KONTROL KINETIKA DAN KONTROL TERMODINAMIKA DALAM SINTESIS SENYAWA ORGANIK

Kontrol kinetika dan kontrol termodinamika dalam suatu reaksi kimia digunakan untuk menentukan komposisi dalam suatu produk reaksi pada saat jalur yang bersaing menghasilkan produk yang berbeda dan kondisi reaksi ini mempengaruhi selektivitas atau stereoselektivitas. Prevalensi (faktor resiko) kontrol termodinamika atau kinetik inilah yang akan menentukan komposisi akhir suatu produk ketika jalur reaksi bersaing ini menghasilkan produk yang berbeda. Dan kondisi reaksi seperti suhu, tekanan, pelarut akan mempengaruhi jalur reaksi mana yang lebih disukai; baik itu terkendali secara kinetik maupun termodinamika. Namun, ini hanya berlaku jika adanya energi aktivasi dari dua jalur yang berbeda. Contoh sederhananya semisal produk A akan terbentuk lebih cepat dibanding produk B karena energi aktivasi untuk produk A lebih rendah dibanding produk B, namun produk B lebih stabil. Nah dari contoh tersebut, produk A adalah produk kinetik dan disukai dibawah kendali kinetik dan produk B adalah produk termodinamika dan disukai dibawah kendali termodinamika.

1.      Kontrol Termodinamika

• Kondisi saat kontrol termodinamika adalah reversibilitas atau mekanisme yang memungkinkan terjadinya kesetimbangan antara produk.
• Reaksi dianggap terjadi di bawah kendali reaksi termodinamika yakni ketika reaksi balik cukup cepat sehingga kesetimbangan terbentuk dengan sendirinya dalam waktu reaksi yang ditentukan. Dengan cara ini, produk yang secara termodinamika lebih stabil selalu disukai. 
• Lalu kondisi reaksi seperti waktu reaksi yang lebih lama, penggunaan suhu terendah dimana kesetimbangan akan tercapai dalam waktu yang wajar akan mendukung terjasdinya kontrol termodinamika 
• Ketika perbedaan stabilitas produk sangat besar, produk yang dikontrol secara termodinamika dapat mendominasi bahkan dalam kondisi reaksi yang relatif kuat. 
• Ketika reaksi berada di bawah kendali termodinamika pada suhu tertentu, maka akan memungkinkan ia juga berada di bawah kendali termodinamika pada suhu yang lebih tinggi untuk waktu reaksi yang sama. 

2. Kontrol Kinetika 

• Kondisi saat kontrol kinetika yakni lebih mengarah kepada produk yang signifikan lebih cepat dibandingkan kesetimbangan produk.
• Lalu kondisi reaksi seperti waktu reaksi yang pendek
• Seseorang juga dapat mendeteksi kemungkinan kontrol kinetik yakni jika adanya perubahan suhu sehingga terjadi perubahan rasio produk yang tidak sesuai dengan persamaan energi gibs, yang mana delta G sebagian besar tidak berubah diatas kisaran suhu sedang
• Ketika reaksi berada di bawah kendali kinetik pada suhu tertentu, ia juga akan berada di bawah kendali kinetik pada suhu yang lebih rendah untuk waktu reaksi yang sama.

Reaksi 1,2- dan 1,4- Penambahan HCl ke Butadiene

Setiap reaksi dimulai dengan diena A, dan kemudian berlanjut melalui keadaan transisi (B) untuk membentuk resonansi stabil karbokation C., yang mengalami serangan melalui keadaan transisi D untuk menghasilkan produk akhir E.

Ketinggian setiap langkah dalam proses terkait dengan energi keseluruhannya. 

• Ketika suhu rendah, ada cukup energi untuk membentuk produk 1,2 - dan hanya itu. Rasio produk ditentukan oleh laju reaksi (yaitu ketinggian keadaan transisi D). Reaksi seperti itu dikatakan berada di bawah kendali kinetik .

• Ketika suhu tinggi, ada cukup energi untuk membentuk produk 1,2- dan 1,4. Selanjutnya, reaksi untuk membentuk produk dapat dibalik (yaitu terdapat cukup energi untuk pergi dari E → D dan kemudian kembali ke C. Dalam hal ini rasio produk ditentukan oleh stabilitas termodinamika relatif (yaitu ketinggian E). suatu reaksi dikatakan berada di bawah kendali termodanik .

PERMASALAHAN

1. 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 yang penting untuk mengetahui jalur mana yang lebih disukai yakni antara kontrol kinetika maupun termodinamik? (Khusnul Khotimah)

2. 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? (Dewi Mariana)

3. 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 ? (Bela Veronica) 

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 Situmorang)

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)

Dibawah ini adalah link video diskusi kelompok 3 mengenai materi kontrol kinetika dan kontrol termodinamika dalam sintesis senyawa organik yang beranggotakan : 

1. Kelantan (A1C118023)

2. Andrika Dwi Sakti (A1C118025)

3. Dewi Mariana Elisabeth (A1C118029)

4. Khusnul Khotimah (A1C118039)

5. Vika Seputri (A1C118086)

6. Bella Veronica Simanjuntak (A1C118095)

7. Jony Erwin Situmorang (A1C118098)

https://www.youtube.com/watch?v=xLTDRKlGRk8