Kimia Organik Fisik: Katalis Asam Basa

Katalisator dalam larutan homogen disebut sebagai pengoperasian dengan membuat tersedianya jalan reaksi alternatif untuk energi yang lebih rendah. Sering kali melalui jalur baru dan lebih stabil (energi lebih rendah) sejauh ini yang paling umum dan penting dalam katalis kimia organik adalah asam dan basa. Katalis asam merupakan percepatan reaksi kimia dengan penambahan asam atau basa, dimana asam suatu basa itu tidak ikut bereaksi. Mekanisme dari reaksi asam-basa dan katalis asam basa dijelaskan dalam konsep brownsted Lowry asam dan basa  sebagai salah satu dimana terdapat transfer awal proton dari katalis asam untuk reaktan dengan katalis dasar.

Asam Bronsted-Lowry     : donor proton (H+)

Basa Bronsted-Lowry       : akseptor proton (H+)

Laju rekasi katalitiknya yaitu:

r           = k_kat [S]

dimana k_kat = k₀ + k_H [H₃O] + k_OH [OH] + k_HA [HA] + k_A [A]

k₀ merupakan laju tanpa katalis sedangkan yang lain merupakan laju dengan katalis sesuai dengan zatnya masing-masing.

Contoh reaksi nya yaitu:

Berdasarkan Teori Lewis asam dan basa, reaksi memburuhkan pembagian pasangan elektronyang disumbangkan oleh katalis basa atau diterima oleh suatu katalis asam.

Asam Lewis    : Akseptor pasangan electron

Basa Lewis      : Donor pasangan electron

Katalis Asam Spesifik Dan Umum

Laju reaksi ditemukan pada H⁺ dan H₃O⁺ dalam larutan dimana laju naik ketika ph turun, contoh umumnya adalah hidrolisis asetal sederhana, dinyatakan dalam

Yang dikenal sebagai katalis asam spesifik, spesifik karena H₃O⁺ merupakan satu-satunya spesies asam yang mengkatalis reaksi. Laju reaksi ditemukan tidak terpengaruh oleh penambahan donor potensial lainnya (asam) seperti NH₄⁺, jika ph dari H₃O⁺ tidak berubah, secara tidak langsung, dengan penambahan donor potensial lainnya (asam) . reaksi mekanisme hidrolisis asetal dapat digambarkan seperti dibawah ini: 

Dan katalis asam spesifik ditemukan menjadi karakteristik reaksi. Di mana terdapat protonasi cepat yang dapat dibalik dari substrat sebelum langkah lambat dan membatasi laju. Reaksi juga tidak hanya oleh h3o yang mengkatalisasi tetapi oleh asam lain dalam sistem juga. Dalam hidrolisis orthoester seperti MeC(OEt)₃ dengan adanya asam, HA ditemukan bahwa:

Ini dikenal sebagai katalis asam umum, karena katalisnya dibuat oleh donor proton secara umum, dan bukan oleh H₃O⁺ sendiri. Katalis asam umum seringkali hanya menjadi penting pada tingkat pHs pH 7 ketika [H₃O ⁺]  10^-7. Katalis asam umum masih akan terjadi pada pH yang lebih rendah, tetapi kemudian dapat ditutupi oleh kontribusi yang lebih besar oleh H₃O. Hidrolisis orthoester akan beralanjut. 

Dan katalis asam umum adalah karakteristik reaksi di mana protonasi substrat lambat. Pembatasan tarif dan diikuti dengan konversi cepat antara menjadi produk.

Katalis Basa Spesifik Dan Umum

Perbedaan yang persis sama dapat dibuat atas katalis dengan basa seperti yang dibuat di atas untuk asam. Jadi dalam katalis basa spesifik, laju reaksi sekali lagi ditemukan menjadi pH, kali ini naik pada kenaikan pH [OH]. Sehingga dalam pembalikan kondensasi aldol ditemukan bahwa

Reaksi yang terjadi yaitu:

Dengan analogi dengan asam di atas, katalis basa spesifik ditemukan sebagai karakteristik reaksi di mana terdapat pelepasan proton yang cepat, reversibel, dari substrat sebelum tahap pembatasan laju yang lambat. Dalam katalis basa umum, basa selain OH juga terlibat. Jadi katalis dasar brominasi aseton dalam buffer asetat dinyatakan:

Reaksi yang terjadi yaitu:

Sekali lagi dengan analogi asam di atas, katalis basa umum ditemukan karakteristik reaksi di mana pelepasan proton dari substrat lambat. Pembatasan laju, dan diikuti dengan konversi cepat zat menjadi produk.