ODUL PETUNJUK PRAKTIKU REAKSI BROINASI ASETON SEBAGAI REAKSI IRIP ENZIATIS Oleh Drs. PATIHA,.S. FAKULTAS ATEATIKA DAN ILU PENGETAHUAN ALA UNIVERSITAS SEBELAS ARET SURAKARTA NOVEBER, 011
REAKSI BROINASI ASETON SEBAGAI REAKSI IRIP ENZIATIS aksud Percobaan Tujuan percobaan adalah membuktikan bahwa reaksi brominasi aseton dapat mirip dengan reaksi enzimatis dan menentukan tetapan κ dengan menggunakan beberapa persamaan. Dasar Teori Enzim adalah katalis dalam proses kimia pada mahluk hidup. Ada beberapa tipe mekanisme reaksi enzimatis; yang paling sederhana, yaitu yang dikenal sebagai reaksi enzimatik ichaelis-entenis, dipercayai berlangsung menuruti mekanisme reaksi k 1 k E + S ES E + P [1 k 1 Berdasarkan Pendekatan Keadaan antap, hukum lajunya dapat dinyatakan sebagai kkat[ E[ S v [ K [ S K adalah tetapan ichaelis-enten. Pola hubungan semacam [ ini hiperbolik; reaksi belum mempunyai tingkat reaksi yang pasti. Pada [S yang cukup besar (dari K ), hubungan ini berubah, dan [ akan menjadi v k [E [ kat Pada kondisi ini, substrat bereaksi dengan semua enzim yang ada, sehingga v mencapai harga maksimum (yang selanjutnya disebut v max ) dan reaksi menuruti mekanisme reaksi tingkat ke-nol atau v maks kkat[e [4 Tetapi pada konsentrasi substrat [S yang cukup kecil (dari K ), reaksi akan berlangsung menuruti mekanisme reaksi order ke-satu terhadap S dan [ akan menjadi v k [ E[ S K kat [5 Substitusi persamaan [4 ke dalam [5 akan menghasilkan
v v [ S K maks [6 Fenomena ini menarik. Berbeda dengan reaksi yang biasanya diperkenalkan pada pemula, reaksi ini mengikuti hukum laju yang berbeda pada awal dan akhir reaksi. Karena itu, adalah penting bagi mahasiswa untuk melakukan percobaan kinetika reaksinya. Akan tetapi, karena harga enzim sangat mahal dan mudah rusak, tentulah agak sulit untuk mewujudkannya. Karena itu, perlu untuk mencari reaksi yang mirip, dengan pereaksi yang murah, mudah diperoleh, dan relatif mudah percobaannya. Reaksi brominasi aseton diharapkan dapat memenuhi kriteria ini. Reaksi ini banyak digunakan sebagai model prktikum kinetika kimia namun hanya diperlakukan sebagai reaksi biasa. Reaksi brominasi aseton pada temperatur kamar menuruti persamaan reaksi C( O) Br C( O) Br Br H [7 A P dipercayai berlangsung melalui mekanisme reaksi C k 1 ( O) H [ C( A k -1 I k [ C( H O [ C( HO [8 I k - E [ C( Br C( O) Br H k E P Berdasarkan Pendekatan Keadaan antap, hukum lajunya adalah d[ P kkk1 / k dt k [ H 1 [ A[ H k [ Br [ Br Karena Br berwarna, kinetika reaksinya pada umumnya dilakukan dengan mengikuti perubahan [Br sebagai fungsi waktu dan pada kondisi [H + dan [A yang relatif berlebihan terhadap [Br. Penentuan hukum lajunya biasanya menggunakan metode laju awal dan didapati bahwa, reaksi masing-masing tingkat ke-satu terhadap [A dan [H + dan ke-nol terhadap [Br. Br [9
Telaah seksama atas [ bisa menghasilkan penafsiran yang agak berbeda. Jika [Aseton o berlebihan dan [H + o sedikit berlebihan terhadap [Br o, pada awalnya reaksi memang mungkin berlangsung order ke-nol terhadap [Br (karena k [Br jauh lebih besar dari k - [H + ). Tetapi, karena selama reaksi berlangsung [H + relatif tetap (karena donasi dari Aseton) sedang [Br terus berkurang, maka pada akhirnya k [Br akan menjadi lebih kecil dari k - [H + ) dan reaksi menjadi order ke-satu terhadap [Br. Hasil yang sama akan diperoleh bila [H + o dibuat sedikit lebih besar lagi. Persamaan [9 dapat diubah menjadi d[ P ( kk dt ( k 1 / k 1 / k )[ A[ H )[ H [ Br [ Br [10 Selanjutnya, (karena [A sangat berlebihan dan [H + relatif tetap) jika k k 1 [A[H + / k -1 = k * [11 dan (k - / k )[H + = κ [1 maka [1 akan menjadi * d[ P k [ Br [1 dt [ Br jika k * dianggap sebagai υ maks dan κ sama dengan K, maka [1 menjadi mirip dengan [. Sebenarnya tetapan K dapat ditentukan dengan menggunakan [. Tetapi yang paling umum adalah dengan mengunakan model linear. Ada beberapa persamaan yang dapat digunakan. Lineweaver-Burk (194; 658) membalik persamaan [ dan memperoleh 1 1 K [14 v v v [ S maks maks Harga v maks dapat dihitung dari intersep sedang K dari lereng kurva linear 1/v lawan 1/[S. Untuk keperluan ini umumnya digunakan metode laju awal. Cara yang lain adalah dengan menggunakan persamaan Eadie (194) - Hoofstee (1959). K v v v maks [S [15 Harga v maks dapat dihitung dari intersep sedang K dari lereng kurva linear v lawan v/[s. Untuk keperluan ini umumnya digunakan metode laju awal.
Espenson (1995: 4-5) menyatakan bahwa kinetika reaksi enzimatis, dan secara umum, reaksi yang mempunyai hukum laju yang mirip dengannya, dapat dipelajari dengan menggunakan persamaan tenggang-tetap (time-lag) [ A t [ A t [ A t k A ln [16 [ t Persamaan [16 diturunkan dengan mengintegralkan persamaan [1. Dalam praktek, reaksi diamati pada tiap rentang waktu tetap hingga reaksi berlangsung kira-kra 90%. Data kemudian dipasangkan dengan rentang waktu σ yang sama. Harga κ dapat dihitung dari lereng kurva linear [A t -[A t+σ lawan ln{[a t /[ A t+σ }. Kedua persamaan Lineweaver-Burk dan Eadie Hoofstee merupakan model metode diferensial sedang Espenson model integral. Laidler (1987) menyatakan harga tetapan kinetika yang paling dapat dipercaya adalah yang diperoleh dari persamaan integral. etode Bahan Larutan Br 0,00 ; larutan HCl 0,100 ; Aseton 4,000 Alat Utama Spektrofotometer uv-visible; stop-watch; spet 5 ml Cara Kerja 1. Hidupkan Spektrofotometer dan kemudian tentukan titik 0-nya dengan menggunakan aquades sebagai blanko.. Ke dalam sebuah kuvet, masukkan secara berurutan, 1,0 ml Aseton 4,,0 ml akuades, dan 1,0 ml larutan Br 0,00, serentak dengan menghidupkan stop-watch; gojog dan tentukan absorbansinya pada = 400 nm. Nyatakan sebagai A 0.. Ke dalam kuvet yang lain, masukkan secara berurutan, 1,0 ml Aseton 4, 0,5 ml HCl 1,000, 1,5 ml akuades, dan 1,0 ml larutan Br 0,00, serentak dengan menghidupkan stop-watch; gojog dan tentukan absorbansinya pada = 400 nm pada detik ke 10 dan setiap 10 detik berikutnya hingga tersisa 10% 4. Lakukan kali ulangan.
5. Lakukan langkah dan 4 tetapi dengan komposisi 1,0 ml Aseton 4, 1,0 ml HCl 1,000, 1,0 ml akuades, dan 1,0 ml larutan Br 0,00. 6. Lakukan lagi langkah dan 4 tetapi dengan komposisi 1,0 ml Aseton 4, 1,5 ml HCl 1,000, 0,5 ml akuades, dan 1,0 ml larutan Br 0,00. 7. Gunakan 7 data pada awal reaksi dan 7 pada akhir reaksi (secara terpisah) pada masingmasing percobaan untuk menentukan hukum laju dengan menggunakan persamaan integral untuk kemungkinan order ke-nol, ke-satu, kedua, dan ke-tiga. Tentukan hukum laju berdasarkan harga koefisien regresi yang paling mendekati ±1,000. 8. Pilih percobaan yang mengikuti mekanisme reaksi enzimatis. Tentukan v maks dari lereng kurva yang order ke-nol dan selanjutnya gunakan untuk menentukan κ berdasarkan harga lereng kurva order ke-satu. 9. Tentukan harga κ menggunakan persamaan-persamaan [ [14, dan [15.; Gunakan 7 data pada awal reaksi, 7 pada akhir reaksi, dan 7 data yang mencakupi kondisi pada awal dan akhir reaksi. 10. Tentukan juga κ menggunakan persamaan Espenson [16. 11. Perbandingkan hasil yang diperoleh. Laporkan! Tugas/Pertanyaan 1. Buktikan persamaan [, [9, [14, [15, dan [16.. Turunkan hukum laju reaksi dengan menggunakan Pendekatan Tahap Penentu Laju (anggap tahap lambat dan 1 dan cepat dan mendekati kesetimbangan.. Sebutkan kelebihan dan kekurangan persamaan [14, [15, [16, relatif terhadap persamaan integral. 4. Teknik mana yang memberikan harga tetapan κ yang paling mendekati kebenaran? Jelaskan alasan Anda. 5. Apa fungsi ion H + berdasarkan mekanisme reaksi? Bisakah hal ini divalidasi dalam percobaan ini? 6. Bisakah persamaan [9 digunakan untuk menerangkan fakta yang diperoleh pada percobaan tentang reaksi brominasi aseton sebagai reaksi sederhana? 7. Bisakah persamaan [ dibuktikan dengan metode laju awal?
Daftar Pustaka Eadie, E. A. 194. J. Biol. Chem. 146. 85. Espenson, J. H. 1995. Chemical Kinetics and Reaction echanisms, nd Ed. New York: cgraw-hill, Inc. Hofstee, B. H. J. 1959. Nature, Lond. 184. 196. Lineweaver, H. and D. Burk. 194. J. Am. Chem. Sos. 56. 658. Patiha, 011. Teknik dan Persamaan Baru yang Efektif untuk Penentuan Tetapan ichaelis- enten dan yang irip. Laporan penelitian Fundamental tak Terpublikasikan. Surakarta: FIPA UNS.