Kontrol kinetika dan Kontrol Termodinamika Dalam Senyawa Organik

Pengenalan kontrol kinetika dan kontrol termodinamika 

Apabila kita ingin membuat suatu produk dari suatu reaktan , dan jumlah produk yang dihasilkan yang kita inginkan pastilah harus sebanyak-banyaknya , banyaknya produk yang dihasilkan juga tergantung pada suatu kondisi reaksi saat berlangsung. Produk yang baik juga harus stabil (termodinamika) dan kecepatan yang dihasilkan juga relatif (kinetika) . 

Kestabilan relatif (termodinamika) dan kecepatan relatif (kinetika) ini memiliki keterkaitan yaitu pada "suhu". Apabila suhu dinaikan maka kecepatan akan naik pula dan juga energianya juga akan bertambah dan semakin stabil . Dan sebaliknya apabila suhu diturunkan maka kecepatan akan turun pula , energi pembentukan akan berkurang. 

Konsep kontrol termodinamika yaitu  : 

                   Suhu rendah maka konsentrasi banyak molekul terbentuk banyak

                 Suhu tinggi maka konsentrasi sedikit molekul yang dihasilkan sedikit

Timbul pertanyaan dari konsep ini mengapa pada konsentrasi yang banyak suhu yang digunakan tidak tinggi pula ? karena apabila suatu reaksi memiliki konsentrasi yang banyak dan memakai suhu yang tinggi (dinaikkan)  akan terjadi tumbukan antar molekul dan produk yang dihasilkan menjadi tidak stabil . Oleh sebab itu suhunya harus rendah, apabila konsentrasi banyak.  


Konsep kontrol kinetika yaitu 

              Suhu besar makan tekanan harus besar juga agar mencapai kestabilan

               Suhu rendah tekanan kecil 


Selanjutnya ke topik senyawa organiknya , apabila kita ingin membuat senyawa organik yang berkualitas dan banyak maka kita dapat memakai konsep kontrol termodinamika dan konsep kontrol kinetika seperti yang dijelaskan diatas, agar produk yang dihasilkan sesuai dengan yang kita inginkan , dan mendapat produk yang banyak dendan dengan tingkat kestabilan besar. 

Contoh senyawa organik : ester 

kita ingin membuat parfum (ester) maka hal yang kita lakukan yaitu mencari tahu komponen atau rumus umum dari ester. Ester dihasilkan dengan merekasikan alkohol dengan asam karboksilat. Dengan bantuan katalis yaitu asam maka dihasilkan ester. 

Jadi kita harus mencari jenis bahan alam yang mengandung alkohol yang berkualitas dan juga mencari bahan alam yang mengandung asam karboksilat berkualitas agar produk yang dihasilkan juga berkualitas. Selain itu kita harus mencari katalis yang sesuai agar produk tersebut bereaksi. Untuk ester ini kita mencari katalisnya yaitu asam bisa saja 

Beberapa reaksi kimia mempunyai kemampuan untuk menghasilkan lebih dari satu produk. Jumlah relatif dari produk yang dihasilkan lebih sering tergantung pada kondisi reaksi saat reaksi berlangsung. 

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

Pada gambar diatas memperlihatkan profil energi-bebas untuk suatu reaksi dalam 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 dikatan bahwa produk terkontrol secara termodinamik (thermodynamically controlled). pada gambar tidak menggambarkan semua reaksi dalam mana senyawa A dapat memberikan dua produk. Di dalam banyak hal, produk yang lebih stabil adalah juga merupakan produk lebih cepat terbentuk. Di dalam hal yang demikian, produk kontrol kinetik adalah juga produk kontrol termodinamika. 

Data termodinamik dan kinetik

1.        Persyaratan Termodinamik untuk Reaksi

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. Energi bebas terbuat dari dua komponen yaitu entalpi H dan entropi S. Kuantitas tersebut dihubungkan dengan persamaan:

∆G = ∆H – T∆S

Perubahan entalpi dalam suatu reaksi terutama adalah perbedaan energi ikat (meliputi energi resonansi, tegangan, dan solvasi) antara reaktan dengan produk. Perubahan entalpi dapat dihitung dengan menjumlahkan semua energi ikatan yang putus, kemudian dikurangi dengan jumlah energi semua ikatan yang terbentuk, dan ditambahkan dengan perubahan energi resonansi, tegangan, atau energi solvasi.

Molekul rantai terbuka mempunyai entropi yang lebih besar daripada molekul lingkar karena lebih banyak konformasinya. Pembukaan cincin berarti penambahan entropi dan penutupan berarti pengurangan entropi.

2.        Persyaratan Kinetik Reaksi

Entalpi aktivasi (∆H^‡) adalah perbedaan energi ikatan (meliputi energi tegangan, resonansi dan solvasi) antara senyawa starting material dengan keadaan transisi. Di dalam kebanyakan reaksi, ikatan-ikatan telah putus atau putus secara parsial pada sesaat keadaan transisi tercapai; energi yang penting untuk hal ini adalah ∆H. Adalah benar bahwa tambahan energi akan disuplai oleh pembentukan ikatan baru, tapi jika hal ini terjadi setelah keadaan transisi maka hal ini hanya dapat berpengaruhi pada ∆H dan bukan ∆H^‡.

Entropi aktivasi (∆S^‡) yang merupakan perbedaan entropi antara senyawa startingmaterial dengan keadaan transisi menjadi penting jika dua molekul yang bereaksi saling mendekati satu sama lain dalam suatu orientasi spesifik untuk terjadinya reaksi.