Mekanisme Reaksi dan Tahap Elementer

Mekanisme reaksi adalah urutan tahap molekuler elementer di mana reaktan menjadi produk, dan kinetika menyediakan alat untuk menguji mekanisme yang diusulkan terhadap laju yang diamati.

Definition

Mekanisme reaksi adalah penjelasan rinci, langkah demi langkah tentang reaksi elementer dan zat antara yang menghubungkan reaktan ke produk, konsisten dengan hukum laju dan stoikiometri yang diamati secara eksperimental.

Scope

Topik ini mencakup konstruksi dan pengujian mekanisme reaksi: tahap elementer dan molekularitasnya, zat antara reaktif, tahap penentu laju, dan rangkaian tahap menjadi reaksi keseluruhan. Ini mengembangkan perkiraan yang digunakan untuk menurunkan hukum laju dari mekanisme, termasuk perkiraan keadaan tunak untuk zat antara reaktif dan perkiraan pra-kesetimbangan, dan menerapkannya pada reaksi berantai, skema Lindemann-Hinshelwood untuk reaksi unimolekuler, serta katalisis enzim dan permukaan. Hukum laju empiris itu sendiri dan teori konstanta laju satu tahap dibahas di tempat lain.

Core questions

• Apa yang membedakan tahap elementer dari reaksi keseluruhan?
• Bagaimana perkiraan keadaan tunak menghasilkan hukum laju dari mekanisme yang diusulkan?
• Bagaimana tahap penentu laju mengontrol laju reaksi keseluruhan?
• Bagaimana reaksi berantai dan dekomposisi unimolekuler dijelaskan secara mekanistik?

Key concepts

• Tahap elementer dan molekularitas
• Zat antara reaktif
• Tahap penentu laju
• Perkiraan keadaan tunak dan pra-kesetimbangan
• Reaksi berantai dan mekanisme Lindemann

Key theories

Perkiraan keadaan tunak

Ketika zat antara reaktif dikonsumsi hampir secepat ia terbentuk, konsentrasinya dapat dianggap hampir konstan, memungkinkan eliminasinya dari persamaan kinetik untuk menurunkan hukum laju keseluruhan dari tahap-tahap elementer.

Mekanisme Lindemann-Hinshelwood untuk reaksi unimolekuler

Reaksi yang tampaknya unimolekuler berlangsung melalui aktivasi tumbukan bimolekuler diikuti oleh dekomposisi unimolekuler, menjelaskan mengapa orde efektifnya turun dari orde pertama menuju orde kedua seiring penurunan tekanan.

Clinical relevance

Pemahaman mekanistik memandu desain rasional katalis dan jalur sintetik, penekanan reaksi samping yang tidak diinginkan, interpretasi pembakaran dan kimia atmosfer seperti perusakan ozon, serta analisis katalisis enzim dan metabolisme obat.

History

Bodenstein memperkenalkan gagasan keadaan tunak dan konsep reaksi berantai sekitar tahun 1913; proposal Lindemann tahun 1922 menjelaskan kinetika unimolekuler, dan teori reaksi berantai Semenov dan Hinshelwood pada tahun 1920-an dan 1930-an menetapkan analisis mekanistik reaksi bercabang dan eksplosif.

Key figures

• Frederick Lindemann
• Cyril Norman Hinshelwood
• Max Bodenstein

Seminal works

• atkins2018
• laidler1987

Frequently asked questions

Dapatkah eksperimen membuktikan bahwa mekanisme reaksi itu benar?

Tidak. Kinetika dapat menyingkirkan mekanisme jika memprediksi hukum laju yang salah, dan konsistensi dengan data laju, deteksi zat antara, dan efek isotop membangun kepercayaan, tetapi mekanisme tetap merupakan model yang selalu dapat disempurnakan atau diganti dengan bukti yang lebih baik.

Apa perbedaan antara molekularitas dan orde?

Molekularitas menghitung jumlah spesies yang bertumbukan dalam satu tahap elementer dan selalu merupakan bilangan bulat kecil, sedangkan orde adalah pangkat empiris konsentrasi dalam hukum laju keseluruhan dan dapat berupa pecahan atau nol karena mencerminkan mekanisme multi-tahap keseluruhan.