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
Spektra Inframerah Molekul Organik I.
Tujuan Menghitung dan menandai spectra vibrasi dari beberapa molekul organic menggunakan perhitungan semi empiris PM3
II.
Dasar Teori
Spektroskopi inframerah merupakan metoda untuk menentukan infonnasi struktural zat organik. Namun, dewasa ini metode spektroskopijuga diterapkan pada penelitian untuk zat anorganik. Spektroskopi inframerah banyak digunakan dalam analisis kualitatifdan analisis kuantitatif. Metode anaIisisnya berdasarkan pada intemksi gelombang elektromagnetik pada daerab inframera.h dengan materi berupa absorbsi pada frekuensi atau panjang gelombang tertentu yang berhubungan dengan keadaan energi transisi antar tingkat vibrasi-rotasi dari molekul (Conley, 1975). Frekuensi atau panjang gelombang absorbsi bergantung pada massa relatif atom-atom dalam gugus fungsional molekul, tetapan gaya ikatan antar atom dan struktur keseluruhan. Pemanfaatan spektroskopi ini didasarkan pada letak pita karakteristik vibrasi dari gugus atom tertentu yang selalu muncul pada ftekuensi yang sama atau berdekatan meskipun struktur geometri molekulnya berbeda (Sucahyo, 2001). Salah satu metode spektroskopi yang sangat populer adalah metode spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared), yaitu metode spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi Fourier untuk analisis hasil spektrumnya. Metode spektroskopi yang digunakan adalah metode absorpsi, yaitu metode spektroskopi yang didasarkan atas perbedaan penyerapan radiasi inframerah. Absorbsi inframerah oleh suatu materi dapat terjadi jika dipenuhi dua syarat, yaitu kesesuaian antara frekuensi radiasi inframerah dengan frekuensi vibrasional molekul sampel dan perubahan momen dipol selama bervibrasi (Chatwal, 1985). Semua molekul memiliki sejumlah energi dan berada dalam gerakan konstan. Ikatan yang meregang dan bergerak, atom mengibas bolak-balik, dan getaran molekul lainnya akan terjadi. Beberapa jenis getaran yang diperbolehkan adalah sebagai berikut (McMurry, 2012).
III.
Hasil dan Pembahasan III.
Molekul
Butana Cis-2-butena 1-butuna Benzena Metanol Asetaldelhida Asetonitril Asam asetat
III.
1. Hasil Ikatan C-H dari CH3 C-H dari CH2 C-H dari CH3 C=C Csp3-H Csp2-H C≡C Csp2-H C=C Csp2-H O-H C-O C=O O=C-H C≡N C=O O-H C-O
Bilangan Gelombang Eksperimental (cm-1) 2800-3000 2800-3000 1450 1640 2800-3000 3000-3100 2200 3300 1600, 1500 3000-3100 3300 1050 1710 1700, 2800 2200 1710 3000 1100
Bilangan Gelombang Terhitung (cm-1) 3190.17 3190.17 1448.08 1661.24 3188.03 3188.03 2403.58 3664.50 1544.24 3344.26 3868.27 1090.37 1628.20 1926.13 2594.39 1632.43 3869.69 1103.85
Gerakan Vibrasi (Strech atau Bend) Symmetry (Strecthing) Symmetry (Strecthing) Scissoring (Bending) Twisting (Bending) Symmetry (Strecthing) Asymmetry (Strecthing) Symmetry (Strecthing) Symmetry (Strecthing) Rocking (Bending) Symmetry (Strecthing) Asymmetry (Strecthing) Scissoring (Bending) Symmetry (Strecthing) Symmetry (Strecthing) Symmetry (Strecthing) Twisting (Bending) Asymmetry (Strecthing) Asymmetry (Strecthing)
2. Pembahasan
Dalam percobaan ini bertujuan untuk menghitung dan menandai spectra vibrasi dari beberapa molekul organic menggunakan perhitungan semi empiris PM3. Pada percobaan ini digunakan program Gaussian untuk menghitung bilangan gelombang dari molekul organic yang ingin ditentukan. Adapun molekul organic yang ingin dihitungan adalah butane, cis-2-butuna, 1butuna, benzene, methanol, asetaldelhida, asetonitril, dan asam asetat. Pada percobaan ini masing-masing ikatan pada molekul organic tersebut ditentukan jenis vibrasi dan bilangan gelombangnya dibandingkan dengan bilangan gelombang eksperimental. Dari perbandingan nilai bilangan gelombang ini juga dapat ditnetukan jenis vibrasi yang terjadi sehinngga masing-masing moelkul memilik karakteristik yang berbeda. Dalam penentuan spectra infraamerah dari molekul tersebut didasarkan dari hokum Hooke sehingga masing-masing molekul akan memiliki spectra yang berbeda yang dicirikan dari jenis ikatan dan jenis atomnya akan memiliki vibrasi yang berbeda sehingga dapat dibedakan. Dari hasil percobaan yang diperoleh terdapat perbedaan bilangan gelombang eksperimental dengan bilangan gelombang terhitung yang menyebabkan hasil spektrumnya juga berbeda dari yang seharusnya. Perbedaan nilai ini dapat disebabkan oleh perbedaan kedaan yang digunakan secara eksperimental dan perhitungan dari program sehingga menyebabkan nilainya berbeda. Salah satu perbedaan keadaan yang dimaksud adalah perbedaan fasa dari molekul dimana dalam perhitungan menggunakan program ini semua fasanya dianggap dalam keadaan gas sehingga hasil yang diperoleh akan memiliki perbedaan yang konsisten. Oleh karen itu, dalam penentuan bialangan
gelombang terhitungnya didasarkan pada nilai bilangan gelombang eksperimental yang mendeketai dari nilai bilangan gelombang terhitungnya. Dari bilangan gelombang terhitung ini masing-masing ikatan pada moelul ditentukan jenis vibrasi yang terjadi sehingga dapat memberikan kebenaran informasi dari molekul yang ditentukan tersebut. Untuk masing-masin molekul untuk setiap jenis ikatan dan atom yang berbeda akan memiliki jenis vibrasi yang berbeda. Jenis vibrasi yang dimaksud disini adalah stretching (symmetry dan asymmetry) dan bending (twisting, rocking, scissoring, dan wagging). Dari hasil yang diperoleh terdapat pola dimana untuk jenis vibrasi stretching symmetry akan berada pada daerah serapan bilangan yang lebih besar dibandingkan dengan vibrasi stretching asymmetry yang biasanya akan berada daerah serapan gelombang yang lebih kecil yaitu pada daerah yang disebut fingerpoint. Sedangkan untuk jenis vibrasi bending akan memiliki bilangang gelombang pada daerah yang lebih kecil dari vibrasi stretching tapi lebih besar daripada daerah fingerpoint. Hal ini mengindikasikan bahwa energi untuk vibrasi stretching lebih besar dari vibrasi bending sehingga dapat diketahui bahwa untuk menggerakkan ikatan-ikatan sigma akan lebih sulit dibandingkan dengan ikatan phi. Selain itu, massa dari atom juga dapat membuat perbedaan bilangan gelombang seperti perbedaan untuk ikatan C-H dan C-O dimana kedua ikatan ini akan memiliki perbedaan nilai gelobmbang yang signifikan. Hal ini dapat disebabkan dari hokum Hooke diman semakin besar massa atom dari ikatan diatomic tersebut akan membuat bilangan gelombangnya akan bergeser kea rah yang lebih kecil sehingga dapat dibedakan. Adapun persebaran daerah serapan tersebut adalah sebagai beikut (Smith, 2010).
Dari hasil spectrum yang didapat dibandingkan dengan spectrum dari ekperimental terilhat perbedaan yang mecolok. Perbedaan ini ditandai dari puncak yang karakteristik untuk setiap ikatan dimana dalam eksperimental (instrument) hasil spectrum yang diperoleh memiliki puncak yang karakteristik yang dapat langsung dibedakan sedangkan dalam perhitungan, karakteristik ini tidak dapat dibedakan secara langsung sehingga dengan perhitungan ini akan memiliki data yang berbeda dari yang seharusnya. Dilihat dari hasil yang diperoleh ini bisa dikatakan cukup memuaskan karena dapat menentukan bilangan gelombang dari molekul-molekul organic secara tepat dan diharapkan data tersebut dapat menentukan jenis vibrasi secara tepat yang dimana dalam eksperimental jenis vibrasi tidak dapat ditentukan secara langsung sehingga dengan menggunakan program ini kita dapat mengetahui perilaku (vibrasi) dari molekul tersebut secara tepat.
IV.
Kesimpulan
Dengan mengetahui data bilangan gelombang eksperimental, maka dengan perhitungan PM3 akan diketahui vibrasi yang terjadi pada ikatan senyawa yang dianalisis berikut dengan bilangan gelombang terhitung nya.
V.
Daftar Pustaka Conley, R. T., 1975, Infrared Spectroscopy, Allyn and Bacon Inc., Boston Chatwal, G., 1985, Spectroscopy Atomic and Molecule, Himalaya Publishing House, Bombay McMurry, J., 2012, Organic Chemistry 8th edition, Cengage Learning, Belmont Smith, J. G., 2010, Organic Chemistry 3th edition, McGraw-Hill, New York.
Sucahyo, E., 2001, Sintesis dan Kajian Pengaruh Tingkat Keasaman (pH) Dopan H2S04 Terhadap Konduktivitas Listrik Polionilin, Jurusan Fisika FMlPA ITS, Surabaya
LAMPIRAN
Butana
Cis-2-butena
1-butuna
Benzena
Metanol
Asetaldelhida
Asetonitril
Asam asetat
