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.
Radikal bebas mempunyai elektron yang tak berpasangan. Dengan demikian radikal bebas sangat reaktif terhadap senyawa lain atau terhadap jenisnya sendiri. Walaupun demikian, ada sejumlah radikal bebas yang mempunyai "umur" yang panjang karena kestabilannya, yang dikategorikan sebagai berikut
- Radikal Stabil
Ada juga contoh radikal tiazil, yang mana mempunyai reaktivitas yang rendah dan stabilitas termodinamika yang tinggi dengan stabilisasi resonansi π yang terbatas.
- Radikal Kokoh
- Diradikal
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:
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.
Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam molekul Cl2.
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
Cl2 → Cl• + Cl•
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.- Propagasi
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
Cl• + •CH3 → CH3Cl
Struktur kimia
Atom terdiri dari nucleus, proton, dan electron. Jumlah
proton (bermuatan positif) dalam nucleus menentukan jumlah dari electron (bermuatan
negative) yang mengelilingi atom tersebut. Electron berperan dalam reaksi kimia
dan merupakan bahan yang menggabungkan atom-atom untuk membentuk suatu molekul.
Electron mengelilingi atau mengorbit suatu atom dalam satu atau lebih lapisan. Jika
satu lapisan penuh maka, electron akan mengisi lapisan kedua. Lapisan kedua
akan penuh jika memiliki 8 elektron dan seterusnya. Gambaran struktur terpenting
sebuah atom dalam menentukan sifat kimianya adalah jumlah electron pada lapisan
luarnya. Suatu bahan yang lapisan luarnya penuh tidak akan terjadi reaksi kimia.
Karena atom-atom berusaha untuk mencapai kestabilan maksimum, sebuah atom akan
selalu mencoba untuk melengkapi lapisan luarnya dengan:
A.menambah atau
mengurangi electron untuk mengisi atau mengosongkan lapisan luarnya
B.membagi electron-elektron
dengan cara bergabung bersama atom yang lain dalam rangka melengkapi lapisan
luarnya.
Atom seringkali
melengkapi lapisan luarnya, dengan cara membagi lapisan electron-elektron
bersama atom yang lain. Dengan berbagi elekron atom-atom tersebut bergabung
bersama dan mencapai stabilitas maksimum untuk membentuk molekul. Oleh karena
radikal bebas sangat reaktif maka mampunyai spesifitas yang rendah sehingga
dapat bereaksi dengan berbagai atom molekul lain, seperti protein, lemak,
karbohidrat dan DNA.
Dalam rangka mendapatkan stabilitas kimia, radikal
bebsa tidak dapat mempertahankan bentuk asli dalam waktu lama dan segera
berikatan dengan bahan disekitarnya. Radikal bebas akan menyerang molekul
stabil yang terdekat dan mengambil elekron zat yang diamil elektronnya akan
menjadi radikal bebas juga, sehingga akan memulai reaksi berantai yang akhirnya
terjadi kerusakan sel tersebut.