percobaan 4 spektra ir

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI

PERCOBAAN IV

SPEKTRA INFRA MERAH MOLEKUL ORGANIK

Disusun oleh:

Nama : Wahyu Ratnaningsih

NIM : 12/331223/PA/14513

Kelompok : Sore

Hari/Tanggal : Jumat, 27 Maret 2015

Jurusan/Fakultas : Kimia / MIPA

Nama Asisten : Muhammad Saleh

LABORATORIUM KIMIA KOMPUTASI

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2015

SPEKTRA INFRA MERAH MOLEKUL ORGANIK

I. TUJUAN

Menghitung dan menandai spektra vibrasi dari beberapa molekul organik

menggunakan perhitungan semiempiris PM3.

II. LATAR BELAKANG

Spektroskopi adalah studi mengenai interaksi cahaya dengan atom atau

molekul. Radiasi cahaya adalah suatu radiasi elektromagnet yang memiliki sifat

ganda, yaitu sifatnya sebagai partikel dan sebagai gelombang. Sifat gelombang

yang terpenting adalah panjang gelombang (ʎ). ʎ adalah jarak yang ditempuh

oleh gelombang selama satu siklus.

(Pranowo,2010)

Cahaya dapat juga dipandang sebagai aliran paket enrgi yang beregrak

dengan kecepatan tinggi (3,0 x 1010

m/s). Paket energi ini disebut foton. Besar

energi foton menurut persamaan Planck adalah E = hv. h adalah tetapan Planck

yang nilainya 6,63 x 10-34

joule detik. Energi molekul dinyatakan dalam energi

translasi, rotasi, getaran (vibrasi) dan elektronik. Energi vibrasi molekul adalah

energi kinetik dan energi potensial molekul yang disebabkan oleh getaran-

getaran. Atom di dalam molekul dapat dipandang sebagai titik massa yang satu

dengan lainnya terikat oleh ikatan kimia yang berlaku seperti pegas. Energi

getaran (vibrasi) adalah tercatu dan menimbulkan spektrum absorbsi dalam

daerah inframerah.

(Pranowo,2010)

Dua atau lebih dari dua atom yang terhubung melalui suatu ikatan atau

beberapa ikatan akan mengalami vibrasi yang bermacam-macam. Dalam suatu

ikatan yang mengikat dua atom, atom tersebut akan mengalami vibrasi secara

linear simetri atau asimetri. Vibrasi tersebut dapat disebut mode stretching.

Gugus fungsi atau molekul dengan jumlah minimum tiga atom juga akan

mengalami mode vibrasi bending selain simetri dan asimetri stretching pada

gugus –CH atau –OH.

(Ashraf, 2009)

Vibrasi stretching dan bending pada dasarnya dapat dijelaskan dengan

ilustrasi sebagai berikut

Prediksi hukum Hooke yang menyatakan posisi absorbsi vibrasi stretching dalam

suatu spektra IR bergantung pada kekuatan vibrasi ikatan dan massa atom yang

tehubung oleh ikatan tersebut. Semakin kuat ikatan dan semakin ringan massa atom,

maka frekuensi vibrasi stretching akan semakin tinggi. Intensitas vibrasi pada khususnya

bergantung pada muatan dipol ikatan yang bervibrasi.

Berikut adalah tabel absorbsi IR oleh alkana, alkena, alkuna, dan arena :

(Brown, 2012)

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Percobaan

Molekul Ikatan Bilangan Gelombang

Eksperimental (cm-1

)

Bilangan

Gelombang

Terhitung (cm-1

)

Gerakan Vibrasi

(Stretching atau

Bending)

Butana

C-H dari CH3 2800-3000 3079,83 Stretching

C-H dari CH2 2800-3000 3033,22 Stretching

C-H dari CH3 1450 1411,50 Bending

Cis-2-butena

C=C 1640 1880,25 Stretching

Csp2-H 2800-3000 3039,85 Stretching


1-butuna

C≡C 2200 2325,57 Stretching

Csp-H 3300 3362,74 Stretching

Benzena

C=C 1600, 1500 1547,32 Stretching


Metanol

O-H 3300 3896,06 Stretching

C-O 1050 1163,67 Stretching

Asetaldehida

C=O 1710 1983,33 Stretching

O=C-H 1700, 2800 2939,29 Stretching

Asetonitril C≡N 2200 2442,11 Stretching

Asam asetat

C=O 1710 1981,82 Stretching

O-H 3000 3854,28 Stretching

C-O 1100 1456,20 Stretching

Pembahasan

Pada percobaan kali ini dilakukan analisis spektra inframerah molekul organik

untuk menghitung dan menandai spektra vibrasi dari beberapa molekul organik

menggunakan perhitungan semiempiris PM3.

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan metode semiempiris PM3, di mana

PM3 adalah model terparameterisasi 3 karena merupakan parameterisasi ketiga dari

NDDO, dengan MNDO dan AM1 sebagai yang pertama dan kedua. Dalam percobaan

ini, metode semiempiris PM3 digunakan untuk menghitung dan menandai spektra

inframerah dari beberapa jenis senyawa organik seperti dalam tabel hasil percobaan di

atas, sehingga akan menggambarkan pendekatan umum pada spektra terhitung.

Senyawa organik yang pertama yaitu butana. Struktur yang tergambar dengan

perangkat lunak kimia komputasi HyperChem sebagai berikut:

Gambar di atas adalah ikatan C-H dari C-H3 yang bervibrasi stretching

asymmetry pada bilangan gelombang terhitung 3079,83 cm-1

dari bilangan gelombang

eksperimental 2800-3000 cm-1

.

Berikutnya, ilustrasi di atas adalah ikatan C-H dari C-H2 yang bervibrasi

stretching symmetry pada bilangan gelombang terhitung 3033,22 cm-1

dari bilangan

gelombang eksperimental 2800-3000 cm-1

. Ilustrasi yang ketiga yaitu ikatan C-H dari C-

H3 yang bervibrasi bending scissoring pada bilangan gelombang terhitung 1411,50 cm-1

dari bilangan gelombang eksperimental 1450 cm-1

seperti di bawah ini :

Senyawa kedua yaitu cis-2-butena yang pada ikatan C=C mengalami stretching

pada bilangan gelombang terhitung 1880,25 cm-1


eksperimental sebesar 1640 cm-1

seperti ilustrasi di bawah ini :

Kemudian pada bilangan gelombang terhitung 3039,85 cm-1

dari bilangan

gelombang eksperimental sebesar 2800-3000 cm-1

terjadi vibrasi stretching asymmetry

ikatan Csp2-H seperti ilustrasi di bawah ini :

Vibrasi yang ketiga yaitu stretching asymmetry ikatan Csp3 – H pada

bilangan gelombang terhitung 3053,28 dari bilangan gelombang eksperimental 3000-

3100 sebagaimana dalam ilustrasi di bawah ini :

Senyawa yang ketiga yaitu 1-butana, di mana pada ikatan C≡C terjadi vibrasi

stretching pada bilangan gelombang terhitung 2325,57 cm-1


ekperimental 2200 cm-1

dengan ilustrasi sebagai berikut :

Vibrasi kedua terjadi pada ikatan Csp-H yang terjadi vibrasi stretching pada

bilangan gelombang terhitung 3362,74 cm-1

dari bilangan gelombang ekperimental 3300

cm-1


Senyawa organik keempat merupakan hidrokarbon rantai tertutup, benzena

dengan vibrasi pada ikatan C=C dan ikatan Csp2-H, masing-masing bilangan gelombang

terhitungnya 1600 1500 cm-1

dan 3000-3100 cm-1

. Ikatan C=C mempunyai bilangan

gelombang eksperimen 1547,32 cm-1

dimana vibrasi yang terjadi stretching

Sedangkan ikatan Csp2-H mempunyai bilangan gelombang eksperimen 3073,25

cm-1

dimana vibrasi yang terjadi stretching symmetry

Senyawa berikutnya adalah metanol dengan ikatan O-H yang bervibrasi pada

bilangan gelombang 3896,06 cm-1

dari bilangan gelombang eksperimen 3300 cm-1

dengan jenis vibrasi stretching sebagai berikut :

Vibrasi selanjutnya terjadi pada ikatan O-C yang bervibrasi pada bilangan

gelombang 1163,67 cm-1

dari bilangan gelombang eksperimen 1050 cm-1

dengan jenis

vibrasi stretching sebagai berikut :

Berikutnya yaitu senyawa organik asetaldehida di mana pada ikatan C=O terjadi

vibrasi stretching pada bilangan gelombang terhitung 1983,33 cm-1

dari bilangan

gelombang ekperimental 1710 cm-1


Pada ikatan O=C-H terjadi vibrasi stretching pada bilangan gelombang terhitung

2939,29 cm-1

dari bilangan gelombang ekperimental 1700, 2800 cm-1

dengan ilustrasi :

Senyawa ke tujuh yaitu Asetonitril yang pada ikatan C≡N terjadi vibrasi

stretching pada bilangan gelombang terhitung 2442,11 cm-1


ekperimental 2200 cm-1


Terakhir, yaitu asam asetat dengan ikatan C=O yang mengalami vibrasi

stretching pada bilangan gelombang 1981,82 cm-1

, diketahui bilangan gelombang

eksperimentalnya 1710 cm-1

Sedangkan ikatan O-H mengalami vibrasi stretching pada bilangan gelombang

3854,28 cm-1

, diketahui bilangan gelombang eksperimentalnya adalah 3000 cm-1

Vibrasi stretching ikatan C-O terjadi pada bilangan gelombang 1456,20 cm-1

,

dengan bilangan gelombang eksperimental C-O dalam asam asetat 1100 cm-1

Berdasarkan vibrasi yang terjadi pada ikatan-ikatan dalam molekul organik,

dapat dikatakan hampir semua molekul organik mengalami vibrasi stretching pada

bilangan gelombang tertentu. Dilihat dari perbandingan bilangan gelombang terhitung

dengan bilangan gelombang eksperimen, hampir semua bilangan gelombang terhitung

mempunyai bilangan yang lebih besar dibandingkan bilangan eksperimennya. Karena

pada bilangan gelombang terhitung yang menggunakan perhitungan komputasi yang

matematis, energi yang terlibat dirata-ratakan. Pada percobaan ini, metode yang

digunakan yaitu metode semiempiris di mana berdasar pada pendekatan HF atau

Hartree-Fock. Dalam perhitungan Hartree-Fock yang menyatakan bahwa tolakan

Coulombik antar elektron tidak secara spesifik dimasukkan dalam perhitungan, tetapi

efek total korelasinya dimasukkan dalam perhitungan sebagai suatu besaran yang

konstan, sehingga energi pendekatan terhitung sama atau lebih tinggi dari energi

eksperimen.

KESIMPULAN

Spektra vibrasi dari beberapa molekul organik dapat dihitung dan ditandai

dengan menggunakan perhitungan semiempiris PM3.

DAFTAR PUSTAKA

Ashraf, S.M., Ahmad, S., Riaz, U., 2009, A Laboratory Manual of Polymers, I.K.

International Publishing House Ltd., New Delhi, p. 31

Brown, W.H., Foote, C.S., Iverson, B.L., Anslyn, E.V., 2012, Organic

Chemistry, Sixth Edition, Brooks/Cole Cengage Learning, United States of

America

Pranowo, H. D., 2010, Pengantar Kimia Komputasi, Cetakan Pertama, Penerbit

Lubuk Agung, Bandung. Hal. 163-164

percobaan 4 spektra ir

Documents