Reaksi elementer

Reaksi elementer (terkadang disebut pula reaksi dasar) adalah suatu reaksi kimia di mana satu atau lebih spesi kimia bereaksi langsung untuk membentuk produk dalam satu tahap reaksi tunggal dan dengan satu keadaan transisi. Dalam praktiknya, reaksi diasumsikan elementer jika tidak ada zat antara reaksi yang telah terdeteksi atau perlu didalilkan untuk menggambarkan reaksi pada skala molekuler.^[1] Reaksi yang tampaknya elementer sebenarnya adalah sebuah reaksi bertahap, yaitu melalui tahapan reaksi kimia yang rumit, dengan intermediet reaksi pada variabel masa hidup.

Dalam suatu reaksi elementer unimolekuler, suatu molekul A terdisosiasi atau mengalami isomerisasi untuk menghasilkan produk

${\displaystyle {\mbox{A}}\rightarrow {\mbox{produk.}}}$

Pada suhu konstan, laju dari reaksi tersebut sebanding dengan konsentrasi spesi A

${\displaystyle {\frac {d[{\mbox{A}}]}{dt}}=-k[{\mbox{A}}].}$

Dalam suatu reaksi elementer bimolekuler, dua atom, molekul, ion atau radikal, A dan B, bereaksi bersama untuk menghasilkan produk

${\displaystyle {\mbox{A + B}}\rightarrow {\mbox{products.}}}$

Laju reaksi tersebut, pada suhu konstan, sebanding dengan perkalian konsentrasi spesi A dan B

${\displaystyle {\frac {d[{\mbox{A}}]}{dt}}={\frac {d[{\mbox{B}}]}{dt}}=-k[{\mbox{A}}][{\mbox{B}}].}$

Ekspresi laju bagi reaksi elementer bimolekuler terkadang dirujuk sebagai hukum aksi massa sebagaimana yang diusulkan oleh Guldberg dan Waage pada tahun 1864. Contoh dari reaksi jenis ini adalah reaksi sikloadisi. Ekspresi laju ini dapat diturunkan dari prinsip pertama dengan menggunakan teori tumbukan untuk gas ideal. Untuk kasus fluida encer hasil yang setara telah diperoleh dari argumen probabilistik sederhana.^[2]

Menurut teori tumbukan, probabilitas tiga spesi kimia bereaksi bersamaan satu sama lain dalam suatu reaksi elementer termolekuler dapat diabaikan. Oleh karena itu, reaksi termolekuler semacam itu biasa disebut reaksi non-elementer dan dapat dipecah menjadi seperangkat reaksi bimolekuler yang lebih mendasar,^[3][4] sesuai dengan hukum aksi massa. Tetapi tidak selalu dimungkinkan untuk mendapatkan skema reaksi secara keseluruhan namun solusi berdasarkan persamaan laju dimungkinkan dalam hal keadaan tunak atau pendekatan Michaelis-Menten.

1. ^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, edisi ke-2 ("Buku Emas") (1997). Versi koreksi daring:  (2006–) "elementary reaction".
2. ^ Gillespie, D.T., A diffusional bimolecular propensity function, The Journal of Chemical Physics 131, 164109 (2009)
3. ^ Cook, GB and Gray, P. and Knapp, DG and Scott, SK, Bimolecular routes to cubic autocatalysis, The Journal of Physical Chemistry 93, 2749--2755 (1989)
4. ^ Aris, R. and Gray, P. and Scott, SK, Modelling cubic autocatalysis by successive bimolecular steps, Chemical Engineering Science 43', 207--211 (1988)