Analisis Butana

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI

ANALISIS BUTANA

Oleh   :

IZZUL ABID

10/302220/PA/13409

Jum’at, 14 Maret 2014

AUSTRIAN-INDONESIAN CENTRE FOR COMPUTATIONAL CHEMISTRY

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GAJAH MADA

2014

PERCOBAAN I

ANALISIS BUTANA

I.        Tujuan

     Minimisasi energi konformasi butana dengan menggunakan medan gaya (Force Field) MM+.

II.      Landasan Teori

      Minimisasi energi merupakan cara mengubah geometri suatu molekul ke energi yang lebih rendah dari suatu sistem untuk menghasilkan konformasi yang lebih stabil. Saat minimisasi sedang berlangsung,  molekul yang dianalisis akan menjadi suatu konformasi dengan sedikit perubahan energi.

      Geometrioptimasibiasanyamencari local minimaldarienergi potensial suatu molekuldanmemprediksistrukturkeseimbangandarisistemmolekular.Tapi, optimasijugabisamencaristrukturtransisi. Minima dan saddle point adalahturunanpertamadarienergiatausering yang disebutdengan gradient, selalubernilai 0 karena gradient adalahnegatifdarigayadanpadatitikitugayabernilai 0. Titik di managayabernilai 0disebutdengan stationary point. Semuaoptimasiberhasilbilamenemukansatustationary point, meskihalinitidakselaluterjadi.

      Mekanika molekul merupakan sebuah metode empiris yang digunakan untuk menyatakan energi potensial dari molekul sebagai fungsi dari variabel geometri. Dalam metode ini molekul digambarkan sebagai kumpulan atom yang berinteraksi dengan yang lain dengan fungsi analitik sederhana yang didasarkan pada mekanika klasik. Parameter yang digunakan dalam perhitungan energi diturunkan dari database struktur yang diperoleh secara eksperimen dan metode mekanika kuantum

     Butana adalah senyawa golongan alkana yang mempunyai empat atom karbon yang mengikat sepuluh atom hidrogen. Senyawa ini mempunyai dua isomer, yaitu n-butana (CH₃-CH₂-CH₂-CH₃) dan iso-butana [(CH₃)₃CH)]

III.    Hasil Dan Pembahasan

1.    Hasil

Konformasi Butana
Sudut dihedral (o)	Energi Single point (kkal/mol)	Sudut dihedral (o)	Energi teroptimasi (kkal/mol)	Sudut dihedral Teroptimasi (kkal/mol)
0o	18.823595	0o	6.900258	-2.49606e-008 o
60o	8.332891	60o	3.034779	64.0418o
120o	8.729650	120o	3.034780	118.997o
180o	4.947651	180o	2.171932	180o
240o	8.729651	-120o	5.927792	-118.998o
300o	8.332972	-60o	3.034779	-64.0422o

2.    Pembahasan

            Energi yang dihasilkan dengan single point mempunyai angka yang lebih besar daripada energi yang dihasilkan saat dalam keadaan teroptimasi. Hal ini dikarenakan penghitungan energi potensial suatu molekul dengan single point hanya menghitung struktur yang telah diinput dan tentunya molekul yang digambar tersebut belum tentu dalam keadaan energi terendah. Sedangkan saat molekul yang diinput tadi dioptimasi, maka molekul yang diinput tersebut akan mencari keadaan dimana energinya lebih rendah dan mencapai konformasi yang stabil.

            Jika ditinjau dari segi struktur, struktur dalam keadaan single point tentunya sesuai dengan gambar yang diinput dan hal itu tidak memperdulikan tolakan-tolakan yang terjadi antar atom hidrogen yang terikat ke atom karbon. Tentunya akan berbeda signifikan dengan struktur dengan energi teroptimasi dimana tolakan antar elektron yang ada pada atom hidrogen akan mempengaruhi sehingga molekul butana akan mencari keadaan stabilnya dengan meminimisasi terjadinya tolakan tersebut.

Sudut Dihedral (o)	Proyeksi Newman	Energi Teroptimasi (kkal/mol)	Energi Eksp. (kkal/mol)
0o		6.900258	4.6
60o		3.034779	0.9
120o		3.034780	3.8
180o		2.171932	0
240o		5.927792	3.8
300o		3.034779	0.9

            Hasil data energi teroptimasi dengan energi eksperimental semuanya berbeda signifikan. Hampir semuanya konformasinya berbeda signifikan

                        Berikut ini adalah gambar diagram grafik gabungan antara energi dengan single             point dan energi teroptimasi  :

            Sedangkan diagram grafik dibawah ini menggunakan data energi eksperimen :

           

            Jika dilihat bentuk grafiknya maka dapat disimpulkan bahwa bentuknya sama, yaitu naik turun. Akan tetapi grafik untuk energi teroptimasi, energi antar sudutnya tidak terlalu jauh sehingga puncak yang terbentuk tidak terlalu tinggi. Sedangkan pada diagram grafik menggunakan data energi eksperimental, selisih energi antar sudutnya cukup jauh sehingga menghasilkan puncak yang cukup tinggi daripada data grafik diatasnya.

GambarProyeksi Newman

Sudut dihedral 0^o                                                     sudut dihedral 60^o

                                                                                   

sudut dihedral 120^o                                                                  sudut dihedral 180^o

Sudut dihedral 240^o                                                 sudut dihedral 300^o

            Berdasarkan diagram grafik dan juga gambar proyeksi newman tersebut, maka konformasi yang menunjukkan energi minimum adalah konformasi dengan sudut 180^o dimana energi teroptimasi yang dihasilkan sebesar 2.171932 kkal/mol. Sedangkan konformasi yang menunjukkan energi maksimum adalah konformasi dengan sudut 0^o dimana energi teroptimasi yang dihasilkan sebesar 6.900258 kkal/mol.

            Jenis tarikan pada molekul butana tentunya akan berbeda-beda tergantung sudut dihedral yang digunakan. Pada saat sudut dihedral 0^o, tentunya tolakan yang terjadi semakin besar akibat jarak antar atom yang dekat. Berbeda lagi ketika sudut dihedral yang digunakan 180^o, maka tolakan antar elektron pada atomnya berkurang karena jarak antar elektron pada atom hidrogen menjauh. Suatu jenis tarikan tidak akan mempengaruhi jika dalam suatu konformasi tersebut tolakan antar elektron pada atom molekul tersebut jaraknya cukup jauh dan mempunyai energi terendah sehingga pergerakan pada molekul tersebut sedikit sekali.

IV.    Kesimpulan

            Bahwa dengan metode MM+ suatu molekul khususnya butana akan menuju ke keadaan stabil dengan energi terendah saat molekul tersebut dioptimasi bentuk molekulnya.

V.  Daftar Pustaka

-       Arsyad, M. Natsir.2001.Kamus Lengkap Kimia.Jakarta:Gramedia

-       Jensen, Frank, 2007, Introduction to Computational Chemistry, John Wiley and Sons Inc, New York.

-       Pranowo, Harno Dwi, 2001, Pengantar Kimia Komputasi, Jurusan Kimia Fakultas MIPA UGM, Yogyakarta.