KONTROL KINETIKA DAN KONTROL TERMODINAMIKA DALAM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Seperti diena tak terkonjugasi, diena terkonjugasi dapat diserang oleh elektrofil. Faktanya, elektrofil terkonjugasi mengalami reaktivitas kinetik yang relatif lebih besar ketika bereaksi dengan elektrofil daripada diena nonkonjugasi. Setelah adisi elektrofilik, diena terkonjugasi membentuk campuran dua produk — produk kinetik dan produk termodinamika — yang perbandingannya ditentukan oleh kondisi reaksi. Reaksi yang menghasilkan lebih banyak produk termodinamika berada di bawah kendali termodinamika, dan demikian pula, reaksi yang menghasilkan lebih banyak produk kinetik berada di bawah kendali kinetik. 

Reaksi satu ekivalen hidrogen bromida dengan 1,3-butadiena menghasilkan produk yang berbeda pada kondisi yang berbeda dan merupakan contoh klasik dari konsep kontrol termodinamika versus kinetik suatu reaksi.

Lihatlah diagram profil energi ini pada Gambar . Dalam skenario ini, bahan awal A dapat bereaksi untuk membentuk B (ke kiri) atau C (ke kanan) . Pembentukan produk C melibatkan evolusi melewati hambatan (dengan asumsi proses dua langkah) dengan energi aktivasi yang lebih rendah , yang berarti ia akan terbentuk lebih cepat (mengabaikan efek konstanta pra-eksponensial ).

Sumbu horizontal adalah koordinat reaksi, dan sumbu vertikal mewakili energi Gibbs. I B dan I C adalah perantara dalam dua reaksi dan T B1 , T B2, T C1 , dan T C2 adalah keadaan transisi. A → B (kiri) dan A → C (Kanan). 

Jika kita menjaga suhu tetap rendah , molekul C , yang pasti terbentuk lebih cepat, mungkin tidak akan memiliki cukup energi untuk mengatasi penghalang aktivasi balik (C -> A) untuk membuat ulang A. Reaksi maju A -> B dan A -> C , dalam kondisi seperti itu, secara efektif tidak dapat diubah. Karena pembentukan C lebih cepat, ia akan mendominasi, dan produk utama yang terbentuk adalah C. Ini dikenal sebagai kontrol kinetik dan C adalah produk kinetiknya. 

Pada suhu tinggi, C masih akan menjadi produk yang terbentuk lebih cepat . Bagaimanapun, ini juga berarti bahwa semua reaksi akan menjadi reversibel. Ini berarti bahwa molekul C dapat kembali ke A . Karena sistem tidak lagi dibatasi oleh suhu, sistem akan meminimalkan energi bebas Gibbs, yang merupakan kriteria termodinamika untuk kesetimbangan kimia. Artinya, sebagai molekul yang paling stabil secara termodinamika, B akan terbentuk secara dominan. Reaksi dikatakan berada di bawah kendali termodinamika dan B adalah produk termodinamika . 

Permasalahan : 

1. Sebagaimana contoh yang telah saya paparkan di atas, dinyatakan bahwa pada kontrol termodinamika produk yang terbentuk ialah B dengan suhu tinggi, apakah produk B ini tidak akan terbentuk jika suhu yang di gunakan ialah suhu rendah?

2. Mengapa suhu dijadikan sebagai kunci utama atau faktor utama dalam kestabilan relatif dan kecepatan relatif dalam mengontrol sintesis senyawa kimia organik supaya produk yang diperoleh lebih stabil dan banyak ? (Bella Veronica) 

3. Dikatakan bahwasanya, kondisi reaksi seperti suhu, tekanan, pelarut akan mempengaruhi jalur reaksi mana yang lebih disukai, yakni terkendali secara kinetik maupun termodinamika. Dan kondisi tersebut hanya berlaku jika adanya energi aktivasi dari dua jalur yang berbeda. Nah, mengapa energi aktivasi menjadi faktor penting untuk mengetahui jalur mana yang lebih disukai yakni antara kontrol kinetika maupun termodinamika? (Khusnul Khotimah)

4. Bagaimanakah pengaruh kontrol kinetika maupun kontrol termodinamika terhadap energi yang dihasilkan dalam suatu reaksi? (Vika Seputri) 

5. Hal apa yang harus diperhatikan atau dilakukan dalam kontrol kinetika dan kontrol termodinamika untuk didapatnya produk hasil reaksi yang stabil?? ( Jony Erwin)

6. Kondisi reaksi seperti suhu, tekanan atau pelarut mempengaruhi jalur reaksi. Pada temperatur tinggi, reaksi dibawah kontrol termodinamika. Sedangkan pada temperatur rendah, reaksi di bawah kontrol kinetika. Jika reaksi berada pada temperatur ruang, apakah kontrol termodinamika atau kinetika yang mengendalikan reaksi tersebut? Jelaskan (Kelantan)

7. Mengapa energi bebas produk dalam suatu reaksi harus lebih kecil dari pada energi reaktan yang menghasilkan ∆G negatif? (Andrika Dwi Sakti)

Untuk jawaban dari permasalahan di atas, teman-teman boleh akses link YouTube dibawah ini 👇🏻

jawaban permasalahan