Tindak balas kimia

Tindak balas kimia merupakan proses hasil penukaran sebatian kimia.^[1] Sebatian yang asalnya terlibat dengan tindak balas kimia dipanggil bahan tindak balas. Bahan tindak balas kimia lazimnya dicirikan melalui perubahan kimia, dan ia menghasilkan satu atau lebih hasil yang, secara amnya, berbeza dari bahan tindak balas. Dari dahulu, tindak balas kimia diceritakan melibatkan pergerakan elektron dalam membentuk dan memecahkan ikatan kimia, walaupun konsep am bagi tindak balas kimia, dalam bentuk persamaan kimia, boleh digunakan untuk peralihan zarah keunsuran, begitu juga tindak balas nuklear.

Tindak balas kimia yang berbeza digunakan dalam sintesis kimia untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Dalam biokimia, sesiri tindak balas kimia dimangkin oleh enzim yang membentuk laluan metabolik, yang sintesis dan penguraiannya lazimnya mustahil dalam keadaaan di dalam sel yang bertindak.

Jenis tindak balas

Terdapat banyak jenis tindak balas kimia dan pendekatannya menghasilkan banyak pertindihan dalam pengkelasan. Berikut adalah beberapa contoh istilah yang sering digunakan dalam menyatakan beberapa jenis tindak balas:

• Pengisomeran, iaitu apabila sebatian kimia menjalani penyusunan semula struktur tanpa sebarang perubahan komposisi atom; lihat stereoisomerisme
• Gabungan terus atau sintesis, iaitu apabila dua atau lebih unsur atau sebatian kimia bergabung membentuk hasil yang lebih rumit:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

• Penguraian atau analisis, iaitu apabila sebatian kimia terurai menhadi sebatian yang lebih kecil atau unsur:

2 H₂O → 2 H₂ + O₂

• Sesaran tunggal atau penggantian, dicirikan oleh unsur yang disesarkan keluar dari sebatian oleh unsur reaktif:

2 Na(p) + 2 HCl(ak) → 2 NaCl(ak) + H₂(g)

• Metatesis atau tindak balas sesaran berganda serta penguraian ganda dua, iaitu dua sebatian menukar ion atau ikatan untuk membentuk sebatian lain:

NaCl(ak) + AgNO₃(ak) → NaNO₃(ak) + AgCl(p)

• Tindak balas pemendakan ialah apabila bahan dalam larutan bergabung lalu membentuk pepejal (mendakan). Contoh yang sesuai adalah seperti yang tertera dalam metatesis.
• Tindak balas asid-bes, amnya dikenali apabila tindak balas antara asid dan bes, boleh mempunyai takrifan berbeza bergantung kepada konsep asid-bes yang digunakan. Antara yang biasa ialah:

• Takrifan Arrhenius: Asid bercerai di dalam air membebaskan ion H₃O⁺; bes bercerai di dalam air membebaskan ion OH^-.
• Takrifan Brønsted-Lowry: Asid dalah penderma proton (H⁺); bes adalah penerima proton. Takrifan Arrhenius turut memainkan peranan.
• Takrifan Lewis: Asid adalah penerima pasangan elektron; bes adalah penderma pasangan elektron.Takrifan Brønsted-Lowry turut memainkan peranan.

• Tindak balas redoks, iaitu perubahan dalam nombor pengoksidaan atom. Tindak balas tersebut sering dianggap sebagai peralihan elektron antara tapak atau spesis molekul berbeza. Antara contoh tindak balas redoks ialah:

2 S₂O₃²⁻(ak) + I₂(ak) → S₄O₆²⁻(ak) + 2 I⁻(ak)

Iaitu I₂ diturunkan kepada I^- dan S₂O₃^2- (anion tiosulfat) dioksidakan kepada S₄O₆^2-.

• Pembakaran, sejenis tindak balas redoks yang sebarang sebatian mampu terbakar bergabung dengan unsur yang mengoksidakan, selalunya oksigen, untuk menjana tenaga dan mengeluarkan hasil yang teroksida. Istilah pembakaran lazim digunakan hanya untuk pengoksidaan berskala besar bagi keseluruhan molekul, iaitu pengoksidaan terkawal bagi kumpulan berfungsi tunggal bukanlah satu pembakaran.

C₁₀H₈+ 12 O₂ → 10 CO₂ + 4 H₂O

CH₂S + 6 F₂ → CF₄ + 2 HF + SF₆

Pemangkinan

Rencana utama: Pemangkinan

Dalam tindak balas pemangkinan, tindak balas kimia tidak berlaku secara terus, tetapi melalui suatu jenis bahan ketiga iaitu mangkin. Mangkin berubah ketika tindak balas, tetapi menjadi bentuk yang asal setelah tindak balas berlaku, dan oleh itu, tidak habis digunakan.

Mangkin mencepatkan tindak balas, manakala bahan yang digunakan untuk melambatkan tindak balas lazimnya dipanggil sebagai penghambat.^[2][3]

Tindak balas organik

Tindak balas organik merangkumi pengasingan meluas yang melibatkan sebatian organik yang mempunyai karbon sebagai unsur utama dalam struktur molekul. Tindak balas yang melibatkan sebatian organik yang kebanyakan ditakrifkan sebagai kumpulan berfungsi. Bagi yang berlawanan pula dikenali sebagai tindak balas takorganik.

Penggantian

Rencana utama: Tindak balas penggantian

Mekanisme tindak balas S_N1.

Mekanisme tindak balas S_N2.

Dalam suatu tindak balas penggantian, sebuah kumpulan berfungsi daripada suatu sebatian kimia digantikan dengan suatu lagi kumpulan. Tindak-tindak balas ini boleh dikelaskan kepada penggantian nukleofil, elektrofil dan radikal.

Dalam tindak balas penggantian nukleofil, nukleofil, atom atau molekul dengan lebihan elektron dan oleh itu, bercas negatif atau separa, menggantikan atom atau sebahagian molekul. Contoh nukleofil umum ialah ion hidroksida, alkoksida, amina dan halida. Ada dua jenis mekanisme dalam tindak balas penggantian nukleofil, iaitu:

• S_N1 dengan darjah kinetik unimolekul. Dalam tindak balas ini, kumpulan keluar secara perlahan-lahan meninggalkan molekul lalu menghasilkan karbokation. Seterusnya, nukleofil akan bertindak balas dengan karbokation secara pantas.^[4]
• S_N2 dengan darjah kinetik dwimolekul. Dalam tindak balas ini, nukleofil akan menghasilkan ikatan kimia dengan suatu sebatian organik, dan pada masa yang sama, kumpulan keluar akan meninggalkan sebatian kimia.

Penyingkiran dan penambahan

Laman utama: Tindak balas penyingkiran dan Tindak balas penambahan

Tindak balas penambahan dan penyingkiran melibatkan perubahan bilangan atom pada atom karbon, dan pembentukan atau kehilangan ikatan berganda.

Dalam tindak balas penyingkiran, terdapat pelbagai jenis mekanisme yang boleh berlaku, iaitu:

• Mekanisme E₁; kumpulan keluar meninggalkan molekul lalu membentuk karbokation secara perlahan-lahan. Seterusnya, penyahprotonan berlaku lalu terbentuknya ikatan berganda. Tindak balas ini bersaing dengan penggantian S_N1.^[5]:183
• Mekanisme E₂; nukleofil akan menghasilkan ikatan dengan atom hidrogen pada molekul organik. Selepas itu, perpindahan elektron berlaku pada molekul, menyebabkan kumpulan keluar meninggalkan molekul lalu menghasilkan ikatan berganda. Tindak balas ini bersaing dengan penggantian S_N2.^[5]:172

Dalam tindak balas penambahan, ikatan ganda dua atau ganda tiga menjadi ikatan tunggal.

Rujukan

1. Kesatuan Kimia Tulen dan Gunaan Antarabangsa. "chemical reaction". Ringkasan Terminologi Kimia Edisi Internet.
2. Kesatuan Kimia Tulen dan Gunaan Antarabangsa. "catalyst". Ringkasan Terminologi Kimia Edisi Internet.
3. Kesatuan Kimia Tulen dan Gunaan Antarabangsa. "inhibitor". Ringkasan Terminologi Kimia Edisi Internet.
4. Bateman, Leslie C.; Church, Mervyn G.; Hughes, Edward D.; Ingold, Christopher K.; Taher, Nazeer Ahmed (1940). "188. Mechanism of substitution at a saturated carbon atom. Part XXIII. A kinetic demonstration of the unimolecular solvolysis of alkyl halides. (Section E) a general discussion". Journal of the Chemical Society: 979. doi:10.1039/JR9400000979.
5. Brückner, Reinhard (2004). Reaktionsmechanismen (dalam bahasa Jerman). Munich: Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 978-3-8274-1579-0.

Pautan luar

• Kategori berkenaan Tindak balas kimia di Wikimedia Commons