauan pada pesamaan inetia model (yang dipeiaan dai usulan meanisme easi) tehadap data pecobaan JENIS INTEMEDIET DAN JENIS MEKANISME EAKSI Bebeapa zat yang dapat diategoian sebagai intemediet easi, bedasaan bentu imiawinya:. adial bebas, yaitu atom-atom bebas atau gugus (atau fagmen besa dai moleul-moleul stabil) yang mengandung satu atau lebih eleton yang ta bepasangan. ontoh adial bebas yang elatif stabil: tiphenyl methyl [( 6 5 ) 3 ] ontoh adial bebas yang tida stabil dan sangat eatif: 3, 5, I,, l 3. Ion atau zat pola, yaitu atom-atom atau moleul-moleul atau fagmen-fagmen moleul yang bemuatan. ontoh: N - 3, Na, O -, 3 O, N 4, 3 O, I - 3. Moleul Tinjaulah sebuah easi sei: A S Jia intemediet sangat eatif, maa watu tinggal dalam sistem easi sangat ecil (atau singat), sehingga onsentasi telalu ecil untu diuu. 4. Komples tansisi Banya tumbuan anta moleul eatan yang menghasilan distibusi enegi yang luas anta moleul masing-masing. al ini dapat menghasilan etegangan iatan, bentu moleul menjadi tida stabil, atau moleul yang tida stabil teuai menghasilan podu easi. Bentu tida stabil inilah yang disebut sebagai omples tansisi. Bedasaan 4 (empat) macam intemediet tesebut di atas, tedapat (dua) macam postulasi atau dugaan meanisme easi, yaitu:. Meanisme easi buan antai (non-chain eactions) Dalam non-chain eaction, intemediet tebentu pada easi petama dan emudian menghilang atau beeasi menghasilan podu easi. Atau, secaa umum: eatan intemediet Intemediet podu dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman 3 dai 7 halaman

4 . Meanisme easi antai (chain eactions) Dalam chain eaction, intemediet tebentu dalam easi petama (biasa disebut tahap insiasi), lalu begabung dengan eatan yang membentu podu dan intemediet bau (biasa disebut tahap popagasi), dan ahinya intemediet teuai menjadi podu (dalam tahap teminasi). Atau, secaa umum: Inisiasi : eatan intemediet Popagasi : Intemediet eatan intemediet podu Teminasi : Intemediet podu Pada tahap popagasi, intemediet tida teonsumsi oleh easi, namun beelauan sepeti halnya atalis. Setiap moleul intemediet dapat mengatalisis sebuah antai easi yang panjang, sebelum pada ahinya aan menghilang (destoyed). ontoh-contoh Meanisme easi:. Meanisme easi antai; intemediet beupa adial bebas easi: B B [ ][ ] Laju easi bedasaan espeimen: B B [ B] [ B ] Postulasi meanisme easinya: Inisiasi dan teminasi : B B Popagasi : B B Popagasi : B B B. Meanisme easi non-chain; intemediet moleule easi bioimia (beatalis enzim): A enzim P Laju easi bedasaan espeimen: Postulasi meanisme easinya: A Enzim (A-Enzim) (A-Enzim) P Enzim [ E ][ A] [ M ] [ A] 0 P atau: P K M M [ A] [ A] ( M [E 0 ] dan K M [M] seing disebut onstanta-onstanta Michaelis-Menten, aena model ini diusulan oleh Michaelis dan Menten pada tahun 93). 3. Meanisme easi non-chain; intemediet beupa omples tansisi easi deomposisi azometana secaa spontan: ( 3 ) N 6 N atau: A S Postulasi meanisme easinya (oleh Lindemann, pada tahun 9): A A A A (Pembentuan enegized molecules) A A A A (etun to stable fom by collision) A S (Deomposisi spontan menjadi podu) 4. Meanisme easi non-chain; ataliti; intemediet ioni easi hidasi hidoabon tida jenuh dengan atalis asam: 3 3 NO 3 ence O O (isobutena) (t-butil alohol) dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman 4 dai 7 halaman

5 Postulasi meanisme easinya: lambat O lambat O O Penggolongan intemediet yang lain, bedasaan hipotesis atau dugaan ebeadaannya dalam easi-easi elemente yang menyusun meanisme easi:. Intemediet X yang ta telihat atau teamati (unseen) dan ta teuu (unmeasued) X beada dalam onsentasi yang sangat ecil dan ean peubahannya dalam campuan pun sangat ecil. d[ X ] [X] sangat ecil dan 0 Kondisi ini dinamaan pendeatan steady-state untu intemediet.. Katalis homogen yang beada dalam (dua) bentu, yani: Sebagai atalis bebas, atau Sebagai atalis yang begabung dengan eatan dan membentu intemediet X. easi: eatan atalis intemediet (A) () (X) [ X ] Konstanta esetimbangan easinya: K [ A] [ ] Jia onsentasi atalis mula-mula [ 0 ], maa: [ 0 ] [] [X] ontoh: Pada easi-easi bioimia, eatan (atau disebut juga substat) dionvesi menjadi podu oleh adanya ativitas enzim, menuut easi: A enzim Banya dai easi-easi jenis ini yang mempelihatan peilau sebagai beiut: () Kean easinya sebanding (atau poposional) dengan onsentasi enzim yang dimasuan dalam campuan, [E 0 ]. () Pada [A] endah, ean easi sebanding dengan onsentasi eatan, [A] (3) Pada [A] tinggi, ean easi tida dipengauhi oleh [A] Usulan meanisme easinya! Mulai Penyelesaian: Michaelis dan Menten (93) telah mempeiaan bahwa easi ini belangsung menuut meanisme: 3 A E X... () X E... () Asumsi yang digunaan: [E 0 ] [E] [X]... (3) d X dan: 0... (4) d [ ] Dai pesamaan (), ean pembentuan : 3 [ X ]... (5) dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman 5 dai 7 halaman

6 d [ X ] Dai pesamaan () dan (): [ A][ E] [ X ] 3 [ X ] 0 Eliminasi E dai (3) dan (6) menghasilan: [ ] [ A][ E0 ] X ( ) [ A] Substitusian (7) e (5), dipeoleh:... (6) 3 [ A][ E0 ] ( 3 ) [ A] 3 dengan: [ M ]... (7) 3 3 [ A][ E ] [ M ] [ A] 0... (8) (disebut onstanta Michaelis-Menten) Jia dibandingan dengan espeimen, telihat bahwa pesamaan ini (pesamaan (8)) sesuai dengan 3 (tiga) enyataan yang dilapoan, yani: d [ A] d [ ] [E 0 ] [A], jia [A] << [M] Tida dipengauhi oleh [A], jia [A] >> [M] Selesai PENUUNAN PESAMAAN KEEPATAN EAKSI BEDASAKAN MEKANISME EAKSI Bebeapa penyedehanaan (atau asumsi) yang diambil dalam penuunan pesamaan ean easi bedasaan meanisme:. Ada satu tahap easi (dalam meanisme easi) yang belangsung paling lambat (elatif) dibandingan dengan tahap-tahap lainnya. Tahap yang paling lambat ini seing disebut sebagai ate-detemining step, atau ate-limiting step, atau ate-contolling step.. Ada satu tahap easi atau lebih (dalam meanisme easi) yang beada pada ondisi quasiequilibium, yang belangsung sangat dibandingan dengan tahap yang lain. 3. Konsentasi satu atau lebih intemediet tida beubah tehadap watu. Pendeatan ini disebut sebagai steady-state appoximation fo intemediates (pendeatan eadaan tuna untu intemediet). Pada ondisi ini: Kean pembentuan intemediet ean teonsumsinya intemediet d int emediet atau: 0 Kiteia Konsistensi (atau Kesesuaian) Sebuah Meanisme easi Sebuah meanisme easi disebut onsisten (atau sesuai), jia:. Meanisme tesebut haus bisa menjelasan alu tebentunya semua podu easi yang teamati dai eatan-eatannya.. Meanisme tesebut haus menghasilan pesamaan ean (atau inetia) easi yang onsisten dengan inetia yang teamati melalui espeimen. Pengujian Model Kinetia Pesoalan-pesoalan yang membuat pencaian meanisme yang bena dai sebuah easi menjadi sulit adalah:. Sebuah easi bisa belangsung melalui lebih dai satu meanisme. Lebih dai satu meanisme bisa onsisten dengan data inetia. ONTO SOAL. easi homogen fase gas: NO N O meupaan easi beode-tiga, dengan pesamaan ean easi beupa: N [NO] [ ] Dua meanisme yang bebeda diusulan untu menjelasan easi ini, yani: dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman 6 dai 7 halaman

7 Meanisme A: (i) NO N O (lambat) (ii) O O Meanisme B: (i) NO N O (ii) N O N O (lambat) (iii) O 5 O Butianlah bahwa edua meanisme tesebut onsisten atau sesuai dengan: Pesamaan ean easi yang teamati dai espeimen, dan Stoiiometi easi.. (Penggunaan pendeatan eadaan tuna (steady-state) dan pendeatan esetimbangan-semu (pseudo-equilibium) untu onsentasi intemediet) easi deomposisi temal nitogen pentaosida: N O 5 O 4 NO meupaan easi fase gas beode-satu. easi ini diyaini mempunyai meanisme easi sebagai beiut: (i) N O 5 NO NO (ii) NO 3 NO NO O NO (lambat) (iii) NO NO 4 3 NO Tuunan pesamaan ean easi bedasaan meanisme tesebut di atas! (Keteangan: tahap easi (ii) belangsung jauh lebih lambat dibandingan tahap easi (i), sehingga: 3 <<< ) LATIAN:. easi penguaian etana ( 6 ) dietahui menghasilan podu-podu beupa: 4, 4,, dan 4 0. Meanisme yang dipeiaan tejadi untu menjelasan hal tesebut adalah: (i) 6 3 (ii) (iii) (iv) (v) Butianlah bahwa ean easi pembentuan etilena ( 4 ) beode setengah tehadap onsentasi etana ( 6 )! (Dengan ata lain, butianlah bahwa: 4 ) 6. Bedasaan meanisme easi antai yang telah disajian pada bagian sebelumnya, butianlah bahwa easi pembentuan B: B B mempunyai bentu pesamaan ean: B [ ][ B ] [ B] [ B ] dy/swm/igsb/intepetasi moleule inetia easi imia/007/halaman 7 dai 7 halaman