PEMODELAN MOLEKUL I

ACARA 1

ENERGI INTERAKSI ION LOGAM DENGAN AIR

I.              TUJUAN : 1. Menghitung energi interaksi ion logam Na⁺  dengan air.

2. Menggambarkan kurva energi interaksi terhadap variasi jarak ion logam air.

II.           PROSEDUR KERJA

Masuk program hyperchem. Ditetapkan cursor sebagai draw (menggambar)  pada menu. Klik dua kali pada menu draw hingga muncul kotak susunan berkali unsure, lalu pilih antom oksigen sebagai cursor (default). Klik cursor satu kali pada kanvas gambar hyperchem hingga muncul satu atom oksigen pada kanvas dalam bentuk lingkaran merah. Kemudian masuk ke menu build, lalu klik add H and model build, hingga muncul senyawa air. Selanjutnya diganti kursor sebagai atom Na, lalu tempatkan atom Na pada posisi Na mendekati atom oksigen dengan jarak 1 angstrom, dengan mengatur jarak Na-air pada gambar. Kemudian menyimpan gambar model system. Masuk ke menu set up, lalu klik pada ab initio. Pilih minimum basis set untuk perhitungan. Masuk ke option dan masukkan muatan dan spin multiplicity sesuai dengan system yang dihitung. Masuk ke menu file lalu klik pada start log dan menyimpan dengan nama file tertentu dan folder untuk dicatat semua perhitungannya. Setelah perhitungan selesai yang ditandai dengan ada data energi pada bagian kiri bawah kanvas, lalu masuk kembali ke menu file lalu klik pada stop log. Dicatat energi sistem dari file hasil start log. Dihitung energi single point untuk masing-masing ion Na⁺ dan molekul air pada koordinat struktur kompleks ion Na⁺ dengan air. Energi ion Na⁺ dihitung dengan cara dihapus molekul air pada struktur kompleks Na-air, lalu dihitung single point. Energi air dapat dihitung dengan cara dihapus ion Na⁺  pada struktur kompleks Na-air, lalu dihitung single point. Diulangi perhitungan untuk jarak antara ion Na⁺ dengan air adalah 2,5; 6;dan 10 angstrom, kemudian digambar kurva energy interaksi terhadap jarak ion Na⁺ dengan air.

III.           HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 HASIL PERCOBAAN

1.      Energi interaksi Na⁺ -air

No	Jarak (Angstrom)	Energi masing-masing (kkal/mol)	Energi Interaksi
1.	1.00918	Energi Na+ dan air =  -146442.3626106 Energi Na+             = -100266.3671599 Energi air              = -47038.5672614	862.5718107
2.	2.52864	Energi Na+ dan air = -147332.0721785 Energi Na+             = -100266.3671599 Energi air              = -47038.5672796	-27.137739
3.	6.09578	Energi Na+ dan air = -147308.058399 Energi Na+             = -100266.3671599 Energi air              = -47038.5672812	-3.1239579
4.	10.0315	Energi Na+ dan air = -147306.0887657 Energi Na+             = -100266.36716 Energi air              =  -47038.5672936	-1.1543122

IV.2 PERHITUNGAN

Ø  Jarak  1.00918 Angstrom

E_interaksi = [ _{Ekompleks Na-air}]-[E_Na⁺]-[E_air]

 = [-146442.3626106]-[-100266.3671599]-[-47038.5672614]       =862.5718107

Ø  Jarak 2.52864 Angstrom

E_interaksi = [ _{Ekompleks Na-air}]-[E_Na⁺]-[E_air]

 =[-147332.0721785]-[ -100266.3671599]-[-47038.5672796]

= - 27.137739

Ø  Jarak 6.09578 Angstrom

E_interaksi = [ _{Ekompleks Na-air}]-[E_Na⁺]-[E_air]

 =[-147308.058399]-[-100266.3671599]-[-47038.5672812]

 = -3.1239579

Ø  Jarak 10.0315 Angstrom

E_interaksi = [ _{Ekompleks Na-air}]-[E_Na⁺]-[E_air]

 =[-147306.0887657]-[-100266.36716]-[-47038.5672936]

= -1.1543122

IV.3 PEMBAHASAN

Energi interaksi adalah energi yang muncul ketika dua atau lebih partikel atau molekul berinteraksi satu dengan yang lain. Interaksi antara ion logam dengan molekul air juga dapat menghasilkan energy interaksi (Iswanto, 2013). Percobaan ini akan menghitung energi interaksi ion Na⁺ dan molekul air pada berbagai jarak yang berbeda yaitu 1; 2,5; 6; dan 10 angstrom. Percobaan diawali dengan aktifkan program hyperchem, kemudian dibuat gambar molekul air dan Na⁺ pada jarak 1,00918 Angstrom . berikut adalah gambarnya;

 

Gambar molekul air dan Na⁺ pada jarak 2.52864 Angstrom. Berikut  adalah gambarnya;

 

Gambar molekul air dan Na⁺ pada jarak 6.09578 Angstrom. Berikut  adalah gambarnya;

   

Gambar molekul air dan Na⁺ pada jarak 10.0315Angstrom. Berikut  adalah gambarnya;

   

Selanjutnya dapat mengeksplorasi model energi permukaan potensial secara klasik atau kuantum dengan single point, optimasi geometri atau perhitungan dalam mencari keadaan transisi. Masing-masing dari molekul air dan ion Na⁺ dari berbagai jarak dihitung energi interaksi dengan cara klik compute lalu pilih single point, di dalam kanvas bagian bawah kiri terdapat sebuah angka, itu merupakan nilai dari energi interaksinya. Berdasarkan percobaan didapat nilai interaksi struktur kompleks air dan ion Na⁺  dari jarak 1.00918; 2.52864; 6.09578; dan 10.0315 Angstrom berturut-turut adalah 862.5718107; -27.137739000; -3.1239579; dan -1.1543122 (kkal/mol). Dihitung dengan persamaan;

E_interaksi = [ _{Ekompleks Na-air}]-[E_Na⁺]-[E_air]

Selanjutnya masing-masing molekul air dari berbagai jarak dihitung energi interaksi dengan cara dihapus molekul air pada struktur kompleks Na-air klik compute lalu pilih single point. Berdasarkan percobaan didapat nilai interaksi molekul air dari jarak 1.00918; 2.52864; 6.09578; dan 10.0315 Angstrom berturut-turut adalah -47038.5672614; -47038.5672796; -47038.5672812; dan

-47038.5672936 (kkal/mol). Begitu juga masing-masing molekul ion Na⁺ dari berbagai jarak dihitung energi interaksi dengan cara dihapus molekul air dari struktur kompleks Na⁺-air klik compute lalu pilih single point. Berdasarkan percobaan didapat nilai interaksi molekul air dari jarak 1.00918; 2.52864; 6.09578; dan 10.0315 Angstrom berturut-turut adalah -100,266.3671599;

-100266.3671599; -100266.3671599; dan -100266.36716 (kkal/mol).

Berdasarka nilai energi interaksi struktur kompleks Na⁺-air yang dihasilkan, semakin jauh jarak interaksi nilai energi  interksi nilainya semakin negatif. Menurut Habibah (2012) hal ini karena semakin kuat ikatan yang terbentuk, semakin negatif harga energi interaksi. Ketika suatu ikatan antara dua atom dengan jarak ikatan yang jauh maka elektron atom tersebut yang berikatan, namun ketika jarak ikatannya dekat maka bukan elektron atom tersebut melainkan inti atom tersebut yang berikatan. Oleh karena itu ikatannya semakin kuat.

Selanjutnya yaitu membuat kurva dari nilai energi interaksi struktur kompleks Na⁺-air. Hal ini menyebabkan adanya energi  potensial akibat inetaksi dua partikel. Salah satu metode  kimia  komputasi adalah  mekanika  molekuler.  Perhitungan-perhitungan  dalam  mekanika  molekuler dilakukan berdasarkan pendekatan posisi inti sebagai  fungsi  energi  potensial.  Hal  ini dikerjakan  berdasarkan  pendekatan  Born-Oppenheimer  yang  menyatakan  bahwa gerakan  elektron  dan  inti  dapat  dipisahkan satu  dengan  yang  lainnya.  Gerak  elektronik dalam  suatu  molekul  diabaikan  dan  hanya posisi  inti  saja  yang  diperhitungkan (Kusumawardani 1999). Berikut adalah gambar kurva yang dikenal sebagai Kurva Potensial Lennard-Jones dari hasi percobaan;

   

Energi minimum terdapat pada jarak 2.52864 Angstrom, seperti yang sudah di jelaskan diatas bahwa semakin dekat jarak ikatannya maka inti atomnya, sehingga pada jarak 1.00918 Angstrom akan naik nilai energi potensialnya karena semakin kuat ikatannya.

 

DAFTAR PUSTAKA

Dendy, 2012, Analisis Menggunakan Hyperchem ab-initio,  http://dendypunya.blogspot.com/2012/01/analisa-menggunakan-hyperc hem-ab-initio.html, diakses 20 Desember 2013.

Habibah, 2012, Analisa Eter Mahkota, http://fitrihabibah.blogspot.com/2012 /01/analisa-eter-mahkota.html, diakses 20 Desember 2013.

Iswanto, 2013, Modul Praktikum Pemodelan  Molekul, Jurusan MIPA Unsoed, Purwokerto.

Kusumawardani,  Cahyorini.  1999. Perubahan  Ukuran  Rongga  Pada Modifikasi  Molekul  Zeolit  A Dengan  Variasi  Rasio  Si/Al  Dan Variasi  Kation  Menggunakan Metode  Mekanika  Molekuler. Skripsi. Yogyakarta: UGM.

Siahaan, 2007, Interaksi Antarmolekuk, http://imc.kimia.undip.ac.id/bab-i-studi-interaksi-antarmolekul-h2o%E2%80%A6h2o/), diakses 20 Desember 2013.