Teori Tumbukan

Dugaan dasar teori tumbukan adalah bahwa laju reaksi sebanding dengan jumlah tumbukan efektif per detik di antara molekul reaktan. Tabrakan efektif yang benar-benar akan memberi molekul produk. Apa pun yang bisa meningkatkan frekuensi tabrakan efektif seharusnya, oleh karena itu, akan meningkatkan laju.

Salah satu dari beberapa faktor yang mempengaruhi jumlah tabrakan efektif per detik adalah konsentrasi. Saat konsentrasi reaktan meningkat, jumlah tumbukan per detik dari semua jenis, termasuk tabrakan yang efektif, tidak dapat membantu namun meningkat. Mungkin bisa dibaca lagi tulisan saya sebelumnya tentang Faktor-faktor Yang Mempengaruhi laju Reaksi.

Tidak setiap tumbukan antara molekul reaktan benar-benar menghasilkan perubahan kimia. Kita tahu ini karena atom atau molekul reaktan dalam gas atau cairan mengalami sejumlah tabrakan per detik satu sama lain. Jika setiap tumbukan efektif, semua reaksi akan segera selesai. Hanya sebagian kecil dari semua tabrakan yang benar-benar dapat menyebabkan perubahan bersih. Mengapa begitu?

Orientasi Molekul
Perhatikan Ilustrasi berikut ini (dikutip dari buku Brady):


Pada banyak reaksi, ketika 2 molekul reaktan bertumbukan, maka mereka harus terorientasi dengan tepat supaya terjadi reaksi. Ilustrasi di atas merupakan representasi reaksi setara dari:
Reaksi tersebut berlangsung melalui 2 tahap. Tahap pertama adalah tumbukan antara molekul NO2Cl dengan atom klorin. Orientasi ketiak kedua spesies akan bertumbukan sangat penting, mengapa? Perhatikan gambar a) tidak dapat terjadi reaksi karena atom Cl tidak cukup dekat untuk membentuk ikatan baru Cl-Cl justru malah N-Cl yang putus kembali. Sedangkan pada gambar b) orientasi yang terbaik dan akan menghasilkan produk sempurna.

Energi Kinetik Molekul
Tidak semua benturan, bahkan yang berorientasi benar, cukup energik untuk menghasilkan produk, dan ini adalah alasan utama mengapa hanya sebagian kecil dari semua tumbukan yang benar-benar menyebabkan perubahan kimia. Partikel bertabrakan harus menghasilkan tumbukan dengan energi kinetika minimum gabungan kedua molekul tertentu, yang disebut energi aktivasi, Ea. Dalam tabrakan yang sukses, perubahan energi aktivasi ke energi potensial saat partikel saling menghantam dan ikatan kimia dalam reaktan direorganisasi menjadi produk. Untuk sebagian besar reaksi kimia, energi aktivasi cukup besar, dan hanya sebagian kecil dari semua molekul bertumpuk yang berorientasi baik.

Efek Suhu
Daerah yang diarsir di bawah kurva pada dibawah mewakili jumlah semua fraksi dari total tumbukan yang sama atau melebihi energi aktivasi. Jumlah ini, kita bisa menyebutnya fraksi bereaksi, lebih besar pada suhu yang lebih tinggi daripada pada suhu yang lebih rendah karena fraksi kurva yang signifikan bergeser melampaui energi aktivasi bahkan dalam perubahan sederhana pada suhu yang lebih tinggi. Dengan kata lain, pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak tumbukan yang terjadi setiap detik menghasilkan perubahan kimiawi, sehingga reaksinya lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi.