MATERI 3 : RADIKAL BEBAS

Radikal bebas adalah suatu atom, molekul, atau ion yang mempunyai elektron tak berpasangan. Elektron yang tak berpasangan ini membuat radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap sejenisnya. Molekul-molekul radikal bebas dapat berdimerisasi atau berpolimerisasi secara spontan jika bersentuhan satu sama lain. Radikal bebas stabil hanya jika pada konsentrasi sangat rendah dalam media inert atau hampa.


 Contoh radikal bebas sederhana adalah radikal hidroksil (HO•), yaitu senyawa yang mempunyai satu atom hidrogen terikat pada satu atom oksigen. Contoh radikal bebas yang lain adalah karben (:CH₂) yang mempunyai dua elektron tak berpasangan, dan anion superoksida (•O−
2) yaitu molekul yang kelebihan elektron. Perhatikan radikal bebas oksigen berikut ini.

Pembentukan radikal bebas diakibatkan oleh adanya pemeahan ikatan kovalen secara homolitik. Pemecahan homolitik membutuhkan energi yang sangat besar. Sebagai contoh, pemecahan H₂ menjadi 2H· mempunyai ΔH° sebesar +435 kJ/mol dan Cl₂ menjadi 2Cl· membutuhkan +243 kJ/mol. Hal ini dikenal dengan energi disosiasi homolitik yang disingkat dengan DH°. Energi ikatan antara dua atom berikatan kovalen dipengaruhi oleh struktur molekul. Pemecahan homolitik kebanyakan terjadi pada dua atom yang mempunyai elektronegativitas yang hampir sama. Dalam kimia organik, sering terjadi pada ikatan O-O pada peroksida.

A. Struktur Kimia Radikal Bebas

Atom terdiri dari nukleus, proton, dan elektron. Jumlah proton (bermuatan positif) dalam
nukleus menentukan jumlah dari elektron (bermuatan negatif) yang mengelilingi atom
tersebut. Elektron berperan dalam reaksi kimia dan merupakan bahan yang
menggabungkan atom-atom untuk membentuk suatu molekul. Elektron mengelilingi, atau
mengorbit suatu atom dalam satu atau lebih lapisan. Jika satu lapisan penuh, elektron
akan mengisi lapisan kedua. Lapisan kedua akan penuh jika telah memiliki 8 elektron,
dan seterusnya. Gambaran struktur terpenting sebuah atom dalam menentukan sifat
kimianya adalah jumlah elektron pada lapisan luarnya. Suatu bahan yang elektron lapisan
luarnya penuh tidak akan terjadi reaksi kimia. Karena atom-atom berusaha untuk
mencapai keadaan stabilitas maksimum, sebuah atom akan selalu mencoba untuk
melengkapi lapisan luarnya dengan :
a. Menambah atau mengurangi elektron untuk mengisi maupun mengosongkan
lapisan luarnya.
b. Membagi elektron-elektronnya dengan cara bergabung bersama atom yang lain
dalam rangka melegkapi lapisan luarnya.

Gambar struktur radikal bebas

B. Tipe Radikal Bebas

Tipe radikal bebas turunan oksigen reaktif sangat signifikan dalam tubuh.Oksigen reaktif ini mencakup superoksida (O₂), hidroksil (`OH), peroksil (ROO`), hydrogen peroksida (H₂O₂), singlet oksigen (O₂), oksida nitrit (NO), peroksi nitrit (ONOO) dan asam hipoklorit (HOCl). Sumber radikal bebas, baik endogenus maupun eksogenus terjadi melalui sederetan mekanisme reaksi.Yang pertama pembentukan awal radikal bebas (inisiasi), lalu perambatan atau terbentuknya radikal baru (propagasi), dan tahap terakhir (terminasi), yaitu pemusnahan atau pengubahan menjadi radikal bebas stabil dan tak reaktif.

C. Mekanisme Reaksi Pembentukan Radikal Bebas

Dalam reaksi kimia, radikal bebas sering dituliskan sebagai titik yang ditempatkan pada simbol atom atau molekul. Contoh penulisan radikal bebas berikut sebagai hasil dari pemecahan homolitik:

Cl₂ → Cl• + Cl•

Mekanisme reaksi radikal menggunakan panah bermata tunggal untuk menjelaskan pergerakan elektron tunggal :

Pemutusan homolitik pada pemecahan ikatan digambarkan dengan penarikan satu elektron. Hal ini digunakan untuk membedakan dengan pemutusan heterolitik yang menggunakan anak panah bermata ganda pada umumnya.

Radikal bebas juga memainkan peran terhadap adisi radikal dan substitusi radikal sebagai intermediet yang sangat reaktif. Reaksi rantai melibatkan radikal bebas yang biasanya dibagi menjadi tiga tahap, meliputi inisiasi, propagasi dan terminasi. Contoh dalam hal ini adalah reaksi klorinasi metana.

a) Inisiasi

Inisiasi adalah tahap pembentukan awal radikal-radikal bebas. Hal ini menyebabkan jumlah radikal bebas meningkat pesat. Dalam klorinasi metana, tahap inisiasi adalah pemutusan secara homolitik ikatan Cl-Cl.

Cl₂ → Cl• + Cl•

b) Propagasi

Propagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana jumlah radikal bebas akan tetap sama. Setelah terbentuk, radikal bebas klor akan menjalani sederetan reaksi. Tahap propagasi yang pertama adalah radikal bebas klor yang merebut sebuah atom hidrogen dari dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.

Cl• + H:CH₃ + 1 kkal/mol → H:Cl + •CH₃

Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl₂.

c) Terminasi

Terminasi adalah reaksi yang berujung pada turunnya jumlah radikal bebas. Umumnya, penurunan ini diakibatkan oleh adanya penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.

Cl• + •CH₃ → CH₃Cl

Senyawa organik (senyawa organik) reaksi kimia terjadi ketika bagian selalu disertai dengan ikatan kovalen (ikatan kovalen) fraktur dan generasi baru ikatan kovalen. Seperti radikal tirosin (tirosin radikal), pemecahan ikatan kovalen bisa dalam dua cara: homolytic (pembelahan ikatan homolytic) dan iso retak (heterolyticcleavage). Pendekatan pembelahan ikatan dua elektron ikatan antara dua atom atau fragmen yang terlibat dalam proses alokasi obligasi rata-rata disebut homolytic (homolyticbondcleavage). Dua ikatan elektron dapat dinyatakan sebagai pemisahan dua mulai dari tombol panah tunggal. Fragmen yang dibentuk dengan elektron yang tidak berpasangan, seperti H ·, · CH, Cl · dan sebagainya. Jika satu atau lebih atom, yang dikenal sebagai radikal bebas (radikal). Karena memiliki elektron tidak berpasangan, radikal bebas dan atom-atom bebas sangat hidup, sering tidak terisolasi. Namun, dalam banyak reaksi, atom radikal dan bebas dalam bentuk peralihan, meskipun pada konsentrasi yang sangat rendah, waktu tinggal sangat singkat. Reaksi ini disebut reaksi radikal (reaksi radikal).

Metode menghasilkan radikal bebas :

① inisiator dipicu oleh dekomposisi inisiator radikal bebas


② inisiator termal, monomer dipanaskan oleh langsung, buka ikatan ganda dari radikal monomer vinil diproduksi


③ sebuah fotoinisiator, cahaya eksitasi, sehingga banyak polimerisasi radikal bebas dari monomer vinil,


④ radiasi dipicu oleh radiasi energi tinggi, monomer diserap dan didekomposisi menjadi radiasi radikal bebas


⑤ plasma diinduksi plasma dapat menyebabkan pembentukan polimerisasi radikal bebas dari monomer, juga bisa membuat heterosiklik polimerisasi pembukaan cincin


⑥ microwave dipicu microwave dapat langsung menyebabkan beberapa polimerisasi radikal monomer vinil.



Pertanyaan : Radikal bebas merupakan molekul atau ion yang tidak memiliki elektron berpasangan, mengapa hal tersebut menyebabkan radikal bebas memberikan efek negatif bagi senyawa lain? Terimakasih


-Lny