---
title: "Substitusi Nukleofilik"
book: "Kimia Universitas — Tahun 1"
subject: chemistry
language: id
chapter: 19
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/19-substitusi-nukleofilik
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Bab 19 — Substitusi Nukleofilik

Ambillah sebotol (*S*)-2-bromobutana, sebuah [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) tunggal yang memutar cahaya terpolarisasi. Jika dipanaskan dengan natrium hidroksida dalam [pelarut polar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) aprotik, zat itu menghasilkan butan-2-ol yang juga merupakan [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) tunggal — tetapi [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) yang lain, (*R*): reaksi itu telah membalik molekulnya seperti payung yang terbalik ditiup angin. Jika dibiarkan dalam air hangat, bromida yang sama menghasilkan butan-2-ol yang sebagian rasemat. Perubahan keseluruhan yang sama, gugus OH menggantikan atom Br, mengikuti dua jalan yang berbeda. Bab ini menetapkan kedua mekanisme itu dari [hukum lajunya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order), menjelaskan stereokimianya, dan memberikan aturan-aturan yang menentukan di antara keduanya — pemakaian penuh pertama alat-alat dari bab kinetika dan bab efek elektronik.

**Yang sudah kamu ketahui.**

[Hukum laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order), [tahap elementer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-elementary-step), [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds), dan [pendekatan keadaan tunak](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-qssa) terdapat pada Bab [8](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#ch-b1-rate-laws) dan [9](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#ch-b1-elementary-steps); [konfigurasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-isomers), gambar Cram, dan [aktivitas optis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-optical-activity) pada [Bab 16](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#ch-b1-stereochemistry-in-depth); [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile), [elektrofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile), [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile), dan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) pada [Bab 18](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#ch-b1-electronic-effects); [pelarut protik](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) dan aprotik pada [Bab 4](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#ch-b1-intermolecular-forces-solvents).

## 19.1 Substitusi dan para pelakunya

**Definisi 19.1 (Substitusi nukleofilik, substrat).**

*Substitusi nukleofilik* adalah penggantian, pada karbon jenuh, [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) Y oleh [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) Nu: $\mathrm{Nu^-} + \mathrm{R{-}Y} \to \mathrm{R{-}Nu} +
\mathrm{Y^-}$. Senyawa R–Y adalah *substrat*; karbon yang membawa Y bersifat elektrofilik karena ikatan C–Y terpolarisasi ke arah Y.

Haloalkana adalah [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) yang khas, dengan $\ce{Cl-}$, $\ce{Br-}$, atau $\ce{I-}$ sebagai [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile). Hidroksida menghasilkan alkohol; alkoksida menghasilkan eter; sianida menghasilkan nitril (bertambah satu karbon); amonia dan amina menghasilkan amina; iodida bertukar dengan halida-halida lain. Air dan alkohol, yang dipakai sebagai pelarut, juga dapat berperan sebagai [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile): substitusinya lalu disebut [solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1).

## 19.2 Mekanisme SN2

Ketika bromometana bereaksi dengan hidroksida di dalam air, menggandakan salah satu konsentrasi menggandakan lajunya: $v = k[\ce{CH3Br}][\ce{OH-}]$, reaksi berorde satu terhadap setiap pereaksi.

**Definisi 19.2 (Mekanisme SN2, inversi Walden).**

*Mekanisme SN2* (substitusi, nukleofilik, bimolekuler) adalah satu [tahap elementer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-elementary-step) tunggal tempat [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) menyerang karbon dari sisi yang berlawanan dengan [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) sementara gugus itu lepas. Ketiga substituen lain pada karbon itu terbalik, seperti payung yang terbalik: *inversi Walden*.

![Reaksi SN2 hidroksida dengan (S)-2-bromobutana. Nukleofil menyerang sisi yang berlawanan dengan brom (panah lengkung); pada keadaan transisi ikatan O–C sedang terbentuk sementara ikatan C–Br putus; produknya (R)-butan-2-ol: ketiga gugus lain telah terbalik ke sisi yang lain.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-nucleophilic-substitution/fig-29ec79cc7510.svg)

*Reaksi SN2 hidroksida dengan (*S*)-2-bromobutana. [Nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) menyerang sisi yang berlawanan dengan brom ([panah lengkung](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-curly-arrow)); pada [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) ikatan O–C sedang terbentuk sementara ikatan C–Br putus; produknya (*R*)-butan-2-ol: ketiga gugus lain telah terbalik ke sisi yang lain.*

**Proposisi 19.3 (Hukum laju SN2).**

Untuk reaksi SN2, $v = k[\mathrm{RY}][\mathrm{Nu}]$.

**Bukti.** Mekanismenya adalah satu [tahap elementer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-elementary-step) bimolekuler; menurut hukum aksi massa untuk [tahap elementer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-elementary-step) ([Bab 9](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#ch-b1-elementary-steps)) lajunya sebanding dengan hasil kali konsentrasi kedua pihak. ∎

**Proposisi 19.4 (Stereokimia SN2).**

Reaksi SN2 pada karbon stereogenik menghasilkan satu [stereoisomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-isomers) tunggal, dengan susunan ketiga gugus yang tidak berubah terbalik: reaksi semacam ini bersifat stereospesifik.

**Bukti.** [Nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) hanya dapat mencapai sisi karbon yang kosong, berlawanan dengan [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile); ketiga gugus lain melewati sebuah bidang pada [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) dan berakhir di sisi yang lain. Ikatan baru mengarah ke tempat yang tidak ditempati ikatan lama: setiap molekul [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) menghasilkan susunan gugus yang merupakan bayangan cerminnya. Deskriptornya biasanya berubah dari (*S*) menjadi (*R*) atau sebaliknya, tetapi tidak selalu, karena deskriptor itu bergantung pada peringkat [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) dan [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile). ∎

**Definisi 19.5 (Reaksi stereospesifik).**

Sebuah reaksi disebut *reaksi stereospesifik* jika [substrat-substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) yang merupakan [stereoisomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-isomers) menghasilkan produk-produk yang berbeda secara [stereoisomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-isomers), setiap [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) menghasilkan produknya sendiri.

## 19.3 Mekanisme SN1

2-Bromo-2-metilpropana bereaksi dengan air dengan laju yang tidak bergantung pada konsentrasi [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile): $v = k[(\ce{CH3})_3\ce{CBr}]$. Sebuah tahap yang tidak melibatkan [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) pasti menentukan lajunya.

**Definisi 19.6 (Mekanisme SN1, rasemisasi, solvolisis).**

*Mekanisme SN1* (substitusi, nukleofilik, unimolekuler) mempunyai dua tahap: [heterolisis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-cleavage) ikatan C–Y yang lambat, yang menghasilkan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates), lalu adisi [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) yang cepat pada [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) itu. Reaksi yang mengubah satu [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) tunggal menjadi campuran keduanya adalah *rasemisasi*; substitusi yang [nukleofilnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) adalah pelarut adalah *solvolisis*.

![Solvolisis SN1 2-bromo-2-metilpropana di dalam air: ionisasi yang lambat menjadi karbokation tersier, lalu penangkapan oleh air dan pelepasan sebuah proton. Bawah: karbokation sekunder yang kiral (dari 2-bromobutana) berbentuk datar, dan air menyerang kedua sisinya dengan peluang yang sama.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-nucleophilic-substitution/fig-2cf339c4646c.svg)

*[Solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) SN1 2-bromo-2-metilpropana di dalam air: ionisasi yang lambat menjadi [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) tersier, lalu penangkapan oleh air dan pelepasan sebuah proton. Bawah: [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) sekunder yang [kiral](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-stereocentre) (dari 2-bromobutana) berbentuk datar, dan air menyerang kedua sisinya dengan peluang yang sama.*

**Proposisi 19.7 (Hukum laju SN1).**

Untuk [mekanisme SN1](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1), jika [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) ditangkap jauh lebih cepat daripada kembali menjadi [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution), $v = k_1[\mathrm{RY}]$, tidak bergantung pada [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile).

**Bukti.** Tahap-tahapnya: $\mathrm{RY} \rightleftharpoons \mathrm{R^+} + \mathrm{Y^-}$ ($k_1$, $k_{-1}$), $\mathrm{R^+} + \mathrm{Nu} \to \mathrm{RNu}$ ($k_2$). [Karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) adalah [zat antara reaktif](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates): menurut [pendekatan keadaan tunak](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-qssa) ([Bab 9](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#ch-b1-elementary-steps)), $k_1[\mathrm{RY}] =
k_{-1}[\mathrm{R^+}][\mathrm{Y^-}] + k_2[\mathrm{R^+}][\mathrm{Nu}]$, sehingga $v = k_2[\mathrm{R^+}][\mathrm{Nu}] = \dfrac{k_1k_2[\mathrm{RY}][\mathrm{Nu}]}
{k_{-1}[\mathrm{Y^-}] + k_2[\mathrm{Nu}]}$. Jika $k_2[\mathrm{Nu}] \gg
k_{-1}[\mathrm{Y^-}]$ ungkapan ini tereduksi menjadi $k_1[\mathrm{RY}]$: tahap pertama adalah [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds). ∎

**Proposisi 19.8 (Stereokimia SN1).**

Reaksi SN1 pada karbon stereogenik menghasilkan kedua [konfigurasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-isomers): reaksi itu tidak stereospesifik, dan menyebabkan [rasemisasi](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) jika tidak ada yang membedakan kedua sisi [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates).

**Bukti.** [Karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) itu datar ([Bab 18](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#ch-b1-electronic-effects)): kedua sisinya saling merupakan bayangan cermin. Jika [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) telah menjauh sebelum penangkapan, [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) menyerang kedua sisi dengan laju yang sama, sehingga menghasilkan kedua [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) dalam jumlah yang sama. Dalam praktik ion yang pergi masih menutupi satu sisi untuk beberapa saat, dan sering teramati sedikit kelebihan inversi. ∎

![Profil energi skematis. SN2: satu keadaan transisi, dengan lima gugus di sekitar karbon. SN1: sawar pertama yang lebih tinggi (ionisasi, tahap penentu laju), karbokation dalam sebuah lembah yang dangkal, lalu sawar kecil menuju penangkapannya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-nucleophilic-substitution/fig-12719791f66f.svg)

*[Profil energi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) skematis. SN2: satu [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile), dengan lima gugus di sekitar karbon. SN1: sawar pertama yang lebih tinggi (ionisasi, [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds)), [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) dalam sebuah lembah yang dangkal, lalu sawar kecil menuju penangkapannya.*

## 19.4 Penentu mekanisme

**Proposisi 19.9 (Substrat).**

[Substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) metil dan primer bereaksi melalui SN2; [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) tersier melalui SN1; [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) sekunder melalui salah satunya, bergantung pada faktor-faktor lain. [Substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) alilik dan benzilik bereaksi cepat melalui keduanya.

**Bukti.** SN2 memerlukan ruang di belakang karbon: setiap gugus alkil yang menggantikan hidrogen membuat [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile), yang membawa lima gugus, menjadi lebih padat dan memperlambat reaksinya; tiga gugus menghalanginya sama sekali. SN1 memerlukan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) yang stabil: urutan kestabilan ([Proposisi 18.8](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#prop-b1-electronic-effects-carbocation-order)) membuat ionisasi cepat untuk [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) tersier, mungkin untuk sekunder, dan terlalu lambat untuk [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) primer dan metil. [Karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) alilik dan benzilik distabilkan oleh resonansi, dan sistem $\pi$ yang sama menstabilkan [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) SN2. ∎

**Proposisi 19.10 (Gugus pergi).**

Kedua mekanisme makin cepat makin baik [gugus perginya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile), yaitu makin lemah basa yang terbentuk darinya: $\ce{I-} > \ce{Br-} > \ce{Cl-} \gg \ce{F-}$; $\ce{OH-}$ dan $\ce{RO-}$ tidak lepas.

**Bukti.** Pada keduanya, ikatan C–Y putus pada atau sebelum [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds), dan [keadaan transisinya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) membawa sebagian muatan negatif pada Y. Gugus yang mengikat muatan negatif dengan baik — basa konjugasi sebuah [asam kuat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) — menurunkan [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) itu. $\ce{HI}$, $\ce{HBr}$, dan $\ce{HCl}$ adalah [asam kuat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid), $\ce{HF}$ [asam lemah](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) ($\mathrm{p}K_a$ 3.2), air dan alkohol asam yang sangat lemah: $\ce{OH-}$ dan $\ce{RO-}$ adalah [basa kuat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) dan [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) yang buruk. ∎

**Proposisi 19.11 (Pelarut).**

[Pelarut polar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) protik (air, alkohol) mendukung SN1; [pelarut polar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) aprotik (propanon, dimetil sulfoksida, dimetilformamida) mendukung SN2 dengan [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) anionik.

**Bukti.** SN1 menghasilkan dua ion dari [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) netral: [pelarut polar](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) protik menstabilkan keduanya, kation melalui [pasangan elektron bebasnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) dan anion melalui [ikatan hidrogen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-hbond), serta menurunkan sawar ionisasi. Pada SN2 muatan [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) anionik tersebar pada [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile); [pelarut protik](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes), yang mengikat anion kecil itu dengan kuat melalui [ikatan hidrogen](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-hbond), memperlambatnya, sedangkan [pelarut aprotik](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes) membiarkan anion itu bebas dan reaktif ([Bab 4](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#ch-b1-intermolecular-forces-solvents)). ∎

**Metode 19.12 (Memilih mekanisme).**

1. [Substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) : metil atau primer $\to$ SN2; tersier $\to$ SN1; sekunder $\to$ lanjutkan.
2. [Nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) : kuat dan anionik ( $\ce{OH-}$ , $\ce{RO-}$ , $\ce{CN-}$ , $\ce{I-}$ ) $\to$ SN2; lemah dan netral (air, alkohol) $\to$ SN1.
3. Pelarut: aprotik $\to$ SN2; protik $\to$ SN1.
4. Ramalkan stereokimianya (inversi atau [rasemisasi](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) ) dan periksalah bahwa [basa kuat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) tidak justru menyebabkan eliminasi ( [Bab 20](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/20-eliminasi#ch-b1-elimination) ).

|  | SN2 | SN1 |
| --- | --- | --- |
| tahap | satu | dua, melalui [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) |
| [hukum laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) | $k[\mathrm{RY}][\mathrm{Nu}]$ | $k[\mathrm{RY}]$ |
| [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) | metil $>$ primer $>$ sekunder | tersier $>$ sekunder |
| [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) | kuat, anionik | lemah, netral (sering kali pelarutnya) |
| pelarut | polar aprotik | polar protik |
| stereokimia | inversi (stereospesifik) | [rasemisasi](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) (umumnya) |

*Kedua mekanisme berdampingan.*

## 19.5 Latihan

**Latihan 19.1 ★.**

Tuliskan produk-produk: bromoetana dengan natrium hidroksida; iodometana dengan natrium etoksida; 1-kloropropana dengan kalium sianida; bromometana dengan amonia (tahap pertama). Tentukan [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution), [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile), dan [gugus perginya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile).

**Solusi Latihan 19.1.**

$\ce{CH3CH2OH + Br-}$; $\ce{CH3OCH2CH3 + I-}$; $\ce{CH3CH2CH2CN + Cl-}$; $\ce{CH3NH3+ + Br-}$. [Substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution): haloalkana-haloalkana itu; [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile): $\ce{OH-}$, $\ce{CH3CH2O-}$, $\ce{CN-}$, $\ce{NH3}$; [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile): ion-ion halida.

**Latihan 19.2 ★.**

Untuk reaksi $\mathrm{RY} + \mathrm{Nu}$ dengan $v = k[\mathrm{RY}][\mathrm{Nu}]$, apa yang terjadi pada [laju awal](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-initial-rate) jika $[\mathrm{Nu}]$ dijadikan tiga kali? Jika kedua konsentrasi dibuat setengahnya? Pertanyaan yang sama jika $v = k[\mathrm{RY}]$.

**Solusi Latihan 19.2.**

Orde dua: tiga kali; keduanya dibuat setengahnya, dibagi 4. Orde satu hanya terhadap RY: tidak berubah; setengahnya.

**Latihan 19.3 ★.**

Ramalkan mekanismenya (SN1 atau SN2): 1-bromobutana dengan natrium iodida dalam propanon; 2-bromo-2-metilpropana di dalam air; bromometana dengan hidroksida; 2-bromobutana dalam etanol tanpa tambahan basa.

**Solusi Latihan 19.3.**

SN2 (primer, [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) yang baik, aprotik); SN1 (tersier, air); SN2 (metil, [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) kuat); [solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) SN1 (sekunder, [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) netral yang lemah, [pelarut protik](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes)), mungkin disertai sebagian SN2.

**Latihan 19.4 ★.**

Gambarlah produk reaksi SN2 sianida dengan (*R*)-2-bromobutana dalam [representasi Cram](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-representations) dan tentukan deskriptornya.

**Solusi Latihan 19.4.**

Sianida mengambil tempat yang berlawanan dengan brom dan ketiga gugus lainnya terbalik. Pada produknya gugus CN berperingkat pertama, seperti Br sebelumnya, dengan peringkat lainnya tidak berubah: susunan yang terbalik mempunyai deskriptor yang berlawanan, (*S*)-2-metilbutananitril.

**Latihan 19.5 ★★.**

Tuliskan [mekanisme SN1](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) lengkap hidrolisis 2-bromo-2-metilpropana, dengan [panah lengkung](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-curly-arrow), termasuk pelepasan protonnya. Mengapa [hukum lajunya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) berorde satu padahal tiga spesies terlibat?

**Solusi Latihan 19.5.**

1. [Heterolisis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-cleavage): panah dari ikatan C–Br ke Br, menghasilkan $\ce{(CH3)3C+}$ dan $\ce{Br-}$ (lambat). 2. [Sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) air menuju karbon kationik: $\ce{(CH3)3C-OH2+}$. 3. [Sepasang elektron bebas](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/3-struktur-lewis-resonansi-dan-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis) molekul air lain mengambil sebuah proton gugus $\ce{OH2+}$, dengan pasangan O–H kembali ke oksigen. Hanya tahap pertama yang lambat yang menentukan laju; air, pelarutnya, begitu berlebih sehingga konsentrasinya tidak berubah.

**Latihan 19.6 ★★.**

Jelaskan mengapa 1-bromo-2,2-dimetilpropana, sebuah bromida primer, bereaksi sangat lambat melalui SN2 dan tidak bereaksi melalui SN1.

**Solusi Latihan 19.6.**

Karbon yang membawa Br bersifat primer, tetapi di sebelahnya gugus tert-butil mengisi ruang di belakang ikatan C–Br: [keadaan transisi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) SN2 sangat padat. SN1 akan memerlukan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) primer, yang terlalu tidak stabil.

**Latihan 19.7 ★★.**

(*S*)-2-iodooktana kehilangan [aktivitas optisnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-optical-activity) jika disimpan dalam propanon dengan natrium iodida, walaupun tidak terbentuk senyawa baru. Jelaskan, lalu nyatakan mengapa laju hilangnya [aktivitas optis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-optical-activity) dua kali laju substitusinya.

**Solusi Latihan 19.7.**

Iodida menggantikan iodida melalui SN2, setiap kali dengan inversi: (*S*) menjadi (*R*) sampai keduanya sama banyak, sebuah [campuran rasemat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers). Setiap substitusi mengubah satu molekul (*S*) menjadi satu molekul (*R*): rotasinya turun senilai dua molekul, sehingga rotasi meluruh dua kali lebih cepat daripada laju substitusi [substratnya](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution).

**Latihan 19.8 ★★.**

Urutkan menurut laju SN2 dengan iodida: 2-bromo-2-metilpropana, bromometana, 2-bromopropana, 1-bromopropana. Urutkan senyawa-senyawa yang sama menurut laju [solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) SN1.

**Solusi Latihan 19.8.**

SN2: bromometana $>$ 1-bromopropana $>$ 2-bromopropana $>$ 2-bromo-2-metilpropana (kepadatan ruang). SN1: urutan sebaliknya (kestabilan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates)), dengan bromometana dan 1-bromopropana hampir tidak bereaksi.

**Latihan 19.9 ★★.**

Sebuah bromida sekunder yang murni secara optis mengalami [solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1); produknya memutar cahaya sebesar $12\,\%$ dari nilai yang diharapkan untuk inversi murni. Tentukan perbandingan kedua [enantiomer](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-enantiomers) produk itu dan tafsirkan.

**Solusi Latihan 19.9.**

$x_{\text{inv}} - x_{\text{ret}} = 0.12$ dan $x_{\text{inv}} + x_{\text{ret}} = 1$: $56\,\%$ terinversi, $44\,\%$ tertahan. Sebagian besar [rasemisasi](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) SN1, dengan sedikit kelebihan inversi: bromida yang pergi masih menutupi sisinya ketika air datang.

**Latihan 19.10 ★★★.**

Turunkan [hukum laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) SN1 yang umum dengan [pendekatan keadaan tunak](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-qssa), lalu tunjukkan bahwa menambahkan ion [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) $\ce{Y-}$ pada awal reaksi memperlambat reaksinya ([efek ion senama](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/11-pengendapan-dan-kelarutan#def-b1-precipitation-common-ion) dalam kinetika). Dengan syarat apakah efek ini dapat diabaikan?

**Solusi Latihan 19.10.**

$v = k_1k_2[\mathrm{RY}][\mathrm{Nu}]/(k_{-1}[\mathrm{Y^-}] + k_2[\mathrm{Nu}])$ ([Proposisi 19.7](#prop-b1-nucleophilic-substitution-sn1-law)). Menambahkan $\ce{Y-}$ memperbesar penyebutnya: lebih banyak [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) yang kembali menjadi [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) alih-alih ditangkap, dan lajunya turun. Dapat diabaikan jika $k_2[\mathrm{Nu}] \gg k_{-1}[\mathrm{Y^-}]$, seperti ketika [nukleofilnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) adalah pelarut.

**Latihan 19.11 ★★★.**

Dua [waktu paruh](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-half-life) untuk reaksi bromometana dengan hidroksida: dengan $[\ce{OH-}]_0 = [\ce{CH3Br}]_0 = C_0$, tunjukkan bahwa $1/[\ce{CH3Br}] = 1/C_0 +
kt$ dan tentukan $t_{1/2}$. Dengan $[\ce{OH-}]_0 = 50\,C_0$, tunjukkan bahwa peluruhannya eksponensial dan tentukan $t_{1/2}$. Data latihan ini: $k =
2.0 \times 10^{-4}\,\mathrm{L}/(\mathrm{mol}\,\mathrm{s})$, $C_0 = 0.010\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$.

**Solusi Latihan 19.11.**

Konsentrasi sama: $-\mathrm{d}c/\mathrm{d}t = kc^2$, $1/c = 1/C_0 + kt$, $t_{1/2} = 1/(kC_0) = 5.0 \times 10^{5}\,\mathrm{s}$ (sekitar enam hari). Dengan hidroksida berlebih lima puluh kali, $[\ce{OH-}] \approx 50C_0$ tetap: $c = C_0
e^{-k't}$ dengan $k' = 50kC_0 = 1.0 \times 10^{-4}\,\mathrm{s}^{-1}$, $t_{1/2} = \ln 2/k' =
6.9 \times 10^{3}\,\mathrm{s}$, sekitar dua jam.

**Latihan 19.12 ★★★.**

Jelaskan mengapa sebuah alkohol, $\ce{ROH}$, tidak bereaksi dengan natrium bromida, tetapi bereaksi dengan asam bromida pekat menghasilkan $\ce{RBr}$. Tuliskan mekanismenya untuk alkohol tersier dan untuk alkohol primer.

**Solusi Latihan 19.12.**

Bromida harus mengusir $\ce{OH-}$, [basa kuat](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/10-kesetimbangan-asambasa-dan-metode-reaksi-predominan#def-b1-predominant-reaction-strong-acid) dan [gugus pergi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) yang buruk: tidak ada reaksi. Dalam HBr pekat, OH terprotonasi menjadi $\ce{-OH2+}$, yang [gugus perginya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) adalah air. Alkohol tersier: air lepas, menghasilkan [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates), yang ditangkap oleh $\ce{Br-}$ (SN1). Alkohol primer: $\ce{Br-}$ menyerang karbon $\ce{R-OH2+}$ dari belakang sementara air lepas (SN2).

## 19.6 Soal: Solvolisis tert-Butil Klorida

**Soal 19.1.**

Soal akhir pekan — orde dan tetapan laju dari data konduktivitas, waktu paruh, mekanisme dan stereokimianya, serta energi aktivasi solvolisis itu

2-Kloro-2-metilpropana (tert-butil klorida) dilarutkan, pada konsentrasi yang kecil, dalam campuran air–propanon. [Solvolisisnya](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) $\ce{(CH3)3CCl + H2O -> (CH3)3COH + H+ + Cl-}$ menghasilkan ion, dan konduktivitas larutan $\kappa$, yang sebanding dengan jumlah ion yang terbentuk, direkam. Sesudah waktu yang sangat lama konduktivitas itu mencapai $\kappa_\infty = 2.000\,\mathrm{mS}/\mathrm{cm}$ pada kedua suhu. Hasil pengukuran ($\mathrm{mS}/\mathrm{cm}$):

| $t$ (min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 45 | 60 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| $\kappa$, $25.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ | 0 | 0.172 | 0.329 | 0.473 | 0.605 | 0.835 | 1.110 | 1.321 |
| $\kappa$, $35.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ | 0 | 0.507 | 0.885 | 1.168 | 1.379 | 1.654 | 1.856 | 1.940 |

**Bagian I — Ordenya.**

1. Mengapa konduktivitas sebanding dengan jumlah [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) yang telah bereaksi?
2. Nyatakan $[\mathrm{RCl}]/[\mathrm{RCl}]_0$ dalam $\kappa$ dan $\kappa_\infty$ .
3. Tuliskan hukum terintegrasi reaksi orde satu dan besaran yang harus digrafikkan terhadap $t$ untuk mengujinya.
4. Hitunglah $\ln(\kappa_\infty - \kappa)$ pada $25.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ untuk setiap waktu.
5. Apakah grafiknya berupa garis lurus? Simpulkan ordenya.
6. Air sangat berlebih. Apa yang tersembunyi dalam orde itu karena hal ini?

**Bagian II — [Tetapan laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) dan [waktu paruh](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-half-life).**

7. Tentukan [tetapan laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) pada $25.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , dalam $\mathrm{s}^{-1}$ .
8. Hitunglah [waktu paruhnya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-half-life) .
9. Pada waktu berapakah $90\,\%$ [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) telah terpakai?
10. Tentukan [tetapan laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) pada $35.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .
11. Dengan faktor berapakah laju bertambah untuk sepuluh derajat?
12. Periksalah satu nilai deret $35\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ terhadap hukum itu.

**Bagian III — Mekanismenya.**

13. Mekanisme apakah yang diisyaratkan oleh [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) dan pelarutnya?
14. Tuliskan mekanisme itu dengan [panah lengkung](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-curly-arrow) .
15. Tunjukkan bahwa mekanisme itu sesuai dengan orde yang diperoleh.
16. Menambahkan natrium hidroksida $0.01\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ hampir tidak mengubah laju hilangnya klorida. Mengapa?
17. Percobaan yang sama dengan klorida tersier yang [kiral](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-stereocentre) , 3-kloro-3-metilheksana, yang murni secara optis, menghasilkan alkohol dengan [aktivitas optis](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-optical-activity) hampir nol. Jelaskan.
18. Gambarlah [profil energi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-energy-profile) reaksinya dan tandai [tahap penentu lajunya](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds) .
19. Mengapa 1-klorobutana hampir tidak bereaksi pada kondisi yang sama?

**Bagian IV — [Energi aktivasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-activation-energy).**

20. Tuliskan [hukum Arrhenius](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#thm-b1-rate-laws-arrhenius) .
21. Nyatakan $E_a$ dari kedua [tetapan laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) .
22. Hitunglah $E_a$ ( $R = 8.314\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol})$ ).
23. Apa yang diukur oleh energi ini, dalam mekanisme itu?
24. Ramalkan [tetapan laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-order) pada $45.0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .
25. Nyatakan [energi aktivasi](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/8-kinetika-kimia-hukum-laju#def-b1-rate-laws-activation-energy) [solvolisis](#def-b1-nucleophilic-substitution-sn1) itu, sampai dua angka penting.

**Solusi Soal 19.1.**

**1.** Setiap molekul yang bereaksi menghasilkan satu $\ce{H+}$ dan satu $\ce{Cl-}$; konduktivitas adalah jumlah sumbangan ion-ion, yang sebanding dengan jumlah ion. **2.** $[\mathrm{RCl}]/[\mathrm{RCl}]_0 = (\kappa_\infty -
\kappa)/\kappa_\infty$. **3.** $\ln[\mathrm{RCl}] = \ln[\mathrm{RCl}]_0 - kt$: grafikkan $\ln(\kappa_\infty - \kappa)$ terhadap $t$. **4.** 0.693, 0.603, 0.513, 0.423, 0.333, 0.153, $-0.117$, $-0.387$. **5.** Ya, kemiringannya $-0.0180$ per menit di seluruh data: orde satu. **6.** Orde apa pun terhadap air: konsentrasinya tetap (degenerasi orde). **7.** $k = 0.0180/60 = 3.0 \times 10^{-4}\,\mathrm{s}^{-1}$. **8.** $t_{1/2} = \ln 2/k = 2.3 \times 10^{3}\,\mathrm{s}$, $38.5\,\mathrm{min}$. **9.** $\ln 10/k = 7.7 \times 10^{3}\,\mathrm{s}$, $128\,\mathrm{min}$. **10.** $\ln(\kappa_\infty - \kappa)$: 0.693 pada $t = 0$, 0.109 pada $10\,\mathrm{min}$, dan seterusnya: kemiringan $-0.0584$ per menit, $k = 9.7 \times 10^{-4}\,\mathrm{s}^{-1}$. **11.** $9.7/3.0 = 3.2$. **12.** Pada $30\,\mathrm{min}$: $2.000(1 - e^{-0.0584 \times 30}) = 1.653$, terukur 1.654. **13.** SN1: [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution) tersier, [pelarut protik](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/4-gaya-antarmolekul-dan-pelarut#def-b1-intermolecular-forces-solvents-solvent-classes), [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) netral. **14.** Seperti pada [Latihan 19.5](#exo-b1-nucleophilic-substitution-5), dengan Cl. **15.** Ionisasi yang lambat hanya melibatkan [substrat](#def-b1-nucleophilic-substitution-substitution): $v =
k[\mathrm{RCl}]$. **16.** Hidroksida hanya dapat berperan pada tahap penangkapan yang cepat, sesudah ionisasi yang menentukan laju; lajunya tidak bergantung padanya. **17.** [Karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) itu datar dan [akiral](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/16-stereokimia-lanjut#def-b1-stereochemistry-in-depth-stereocentre); air menyerang kedua sisinya sama banyak: alkohol rasemat. **18.** Sawar pertama yang tinggi (ionisasi) menuju [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) dalam lembah yang dangkal, lalu sawar rendah menuju penangkapan: tahap pertama adalah [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds). **19.** Zat itu akan membentuk [karbokation](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-intermediates) primer (terlalu tidak stabil), dan air terlalu lemah sebagai [nukleofil](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/18-efek-elektronik-dan-zat-antara-reaktif#def-b1-electronic-effects-nucleophile) untuk SN2 yang cepat. **20.** $k = A\,e^{-E_a/RT}$. **21.** $E_a = R\ln(k_2/k_1)/(1/T_1 - 1/T_2)$. **22.** $E_a = 8.314 \times \ln(9.74/3.00)/(1/298.15 - 1/308.15) =
9.0 \times 10^{4}\,\mathrm{J}/\mathrm{mol}$. **23.** Tinggi sawar ionisasi, yaitu [tahap penentu laju](https://one-course.com/books/chemistry/2/id/chapter/9-mekanisme-reaksi-tahap-elementer-dan-pendekatan#def-b1-elementary-steps-rds). **24.** $k = 3.0 \times 10^{-4} \exp\bigl(\frac{90\,000}{8.314}
(\frac{1}{298.15} - \frac{1}{318.15})\bigr) = 2.9 \times 10^{-3}\,\mathrm{s}^{-1}$. **25.** **$E_a = 90\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$**.