Laporan Pratikum Percobaan 1

8/18/2019 Laporan Pratikum Percobaan 1

1/9

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI

ANALISIS BUTANA

O L E H

NAMA : SUCITIA FERINDA

NIM / TM : 1301841/2013

PRODI : KIMIA (NK)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2016


2/9

LAPORAN PRATIKUM PERCOBAAN 1

ANALISIS BUTANA

Tujuan :

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

MM+

Latar Belakang

Minimisasi energi mengubah geometri dari molekul ke energi yang lebih rendah dari

suatu system dan untuk menghasilkan konformasi yang lebih stabil. Selama berlangsungnya

minimisasi, akan dicari suatu struktur molekul yang tidak mengalami perubahan energi jika

geometri molekul diubah dengan besaran tertentu. Hal ini berarti bahwa turunan dari energi

sebagai fungsi koordinat cartesian yang sering disebut gradient- berharga nol. Keadaan ini

disebut sebagai titik stationer pada permukaan energi potensial.

Jika perubahan kecil dalam parameter geometri menaikan energi molekul, konformasi

relatif stabil dan ini dinamakan dengan minimum. Jika energi lebih rendah dengan perubahan

kecil pada satu atau lebih dimensi, tetapi tidak pada semua dimensi, dinamakan saddle point .

Sistem molekul dapat mempunyai beberapa keadaan minimum. Satu dari keadaan minimum

yang paling rendah energinya disebut minimum global dan keadaan yang lain dinamakan

dengan minimum lokal. Dengan perhitungan energi untuk 6 titik stationer dari butana, dapat

dibandingkan harga energi untuk menentukan konformasi energi pada minimum global.

Teori Dasar

Dalam proses optimasi, satu struktur akan diubah dari satu geometri ke geometri lain

yang memiliki energi yang lebih rendah hingga tercapai sebuah konformasi yang stabil.

Konformasi adalah bentuk-bentuk molekul pada ruang 3D akibat putaran poros ikatan

tunggal (golongan alkana atau molekul yang memiliki gugus alkil).

Dalam Konformer butana terdapat dua bentuk isomerisme konformasi yang penting :

1. Konformasi alkana linear, dengan konformer anti, tindih, dan gauche

2. Konformasi sikloheksana, dengan konformer kursi dan perahu.

Contoh lain dari isomerisme konformasi adalah pelipatan molekul, di mana beberapa bentuk pelipatan stabil dan fungsional, namun yang lainnya tidak. Konformasi tidak hanya

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konformasi_alkana_linear&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konformasi_sikloheksana&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pelipatan_%28kimia%29&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pelipatan_%28kimia%29&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konformasi_sikloheksana&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konformasi_alkana_linear&action=edit&redlink=1


3/9

berlaku pada struktur alifatik tetapi juga pada struktur siklik. Yang menarik dari konformasi

struktur siklik dapat di pelajari dari model molekul sikloheksana. Dua konformasi ekstrem

yang dapat dibuat adalah konfromasi kursi dan konformasi perahu.

Butana adalah alkana rantai lurus dengan empat atom karbon (CH3CH2CH2CH3).

Butana sangat mudah terbakar, tidak berwarna dan merupakan gas yang mudah dicairkan.

(Raymond chang, 2005). Dalam butana terdapat dua gugus metil yang relatif besar, terikat

pada dua karbon pusat. Dipandang dari dua karbon pusat gugus-gugus metil ini menyebabkan

terjadinya dua macam konformasi goyang. Konformasi goyang dimana gugus gugus metil

terpisah sejauh mungkin disebut konformasi anti. Konformasi goyang dimana gugus-gugus

lebih berdekatan disebut konformer gauche.

Minimasi energi mengubah geometri dari molekul ke energi yang lebih rendah dari

suatu system untuk menghasilkan konformasi yang lebih stabil. Selama berlangsungnya

minimasi, akan dicari suatu struktur butana yang tidak mengalami perubahan energi jika

geometri molekul diubah dengan besaran tertentu. Hal ini berarti bahwa turunan dari energi

terhadap perpindahan dalam arah x, y atau z sebagai fungsi koordinat kartesian sering disebut

gradient berharga nol. Keadaan ini disebut sebagai titik stasioner pada permukaan energi

potensial.


4/9

Hasil

Konformasi Butana

Sudut

dihedral

(º)

Energi single

point

(kkal/mol)

Sudut

dihedral

(º)

Energi

teroptimasi

(kkal/mol)

Sudut dihedral

teroptimasi (º)

0 9,695479 0 8,591860 -6.585136e-005

60 4,169080 60 3,128207 59.73817

120 6,218310 120 5,146564 119.6722

180 3,159367 180 2,045741 179.9999

240 6,218301 240 5,146561 -119.6723

300 4,169075 300 3,128203 -59.73833

Pembahasan

Percobaan analisa butana bertujuan dalam minimisasi enenrgi konformasi dengan

butana menggugnakan medan gaya (Force Field) MM+. Perhitungan yang dilakukan adalah

single point dan geometry optimization . Perbedaan perhitungan dalam keduanya

mengakibatkan perubahan yang cukup signifikan pada sudut dihedral.

Yang dimaksud dengan single point adalah energi molekul dari struktur yang

ditentukan tanpa mengalami proses optimasi energi dari struktur semula.

geometry optimization adalah minimisasi energi untuk mendapatkan struktur yang

paling stabil.

Dari tabel hasil diatas dapat kita peroleh beberapa hasil analisa, diantaranya :

1. Bagaimana energi single poin t dibandingkan dengan energi geometry optimization

dalam setiap kasus ?

Energi dari single point lebih besar dibandingkan energi yang diperoleh dari

geometry optimization hal ini dikarenakan secara teoritis struktur yang telah

teroptimasi akan memiliki energi yang lebih rendah dari struktur awalnya.

2. Bagaimana sudut dihedral single point dibandingkan dengan sudut geometry

optimization dalam setiap kasus ? apakah terjadi perbedaan yang signifikan dalam

setiap kasusnya ?

Dari segi sudut dihedralnya akan terjadi perubahan, hal ini menandakan terjadi

pergeseran untuk mencapai struktur optimal dari n-Butana. Perbedaan sudut


5/9

dihedral dari single point dan sudut teroptimasi tidak terlalu jauh, hal ini

dimungkinkan agar tidak merubah konformasi struktur menjadi bentuk lain.

3.

Gambarkan proyeksi newman untuk setiap konformasi dari 6 bentuk butana dan

hitung energi relatif.

Tabel :

Sudut

dihedral

Proyeksi Newman Energi

teroptimasi

Energi

eksperimen

0 4,6

60 0,9

120 3,8

180 0


6/9

0

24

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250 300 350

e n e r g

i s i n g l e p o i n t

Sudut Dihedral

Grafik Energi Single Point VS Sudut

dihedral

Y

240 3,8

300 0,9

4. Bagaimana energi optimasi MM+ dibanding dengan yang didapatkan dari data

eksperimental ?

Secara teoritis Ada dua energi minimal yang bisa ditemukan pada berbagai

konformasi butana yaitu bentuk gauche dan anti yang mana keduanya staggered

dan tidak memiliki torsional strain. Dari keduanya, bentuk anti merupakan bentuk

yang paling minimum energinya sebab pada bentuk gauche terdapat sterik dari

sedikit interaksi antar kedua gugus metil. Pada tingkat energi rendah, molekul

butana berada dalam bentuk konformasi anti, dan dalam bentuk konformasi eklips

metil pada tingkat energi tinggi.

5. Gambarkan grafik energi untuk rotasi dari satu konformer dengan yang lainnya sebgai

fungsi sudut dihedral ?

3 grafik energi vs sudut dihedral :

a.

Single point


7/9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

910

0 100 200 300 400

E n e r g i t e r o p t i m a s i

sudut dihedral

Energi teroptimasi (kkal/mol) VS Sudut

dihedral

Energi

teroptimasi

(kkal/mol)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,54

4,5

5

0 100 200 300 400

e n e r g i e k s p e r i m e n

sudut dihedral

Energi eksperimen VS sudut dihedral

Energi eksperimen

b. geometry optimization

c. energi eksperimen


8/9

0

2

4

6

8

10

12

0 60 120 180 240 300

Energi single point

(kkal/mol)

Energi teroptimasi

(kkal/mol)

Energi eksperimen

3 grafik yang diperoleh digabungkan menjadi grafik energi optimasi versus sudut dihedral :

Dari grafik diatas dapat dijelaskan bahwa tidak terlihat perbedaan yang sangat

signifikan antara energi teroptimasi dengan data eskperimen. Pada sudut 60º dan 240º

merupakan energi maksimum sedangkan sudut 180º merupakan sudut dengan energi paling

minimum dan diperolwh struktru butana yang paling stabil.

6. Konformasi yang mana menunjukan energi minimum ? konformasi mana yang

menunjukan energi maksimum?

7.

Uraian singkat dari jenis tarikan ( sterik dan torsi) yang bergabung dengan setiap

konformasi dari butana.

Hubungan antara sudut-sudut dihedral pada struktur butana dapat dijelaskan dari jenis tarikannya (sterik dan torsi) yang bergabung dengan setiap tarikan dari

butana. Rotasi ikatan C2 - C3 dai 0º - 300º akan mengahsilkan perubahan

konformasi dari anti-eklips-gauche-eklips-gauche-eklips-anti dengan perubahan

energi mekanik molekul.


9/9

Laporan Pratikum Percobaan 1

Documents

Transcript of Laporan Pratikum Percobaan 1