laprak resmi analisis butana.docx

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


2/7


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.


3/7


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


4/7


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


5/7


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


6/7


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.


7/7


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 :

laprak resmi analisis butana.docx

Documents