TEORI TUMBUKAN DAN REAKSI KIMIA

Pengantar

Pernahkah kalian menyalakan korek api? Bagaimana caranya supaya korek api dapat menyala ketika digesekkan? Kalian tentu membutuhkan tempat untuk menggesekkan kepala korek bukan, selain itu juga diperlukan energi lebih kuat supaya api dapat menyala. Begitu pula, suatu reaksi juga membutuhkan cara khusus supaya reaksi terjadi dapat menghasilkan produk. Untuk memahami lebih lanjut akan kita pelajari pada pembahasan kali ini tentang teori tumbukan yang menjelaskan bagaiaman reaksi dapat terjadi.

Terjadinya Reaksi Kimia Berdasarkan Teori Tumbukan

Teori tumbukan dapat menjelaskan bagaimana reaksi kimia dapat berlangsung. Menurut teori tumbukan, reaksi kimia terjadi karena adanya partikel-partikel yang saling bertumbukan. Seberapa cepat reaksi berlangsung sebanding dengan jumlah tumbukan efektif antara partikel-partikel yang bereaksi setiap detik. Tumbukan terjadi jika dua molekul atau lebih permukaannya saling bersentuhan pada satu titik. Pengertian satu titik disini adalah jika dianggap bentuk molekul bulat seperti bola, maka pada pertemuan tersebut jarak antar pusat inti sama dengan diameternya untuk jenis molekul yang mempunyai ukuran sama.

Tidak semua tumbukan yang terjadi antara partikel reaktan dapat menghasilkan reaksi kimia. Hanya sebagian keecil dari seluruh tumbukan yang terjadi yang dapat menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi kimia dikenal dengan istilah tumbukan efektif.  Agar terjadi tumbukan yang efektif diperlukan syarat, yaitu: a) orientasi tumbukan molekul harus tepat dan b) energi kinetik tumbukan cukup.

 

1. aOrientasi

      Agar terjadi reaksi kimia, partikel - partikel pereaksi yang bertumbukan harus mempunyai orientasi yang tepat.  Orientasi merupakan arah atau posisi antarmolekul yang bertumbukan. Perhatikan contoh reaksi berikut!

                  2NO₂Cl   → 2NO₂  + Cl₂

Reaksi di atas berlangsung melalui dua tahap reaksi. Salah satu tahapnya melibatkan tumbukan antara  NO₂Cl dengan atom Cl :

                  NO₂Cl + Cl → NO₂ + Cl₂

Orientasi NO₂Cl ketika ditabrak oleh atom Cl sangat menentukan efektif tidaknya tumbukan yang terjadi, seperti diperlihatkan pada gambar 2 berikut.

 

Gambar a) menunjukkan bahwa orientasi NO₂Cl dan Cl kurang tepat sehingga tumbukan yang dihasilkan kurang efektif dan tidak terjadi reaksi. Gambar b) menunjukkan orientasi yang tepat antara NO₂Cl dan Cl. Tumbukan efektif yang terjadi menyebabkan  ikatan N – Cl putus dan ikatan Cl –Cl terbentuk sehingga diperoleh NO₂ dan Cl₂ setelah reaksi.

 

1. b.     Energi Kinetik

 

      Tidak semua tumbukan dengan orientasi yang tepat disertai dengan energi yang cukup untuk terjadinya reaksi kimia. Hal ini adalah alasan utama mengapa hanya sebagian kecil tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan antar partikel harus mempunyai energi minimum yang lebih besar dari pada energi aktivasi (Ea). Energi aktivasi merupakan jumlah energi minimum yang dibutuhkan dalam suatu tumbukan untuk mengawali terjadinya reaksi kimia. Energi aktivasi dari setiap reaksi kimia bervariasi.

      Untuk dapat memutuskan ikatan semula dan membentuk ikatan baru,  inti atom dari masing-masing partikel yang bertumbukan harus berada pada jarak tertentu yang menungkinkan terjadinya ikatan. Hanya partikel yang bergerak cepat dengan energi kinetik besar yang dapat bertumbukan sehingga dihasilkan energi tumbukan yang cukup untuk reaksi kimia terjadi. Jika energi aktivasi tidak terlampaui, maka reaksi kimia tidak akan terjadi, seperti yang diperlihatkan pada gambar 1.3 berikut:

Pada gambar 3 disamping diperlihatkan meskipun banyak molekul O₃ dan NO yang bertumbukan, tapi hanya  a)  yang energi tumbukannya cukup sehingga terbentuk produk O₂ dan NO₂, sedangkan molekul reaktan pada b) dan c) hanya bersinggungan dan akhirnya terpisah satu dengan yang lainnya.

 

1.     Faktor – Fektor Yang Mempengaruhi Terjadinya Tumbukan

 Ada beberapa faktor yang mempengaruhi jumlah tumbukan efekfif yang terjadi, yaitu: a.  suhu, b. konsentrasi, c. tekanan dan volume, d. katalis, dan e. luar permukaan.

a.       Pengaruh Suhu

Konsep energi aktivasi dapat menjelaskan bagaimana laju reaksi meningkat ketika suhunya ditingkatkan. Semakin tinggi suhu, gerakan partikel reaktan akan semakin cepat sehingga memungkinkan semakin banyak tumbukan dengan energi yang cukup untuk terjadinya reaksi.

 

 

b.      Konsentrasi

Konsentrasi menunjukan perbandingan jumlah partikel dan volume. Semakin tinggi konsentrasi, jumlah partikel yang terdapat pada proses reaksi semakin banyak. Banyaknya jumlah partikel ini memungkinkan tumbukan efektif yang terjadi lebih banyak.

c.       Tekanan dan volume

Tekanan dan volume berbanding terbalik. Jika tekanan diperbesar, maka volume akan semakin kecil. Jika tekanan diperkecil, maka volume akan semakin besar. Dengan konsentrasi yang tetap, perubahan tekanan dan volume akan mempengaruhi ruang gerak partikel zat. Jika volumenya diperkecil akibat tekanan yang diperbesar, maka ruang gerak partikel semakin kecil dan menyebabkan kemungkinan tumbukan efektif terjadi semakin banyak.

d.      Katalis

Katalis adalah zat yang dapat menurunkan energi aktivasi. Jika energi aktivasi dapat diturunkan oleh katalis, maka energi tumbukan yang diperlukan untuk terjadinya reaksi pada tumbukan efektif menjadi lebih sedikit.

e.       Luas Permukaan

Luas permukaan yang dimaksud adalah luas permukaan bidang sentuh tempat terjadinya reaksi. Semakin  besar permukaan maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif semakin besar. Sebaliknya, semakin kecil luas permukaan semakin kecil juga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif.