Adapun tujuan dari percobaan VI komputasi kimia yaitu untuk menyelidiki stabilitas beberapa karbokation dan pengaruh hiperkonjugasii terhadap panjang ikatan dan hiperkonjugas kerapatan muatan menggunakan perhitungan semiempiris AM1.
DASAR TEORI
Karbokation menunjukkan menunjukkan satu dari sangat penting dan sering dijumpai dari jenis zat antara yang terlibat dalam reaksi senyawa organik. Stabilitas relatif karbokation dapat dijadikan indikasi untuk keberadaannya keberadaannya dalam reaksi yang sedang berlangsung. Banyak cara menjelaskan kestabilan karbokation, salah sal ah satunya adalah hiperkonjugasi.
Hiperkonjugasi meliputi tumpang tindih antara suatu ikatan (orbital ikatan) dengan orbital p yang kosong yang terdapat dalam atom karbon bermuatan positif (lihat gambar dibawah ini). Walaupun gugus alkil yang terdapat pada atom karbon positif tersebut dapat berputar, berputar, satu dari dari ikatan sigma si gma selalu sebidang dengan orbital p kosong pada karbokation. Pasangan elektron pada ikatan sigma ini disebarkan ke orbital p kosong sehingga menstabilkan atom karbon yang kekurangan elektron.
Hiperkonjugasi akan meningkatkan order ikatan dari ikatan CC (lebih bersifat ikatan rangkap) dan akan berakibat memendekkan ikatan CC. Perlu ditekankan juga bahwa akan terjadi fenomena melemahnya dan memanjangnya memanjangnya ikatan CH yang dinyatakan dengan kerapatan elektron pada orbital p kosong. Akhirnya muatan positif yang signifikan dipindahkan kepada atom H yang terlibat dalam hiper-konjugasi.
PROSEDUR KERJA
1. Membuka dan mengaktifkan halaman kerja dari Hyperchem. Dengan cara Klik kiri 2x atau klik kanan lalu pilih open.
2. Menggambarkan dan mengoptimasi beberapa karbokation yaitu tbutil, sek-butil, sek-butil, dan n-butil dengan cara sebagai berikut: Menggunakan menu Draw untuk menggambarkan isobutana.
Menggunakan menu Draw lalu klik kanan pada atom H yang akan dihapus sesuai dengan karbokation yang dibuat. Atom C yang kehilangan 1 atom H
Berikut ini merupakan gambar isobutil yang telah dibuat dengan menggunakan HyperChem:
n-butil
sec-butil
Mencatat data mengenai panjang ikatan CC, Csp3-H, muatan H, dan sudut CCC pada keadaan normal. No.
1.
2.
3.
Nama Senyawa
n-butil
sek-butil
t-butil
Parameter
Bentuk Normal
Panjang ikatan C-C
1,45 Å
Panjang ikatan C sp3-H
1,09 Å
Sudut C-C-C
109,4710
Muatan H
0.000
Panjang ikatan C-C
1,45 Å
Panjang ikatan C sp3-H
1,09 Å
Sudut C-C-C
109,4710
Muatan H
0.000
Panjang ikatan C-C
1,45 Å
Panjang ikatan C-H
1,09 Å
Sudut C-C-C Muatan H
109,4710 0.000
Optimasi geometri molekul menggunakan metode Semiempirical mode AM1. Carany Caranya a dengan memilih menu Setup Semi Empirical AM1.
Mengatur Total Charge pada 1 dan Spin Multiplicity pada 1
Lakukan optimasi dengan memilih Compute lalu Geometry Optimization. Catat panas pembentukan Nama Senyawa
Energi Optimasi
.
1.
n-butil
-949,5138 kkal/mol
2.
sek-butil
-968,6797 kkal/mol
3.
t-butil
-977,8585 kkal/mol
Berdasarkan pada uji energi optimasi ketiga karbokation ini, dapat dikatakan bahwa karbokation t-butil memiliki energi yang lebih kecil dibandingkan dengan sek-butil dan n-butil. Hal ini berkaitan dengan kestabilan karbokation tersebut. Karbokation t-butil lebih stabil sehingga untuk menangkap nukleofil membentuk suatu senyawa baru tidak memerlukan energi yang besar. besar. Sedangkan karbokation n-butil sangat tidak stabil, sehingga nukleofil sulit untuk masuk kedalam karbokation dan membentuk senyawa baru. Oleh sebab itu energi yang diperlukan besar. Berdasarkan pada nilai panas pembentukannya maka dapat dikatakan bahwa urutan kestabilan karbotion t-butil lebih besar dari sek-butil lebih besar dari n-butil. Selain itu i tu kestabilan karbokation juga dipengaruhi oleh seberapa banyak atom karbon yang terlibat dalam hiperkonjugasi. Pada t-butil, ketiga atom
Mencatat data mengenai panjang ikatan CC, Csp3-H, muatan H, dan sudut CCC pada keadaan terjadinya hiperkonjugasi. No.
1.
Nama Senyawa
Parameter
Bentuk Karbokation
Panjang ikatan C-C
C1-C2= 1,42305 Å C2-C3= 1,57082 Å C3-C4= 1,50328 Å
Panjang ikatan C sp3-H
Csp3-H= 1,10959 Å Csp3-H=1,10959 Å Csp3-H=1,12144 Å Csp3-H=1,11729 Å Csp3-H=1,11729 Å
Sudut C-C-C
C1-C2-C3=108,121 C2-C3-C4=108,486
Muatan H
0.191
n-butil
No.
Nama Senyawa
Parameter
Panjang ikatan C-C
Panjang ikatan Csp3-H
2.
sek-butil
Sudut C-C-C Muatan H Panjang ikatan C-C
3.
t-butil
Panjang ikatan C-H
Sudut C-C-C
Bentuk Karbokation
C1-C2= 1,43847 Å C2-C3=1,4433 Å C3-C4=1,50813 Å Csp3-H=1,12077 Å Csp3-H=1,13599 Å Csp3-H=1,13431 Å Csp3-H=1,11750 Å Csp3-H=1,11773 Å Csp3-H=1,11940 Å C1-C2-C3=123,278 C2-C3-C4=114,896 0.214 C1-C2= 1,4554 Å C2-C4=1,4554 Å C3-C2=1,4554 Å Csp3-H=1,12365 Å Csp3-H=1,13402 Å Csp3-H=1,12366 Å 119,994
Kesimpulan •
•
•
•
Panjang ikatan C-H yang mengalami hiperkonjugasi lebih besar daripada yang tidak mengalami hiperkonjugasi. Panjang ikatan C-C yang terlibat hiperkonjugasi lebih kecil daripada yang tidak mengalami hiperkonjugasi. Sudut ikatan pada atom C yang terlibat hiperkonjugasi mengalami deviasi dari sudut saat keadaan normal. Berdasarkan panas pembentukan karbokation maka, Urutan kestabilan karbokation : t-butil> sek-butil sek-butil > n-butil.
TERIMA KASIH Kelompok XI: Annisa Setyaningrum Anita
G 301 11 002 G 301 11 035
