LAPORAN PRAKTIKUMKIMIA FISIKA
PERCOBAAN IX
PERHITUNGAN ORBITAL MOLEKUL
NAMA : BULKIS MUSA
NIM : H 311 08 284
REGU/KELOMPOK : VII / IV ( EMPAT )
HARI/TGL PERCOBAAN : KAMIS, 18 NOVEMBER 2010
ASISTEN : LIANA L. TAUFIQ
LABORATORIUM KIMIA FISIKAJURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Molekul yang didefinisikan sebagai kelompok disket atom yang diikat secara
kimia. dibentuk oleh kombinasi atom-atom yang berbeda. Ada dua jenis ikatan kimia
dalam pembentukan molekul yaitu ikatan ionik dan ikatan kovalen. Pembahasan
yang mencakup ikatan kovalen dapat ditinjau dengan dua cara yaitu teori ikatan
valensi dan teori orbital molekul.
Orbital molekul terbentuk dari hasil interaksi antara dua atau lebih orbital-
orbital atom. Distribusi elektron dalam molekul tidak lagi berada pada orbital atom
masing-masing pembentuk, melainkan ditempatkan atau dilokalisir pada daerah
tumpang tindih yang dikenal sebagai orbital molekul (OM).
Hyperchem adalah suatu software yang dapat digunakan untuk mengetahui
struktur, stabilitas dan sifat molekul dengan menggunakan perhitungan mekanika
molekular maupun mekanika kuantum.
Melihat manfaat aplikasi software Hyperchem dalam perhitungan orbital
molekul, maka kita perlu mengetahui cara menghitung fungsi gelombang molekul
dan mempelajari cara menghitung orbital molekul. Dalam percobaan ini, kita akan
menghitung fungsi gelombang H2O, menentukan bentuk orbital molekul H2O, dan
menggunakan penjajaran struktur dengan menggunakan aplikasi software Hyperchem
Release 7 sehingga kita lebih memahami penggunaan Hyperchem dalam perhitungan
orbital molekul. Hal inilah yang melatarbelakangi sehingga percobaan ini dilakukan.
1.1 Maksud dan Tujuan Percobaan
1.2.1 Maksud Percobaan
Maksud dari percobaan ini adalah :
1. Mengetahui dan mempelajari aplikasi software Hyperchem.
2. Mengetahui dan mempelajari cara menghitung fungsi gelombang molekul.
3. Mengetahui dan mempelajari cara menghitung orbital molekul.
1.2.2 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah :
1. Menentukan fungsi gelombang H2O.
2. Menentukan bentuk orbital molekul H2O.
3. Menentukan muatan atomik.
4. Menentukan penjajaran struktur.
1.2 Prinsip Percobaan
Prinsip dari percobaan ini adalah menggambarkan bentuk orbital molekul
H2O dengan menggunakan software Hyperchem release 7 dan menentukan tingkat
energinya kemudian membandingkan model dan energi secara teori.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Mekanika kuantum dikembangkan secara terpisah di tahun 1925 oleh W.
Heisenberg dan Erwin Schrödinger. Pendekatan Heisenberg disebut sebagai
mekanika matriks dan pendekatan Schrödinger disebut sebagai mekanika gelombang.
Meskipun kedua cara tampak berbeda, keduanya dapat ditunjukkan sebagai ekivalen
secara matematik. Yang akan dibahas di sini adalah rumusan Schrödinger yang
menggunakan gagasan tentang gerakan gelombang (Farrington dan Daniels, 1983).
Persamaan Schrödinger yang tak bergantung waktu bagi satu partikel
bermassa m yang bergerak dalam satu dimensi adalah
h2/2m – d2(x)/dx2 + [E –V (x)] (x) = 0
dengan (x) adalah fungsi gelombang yang merupakan suatu fungsi dari jarak, V(x)
adalah fungsi energi potensial dari partikel dan E energi total dari partikel.
Persamaan yang luar biasa ini tidak diturunkan , tetapi dianggap sebagai satu postulat
dari mekanika kuantum. Fungsi gelombang ψ(x) mengandung semua keterangan
yang dapat diketahui tentang suatu sistem dalam hal ini satu partikel tunggal yang
dapat bergerak hanya dalam satu dimensi. Bom menunjukkan bagaimana cara ψ(x)
memberi keterangan tentang posisi dari satu partikel (Farrington dan Daniels, 1983).
Dalam mekanika kuantum, elektron diperlakukan sebagai gelombang tiga
dimensi, sehingga untuk elektron pada atom hidrogen dipergunakan persamaan
Schrödinger dalam tiga dimensi yaitu :
2/x2 + 2/y2 + 2/z2 + 2m/h2 (E-V) = 0
Persamaan di atas adalah persamaan differensial orde kedua yang menyatakan energi
total E, energi potensial V dari suatu partikel yang massanya m dan merupakan
fungsi dari posisi partikel atau elektron dalam tiga dimensi x, y dan z (Syarifuddin,
1994).
Teori ikatan dalam senyawa-senyawa kompleks mula-mula diberikan oleh
Lewis dan Sidgwick. Teori ini karena tidak dapat menjelaskan bentuk-bentuk
geometri senyawa-senyawa kompleks kemudian ditinggalkan. Tiga teori yang
kemudian timbul ialah (Sukardjo, 1992):
1. Teori ikatan valensi atau valance bond theory (VBT),
2. Teori medan kristal atau crystal field theory (CFT) dan
3. Teori orbital molekul atau molecular orbital theory (MOT).
Pada dasarnya, terdapat dua teori yang menggunakan prinsip mekanika
kuantum untuk dapat menjelaskan sifat ikatan kimia. Kedua teori ini yaitu metoda
ikatan valensi (IV) dan metoda orbital molekul (OM) (Bird, 1993).
Metoda ikatan valensi (IV) dimulai dengan memperlihatkan elektron pada
atom secara individu, baru kemudian memperhatikan bagaimana interaksi
(pertumpangtindihan) orbital-orbital atom tersebut pada suatu molekul. Misalnya
terdapat dua atom yaitu atom x dan atom y, dengan elektronnya masing-masing yaitu
elektron (1) dan elektron (2). Bila elektron (1) ditempatkan pada atom x dan elektron
(2) ditempatkan pada atom y, maka fungsi gelombang yang mungkin terbentuk
adalah (Bird, 1993) :
1 = ax (1) by (2)
Teori ikatan valensi dikembangkan oleh Heitler dan London
mempertimbangkan bahwa molekul terbentuk dari atom-atom dan atom-atom ini
terikat satu sama lain oleh ikatan kimia. Atom memberi andil pada elektron luar yang
tidak berpasangan atau elektron valensi untuk berpasangan dengan elektron dari atom
lain (untuk membentuk ikatan dengan atom lain) sedemikian rupa sampai molekul
terdiri dari pusat-pusat atom dan ikatan-ikatan antara pusat-pusat atom ini. Umumnya
pemasangan elektron valensi hanya terjadi dengan yang tidak berpasangan (Dogra
dan Dogra, 1990).
Menurut teori medan kristal, antara ion pusat dan ligan terdapat ikatan ion
yang murni. Anggapan bahwa ikatan tersebut merupakan ikatan ion yang murni
ternyata tidak sesuai dengan fakta eksperimen. Data eksperimen yaitu besarnya
energi yang dilepaskan bila ion kompleks ion terbentuk, memberi petunjuk bahwa
terdapat sifat ikatan kovalen dalam ion kompleks tersebut dapat dijelaskan dengan
teori orbital molekul (Syarifuddin, 1994).
Menurut teori orbital molekul(OM), ikatan kovalen tersebut dapat dipikirkan
akibat terjadinya orbital molekul dalam kompleks, yaitu orbital yang terjadi dari
kombinasi orbital atom ion pusat dan orbital atom ligan. Seperti pada pembentukan
orbital molekul untuk molekul-molekul sederhana, disini juga terbentuk orbital
bonding dan anti bonding untuk tiap gabungan dua orbital atom. Orbital molekul
lebih sulit karena orbital atom yang bergabung banyak. Aproach yang dipakai pada
pembentukan orbital molekul ialah linear combination of atomic orbital atau LCAO
(Sukardjo, 1992).
Gagasan dasar yang menyangkut orbital molekul yaitu untuk menggunakan
teori orbital molekul dalam memberikan ikatan kimia, perlu diketahui beberapa
aturan. Aturan-aturan ini menyangkut orbital molekul tertentu yang terjadi jika
orbital atom bergabung dan cara-cara pelambangan elektron dalam orbital molekul
tersebut (Petrucci, 1999):
1. Jumlah orbital molekul yang dihasilkan sama dengan jumlah orbital atom yang
bergabung.
2. Dari dua orbital molekul yang terjadi apabila dua orbital atom bergabung, satu di
antaranya adalah orbital molekul ikatan yang energinya lebih rendah
dibandingkan orbital atom asalnya.orbital molekul lainnya ialah orbital anti
ikatan, yang energinya lebih tinggi.
3. Elektron umumnya mencari orbital molekul yang energinya paling rendah.
4. Jumlah elektron maksimumnya dapat mengisi orbital molekul tertentu adalah dua
(prinsip ekslusi Pauli).
5. Elektron memasuki orbital molekul yang energinya setara, satu demi satu
sebelum berpasangan (aturan Hund).
6. Pembentukan ikatan di antara atom memerlukan jumlah elektron dalam orbital
molekul ikatan yang melebihi jumlah elektron dalam orbital anti ikatan.
Satu orbital atom dapat bertumpang tindih dengan orbital atom dari atom lain.
Secara matematik, fungsi gelombang yang menggambarkan setiap orbital yang
tumpah tindih dijumlahkan bersama. Perhitungan ini dikenal sebagai kombinasi
linear dari orbital atom atau teori LCAO. Bila orbital atom yang bertumpang tindih
sefase, hasilnya adalah perkuatan dan suatu orbital molekul ikatan. Di lain pihak,
antaraksi antara orbital atom yang keluar fase menghasikan interferensi yang
menimbulkan simpul antara dua inti. Interferensi menuju ke orbital anti ikatan
(Fessenden dan Fessenden, 1982).
Orbital atom yang mengikat dua atom hidrogen menjadi satu adalah simetrik
secara silindrik, artinya simetrik sepanjang garis atau sumbu yang menghubungkan
kedua inti. Setiap orbital molekul yang simetrik di daerah sekeliling sumbu yang
menghubungkan inti disebut orbital molekul sigma (), ikatannya adalah ikatan
sigma. Ikatan dalam H2 hanya satu dari banyak ikatan sigma yang dijumpai
((Fessenden dan Fessenden, 1994).
Bila sepasang gelombang saling tumpang tindih, maka dapat saling
memperkuat atau saling berinterferensi. Penambahan dari dua orbital atom 1s dari
dua atom H yang sefase menghasilkan orbital moleku ikatan dengan rapat elektron
yang tinggi antara inti yang berikatan (Fessenden dan Fessenden, 1994).
Bila dua gelombang berlawanan fase, maka akan saling mengganggu.
Interferensi dari dua orbital atom yang keluar fase dari dua atom hidrogen
memberikan orbital molekul dengan simpul antara inti. Dalam orbital molekul ini,
kebolehjadian menemukan elektron antara inti sangat rendah. Karena itu, orbital
molekul khas ini menimbulkan sistem dimana kedua inti tak dilindungi oleh sepasang
elektron dan intinya saling tolak menolak. Karena tolakan inti, sistem ini energinya
lebih tinggi dari pada sistem dua atom H. Orbital berenergi lebih tinggi ini adalah
orbital anti ikatan, dalam hal ini suatu orbital “sigma bintang” atau ( artinya anti
ikatan) (Fessenden dan Fessenden, 1994).
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1 Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah molekul air (H2O).
3.2 Alat
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah laptop yang memiliki
aplikasi Software Hyperchem Release 7.
3.3 Prosedur Percobaan
A. Membuat Molekul Air
1. Dibuka software Hyperchem Release 7.
2. Dari menu Display, dipastikan bahwa perintah Show Hydrogen aktif dan
perintah Perspective tidak aktif pada kotak dialog Rendering.
3. Pada kotak dialog Default Element, dinonaktifkan Explicit Hydrogen lalu
dipilih oksigen dan ditutup.
4. Diklik kiri pada daerah kerja dengan kursor gambar untuk menggambar atom
oksigen.
5. Diklik ganda Tool Selection untuk menginvoke Model Builder. Model Builder
akan membuat molekul air dan menambahkan atom H.
6. Diberikan label molekul dengan simbol.
B. Menggunakan Struktur Alignment
1. Dipilih perintah Align Molecule pada menu Edit.
2. Dari kotak Align dipilih Secondary dan dari kotak With dipilih Y- axis.
3. Dipastikan bahwa perintah Minor tidak aktif.
4. Diklik OK.
C. Menghitung Fungsi Gelombang
1. Dipilih perintah Semi-Empirical dari menu Setup.
2. Dipilih CNDO (Complete Neglect of Differential Overlap) sebagai metode
kalkulasi lalu diplih Options.
3. Digunakan nilai-nilai di bawah ini pada kotak dialog Semi-Empirical Options.
4. Diklik OK untuk menutup kotak dialog Semi-Empirical Options, diklik OK
sekali lagi untuk menutup kotak dialog Semi-empirical Method.
5. Dipilih Single-Point pada menu Compute.
D. Membuat Orbital Molekul Individual
1. Dibuka kotak dialog Orbital dengan memilih Orbitals pada menu Compute.
2. Dipilih HOMO-, lalu diklik kiri pada kotak teks untuk orbital off-set dan diset
nilai 3. Data ini adalah untuk orbital dengan 3 tingkat energi lebih rendah dari
HOMO.
3. Dipilih perintah 3D Isosurface.
4. Dinonaktifkan perintah Orbital Squared.
5. Diklik OK.
6. Dibuka kotak dialog Isosurface Options dengan memilih Isosurface pada menu
Display.
7. Dipilih Wire mesh sebagai opsi Rendering, digunakan Orbital Contour Value
0,05 lalu diklik OK. Dikopi atau disimpan gambar dengan menekan Copy pada
menu Edit atau tekan F-9.
8. Dibuka kembali kotak dialog orbital dan dimasukkan nilai 1 untuk HOMO-
offset (HOMO-1). Diklik Options dan digunakan nilai yang sama seperti
langkah 7 dan 8, tetapi diubah Rendering menjadi Jorgensen-Salem. Dikopi
atau disimpan gambar dengan menekan Copy pada menu Edit atau tekan F-9.
9. Diulangi kalkulasi dengan menggunakan nilai 2 untuk HOMO-offset (HOMO-
2) dan dipilih Lines sebagai opsi Rendering pada kotak dialog Options. Dikopi
atau disimpan gambar dengan menekan Copy pada menu Edit atau tekan F-9.
10. Dibuka kotak dialog Orbital dan digunakan nilai 0 untuk HOMO-offset
(HOMO-0). Dipilih Flat Surface. Dimasukkan nilai 0,05 dan diklik OK.
11. Diklik kiri pada LUMO dan digunakan nilai offset 0 dan 1 untuk
memperlihatkan orbital tak terisi.
12. Jika kotak dialog Options terlihat, dipilih Shaded Surface sebagai opsi
Rendering dan digunakan nilai 0,05. untuk selanjutnya dipilih Transculent
Surface untuk Isosurface Rendering, diubah molecule rendering menjadi Balls
dan Cylinders.. Dibuka kotak dialog File/Preferences dan dipilih Isosurface
Colors. Diubah warna positif dan negatif menjadi merah dan biru. Dikopi atau
disimpan gambar dengan menekan Copy pada menu Edit atau tekan F-9.
13. Dibandingkan gambar yang diperoleh dengan gambar atau bentuk orbital
molekul H2O yang ada di literatur.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hyperchem adalah suatu software yang dapat digunakan untuk mengetahui
struktur, stabilitas dan sifat molekul dengan menggunakan perhitungan mekanika
molekular maupun mekanika kuantum.
Pendekatan dalam pemodelan sistem molekular ialah bagaimana
mengekspresikan orbital molekul ke dalam kombinasi linier dari himpunan fungsi
satu-elektron (orbital atom). Pendekatan ini dikenal sebagai LCAO. Secara
matematis LCAO dirumuskan sebagai suatu himpunan basis,
ϕi=∑(μ=1)Ncμi .χμ
di mana cμi adalah koefisien ekspansi orbital molekul, dan χμ adalah fungsi basis
yang menyatakan model orbital atom.
Dalam percobaan perhitungan orbital molekul ini digunakan software
Hyperchem Release 7. Program ini merupakan program yang sangat teliti yang
digunakan untuk mengetahui struktur, stabilitas dan sifat molekul dengan
menggunakan perhitungan mekanika molekular maupun mekanika kuantum.
Selain itu, dalam percobaan beberapa hal yang berkaitan tentang letak
elektron dalam suatu orbital, serta tingkatan energi dalam orbital. Dimana molekul
yang digunakan adalah molekul H2O, yaitu molekul diatomik yang tersusun atas
atom hidrogen dan atom oksigen. Digunakan perhitungan single point yang bertujuan
untuk menentukan energi molekul dari struktur yang telah dibuat.
Bentuk molekul H2O dapat diprediksi dengan menghitung total energi dari
molekul H2O untuk beberapa variasi posisi inti, dan selanjutnya mengidentifikasi
konformasi yang terkait dengan energi terendah dengan menentukan orbital-orbital
spesifikasi relatif terhadap HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) dan
LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). HOMO yang lebih tinggi dengan
energi ionisasi yang kecil memberikan kemampuan yang lebih kuat untuk
mendonorkan elektron kepada molekul lain, sedangkan LUMO yang lebih rendah
dengan afinitas elektron yang lebih besar mempunyai kemampuan yang besar untuk
menerima elektron dari molekul lain. HOMO memiliki energi ionisasi yang sangat
besar menyebabkan ketidakmampuannya untuk memberikan elektronnya. LUMO
memiliki afinitas elektron kecil menyebabkan ketidakmampuan untuk menerima
elektron.
Adapun bentuk molekul H2O yang diperoleh setelah dibuat melalui aplikasi
software hyperchem dimana dari menu Display, dipastikan bahwa perintah Show
Hydrogen aktif dan perintah Perspective tidak aktif pada kotak dialog Rendering.
Pada kotak dialog Default Element, dinonaktifkan Explicit Hydrogen lalu dipilih
oksigen dan ditutup. Diklik kiri pada daerah kerja dengan kursor gambar untuk
menggambar atom oksigen. Diklik ganda Tool Selection untuk menginvoke Model
Builder. Model Builder akan membuat molekul air dan menambahkan atom H.
Diberikan label molekul dengan simbol. Bentuk molekul H2O dapat dilihat seperti di
bawah ini
Setelah molekul H2O dibuat, molekul H2O harus dibuat dalam orientasi
standar sebelum menghitung fungsi gelombangnya. Orientasi standar dilakukan
dengan menggunakan structure Alignment sehingga akan didapatkan struktur
Aligment molekul H2O dengan cara memilih Align Molecule pada menu Edit,
kemudian memilih Secondary dari kotak Align dan Y axis dari kotak With. Penjajaran
struktur dapat dilihat seperti gambar di bawah ini
Dalam percobaan ini, fungsi gelombang dihitung untuk keseluruhan molekul
air. Perhitungan fungsi gelombang dilakukan dengan menggunakan Semi-emperical.
Perhitungan Semi-emperical memecahkan persamaan Schrodinger dengan perkiraan
pasti untuk menjelaskan sifat elektron dari atom dan molekul. Dalam Semi-emperical
ini digunakan CNDO (Complete Neglect of Differential Overlap) sebagai metoda
kalkulasi. CNDO adalah metode yang paling sederhana dari SCF (Self Consistent
Field), berguna unuk menghitung sifat elektron pada keadaan dasar dari sistem
terbuka ataupun tertutup, optimisasi geometri, dan energi total. Pada menu Compute
dipilih Single Point sebagai metode kalkulasi. Perhitungan Single Point memberikan
data statistik molekul seperti energi potensial, potensial elektrostatik, energi orbital
molekul dan koofisien orbital molekul pada keadaan dasar atau tereksistasi.
Adapun gambar dari molekul H2O setelah ditentukan fungsi gelombangnya
yaitu dapat dilihat dari gambar di bawah ini
Berdasarkan hasil yang diperoleh pada percobaan ini, didapatkan bahwa
molekul H2O energinya = -320,414132 dengan gradien = 124,403037 dan bentuk
simetri C2V.
Untuk menentukan muatan atomik berdasarkan HOMO dan LUMO
digunakan beberapa macam opsi rendering, yaitu Wire mesh, Jorgensen-Salem,
Lines, Flat surface, Shaded surface, dan Translucent surface.
Untuk muatan atomik pertama yaitu HOMO-3 digunakan nilai 0,0001 pada
kotak Convergence Limit, nilai 50 pada kotak Iteration Limit. Gambarnya dapat
dilihat dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 1 dengan energi orbital
= -40,284115 eV dan simetri 1A1.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul HOMO-3 pada opsi isosurface
dengan memilih Wire mesh dan nilai 0,05. Pada Wire mesh, isosurface tergambar
sebagai pola transparan garis melintang dengan molekul struktur tidak tersembunyi.
Diperoleh Alpha dengan index orbital = 1, energi orbital = -40,284115 eV dan
simetri 1A1. Perbedaan bentuk sebelum dan sesudah Wire mesh adalah terletak pada
pertengahan struktur, dimana sebelum Wire mesh dalam pertengahan struktur
terdapat bentuk lingkaran sedangkan sesudah Wire mesh berbentuk travesium.
Untuk muatan atomik kedua yaitu HOMO-1. Gambarnya dapat dilihat
dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 3 dengan energi orbital
= -19,132719 eV dan simetri 2A1.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul HOMO-1 pada opsi isosurface
dengan memilih Wire mesh. Pada Jorgensen-Salem,, isosurface tergambar sebagai
pola transparan dengan 2 bentuk dengan molekul struktur tidak tersembunyi dan
menghubungkan kedua bentuk tersebut.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 3 dengan energi orbital
= -19,132719 eV dan simetri 2A1. Sekilas tidak terdapat perbedaan antara keduanya,
tetapi sebenarnya setelah Jorgensen-Salem, molekul H2O mengalami pergeseran
kecil.
Untuk muatan atomik ketiga yaitu HOMO-2. Gambarnya dapat dilihat
dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 2 dengan energi orbital
= -21,634298 eV dan simetri 1B2.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul HOMO-2 pada opsi isosurface
dengan memilih Lines. Lines merupakan isosurface yang tergambar sebagai pola
garis melintang dengan molekul struktur tersembunyi.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 2 dengan energi orbital
= -21,634298 eV dan simetri 1B2. Perbedaan diantara keduanya yaitu molekul H2O
tidak tampak setelah Lines.
Untuk muatan atomik keempat yaitu HOMO-0. Gambarnya dapat dilihat
dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 4 dengan energi orbital
= -17,777170 eV dan simetri 1B1.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul HOMO-0 pada opsi isosurface
dengan memilih Flat surface. Pada Flat surface, isosurface tergambar sebagai
permukaan solid tanpa bayangan.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 4 dengan energi orbital
= -17,777170 eV dan simetri 1B1. Perbedaan keduanya terletak pada warna struktur
molekul yang tampak jelas.
Untuk muatan atomik kelima yaitu LUMO+0. Gambarnya dapat dilihat
dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 5 dengan energi orbital
= 8,857153 eV dan simetri 3A1.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul LUMO+0 pada opsi isosurface
dengan memilih Shaded surface. Shaded surface merupakan isosurface yang
tergambar sebagai permukaan solid dengan bayangan untuk mempertinggi tampilan
tiga dimensinya.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 5 dengan energi orbital
= 8,857153 eV dan simetri 3A1.
Setelah itu, dibuat juga bentuk orbital molekul LUMO+0 pada opsi isosurface
dengan memilih Translucent surface. Pada Translucent surface adalah isosurface
yang digambarkan dengan halus dengan permukaan semi-transparan.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 5 dengan energi orbital
= 8,857153 eV dan simetri 3A1. Perbedaan ketiganya terdapat pada warna gambar,
dimana setelah Shaded surface gambar tampak jelas dan setelah Translucent surface
warna gambar agak halus dan tampak molekul H2O.
Untuk muatan atomik keenam yaitu LUMO+1. Gambarnya dapat dilihat
dibawah ini
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 6 dengan energi orbital
= 9,775139 eV dan simetri 2B2.
Setelah itu, dibuat bentuk orbital molekul LUMO+1 pada opsi isosurface
dengan memilih Shaded surface. Shaded surface merupakan isosurface yang
tergambar sebagai permukaan solid dengan bayangan untuk mempertinggi tampilan
tiga dimensinya.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 6 dengan energi orbital
= 9,775139 eV dan simetri 2B2.
Setelah itu, dibuat juga bentuk orbital molekul LUMO+1 pada opsi isosurface
dengan memilih Translucent surface. Pada Translucent surface adalah isosurface
yang digambarkan dengan halus dengan permukaan semi-transparan.
Dari hasil percobaan diperoleh Alpha dengan index orbital = 6 dengan energi orbital
= 9,775139 eV dan simetri 2B2. Perbedaan ketiganya yaitu sama dengan LUMO+0,
dimana setelah Shaded surface gambar tampak jelas dan setelah Translucent surface
warna gambar agak halus dan tampak molekul H2O.
Hasil percobaan atau gambar yang didapatkan diberi bentuk bola dan silinder
pada molekul H2O yaitu dengan memiih Rendering pada menu Display kemudian
dipilih Balls and Cylinders, maka atom H dan O berbentuk seperti bola.
Setelah itu, hasil percobaan diberi warna merah untuk positif dan biru untuk
negatif, dengan cara memilih Preferences pada menu Edit dan dipilih Isosurfaces
Colors kemudian ditandai Red pada kotak Positive dan Blue pada kotak Negative,
maka akan diperoleh hasil percobaan seperti gambar di bawah ini
Dari data di atas diperoleh bahwa energi tertinggi yang dibutuhkan untuk
mengisi orbital molekul adalah 1B1 dan energi terendah pada orbital molekul yang
tidak terisi adalahh 3A1. Perbedaan energi dari tiap molekul disebabkan karena
elektron dari tiap molekul berbeda-beda sesuai dengan tingkatan energi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari percobaan ini adalah fungsi gelombang H2O dapat
dihitung melalui bentuk orbital molekulnya dimana energinya sebesar -320,414132
dengan gradien sebesar 124,403037 dan simetrinya C2V. Bentuk orbital molekul
H2O adalah V atau sudut. Kemudian muatan atomik dapat dihitung berdasarkan
HOMO dan LUMO. Untuk HOMO- 3, energinya sebesar -40,284115 eV dan
simetrinya adalah 1A1. Untuk HOMO-1, energinya sebesar - 19,132719 eV dan
simetrinya adalah 2A1. Untuk HOMO-2, energinya sebesar - 21,634298 eV dan
simetrinya adalah 1B2. Untuk HOMO-0, energinya sebesar -17,777170 eV dan
simetrinya adalah 1B1. Untuk LUMO+0, energinya sebesar 8,857153 eV dan
simetrinya adalah 3A1. Untuk LUMO+1, energinya sebesar 9,775139 eV dan
simetrinya adalah 2B2. Penjajaran struktur (structure alignment) digunakan untuk
menghitung fungsi gelombang. Penjajaran struktur dapat dilakukan dengan
pembuatan dalam orientasi standar, yaitu dengan cara memilih Align Molecules pada
menu Edit, kemudian memilih Secondary dari kotak Align dan Y axis dari kotak
With.
5.2 Saran
Untuk laboratorium, sebaiknya pada percobaan ini sarana komputer dilengkapi
agar setiap praktikan dapat lebih menguasai materi praktikum, khususnya dalam
penggunaan aplikasi software Hyperchem.
Untuk percobaan, sebaiknya disediakan aplikasi software Hyperchem.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, T., 1993, Kimia Fisik Untuk Universitas, diterjemahkan oleh Kwee Ie Tjien, Gramedia, Jakarta.
Dogra, S. K., dan Dogra, S., 1990, Kimia Fisik dan Soal-Soal, diterjemahkan oleh Umar Mansyur, UI-Press, Jakarta.
Farrington, R. A., dan Daniels, A., 1983, Kimia Fisika, Erlangga, Jakarta.
Fessenden, R. J. dan Fessenden, J. S., 1982, Kimia Organik, Erlangga, Jakarta.
Petrucci, R. H., 1999, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid I, Erlangga, Jakarta.
Sukardjo, 1992, Kimia Koordinasi, Rineka Cipta, Jakarta.
Syarifuddin, N., 1994, Ikatan Kimia, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
LEMBAR PENGESAHAN
Makassar, 23 November 2010
Asisten Praktikan
LIANA L. TAUFIQ BULKIS MUSA
BAGAN KERJA
A. Membuat molekul air
Dibuka software Hyperchem Release 7.
Dari menu Display, dipastikan perintah Show Hydrogen aktif dan
perintah Perspective tidak aktif pada kotak dialog Rendering.
Pada kotak dialog Default Element, dinonaktifkan Explicit Hydrogen,
lalu dipilih Oksigen dan ditutup.
Digambar atom oksigen dengan mengklik kiri pada daerah kerja dengan
kursor gambar.
Diklik ganda Tool Selection untuk menggambarkan struktur H2O.
Diberikan label molekul dengan simbol.
B. Menggunakan structure alignment
Dipilih perintah Align Molecule pada menu Edit.
Dari kotak Align dipilih Secondary, dan dari kotak With dipilih Y axis.
Perintah Minor Axis dipastikan tidak aktif.
Diklik OK.
C. Menghitung fungsi gelombang
Dipilih perintah Semi-emperical dari menu Setup.
Dipilih CNDO (Complete Neglect of Differential Overlap) sebagai
metode kalkulasi, lalu dipilih Options.
Pada kotak dialog Semi-emperical Option, digunakan nilai 0,0001 pada
kotak Convergence Limit, nilai 50 pada kotak Iteration Limit, 0 pada
Data
Total charge dan 1 pada kotak Spin Multiplicity. Pada pilihan Spin
Pairing dipilih RHF, dan pada pilihan State dipilih Lowest.
Diklik OK untuk menutup kotak dialog Semi-emperical Options dan
kotak dialog Semi-emperical Method.
Dipilih Single-point pada menu Compute.
D. Membuat orbital molekul individual
Dibuka kotak dialog Orbitals dengan memilih Orbitals pada menu
Compute.
Dipilih HOMO-, lalu diklik kiri pada kotak teks untuk orbital off-set dan
diset nilai
Dipilih perintah 3D Isosurface.
Dinonaktifkan perintah Orbital squared.
Diklik OK.
Dibuka kotak dialog Isosurface Option dengan dipilih Isosurface pada
menu Display.
Dipilih Wire mesh sebagai opsi Rendering, digunakan Orbital contour
value 0,05, lalu diklik OK.
Dibuka kembali kotak dialog orbital dan dimasukkan nilai 1 untuk
HOMO- off-set. Diklik Options dan digunakan nilai yang sama seperti
langkah ke tujuh dan delapan di atas, tetapi opsi Rendering diubah
menjadi Jorgensen-Salem.
Diulangi kalkulasi dengan menggunakan nilai 2 untuk HOMO- offset dan
dipilih Lines sebagai opsi Rendering pada kotak dialog Options.
Dibuka kotak dialog Orbitals dan digunakan nilai 0 untuk HOMO- offset.
Dipilih Flat surface sebagai opsi Rendering dan diklik OK.
Diklik kiri pada LUMO+ dan digunakan nilai offset 0 dan 1.
Pada kotak dialog Options, dipilih Shaded surface sebagai opsi
Rendering.
Selanjutnya, dipilih Transculent surface untuk Isosurface Rendering,
diubah molekul menjadi berbentuk Balls dan Cylinders.
Dibuka kotak dialog File lalu Preferences dan dipilih Isosurface Colours.
Warna positif dan negatif diubah menjadi merah dan biru.
Hasil