![Laporan P2 - Kelompok 1 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-p2-kelompok-1.jpg)
14 0 1 MB
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK PERCOBAAN II – PENENTUAN ENERGI INTERAKSI DENGAN KOMPUTASI
KELOMPOK I Praktikan
Hari Praktikum
:
:
Sofyan Adetya
24030119120010
Ardha Mafaza Ramadhina
24030119120038
Oktavina Kristaningtyas
24030119130058
Isningtyas Tri Restufiani
24030119130064
Tantri Putri Anggita
24030119130074
Senin
Tanggal Praktikum :
8 Maret 2021
Asisten
Ayu Octa Damayanti
:
LABORATORIUM KIMIA FISIK DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS DIPONEGORO 2021
LEMBAR PENGESAHAN Bandung, 6 Maret 2021 Praktikan I,
Praktikan II,
Sofyan Adetya
Ardha Mafaza
240300119120010
240300119120038
Praktikan III,
Praktikan IV,
Oktavina Kristaningtyas
Isningtyas Tri Restufiani
240300119130058
240300119130064
Praktikan V,
Praktikan VI,
Tantri Putri Anggita
Vina Maulida
240300119130074
240300119130136 Asisten
Ayu Octa Damayanti 240300117130091
ABSTRAK Percobaan yang berjudul “Penentuan Energi Interaksi dengan Komputasi” bertujuan agar mampu memahami dan memprediksi interaksi antarmolekul dan sifat-sifatnya, mampu memprediksi energy interaksi antarmolekul H 2O-ion logam (K, Li, Na) dan menjelaskan pengaruhnya pada struktur molekul H2O serta memahami dan memprediksi spectra IR dan menentukan vibrasi molekul. DFT (Density Functional Theory) merupakan metode yang digunakan pada percobaan ini yakni metode untuk menghitung besarmya energy elektron molekul dengan cara mengantikan fungsi gelombang elektrondengan kerapatan elektron untuk menjadi dasarnya. Prinsip pada percobaan ini yaitu menggunakan persamaan Schrodinger serta perhitungan energy interaksi. Hasil yang didapatkan dari percobaan ini adalah Sudut ikatan H1–O1–H2 = 106,09°, H1–O1–Li1 = 126,95°, dan H2–O1–Li1 = 126,95°. Panjang ikatan atom O1–H1 = 0,969 A, O1–H2 = 0,969 A, dan O1–Li1 = 1,837 A. Panjang Ikatan O1–H1 = 0,968 A, O1–H2 = 0,968 A, dan O1 –Na1 = 2,190 A. Sudut ikatan H1–O1– H2 = 105,11°, H1–O1– Na1 = -, dan H2–O1–Na1 = Panjang ikatan O1-H1 = 0,967 A, O1-H2 = 0,967 A, dan O1-K1 = 2,603 A. Sudut ikatan H1-O¬1-H2 = 104,16o, H1-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-H1 = 104,16. Energi interaksi H2O-Li -177713,9621864425 kJ/mol, energi interaksi H2O-Na -129749,0301177985 kJ/mol, dan energi interaksi H2O-K -92029,8689561575 kJ/mol. Spektra-IRnya terdapat 7 puncak, yaitu puncak 1 dari sisi kiri merupakan puncak pada frekuensi 0,05499 dan puncak ke-7 yaitu pada frekuensi 0,10506. Spektra-IRnya terdapat 7 puncak, yaitu puncak 1 dari sisi kiri merupakan puncak pada frekuensi 0,003041 dan puncak ke-7 yaitu pada frekuensi 0,112387. Kata Kunci
: Spectra IR, vibrasi molekul, energy ikatan, DFT
PERCOBAAN II PENENTUAN ENERGI INTERAKSI DENGAN KOMPUTASI I.
TUJUAN PERCOBAAN I.1. Mampu memahami juga memprediksi interaksi antarmolekul serta sifatsifatnya I.2. Mampu memperdiksi energi interaksi antarmolekuldimer H2O—H2O, CH3-O-CH3 dan menjelaskan pengaruhnya pada struktur molekul H2O atau CH3-O-CH3
II.
TINJAUAN PUSTAKA II.1 Kimia Komputasi Kimia komputasi merupakan metode yang menggunakan teknik komputasi dalam kimia, yaitu mekanika kuantum molekul hingga dinamika agregat molekul. Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil dari kimia teori yang diterjemahkan kedalam program komputer dengan maksut untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem – sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan dan kristal cair) dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata (Prianto 2010) Kimia komputasi menggunakan teori mekanika kuantum. Dalam kimia kuantum, sistem digambarkan sebagai fungsi gelombang yang dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan Schrödinger . Ĥψ = Eψ (Prianto 2010) II.2 Teori DFT Density Functional Theory (DFT) atau Teori Fungsional Kerapatan merupakan metode pencarian energy menggunakan kerapatan muatan. DFT menggunakan persamaan Kohn-Sham yang merupakan persamaan numeric dari persamaan Schrodinger (Alfianto 2015).
II.3 Persamaan Lennard Jones Potensial Lennard-Jones (L-J) biasanya dipakai untuk menjelaskan interaksi lemah Van der Walls seperti interaksi atom netral atau molekul seperti gas inert (He, Ne, Ar bahkan O2, N2, CO).
Potensial Lennard-Jones (L-J) yang bergantung jarak terhadap titik kesetimbangan ini akan menentukan apakah interaksi yang dialaminya merupakan dorongan atau tarikan sehingga interaksi akibat potensial ini perlu dikaji. Selain itu, pentingnya penelitian ini perlu dilakukan karena bentuk potensial yang tidak simetris berdampak pada bentuk perpaduan fungsi gelombang pada setiap keadaan yang unik dan informasi penting kuantisasi energi perlu dicarikan solusinya sehingga tantangan perhitungan analitis akan menjadi sulit untuk dikerjakan. Grafik fungsi potensial Lennard-Jones yaitu sebagai berikut :
Keterangan : V = Potensial antar molekul antara dua atom atau molekul ε = Kedalaman sumur dan ukuran seberapa kuat kedua partikel saling tarik menarik σ = Jarak dimana potensial antar molekul antara kedua partikel adalah nol r = Jarak pemisahan antara pusat-pusat kedua partikel (W Kurniawan, S Trihandaru 2016)
II.4 Metode Vibrasi Metode vibrasi merupakan metode perawatan mesin efektif dengan menganalisa karakteristik dan signal getaran sehingga diketahui kondisi ataupun kerusakan yang terjadi tanpa harus menghentikan mesin. Suatu molekul dapat bervibrasi dengan berbagai cara yang disebut dengan modus vibrasi. Untuk molekul dengan jumlah atom N, molekul linier mempunyai modus vibrasi 3N-5 derajat, sedangkan molekul non linier mempunyai modus vibrasi sebesar 3N-6 derajat. Sebagai contohnya adalah H2O (molekul non linier) akan mempunyai kebebasan atau modus vibrasi sebesar 3×3−¿6 = 3 derajat. Pada molekul diatomik hanya mempunyai satu ikatan dan hanya mempunyai satu jenis vibrasi. Apabila molekul simetris (seperti N 2) maka tidak akan terdeteksi dalam spektrum IR. Jika molekul diatom non simetri seperti CO, maka akan terdeteksi dalam spektrum IR. FT-IR merupakan salah satu instrumen yang banyak digunakan untuk mengetahui spektrum vibrasi molekul yang bisa digunakan untuk memprediksi struktur senyawa kimia. Suatu molekul CH2X2 dapat bervibrasi dengan berbagai cara. Pada mode normal, vibrasi molekul dimana beberapa arah semua atom bergetar bersama dengan frekuensi yang sama. Mode normal adalah vibrasi dasar pada syarat vibrasi yang lain, diperoleh dengan menempatkan mode yang sesuai pada proporsi yang dibutuhkan. (Sulistyani and Huda 2017)
II.5 Jenis-Jenis Vibrasi Sebuah molekul mempunyai gerak translasi dan rotasi secara keseluruhan, sedangkan tiap atom memiliki geraknya tersendiri. Terdapat dua jenis vibrasi molekul, yaitu: a. Vibrasi Ulur (Stretching Vibrations)
pada vibrasi ulur terdapat perubahan jarak terus menerus antara dua atom yang bervibrasi. Vibrasi ulur memiliki dua jenis yaitu vibrasi ulur simetris dan vibrasi ukur tak simetris.
b. Vibrasi Tekuk (Bending Vibrations) Pada vibvibrasi tekuk terjadi perubahan sudut antara dua ikatan kimia. Terdapat empat jenis vibrasi tekuk yaitu scissoring, rocking, wagging, dan twisting. 1) Scissoring (deformation) Vibrasi tekuk jenis Scissoring memungkinkan atom-atom bervibrasi mendekati satu sama lain hal ini seperti gerakan gunting.
2) Rocking Vibrasi tekuk jenis Rocking memungkinkan atom-atom bervibrasi kearah yang sama atau searah.
3) Wagging Vibrasi tekuk jenis Wagging memungkinkan atom-atom bervibrasi keluar bidang molekul dengan searah.
4) Twisting Vibrasi tekuk jenis Twisting memungkinkan atom-atom bervibrasi keluar bidang molekul dengan arah yang berlawanan.
Keempat vibrasi tekuk tersebut hanya dapat terjadi pada molekul yang memilki atom lebih dari dua. (Putri 2015) II.6 Interaksi Molekul Interaksi molekul atau gaya antar molekul adalah gaya aksi antar molekul yang akan menimbulkan tarikan antarmolekul tersebut dengan tingkat kekuatan yang berbeda. Gaya antarmolekul ini pada suhu tertentu akan menentukan wujud zat yaitu gas, cair, maupun padat. Kekuatan gaya antarmolekul sendiri lebih lemah apabila dibandingkan dengan ikatan kovalen maupun ionik. Gaya antarmolekul sendiri berbeda dengan ikatan kimia. Pada ikatan kimia gaya tarik menarik terjadi antar atom, sedangankan pada gaya antarmolekul gaya Tarik menarik terjadi antar molekul. Gaya antarmolekul terdiri dari tiga jenis yaitu gaya dipol-dipol, gaya London, dan ikatan hydrogen. Gaya dipol-dipol dan gaya London dapat dianggap sebagai satu jenis gaya yaitu gaya Van Der Waals. a.
Gaya Dipol-dipol
Gaya dipol-dipol merupakan gaya yang terjadi antara molekul-molekul yang memiliki sebara muatan yang tidak sama atau tidak homogen, yaitu molekul-mokelu dipol atau polar. Pada molekul polar terdapat dua kutub muatan yang berlawanan. Karena perbedaan muatan antara kedua kutub ini akan dihasilkan interaksi. Pada interaksi ini kedua ujung-ujung parsial dipol positif dari suatu molekul mengadakan tarikan dengan ujung pasial negative dari molekul lain sehingga orientasi molekul menjadi sejajar.
Tarikan dipol-dipol akan memengaruhi sifat fisik dari senyawa yaitu titik dedeh, titik leleh, kalor penguapan, kalor peleburan, dan lain sebagainya. b.
Gaya London
Gaya London merupakan gaya yang terjadi pada atom atau molekul, baik yang bersifat polar maupun nopolar. Gaya ini sering kali disebut gaya dispersi yaitu gaya yang timbul akibat adanya pergeseran sementara (dipol sementara) dari muatan elektron dalam molekul homogen.
Gaya
London
dapat
terjadi
akibat
distprsi
atau
kebolehpolaran “awan elektron” dari suatu molekul membentuk dipol sementara (molekul polar bersifat dipol permanen). Gaya London dapat juga merupakan gaya interaksi anataratom atau molekul yang memiliki dipol smentara dengan jarak yang sangat berdekatan satu sama lain. Kekuatan gaya London dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya ukuran, bentuk molekul, dan kemudahan distorsi dari awan elektron. Sentuhan antara atom atau molekul dengan luas permukaan sentuhan yang besar akan menghasilkan peluang yang besar untuk membentuk dipol sementara yang relatif lebih kecil dibandingkan bidang sentuh. Semakin besar luas permukaan bidang sentuh molekul, maka semakin besar peluang terjadinya dipol sementara. c.
Ikatan Hidrogen
Ikatan Hidrogen terbentuk pada senyawa-senyawa polar yang mengandung atom Hidrogen dan atom yang keelektronegtifannya tinggi seperti F, O, N, dan Cl. Atom-atom dengan keelektronegatifan tinggi akan menarik pasangan elektron ikatan dengan lebih kuat sehingga kulit tempat elektron valensi bedada pada atom Hidrogen akan terkelupas, dan inti dari atom Hidrogen yang bermuatan positif akan seolah-olah
berada pada permukaan molekul. Semakin tinggi keelektronegatifan atom yang mengikat Hidrogen, maka peluang untuk memebnetuk ikatan Hidrogennya pun makin besar. (W Kurniawan, S Trihandaru 2016)
II.7 Energi Interaksi Ikatan kimia merupakan ikatan yang terbentuk antar atom atau molekul dimana terjadi serah terima elektron, atom satu akan melepas elektron dan atom lain akan menangkap elektron. Sehingga dapat dikatakan pasangan elektron yang berikatan berasal dari masing-masing atom, atau pasangan elektron yang berikatan berasal dari salah satu atom saja. Kestabilan suatu unsur menjadi tujuan dari pembentukan ikatan kimia. Kestabilan unsur terjadi apabila suatu unsur mengikuti aturan oktet. Aturan Oktet adalah kecenderungan unsur-unsur untuk menjadikan konfigurasi elektronnnya sama seperti gas mulia. Unsur gas mulia (Gol VIIIA) mempunyai elektron valensi sebaanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, hanya unsur Helium). Pada pembentukan ikatan kimia berdasar perubahan konfigurasi elektron, ikatan kimia dibagi menjadi tiga jenis antara lain: 1. Ikatan ion (elektrovalen) Ikatan terbentuk karena adanya perpindahan (serah-terima) elektron dari satu unsur ke unsur yang lain 2. Ikatan kovalen Ikatan yang terbentuk akibat pemakaian pasangan elektron secara bersama oleh dua atom yang saling berikatan 3. Ikatan logam Ikatan yang terbentuk karena gara tarik menarik antara muatan positif dari ion-ion logam dengan muatan negatif dari elektronelektron yang bebas bergerak. (Widodo, Setiawan, and Rostianingsih 2016)
II.8 Spektra IR Spektra InfraRed atau spektroskopi infra merah adalah metode pengamatan interaksi molekul menggunakan radiasi elektromagnetik pada kisaran panjang gelombang 0.75 – 1.000 μm atau 13.000 – 10 cm -1. Ada beberapa teknik dalam spektra InfraRed yaitu tenik serapan (absorption), teknik
emisi
(emission),
teknik
fluoresensi
(fluorescence).
Pada
spektroskopi digunakan komponen medan listrik dalam fenomena, pemantulan, pembiasan, penyerapan serta transmisi. Terjadinya eksitasi tingkat energi molekul disebabkan oleh penyerapan elektromagnetik contohnya seperti vibrasi, rotasi ataupun eksitasi elektronik (Yudhapratama 2010). Berikut tabel daerah spektra IR:
(Suarsa 2016) II.9 Software Komputasi II.9.1 Notepad++ Notepad++ merupakan sebuah software berbasis text editor yang mempunyai banyak manfaat, khususnya dalam membuat program bagi para developer yang dapat bekerja dengan beberapa file terbuka dalam satu jendela. Beberapa daftar Bahasa program yang didukung adalahan c#, XML, PHP, c, c++, Javascript dan masih banyak lainnya. (Madcoms 2016)
II.9.2 Avogadro Avogadro merupakan suatu software yang digunakan dalam editor molekul dengan fitur visualisasi molekul untuk memudahkan ketika belajar tentang teori kimia organic dan teori VSEPR. Software ini juga digunakan dalam bidang komputasi untuk menyusun input file. II.9.3 Nwchem Nwchem
(Northwest
Computational
Chemistry
Package)
merupakan suatu software yang digunakan untuk pemodelan kimia komputasi dalam pemrograman. Nwchem dapat diinstal secara paralel dan dapat dijalankan pada computer konvesional atau high-perfomance. Software ini dikembangkan oleh EMSL (Environmental Molecular Sciences Laboratory), salah satu laboratoium di PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). (Valiev dkk, 2010) II.9.4 Chemcraft Chemcraft merupakan sebuah software dalam aplikasi kimia yang mempunyai banyak sekali kegunaan, terutama dalam visualisasi molekul dan membuat koordinat kartesian dalam perhitungan Nwchem. Di dalam software ini juga disediakan visualisasi yang sangat rinci dari Gamess-AS file output. (Pranowo, 2011)
III. METODE PERCOBAAN III.1 Alat dan Bahan -
Seperangkat Komputer
-
Software Notepad++
-
Software Avogadro
-
Software Nwchem
-
Software Chemcraf III.2 Skema Kerja Matriks Z -
Membuat struktur dengan Avogadro
-
Membuat file input dengan format file.nw
-
Membuka terminal Linux Ubuntu
-
Mencari file input dengan perintah “cd” untuk membuka folder dan “ls” untuk melihat folder
-
Melakukan perhitungan optimasi dengan perintah “nwchem fileinput.nw >& fileinput.out&”
-
Melakukan pengecekan dengan perintah “ps”
-
Perhitungan selesai ditandai dengan “done”
-
Mencatat energi dari file output (file out)
Hasil
IV.
DATA PENGAMATAN IV.1 Interaksi Antar Molekul Nama Molekul H2O
Panjang Ikatan (A) r (O1 – H1) = 0,965
Sudut Ikatan (°) a (H1 – O1 – H2) = 103,74
H2O – Li
r (O1 – H2) = 0,965 r (O1 – H1) = 0,969
a (H1 – O1 – H2) = 106,09
r (O1 – H2) = 0,969
a (H1 – O1 – Li1) = 126,95
r (O1 – Li1) = 1,837 r (O1 – H1) = 0,968
a (H2 – O1 – Li1) = 126,95 a (H1 – O1 – H2) = 105,11
r (O1 – H2) = 0,968
a (H1 – O1 – Na1) = −¿
r (O1 – Na1) = 2,190 r (O1 – H1) = 0,967
a (H2 – O1 – Na1) = −¿ a (H1 – O1 – H2) = 104,16
r (O1 – H2) = 0,967
a (H1 – O1 – K1) = 127,92
r (O1 – K1) = 2,603
a (H2 – O1 – K1) = 127,92
H2O – Na
H2O – K
IV.2 Penentuan Energi Interaksi Nama Molekul H2O
Energi Potensial Energi (Hartree) (kJ/mol) -76.419737397165 -
Interaksi
Ion Li
-7.284544393537
-
H2O...Li
-83.771969454837
-177713,9621864425
Ion Na
-162.081231001226
-
H2O...Na
-238.550387187238
-129749,0301177985
Ion K
-599.724714937054
-
H2O...K
-676.179504655284
-92029,8689561575
IV.3 Penentuan Jenis Vibrasi Nama Molekul
H2O…Li
H2O…Na
H2O…K
Mode Vibrasi
Frekuensi (cm-1)
Vibrasi regangan
368.54
Vibrasi regangan Li.O
536.7
Vibrasi goyangan Vibrasi Guntingan Vibrasi regangan simetri Vibrasi regangan asimetri Vibrasi regangan Vibrasi regangan Li.O
592.85 1675.08 3788.04 3868.18 333.3 341.29
Vibrasi goyangan
453.37
Vibrasi Guntingan Vibrasi regangan simetri Vibrasi regangan asimetri Vibrasi regangan
1676.12 3801.57 3886.01 231.76
Vibrasi regangan Li.O Vibrasi goyangan Vibrasi Guntingan Vibrasi regangan simetri Vibrasi regangan asimetri
359.24 386.09 1685.16 3801.54 3888.77
V.
PEMBAHASAN Telah dilakukan percobaan 2 dengan judul “Penentuan Energi Interaksi dan
Pemodelan Spektra IR dengan Komputasi”. Adapun tujuan dari percobaan ini antara lain mampu memahami dan memprediksi interaksi antarmolekul dan sifatsifatnya, mampu memprediksi energi interaksi antarmolekul H2O…ion logam (Li, Na, K) dan menjelaskan pengaruhnya pada struktur molekul H2O, serta mampu memahami dan memprediksi spektra IR dan menentukan vibrasi molekul. Prinsip dari percobaan ini adalah perhitungan optimasi molekul tunggal H2O dan H2O--Logam menggunakan persamaan Schrodinger. Sedangkan metode yang digunakan adalah DFT (Density Functional Theory) yaitu salah satu metode komputasi yang digunakan untuk menyelesaikan persamaan Schrodinger pada sistem banyak partikel, dimana energi dari suatu molekul dapat ditentukan dari kerapatan elektron dari molekul. Dalam metode ini tidak menghitung elektron secara keseluruhan
karena perhitungan didasarkan
[ CITATION Fio02 \l 1033
pada kerapatan
elektronnya
\m You01]. Persamaan Schrodinger merupakan
persamaan diferensial parsial linear yang mengatur fungsi gelombang dan sistem mekanika kuantum. Adapun persamaan Schrodinger sebagai berikut: HΨ=EΨ Keterangan: H
= Operator Hamiltonian
Ψ
= fungsi gelombang
E
= energi
Hasil yang diperoleh dari percobaan ini adalah besar panjang ikatan, sudut ikatan, energi potensial, yang dapat digunakan untuk menghitung energy interaksi, mode vibrasi molekul, spektra IR beserta frekuensi dari molekul tunggal H 2O, H2O…Li, H2O…Na, dan H2O…K.
V.1 Interaksi Antar Molekul V.1.1 Interaksi Molekul H2O-Li Pada molekul H2O – Li terjadi interaksi antar molekul yaitu seperti pada gambar berikut :
Untuk panjang ikatan antar atom yaitu O1 – H1 = 0,969 A, O1 – H2 = 0,969 A, dan O1 – Li1 = 1,837 A. Sedangkan untuk sudut ikatannya adalah H1 – O1 – H2 = 106,09°, H1 – O1 – Li1 = 126,95°, dan H2 – O1 – Li1 = 126,95°. Panjang ikatan antara atom O1 – Li1 yaitu 1,837 A yang berarti bahwa ikatan tersebut paling pendek bila dibandingkan dengan ikatan antara O1 dengan logam lain pada golongan 1A yaitu O1 – K1 = 2,603 A dan O1 – Na1 = 2,190 A. Peristiwa tersebut dapat terjadi dikarenakan unsur-unsur dalam satu golongan bila dilihat dari atas ke bawah bisa diketahui bahwa jika nomor atomnya semakin besar, maka jari-jari atomnya akan semakin besar juga. Peningkatan jari-jari atom tersebut terjadi dikarenakan jumlah kulit yang bertambah. Selain itu, peningkatan jari-jari atom juga mengakibatkan panjang ikatan bertambah. (Parning, Horale, and Tiopan. 2007)
Pada molekul H2O – Li yaitu antara molekul H 1 – O1 – Li1 dan H2 – O1 – Li1 ini menunjukkan sudut ikatan yang sama sebesar 126,95°. Apabila sudut ikatan tersebut dibandingkan dengan sudut ikatan antar O1 – H1 dan O1 – H2 dengan logam lain pada golongan 1A yaitu K dan Na, sudut ikatan H1 – O1 – K1 dan H2 – O1 – K1 masing-masing sebesar 127,92°. Sedangkan, sudut ikatan yang ada pada H1 – O1 – Na1 dan H2 – O1 – Na1 tidak menunjukkan adanya sudut ikatan karena jaraknya terlalu jauh sehingga ikatannya putus. Maka sudut ikatan H1 – O1 – Li1 dan H2 – O1 – Li1 paling pendek. Peristiwa tersebut dapat terjadi dikarenakan unsur-unsur dalam satu golongan bila dilihat dari atas ke bawah menunjukkan penambahan jumlah kulit. Hal ini disebabkan karena elektronnya makin banyak sehingga terjadi peningkatan tolakan antar elektron yang lebih besar dan menyebabkan sudut ikatan juga makin besar. (Parning, et al. 2007) V.I.2 Interaksi Molekul H2O-Na Pada molekul H2O –Na terjadi interaksi antar molekul yaitu seperti pada gambar berikut :
Untuk panjang ikatan antar atom yaitu O1 – H1 = 0,968 A, O1 – H2 = 0,968 A, dan O1 –Na1 = 2,190 A. Sedangkan untuk sudut ikatannya adalah H1 – O1 – H2 = 105,11°, H1 – O1 – Na1 = −¿, dan H2 – O1 – Na1 = −¿. Panjang ikatan antara atom O1 – Na1 adalah 2,190 A yang berarti
bahwa ikatan tersebut lebih panjang apabila dibandingkan dengan ikatan antara O1 dengan logam lain pada golongan 1A yaitu O1 – Li1 = 1,837 A. Sedangkan bila ikatan antar atom O 1 – Na1 = 2,190 A dibandingkan dengan K yang juga logam lain pada golongan 1A, maka ikatan antara atom O1 – Na1 lebih pendek karena panjang ikatan O1 – K1 sebesar 2,603 A. Peristiwa tersebut dapat terjadi dikarenakan unsur-unsur dalam satu golongan bila dilihat dari atas ke bawah bisa diketahui bahwa jika nomor atomnya semakin besar, maka jari-jari atomnya akan semakin besar juga. Peningkatan jari-jari atom tersebut terjadi dikarenakan jumlah kulit yang bertambah. Selain itu, peningkatan jari-jari atom juga mengakibatkan panjang ikatan bertambah. (Parning, Horale, and Tiopan. 2007) Pada molekul H2O – Na yaitu antara molekul H1 – O1 – Na1 dan H2 – O1 – Na1 tidak menunjukkan adanya sudut ikatan karena jarak yang terlalu jauh sehingga ikatannya terputus. Apabila sudut ikatan tersebut dibandingkan dengan sudut ikatan antara O1 – H1 dan O1 – H2 dengan logam lain pada golongan 1A yaitu K dan Li, maka sudut ikatan H1 – O1 – Li1 dan H2 – O1 – Li1 masing-masing sebesar 126,95°. Untuk sudut ikatan H1 – O1 – K1 dan H2 – O1 – K1 masing-masing yaitu sebesar 127,92°. Peristiwa tersebut dapat terjadi dikarenakan unsur-unsur dalam satu golongan bila dilihat dari atas ke bawah menunjukkan penambahan jumlah kulit. Hal ini disebabkan karena elektronnya makin banyak sehingga terjadi peningkatan tolakan antar elektron yang lebih besar dan menyebabkan sudut ikatan juga makin besar. (Parning, et al. 2007)
V.I.3 Interaksi Molekul H2O-K Pada molekul H2O–K terjadi interaksi antar molekul yaitu seperti pada gambar berikut :
Pada panjang ikatan antar atom yaitu O1-H1 = 0,967 A, O1-H2 = 0,967 A, dan O1-K1 = 2,603 A. Sementara itu sudut ikatan yang terbentuk dari H1-O1-H2 = 104,16o, H1-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-H1 = 104,16. Panjang ikatan antara atom O 1-K1 ialah 2,603 A. Jika dibandingkan dengan percobaan sebelumnya, maka panjang ikatan O1-K1 lebih panjang dari O1-Li1 dan O1-Na1. Peristiwa ini disebebkan karena unsur dalam satu golongan bila dilihat dari atas ke bawah, nomor atom akan semakin besar, maka jarijari atomnya akan semakin besar. (Parning, Horale, and Tiopan. 2007) V.2 Penentuan Energi Interaksi Percobaan ini bertujuan untuk menentukan energi interaksi suatu ion dengan ion logam alkali. Berdasarkan hasil output yang didapat dari percobaan ini didapatkan energi potensial molekul tunggal H 2O sebesar -76.419737397165 -7.284544393537 -83.771969454837
Hartree, Hartree, Hartree,
energi
potensial
ion
Li
sebesar
energi
potensial
H2O...Li
sebesar
energi
potensial
ion
sebesar
Na
-162.081231001226
Hartree,
energi
potensial
H2O...Na
sebesar
-238.550387187238
Hartree,
energi
potensial
ion
K
sebesar
-599.724714937054
Hartree,
energi
potensial
H2O...K
sebesar
-676.179504655284 Hartree. Dapat disimpulkan bahwa dalam satu golongan (logam alkali) semakin kebawah atau semakin besar nomor atomnya maka energi potensial yang dihasilkan semakin besar, begitu juga dengan energi potensial yang dihasilkan dari air dan ion logam alkali. Untuk mengukur besarnya energi interaksi digunakan rumus: Einteraksi = EpotensialH2O...logam – (EpotensialH2O + Epotensiallogam) Sehingga didapatkan energi interaksi H2O...Li sebesar -177713,9621864425 kJ/mol, energi interaksi H2O...Na sebesar -129749,0301177985 kJ/mol, dan energi interaksi H2O...K sebesar -92029,8689561575 kJ/mol. Dari data tersebut dapat dibuat grafik hubungan antara energi interaksi dengan nomor atom:
Energi Interaksi (kJ/mol)
Grafik Hubungan Nomor Atom vs Energi Interaksi 0 -20000 3 -40000 -60000 -80000 -100000 -120000 -140000 -160000 -177713.96 -180000 -200000
11
19
-92029.87 -129749.03
Nomor Atom
Dari grafik didapatkan kesimpulan bahwa energi interaksi antara molekul air dengan logam alkali semakin kebawah dalam satu golongan atau semakin besar nomor atomnya maka semakin kecil energi interaksi yang dihasilkan. Hal ini juga membuktikan bahwa dalam satu golongan semakin kebawah panjang ikatan semakin bertambah sehingga energi interaksinya semakin kecil yang menyebabkan ikatan menjadi tidak terlalu kuat (lemah) sehingga pemutusan ikatan akan menjadi lebih mudah. Sebaliknya semakin keatas dalam suatu golongan nomor atom akan semakin
berkurang serta panjang ikatan akan menjadi semakin kecil yang menyebabkan ikatan menjadi semakin kuat sehingga pemutusan ikatan menjadi semakin sulit. V.3 Penentuan Jenis Vibrasi dan Prediksi Spektra IR V.3.1 Jenis Vibrasi Terdapat beberapa jenis vibrasi molekul antara lain yaitu vibrasi ulur dan vibrasi tekuk. Untuk definisinya sendiri vibrasi ulur adalah vibrasi yang dapat menyebabkan Panjang ikatan pada ikatannya itu berubah. Sedangkan vibrasi tekuk adalah vibrasi yang mengakibatkan dua sudut ikatan itu berubah. Pada percobaan ini didapatkan beberapa bilangan gelombang yang dimana dapat digunakan untuk menentukan jenis vibrasi dan juga memprediksi spectra IR yang dapat diidentifikasi menggunakan Chemcraft. Terdapat frekuensi vibrasi yang dapat dicari nilainya menggunakan persamaan Hooke : F = -kx. V.3.1.1 Vibrasi Molekul dari H2O-Li
- Vibrasi 1 dengan nilai frekuensi 368.54 Pada vibrasi 1 ini terdapat pergerakan pada molekul yang didasari
oleh
merupakan
nilai
vibrasi
frekuensi
pada
tekuk/bending
chemcraft.Vibrasi jenis
wagging
ini yang
memperlihatkan gerakan searah namun tidak dalam satu bidang datar.
-
Vibrasi 2 dengan frekuensi 536.7 Pada vibrasi ini menunjukan gerakan searah pada satu bidang
datar. Vibrasi ini termasuk vibrasi tekuk jenis rocking.
-
Vibrasi 3 dengan frekuensi 592.85 Vibrasi ini menunjukkan gerakan searah (meregamg) pada satu
bidang datar dan merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
-
Vibrasi 4 dengan nilai frekuensi 1675.08 Vibrasi ini menunjukkan gerakan mengayun berlawanan arah
dalam satu bidang antara atom H1 dan H2. Vibrasi ini mmerupakan vibrasi tekuk jenis scissoring.
-
Vibrasi 5 dengan nilai frekuensi 3788.04 Vibrasi menunjukkan gerakan ikatan kedua atom H dengan O
memanjang dan memendek dalam satu bidang datar. Vibrasi merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
-
Vibrasi 6 dengan nilai frekuensi 3868.18 Vibrasi
ini
menunjukkan
gerakan
yang
berbeda
dan
berlawanan arah dalam satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis asimetri.
V.3.1.2 Vibrasi Molekul dari H2O-Na - Vibrasi 1 dengan Nilai Frekuensi 333,3 Terdapat gerakan antara atom Na dengan O saling berdekatan dan berjauhan dengan melihat nilai frekuensi dan sudutnya pada chemcraft. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
- Vibrasi 2 dengan Nilai Frekuensi 341,29 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun searah namun tidak dalam satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi tekuk jenis wagging.
- Vibrasi 3 dengan Nilai Frekuensi 453,37 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun searah dalam satu bidang datar. Vibrasi ini merupakam vibrasi tekuk jenis rocking.
-
Vibrasi 4 dengan Nilai Frekuensi 1676,12 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun
berlawanan pada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi tekuk jenis scissoring.
-
Vibrasi 5 dengan Nilai Frekuensi 3801,57 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H yang
ikatannya bergerak memanjang dan memendek dengan atom O secara bersamaan dan searah pada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
-
Vibrasi 6 dengan Nilai Frekuensi 3886,01 Vibrasi ini menunjukkan gerakan pada atom H yang
ikatanya dengan atom O memanjang dan memendek tidak secara
bersamaan pdada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis asimetri.
5.3.1.3 Vibrasi molekul dari H2O-K - Vibrasi 1 dengan Nilai Frekuensi 231,76 Vibrasi ini menunjukkan gerakan antara atom K dengan O saling berdekatan dan berjauhan dengan melihat nilai frekuensi dan sudutnya pada chemcraft. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
-
Vibrasi 2 dengan Nilai Frekuensi 359,24 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun
searah namun tidak dalam satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi tekuk jenis wagging.
-
Vibrasi 3 dengan Nilai Frekuensi 386,09 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun
searah dalam satu bidang datar. Vibrasi ini merupakam vibrasi tekuk jenis rocking.
-
Vibrasi 4 dengan Nilai Frekuensi 1685,16 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H mengayun
berlawanan pada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi tekuk jenis scissoring.
-
Vibrasi 5 dengan Nilai Frekuensi 3801,54 Vibrasi ini menunjukkan gerakan kedua atom H yang
ikatannya bergerak memanjang dan memendek dengan atom O secara bersamaan dan searah pada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis simetri.
-
Vibrasi 6 dengan Nilai Frekuensi 3888,77 Vibrasi ini menunjukkan gerakan pada atom H yang
ikatanya dengan atom O memanjang dan memendek tidak secara bersamaan pdada satu bidang datar. Vibrasi ini merupakan vibrasi regangan jenis asimetri.
5.3.2 Prediksi Spektra IR 5.3.2.1 Prediksi Spektra IR dari H2O dan Li Interaksi pada molekul H2O dengan Li dapat membentuk suatu ikatan antara keduanya yang terjadi antara sisi negative dari oksigen dan sisi positif dari Li. Dalam satu interaksi terdapat 4 atom sehingga jumlah mode vibrasi dihitung dengan persamaan : 3n-6 Dimana n merupakan jumlah atom. Pada interaksi H2O dengan Li terdapat 4 atom, sehingga jumlah mode vibrasi dari interaksi H2O dengan Li berjumlah 6 yang dapat dihitung dengan persamaan di atas sebagai berikut. 3(4)-6 = 12-6=6 Dari penjelasan di atas di mana jumlah mode vibrasi dan frekuensi yang sudah diketahui, maka dapat diperoleh grafik untuk memprediksi spectra IR. Pada grafik spectra IR, sumbu x menunjukkan nilai frekuensi atau bilangan gelombang (cm-1), sedangkan sumbu y menunjukkan intensitas IR. Pada masingmasing mode vibrasi mempunyai intensitas IR yang berbedabeda.
Vibrational spectrum 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 IR intensity
0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0
500
1.000
1.500
2.000 Frequency, cm**-1
2.500
3.000
3.500
4.000
Grafik Spektra IR interaksi H2O dengan Li Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa terdapat 7 puncak spectra IR interaksi H2O dengan Li. Puncak 1 mempunyai frekuensi 0 dengan intensitas IR sebesar 0.05499. Puncak 2 mempunyai frekuensi 368.54 dengan intensitas IR sebesar 0.399744. Puncak 3 mempunyai frekuensi 536.7 dengan intensitas IR sebesar 0.152074. Puncak 4 mempunyai frekuensi 592.85 dengan intensitas IR sebesar 0.103724. Puncak 5 mempunyai frekuensi 1675.08 dengan intensitas IR sebesar 0.130094. Puncak 6 mempunyai frekuensi 1675.08 dengan intensitas IR sebesar 0.130094. Puncak 7 mempunyai frekuensi 3788.04 dengan intensitas IR sebesar 0.10506. Hasil spectra IR dalam bentuk tabel yaitu sebagai berikut. Frekuensi (cm-1) Intensitas IR 0 0.009005 0 0.039547 0 0.001184 0 0.006128 0 0.057892 0 0.05499 368.54 0.399744 536.7 0.152074 592.85 0.103724 1675.08 0.130094 3788.04 0.10506 3868.18 0.215704
5.3.2.3. Prediksi Spektra IR dari H2O dan K Dari penjelasan di atas di mana jumlah mode vibrasi dan frekuensi yang sudah diketahui, maka dapat diperoleh grafik untuk memprediksi spectra IR. Pada grafik spectra IR, sumbu x menunjukkan nilai frekuensi atau bilangan gelombang (cm-1), sedangkan sumbu y menunjukkan intensitas IR. Pada masingmasing mode vibrasi mempunyai intensitas IR yang berbedabeda. Vibrational spectrum 0.4 0.38 0.36 0.34 0.32 0.3 0.28
IR intensity
0.26 0.24 0.22 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0
500
1.000
1.500
2.000 Frequency, cm**-1
2.500
3.000
3.500
4.000
Grafik Spektra IR interaksi H2O dengan K Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa terdapat 7 puncak spectra IR interaksi H2O dengan K. Puncak 1 mempunyai frekuensi 0 dengan intensitas IR sebesar 0.003041. Puncak 2 mempunyai frekuensi 231.76 dengan intensitas IR sebesar 0.012256. Puncak 3 mempunyai frekuensi 359.24 dengan intensitas IR sebesar 0.327459. Puncak 4 mempunyai frekuensi 386.09 dengan intensitas IR sebesar 0.103112. Puncak 5 mempunyai frekuensi 1685.16 dengan intensitas IR sebesar 0.092625. Puncak 6 mempunyai frekuensi 3801.54 dengan intensitas IR sebesar 0.046842. Puncak 7 mempunyai frekuensi 3888.77 dengan intensitas IR sebesar 0.112487.
Hasil spectra IR dalam bentuk tabel yaitu sebagai berikut. Frekuensi (cm-1) 0 0 0 0 0 0 231.76 359.24 386.09 1685.16 3801.54 3888.77
Intensitas IR 0.01755 0.0028 0.014873 0.015029 0.000404 0.003041 0.012256 0.327459 0.103112 0.092625 0.046842 0.112487
VI.
Penutup VI.1 Kesimpulan
VI.1.1 Untuk Li-H2O Sudut ikatan H1–O1–H2 = 106,09°, H1–O1–Li1 = 126,95°, dan H2–O1–Li1 = 126,95°. Panjang ikatan atom O1–H1 = 0,969 A, O1–H2 = 0,969 A, dan O1– Li1 = 1,837 A. Untuk Na-H2O Panjang Ikatan O1–H1 = 0,968 A, O1–H2 = 0,968 A, dan O1 –Na1 = 2,190 A. Sudut ikatan H1–O1– H2 = 105,11°, H1–O1–Na1 = −¿, dan H2–O1–Na1 = −¿. Untuk K-H2O Panjang ikatan O1-H1 = 0,967 A, O1-H2 = 0,967 A, dan O1-K1 = 2,603 A. Sudut ikatan H1-O1-H2 = 104,16o, H1-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-K1 = 127,92o, H2-O1-H1 = 104,16 VI.1.2 Energi interaksi H2O-Li -177713,9621864425 kJ/mol, energi interaksi H2O-Na -129749,0301177985 kJ/mol, dan energi interaksi H2O-K -92029,8689561575 kJ/mol VI.1.3 H2O dan Li Spektra-IRnya terdapat 7 puncak, yaitu puncak 1 dari sisi kiri merupakan puncak pada frekuensi 0,05499 dan puncak ke-7 yaitu pada frekuensi 0,10506 H2O dan K Spektra-IRnya terdapat 7 puncak, yaitu puncak 1 dari sisi kiri merupakan puncak pada frekuensi 0,003041 dan puncak ke-7 yaitu pada frekuensi 0,112387 VI.2 Saran VI.2.1 Uji tengangan yang dilakukan dengan sampel surfaktan diusahakan berbeda, seperti senyawa ester sukrosa asam lemak
DAFTAR PUSTAKA Alfianto, Enggar. 2015. jurnal.unej.ac.id Elektronik Jurnal Arus Elektro Indonesia (EJAEI) Implementasi Metode Teori Fungsional Kerapatan Pada Bahasa C Untuk Menghitung Energi Keadaan Dasar Berbagai Atom. http://jurnal.unej.ac.id/index.php/E-JAEI/article/view/1979 (March 7, 2021). Cahyono, Bambang, Muhammad Diah, Khoirul Huda, and Leenawaty Limantara. 2011. 13 ejournal.undip.ac.id Kurkuminoid Merupakan Zat Warna Kuning Dalam Temulawak Yang Telah Diketahui Memiliki Banyak Manfaat Di Bidang
Kesehatan,
Industri,
Dan
Makanan.
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/reaktor/article/view/3176 (September 20, 2020). Handayani. 2014. Pengaruh Pendekatan Science, Environment, Technology and Society (SETS) Melalui Kerja Kelompok Berbasis Lingkungan Terhadap Hasil Belajar IPA Siswa Kelas V SD N 9 Sesetan. Denpasar: Elementary School of Education. Itokawa, Hideji et al. 2008. “Recent Advances in the Investigation of Curcuminoids.” Chinese Medicine 3. Kertia, N. et al. 2005. “Pengaruh Pemberian Kombinasi Minyak Atsiri Temulawak Dan Ekstrak Kunyit Dibandingkan Dengan Piroksikam Terhadap Angka Leukosit Cairan.” Khopkar, SM. 1990. “Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia.” Madcoms. 2016. Sukses Membangun Toko Online Dengan PHP Dan MySQL. https://pustakaaceh.perpusnas.go.id/detail-opac?id=54773 (March 7, 2021). Muffidah, Muffidah. 2015. “ANALISA KADAR CURCUMINOID PADA RIMPANG
KUNYIT
(CURCUMA
DOMESTICA)
DENGAN
MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER VISIBLE (Content Analysis Curcuminoid in Turmeric Rhizome (Curcuma Domestica) by Using Visible Spectrophotometer).” Prianto,
Bayu.
2010.
jurnal.lapan.go.id
Pemodelan
Kimia
Komputasi.
http://jurnal.lapan.go.id/index.php/berita_dirgantara/article/view/711 (March 7, 2021).
Putri, Fanny Aditya. 2015. “ANALISIS VIBRASI MOLEKUL PADA GAS RUMAH KACA.” : 9–16. Rahayu, Puji, Soenarto Notosoedarmo, and Leenawaty Limantara. 2006. 6 THE COMPOSITION AND THE CONTENT OF PIGMENTS FROM SOME DYEING PLANT FOR IKAT WEAVING IN TIMORRESE REGENCY, EAST NUSA TENGGARA. Sastrohamidjojo, Hardjono. 2007. 7 Indo. J. Chem EFFECT OF DE-TertBUTYLATION AND FUNCTIONALIZATION WITH AMINE GROUPS AT THE
UPPER
RIM
OF
p-Tert-BUTYLCALIX[4]ARENE
TO
THE
EXTRACTABILITY FOR Cr 3+ , Cd 2+ , AND Pb 2+ IONS. Suarsa, I Wayan. 2016. “Analisis Gugus Fungsi Pada Bensin Dengan Spektrofotometri Infra Merah.” : 1–36. Sulistyani, Martin, and Nuril Huda. 2017. J. Chem. Sci Indonesian Journal of Chemical Science Optimasi Pengukuran Spektrum Vibrasi Sampel Protein Menggunakan Spektrofotometer Fourier Transform Infrared (FT-IR). Underwood. 1996. Analisis Kimia Kualitatif. 5th ed. Jakarta: Erlangga. W Kurniawan, S Trihandaru, A Pattiserlihun. 2016. “KAJIAN METODE ANALISA DATA GOAL SEEK (MICROSOFT EXCEL) UNTUK PENYELESAIAN
PERSAMAAN
SCHRÖDINGER
DALAM
MENENTUKAN KUANTISASI ENERGI DIBAWAH PENGARUH POTENSIAL LENNARD-JONES.” Jurnal MIPA Unnes. Widodo, Timotius Reinaldo, Alexander Setiawan, and Silvia Rostianingsih. 2016. “Pembuatan Aplikasi Pembelajaran ‘ Ikatan Kimia ’ Dengan Memanfaatkan Augmented Reality.” Jurnal Infra 4(2): 126–29. Yudhapratama, Ersan. 2010. “PENENTUAN KEBERADAAN ZAT ADITIF PADA PLASTIK KEMASAN MELALUI PERLAKUAN PEMANASAN PADA SPEKTROFOTOMETER IR.” 53(9).
