kontrol kinetika dan kontrol termodinamika

Kinetika kimia atau kinetika reaksi mempelajari laju reaksi dalam suatu reaksi kimia. Analisis terhadap pengaruh berbagai kondisi reaksi terhadap laju reaksi memberikan informasi mengenai mekanisme reaksi dan keadaan transisi dari suatu reaksi kimia. Sehingga dapat diartikan bahwa kontrol kinetika adalah suatu reaksi yang berlangsung secara cepat dan mudah dengan reaktan yang reaktif atau dengan cara penggunaan katalis.

Reaksi senyawa organik pada umumnya berlangsung relatif lambat dibanding dengan reaksi reaksi senyawa anorganik pada umumnya. Reaksi kimia dapat ditinjau berdasarkan kontrol termodinamika yaitu berdasarkan energi bebas Gibbs (ΔG) yang menyatakan reaksi akan berlangsung spontan apabila ΔG<0, dimana bila energi bebas makin kecil maka reaksi makin spontan (Sitorus, 2008).

Pada suhu rendah (dibawah Tf), entalpi mendominasi dan zat cair membeku secara spontan, tetapi pada suhu yang lebih tinggi (diatas Tf) entalpi mendominasi dan pembekuan tidak terjadi. Pada Tf* energy bebas Gibbs kedua fasa sama (∆G=0) dan fasa-fasa tersebut berada bersama dalam keseimbangan. Berikut ini contohnya :

Plot ∆H dan T∆S versus suhu untuk pembekuan air. Pada suhu 273,15 K kedua kurva berpotongan sehingga pada suhu ini ∆G=0 dan es serta air terdapat bersama-sama. Dibawah suhu ini pembekuan air menjadi es berlangsung spontan, diatas suhu tersebut, proses akan berkebalikan. Pencairan es menjadi air berlangsung spontan. Contoh lainnya yaitu terjadinya perubahan fasa pada kondensasi gas menjadi zat cair (Oxtoby, et al., 2001).

Kecepatan atau laju reaksi dapat diperkirakan berdasarkan kontrol kinetika yaitu berdasarkan harga orde atau tingkat reaksi yang menentukan harga konstanta kecepatan reaksi (k) dan energi aktivasi (Ea). Reaksi akan makin cepat apabila kecepatan reaksi makin besar atau energi aktivasi makin kecil. Selanjutnya berdasarkan orde, k dan Ea maka mekanisme atau jejak suatu reaksi dapat ditentukan. Dengan mengetahui mekanisme suatu reaksi, maka reaksi dapat diarahkan untuk menghasilkan suatu produk selektif yang diinginkan berdasarkan manipulasi harga k dan Ea, karena pada umumnya reaksi molekul organik merupakan produk campuran (Sitorus, et al., 2010).

Reaksi ini terjadi pada suhu kamar baik secara endotermik maupun secara eksotermik. Bila suatu kompetisi terjadi dari control kinetic maka akan terjadi reaksi dengan laju reaksi yang cepat. Berbeda dengan apabila suatu reaksi berlangsung  dari control termodinamika maka produk utama yang dihasilkan adalah reaksi yang paling stabil.

Ada banyak hal di mana suatu senyawa di bawah kondisi reaksi yang diberikan dapat mengalami reaksi kompetisi menghasilkan produk yang berbeda.

Dapat dilihat bahwa profil energi-bebas untuk suatu reaksi di mana B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat (∆G lebih rendah).

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. 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 termodinamik (thermodynamically controlled).

Pertanyaan: Apa yang menyebabkan kontrol kinetik berlangsung cepat dan kontrol termodinamik dapat mengalami kesetimbangan (stabil)?

DAFTAR PUSTAKA

Sitorus, M., S. Ibrahmi., H. Nurdin dan D. Darwis. 2010.”Studi Kinetika Dehidrasi Risinoleat Dari Minyak Jarak”. Jurnal Ris.Kim. Vol 3(2): 139-144.

Sitorus, M. 2008. Kimia Organik Fisik. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Oxtoby, D.W., H.P Gillis dan N.H. Nachtrieb. 2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Ke Empat Jilid 1. Jakarta : Erlangga.