Artikel Saya Yang Baru
Transcript of Artikel Saya Yang Baru
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 1/6
Perbandingan ΔH Reaksi Esterifikasi Etil Propanoat dengan Menggunakan Metode
MM2, HF dan DFT
Oleh:
Veny Wijayanti Candra
113234017/KA2011
Abstrak. Telah dilakukan percobaan dengan judul “ Perbandingan ΔH Reaksi Esterifikasi Etil
Propanoat dengan Menggunakan Metode MM2, HF dan DFT” dengan tujuan untuk membandingkan energi senyawa melalui metode MM2, HF dan DFT kemudian mengetahui metode
apa yang paling mendekati perhitungan teoritis . Metode yang digunakan adalah perhitungan secarakomputasi menggunakan aplikasi ChemBio Office yaitu dengan minimize energy dan
membandingkannya dengan perhitungan secara teoritis, pertama menghitung energy Asam
Propanoat (C 2 H 5COOH), Etanol (C 2 H 5OH), Etil Propanoat (C 2 H 5COOC 2 H 5 ) dan Air (H 2O). Perhitungan menggunakan metode MM2 diperoleh hasil berturut-turut 2.3562 kJ/mol, 6.7788 kJ/mol,29.26686 kJ/mol, dan 0.12138 kJ/mol menggunakan metode HF dengan hasil energi berturut-turut sebesar -699357.75 kJ/mol, -403824.1057 kJ/mol, -903973.5352 kJ/mol, dan -199209.6397 kJ/mol.
Sedangkan dengan metode DFT diperoleh hasil energi berturut-turut sebesar -703077.774 kJ/mol, -406097.5552 kJ/mol, -909033.7906 kJ/mol, dan -200134.132 kJ/mol. Abstract. Experimental of comparation ΔH Reaksifrom the esterification Ethyl Prophylat by
MM2. HF and DFT method has been done. The aim of the study is to compare compound energy by MM2, HF and DFT method and then know which method closed with theoritical calculations. Themethod is computation calculations used ChemBio Office Application that is Minimize Energy and then compared with theoritical calculation, first calculate Propionic Acid (C 2 H 5COOH), Ethanol
(C 2 H 5OH), Ethyl Propylat (C 2 H 5COOC 2 H 5 ) and Water (H 2O) energy.Thr calculation used MM2method obtain result in order 2.3562 kJ/mol, 6.7788 kJ/mol, 29.26686 kJ/mol, and 0.12138 kJ/mo,used HF method obtain result in order-699357.75 kJ/mol, -403824.1057 kJ/mol, -903973.5352
kJ/mol, and -199209.6397 kJ/mo, whereas used DFT method obtain result in order-703077.774kJ/mol, -406097.5552 kJ/mol, -909033.7906 kJ/mol, and -200134.132 kJ/mol. PENDAHULUAN
Ester merupakan senyawa yang diperoleh
dari turunan asam karboksilat yang
mengandung gugus – COOH yang
kemudian digantikan oleh gugus alkil.
Senyawa ester juga dapat diperoleh dari
reaksi antara asam karboksilat dengan
alkohol. Energy yang dihasilkan oleh
reaksi esterifikasi secara teori sudah dapat
dicari pada berbagai literatur yang sudah
ada. Namun perkembangan teknologi
membuat perhitungan energi dapat
dilakukan dengan mudah melalui aplikasi
seperti ChemBio Office. Dan untuk
mengetahui apakah ada perbedaan antara
besar energi secara teori dengan besar energi berdasar perhitungan aplikasi
ChemBio Office, maka dilakukan
percobaan dengan membandingkan nilai
kedua energi tersebut.tujuan dari
percobaan tersebut adalah mengetahui
besar perbedaan energi yang dihasilkan
perhitungan teoritis dengan perhitunganaplikasi ChemBio Office.
KAJIAN PUSTAKA
a. METODE HF Tipe yang paling terkenal dari metoda ab
initio adalah perhitungan Hartree-Fock
(HF) dengan metoda pendekatan medan
pusat (central field approximation).
Metode ab initio merupakan metoda yang
mempunyai akurasi yang paling tinggi di
antara metoda perhitungan kimia
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 2/6
komputasi lainnya seperti semiempiris atau
mekanika molekular. Sebagai konsekuensi
dari pencapaian ketelitian yang tinggi dari
metoda ab initio, metoda ini memerlukan
waktu operasi yang tinggi sehingga
metoda ini hanya mungkin diterapkan padasenyawa yang mempunyai massa molekul
kecil. Hal penting yang perlu diperhatikan
dalam perhitungan menggunakan metoda
ab initio adalah pemilihan basis set .
Pemilihan basis set akan sangat
berpengaruh terhadap hasil yang dicapai.
Oleh karena itu, diperlukan data ekperimen
sebagai pembanding. Dengan
menggunakan pendekatan medan pusat ini,
energi yang diperoleh dengan perhitungan
HF selalu lebih tinggi daripada energieksak dan cenderung pada harga limit
tertentu yang dinamakan HF limit.
Pendekatan kedua dari perhitungan HF
adalah fungsi gelombang harus
digambarkan dengan beberapa bentuk
fungsi, yang sebenarnya hanya dapat
dihitung secara pasti untuk beberapa
sistem yang mengandung satu elektron.
Fungsi yang digunakan sering sekali
merupakan kombinasi linear dari orbital
tipe Slater exp(-_x) atau orbital tipe
Gaussian exp(-_x2), yang sering disingkat
STO atau GTO. Fungsi gelombang
tersusun atas kombinasi linear dari orbital
atom, atau yang lebih sering terjadi adalah
merupakan kombinasi linear dari
himpunan fungsi (basis functions). Dengan
pendekatan ini, banyak perhitungan HF
memberikan hasil energi terhitung lebih
besar dari HF limit. Himpunan basis (basis
set ) yang digunakan sering dinyatakandengan singkatan, seperti STO-3G atau 6-
31++G*.
b. METODE DFTMetoda ab initio alternatif yang
berkembang pesat pada dekade ini adalah
teori fungsional kerapatan ( Density
Functional Theory, DFT ). Dalam DFT,
total energi dinyatakan dalam term
kerapatan elektron total, bukan sebagaifungsi gelombang. Dalam jenis
perhitungan ini, terdapat pendekatan
hamiltonian dan pendekatan pernyataan
untuk kerapatan elektron total. Secara
umum, perhitungan ab initio memberikan
hasil kualitatif yang sangat baik dan dapat
memberikan kenaikan keakuratan hasilkuantitatif jika molekul yang dikaji
semakin kecil.
Merupakan salah satu dari beberapa
pendekatan populer untuk perhitungan
struktur elektron banyak-partikel secara
mekanika kuantum untuk sistem molekul
dan bahan rapat. Teori Fungsi Kerapatan
(DFT) adalah teori mekanika kuantum
yang digunakan dalam fisika dan kimia
untuk mengamati keadaan dasar darisistem banyak partikel. Metode tradisional
dalam perhitungan struktur elektron,
seperti teori Hartree-Fock didasarkan pada
fungsi gelombang banyak-elektron yang
rumit. Sasaran utama dari teori fungsi
kerapatan adalah menggantikan fungsi
gelombang elektron banyak-partikel
dengan kerapatan elektron sebagai besaran
dasarnya. Fungsi gelombang partikel-
banyak bergantung pada 3N variabel, yaitu
tiga variabel ruang untuk masing-masing
N elektron, sedangkan kerapatan hanya
merupakan fungsi dari 3 variabel, jadi
merupakan suatu besaran yang sederhana
untuk ditangani, baik secara konsep
maupun secara praktis.
DFT tidak berlandaskan pijakan teoretis
yang kuat sampai munculnya teorema
Hohenberg-Kohn (HK) yang menunjukkan
adanya pemetaan satu-satu antarakerapatan elektron keadaan dasar dengan
fungsi gelombang keadaan dasar dari
sistem banyak-partikel. Selain itu, teorema
HK membuktikan bahwa kerapatan
keadaan dasar meminimalkan energi
elektron total sistem tersebut. Karena
teorema HK berlaku hanya untuk keadaan
dasar, DFT juga merupakan sebuah
teorema keadaan dasar.
Pengertian ester
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 3/6
Ester diturunkan dari asam karboksilat.
Sebuah asam karboksilat mengandung
gugus -COOH, dan pada sebuah ester
hidrogen di gugus ini digantikan oleh
sebuah gugus hidrokarbon dari beberapa
jenis. Disini kita hanya akan melihatkasus-kasus dimana hidrogen pada gugus -
COOH digantikan oleh sebuah gugus alkil,
meskipun tidak jauh beda jika diganti
dengan sebuah gugus aril (yang
berdasarkan pada sebuah cincin benzen).
Contoh ester umum – etil etanoat
Ester yang paling umum dibahas adalah
etil etanoat. Dalam hal ini, hidrogen pada
gugus -COOH telah digantikan oleh
sebuah gugus etil. Rumus struktur etiletanoat adalah sebagai berikut:
Perhatikan bahwa ester diberi nama tidak
sesuai dengan urutan penulisan rumus
strukturnya, tapi kebalikannya. Kata
"etanoat" berasal dari asam etanoat. Kata
"etil" berasal dari gugus etil pada bagian
ujung.
Pembuatan ester dari asam karboksilat
dan alkohol
Sifat kimiawi reaksi Ester dihasilkan apabila asam karboksilat
dipanaskan bersama alkohol dengan
bantuan katalis asam. Katalis ini biasanya
adalah asam sulfat pekat. Terkadang juga
digunakan gas hidrogen klorida kering,
tetapi katalis-katalis ini cenderungmelibatkan ester-ester aromatik (yakni
ester yang mengandung sebuah cincin
benzen).
Reaksi esterifikasi berlangsung lambat dan
dapat balik (reversibel). Persamaan untuk
reaksi antara sebuah asam RCOOH dengan
sebuah alkohol R’OH (dimana R dan R’
bisa sama atau berbeda) adalah sebagai
berikut:
Jadi, misalnya, jika kita membuat etil
etanoat dari asam etanoat dan etanol, maka persamaan reaksinya adalah:
Melangsungkan reaksi
Dalam skala tabung uji Asam karboksilat dan alkohol sering
dipanaskan bersama dengan adanya
beberapa tetes asam sulfat pekat untuk mengamati bau ester yang terbentuk.
Untuk melangsungkan reaksi dalam skala
tabung uji, semua zat (asam karboksilat,
alkohol dan asam sulfat pekat) yang dalam
jumlah kecil dipanaskan di sebuah tabung
uji yang berada di atas sebuah penangas air
panas selama beberapa menit.
Karena reaksi berlangsung lambat dan
dapat balik (reversibel), ester yang
terbentuk tidak banyak. Bau khas ester seringkali tertutupi atau terganggu oleh
bau asam karboksilat. Sebuah cara
sederhana untuk mendeteksi bau ester
adalah dengan menaburkan campuran
reaksi ke dalam sejumlah air di sebuah
gelas kimia kecil.
Terkecuali ester-ester yang sangat kecil,
semua ester cukup tidak larut dalam air
dan cenderung membentuk sebuah lapisan
tipis pada permukaan. Asam dan alkoholyang berlebih akan larut dan terpisah di
bawah lapisan ester.
Ester-ester kecil seperti pelarut-pelarut
organik sederhana memiliki bau yang
mirip dengan pelarut-pelarut organik (etil
etanoat merupakan sebuah pelarut yang
umum misalnya pada lem).
Semakin besar ester, maka aromanya
cenderung lebih ke arah perasa buah
buatan – misalnya "buah pir".
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 4/6
METODE PENELITIAN
Material
Beberapa senyawa yang digunakan dalam
penelitian ini adalah senyawa asam
propanoat, etanol, etil propanoat dan air.
Instrumen
Alat yang digunkan dalam penelitian ini
adalah aplikasi ChemBioDraw Ultra 11.0
dan ChemBio3D Ultra 11.0
Cara Kerja
Pembuatan senyawa pada ChemBioDraw
Ultra 11.0 pertama dengan memilih menu
text pada kotak tools di sebelah kiri layar
kemudian diletakkan pada lembar kerja.
Setelah itu memilih solid bond untuk
membuat ikatan tunggal dan multiple bond
untuk ikatan rangkap.Setelah suatu
senyawa selesai dibuat, kemudian pilih
marquee pada menu tools untuk memilih
senyawa dan tekan Ctrl + C untuk
kemudian memindahkannya pada
ChemBio3D Ultra 11.0
Setelah dipindahkan energi senyawa
dihitung melalui menu Calculations
GAMESS Interface Minimize (Energy
/ Geometry) (pilih method HF) Run
pilih method DFT untuk melakukan
perhitungan dengan metode DFT.
Sedangkan untuk perhitungan melalui
MM2, pilih Calculations MM2 Minimize
Energiy Run.
Hasil energi yang didapat dari perhitunganmetode MM2, HF dan DFT kemudian
dikalikan 4,2 untuk mendapatkan energi
dalam satuan kJ/mol.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan senyawa pada
ChemBioDraw Ultra 11.0
Pembentukan senyawa Asam Propanoat
Pembentukan senyawa Etanol
Pembentukan senyawa Etil Propanoat
Pembentukan senyawa Air
Pembuatan senyawa pada ChemBio3D
Ultra 11.0
Pembentukan senyawa Asam Propanoat
Energi Metode MM2 = 0.5610 Kcal/mol
= 2.3562 kJ/mol
Energi Metode HF = -166513.75994Kcal/Mol = -699357.75 kJ/mol
Energi Metode DFT = -167399.474558
Kcal/Mol = -703077.774 kJ/mol
Pembentukan senyawa Etanol
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 5/6
Energi Metode MM2 = 1.6140 Kcal/mol
= 6.7788 kJ/mol
Energi Metode HF = -96148.596616
Kcal/Mol = -403824.1057 kJ/mol
Energi Metode DFT = -96689.894113Kcal/Mol = -406097.5552 kJ/mol
Pembentukan senyawa Etil Propanoat
Energi Metode MM2 = 6.9683 Kcal/mol
= 29.26686 kJ/mol
Energi Metode HF = -215231.794147
Kcal/Mol = -903973.5352 kJ/mol
Energi Metode DFT = -216436.616832Kcal/Mol = -909033.7906 kJ/mol
Pembentukan senyawa Air
Energi Metode MM2 = 0.0289 Kcal/mol
= 0.12138 kJ/mol
Energi Metode HF = -47430.866619
Kcal/Mol = -199209.6397 kJ/mol
Energi Metode DFT = -47650.983818Kcal/Mol = -200134.132 kJ/mol
Dari perhitungan menggunakan metode MM2,HF dan DFT, kemudian energi dibandingkandengan teori yang sudah ada. Dari hasil perbandingan tersebut diperoleh data:
MM2 HF DFT Teori
Asam Propanoat 2.3562 kJ/mol -699357.75kJ/mol
-703077.774kJ/mol
4314 kJ/mol
Etanol 6.7788 kJ/mol -403824.1057kJ/mol
-406097.5552kJ/mol
3242 kJ/mol
Etil Propanoat 29.26686 kJ/mol -903973.5352kJ/mol
-909033.7906kJ/mol
6630 kJ/mol
Air 0.12138 kJ/mol -199209.6397kJ/mol
-200134.132kJ/mol
926 kJ/mol
Dapat dilihat dari tabel di atas bahwa hasil
energi dari metode MM2, HF dan DFT
memiliki perbedaan. Dimana besarnya
energi yang diperoleh dari metode DFT
lebih kecil daripada besar energi yang
diperoleh dari merode HF dan MM2.
Dari data tersebut dapat diperoleh
perhitungan ΔH reaksi sebagai berikut: Metode MM2
ΔH = Σ Energi Reaktan – Σ Energi Produk
= (2.3562 kJ/mol+6.7788 kJ/mol) –
(29.26686 kJ/mol+0.12138 kJ/mol)
= 9.135 kJ/mol – 29.38824 kJ/mol
= - 20.25324 kJ/mol
Metode HF
ΔH = Σ Energi Reaktan – Σ Energi Produk
Metode
Senyawa
7/29/2019 Artikel Saya Yang Baru
http://slidepdf.com/reader/full/artikel-saya-yang-baru 6/6
= (-699357.75 kJ/mol + (-
403824.1057 kJ/mol)) – (-903973.5352 kJ/mol
+ (-199209.6397 kJ/mol))
= - 1103181.856 kJ/mol +1103183.175 kJ/mol
= 1.3189 kJ/mol
Metode DFT
ΔH = Σ Energi Reaktan – Σ Energi Produk
= (-703077.774 kJ/mol + (-
406097.5552 kJ/mol)) – (-909033.7906 kJ/mol+ (-200134.132 kJ/mol))
= -1109175.329 kJ/mol +1109167.923 kJ/mol
= -7.4064 kJ/mol
Perhitungan Teori
ΔH = Σ Energi Reaktan – Σ Energi Produk
= (4314 kJ/mol + 3242 kJ/mol) – (6630 kJ/mol + 926 kJ/mol)
= 7556 kJ/mol – 7556 kJ/mol
= 0 kJ/mol
Dari perhitungan ΔH reaksi diatas dapat
dilihat perbedaan yang cukup jelas antara 3
metode dengan perhitungan teoritis. Dan
untuk metode yang paling mendekati
perhitungan teoritis adalah metode HF
dengan ΔH reaksi 1.3189 kJ/mol,
kemudian DFT dengan ΔH reaksi -7.4064kJ/mol dan terakhir MM2 dengan ΔH
reaksi -20.25324 kJ/mol.
DISKUSI
Terdapat perbedaan yang cukup jauh antarahasil perhitungan metode MM2 denganmetode HF dan DFT, namun perbedaantersebut tidak diketahui sebabnya karna data
yang dimasukkan sudah sesuai perhitunganyang telah dilakukan.
KESIMPULAN
Pada perhitungan ΔH reaksi menggunakan
perhitungan teoritis dan perhitungan
komputasi diperoleh perbedaan yang
signifikan. Namun dari ketiga metode yang
digunakan dalam perhitungan secara
komputasi diperoleh kesimpulan jika
metode HF adalah metode yang memiliki
selisih perhitungan yang paling kecil atau
paling mendekati perhitungan teoritis.
DAFTAR PUSTAKA
Jim, Klark.2007. Reaksi Esterifikasi.(http://www.chem-istry.org/materi_kimia/sifat_senyawa_organik/alkohol1/reaksi_pengesteran_esterifikasi/
). Waktu akses ( Minggu, 27 Mei 2012 pukul22:43)
Utami, Budi. 2009. Kimia 2 : UntukSMA/MA. Jakarta: Pusat Perbukuan
Cramer, Christopher J. Kimia
Komputasi.(students.chem.itb.ac.id/compc
hem/CompChem.pdf). waktu akses
(Minggu, 27 Mei 2012 pukul 22.40)