Pengembangan Media Pembelajaran

Mekanisme Reaksi

Informasi tentang mekanisme reaksi seringkali disajikan menggunakan kinetika kimia untuk menentukan persamaan laju reaksi dan orde reaksi masing-masing reaktan.

Sebagai contoh dapat dilihat pada reaksi berikut:

Kita tahu bahwa produk tidak terbentuk langsung dari tubrukan dua molekul NO dengan molekul O₂ karena N₂O₂ terdeteksi selama reaksi. Mari kita berasumsi bahwa reaksi sebenarnya terjadi melalui dua langkah dasar sebagai berikut:

Masing-masing tahapan diatas disebut tahapan elementer, dan masing-masing mempunyai hukum dan molekularitasnya sendiri. Tahapan elementer harus berupa penjumlahan yang menghasilkan reaksi original. (Artinya, jika kita menghilangkan seluruh molekul yang muncul bersamaan pada kedua sisi reaksi, kita menyisakan reaksi original.)

 

Spesies seperti N₂O₂ disebut intermediet karena mereka muncul dalam mekanisme reaksi (yaitu langkah-langkah dasar) tetapi tidak dalam persamaan keseluruhan reaksi.

Ketika menentukan hukum laju reaksi untuk keseluruhan reaksi, tahapan paling lambat adalah tahapan yang menentukan laju reaksi. Oleh karena tahapan pertama (pada reaksi di atas) adalah tahapan yang paling lambat, maka ia merupakan tahap penentu laju reaksi. Oleh karena tahapan tersebut melibatkan penyatuan dua molekul NO, maka merupakan reaksi bimolekul dengan hukum laju reaksi r = k [ N O 2 ] 2 {\displaystyle r=k[NO_{2}]^{2}} r = k [NO₂]²[O₂]

Molekularitas dalam kimia adalah jumlah molekul yang terlibat dalam tahapan reaksi tunggal.

1. Suatu tahapan reaksi yang melibatkan satu molekul disebut unimolekul.
2. Suatu tahapan reaksi yang melibatkan dua molekul disebut bimolekul.
3. Suatu tahapan reaksi yang melibatkan tiga molekul disebut termolekul.

Secara umum, tahap-tahap reaksi yang melibatkan lebih dari tiga molekul tidak akan terjadi.

Hukum Laju dan Langkah Dasar

Mengetahui langkah-langkah dasar dari suatu reaksi memungkinkan kita untuk menyimpulkan hukum laju. Misalkan kita memiliki reaksi dasar berikut:

 

Karena hanya ada satu molekul yang hadir, ini adalah reaksi unimolekul. Oleh karena itu semakin besar jumlah molekul A, semakin cepat laju pembentukan produk. Dengan demikian, laju reaksi unimolekul berbanding lurus dengan konsentrasi A :

r = k[A]

Untuk reaksi dasar bimolekuler yang melibatkan molekul A dan B

 

tingkat pembentukan produk tergantung pada seberapa sering A dan B bertabrakan, yang pada gilirannya tergantung pada konsentrasi A dan B. Dengan demikian, kita dapat menyatakan laju

r = k[A][B]

Demikian pula, untuk reaksi dasar bimolekul dari tipe seperti dibawah ini :

   

sehingga, laju = k[A]²

Contoh sebelumnya menunjukkan bahwa urutan reaksi untuk setiap reaktan dalam reaksi elementer sama dengan koefisien stoikiometri dalam persamaan kimia untuk langkah tersebut. Secara umum, kita tidak bisa mengatakan hanya dengan melihat persamaan seimbang keseluruhan apakah reaksi terjadi seperti yang ditunjukkan atau dalam serangkaian langkah. Tekad ini dibuat di laboratorium.

Ketika kita mempelajari reaksi yang memiliki lebih dari satu langkah dasar, hukum laju untuk keseluruhan proses diberikan oleh langkah penentu laju, yang merupakan langkah paling lambat dalam urutan langkah yang mengarah ke pembentukan produk.

Sebuah analogi untuk langkah penentu laju adalah arus lalu lintas di sepanjang jalan yang sempit. Dengan asumsi mobil tidak dapat melewati satu sama lain di jalan, tingkat di mana perjalanan mobil diatur oleh mobil yang bergerak paling lambat.

Studi eksperimental mekanisme reaksi dimulai dengan pengumpulan data (pengukuran laju). Selanjutnya, kami menganalisis data untuk menentukan laju konstan dan urutan reaksi, dan kami menulis hukum laju. Akhirnya, kami menyarankan mekanisme yang masuk akal untuk reaksi dalam hal langkah-langkah dasar (Gambar 13,20). Langkah-langkah dasar harus memenuhi dua persyaratan:

 

 

Gambar 13.20 Urutan langkah-langkah dalam studi mekanisme reaksi.

                  

1.      Penjumlahan dari langkah-langkah dasar harus memberikan persamaan seimbang keseluruhan untuk reaksi.

2.      Langkah penentu laju harus memprediksi hukum tingkat yang sama seperti yang ditentukan secara eksperimental.