Advertisement

REAKSI KIMIA, Sebuah atom tersusun atas sebuah bagian pusat bermuatan positif, yaitu nukleus, yang berisi partikel bermuatan positif, proton, dan partikel listrik netral, neutron. Nukleus diselubungi oleh sebuah ‘awan’ elektron, yaitu partikel bermuatan negatif yang bergerak mengelilingi nukleus. Jumlah elektron sama banyak dengan jumlah proton dalam nukleus, sehingga atom itu secara keseluruhan bermuatan netral. Elektron bergerak menurut suatu lintasan yang hanya dapat diterangkan secara matematik, akan tetapi untuk keperluan-keperlua.n kimiawi cukup dibayangkan bahwa elektron berkelompok dalam kulit-kulit yang makin luar makin besar, seperti orbit planet mengelilingi matahari. Tingkat energi sebuah kulit elektron akan naik dengan bertambahnya jarak dari nukleus. Untuk menaikkan elektron ke tingkat energi lebih tinggi (yaitu memindahkartnya ke kulit elektron lebih jauh dari nukleus) diperlukan masukan energi dan elektron itu menambah energi potensialnya. Jika elektron itu kembali ke tingkat lebih rendah, energi potensialnya akan terlepas. Sebuah atom yang satu atau lebih elektronnya telah dinaikkan ke tingkat lebih tinggi disebut berada dalam keadaan tereksitasi.

Selain beberapa kekecualian (yang disebut gas-gas mulia) lazimnya atom-atom itu tidak berdiri sendiri, tetapi secara kimiawi bergabung dengan satu atau beberapa atom lain dari unsur yang sama maupun yang berlainan membentuk sebuah molekul. Sebuah molekul merupakan partikel terkecil suatu zat yang mampu berdiri sendiri dan mempertahankan sifat zat itu. Atom-atom sebuah molekul dipersatukan oleh daya tarik tenaga listrik, yang disebut ikatan kimia, yang melibatkan pembagian atau transfer elektron antara atom-atom. Kekuatan ikatan antara dua buah atom terutama bergantung pada pasangan atom tersebut, tetapi jika sebuah molekul terdiri atas lebih dari sepasang atom, kekuatan ikatan itu bergantung pula pada atom-atom sekelilingnya. Semua molekul bergerak konstan secara acak; gerakan ini paling besar pada gas dan paling kecil pada benda padat. Namun, kecepatan gerakan ini langsung dipengaruhi oleh suhu; gerakan selalu menjadi lebih cepat jika suhu naik.

Advertisement

Molekul bukanlah struktur yang sepenuhnya stabil; jika dua buah molekul atau lebih bertabrakan pada waktu mereka sedang bergerak secara acak tersebut, mereka dapat saling bereaksi satu sama lain. Jika suatu reaksi dianggap sebagai hasil tabrakan, akan mudah diterima bahwa kecepatan reaksi itu bergantung pada konsentrasi molekul-molekul yang bereaksi dan pada suhu. J elas bahwa molekul-molekul tampaknya cenderung untuk lebih sering bertabrakan jika terdapat dalam jumlah lebih besar dalam suatu tempat tertentu (konsentrasinya), dan kecepatannya lebih besar (suhunya). Apakah mereka bereaksi atau tidak, juga dipengaruhi oleh letak ketika mereka bertabrakan. Banyak tabrakan tidak menghasilkan reaksi, melainkan hanya menggabungkan kembali molekul-molekul yang saling bertabrakan itu.

Jika sebuah reaksi kimia terjadi, molekul-molekul yang bereaksi berubah menjadi molekul yang berbeda. Tepatlah jika dibedakan adanya empat tipe utama reaksi kimia itu.

  1. Sintesis, jika dua buah molekul atau lebih bergabung membentuk sebuah molekul lebih besar.

A + B –> AB

  1. Penguraian, yaitu jika sebuah molekul pecah menjadi dua molekul atau lebih yang lebih kecil. Penguraian adalah kebalikan sintesis.

AB —> A + B

  1. Pertukaran, yaitu sebuah atom atau lebih dari sebuah molekul bertukar tempat dengan sebuah atom atau lebih dari molekul lain.

AB + CD —> AD + BC

  1. Penyusunan ulang (rearrangement), yaitu jika jumlah dan tipe atom pada sebuah molekul tetap sama, tetapi susunan atomnya berubah.

Karena reaksi antara molekul yang bertabrakan memben-tuk, memecah, dan menyusun kembali ikatan-ikatan (yang melambangkan energi kimia) di antara beberapa atom, maka reaksi itu diikuti oleh perubahan energi. Pada sintesis kimia, umpamanya, pembentukan ikatan yang menyatukan molekul-molekul yang bereaksi menjadi molekul lebih besar memerlukan energi yang diambil dari luar. Reaksi demikian pada umumnya dapat di kan sebagai berikut:

A + B + energi AB

dan disebut reaksi endergonik (yang memerlukan energi). Sebaliknya pada penguraian kimia sekurang-kurangnya sebuah ikatan terurai dan energi ikatan itu pun terlepas.

AB —> A + B + energi

Inilah sebuah contoh reaksi eksergonik (yang mengeluarkan energi).

Pertukaran energi yang terjadi pada penyusunan dan pemecahan ikatan dapat dibandingkan dengan mendorong batu menaiki bukit dan kemudian membiarkannya menggelinding terus. Mendorong batu ke puncak bukit memerlukan pengeluaran energi kinetik. Oleh karena itu, batu memperoleh sejumlah energi potensial. J ika batu itu kemudian dibiarkan menggelinding menuruni bukit, energi potensial dilepaskan sebesar energi kinetiknya. Jumlah energi kinetik yang diubah menjadi energi potensial pada waktu mendorong batu menaiki puncak bukit ditentukan oleh tinggi bukit, bukan oleh kemiringannya yang hanya mempengaruhi kecepatan menggelindingnya batu itu atau kecepatannya menaiki bukit.

Reaksi eksergonik dapat dibandingkan dengan menggelin-dingnya batu menuruni bukit, sedangkan reaksi endergonik dengan mendorong batu menaiki bukit.

Kebanyakan reaksi kimia tidak terjadi secara spontan, melainkan memerlukan “pemicu” sebelum reaksi itu mulai. Alasannya ialah bah.wa setiap reaksi memiliki penghalang energi yang harus diatasi agar reaksi dapat terlaksana. Ini berarti bahwa taraf energi molekul yang bereaksi harus dinaikkan oleh sejumlah tertentu energi yang disebut energi pengaktifan, sebelum mereka bereaksi. Energi pengaktifan dapat dianggap sebagai energi yang diperlukan untuk melepaskan ikatan semula sebelum ikatan baru terbentuk. Pembakaran kayu adalah reaksi eksergonik, akan tetapi seperti diketahui oleh siapa saja yang berusaha memulai membakar kayu, bahwa kayu itu tidak akan bereaksi dengan oksigen di atmosfer (yaitu proses pembakaran) sebelum suhu dinaikkan sampai suatu angka tertentu. Setelah angka itu dicapai, reaksi akan berlangsung dengan sendirinya. Banyaknya panas yang diperlukan oleh kayu itu sebelum terbakar menyatakan energi pengaktifan reaksi itu. Segera setelah terbakar, kayu melepaskan energi jauh lebih besar daripada yang harus diberikan untuk memulai pembakaran, akan tetapi pembakaran itu tidak pernah dimulai tanpa ‘dorongan’ awal.

Lintasan suatu reaksi kimia dapat di kan dalam grafik sebagai lintasan di atas ‘bukit energi’ (  12.1a) dari pereaksi, sampai hasil reaksi, yaitu dari kiri ke kanan sepanjang sumbu horizontal. Umpamakan suatu reaksi eksergonik atau reaksi ‘turun bukit’ dari molekul AB mengurai menjadi molekul A dan B. Molekul AB berisi sejumlah energi potensial yang di kan dengan kedudukan naik pada puncak energi. Sebelum molekul AB dapat menuruni bukit untuk mendapatkan hasil reaksi A dan B, is harus memperoleh sejun-ilah energi pengaktifan (ditandai dengan EA) yang cukup untuk menghasilkan dorongan tambahan yang diperlukan untuk memulai menggelinding menuruni bukit. Segera setelah molekul AB diaktifkan, molekul ini menggelinding ke bawah pada puncak energi dan pada proses demikian molekul itu mengurai sampai dihasilkan molekul A dan molekul B di dasar bukit. Hasil A dan B berada pada tingkat energi potensial lebih rendah daripada pereaksi AB, dan perbedaan energi antara kedua tingkat ini disebut pertukaran bebas, karena mewakili hasil bersih reaksi tersebut. Pertukaran energi bebas dinyatakan dengan lambang A G, yang dalam reaksi ini mempunyai nilai negatif, sebab energi dikeluarkan dalam reaksi tersebut.

Bagi reaksi endergonik puncak energinya di kan sebaliknya (  12.1 b), sebab energi harus diberikan ke dalam reaksi agar reaksi itu terlaksana dan nilai AG positif. Dalam reaksi endergonik molekul-molekul yang bereaksi juga memerlukan pengaktifan sebelum mereka bereaksi, akan tetapi di sini reaksi pengaktifannya selalu lebih besar daripada hasil bersih energi yang diperoleh dalam reaksi (yaitu + A G), sebab seperti halnya pada reaksi eksergonik, angka ini menyatakan perbedaan antara tingkat energi pereaksi dan tingkat energi maksimum yang dicapai selama berlangsungnya reaksi. (Catatan: energi pengaktifan selalu diukur dari tingkat energi pereaksi. )

Nilai EA dan A G ini konstan bagi reaksi tertentu pada keadaan suhu dan tekanan yang sama, tetapi akan sangat berbeda dari satu reaksi ke reaksi yang lain. Reaksi yang terjadi pada suhu kamar mempunyai energi pengaktifan rendah, sebab energi panas pada suhu ini diperlukan oleh molekul pereaksi agar mempunyai cukup energi gerakan baginya untuk bereaksi pada waktu bertabrakan satu sama lain. Walaupun demikian, banyak reaksi yang memiliki energi pengaktifan lebih besar dan memerlukan penggunaan energi panas sebelum mereka dapat memulai reaksi, sebab pada suhu ruang tak ada molekul campuran reaksi itu yang memiliki cukup energi penggerak untuk menjadi energi pengaktifan. Jika campuran reaksi dipanaskan energi gerak molekul menjadi sama atau lebih besar daripada energi pengaktifan, maka terjadilah reaksi. Setelah suatu reaksi dimulai, energi pengaktifan harus tetap dipertahankan agar reaksi berlangsung terus. Bagi sebagian besar reaksi hal ini berarti bahwa pemanasan masih terus diperlukan, akan tetapi pada beberapa reaksi eksergonik (contohnya pembakaran kayu tadi), panas yang dikeluarkan oleh reaksi itu cukup untuk mempertahankan reaksi tanpa ditambah pemanasan lagi.

 

Advertisement