Laporan Praktikum Kimia Komputasi

A.    Tujuan Percobaan

1.      Menentukan geometri keadaan paling stabil dari struktur transisi

2.      Menentukan energy elektronik, energy total system, kerapatan electron, puncak serapan UV, dan energy ionisasi

B.     Teori Dasar

B.1. METODE KOMPUTASI

Pada percobaan sebelumnya telah ditentukan bahwa optimasi geometri suatu struktur molekul memerlukan berbagai aproksimasi untuk meminimumkan energi dari sistem molekul atau bahkan sistem reaksi yang dibuat. Dengan adanya suatu aproksimasi kuadratik misalnya, dapat digunakan untuk mendekati struktur yang mungkin dalam berbagai hal yang ada di laboratorium. Seperti halnya yang telah dilakukan pada percobaan minggu lalu, dalam percobaan kali ini juga digunakan metode UHF (Unrestricted Hartree-Fock) dan masih dengan basis set yang sederhana pula, yakni STO-3G. Dengan basis set yang sederhana ini diharapkan akan diperoleh parameter yang diinginkan dengan lebih cepat dan dengan akurasi yang cukup baik pula. Output yang diharapkan dalam percobaan ini ialah diperolehnya nilai energi aktivasi dari reaksi penataan ulang perisiklik ini.

B.2. METODE SCF DAN PRINSIP PERHITUNGAN FREKUENSI VIBRASI

Metode SCF (Self Consistent Field) merupakan suatu metode komputasi dengan menggunakan pendekatan HF. Dalam hal ini memang korelasi elektron juga belum diperhitungkan, sehingga masih mengandung akurasi yang sangat rendah. Secara umum, persamaan operator Fock yang berkaitan dengan SCF ialah sebagai berikut:

Sedangkan dalam optimasi geometri untuk keadaan transisi ini sebetulnya yang lebih diutamakan adalah penentuan matriks Hessian terlebih dahulu. Adapun penjelasan mengenai matriks Hessian ialah sebagai berikut:

Matriks Hessian ialah matriks yang berisikan turunan kedua dari suatu fungsi . Dalam kasus ini, fungsi yang dimaksud tentu merupakan fungsi energi terhadap parameter panjang ikatan (r), sudut angular (θ), dan sudut dihedral (ω) yang ada pada molekul keadaan transisi ini. Secara umum, bentuk matriks Hessian ialah sebagai berikut:

 

Namun untuk suatu sistem yang tidak terlalu rumit, dapat didekati dengan persamaan Taylor yang diperluas, yakni sebagai berikut:

 

Di mana J merupakan suatu matriks Jacobi yang dapat diperoleh jika kita berhasil menentukan suatu vektor atau setidaknya matriks terbuka dari suatu sistem. Dengan adanya persamaan yang lebih sederhana ini, maka kita dapat menentukan turunan kedua dari Energi terhadap panjang ikatan (r) ataupun parameter sudut lainnya, yang tidak lain merupakan konstanta (k) yang tidak lain berkaitan dengan frekuensi vibrasi suatu ikatan yang ada dalam molekul. Dengan adanya penentuan ini, akan diperoleh nilai k dan besar frekuensi vibrasi, berdasarkan persamaan berikut:

 

v dalam persamaan di atas menyatakan frekuensi vibrasi yang dinyatakan dalam satuan Hz. Namun ketika besaran ini dibagi dengan kecepatan cahaya akan diperoleh besaran bilangan gelombang yang diperoleh dalam satuan cm-1.

B.3. METODE APROKSIMASI KUADRATIK

Inti permasalahan dari metode aproksimasi kuadratik ialah berdasarkan persamaan berikut:

Langkah berikutnya ialah mendekati nilai x sehingga sama dengan a, maka jelas dapat diperoleh nilai f(a) =co sedangkan dengan menurunkan persamaan ini menjadi f '(x) dan memasukkan nilai x=a, maka akan diperoleh f ' (a) =c1. Dengan adanya penurunan secara terus menerus, maka jelas dapat didekati dengan persamaan yang sudah lama dikenal, yakni persamaan Taylor, sebagai berikut:

 

Dengan adanya aproksimasi kuadratik seperti ini, kita dapat menghampiri nilai f(x) yang minimum dengan mengubah-ubah nilai x yang merupakan suatu variabel yang dapat diubah-ubah. Ketika nilai f(x) (dalam kasus ini f(x) yang dimaksud ialah E(r)) yan diperoleh dengan memasukkan variabelvariabel tertentu semakin menurun, akan diperoleh suatu kesetimbangan sedemikian rupa sehingga akan diperoleh suatu geometri dengan energi rendah (stabil).

C.    Kelengkapan

-          Perangkat lunak Gamess-US versi Januari 2009

-          Perangkat lunak MacMolPlt

D.    Data Percobaan

Energi masih belum bisa didapatkan karena masih terdapat kesalahan.

E.     Visualisasi

F.     Pengolahan Data

Belum didapatkan.

G.    Pembahasan

Belum bisa ditentukan.

H.   Kesimpulan

Belum didapatkan.

J.   Daftar Pustaka

Cramer, Christopher J. (2001), Essential of Computational Chemistry 2nd Edition. John Wiley and sons,Ltd pages: 126-127

Clayden J, Greeves, Warren (2001). Organic Chemistry 1st Edition.Oxford Press Publisher. Chapter 35 pages: 881-883