LAPORAN RESMI PAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI
Pemodelan Spektroskopi UV
Oleh :
AMRULLAH 13/347361/PA/15202 Jum’at, 15 April 2016 Asisten Pembimbing : Wiji Utami
Laboratorium Kimia Komputasi Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada 2016
Pemodelan Spektroskopi UV I.
Tujuan Analisis spectra UV senyawa dengan metode semiempiris
II.
Dasar Teori
Spektroskopi UV-Vis adalah teknik analisis spektroskopi yang menggunakan sumber radiasi elektromegnetik ultraviolet dan sinar tampak dengan menggunakan instrument spektrofotometer. Prinsip dari spektrofotometer UV-Vis adalah penyerapan sinar tampak untuk ultra violet dengan suatu molekul dapat menyebabkan terjadinya eksitasi molekul dari tingkat energi dasar (ground state) ketingkat energi yang paling tinggi (excited stated). Pengabsorbsian sinar ultra violet atau sinar tampak oleh suatu molekul umumnya menghasilkan eksitasi elektron ikatan, akibatnya panjang absorbsi maksimum dapat dikolerasikan dengan jenis ikatan yang ada didalam molekul (Hendayana. 1994). Spektrum ultraviolet dicatat berdasarkan oleh penyinaran sampel dengan sinar UV yang panjang gelombang terus berubah. Ketika panjang gelombang yang diberikan sesuai dengan tingkat energi yang dibutuhkan untuk mengeksitasi elektron ke tingkat yang lebih tinggi, maka energi tersebut akan diserap. Absorpsi ini dideteksi dan ditampilkan pada grafik panjang gelombang versus absorbansi menurut persamaan berikut.
Dimana I0 dalah intensitas cahaya awal yang ditembakkan dan I adalah intensitas cahaya yang tertransmisikan kedalam sampel. Jumlah sinar UV yang diabsorpsi dilampangakan sebagai molar absorptivity (ε) yaitu sebagai berikut (McMurry, 2012).
Dibenzalaseton adalah suatu senyawa yang disintesis dari dua molekul benzaldehida dan satu molekul aseton. Senyawa ini berwarna kuning berwujud padatan kristal dengan struktur berbentuk jarum. Struktur dasar dibenzalaseton adalah sebagai berikut
Dengan R = H, λ max molekul DBA murni tergantung konfigurasi molekul apakah (E,E) ; (E,Z) ; atau (Z,Z). Di mana (E,E) adalah pada sekitar 330 nm, (E,Z) pada 295 nm dan (Z,Z) pada 287 nm. (Sudha, dkk., 2012).
III.
Hasil dan Pembahasan III.
1. Hasil Gugus (R) -H -OH -OCH3 -NO2 -COOH -NH2 -COOCH3
III.
λ maksimum 304.45 306.40 307.51 373.90 302.74 296.40 302.75
2. Pembahasan
Dalam percobaan ini bertujuan untuk analisis spectra UV senyawa dengan metode semiempiris. Dalam percobaan ini dilakukan perhitungan panjang gelombang maksimum dari senyawa dibenzalaseton dengan gugus yang berbeda. Dalam percobaan ini digunakan tujuh gugus yaitu, -H, -OH, -OCH3, -NO2, -COOH, -NH2, dan -COOCH3. Dalam perhitungan ini digunakan metode semiempiris dengan parameterisasi ZINDO/S. Parameterisasi yang digunakan ini merupakan parameterisasi yang khusus digunakan untuk memprediksi keadaan transisi elektronik dalam daerah spektra UV-Vis yang melibatkan perhitungan CI. Parameterisasi dari metode semiempiris dapat bersumber dari data eksperimen maupun dari hasil perhitungan ab initio yang lebih teliti. Itulah sebabnya harus dilakukan pemilihan metode semiempiris dengan memperhatikan golongan senyawa yang akan dianalisis. Absorpsi UV-Vis dapat mengakibatkan terjadinya transisi elektronik, yaitu promosi elektron elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi, sebagai contoh pada 1,3-butadiene. Adapun skema transisi elektoniknya adalah sebagai berikut (McMurry, 2012).
Pada penyinaran dengan sinar ultraviolet (hv), 1,3-butadiena menyerap energi dan elektron π dipromosikan dari HOMO ke LUMO . Karena elektron dipromosikan dari π (bonding) ke π* (antibonding), yang disebut eksitasi π ke π*. Celah energi antara HOMO dan LUMO dari 1,3butadiena adalah sesuai dengan sinar UV yang panjang gelombang 217 nm sehingga terjadi taransisi elektron π ke π*.
Dalam senyawa dibenzalaseton terdapat gugus kromofor yang merupakan gugus yang menyerap cahaya baik itu menghasilkan warna atau tidak. Terdapat fenomena pergeseran λ dalam spektroskopi UV ini, yaitu pergeseran serapan maksimum ke arah λ yang lebih panjang (bathocrhomic) yang disebabkan terikatnya suatu gugus yang dapat memperpanjang konjugasi pada kromofor yang disebut ausokrom, biasanya subtituen ini adalah yang mempunyai pasangan elektron bebas. Sedangkan pergeseran serapan maksimum ke arah λ yang lebih pendek (hypsocromic) disebabkan oleh perubahan pelarut atau substituen yang sifatnya semakin polar. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan didapatkan panjang gelombang maksimum dari senyawa dibenzalaseton dengan gugus-gugus yang berbeda yaitu sebagai berikut.
Panjang Gelombang Maksimum 373.9
OH
OCH3
296.4
302.75
COOCH3
H
302.74
NH2
307.51
COOH
306.4
NO2
304.45
Dari data diatas dapat diketahui bahwa terjadi pegeseran panjang gelombang maksimum akibat pengaruh dari subtituen. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa subtituen -NO2 yang memiliki panjang gelombang maksimum yang paling besar yaitu 373.9 dan yang paling kecil adalah subtituen -NH2 yang memiliki panjang gelombang sebesar 296.4. Perbedaan nilai panjang gelombang maksimum ini dapat dipengaruhi oleh pelarut dan pasangan electron pada subtituennya. Dari hasil dapat dilihat bahwa gugus/subtituen yang menyebabkan terjadinya pergeseran batochromic adalah -COOH, -COOCH3, dan -NH2. Sedangkan gugus/subtituen yang menyebabkan terjadinya pergeseran hypsochromic adalah -OH, -OCH3, dan -NO2. Secara kualitatif bahwa makin besar kemampuan gugus R sebagai penarik elektron (elektron withdrawing/EW), maka makin kecil panjang gelombangnya. Hal ini bisa dijelaskan karena gugus EW akan menahan dan menarik elektron yang akan bertransisi. Hal ini akan mengakibatkan besarnya perbedaan antara HOMO dengan LUMO akan semakin besar. Sehingga makin besar perbedaan tingkat energinya, maka akan makin kecil panjang gelombangnya. Hal tersebut juga dapat dijelaskan dari persamaan : ṽ∶
Ef : Energ keadaan akhir Ei : Energi keadaan awal
𝐸𝑓 − 𝐸𝑖 ℎ
h : Tetapan Planck
Dari hasil percobaan yang didapatkan menggunakan metode semiempiris ZINDO/S (Hyperchem) dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan metode semiempiris ZINDO (Gaussian), diperoleh data sebagai berikut.
Panjang Gelombang Maksimum 407.48 373.9 321.37 304.45
323.28 306.4
324.13 307.51
H
OH
OCH3
319.72 302.74
NO2
ZINDO/S (Hyperchem)
COOH
296.4 261.47
NH2
319.91 302.75
COOCH3
ZINDO (Gaussian)
Dari data diatas terlihat perbedaan nilai panjang geolombang maksimum yang diperoleh, namun perbedeaan ini memiliki pola yang sama dari kedua jenis program diatas sehingga dari nailai diatas dapat dikatakan perubahannya hamper sama. Namun, hasil dari nilai panjang gelombang maksimum yang berbeda ini dapat disebabkan oleh metode algoritma pada masiing-masing program yang berbeda sehingga dihasilkan data yang berbeda.
IV.
Kesimpulan
Analisis spectra UV dapat dilakukan dengan menggunakan metode ZINDO/S dari semi empiris. Semakin besar senyawa/molekul yang dianalisis dengan spektroskopi UV/Vis, maka pergeseran λ maksimum semakin besar.
V.
Daftar Pustaka Hendayana, S., 1994, Kimia Analitik Instrumen, IKIP Semarang Press, Semarang. McMurry, J., 2012, Organic Chemistry 8th edition, Cengage Learning, Belmont Sudha, S., Sundaraganesan, N., Vanchinathan, K., Muthu, K., dan Meenakshisundaran, SP., 2012, Spectroscopic (FTIR, FT-Raman, NMR and UV) and molecular structure investigations of 1,5-diphenylpenta-1,4-dien-3-one: A combined experimental and theoritical Studies, Journal of Molecular Structure, 1030, 191-203.
LAMPIRAN
-H
-OH
-OCH3
-NO2
-COOH
-NH2
-COOCH3
