laporan komputasi ke 2

7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2

1/51

BAB 2

DASAR TEORI

Sering kita mendengar kimia istilah kimia komputasi. Namun apa sebenarnya

deenisi kimia komputasi masih mengambang! sehingga ada yang

menganggap "imia "omputasi adalah menerapkan program#program

komputer pada kegiatan#kegiatan kimia. Sebenarnya itu tidak semuanya

salah! namun perlu diingat bah$a tidak semua penggunaan sot$are

komputer pada kegiatan kimia dikategorikan sebagai kimia komputasi.

Berikut ini saya akan men%elaskan sedikit tentang Disiplin Ilmu ini.

"imia komputasi adalah satu bidang ilmu dalam kimia yang memokuskan

diri pada usaha untuk menyelesaikan persoalan kimia yang tidak bisa

di%elaskan se&ara eksperimen. "imia komputasi tidak langsung di arahkan

pada pengembangan metode teori baru. Dalam men%elaskan eomena kimia!

kimia komputasi berlandaskan pada beberapa asas'hukum kimia yang telah di

akui dalam bidang kimia.

Seperti diketahui kimia merupakan ilmu yang terkait dengan pembentukan!

perubahan dan pembentukan siat baru dari molekul kimia. (olekul kimia

sendiri tersusun atas atom#atom yang saling terkait satu sama lain. Atom

tersusun oleh inti yang bermuatan positi dan elektron yang bermuatan

negati.

)ika molekulnya berbeda maka akan memiliki inti dan %umlah elektro yangberbeda! perbedaan ini akan men%adi siat spesiik dari atom yang

bersangkutan dan tentunya akan memba$a siat yang spesiik pada molekul

yang disusunnya. berdasarkan siat#siat itu maka kimia komputasi diran&ang

untuk mengetahui berbagai enomena molekul hanya dengan mempela%ari

atom#atom penyusun molekul itu sendiri.


2/51

Winplot adalah suatu program yang di&iptakan dan diproduksi oleh Ri&hard

*arris. *rogram ini sangat mudah untuk diinstal atau di&opy dan tidak

menghabiskan banyak tempat karena ile program +inplot ini hanya

berukuran sekitar ,!-/ "B . Semua keterangan tentang &ara#&ara

pengoperasian program +inplot dapat dilihat pada menu 0elp di mana

diberikan inormasi yang lengkap tentang &ara ker%a masing#masing menu

yang ada pada program ini.

*rogram +inplot ini dapat digunakan untuk menggambar graik ungsi yang

lengkap dengan sumbu#sumbu koordinatnya sehingga akan memudahkan

untuk menggambar graik ungsi dan mengeksplorasi siat#siat graik ungsi.1asilitas#asilitas dari program +inplot yang dapat digunakan dalam

pembela%aran antara lain dapat melukis berbagai graik ungsi matematika

yang &ukup lengkap! seperti graik ungsi kuadrat! trigonometri! logaritma!

dan sebagainya3 dapat menampilkan beberapa graik dalam satu sumbu3 dapat

menampilkan graik yang menarik dengan memberi $arna! membuat animasi!

memberi label! mengatur skala diperbesar atau diperke&il sesuai kebutuhan

dan3 dapat %uga memberikan tanda titik#titik optimum atau titik potong graik.

Selain itu %uga dapat untuk menggambar berhasil operasi dua ungsi!

transormasi suatu graik! luasan hasil perputaran graik dan dapat mengarsir

daerah dengan batas#batas kur4a tertentu.

Kelebihan Winplot

,. Dapat menggambar graik se&ara akurat dan &epat

2. 5ambar yang dihasilkan men%adi sangat hidup dan mengesankan

Kelemahan Winplot

,. Diperlukan pematangan konsep a$al tentang graik

Konfigurasi elektron dan HOMO/LUMO


3/51

Setelah ungsi orbital dan orbital energi diperoleh dengan metoda S61 atau

beberapa metoda yang lain! kita dapat membangun ungsi gelombang determinan

7 yang berkaitan dengan beberapa konigurasi elektron.

Bilangan okupasi elektron! untuk sebuah orbital tanpa spin adalah 8! , atau 2

dengan memperhatikan prinsip *auli. Sebuah orbital yang mengandung satu atau

dua elektron disebut sebagai sebuah orbital terisi. Sebuah orbital dengan disebut

sebagai orbital kosong. Sebuah orbital terisi dengan disebut sebagai orbital

molekul yang terisi tunggal 9Single Occupied Molecular Orbital#SO(O: atau

sebuah elektron tidak berpasangan. Sebuah orbital dengan disebut sebagai orbital

terisi penuh oleh sebuah pasangan elektron. Di antara orbital yang terisi! orbital

molekul tertinggi yang terisi disebut sebagai 0O(O 9Highest Occupied

Molecular Orbital) dan orbital molekul terendah yang tidak terisi disebut sebagai

;


4/51

Gambar 4.4 0O(O';


5/51

Sebuah konigurasi elektron yang tidak memiliki elektron yang tidak berpasangan

disebut sebagai sebuah kulit tertutup! sedangkan sebuah konigurasi elektron

dengan beberapa elektron yang tidak berpasangan disebut sebagai kulit terbuka.

Di antara seluruh konigurasi elektron yang dibentuk dengan %umlah ungsi orbital

yang sama dari =>?! sebuah konigurasi elektron yang khusus dengan nilai

ekspektasi yang paling rendah yang diberikan oleh ungsi gelombang determinan

7 disebut sebagai konigurasi elektron dasar. "onigurasi elektron dasar yang

biasanya memberikan %umlah minimum dari orbital energi @dapat dinyatakan

merepresentasikan keadaan dasar. Dalam konigurasi elektron dasar! orbital

terendah hingga 0O(O diisi oleh sebuah pasangan elektron. *erke&ualiannya!

beberapa sistem dengan 0O(O dan ;


6/51

1ungsi s dalam bagian angular hanya memiliki satu %enis! yaitu ungsi harmonik

sperikal ! 8!8sebagaimana ditun%ukkan dalam Tabel 2.-! di mana memiliki sebuah

nilai konstan dan tidak bergantung pada sudut dan ?. Dengan demikian orbital s

berbentuk bola dan nilai dari ungsi orbital s adalah sama dengan sebuah nilai

konstan terhadap %arak r! tidak bergantung pada arah.

Tiga %enis harmonik sperikal ! ,! C, !,!8 #!,!, berkaitan dengan ungsi p.

Sebagaimana ditun%ukkan dalam Tabel ,.- dalam bagian ,.,-! ! , ! C, dan !,!,

adalah ungsi#ungsi bilangan kompleks dan adalah sebuah ungsi riil yang

diekspresikan sebagai berikut


7/51

Di sini hubungan z r &os dari deinisi tentang koordinat polar digunakan. !,!8

bergantung pada sudut polar menun%ukkan bah$a sudut tersebut terdeleksi dari

sumbu dan nilai absolut dari !,!8berada pada nilai maksimum pada arah sumbu

. "arenanya! ungsi !,!8disebut sebagai ungsi !.

1ungsi yang sama dan bergantung pada sudut deleksi dari sumbu F dan sumbu y

dapat %uga dideinisikan dalam persamaan berikut dan mereka disebut sebagaiungsi pF dan py.

"e&uali untuk kasus#kasus yang khusus seperti dalam sebuah medan magnet!

ketiga ungsi pF! py dan p se&ara kon4ensional digunakan sebagai bagian angular

dari ungsi#ungsi p. 1ungsi#ungsi p ini seluruhnya memenuhi persamaan eigen

92.G: dengan sebuah bilangan kuantum aimut l ,.

Dalam kasus di mana "H8 ! ungsi harmonik sperikal dalam Tabel ,.- se&ara

umum adalah ungsi#ungsi kompleks dan perhitungan matematikanya rumit.

Akan lebih mudah %ika menggunakan ungsi#ungsi berikut dengan nilai#nilai riil

yang dinotasikan sebagai !l! " dan !l! "#dan semuanya eki4alen dengan !l! "! !l!

$"untuk memenuhi persamaan 92.G:.


8/51

1ungsi#ungsi ini digunakan dalam Tabel 2.- untuk ungsi p dan d.

;ima %enis ungsi d ditun%ukkan dalam Tabel 2.- dan ini berhubungan

dengan bagian angular 9sudut: untuk l 2 dan karakteristik arahnya lebih

kompleks dibandingkan dengan orbital p. "arakteristik - dimensi dari ungsi#

ungsi orbital tidak dapat dilihat dengan mudah melalui ekspresi

matematikanya dan kita akan mengenalkan beberapa tipe dari ekspresi yang

tipikal dan menun%ukkan bentuk#bentuknya.


9/51

"abel #.$ 1ungsi s! p dan d untuk bagian angular.

Kebergantungan sudut dan bentuk dari koordinatkoordinat polar

Bagian sudut !9!?: menentukan kebergantungan sudut dari kemungkinan untuk

menentukan sebuah elektron. Dengan mengambil l!l dalam setiap arah sebagai

pan%ang sebuah 4ektor terhadap titik a$al! sebuah kontur dapat dibuat dengan titik

pun&ak 4ektor tersebut memberikan sebuah gambaran atas koordinat polar dalam

permukaan - dimensi dan ditun%ukkan dalam 5ambar 2.-. 5ambar#gambar ini

menyatakan kebergantungan sudut dari orbital atom. Simbol dan # dalam

5ambar 2.- menun%ukkan tanda untuk !9!?:.


10/51

Gambar #.$ "ebergantungan sudut dari orbital s! p dan d

%rinsip HOMOLUMO dan teori orbital terdepan

(arilah kita mempela%ari reaksi tanpa elektron yang tidak berpasangan dalam

bentuk 9J: dalam Tabel G.2. )enis interaksi ini ini antara sebuah orbital kosong dan

sebuah pasangan elektron memerlukan kondisi yaitu pemisahan energi yang

&ukup ke&il dan %uga &ukup tumpang tindih antar orbital. Dalam konigurasi


11/51

keadaan dasar tanpa pasangan#pasangan elektron! pasangan elektron akan

menempati tingkat yang lebih rendah hingga men&apai 0O(O dan tingkat yang

lebih tinggi dari ;


12/51

prinsip interaksi transfer muatan

9,: *emberian elektron pada spesies yang lain paling mudah ter%adi pada 0O(O.

92: *enerimaan elektron dari spesies yang lain paling mudah ter%adi pada ;


13/51

BAB 2

*E(BA0ASAN ;"(

;"(

*ada pertemuan ke kami melakukan praktikum yang betu%uan menganalisis

bentuk dan orientasi orbital atom berdasarkan ungsi gelombangnya.


14/51

pF99

3

2 sin

:9cos

::2

99srt9-:'2

9sin9u::

9&os9t:'srt

9pi::::2

Orbital *F ungsi gelombang

yaitu 93

2 : 9sin:

cos

:. Sehingga!

didapatkan bentuk orbital

disumbu P 9 dan #:.py

993

2 sin

:9sin

::2

99srt9-:'2

9sin9u::

9sin9t:'srt

9pi::::2

p99

6

2 &os

:91

2

::2

99srt9G:'2

9&os9u::

9,'srt92pi

::::2

Orbital * memiliki

bentuk molekul yang

terletak disumbu Q 9

dan #:.


15/51

dF 99

15

2sin

&os :9

cos

::2

99srt9,:'

29sin9u:&o

s9u::

9&os9t:'srt

9pi::::2

Orbital DF terletak

disumbu *y 9 dan : !

terletak diantara *9#:

dan *F9: serta terletak

diantara sumbu *F9#: dan

*9:.dy

((15

2 sin

99srt9,:'

29sin9u:&o

s9u::

9sin9t:'srt

9pi::::2

Orbital Dy memiliki ungdi

gelombang diantara sumbu

dFy((

15

4 sin

2

99srt9,:

9sin9u:2:'

J:

9sin92t:'s

rt9pi:::2 Orbital DFy memiliki

ungsi gelombang

diantara sumbudF

2#

y2

((15

4 sin

2

99srt9,:s

in9u:2'J::

9&os92t:'

9srt9pi:::

2


16/51

d2

((10

4 3cos

99srt9,8:

99-9&os9u::

2:#,:'J:

9,'srt92pi

:::2

Orbital D2 memiliki

ungsi gelombang

disumbu * 9 dan :.

Namun! memiliki %uga

probabilitas ke&il yang

dapat dilihat pada

gambar diatas.

&-

99',G

:,'29 &os2

- &os

2

99',Gpi:

,'2:

999&os9u::

-:#-&os9u::2

Orbital 1- memiliki

bentuk orbital disumbu

*9 dan #:! namunmemiliki probabilitas

yang ke&il disumbu *9

dan #:.

;"( G

*ada pertemuan ke G matakuliah kimia komputasi ini! kami melakukan praktikum

yang bertu%uan menganalisis bentuk dan orientasi orbital atom hibrida terhadap


17/51

ungsi gelombangnya. Dimana berdasarkan pengalaman bela%ar pada ;"(# !

dengan menggunakan prosedur yang sama kami melakukan analisis bentuk orbital

atom hibrida.dalam menganalisis bentuk orbital hibrida diberikan ungsi

gelombang angular untuk berbagai %enis orbital atom hibrida yang kemudian harus

di ubah ke kode $inplotnya. Setelah dilakukannya praktikum diperolehlah bentuk

orbital yang ada di kolom diba$ah ini masing#masing berdasarkan orbitalnya.

Orbitalsplinier 99,'srt92::999,'srt92::9,'

9srt92pi::::99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi::::::2

99,'srt92::999,'srt92::9,'

9srt92pi::::#99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi::::::2

sp2

trigonal planar

999,'srt9-::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt9G::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::99,'srt92::99srt9-:'29sin9u::

9sin9t:'srt9pi::::::2999,'srt9-::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt9G::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::#99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::


9srt92pi:::::#992'srt9G::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi::::::2


18/51

sp-d 999,'srt9-::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt9G::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::


9srt92pi:::::99,'srt9G::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::#99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::9sin9t:'srt9pi::::::2999,'srt9-::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::#99srt92'-::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi::::::2

999,'srt92::99srt9,8:

99-9&os9u::2:#,:'J:9,'srt92pi::::

99,'srt92::99srt9G:'29&os9u::

9,'srt92pi::::::2

999,'srt92::99srt9,8:

99-9&os9u::2:#,:'J:9,'srt92pi::::#

99,'srt92::99srt9G:'29&os9u::

9,'srt92pi::::::2

Sp-9,'299,'srt92::9,'9srt92pi:::

99srt9-:'2:sin9u::9&os9t:'9srt9pi:::

99srt9-:'2:sin9u::9sin9t:'

9srt9pi:::99srt9G:'2:&os9u::9,'

9srt92pi:::::2


19/51

9,'299,'srt92::9,'9srt92pi:::

99srt9-:'2:sin9u::9&os9t:'

9srt9pi:::#99srt9-:' 2:sin9u::

9sin9t:'9srt9pi:::#

99srt9G:'2:&os9u::9,'

9srt92pi:::::2

9,'299,'srt92::9,'9srt92pi:::#

99srt9-:'2:sin9u::9&os9t:'

9srt9pi:::#99srt9-:'2:sin9u::9sin9t:'

9srt9pi:::99srt9G:'2:&os9u::9,'9srt92pi:::::2

9,'299,'srt92::9,'9srt92pi:::#

99srt9-:'2:sin9u::9&os9t:'9srt9pi:::

99srt9-:' 2:sin9u::9sin9t:'

9srt9pi:::#99srt9G:'2:&os9u::9,'

9srt92pi:::::2

'p#d 99,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::

9,'srt92:99srt9-:'2:sin9u::

9&os9t:'9srt9pi::::

9,'299srt9,:'J:sin9u:sin9u::

9&os92t:'9srt9pi:::::299,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::#

9,'srt92:99srt9-:'2:sin9u::9&os9t:'

9srt9pi::::


9&os92t:'9srt9pi:::::299,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::

9,'srt92:99srt9-:' 2:sin9u::

9sin9t:'9srt9pi::::#


9&os92t:'9srt9pi:::::2


20/51

99,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::#

9,'srt92:99srt9-:' 2:sin9u::9sin9t:'

9srt9pi::::#


9&os92t:'9srt9pi:::::2

sp-d2 999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::#99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::#99,'srt9,2::

99srt9,8:99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi::::99,'2:

99srt9,:sin9u:2'J::9&os92t:'

9srt9pi:::::2

999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::

9&os9t:'srt9pi:::::#99,'srt9,2::

99srt9,8:99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi::::99,'2:

99srt9,:sin9u:2'J::9&os92t:'

9srt9pi:::::2999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::#99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::

9sin9t:'srt9pi:::::#99,'srt9,2::

99srt9,8:99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi::::#99,'2:

99srt9,:sin9u:2'J::9&os92t:'

9srt9pi:::::2


21/51

999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt92::

99srt9-:'29sin9u::

9sin9t:'srt9pi:::::#99,'srt9,2::

99srt9,8:99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi::::#99,'2:

99srt9,:sin9u:2'J::9&os92t:'

9srt9pi:::::2999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::#99,'srt92::

99srt9G:'29&os9u::9,'srt92pi:::::99,'srt9-::99srt9,8:

99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi:::::2

999,'srt9G::99,'srt92::9,'

9srt92pi:::::99,'srt92::

99srt9G:'29&os9u::9,'srt92pi:::::

99,'srt9-::99srt9,8:

99-9&os9u::2:#,:'J:

9,'srt92pi:::::2

;"(

*ada pertemuan ke G kami melakukan praktikum yang betu%uan analisis diagram

tingkat energi dan representasi bentuk orbital molekul 02! N2! O2! benena! ,!-!#

heksatriena.


22/51

(olek

ul

Tingk

at

energi

Orbital molekul Energi

orbital

02 a,g #8!G82J

8J

a2u #

8!2JG/G/

a,g 8!/JJ

a2u ,!JJGJ-

N2 a2u #

,.G//2

a,g #

,.JG-2-

,


23/51

a2u #

8.8/8-

/J

a,g #

8.G22G

eu #

8.G8-

J

eu #

8.G8-

J

eg 8.,G2/2J

G


24/51

eg 8.,G2/2J

G

a2u 8.8-G

J

a,g 8!8/J

-

a,g 8.-G/,

eu 8.J8-/

G


25/51

eu 8.J8-/

G

eg ,.8,,G

eg ,.8,,G

a2u ,.822J

O2 a2g #

28.//G


26/51

a,g #

,.G8GJ

a2u #

,.,-G,

a,g #

8.2G--2

eu #

8.G,-

eu #

8.G,-


27/51

eg #

8.2,/G

eg #

8.2,/G

a2u 8.-G8-8

a,g 8.G,2

JJ

a2u 8./,


28/51

eu ,.8G,8

Eu

,.8G,8

a,g ,.,2G,

eg ,.,,8JG

eg ,.,,8JG


29/51

a2u ,.J2-

Bene

na

(!))4)*(#

(!$($)+&,

,!-! #

heksat

riena

#

8!2GJ22 a.u


30/51

8!,88,

/ a.u

)a$aban E4aluasi

,. Susunan diagram tingkat energi orbital molekul untuk setiap molekul

N2 O2Tingkat

energi

*enyusunan

elektron

Tingkat

energi

*enyusunan elektron

a2u UU a2u UU eg

eg

UU UU

eg eg UU UU a,g UU eu eu UU UU eu

eu

UU UU

a,g UU a2u UU a,g UU a,g UU a2u UU a2u UU

;


31/51

a2u UU ;


32/51

l02

#8!G82J8J#8!2JG/G/

N2

#8.G8-J 8.,G2/2JG

O2

#8.2,/G #8.2,/G

Benen

a

(!$($)+&, (!))4)*(#


33/51

,!-!#

heksatr

iena

#8!2GJ22 a.u 8!,88,/ a.u

J. *embuktian O2paramagnetik dan N2diamagnetik! berdasarkan literatur.

N2 O2Tingkat

energi

*enyusunan

elektron

Tingkat

energi

*enyusunan

elektron X

2pUU X

2pUU

X2pF

X2py

UU UU X2pF

X2py

UU UU

2p

VW 2pF

2py

V V

2pF

2py

VW VW 2p

VW

X2s

VW X2s

VW

2s

VW 2s

VW

X,s

VW X,s

VW

,s VW ,s VW

Dari pengisian elektron di tingkat energinya! diketahui bah$a pada

molekul N2 semua orbital telah terisi sepasang elektron! sedangkan pada

orbital molekul O2masih terdapat elektron yang tdak berpasangan. Oleh

karena itu O2bersiat paramagnetik


34/51

;"(

*ada pertemuan ke kami melakukan praktikum yang betu%uan analisis

diagram tingkat energi dan representasi bentuk orbital molekul 02! N2! O2! 62!

B2! 12! 6O! etilena.


35/51

)&!

),

#)!

4$

4)!

$,

O# &.4

,)

(.+

#)


36/51

)(.

4,

)*.

*,

),.

$)

),.

4&

$(.

+**

*&

4&.

)#$

0# +.)

#)


37/51

).+

+,

).+

+,

#.

+,

)#!

#&+

4$


38/51

)#!

#&+

4$

)4.

+++

$$.

$(&

1#

&!&

&,

))!

*,


39/51

##!

#)

F# (.+

&

)4.

#*

)4.

#*

).

4

).

4


40/51

),.

#&

44.

**

4*.

+

0O


41/51

-tile

na

)A+ABAN EYA;


42/51

,.


43/51

karena ukuran intinya besar! pada orbital 2* o4erlapnya dominan!

sehingga energinya ke&il'lebih rendah.

-. )umlah ikatan dapat dihitung dengan perhitungan orde ikatan pada TO(!

dimana rumus %umlah ikatan

elektroninti elektron antiikatan2

rumus %umlah ikatan 6O 82

2=3

rumus %umlah ikatan 62 84

2=2

rumus %umlah ikatan B2642

=1

J. Orbital ikatan menun%ukkan banyaknya ikatan yang dimiliki oleh molekul

diatomik. )ika orde ikatannya , bentuk molekul tersebut memiliki ikatan

tunggal 9molekul ;i2!B2!dan12:! orde ikatan 2 berarti molekul tersebut

memiliki ikatan rangkap 2 9molekul 62 dan O2: ! dan orde ikatan - berarti

molekul tersebut memiliki ikatan rangkap - 9molekul N2:. Semakin besar

orde ikatannya semakin besar. )adi pan%ang ikatan ;i2!B2!dan 12 Z 62

dan O2Z N2! dn energi ikatan ;i2!B2!dan 12[ 62 dan O2 [ N2.(olekul ;i2!B2!dan 12 memiliki siat diamagnetik karena semua

elektronnya sudah berpasangan! sedangkan molekul B2! dan O2 memiliki

siat paramagnetik karena elektronnya sudah berpasangan.

;"( /

*ada pertemuan ke / kami melakukan per&obaan yang bertu%uan untuk

menganalisis stabilitas karbokation dan pengaruh hiperkon%ugasi terhadap pan%ang

ikatan dan kerapatan muatan menggunakan perhitungan semiempirik A(, dengan

menggunakan aplikasi hyper&hem. Dengan menggambarkan dan mengoptimasi

beberapa karbokation yaitu t#butil9960-:-6: ! sek#butil 960-60260960-::!


44/51

dan n#butil 960-602602602: menggunakanH%perche". *ada praktikum ini

men&ari pan%ang ikatan 66! pan%ang ikatan 6sp- ! sudut terhadap 6sp-! kerapatan

muatan! panas pembentukan dan potensial elektrostatik.

0asil dari per&obaan ini yaitu sebagai berikut.

%erhitungan pan2ang ikatan 00 atau 0sp$H35 dan %erhitungan sudut

terhadap 0sp#

"arbokatio

n

*an%ang ikatan 66

9\:

*an%ang ikatan 6sp-#

09\:

Sudut terhadap

6sp2

t#butil 6,#62 ,.JJ 6,#0 ,.,-J82 666 ,,/.//Jo

62#6- ,.JJ 6,#0 ,.,2-G62#6J ,.JJ 6,#0 ,.,2-G

sek#butil 6,#62 ,.J- 6,#0 ,.,-, 666 ,2-.262#6- ,.JJ-- 6,#0 ,.,-8J 660 ,,.-8G6-#6J ,.88- 6,#0 ,.,28G

n#butil 6,#62 ,.J2-8 62#0 ,.-82 660 ,2,.J862#6- ,.8- 62#0 ,.-82 060 ,,.,2/6-#6J ,.8-2

%erhitungan Muatan atom

t#butil sek#butil n#butil6,#0 8.28,yu 6,#0 8.2,, 62#0 8.-,26,#0 8.,G/ 6,#0 8.2,8 62#0 8.,/,

6,#0 8.,G/ 6,#0 8.,/6-#0 8.28/6-#0 8.28/

%erhitungan panas pembentukan

karbokatio

n

*anas pembentukan 9"&al'mol:

t#butil )4.&),4,)&sek#butil )*$.,#))4$n#butil ),,.**

%otensial elektrostatik


45/51

"arbokatio

n

*otensial Elektrostatik

t#butil

sek#butil

n#butil


46/51

)A+ABAN EYA;


47/51

terdapat pada 6. Selain itu! dikarenakan %uga ikatan 6#0 pada 6 yang paling

dekat dengan 6 karbokation semakin pan%ang sehingga 6#6 makin pendek.

U2i sudut ikat dalam setiap karbokation.

Bagaimana sudut ikat yang diharapkan pada&karbokation 9yaitu berdasarkan

hibridisasi: ]. Adakanter%adide4iasidarisudutikattersebutdalamsetiapkarbokation ]

Berikanpen%elasan yang mungkinuntukter%adinyade4iasitersebut.

Sudut terhadap 6sp2 pada karbokation sek#butil lebih besar dibandingkan dengan

karbokation t#butil dan n#butil. "arena pada karbokation sek#butil ter%adi de4iasi

9penyimpangan: sudut ikatan! dimana atom & yang terlibat hiperkon%ugasi

mengalami tarikan sehingga sudutnya men%adi lebih besar dari hibridisasi.

Sedangkan untuk atom 6 yang tidak terlibat hiperkon%ugas tidak mengalami

tarikan dengan antar atom 6 sehingga sudutnya tidak lebih besar dari hibridisai.

U2i muatan pada atom H.

Apakah setiap atom 0 mempunyai muatan tinggi ]Apakah nilai positi dari atom

0 menun%ukkan dera%at partisipasi dalam hiperkon%ugasi pada ikatan 6#0]Setiap atom 0 tidak mempunyai muatan tinggi! hanya atom 0 tertentu yang

memiliki muatan tinggi yaitu atom 0 yang terlibat dalam hiperkon%ugasi . Nilai

positi dari atom 0 menun%ukkan dera%at partisipasi dalam hiperkon%ugasi pada

ikatan 6#0. (uatan pada atom 0 yang terlibat hiperkon%ugasi akan lebih tinggi

daripada yang tidak terlibat dalam hiperkon%ugasi. "arena adanya sharing muatan

U2i panas pembentukan dari karbokation.

Apakah hasil yang Anda harapkan berdasarkan pengetahuan Anda tentangstabilitas karbokation].)elaskan.

*an%ang ikatan 6#0 yang terlibat hiperkon%ugasi akan bernilai lebih besar

daripada yang tidak terlibat kon%ugasi. 0iperkon%ugasi akan meman%angan ikatan

6#0yang ditandai perubahan kerapan elektron pada orbital p. Atom 0 yang

terlibathiperkon%ugasi akan selalu ditarik oleh orbital p kosong. Akibat dari

tarikan ini makaatom 0 akan lebih men%auh dari atom 6 dan akan

memperpan%ang ikatannya. (uatanpada atom 0 yang terlibat hiperkon%ugasi


48/51

akan lebih besar daripada yang tidakmengalami hiperkon%ugasi.karena muatan

positi pada atom karbon dipindahkan keatom 0 yang terlibat hiperkon%ugasi.

t#butil##Z 0iperkon%ugasi akan meningkatkan order ikatan dari ikatan 6#6 dan

akan berakibat ter%adinya pemendekkan ikatan 6#6. *an%ang ikatan 6#6 yang

terlibat hiperkon%ugasi lebih pendek daripada yang tidak terlibat hiperkon%ugasi.

0al ini dikarenakan hiperkon%ugsi yang melibatkan tumpang tindih antara suatu

ikatan dengan orbital p yang kosong yang terdapat pada atom karbon yang

bermuatan positi.

Satu ikatan sigma pada gugus alkil selalu sebidang dengan orbital p kosong pada

karbokation. *asangan elektron pada ikatan sigma ini disebarkan ke orbital p

kosong sehingga menstabilkan atom karbon yang kekurangan elektron. Sudut

terhadap 6sp2 pada karbokation t#butil lebih ke&il dibandingkan pada karbokation

sek#butil dan n#butil. "arena pada karbokation sek#butil ter%adi de4iasi sudut

ikatan! dima atom 6 yang terlibat hiperkon%ugasi mengalami tarikkan sehingga

sudutnya men%adi lebih besar dari hibridisasi. Sedangkan untuk atom 6 yang tidak

terlibat hiperkon%ugasi tidak mengalami tarikkan dengan antar atom 6.

"arbokation yang stabil adalah karbokation yang memiliik energi panaspembentukan rendah. "arbokation t#butil memiliki panas pembentukan yang lebih

ke&il dibandingkan dengan sek#butil dan n#butil. 0al ini bekaitan dengan

kestabilan karbokation tersebut. "arbokation t#butil lebih stabil sehingga untuk

menangkap nukleoil membentuk suatu senya$a baru tidak memerlukan energi

yang besar.

Sedangkan karbokation n#butil sangat tidak stabil! sehingga nukleoil sulit untuk

masuk kedalam karbokation dan membentuk senya$a baru. Oleh sebab itu energiyang diperlukan besar. Berdasarkan pada nilai panas pembentukannya maka dapat

dikatakan bah$a urutan kestabilan karbotion t#butil lebih besar dari sek#butil lebih

besar dari n#butil. Selain itu kestabilan karbokation %uga dipengaruhi oleh

seberapa banyak atom karbon yang terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada t#butil!

ketiga atom karbon terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada sek#butil yang terlibat

hiperkon%ugasi hanya 2 atom 6 dan ada satu gugus alkil yang tidak terlibat dalam

hiperkon%ugasi. Sedangkan pada n#butil hanya satu gugus alkil yang terlibat dalam


49/51

hiperkon%ugasi. Sehingga pada t#butil pasangan elektron ketiga gugus alkilnya

tumpang tindih dengan orbital p yang kosong pada atom 6 bermuatan positi. Dan

ini %uga yang menstabilkan atom karbon yang bermuatan negati. Sedangkan pada

n#butil hanya , gugus alkil yang memberikan pasangan elektronnya untuk

disebarkan pada orbital p kosong dan ini menyebabkan n#butil sangat tidak stabil.

T butil stabil lebih stabil %ika dibandingkan dengan n#butil dan sek#butik! karena n

butil memiliki panas pembentukan yg lebih besar sehingga menyebabkan tidak

stabil!sedangakn pada t butil memiliki energi pembentukan yang rendah segingga

men%adi lebih stabil.

"arbokation menun%ukkan satu dari sangat penting dan sering di%umpai dari %enis

at antara yang terlibat dalam reaksi senya$a organi&.Stabilitas relati4e

karbokation dapat di%adikan indikasi untuk keberadaannya dalam reaksi yang

sedang berlangsung.Banyak &ara yang dapat dilakukan untuk men%elaskan

kestabilan karbokation!salah satunya adalah hiperkon%ugasi.

0iperkon%ugasi melibatkan tumpang tindih antara suatu ikatan9orbital

ikatan:denga orbital p yang kosong yang terdapat pada atom karbon yang

bermuatan positi.+alaupun gugus alkil yang terikat pada atom karbon posititersebut dapat berputar!satu dari ikatan sigma selalu sebidang dengan orbital p

kosong pada karbokation.*asangan ele&tron pada ikatan sigma ini disebarkan pada

orbital p kosong sehingga mestabilkan atom karbon yang kekurangan ele&tron.

"ita dapat memikirkan enomena hiperkon%ugasi seperti yang kita %umpai dalam

bentuk klasik.Sebagai &ontoh bah$a isopropyl kation distabilkan oleh

hiperkon%ugasi menghasilkan beberapa bentuk resonansi. 0iperkon%ugasi akan

meningkatkan order ikatan dari ikatan 669lebih bersiat ikatan rangkap: dan akanberakibat memendekkan ikatan 66.1enomena yang ter%adi adalah melemahnya

dan meman%angnya ikatan 60 yang dinyatakan dengan kerapatan ele&tron pada

orbital p kosong.Akhirnya muatan positi yang signiikan akan dipindahkan

kepada atom 0 yang terlibat dalam hiperkon%ugasi.

*erhitungan semiempiris A(, ini lebih mudah dan &epat dalam mengelolah data

perhitungan dibandingkan dengan metode ab initio. (etode ini digunakan untuk

men&ari pan%ang ikatan! sudut ikatan! dan energi ikat dari molekul yang dianalisis.


50/51

*an%ang ikatan 6#0 yang terlibat hiperkon%ugasi akan bernilai lebih besar

!daripada yang tidak terlibat kon%ugasi. 0iperkon%ugasi akan meman%angan ikatan

6#0 yang ditandai perubahan kerapan elektron pada orbital p. Atom 0 yang

terlibat hiperkon%ugasi akan selalu ditarik oleh orbital p kosong. Akibat dari

tarikan ini maka atom 0 akan lebih men%auh dari atom 6 dan akan

memperpan%ang ikatannya. (uatan pada atom 0 yang terlibat hiperkon%ugasi

akan lebih besar daripada yang tidak mengalami hiperkon%ugasi.karena muatan

positi pada atom karbon dipindahkan ke atom 0 yang terlibat hiperkon%ugasi. t#

butil##Z 0iperkon%ugasi akan meningkatkan order ikatan dari ikatan 6#6 dan

akan berakibat ter%adinya pemendekkan ikatan 6#6. *an%ang ikatan 6#6 yang

terlibat hiperkon%ugasi lebih pendek daripada yang tidak terlibat hiperkon%ugasi.

0al ini dikarenakan hiperkon%ugsi yang melibatkan tumpang tindih antara suatu

ikatan dengan orbital p yang kosong yang terdapat pada atom karbon yang

bermuatan positi.

Satu ikatan sigma pada gugus alkil selalu sebidang dengan orbital p kosong

padakarbokation. *asangan elektron pada ikatan sigma ini disebarkan ke orbital p

kosong sehingga menstabilkan atom karbon yang kekurangan elektron.

Sudut terhadap 6sp2 pada karbokation t#butil lebih ke&il dibandingkan padakarbokation sek#butil dan n#butil. "arena pada karbokation sek#butil ter%adi

de4iasi sudut ikatan! dima atom 6 yang terlibat hiperkon%ugasi mengalami

tarikkan sehingga sudutnya men%adi lebih besar dari hibridisasi. Sedangkan untuk

atom 6 yang tidak terlibat hiperkon%ugasi tidak mengalami tarikkan dengan antar

atom 6.

Berdasarkan pada u%i panas pembentukkan ketiga karbokation ini! dapat dikatakan

bah$a karbokation t#butil memiliki panas pembentukan yang lebih ke&ildibandingkan dengan sek#butil dan n#butil. 0al ini bekaitan dengan kestabilan

karbokation tersebut. "arbokation t#butil lebih stabil sehingga untuk menangkap

nukleoil membentuk suatu senya$a baru tidak memerlukan energi yang besar.

Sedangkan karbokation n#butil sangat tidak stabil! sehingga nukleoil sulit untuk

masuk kedalam karbokation dan membentuk senya$a baru. Oleh sebab itu energi

yang diperlukan besarkan.


51/51

Berdasarkan pada nilai panas pembentukannya maka dapat dikatakan bah$a

urutan kestabilan karbotion t#butil lebih besar dari sek#butil lebih besar dari n#

butil. Selain itu kestabilan karbokation %uga dipengaruhi oleh seberapa banyak

atom karbon yang terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada t#butil! ketiga atom karbon

terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada sek#butil yang terlibat hiperkon%ugasi hanya 2

atom 6 dan ada satu gugus alkil yang tidak terlibat dalam hiperkon%ugasi.

Sedangkan pada n#butil hanya satu gugus alkil yang terlibat dalam hiperkon%ugasi.

Sehingga pada t#butil pasangan elektron ketiga gugus alkilnya tumpang tindih

dengan orbital p yang kosong pada atom 6 bermuatan positi. Dan ini %uga yang

menstabilkan

atom karbon yang bermuatan negati. Sedangkan pada n#butil hanya , gugus alkil

yang memberikan pasangan elektronnya untuk disebarkan pada orbital p kosong

dan ini menyebabkan n#butil sangat tidak stabil.

Kesimpulan

,: *an%ang ikatan 6#0 yang mengalami hiperkon%ugasi lebih besar daripada

yang tidak

mengalami hiperkon%ugasi.

2: *an%ang ikatan 6#6 yang terlibat hiperkon%ugasi lebih ke&il daripada yangtidak

mengalami hiperkon%ugasi.

-: Sudut ikatan pada atom 6 yang terlibat hiperkon%ugasi mengalami de4iasi

dari sudut

ikatan hibridisasi.

J: Berdasarkan panas pembentukan karbokation maka!

laporan komputasi ke 2

Documents