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.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
4/51
Gambar 4.4 0O(O';
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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 ;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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!
$"untuk memenuhi persamaan 92.G:.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
8/51
1ungsi#ungsi ini digunakan dalam Tabel 2.- untuk ungsi p dan d.
;ima %enis ungsi d ditun%ukkan dalam Tabel 2.- dan ini berhubungan
dengan bagian angular 9sudut: untuk l 2 dan karakteristik arahnya lebih
kompleks dibandingkan dengan orbital p. "arakteristik - dimensi dari ungsi#
ungsi orbital tidak dapat dilihat dengan mudah melalui ekspresi
matematikanya dan kita akan mengenalkan beberapa tipe dari ekspresi yang
tipikal dan menun%ukkan bentuk#bentuknya.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
9/51
"abel #.$ 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$al! sebuah kontur dapat dibuat dengan titik
pun&ak 4ektor tersebut memberikan sebuah gambaran atas koordinat polar dalam
permukaan - dimensi dan ditun%ukkan dalam 5ambar 2.-. 5ambar#gambar ini
menyatakan kebergantungan sudut dari orbital atom. Simbol dan # dalam
5ambar 2.- menun%ukkan tanda untuk !9!?:.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
10/51
Gambar #.$ "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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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 ;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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 ;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
13/51
BAB 2
*E(BA0ASAN ;"(
;"(
*ada pertemuan ke kami melakukan praktikum yang betu%uan menganalisis
bentuk dan orientasi orbital atom berdasarkan ungsi gelombangnya.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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 #:.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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::
9sin9t:'srt9pi::::::2999,'srt9-::99,'srt92::9,'
9srt92pi:::::#992'srt9G::
99srt9-:'29sin9u::
9&os9t:'srt9pi::::::2
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
18/51
sp-d 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::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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 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,'299srt9,:'J:sin9u:sin9u::
9&os92t:'9srt9pi:::::299,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::
9,'srt92:99srt9-:' 2:sin9u::
9sin9t:'9srt9pi::::#
9,'299srt9,:'J:sin9u:sin9u::
9&os92t:'9srt9pi:::::2
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
20/51
99,'29,'srt92::9,'9srt92pi::::#
9,'srt92:99srt9-:' 2:sin9u::9sin9t:'
9srt9pi::::#
9,'299srt9,:'J:sin9u:sin9u::
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 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.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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-
,
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
25/51
eu 8.J8-/
G
eg ,.8,,G
eg ,.8,,G
a2u ,.822J
O2 a2g #
28.//G
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
26/51
a,g #
,.G8GJ
a2u #
,.,-G,
a,g #
8.2G--2
eu #
8.G,-
eu #
8.G,-
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
27/51
eg #
8.2,/G
eg #
8.2,/G
a2u 8.-G8-8
a,g 8.G,2
JJ
a2u 8./,
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
28/51
eu ,.8G,8
Eu
,.8G,8
a,g ,.,2G,
eg ,.,,8JG
eg ,.,,8JG
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
29/51
a2u ,.J2-
Bene
na
(!))4)*(#
(!$($)+&,
,!-! #
heksat
riena
#
8!2GJ22 a.u
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
30/51
8!,88,
/ a.u
)a$aban E4aluasi
,. Susunan diagram tingkat energi orbital molekul untuk setiap molekul
N2 O2Tingkat
energi
*enyusunan
elektron
Tingkat
energi
*enyusunan elektron
a2u UU a2u UU eg
eg
UU UU
eg eg UU UU a,g UU eu eu UU UU eu
eu
UU UU
a,g UU a2u UU a,g UU a,g UU a2u UU a2u UU
;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
31/51
a2u UU ;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
32/51
l02
#8!G82J8J#8!2JG/G/
N2
#8.G8-J 8.,G2/2JG
O2
#8.2,/G #8.2,/G
Benen
a
(!$($)+&, (!))4)*(#
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
33/51
,!-!#
heksatr
iena
#8!2GJ22 a.u 8!,88,/ a.u
J. *embuktian O2paramagnetik dan N2diamagnetik! berdasarkan literatur.
N2 O2Tingkat
energi
*enyusunan
elektron
Tingkat
energi
*enyusunan
elektron X
2pUU X
2pUU
X2pF
X2py
UU UU X2pF
X2py
UU UU
2p
VW 2pF
2py
V V
2pF
2py
VW VW 2p
VW
X2s
VW X2s
VW
2s
VW 2s
VW
X,s
VW X,s
VW
,s VW ,s VW
Dari pengisian elektron di tingkat energinya! diketahui bah$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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
35/51
)&!
),
#)!
4$
4)!
$,
O# &.4
,)
(.+
#)
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
36/51
)(.
4,
)*.
*,
),.
$)
),.
4&
$(.
+**
*&
4&.
)#$
0# +.)
#)
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
37/51
).+
+,
).+
+,
#.
+,
)#!
#&+
4$
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
38/51
)#!
#&+
4$
)4.
+++
$$.
$(&
1#
&!&
&,
))!
*,
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
39/51
##!
#)
F# (.+
&
)4.
#*
)4.
#*
).
4
).
4
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
40/51
),.
#&
44.
**
4*.
+
0O
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
41/51
-tile
na
)A+ABAN EYA;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
42/51
,.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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-::!
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
45/51
"arbokatio
n
*otensial Elektrostatik
t#butil
sek#butil
n#butil
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
46/51
)A+ABAN EYA;
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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$a urutan kestabilan karbotion t#butil lebih besar dari sek#butil lebih
besar dari n#butil. Selain itu kestabilan karbokation %uga dipengaruhi oleh
seberapa banyak atom karbon yang terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada t#butil!
ketiga atom karbon terlibat dalam hiperkon%ugasi. *ada sek#butil yang terlibat
hiperkon%ugasi hanya 2 atom 6 dan ada satu gugus alkil yang tidak terlibat dalam
hiperkon%ugasi. Sedangkan pada n#butil hanya satu gugus alkil yang terlibat dalam
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
49/51
hiperkon%ugasi. Sehingga pada t#butil pasangan elektron ketiga gugus alkilnya
tumpang tindih dengan orbital p yang kosong pada atom 6 bermuatan positi. Dan
ini %uga yang menstabilkan atom karbon yang bermuatan negati. Sedangkan pada
n#butil hanya , gugus alkil yang memberikan pasangan elektronnya untuk
disebarkan pada orbital p kosong dan ini menyebabkan n#butil sangat tidak stabil.
T butil stabil lebih stabil %ika dibandingkan dengan n#butil dan sek#butik! karena n
butil memiliki panas pembentukan yg lebih besar sehingga menyebabkan tidak
stabil!sedangakn pada t butil memiliki energi pembentukan yang rendah segingga
men%adi lebih stabil.
"arbokation menun%ukkan satu dari sangat penting dan sering di%umpai dari %enis
at antara yang terlibat dalam reaksi senya$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.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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.
7/24/2019 Laporan Komputasi Ke 2
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!