Teori Tumbukan
Pengaruh dari berbagai faktor tersebut terhadap laju reaksi dapat dijelaskan dengan teori tumbukan. Menurut teori ini, reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi. Akan tetapi, tidaklah setiap tumbukan menghasilkan reaksi, melainkan hanya tumbukan antar partikel yang memiliki energi cukup serta arah tumbukan yang tepat. Jadi laju reaksi akan bergantung pada tiga hal berikut:
§ Frekuensi tumbukan.
§ Frekuensi tumbukan yang melibatkan partikel dengan energi cukup.
§ Frekuensi partikel dengan energi cukup yang bertumbukan dengan arah yang tepat.
Berikut akan diuraikan syarat-syarat terjadinya suatu reaksi, meliputi tumbukan efektif dan energi tumbukan yang cukup :
1. Tumbukan efektif
Tumbukan yang menghasilkan reaksi kita sebut tumbukan efektif. Molekul pereaksi dalam wadahnya selalu bergerak kesegala arah, dan berkemungkinan besar bertumbukan satu sama lain, baik dengan molekul yang sama maupun berbeda. Tumbukan itu dapat memutuskan ikatan dalam molekul pereaksi dan kemudian membentuk ikatan baru yang menghasilkan molekul hasil reaksi.
Sebagai contoh, reaksi antara atom kalium (K) dan metil iodide (CH3I) dengan reaksi berikut: K + CH3I KI + CH3. Maka, tumbukan yang efektif akan terjadi bila kedaaan molekul sedemikian rupa sehingga antara atom-atom yang berukuran sama saling bertabrakan (Gambar 13a). Sedangkan tumbukan tidak efektif jika yang bertabrakan adalah atom-atom dengan ukuran berbeda (Gambar 13b).
Gambar 13 : Tumbukan yang efektif terjadi bila atom K bertumbukan dengan atom I, karena ukuran atomnya sama.
Supaya terjadi banyak tumbukan, maka terjadi penambahan molekul pereaksi. Karena dengan bertambahnya molekul pereaksi, dimungkinkan banyak tumbukan efektif yang terjadi untuk menghasilkan molekul hasil reaksi. Kedaaan tersebut divisualisasikan dalam Gambar 14.
Gambar 14 : Makin banyak molekul yang bereaksi, makin banyak kemungkinan terjadi tumbukan untuk menghasilkan molekul hasil reaksi.
2. Energi Tumbukan yang Cukup
Bila kaca dilempar dengan batu tetapi tidak pecah, berarti energy kinetik batu tidak cukup untuk memecahkan kaca. Demikian pula, bila telah terjadi tabrakan molekul pereaksi, walaupun sudah bertabrakan langsung dengan posisi yang efektif, tetapi ternyata energi kurang tidak akan menimbulkan reaksi. Energi minimum yang harus dimiliki oleh partikel pereaksi sehingga menghasilkan tumbukan efektif disebut energy pengaktifan (Ea = energi aktivasi).
Semua reaksi, eksoterm atau endoterm, memerlukan energy pengaktifan. Reaksi yang dapat berlangsung pada suhu rendah berarti memiliki energi pengaktifan yang rendah. Sebaliknya, reaksi yang memiliki energi pengaktifan besar hanya dapat berlangsung pada suhu tinggi.
Energi pengaktifan ditafsirkan sebagai energi penghalang (barier) antara pereaksi dan produk. Pereaksi harus didorong sehingga dapat melewati energi penghalang tersebut baru kemudian dapat berubah menjadi produk. Profil diagram energi pada reaksi eksoterm dan endoterm diberikan pada Gambar 15.
(a) (b)
Gambar 15 : Energi pengaktifan untuk reaksi eksoterm (a) dan reaksi endoterm (b)
Menurut hukum mekanika, bahwa energi total (jumlah energy kinetik dan energi potensial) harus konstan. Berdasarkan Gambar 15, pada saat terbentuknya ikatan baru (C-D), masih terdapat ikatan lama (A -B).
Berarti pada saat itu, terdapat dua ikatan (A -B dan C-D). Kedaan seperti itu hanya sesaat dan tidak stabil, maka keadaan tersebut disebut keadaan transisi atau kompleks teraktivasi yang mempunyai tingkat energi lebih tinggi daripada keadaan awal.
Terbentuknya ikatan baru (C-D) adalah akibat gaya tarik (energy potensial), dan proses ini akan melepaskan sejumlah energi. Energi tersebut sebagian atau seluruhnya akan dipakai untuk memutuskan ikatan lama (A -B). Selama proses pemutusan, terjadi penurunan tingkat energy sistem, karena terbentuk ikatan baru yang energinya lebih rendah.
Dengan demikian, dalam suatu reaksi terdapat tiga keadaan yaitu keadaan awal (pereaksi), kedaaan transisi, dan keadaan akhir (hasil reaksi). Keadaan transisi selalu lebih tinggi daripada dua keadaan yang lain, tetapi kedaan awal dapat lebih tinggi atau lebih rendah daripada keadaan akhir. Bila keadaan awal lebih tinggi, reaksi menghasilkan kalor atau eksoterm (Gambar 15a). Dan bila sebaliknya, reaksi adalah menyerap kalor atau endoterm (Gambar 15b).
