RADIKAL BEBAS

Sebelum kita memasuki materi kita kali mengenai Radikal bebas, terlebih dahulu kita harus mengetahui apa itu radikal bebas, mengapa disebut radikal bebas, bagaimana bisa terjadi radikal bebas, dan masih banyak yang akan kita bahas dari materi kali ini.

Inilah materi tentang radikal bebas

RADIKAL BEBAS 

A. Pengertian Radikal Bebas

Radikal bebas adalah atom atau molekul yang bermuatan listrik atau pun netral yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan di orbital terluar. Sementara Radikal bebas tidak stabil dan bereaksi cepat dengan atom dan molekul lainnya sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada jaringan. Antioksidan adalah zat yang membantu untuk membatasi kerusakan dari elektron yang tidak berpasangan ini.

Ketika radikal bebas menyerang satu molekul, molekul yang awalnya netral tersebut akhirnya diubah juga menjadi radikal . Proses ini menyebabkan reaksi berantai yang dapat menyebabkan kehancuran sel. Radikal bebas merupakan molekul organik yang bertanggung jawab atas terjadinya penuaan dini, kerusakan jaringan, dan kemungkinan timbulnya beberapa penyakit

o   Mengapa disebut radikal bebas ?

Karena pada saat kehilangan pasangan, molekul menjadi tidak stabil dan radikal. Maka agar stabil molekul ini akan selalu berusaha mencari pasangan elektronnya, yaitu dengan cara merebut elektron dari molekul lain secara berlebihan. Karena itulah dia disebut “Radikal Bebas”.

B.     Terbentuknya Radikal Bebas

Kita sendiri tahu bahwa radikal bebas sangat berbahaya bagi tubuh kita. Sehingga bisa mengakibatkan kesehatan tubuh kita terancam berbagai penyakit, karena itu diperlukan perhatian kita sejak dini. Maka kita harus mengetahui terbentuknya radikal bebas dan apa penyebab terbentuknya radikal bebas. Adapun penyebab dan terbentuknya radikal bebas dalam tubuh manusia yakni sebagai berikut :

1.      MELALUI PERNAFASAN

Saat kita bernafas maka akan masuk gas oksigen yang berperan untuk melakukan pembakaran gula untuk dijadikan CO2, H2O serta energi. Oleh karena itulah tubuh menjadi segar dan tidak lemas. O2 berperan penting untuk menopang kelangsungan kehidupan manusia. Jika pasokan O2 kedalam tubuh terganggu sudah dapat dipastikan dapat membahayakan kehidupan itu sendiri. Tetapi aktifitas pernafasan yang berlebihan saat olahraga maupun melakukan pekerjaan fisik yang lumayan berat akan memicu reaksi yang komplek didalam badan serta memproduksi hasil sampingan yang berupa radikal bebas yaitu radikal bebas oksigen singlet, radikal peroksida lipid, radikal hidroksil, radikal superoksida. Semua radikal bebas oksigen ini dapat mempercepat rusaknya jaringan sel sehingga menimbulkan efek yang perlu diwaspadai termasuk munculnya penyakit kronis dan penuaan dini. Sungguh ironis memang jika ternyata oksigen yang bermanfaat bagi tubuh ternyata merupakan yang berasal dari radikal bebas. Walaupun demikian kenyataannya O2 merupakan zat yang sangat kita butuhkan. Namun, saat kita menghirup udara yang kotor dan berpolusi oleh asap rokok, kendaraan bermotor dapat memicu terbentuknya radikal bebas oksigen singlet yang berpotensi merusak jaringan paru-paru.

2.      MELALUI MAKANAN BERLEMAK

Walaupun sebenarnya lemak memiliki peranan penting dalam tubuh kita. Namun, menyantap makanan dengan lemak yang berlebihan khususnya lemak polyunsaterated serta lemak hydrogenasi dapat menimbulkan radikal bebas. Makanan yang berlemak polyunsaturated diantaranya adalah sebagai berikut ini: mayones serta saos salad. Sementara lemak hidrogenasi, merupakan lemak dengan ikatan rangkap tak jenuhnya yang telah disubtitusi dengan hidrogen. Lemak ini terdapat di margarin atau mentega tiruan. Memang anggapan kita banyak sekali manfaat dari margarin minyak nabati atau tumbuh-tumbuhan, rasanya juga enak serta baunya sedap. Bahkan kebanyakan memiliki asumsi bahwa dengan mengkonsumsi margarin akan bertambah sehat dibanding dengan mentega dari susu hewan. Namun, perlu kita ketahui bahwa lemak hidrogensasi sangat berbahaya sebab bisa merubah kemampuan daya serap selaput sel sehingga akan menyebabkan fungsi dari selaput sel sebagai pelindung menjadi tidak berarti. Namun, hinggi kini banyak orang yang belum sadar tentang ancaman bahaya dari lemak hidrogenasi. Anda dapat melihat sekarang kian banyak orang mengkonsumsi makanan-makanan olahan, seperti kue tart, makanan ringan dan sebagainya.

3.      MELALUI KONDISI LINGKUNGAN YANG TIDAK SEHAT

Radikal bebas dapat disebabkan dan terbentuk dari asap rokok, serta pembakaran tidak sempurna dari kendaraan, bahan pencemar, radiasi matahari, serta radiasi kosmis yang menimbulkan terjadinya proses proses oksidasi yang tidak sehat dan menimbulkan serentetan mekanisme reaksi berbahaya dari radikal bebas.

o   Sumber radikal bebas

Radikal bebas yang ada pada tubuh manusia berasal dari 2 sumber yaitu :

a.      Sumber endogen

1.      Autoksidasi :

Merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe II) juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses autoksidasi.

2.      Oksidasi enzimatik

Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemia-reperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase. Enzim myeloperoxidase hasil aktifasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat asam hipoklor.

3.      Respiratory burst

Merupakan terminologi yang digunakan untuk menggambarkan proses dimana sel fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 % penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H₂O₂ dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl oleh bakteri.

b. Sumber eksogen

1.      Obat-obatan :

Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat  dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lemak.

2.      Radiasi :

Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma) dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta) menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.

3.      Asap rokok :

Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Telah diketahui bahwa oksidan asap tembakau menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru (in vivo) melalui mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli. Bahan lain seperti nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar. Contoh radikal dalam fase tar meliputi semiquinone moieties dihasilkan dari bermacam-macam quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil berulang merupakan penyebab yang sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk tersebut meyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam saluran napas bawah yang mempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut konsentrasi radikal bebas.

Pertanyaan !

Kita tahu bahwa ada berbagai jenis radikal bebas coba sebutkan apa saja, dan bagaimana cara kita mencegah radikal bebas tersebut ?

Sekian dari postingan saya mengenai radikal bebas yang saya ketahui, mohon komentarnya ya kawan2 sekalian

KONTROL KINETIK DAN KONTROL TERMODINAMIK REAKSI SENYAWA ORGANIK

Kontrol Kinetik dan Kontrol Termodinamik Reaksi Senyawa Organik

Ada beberapa reaksi kimia yang mempunyai kemampuan untuk menghasilkan lebih dari satu produk. Jumlah relatif dari produk yang dihasilkan tergantung pada kondisi reaksi saat reaksi berlangsung. Baik itu perubahan pada jumlah reaktan, temperatur, waktu, dan kondisi yang lain juga dapat mempengaruhi distribusi pembentukan produk dari reaksi kimia tersebut.

Hal itu dapat dimengerti dengan adanya alasan dari dua konsep yakni sebagai berikut :

      Stabilitas relatif secara termodinamik dari produk yang dihasilkan.

      Kecepatan relatif secara kinetik pada saat produk terbentuk.

Kinetika berkaitan dengan dengan kecepatan reaksi, dan termodinamik berkaitan dengan stabilitas intermediet atau produk yang terjadi.

A.    Persyaratan termodinamik untuk reaksi

Untuk terjadinya reaksi secara spontan, energi bebas produk harus lebih rendah daripada energi bebas reaktan, yakni _G harus negatif. Reaksi dapat saja berlangsung melalui jalan lain, tapi tentu saja hanya jika energi bebas ditambahkan. Seperti halnya air di atas permukaan bumi, air hanya mengalir ke bawah dan tidak pernah mengalir ke atas (meskipun air dapat dibawa ke atas atau menggunakan pompa), molekul-molekul mencari energi potensial yang paling rendah mungkin. Energi bebas terbuat dari dua komponen yaitu entalpi H dan entropi S. Kuantitas tersebut dihubungkan dengan persamaan:

Perubahan entalpi dalam suatu reaksi terutama adalah perbedaan energi ikat (meliputi energi resonansi, tegangan, dan solvasi) antara reaktan dengan produk. Perubahan entalpi dapat dihitung dengan menjumlahkan semua energi ikatan yang putus, kemudian dikurangi dengan jumlah energi semua ikatan yang terbentuk, dan ditambahkan dengan perubahan energi resonansi, tegangan, atau energi solvasi. Perubahan entropi menyatakan ketidak teraturan atau kebebasan sistem. Semakin tidak teratur suatu sistem

maka semakin tinggi entropinya. Kondisi yang lebih disukai di alam adalah entalpi

rendah dan entropi tinggi; dan di dalam sistem reaksi, entalpi spontan menurun

sedangkan entropi spontan meningkat.

Bagi kebanyakan reaksi, pengaruh entropi adalah kecil dan entalpi yang paling

utama menentukan apakah reaksi dapat terjadi secara spontan. Akan tetapi dalam reaksi

jenis tertentu, entropi adalah penting dan dapat mendominasi entalpi.

B.     Persyaratan Kinetik Reaksi

Reaksi yang dapat berlangsung tidak hanya karena menpunyai  ∆G negatif.  ∆G

yang negatif memang suatu hal yang penting tapi bukan suatu persyaratan yang cukup

untuk berlangsungnya suatu reaksi secara spontan. Sebagai contoh, reaksi antara H2

dengan O2 untuk menghasilkan H2O mempunyai  ∆G negatif, tapi campuran H2 dan O2

dapat disimpan pada suhu kamar selama berabad-abad tanpa adanya reaksi yang berarti.

Untuk terjadinya reaksi maka variabel energi bebas aktivasi ∆G‡ harus ditambahkan

Jika reaksi antara dua molekul atau lebih telah maju ke titik yang berkaitan dengan puncak kurva maka digunakan istilah keadaan transisi untuk posisi inti dan elektron spesies yang ada pada keadaan ini. Keadaan transisi memiliki geometri yang terbatas dan distribusi muatan tapi tidak memiliki keberadaan yang terbatas. Sistem pada titik ini disebut kompleks teraktivasi.

Kontrol Kinetik dan Termodinamik

Ada banyak hal dalam mana suatu senyawa di bawah kondisi reaksi yang

diberikan dapat mengalami reaksi kompotisi menghasilkan produk yang berbeda.

Pada gambar diatas memperlihatkan profil energi-bebas untuk suatu reaksi dalam mana B lebih stabil secara termodinamika daripada C (∆G lebih rendah), tapi C terbentuk lebih cepat

(∆G‡ lebih rendah). Jika tidak ada satupun reaksi yang revesibel maka C akan terbentuk

lebih banyak karena terbentuk lebih cepat. Produk tersebut dikatakan terkontrol secara

kinetik (kinetically controlled). Akan tetapi, jika reaksi adalah reversibel maka hal

tersebut tidak menjadi penting. jika proses dihentikan sebelum kesetimbangan tercapai

maka reaksi akan dikontrol oleh kinetik karena akan lebih banyak diperoleh produk

yang cepat terbentuk. Akan tetapi jika reaksi dibiarkan sampai mendekati

kesetimbangan maka produk yang akan dominan adalah B. di bawah kondisi tersebut, C

yang mula-mula terbentuk akan kembali ke A, sementara B yang lebih stabil tidak

berkurang banyak. Maka dikatan bahwa produk terkontrol secara termodinamik

(thermodynamically controlled). pada gambar tidak menggambarkan semua

reaksi dalam mana senyawa A dapat memberikan dua produk. Di dalam banyak hal,

produk yang lebih stabil adalah juga merupakan produk lebih cepat terbentuk. Di dalam

hal yang demikian, produk kontrol kinetik adalah juga produk kontrol termodinamika.

Pertanyaan !

      Pada saat kondisi apa terjadinya kontrol kinetik dan kontrol termodinamik dalam suatu reaksi kimia (misalnya, pada reaksi karbonil atau reaksi kondensasi) ???

KIMIA ORGANIK FISIK (teori asam - basa)

TEORI ASAM – BASA

Terdapat tiga definisi  tentang reaksi asam – basa, yaitu definisi Arrhenius, Bronsted – Lowry, dan Lewis.

11. Arrhenius

Menurut Svante Arrhenius : asam adalah zat yang dalam air dapat melepaskan ion [H+]. Asam merupakan senyawa yang dapat menghasilkan ion Hidrogen [H+], larutan asam mempunyai rasa asam dan bersifat korosif.

Basa adalah senyawa yang menghasilkan ion OH^- jika dilarutkan di dalam air.

--->Contohnya,                 HCl                 H⁺ + Cl^-

 --->                                    NaOH             Na⁺ + OH^-

Meskipun teori Arrhenius benar, pengajuan desertasinya mengalami hambatan berat karena profesornya tidak tertarik padanya. Desertasinya dimulai tahun 1880, diajukan pada 1883, meskipun diluluskan teorinya tidak benar. Setelah mendapat bantuan dari Van’ Hoff dan Ostwald pada tahun 1887 diterbitkan karangannya mengenai asam basa. Akhirnya dunia mengakui teori Arrhenius pada tahun 1903 dengan hadiah nobel untuk ilmu pengetahuan.

Hingga sekarang teori Arrhenius masih tetap berguna meskipun hal tersebut merupakan model paling sederhana. Asam dikatakan kuat atau lemah berdasarkan daya hantar listrik molar. Larutan dapat menghantarkan arus listrik kalau mengandung ion, jadi semakin banyak asam yang terionisasi berarti makin kuat asamnya. Asam kuat berupa elektrolit kuat dan asam lemah merupakan elektrolit lemah. Teori Arrhenius memang perlu perbaikan sebab dalam lenyataan pada zaman modern diperlukan penjelasanyang lebih bisa diterima secara logik dan berlaku secara umum. Sifat larutan amoniak diterangkan oleh teori Arrhenius sebagai berikut:

NH 4 OH --> NH 4 + + OH -

Jadi menurut Svante August Arrhenius (1884) asam adalah spesi yang mengandung H + dan basa adalah spesi yang mengandung OH -, dengan asumsi bahwa pelarut tidak berpengaruh terhadap sifat asam dan basa.

  

  2.  Bronsted – Lowry

Teori asam basa dari Arrhenius ternyata tidak dapat berlaku untuk semua pelarut, karena khusus untuk pelarut air. Begitu juga tidak sesuai dengan reaksi penggaraman karena tidak semua garam bersifat netral, tetapi ada juga yang bersifat asam dan ada yang bersifat basa.

Konsep asam basa yang lebih umum diajukan oleh Johannes Bronsted, basa adalah zat yang dapat menerima proton. Ionisasi asam klorida dalam air ditinjau sebagai perpindahan proton dari asam ke basa.

HCl + H₂O --> H₃O + + Cl -

Demikian pula reaksi antara asam klorida dengan amoniak,  melibatkan perpindahan proton dari HCl ke NH 3 .

HCl + NH₃ ⇄ NH₄⁺+ Cl^- 

Pada tahun 1923 seorang ahli kimia Inggris bernama T.M. Lowry juga mengajukan hal yang sama dengan Bronsted sehingga teori asam basanya disebut Bronsted-Lowry. Perlu diperhatikan disini bahwa H + dari asam bergabung dengan molekul air membentuk ion poliatomik H 3 O + disebut ion Hidronium.

Reaksi umum yang terjadi bila asam dilarutkan ke dalam air adalah:

HA  + H₂O ⇄   H₃O⁺  + A^-

asam   basa       asam konjugasi basa konjugasi

Penyajian ini menampilkan hebatnya peranan molekul air yang polar dalam menarik proton dari asam. Perhatikanlah bahwa asam konjugasi terbentuk kalau proton masih tinggal setelah asam kehilangan satu proton. Keduanya merupakan pasangan asam basa konjugasi yang terdi dari dua zat yang berhubungan satu sama lain karena pemberian proton atau penerimaan proton. Namun demikian disosiasi asam basa masih digunakan secara Arrhenius, tetapi arti yang sebenarnya harus kita fahami.

Johannes N. Bronsted dan Thomas M. Lowry membuktikan bahwa tidak semua asam mengandung ion H + dan tidak semua basa mengandung ion OH - .

Bronsted – Lowry mengemukakan teori bahwa asam adalah spesi yang memberi H + ( donor proton ) dan basa adalah spesi yang menerima H + (akseptor proton). Jika suatu asam memberi sebuah H + kepada molekul basa, maka sisanya akan menjadi basa konjugasi dari asam semula. Begitu juga bila basa menerima H + maka sisanya adalah asam konjugasi dari basa semula.

Manfaat dari teori asam basa menurut Bronsted – Lowry adalah sebagai berikut:

a.         Aplikasinya tidak terbatas pada pelarut air, melainkan untuk semua pelarut yang mengandunh atom Hidrogen dan bahkan tanpa pelarut.

b.   Asam dan basa tidak hanya berwujud molekul, tetapi juga dapat berupa anion dan kation.

3. Lewis

Selain dua teori mengenai asam basa seperti telah diterangkan diatas, masih ada teori yang umum, yaitu teori asam basa yang diajukan oleh Gilbert Newton Lewis ( 1875-1946 ) pada awal tahun 1920. Lewis lebih menekankan pada perpindahan elektron bukan pada perpindahan proton, sehingga ia mendefinisikan : asam penerima pasangan elektron dan basa adalah donor pasangan elekton. Nampak disini bahwa asam Bronsted merupakan asam Lewis dan begitu juga basanya.

Ternyata teori Lewis dapat lebih luas meliput reaksi-reaksi yang tidak ternasuk asam basa Bronsted-Lowry, termasuk kimia Organik.

-          Asam adalah senyawa yang menerima pasangan elektron

-          Basa adalah senyawa yang memberi pasangan elektron.

Pertanyaan

1.      Mengapa dalam air suatu zat dapat melepaskan ion H⁺ atau OH^- ?

2.      Dari reaksi dibawah ini manakah yang merupakan asam kuat berdasarkan konsep Bronsted Lowry !

 HCl + H₂O ↔ H₃O⁺ + Cl^-