Jenis-Jenis Pereaksi Atau Reagen (Nukleofil, Elektrofil Dan Radikal Bebas)

Reagen adalah zat yang ditambahkan pada reaksi kimia. Reagen memiliki arti berbeda dengan reaktan. Reaktan adalah zat yang terdapat di awal suatu reaksi kimia atau sebelum terjadi reaksi kimia.

Nukleofil  

Nukleofil (Nuˉ) adalah atom, ion atau molekul berupa anion yang tertarik ke daerah yang bermuatan positif. Beberapa molekul polar yang bersifat netral juga dapat menjadi nukleofil asalkan mempunyai pasangan elektron bebas yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan sigma (ikatan yang terjadi ketika orbital atom saling tumpang-tindih dengan berorientasi sepanjang sumbu antar inti atom).

Nukleofil bisa disebut sebagai basa Lewis (pendonor pasangan elektron) yang mana bermuatan parsial negatif.

Elektrofil

Elektrofil ( E⁺) adalah atom, ion atau molekul berupa kation yang tertarik ke daerah yang bermuatan negatif atau pusat gugus yang kaya elektron. Elektrofil bisa disebut sebagai asam Lewis (penerima pasangan elektron) yang mana bermuatan parsial positif.

Radikal Bebas

Radikal bebas adalah atom, ion atau molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan atau pasangan elektron bebas. Radikal bebas tidak bermuatan positif dan juga tidak bermuatan negatif, tetapi sangat reaktif karena adanya pasangan elektron bebas tersebut.

Dalam penulisan reaksi kimia, radikal bebas dilambangkan dengan tanda titik, baik di samping kanan lambang atom, ion atau molekul maupun pada cincin senyawa hidrokarbon. Pergerakan elektron dari cincin senyawa hidrokarbon dilambangkan dengan garis. Radikal bebas dapat ditentukan dengan rumus Lewis yang mana terdapat satu elektron yang tidak berpasangan.

Contoh :

Penjelasan gambar

Atom C membutuhkan empat elektron bebas untuk mencapai kestabilan berdasarkan hukum oktet. Untuk itu, atom C mengambil masing-masing satu elektron dari tiga atom H dan satu atom O.

Atom H membutuhkan satu elektron bebas untuk mencapai kestabilan berdasarkan hukum duplet. Untuk itu, ketiga atom H mengambil masing-masing satu elektron dari atom C.

Atom O membutuhkan dua elektron bebas untuk mencapai kestabilan berdasarkan hukum oktet. Tetapi, karena CH₃ adalah senyawa metil yang bersifat relatif stabil, atom O hanya mendapat satu elektron bebas dari atom C. Dan satu elektron lagi tidak berpasangan. Hal ini menyebabkan atom O menjadi radikal bebas.

Radikal bebas bisa berupa atom manapun. Radikal bebas tidak bisa mempertahankan bentuk aslinya, sehingga akan secepatnya menyerang molekul stabil yang terdekat untuk mengambil elektron dari molekul tersebut. Molekul yang kehilangan elektronnya akan menjadi radikal bebas. Karena hal itu, radikal bebas dapat menyebabkan kerusakan sel pada molekul tersebut.

Karena sifatnya yang sangat reaktif, radikal bebas dapat memasangkan elektron bebas dengan elektron pada atom manapun. Tetapi, radikal bebas memiliki umur yang pendek. Radikal bebas hanya terjadi pada reaksi intermediet. Dengan kata lain, radikal bebas dapat disebut sebagai senyawa intermediet.

Radikal bebas dapat terbentuk secara in vivo (di dalam sel) maupun in vitro (di luar sel dengan menggunakan perangkat teknologi).

Pembentukan radikal bebas terdiri dari tiga tahap, yaitu :

- Tahap Inisiasi (Pembentukan Awal Radikal Bebas)

Radikal bebas terbentuk dari pemecahan homolitik/homolisis yang mana membutuhkan energi yang sangat besar. Energi biasanya berasal dari energi panas atau sinar UV. Pemecahan homolitik adalah pembelahan ikatan kovalen antara dua atom yang mana masing-masing atom berusaha mempertahankan satu elektronnya.

Radikal bebas dilambangkan dengan tanda titik di sisi atom (ada yang menuliskan titik di atas atom, tetapi ada pula yang menuliskan di sisi kanan atom). Pergerakan elektron dilambangkan dengan panah bermata tunggal (→) untuk membedakan dengan pemecahan heterolitik.

Apabila terdapat beberapa ikatan pada ikatan kovalen, maka ikatan yang terlemah yang akan mengalami pemecahan terlebih dahulu.

Berikut sekilas tentang pemecahan heterolitik

Pemecahan heterolitik adalah pembelahan ikatan kovalen yang mana salah satu atom akan mengambil dua elektron, sedangkan atom satunya tidak mendapatkan elektron. Pemecahan heterolitik akan menghasilkan anion (ion bermuatan negatif) dan kation (ion bermuatan positif). Pemecahan heterolitik dilambangkan dengan tanda panah bermata ganda (⇌) yang sering digunakan dalam reaksi kesetimbangan.

- Tahap Propagasi (Perambatan Atau Pembentukan Radikal Baru)

Proses pembentukan radikal baru akan terus berulang, sampai atom atau molekul mencapai benar-benar mencapai kestabilan. Radikal bebas yang terbentuk di awal akan berusaha mencari pasangan elektron untuk elektron tunggalnya agar mencapai kestabilan. Hal ini menyebabkan atom atau molekul yang kehilangan elektronnya menjadi radikal bebas yang baru. Dan radikal bebas yang baru berusaha untuk mencari pasangan elektron untuk elektron tunggalnya juga.

- Tahap Terminasi (Pengubahan Radikal Bebas)

Pada tahap ini, radikal bebas akan diubah menjadi radikal bebas yang stabil atau tidak reaktif. Tahap ini menyebabkan penurunan jumlah radikal bebas. Hal ini disebabkan karena penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.

Radikal Bebas Dalam Tubuh Manusia

Di dalam tubuh manusia, radikal bebas terbentuk melalui dua sumber, yaitu dari dalam tubuh (endogen) dan dari luar tubuh (eksogen). Radikal bebas yang berasal dari endogen, seperti dari hasil metabolisme tubuh, autoksidasi, oksidasi enzimatik dan respiratory burst.

Proses oksidasi makanan untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan mitokondria menyebabkan terjadinya transfer elektron (electron transport chain), sehingga terbentuk radikal bebas superoksida anion.

Keterangan :

Autooksidasi adalah oksidasi asam lemak tak jenuh yang menyebabkan terlepasnya atom hidrogen, sehingga terbentuk radikal bebas alkil yang akan bereaksi dengan oksigen (udara) dan membentuk radikal bebas peroksi. Proses ini dipicu oleh adanya ion logam, cahaya atau panas.

Oksidasi Enzimatik adalah oksidasi enzim yang menyebabkan terbentuknya radikal bebas di dalam tubuh.

Respiratory Burst adalah oksidasi sel fagositosis.

Radikal bebas yang berasal dari eksogen, seperti obat-obatan, asap rokok, sinar UV, zat pemicu radikal yang terkandung dalam makanan dan polutan lain juga dapat masuk ke dalam tubuh manusia.

Radikal bebas yang berasal dari obat-obatan mengoksidasi sel dan membentuk radikal bebas. Radikal bebas yang terbentuk digunakan sebagai zat perantara yang dibutuhkan untuk berbagai reaksi enzim.

Radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh manusia menyebabkan sel kehilangan satu elektronnya, sehingga terjadi perubahan struktur DNA dan terjadi mutasi sel. Perubahan struktur DNA yang terjadi bertahun-tahun akan menimbulkan kanker. Selain itu, radikal bebas dapat menyebabkan kerusakan sel dan mengurangi kemampuan adaptasi sel, sehingga menimbulkan penyakit  serangan jantung, katarak dan menurunnya fungsi ginjal.

Namun, tubuh manusia dapat menetralisir secara langsung radikal bebas yang masuk, sehingga jumlah radikal bebas menjadi tidak berlebihan. 

Untuk menghambat proses oksidasi molekul agar radikal bebas tidak cepat terbentuk dalam tubuh manusia, maka dianjurkan untuk mengonsumsi makanan yang mengandung antioksidan, seperti kacang-kacangan, buah berry, brokoli, kol, kubis, sawi hijau, lobak, bawang merah, bawang putih, kayu manis, kunyit, cabai, jahe, teh hijau, teh hitam, anggur merah, cokelat, gandum, beras merah, minyak zaitun, minyak nabati, minyak kenari dan minyak gandum.

Tetapi, radikal bebas tak selamanya merugikan. Neutrofil (jenis sel darah putih) memproduksi radikal bebas untuk menghancurkan patogen yang masuk ke dalam tubuh manusia. Dalam produksi obat-obatan dan plastik, radikal bebas juga sering digunakan.