KONTROL KINETIK DAN TERMODINAMIK DAN KURVA PROGRES REGRESI

           Pada setiap reaksi selalu berlangsung perubahan entalpi (∆H), Perubahan entropi (∆ S) dan perubahan energi bebas (∆G) yang dimana sesuai prinsip termodinamika keseluruhan ini tidak bergantung pada jalur yang diikuti oleh reaksi. Dimana hubungan ketiga variabel tersebut adalah:

∆G =  ∆H-T. ∆S

Selanjutnya diketahui bahwa harga ∆G berhubungan dengan kesetimbangan K, sebagai berikut:

∆G= -RT ln K

        Entalpi dari sejumlah senyawa organik dapat ditabulasikan dari data termokimia atau data energi ikatan. Jika harga perubahan energi bebas dalam keadaan standar ∆G⁰  besar dan positif, ini berarti bahwa reaksi tidak akan berlangsung. Sebaliknya apabila harga tersebut besar dan negatif, ini berarti bahwa reaksi mungkin akan berlangsung.  Untuk terjadinya reaksi secara spontan, energi bebas produk harus lebih rendah daripada energi bebas reaktan, yakni ∆G harus negatif. Reaksi dapat saja berlangsung melalui jalan lain, tapi tentu saja hanya jika energi bebas ditambahkan.

Gambar 1. Profil energi bebas reaksi tanpa spesies-antara di mana produk energi

bebas produk lebih rendah daripada energi bebas reaktan

        Pendekatan Benson dalam menghitung ∆H⁰_f  untuk suatu molekul adalah dengan jalan menambahkan ∆H⁰_f  dari berbagai gugus dalam molekul (gugus dalam hal ini dapat berupa atom dan ligan).   Contohnya propan mengandung gugus C-(H)₃(C) dan satu gugus C-(H)₂(C)₂ (∆H⁰_f   4,75 kkal/mol ) jadi ∆H⁰_f  propan = (-10,164,95) kkal/mol= -25,11 kkal/mol untuk harga eksperimennya sebesar -24,82 kkal/mol.

        Dalam suatu reaksi kimia, ada kalanya dapat mengalami reaksi kompetisi dalam menghasilkan produk yang berbeda. Misalnya:

 

Gambar 2.  memperlihatkan profil energi-bebas untuk suatu reaksi dalam  misalnya  B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat

Pada Gambar 2. Jika tidak ada satupun reaksi yang revesibel maka C akan terbentuk lebih banyak karena terbentuk lebih cepat. Produk tersebut dikatakan terkontrol secara kinetik (kinetically controlled). Akan tetapi, jika reaksi adalah reversibel maka hal tersebut tidak menjadi penting. jika proses dihentikan sebelum kesetimbangan tercapai maka reaksi akan dikontrol oleh kinetik karena akan lebih banyak diperoleh produk yang cepat terbentuk. Akan tetapi jika reaksi dibiarkan sampai mendekati kesetimbangan maka produk yang akan dominan adalah B karena B lebih stabil dan terjadi dengan spontan. Di bawah kondisi tersebut, C yang mula-mula terbentuk akan kembali ke A, sementara B yang lebih stabil tidak berkurang banyak. Maka dikatakan bahwa produk terkontrol secara termodinamika (thermodynamically controlled).

Pada aspek termodinamika tidak tepat digunakan untuk menjadi acuan untuk memperkirakan kecepatan reaksi. namun kecepatan reaksi dapat diperkirakan berdasarkan kontrol kinetika yaitu berdasarkan orde atau tingkat reaksi yang menentukan harga konstanta kecepatan reaksi (k) dan energi aktivasi (Ea). Reaksi akan makin cepat apabila k semakin besar atau Ea makin kecil. Selanjutnya berdasarkan orde, k dan Ea maka mekanisme suatu reaksi atau jejak suatu reaksi dapat ditentukan. Dengan mengetahui mekanisme suatu reaksi dapat diarahkan untuk menghasilkan suatu produk yang diharapkan berdasarkan manipulasi harga k dan Ea, karena pada umumnya reaksi molekul organik merupakan suatu campuran.

Forum Diskusi: Berdasarkan pemaparan materi diatas menurut anda, bagaimana cara mengkontrol suatu reaksi yang mana bila kecepatan yang rendah (reaksi yang lama) menyebabkan terbentuknya hasil samping yang tidak diinginkan berdasarkan kontrol kinetik dan atau kontrol termodinamikanya?

DAFTAR PUSTAKA

Firdaus. 2009. Kimia Organik Fisis I. Makasar: Unhas-press.

Nurhayati dan Subagjo. 1999. "Analisis Thermodinamika Dehidrasi n-
                  butanol". Prosiding Seminar Nasional Fundamental dan Aplikasi
                  Teknik Kimia.

Tobing, R.L. 1989. Kimia Organik Fisik. Jakarta: Kemendikbud.