Radikal Bebas dalam Biologi

Radikal bebas memainkan peranan penting pada beberapa proses biologi. Beberapa di antaranya berpengaruh terhadap makhluk hidup.

Radikal bebas yang mempunyai pusat oksigen di antaranya adalah superoksida dan hidroksil. Kedua radikal tersebut merupakan turunan dari oksigen molekular karena adanya reduksi. Jumlah yang berlebihan dari radikal bebas ini dapat menyebabkan cedera sel bahkan kematian. Kematian ini diakibatkan oleh kanker, strok, infraksi miokardial, dan diabetes. Pembentukan kanker banyak disebabkan oleh reaksi antara radikal bebas dengan DNA yang berpotensial menyebabkan mutasi. Mutasi ini berpengaruh terhadap siklus sel dan akhirnya bersifat berbahaya. Beberapa gejala penuaan seperti arterosklerosis juga dihubungkan dengan oksidasi radikal bebas dari beberapa zat kimia yang dibuat dalam tubuh. Radikal bebas asap rokok mengimplikasi inaktivasi alfa 1-antitripsin pada paru-paru. Proses ini akan menyebabkan emfisema.

Asap rokok mengandung radikal bebas.

Publisher: Unknown - 16.57

Reaksi Kimia 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.

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•

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.

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

Publisher: Unknown - 17.00

Reaktivitas Radikal Bebas

Radikal bebas merupakan senyawa yang terkenal sangat reaktif karena mempunyai elektron menyendiri atau tak berpasangan. Intermediet radikal alkil distbilkan oleh proses fisika yang hampir sama dengan karbokation. Semakin tinggi tingkat subsitusi alkil, maka stabilitas radikal alkil juga semakin tinggi. Dengan demikian, pembentukan radikal tersier (R₃C·) lebih mudah daripada radikal sekunder (R₂HC·), dan jauh lebih mudah daripada radikal primer (RH₂C·). Maka radikal yang terletak di sisi gugus fungsi seperti karbonil, nitril, dan eter akan lebih stabil daripada radikal alkil tersier.

Radikal dapat menyerang ikatan rangkap. Walaupun demikian, tidak seperti ion yang serupa, beberapa reaksi radikal tidak dilangsungkan oleh interaksi elektrostatik. Sebagai contoh, reaktivitas ion nukleofilik dengan senyawa α,β-tak jenuh (C=C–C=O) dilangsungkan oleh penarikan elektron oksigen, yang menghasilkan muatan positif parsial pada karbon karbonil. Ada dua buah reaksi yang teramati pada kasus ionik. Yang pertama karbonil diserang dalam adisi langsung pada karbonil atau gugus vinil diserang langsung dalam adisi konjugasi. Yang kedua, muatan nukleofil diambil oleh oksigen. Radikal mengadisi secara cepat ikatan rangkap, dan menghasilkan karbonil α-radikal yang relatif stabil.

Pada reaksi intramolekular, kendali yang tepat dapat dicapai untuk menghindari reaktivitas radikal yang ekstrim.

Publisher: Unknown - 17.00

Stabilitas Radikal Bebas

Radikal bebas mempunyai elektron yang tak berpasangan. Dengan demikian radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap jenisnya sendiri. Walaunpun demikian, ada sejumlah radikal bebas yang mempunyai "umur" yang panjang karena kestabilannya, yang dikategorikan sebagai berikut:

Radikal Stabil

Contoh utama radikal stabil adalah dioksigen molekular (O₂) dan nitrat oksida (NO). Radikal organik dapat berumur panjang karena terbentuk pada sebuah sistem π terkonjugasi. Contohnya yaitu radikal turunan α-tokoferol (vitamin E). Berikut adalah struktur radikal tokoferol:

Ada juga contoh radikal tiazil, yang mana mempunyai reaktivitas yang rendah dan stabilitas termodinamika yang tinggi dengan stabilisasi resonansi π yang terbatas.

Radikal Kokoh

Radikal kokoh adalah radikal yang berumur panjang karena kepenuhsesakan sterik di sekeliling pusat radikal yang mana secara fisik sukar untuk bereaksi dengan molekul lain. Sebagai contoh adalah radikal trifenilmetil Gomberg, garam Fremy (kalium nitrosodisulfonat, (KSO₃)₂NO·), nitroksida (rumus umum R₂NO·) seperti nitronil nitroksida dan azefenilenil serta radikal yang diturunkan dari PTM atau TTM. Radikal kokoh dihasilkan dalam jumlah yang besar selama pembakaran. Radikal jenis ini menyebabkan tekanan oksidatif yang berakibat pada penyakit jantung dan mungkin juga kanker.

Diradikal

Diradikal adalah molekul yang mengandung dua pusat radikal. Radikal yang mempunyai banyak pusat dapat membentuk molekul. Oksigen atmosferik secara alami membentuk diradikal dan dalam keadaan ground state sebagai oksigen triplet. Reaktivitas yang rendah dari oksigen atmosferik adalah karena keadaan diradikalnya. Keadaan nonradikal dioksigen kurang stabil daripada diradikal. Stabilitas relatif oksigen diradikal diakibatkan adanya spin terlarang pada transisi triplet yang dibutuhkan untuk mengambil elektron (mengoksidasi). Keadaan diradikal oksigen juga berakibat pada sifat paramagnetik, yang dapat dibuktikan dengan adanya gaya tarik menarik terhadap magnet eksternal.

Publisher: Unknown - 17.00

Radikal Bebas

Pengertian 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

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.

Perlu diketahui bahwa anion hidroksil (HO⁻), kation karbenium (CH+
3) dan anion oksida (O²⁻) bukan radikal karena ikatan yang terbentuk faktanya diakibatkan oleh adanya penambahan atau pelepasan elektron.

Pembentukan Radikal Bebas

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.

Publisher: Unknown - 17.00

Gaya Dispersi London

Pengertian Gaya Dispersi London

Gaya dispersi London adalah gaya tarik-menarik sementara yang dihasilkan ketika elektron dua atom yang berdekatan menempati posisi yang membuat atom membentuk dipol sementara. Gaya London merupakan gaya intermolekuler yang paling lemah. Gaya London sering juga disebut dengan gaya tarik menarik dipol terimbas. Gaya London menyebabkan senyawa nonpolar dapat berkondensasi menjadi cairan dan membeku menjadi padatan ketika suhu diturunkan secara drastis. Perhatikan gaya London yang terjadi antara da molekul I₂ berikut ini:

Ukuran Molekul

Gaya London terjadi pada semua ukuran molekul, baik untuk senyawa polar maupun nonpolar.

• Semakin berat dan luas suatu atom dan molekul akan membentuk gaya dispersi yang semakin kuat.
• Semakin luas suatu atom atau molekul, rata-rata elektron valensi semakin jauh dari inti. elektron valensi tersebut akan tertahan lebih kuat dan semakin mudah dapat membentuk dipol sementara.
• Distribusi elektron yang mudah di sekeliling atom atau molekul dapat berdistorsi yang disebut dengan polarisabilitas.

Gaya dispersi London cenderung lebih kuat antara molekul yang tepolarisasi lebih mudah, dan sebaliknya.

Bentuk Molekul

Bentuk molekul juga berpengaruh pada besarnya gaya dispersi. Perhatikan pengaruh gaya London pada neopentana dan n-pentana berikut ini.

• Pada suhu ruang, neopentana (C₅H₁₂) berwujud gas, sementara n-pentana (C₅H₁₂) berwujud cair.
• Gaya dispersi London antara molekul n-pentana lebih kuat daripada molekul neopentana.
• Bentuk silindris dari molekul n-pentana membuat dapat berkontak satu sama lain daripada bentuk sferis dari molekul neopentana.

Publisher: Unknown - 17.00

Gaya Dipol-dipol

Pengertian Gaya Dipol-dipol

Gaya dipol-dipol adalah gaya tark menarik antara sisi positif molekul polar dengan sisi negatif molekul polar lainnya. Gaya dipol-dipol mempunyai kekuatan yang berkisar antara 5-20 kJ per mol. Gaya ini lebih lemah dibandingkan ikatan kovalen atau ikatan ion, dan mempunyai pengaruh yang signifikan hanya ketika molekul-molekul saling berdekatan. Perhatikan gaya dipol-dipol yang terjadi pada dua molekul HCl berikut ini:

Penjelasan Gaya Dipol-dipol

Adanya sifat dipol permanen ada suatu molekul misalnya CO dan HCl, tentu akan menaikkan kekuatan gaya intermolekular. Karbon monoksida mempunyai titik leleh 82 K, masing-masing lebih tinggi daripada titik leleh (63 K) dan titik didih (77 K) dinitrogen, meskipun keduanya isoelektronik yang mempunyai jumlah elektron yang sama. Dalam hal ini dapat dikaitkan dengan adanya kontribusi sifat dipol pernanen dalam molekul CO.

Peranan Gaya Dipol-dipol

Sangat penting untuk disadari bahwa gaya tarik dipol-dipol merupakan efek tambahan dari efek utama dipol imbas. Ha ini seperti ditunjukkan oleh perbandingan sifat-sifat fisik senyawa-senyawa HCl, HBr, dan HI. Perbedaan skala elektronegativitas antara kedua atom dalam masing-masing senyawa tersebut secara berurutan semakin rendah dengan naiknya nomor atom, yaitu 1,0 untuk HCl, 0,8 untuk HBr, dan 0,5 untuk HI. Hal ini berarti bahwa gaya tarik dipol-dipol antara molekul-molekul tetangga dalam masing-masing senyawa tersebut juga akan semakin rendah. Namun demikian, kecenderungan data titik didih maupun titik leleh ketiga senyawa tersebut justru berlawanan yaitu semakin tinggi. Kenyataan ini menyarankan bahwa gaya tarik dipol-dipol bukanlah merupakan faktor utama penentu besarnya titik leleh maupun titik didih suatu senyawa, melainkan gaya tarik dipol imbas lebih dominan.

Publisher: Unknown - 17.00