Complex Reaction Mechanisms

26
Complex Reaction Mechanisms Rizky Ardias D (21030112140170) Dinar Masruri Ulama(21030140174)

description

complex reaction

Transcript of Complex Reaction Mechanisms

Page 1: Complex Reaction Mechanisms

Complex Reaction MechanismsRizky Ardias D (21030112140170)Dinar Masruri Ulama(21030140174)

Page 2: Complex Reaction Mechanisms

• Mekanisme reaksi merupakan uraian secara rinci mengenai tahap-tahap reaksi kimia yang menjelaskan perubahan dari reaktan awal (yang teramati) menjadi produk reaksi (yang teramati) secara keseluruhan, ditinjau dari aspek molekuler.

• Mekanisme reaksi terdiri dari sejumlah tahap reaksi elementer Mekanisme reaksi bersifat dugaan (postulat), yang merupakan hasil pemikiran secara induktif.

• Reaksi elementer adalah reaksi pemecahan paling sederhana dan hasil dari reaksi ini tidak memiliki produk samping. Kebanyakan reaksi yang berhasil ditemukan saat ini adalah pengembangan dari reaksi elementer

Page 3: Complex Reaction Mechanisms

• Contoh Sebuah reaksi (observed): 2O3(g) 3O2(g)

Mekanisme reaksi yang dapat terjadi memiliki 2 tahap Reaksi Elementer yaitu:

O3(g) O(g) + O2(g)O3(g) + O(g) 2O2(g)

Dimana O(g) merupakan intermediate

Mekanisme reaksi melibatkan spesies-spesies lain dalam sistem reaksi (yang bukan reaktan maupun produk reaksi) yang tidak muncul pada persamaan stoikiometri reaksi keseluruhan. Spesies-spesies ini biasa disebut sebagai intermediet (zat antara).

Page 4: Complex Reaction Mechanisms

Lindemann Mechanism• Teori Lindemann mengasumsikan bahwa molekul reaktan

teraktivasi oleh tumbukan satu sama lain, yaitu dengan tumbukan bimokuler. Dia mempostulasikan bahwa ada selang waktu (time lag), antara aktivasi dan reaksi dari molekul-molekul berenergi ini untuk memberikan produk.

Page 5: Complex Reaction Mechanisms

Mekanisme Teori Lindemann

• for unimolecular reaction AP

• A * adalah activated reactant, diproduksi oleh tabrakan dengan M.

• A * kemudian deactivated oleh tabrakan lain atau berubah menjadi produk P.

PA

MAMA

MAMA

k

k

k

2

1

1

*

*

*

Page 6: Complex Reaction Mechanisms

Lindemann Rate Law• using the steady state approximation

21

12*2

21

1*

*2

*11

*

][

]][[][

][

]][[][

0][]][[]][[][

kMk

MAkkAk

dt

dP

kMk

MAkA

AkAMkMAkdt

Ad

Page 7: Complex Reaction Mechanisms

Lindemann Rate Law• Pada tekanan tinggi k-1[M] >> k2 memberikan

V= {A}• Pada tekanan rendah k-1[M] << k2 dihasilkan

= k1[A][M]• Dimana, reaksi orde satu terhadap baik A dan M. Oleh karenanya laju

reaksi diekspresikan dengan = k[A]

• dimana k adalah koefisien laju orde satu yang memiliki batas nilai pada tekanan tinggi k1k2/k-1 dan pada tekanan rendah k1[M] atau secara umum diberikan oleh

K’= diubah

=• Suatu plot 1/k versus 1/[M] adalah linier, memperlihatkan bahwa gas

inert yang ditambahkan dapat menggantikan molekul reaktan sebagai aktivator atau deaktivator. Eksperimen ini mengilustrasikan penguatan dasar mekanisme Lindemann untuk reaksi unimolekuler.

Page 8: Complex Reaction Mechanisms

Catalysis• Katalisis merupakan proses yang terjadi akibat adanya peran

dari katalis. Katalis merupakan senyawa kimia yang dapat mempercepat reaksi tanpa perubahan bentuk/struktur dari katalis tersebut. Cara kerjanya yaitu dengan menempel pada bagian subtrat tertentu dan pada akhirnya dapat menurunkan energi pengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan cepat.

• Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri . Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.

Page 9: Complex Reaction Mechanisms

Substrate-Complex Kinetics

• S adalah substrat yang berikatan dengan katalis C • SC adalah kompleks substrat-katalis. • P adalah produk

CPSC

CSSC

SCCS

k

k

k

2

1

1

Page 10: Complex Reaction Mechanisms

Substrate-Complex Rate Law

m

m

K

CSkSCkrate

K

CS

kk

CSkSC

SCkSCkCSkdt

SCd

]][[][

]][[]][[][

0][][]][[][

22

21

1

211

Km = =

1

21

k

kk

Page 11: Complex Reaction Mechanisms
Page 12: Complex Reaction Mechanisms

Enzyme Kinetics

• E adalah enzyme, yang bertindak sebagai katalis• S adalah substrat• ES adalah kompleks enzim substrat• P adalah produk

Mekanisme Michaelis-Menten

Persamaan Michaelis-Menten ini menjelaskan bagaimana hubungan konsentrasii substrat dengan laju reaksi. Dalam keadaan sebenarnya, pada makhluk hidup dalam suatu saat tertentu jumlah enzim nisbi tetap, sedangkan jumlah substrat yang diolah berubah-ubah sesuai dengan proses metabolisme.

EPES

SEES

ESSE

k

k

k

2

1

1

Page 13: Complex Reaction Mechanisms

Mekanisme Michaelis-Menten• Persamaan Michaelis-Menten ini menjelaskan bagaimana

hubungan konsentrasi substrat dengan laju reaksi. an jika di alurkan dalam grafik, akan diperoleh kurva yang berupa suatu hiperbola. Kurva ini secara empiric dengan menggunakan berbagai konsentrasi substrat dan pada setiap konsentrasi di ukur laju reaksinya,

Page 14: Complex Reaction Mechanisms

Km = konstante Michaelis Menten

][

][max

SK

SVV

M

Page 15: Complex Reaction Mechanisms

• Apabila konsentrasi enzim tetap dan substrat meningkat, V akan meningkat mula-mula dan proporsional dengan peningkatan [S], tapi pada [S] yang lebih tinggi, laju peningkatan V menurun secara perlahan-lahan hingga kemudian V hampir tidak tergantung pada [S]. VmaxV

1/2

Vm

ax

KM[S]

Gambar 2.2. Hubungan antara kecepatan reaksi (V) dengan konsentrasi substrat ([S]) pada reaksi yang dikatalisis oleh suatu enzim ][

][max

SK

SVV

M

Page 16: Complex Reaction Mechanisms

Lineweaver-Burk Plot

Page 17: Complex Reaction Mechanisms

Lineweaver-Burk Plot• Grafik hubungan 1/v dan 1/[S] merupakan suatu garis lurus

dengan slope Km/Vmdan intercept sumbu y 1/Vm. Double-reciprocal plot memberikan estimasi yang baik dalam menentukan harga Vm , tetapi tidak untuk harga Km. Karena error yang didapatkan pada data setiap titik untuk double-reciprocal plot tidak simetri, penggunaan analisis regresi (least square) harus dilakukan dengan hati-hati. Data yang diperoleh pada konsentrasi substrat rendah lebih mempengaruhi perubahan slope dan intersept dibandingkan dengan data yang diperoleh pada konsentrasi substrat tinggi.

Page 18: Complex Reaction Mechanisms

Inhibitor• Inhibitor adalah molekul yang dapat menghambat bahkan

menghentikan reaksi enzimatik dengan mengotori permukaan katalis.

• Berdasarkan kestabilannya, inhibitor dibedakan menjadi inhibitor reversible dan inhibitor irreversible Inhibitor

Inhibitor reversible adalah inhibitor yang reaksi kimianya berjalan dua arah atau dapat balik dan bersifat tidak stabil, di mana ketika inhibitor mengikat sisi aktif enzim, maka inhibitor ini dapat dipisahkan lagi dari ikatannya.Inhibitor irreversible adalah inhibitor yang reaksi kimianya berjalan satu arah, di mana setelah inhibitor mengikat enzim, inhibitor tidak dapat dipisahkan dan bersifat stabil

Page 19: Complex Reaction Mechanisms

Inhibitor• Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan

inhibitor non-kompetitif.• Inhibitor kompetitif adalah molekul penghambat yang bersaing

dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.[ Namun setelah inhibitor menempati sisi aktif, enzim bebas dan produk tidak segera terbentuk, sehingga jumlah enzim atau kompleks enzim substrat berkurang

• Inhibitor non-kompetitif adalah penghambat yang dapat berikatan dengan enzim maupun dengan kompleks enzim-substrat.[1] Jika inhibitor menempel pada enzim, maka struktur sisi aktif enzim akan berubah namun substrat masih bisa menempel pada sisi aktif, tetapi kerja enzim tidak dapat terlaksana

Page 20: Complex Reaction Mechanisms

Tipe katalis• KATALIS HOMOGENKatalis ini mempunyai kesamaan phase dengan reaktan dan persentuhannnya tak mempengaruhi laju reaksi, keaddaan yang demikian disebut katalis homogen. Sebagai contoh :

• KATALIS HETEROGENKatalis heterogeneous adalah katalisis terjadi dalam fase yang lebih dari satu, katalis dapat berupa padatan dalam cairan atau padatan dalam gas. Contoh-contoh dari katalis heterogen adalah zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion.

Page 21: Complex Reaction Mechanisms

Langmuir Model• Irving Langmuir (1918) menggunakan model sederhana untuk

mendeskripsikan jerapan molekul pada permukaan padatan, dan menurunkan persamaan untuk isoterm. Langmuir Menganggap bahwa padatan mempunyai permukaan yang sama, molekul yang di adsorpsi ditempatkan pada tempat yang spesifik, energi permukaan tidak tergantung pada ditempati atau tidaknya permukaan, dan molekul yang diadsorpsi hanya membentuk satu lapis

Page 22: Complex Reaction Mechanisms

Grafik Persamaan Langmuir

1/bXm

Slope = 1/Xm

C/X

C

Page 23: Complex Reaction Mechanisms

Reaksi Radikal Bebas• Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan satu

buah elektron dari pasangan elektron bebasnya, atau merupakan hasil pemisahan homolitik suatu ikatan kovalen. Akibat pemecahan homolitik, suatu molekul akan terpecah menjadi radikal bebas yang mempunyai elektron tak berpasangan. Elektron memerlukan pasangan untuk menyeimbangkan nilai spinnya sehingga molekul radikal menjadi tidak stabil dan mudah sekali bereaksi dengan molekul lain, membentuk radikal baru.

• Dalam reaksi kimia, radikal bebas sering dituliskan sebagai titik yang ditempatkan pada simbol atom atau molekul. Contoh penulisan radikal bebas berikut sebagai hasil dari pemecahan homolitik:

Cl2 → Cl• + Cl•

• Reaksi rantai melibatkan radikal bebas yang biasanya dibagi menjadi tiga tahap, meliputi inisiasi, propagasi dan terminasi. Contoh dalam hal ini adalah reaksi klorinasi metana.

Page 24: Complex Reaction Mechanisms

Reaksi Percabangan• InisiasiInisiasi adalah tahap pembentukan awal radikal-radikal bebas. Hal ini menyebabkan jumlah radikal bebas meningkat pesat. Dalam klorinasi metana, tahap inisiasi adalah pemutusan secara homolitik ikatan Cl-Cl.

Cl2 → Cl• + Cl•• PropagasiPropagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana jumlah radikal bebas akan tetap sama. Setelah terbentuk, radikal bebas klor akan menjalani sederetan reaksi. Tahap propagasi yang pertama adalah radikal bebas klor yang merebut sebuah atom hidrogen dari dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.

Cl• + H:CH3 + 1 kkal/mol → H:Cl + •CH3

Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl2

• TerminasiTerminasi adalah reaksi yang berujung pada turunnya jumlah radikal bebas. Umumnya, penurunan ini diakibatkan oleh adanya penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.

Cl• + •CH3 → CH3Cl

Page 25: Complex Reaction Mechanisms

Polimerisasi Radikal Bebas• Polimerisasi radikal bebas adalah metode polimerisasi dimana

suatu polimer terbentuk dari penambahan berturut-turut radikal bebas gugus atau atom-atom membentuk molekul. Radikal bebas dapat dibentuk melalui sejumlah mekanisme yang berbeda biasanya melibatkan molekul inisiator terpisah. Setelah penciptaan radikal bebas monomer unit, rantai polimer tumbuh pesat dengan penambahan berurutan dari bangunan gugus ke situs radikal bebas.

Page 26: Complex Reaction Mechanisms

explosion • Chain-branching explosion: : reaksi di mana jumlah radikal

reaktif meningkat secara eksponensial. Ledakan disebabkan oleh pencabangan rantai oleh karena itu terjadi saat konsentrasi radikal bebas dalam sistem meningkat dengan cepat.

• Thermal explosion : reaksi eksotermis yang membebaskan panas lebih cepat daripada panas dapat hilang. Jika panas yang dilepaskan oleh reaksi eksotermik tidak dihilangkan dengan cepat, temperatur akan meningkat. Karena laju reaksi meningkat secara eksponensial dengan temperatur, ledakan termal dapat serta merta terjadi.