laprak resmi analisis butana.docx
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
1/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
Percobaan 1
ANALISIS BUTANA
A. PENDAHULUAN
1. Latar Belakang :
Minimisasi energi mengubah geometri dari molekul ke energi yang lebih
rendah dari suatu sistem dan untuk menghasilkan konformasi yang lebih
stabil.Selama berlangsungnya minimisasi akan di!ari suatu struktur molekul
yang tidak mengalami "erubahan energi #ika geometri molekul diubah dengan
besaran tertentu.$al ini berarti bah%a turunan dari energi sebagai fungsi koordinat
kartesian &yang sering disebut gradient' berharga nol. (eadaan ini disebut sebagai
titik stasioner "ada "ermukaan energi "otensial.
)ika "erubahan ke!il "ada "arameter geometri akan menaikkan energi
molekulkonformasi relatif stabil dan "osisi ini dinamakan dengan minimum. )ikaenergi lebih rendah dengan "erubahan ke!il "ada satu atau lebih dimensi tertentu
teta"i tidak "ada semua dimensi dinamakansaddle point. Sistem molekul da"at
mem"unyai bebera"a keadaan minimum. Satu dari keadaan minimum yang "aling
rendah energinya disebut minimum global dan keadaan yang lain dinamakan
dengan minimum lokal. *engan "erhitungan energi untuk 6 titik stasioner dari
butana da"at dibandingkan harga energi untuk menentukan konformasi energi
"ada minimum global.
2. +u#uan
Minimisasi energi konformasi butana dengan menggunakan medan gaya
(Force Field) MM,.
B.TINJAUAN TEORI
Butana #uga disebut n'butana adalah alkana rantai lurus dengan em"at
atom karbon-$3-$2-$2-$3. Butana #uga digunakan sebagai istilah
kolektif untuk n'butana dan satu'satunya isomernya isobutana disebut #uga
metil"ro"ana/ -$-$3/3.Butana sangat mudah terbakar tidak ber%arna dan
meru"akan gas yang mudah di!airkan. Nama butana diturunkan dari nama
asam butirat. aymond -hang 200/
erubahan energi "otensial akibat rotasi ikatan -2'-3 "ada butana
(onformasi anti4 butana mem"unyai energi "otensial yang lebih rendah
M!Murry 2001/ .5somersime konformasi adalah sebuah bentuk stereo
isomerisme dari molekul &molekul dengan rumus struktural yang sama namun
konformasi yang berbeda oleh karena rotasi atom "ada ikatan kimia.
(onformer yang berbeda da"at saling berubah dengan melakukan rotasi "ada
ikatan tunggal tan"a memutuskan ikatan kimia. (eberadaan lebih dari satu
konformasi biasanya dengan energi yang berbeda dikarenakan oleh rotasi
hibridisasi orbital s"3 atom karbon yang terhalang. 5somerisme konformasi
hanya ter#adi "ada ikatan tunggal karena ikatan rangka" dua dan rangka" tigamem"unyai ikatan "i yang menghalangi rotasi ikatan. erbandi ngan stabilitas
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
2/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
konformer'konformer yang berbeda biasanya di#elaskan dengan "erbedaan dari
kombinasi tolakan sterik dan efek elektronik. -ontoh yang sederhana terlihat
"ada molekul butana yang dilihat dengan menggunakan "royeksi Ne%man.
otamer adalah konformer yang berbeda hanya "ada rotasi ikatan tunggal.
Sa%ar rotasinya adalah energy aktiasi yang di"erlukan untuk berubah dari
satu konformer ke konformer lainnya. -ontoh lain dari isomerisme konformasiadalah "eli"atan molekul di mana bebera"a bentuk "eli"atan stabil dan
fungsional namun yang lainnya tidak. 5somerisme konformasi #uga terlihat
"ada atro"isomer 7essenden al"h ). 2006/
roses "eminimuman energi dilakukan dengan mengubah geometri
molekular sistem menu#u konformasi yang lebih stabil yakni struktur
molekular yang energinya relatif tidak berubah dengan "erubahan sangat ke!il
"ada geometri. *engan kata lain gradien atau gaya/ yaitu la#u "erubahan
turunan "ertama/ energi total terhada" "er"indahan dalam arah 8 y atau 9
"ada koordinat -artesiusmendekati nol yang dikenal sebagai titik stasioner
"ada "ermukaan energi "otensial."abila konformasi yang stabil itu meningkatenerginya akibat "erubahan ke!il "ada "arameter'"arameter geometrik ia
dia!u sebagai minimum. )ika energi menurun oleh "erubahan ke!il "ada satu
atau lebih dimensi teta"i tidak "ada semua dimensi ia meru"akan titik "elana
saddle "oint/. de Suherman 2010/
Sistem molekular da"at memiliki banyak minimum; yang energinya
terendah disebut minimum global sedangkan sisanya disebut minimum'
minimum lokal. *alam bab ini nda akan menghitung tiga titik stasioner
untuk sikloheksana: kursi "erahu dan biduk'belit. ada setia" bentuk
dilakukan o"timalisasi mekanika molekular lalu energi mereka dibandingkan
untuk menentukan konformasi dengan energi minimum global. 5r. SukirnoM.
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
3/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
'. "enggambar butanaBentuk butana pertama yang harus dibuat adalah bentuk eklipsyaitu sudut dihedral !!!! sebesar (o. $ntuk membuat bentukeklips dilakukan langkah sebagai berikut :a. Atur Default Element pada karbon dan dapatkan dalam mode
Draw.b. Atur le)el pilihan pada atoms.c. Pilih Labels pad amenu Display dan beri label atom dengannomor.d. *akinkan bahwa Explicit Hydrogens pad akeadaan tidak aktif%pada
menu Builde. +ambarkan struktur ', dengan mengklik dan menggesersedemikian
hingga keempat karbon terhubungkan.f. Pilih!dd H " Model Build pada menu Build.
Model Builder akan membentuk konformasi anti dari butanasebagai
struktur default dengan sudut dihedral !!!! sebesar 1-(o.ita ingin
mengubahnya menjadi sudut (o dengan cara berikut :g. embali ke dalam mode Selectionh. *akinkan bahwa Multiple Selection dalam keadaan aktif.i. Pilih sudut torsi /0atom dengan memilih ikatan dengan urutan10' '0
dan 0/.
j. Pilih pengaturan Bond #orsion pada menu Build dan atur Bond#orsion pada (o dan tekan 2.
k. 30klik pada area yang kosong pada bidang kerja.l. lik ganda pada Selection sebagai ganti dari Model Builder.
Hyper!hem akan menentukan struktur baru dengan bondtorsion sesuai yang telah ditentukan.
$ 2ptimasi struktur4angkah berikutnya adalah meminimisasi struktur denganmenjalankanoptimasi mekanika molekul dengan melakukan langkah berikut :m. Pilih %ompute
n. Pilih Single &ointo. 40klik pada 2 untuk menutup kotal dialog dan memulaiperhitungan.
Perhitungan dimulai dan informasi tentang akan muncul dibaris status.
Setelah beberapa menit program akan selesai. !atat energidengan
melakukan perhitungan single point pada struktur yang telahtergambar. Perhitungan ini akan memberikan energi tanpa
optimasi
dengan sudut ikatan dihedral eksak. $kur sudut dihedral !!!!dan
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
4/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
catat hasilnya.p. 2ptimasi struktur dengan memilih %ompute dan kemudian'eometry
(ptimi)isation.5. 40klik pada 2 unutk memulai perhitungan. !atat energi
teroptimasidan sudut ikat dihedral !!!!. !etak strutkur dan lampirkan
padalembar laporan.
r. embali ke langkah %i& dan ulangi proses untuk sudut ikatdihedral 6(
1'( 1-( '/( dan ((o. 4engkapi lembar jawaban yangtersedia.
E. HASIL DAN PEMBAHASAN* Hasil
Sudut
,ihedral
%o&
7nergi Single Point
%kcal8mol&
(o 6.9((/9
6(o .(-1'(o ;.;'-91-(o '.119''/(o ;.;'9'((o .(6
'. Pembahasan7nergi yang dihasilkan dengan single point mempunyai angka
yang lebih besar daripada energi yang dihasilkan saat dalamkeadaan teroptimasi. Hal ini dikarenakan penghitungan energi
potensial suatu molekul dengan single point hanya menghitungstruktur yang telah diinput dan tentunya molekul yang digambartersebut belum tentu dalam keadaan energi terendah.Sedangkan saat molekul yang diinput tadi dioptimasi makamolekul yang diinput tersebut akan mencari keadaan dimanaenerginya lebih rendah dan mencapai konformasi yang stabil.
Single point merupakan energi molekul dari struktur yangtelah ditentukan tanpa mengalami proses optimasi yaitu energidari struktur semula atau apa adanyasedangkan optimasigeometri merupakan minimisasi energi untuk mendapatkanstruktur paling stabil yaitu setelah proses optimasi sehingga
akan merubah sudut dihedral untuk memperoleh energi optimaldari struktur tersebut namun perubahan sudut dihedral dari
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
5/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
single point dan sudut dihedral teroptimasi tidak terlalu jauh halini dimungkinkan agar tidak merubah konformasi strukturmenjadi bentuk lain. Pada data sudut dihedral '/(o sudut torsiyang diperoleh adalah 01'(o dan untuk ((o sudut torsi yangdiperoleh adalah 06(o hal ini dikarenakan perputaran sudut dari
molekul tersebut searah jarum jam dengan memperhatikanenergi rentanganenergi bengkokan energi torsi dan energiinteraksi tak berikatan yang memungkinkan adanya gaya tolak0menolak dan tarik menarik antar atom dari molekul tersebutmengakibatkan kemungkinan konformasi yang terjadi pada sudut'/(odan ((operputarannya searah dengan jarum jam sehinggabernilai negati)e.
Gambar Proyeksi Newman
Sudut dihedral (o Sudut dihedral 6(o
Sudut ,ihedral 1'(
o
Sudut ,ihidral 1-(
o
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
6/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
Sudut ,ihedral '/(o Sudut ,ihidral ((o
Berdasarkan gambar proyeksi newman tersebut maka
konformasi yang menunjukkan energi minimum adalah konformasi
dengan sudut 1-(o dimana energi single point yang dihasilkan
sebesar '.119' kcal8mol. Sedangkan konformasi yang
menunjukkan energi maksimum seharusnya adalah konformasi
dengan sudut (o
dimana energi single point yang dihasilkanseharusnya lebih besar dari sudut 6(o1'(o1-(o'/(odan
((o.
-
7/24/2019 LAPRAK RESMI ANALISIS BUTANA.docx
7/7
Muhammad Nur Maulidin Mahmud
13630021
jarak antar atom yang dekat.Berbeda lagi ketika sudut dihedral
yang digunakan 1-(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.
. !ESIMPULAN
Bah%a dengan metode MM, suatu molekul khususnya butana akan menu#u ke
keadaan stabil dengan energi terendah saat molekul tersebut dio"timasi bentuk
molekulnya.*ari hasil "er!obaan diketahui bah%a (onformasi Butana yang memiliki
energy minimum adalah konformasi staggered dengan sudut dihedral 1=0o.
G. DAFTAR PUSTAKA
de Suherman 2010.Meminimumkan Energi Suatu Sistem.Bogor : 5B "ress.
7essenden al"h ). 2006.Kimia Organik Jilid 1 Edisi 3. )akarta :