LAPORAN PRATIKUM KIMIA FISIK

PEMODELAN SPEKTRA INFRAMERAH (IR) DENGAN KOMPUTASI

Oleh :Arum Dista Wulansari

(24030112130103)Deny Setyawan

(24030112140109)

Ditya Aprillia N

(24030112130070)Galih Nur Rachmawati P

(24030112140123)

Herdina Dwi Putranti

(24030112140081)

Isharyanti

(24030112130132)

Shihandhanu P

(24030112130091)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014BAB 1PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

kimia komputasi adalah teknik komputasi perhitungan mekanika kuantum molekul tunggal hingga dinamika kumpulan molekul. Pemodelan molekul merupakan proses penggambaran system molekul, sederhana atau kompleks, melalui model atomnya. Tujuan pemodelan adalah memahami dan memprediksi sifat-sifat molekul atau mkroskopik (fisik dan kimia) zat berdasarkan sifat-sifat atom penyusunnya. Beberapa sifat molekul dan reaksi yang dapat diprediksi dengan teknik komputasi kimia diantaranya adalah energy molekul dan struktur, energy dan struktur pada keadaan transisi, frekuensi, vibrasi, spectra IR dan Raman. Sifat-sifat termokimia, iktan dan energy reaksi, jalur reaksi, orbital molekul dll.Vibrasi ikatan pada molekul dapat dianalisis dengan menggunakan spectra IR. Spectra IR dihasilkan dari transisi tingkat0tingkat energy vibrasi molekul. Tingkat-tingkat energy molekul diperoleh dengan menyelesaikan persamaan schrodinger, dan tergantung pada bentuk energy potensial. Setiap vibrasi ikatan dalam molekul dibedakan oleh tetapan kekuatan ikatan k.Serin merupakan asam amino penyusun protein yang umum ditentukan pada protein hewan. Serina penting bagi metabolisme karena terlibat dalam biosintesis senyawa purin dan piridin, sistein triptofan (bada bakteri) dan jumlah besar metabolit.

Ammonia merupakan senyawa yang terdiri atas unsur nitrogen dan hydrogen serta dikenal memilii bau yang sangat khas.

Protein adalah zat gizi yang dibutuhkan dalam metabolisme tubuh. Molekul protein tersusun dari satuan-satuan dasar kimia yaitu asam amino. Dalam molekul protein, asam-asam amino berhubung-hubungan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan peptida (-CONH-). Serin adalah salah satu asam amino yang terdapat dalam protein. NH3 dalam tubuh manusia bersifat racun dalam tubuh sehingga dapat mendenaturasi serin (protein), maka untuk mengetahui interaksi NH3 dengan serin dilakukan percobaan yang berjudul Pemodelan Spektra Infra Merah (IR) dengan Komputasi1.2 Rumusan Masalah

1.2.1 Bagaimana spectra IR dari ammonia dan serin serta pengaruhnya terhadap NH3 ?

1.2.2 Apa yang dimaksud dengan mode vibrasi molekul ?

1.2.3 Bagaimana perbedaan antara hasil eksperimen dan pemodelan molekulnya ?1.3 Tujuan Percobaan

1.3.1 Mampu memahami dan memprediksi spectra IR molekul dan pengaruh molekul NH3 1.3.2 Mampu menjelaskan mode vibrasi molekul1.3.3 Mampu menjelaskan perbedaan antara hasil eksperimen dan pemodelanBAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kimia Komputasi

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hail kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program computer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya mampu melakukan simulasi terhadap system-sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan dan kristal cair) dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata.

Metode kimia komputasi yang serineg digunakan ada tiga yaitu ab initio, semiempiris dan mekanika molekuler. Metode ab initio digunakan untuk memprediksi sifat sistem kimia yang melibatkan jumlah atom yang kecil, sementara metode semiempiris mampu melakukan perhitungan sistem kimia lebih besar. Sistem kimia yang terdiri dari jutaan atom masih dapat dianalisis menggunakan metode mekanika molekuler (Hofer, 2004).

2.2 Ab Initio

Ab initio adalah salah satu metode perhitungan kimia komputasi. Metode ini mempunyai akurasi paling tinggi dibanding metode lainnya, namun sebagai konsekuensinya dari pencapaian ketelitian yang tinggi dari metode ini, diperlukan waktu operasi yang lama sehingga hanya mungkin diterapkan pada molekul molekul kecil. Keunggulan metode ini adalah ia dikembangkan sebagai sebuah konsep yang bersifat umum yang dapat menjelaskan tentang kimia model. Kimia model teoritis tediri dari suatu metode HF, MP2 dan lain lain dan himpunan basis set.

Tipe yang paling terkenal dari metode ab initio adalah perhitungan Hartree Fock (HF) dengan metode pendekatan medan pusat. Metode ini merupakan perhitungan variasional yang berarti bahwa energi pendekatan terhitung adalah sama atau lebih tinggi daripada energi eksaknya.

Sisi baik dari metode ab initio adalah metode ini umumnya mendekati penyelesaian eksak karena semua jenis pendekatan yang telah dibuat dapat dianggap cukup kecil secara numerik relatif terhadap penyelesaian eksaknya. Sisi buruk dari metode ini yaitu metode yang mahal. Metode ini memerlukan kapasitas yang besar pada waktu operasi CPU komputer, memori dan ruang penyimpanan (disk). Secara umum, perhitungan ab initio memberikan kenaikan keakuratan hasil yang sangat baik dan dapat memberikan kenaikan keakuratan hasil kuantitatif jika molekul yang dikaji semakin kecil (Jensen, 1999).

2.3 Nw Chem

Nwchem adalah software kimia komputasi untuk perhitungan ab initio baik dengan metode mekanika kuantum atau dinamika molekuler. Software ini dapat dijalankan pada mesin komputer konvensional atau high performance dan dapat diinstal secara paralel (Jensen, 1999)

2.4 Infra Red

Spektrofotometri infra red atau infra merah merupakan metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnatik yang berada pada daerah panjang gelombang 13.000-10 cm-1 dengan menggunakan suatu alat yaitu spektrofotometer infra merah. Supaya terjadi peresapan radiasi infra merah, maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi, yaitu :

1) Adsorbsi terhadap radiasi infra merah dapat menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsoi adalah terkuantisasi.2) Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang diserap.3) Proses adsorbsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan baik nilai maupun arah dari momen dua kutub ikatan.Bagian pokok darispektrofotometer infra merah adalah sumber cahaya infra merah, monomolekoler dan detektor. Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, dipecah menjadi frekuensi frekuensi individu diukur oleh detektor (Sastrohamidjojo, 1994).

Spektra IR bisa digunakan untuk analisa kualitatif dan kuantitatif. Secara kualitatif, identifikasi suatu zat dilakukan dengan menbandingkan spektrumnya dengan standar, maka posisi dan intensitas relatif dari puncak puncak resapan harus sama. Secara kualitatif, sebenarnya metode ini kurang akurat. Tetapi dalam hal tertentu justru lebih baik misalnya dilakukan untuk penetapan kadar polinatri. Teknik yang umum dilakukan untuk pembuatan spektra pada analisis kuantitatif yaitu solition spektra atau KBr disk (Khopkar, 2003).

2.5 Vibrasi Anharmonik

Vibrasi ikatan pada molekul molekul dapat dianalisis dari spektra IR. Spektra IR dihasilkan dari transit tingkat tingkat energi vibrasi (kuantum molekul). Tingkat tingkat energi diperoleh dengan menyelesaikan persamaan schrodinger dan tergantung pada bentuk energi potensial. Salah satu adalah potensial asilator anharmonik morse dengan persamaan :

Dengan adalah perubahan panjang ikatan dari keadaan setimbang (Cramer, 2004).

2.6 Mode Vibrasi

Pada mode normal, vibrasi molekul dimana beberapa atau semua atom bergetar bersama dengan frekuensi yang sama. Mode normal merupakan vibrasi dasar pada syarat vibrasi yang lain diperoleh dengan menempatkan mode yang sesuai pada proporsi yang dibutuhkan (Atkins, 2006).

Di dalam Kristal, ditentukan sejumlah frekuensi maksimum vibrasi, Yng disebut frekuensi Debye, Vd. Frekuensi maksimum tersebut ada karena sistem yang tediri dari N molekul yang hanya memiliki 3N mode vibrasi. Jadi, terdapat mode vibrasi yang tergantung pada jenis molekul linier, 3N 5, atau non linier, 3N 6 dengan N adalah jumlah atom (Atkins, 2006).2.7 Macam-macam Vibrasi

Vibrasi molekul terbagi menjadi dua, yaitu:

a. Vibrasi Regangan (streching)

Dalam vibrasi ini, atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak tak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:

1. Regangan simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar.

2. Regangan asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar.

b. Vibrasi tekukan (Bendung)

Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi devormasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini dibagi menjadi empat, yaitu:

1. Vibrasi goyangan (rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar. 2. Vibrasi guntingan, unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar. 3. Vibrasi kibasan, unit struktur mengibas keluar dari bidang datar. 4. Vibrasi pelintiran 2.8 Vibrasi Harmonik

Vibrasi harmonik adalahmodel biasa yang digunakan untuk menjelaskan vibrasi. Pada kimia kuantum. Vibrasi harmonik digunakan sebagai model sederhana untuk menjelaskan gerakan vibrasi dari dua atom, dimana model yang lebih tepat disebut potensial morse. Hal ini bisa diselesaikan dengan persamaan schrodinger, yaitu: (Cramer,2004)

2.9 Amoniak

Amonia mnerupakan senyawa yang terdiri atas unsur nitrogen dan hydrogen serta dikenal memiliki bau menyengat yang khas. Molekul ammonia terbentuk dari ion nitrogen bermuatan negative dan tiga ion hydrogen bermuatan positif dengan rumus kimia NH3. Amonia dapat diproduksi secara alami atau sintesis (Brady, 1994)

Gambar Struktur Amoniak

2.10 Serin

Serin merupakanasam aminopenyusun protein yang umum ditemukan padaprotein hewan. Protein mamalia hanya memiliki L-serine. Serin bukan merupakan asam amino esensial bagi manusia. Namanya diambil dari bahasa Latin,sericum(berartisutera).

Serin penting bagi metabolism karena terlibat dalam biosintesis senyawa senyawa purin dan pirimidin, sistein triptofan (pada bakteri) dan sejumlah besar metabolit lain (Gibney, 2005).

Gambar Struktur Serin

BAB IIIMETODELOGI PERCOBAANIII.1. Waktu dan Tempat

Waktu

Hari: kamis

Tanggal: 29 Mei - 2014

Pukul: 13.00

Tempat

Laboratorium kimia fisik

III.2 Alat dan Bahan

III.2.1 Alat

Seperangkat komputer Software Chemcraft Software NwchemIII.2.2 Bahan

File input amonia File input Sistein file input amonia + sisteinIII.3 Skema Kerja

III.3.1 Penentuan spektra molekul NH3Matrik Z NH3

Perubahan file menjadi .nw

Optimasi dengan menggunakan rumus:

Nwchem ammonia.nw >& ammonia.out &

Hasil

III.3.2 penentuan spektra molekul sistein

Matrik Z serin

Perubahan file menjadi .nw

Optimasi dengan menggunakan rumus:

Nwchem serin.nw >& sistein.out &

Hasil

III.3.3 penentuan spektra molekul amonia + sistein

Matrik Z ammonia + serin

Perubahan file menjadi .nw

Optimasi dengan menggunakan rumus:

Nwchem ammonia+serin.nw >& ammonia+sistein.out &

Hasil

BAB IV

HIPOTESIS

Percobaan berjudul pemodelan spectra inframerah (IR) dengan komputasi bertujuan untuk memahami dan memprediksi spektra IR molekul dan pengaruh molekul NH3, mampu menjelaskan mode vibrasi molekul dan mampu menjelaskan perbedaan antara hasil eksperimen dan pemodelan. Metode yang digunakan dalam percobaan adalah kimia komputasi ab initio dengan perhitungan SCF basic seet. Prinsip dasar percobaan yaitu persamaan vibrasi anharmonik. Adapun hasil yang diperoleh ialah mode vibrasi NH3, serin, dan NH3 + serinDAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W., 2006, Physical Chemistry II, 5th edition, OxfordBrady, 1994,Kimia Universitas, Erlangga, JakartaCramer, 2004, A System Review Of Adherence With Medication For Diabetes, Diabetes Care; 27(5):1218-1224Gibney, 2005, Gizi Kesehatan Masyarakat, Buku Kedokteran EGC, JakartaHofer,dkk, 2004, Modem Systems Analysis and Design, Pearson Prentice Hall, New Jersey

Jensen, 1999, Introductory Digilib Image Processing A Sensing Perspective, Prentice Halln Inc, USA

Khopkar, 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, PT UI press , JakartaSastrohamidjojo, H. 1994. Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti. Liberty BAB VPEMBAHASAN

Percobaan yang berjudul pemodelan spectra inframerah (IR) dengan komputasi yang bertujuan untuk memahami dan memprediksi spectra IR molekul dan pengaruh molekul NH3, mampu menjelaskan mode vibrasi molekul dan menjelaskan perbedaan Antara hasil eksperimen dan pemodelan. Metode yang digunakan dalam percobaan adalah kimia komputasi ab initio dengan perhitungan SCF basic seet. Prinsip dasar dari percobaan adalah perhitungan spectra vibrasi menggunakan persamaan vibrasi anharmonik.Percobaan ini diawali dengan membuat matriks Z dari senyawa yang akan diprediksi mode vibrasi dan spektra IR. Senyawa yang digunakan adalah serin dan NH3. Pembuatan matriks Z menggunakan software Gaussian beserta Bassis Set matrik Z adalah rumusan untuk membentuk posisi atom dari atom terdekatnya yang digunakan sebagai parameter untuk menggambarkan suatu molekul seperti panjang ikatan, sudut, dan dihedral. Setelah matriks Z dan Bassis set dibuat file disimpan dengan format namefile.gif agar dapat melihat bentuk tiga dimensi dari matriks Z yang telah dibuat dengan membuka software Gauss View. Selanjutnya file yang berformat filename.gif diganti menjadi filename.nw pada OS Linux dengan menyambungkan komputer ke server komputasi melalui LAN dengan menggunakan File Zilla . Kemudian file .nw_amonia dan nw_serin di copy ke komputer server. Kemudian membuat hasil optimasi dari NH3 dan serin menggunakan .putty yang kemudian akan dilakukan perhitungan pada Nwchem dengan format fileinput.nw > & fileinput.Out dan kemudian enter. Pada OS Linux terdapat beberapa perintah dasar seperti:

Ls

: melihat file

Mkdir

: membuat folder

Cd

: masuk ke dalam folder

Ps

: mengecek perhitungan

Ketika perhitungan (running) sesekali dilakukan pengecekan perhitungan sambil menunggu hasil optimasi. Setelah optimasi selesai, hasil yang diperoleh dibuka dengan menggunakan software Chemcraft untuk mengetahui besarnya frekuensi, mode vibrasi, banyaknya vibrasi, sepektra IR, dan energi dari molekul NH3 dan serin. Selanjutnya hasil pemodelan yang diperoleh dibandingkan dengan hasil eksperimen.Ab initio adalah salah satu metode perhitungan kimia komputasi. Metode ini mempunyai akurasi paling tinggi dibanding metode lainnya, namun sebagai konsekuensinya dari pencapaian ketelitian yang tinggi dari metode ini, diperlukan waktu operasi yang lama sehingga hanya mungkin diterapkan pada molekul molekul kecil. Keunggulan metode ini adalah ia dikembangkan sebagai sebuah konsep yang bersifat umum yang dapat menjelaskan tentang kimia model. Kimia model teoritis tediri dari suatu metode HF, MP2 dan lain lain dan himpunan basis set.Pada molekul poliatomik, vibrasi tidak hanya ditentukan oleh dua atom yang berikatan tetapi oleh ikatan lain disekitarnya. Jadi mode vibrasi yang tergantung pada jenis molekul non linier adalah 3N-6, dengan N adalah jumlah atom.5.1Vibrasi molekul tunggal

a. Ammonia

Ammonia mnerupakan senyawa yang terdiri atas unsur nitrogen dan hydrogen serta dikenal memiliki bau menyengat yang khas. Molekul ammonia terbentuk dari ion nitrogen bermuatan negative dan tiga ion hydrogen bermuatan positif dengan rumus kimia NH3. Amonia dapat diproduksi secara alami atau sintesis (Brady, 1994)

Dari z matriks diatas maka akan diperoleh mode vibrasi dan frekuensinya. Untuk molekul non-linear mode vibrasi yang diperoleh sebanyak 6 mode vibrasi, sesuai dengan rumus 3N-6.

(Gambar 1. Tekuk Kibasan) (Gambar2. Tekuk goyangan)(Gambar3. Tekuk guntingan)

(Gambar 4. Regangan Simetri) (Gambar 5. Regangan Asimetris) (Gambar 6. Regangan Asimetris)

Gambar di atas adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi tekuk kibasan (gambar1). Tekuk kibasan adalah unit struktur mengibas keluar dari bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 597.81 , intensitasnya sebesar 0.661388.

Gambar 2 adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi tekuk goyangan. Tekuk goyangan adalah unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 1814.61, intensitasnya sebesar 0.048117.

Gambar 3 adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi tekuk guntingan. Tekuk guntingan adalah unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 1814.65, intensitasnya sebesar 0.048108.

Gambar 4 adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi regangan simetris. Regangan simetris adalah unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 3779.87 , intensitasnya sebesar 0.000572.

Gambar 5 adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi regangan simetris. Regangan asimetris adalah unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 3983.98 , intensitasnya sebesar 0.016554.

Gambar 6 adalah bentuk molekul ammonia dengan mode vibrasi regangan simetris. Regangan asimetris adalah unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar. Molekul ini mempunyai frekuensi sebesar 3984.06 , intensitasnya sebesar 0.016544.Setelah optimasi didapatkan mode vibrasi serin sebanyak 6 mode, sesuai dengan rumus mode vibrasi 3N-6, dimana N adalah jumlah atom. Maka 3x4-6= 6 sesuai dengan banyaknya mode vibarsi serine dalam chamcraft.

(Gambar 7. grafik amoniak dari ekperimen)Munculnya peak karena terbentuknya ikatan antara N dan H yang berbeda.5.2 SerinSetelah dimasukan data input kedalam Nwchem didapatkan energy vibrasi molekul sebesar -403.272437 hartree= -1040377,39 kJ/mol. Struktur molekul yang telah dioptimasi :

Gambar 8. Struktur molekul serinSetelah optimasi didapatkan mode vibrasi serin sebanyak 36 mode, sesuai dengan rumus mode vibrasi 3N-6, dimana N adalah jumlah atom. Maka 3x14-6= 36 sesuai dengan banyaknya mode vibarsi serine dalam chamcraft.

Gambar 9. Spectrum serin dari eksperimenPada grafik hasil eksperimen puncaknya mengarah kebawah sedangkan pada grafik dari chemcraf puncak peaknya mengarah keatas karena sumbu x pada grafik eksperimen merupakan transmitasi sedangkan pada grafik chemcraf sumbu x nya adalah intensitas.

(Gambar 10. Grafik serin dari chemcraft)

Pada gambar grafik 10 terdapat 6 peak yang merupakan gugus fungsi yang berbeda.

5.3 Pengaruh Ammonia terhadap Serin

Serin yang digunakan dalam percobaan ini hanya satu molekul dan akan direaksikan dengan satu molekul ammonia, untuk melihat pengaruhnya sebagai perbandingan dengan aslinya dalam jumlah besar. Jika satu molekul ammonia saja sudah dapat memiliki pengaruh yang besar terhadap satu molekul serin maka dapat diperkirakan dampak dari beberapa ml ammonia jika masuk dalam tubuh.

Pada percobaan ini dilakukan pengimputan data pemodelan z matriks ammonia dan serin ke dalam nw cheem untuk menghitung energy vibrasi molekul serin. Data input yang berupa :

setelah dimasukan data input ke dalam Nwchem didaptkan energy vibrasi total sebesar -465.038236 hartree = -1044933.7 KJ/mol.struktur serin dan ammonia setelah optimasi adalah :

Gambar 11. Struktur serin dan ammoniak

Struktur molekul pada gambar 11 menunjukan bahwa struktur mengalami pemutusan molekul dikarenakan matriks Z yang di buat kurang tepat. Setelah optimasi didapatkan mode vibrasi serin sebanyak 48 mode, sesuai dengan rumus mode vibrasi 3N-6, dimana N adalah jumlah atom. Maka 3x18-6= 48 sesuai dengan banyaknya mode vibarsi serine dalam chamcraft.

(Gambar 11. Grafik pengaruh amoniak terhadap serin)

(Gambar 12. Grafik serin dari chamcraf)Gambar 13. Spektrum serin dan ammonia dari chemcraf Perbedaan dari kedua grafik, yaitu :

1. Adanya penambahan puncak, penambahan puncak karena adanya ikatan baru. Terbentuknya ikatan antara serin dan amoniak.2. Adanya pengurangan puncak, karena adanya rintangan sterik yang mengganggu terjadinya vibrasi molekul.3. Adanya pergerseran puncak, karena adanya vibrasi pada frekuensi yang berbeda.

4. Hilangnya peak karena adanya ikatan yang terputusTable mode vibrasi antara kedua molekulMolekulMode VibrasiFrekuensi Pemodelan (cm-1)

Serin C-H (regangan asimetri)3317.8

N-H (regangan simetri)3822.7

C=Okarboksilat (regangan simetri)1923.49

MolekulMode VibrasiFrekuensi Pemodelan (cm-1)

Serin + amoniak Mode 132.34

Mode 240.11

Mode 363.97

Lampiran

Data pengamatan Nama MolekulWaktu PerhitunganEnergi vibrasiMode VibrasiFrekuensiIntensitas

AmmoniaCPU : 1,4 s

WALL: 1,6 s-147462,5762463227 kJ/molN-H (regangan simetris) 597.81 0.661388

N-H (tekuk goyangan)1814.610.048117

N-H ( tekuk guntingan)1814.650.048108

N-H (regangan simetri)3779.87 0.000572

N-H (regangan asimetri)3983.98 0.016554

N-H (regangan asimetri)3984.06 0.016544

SerineCPU : 2756.6 s

WALL : 2763.8 s-1040377,395440629 kJ/molO-H alkohol (regangan simetris) 4030.18 0.070089

3985.45 0.1313

C-H (regangan asimetri)3317.8 0.032526

N-H (regangan simetri)3822.7 0.019968

C=O karboksilat (regangan simetri)1923.49 0.290001

C-O alcohol (regangan asimetri)1162.89 0.072943

C-N (regangan simetri)1215.48 0.108183

C-C (regangan simetri)1577.99 0.020587

Ammonia + SerineCPU = 5720,4 S

Wall = 5735,7 S-1044933,744095705 KJ/MOLMode 132.34 0.002507

Mode 240.11 0.000819

Mode 363.97 0.002484

Mode 468.6 0.008005

Mode 592.36 0.004663

Mode 6114.52 0.007405

Mode 7128.75 0.006644

Mode 8152.61 0.001577

Mode 9165.94 0.014015

Mode 10192.37 0.001478

Mode 11290.19 0.038858

Mode 12404.81 0.096777

Mode 13436.26 0.070585

Mode 14487.3 0.011819

Mode 15546.04 0.034453

Mode 16666.36 0.136399

Mode 17700.43 0.051069

Mode 18710.13 0.301901

Mode 19885.55 0.400849

Mode 20915.41 0.212899

Mode 211049.29 0.027493

Mode 221061.33 0.470354

Mode 231154.16 0.00837

Mode 241186.64 0.093449

Mode 251205.43 0.343871

Mode 261233.11 0.0012

Mode 271255.33 0.014838

Mode 281319.22 0.007896

Mode 291402.96 0.045053

Mode 301421.34 0.013534

Mode 311439.77 0.027078

Mode 321555.85 0.014827

Mode 331619.58 0.025492

Mode 341692.14 0.01974

Mode 351840.47 0.006668

Mode 361852.47 0.471169

Mode 371871.95 0.03299

Mode 381894.63 0.072784

Mode 393313.21 0.018259

Mode 403380.46 0.059755

Mode 413391.65 0.004375

Mode 423410.1 0.039054

Mode 433671.63 0.298368

Mode 44 3705.35 0.100775

Mode 453876.2 0.106609

Mode 463898.78 0.050346

Mode 473901.71 0.008467

Mode 483979.06 0.091295

Data file input Z matrix serine ammonia

Start Serine+ammonia_opt_freq

echo

title "Serine+ammonia_opt_freq"

Geometry units Angstroms

Zmatrix

H1

N2 H1 1.0

H3 N2 1.0 H1 120.0

C4 N2 1.5 H3 120.0 H1 120.0

H5 C4 1.0 N2 100.0 H3 60.0

C6 C4 1.5 N2 100.0 H1 60.0

O7 C6 1.0 C4 120.0 N2 1.0

O8 C6 1.0 O7 120.0 C4 179.0

H9 O8 1.0 C6 120.0 O7 1.0

C10 C4 1.0 H5 120.0 N2 -120.0

H11 C10 1.0 C4 120.0 C6 60.0

H12 C10 1.0 H11 120.0 C4 120.0

O13 C10 1.0 H12 100.0 H11 100.0

H14 O13 1.0 C10 120.0 H12 60.0

H15 O7 1.0 C6 160.0 08 60.0

N16 H15 1.0 O7 120.0 C6 179.0

H17 N16 1.0 H15 120.0 O7 60.0

H18 N16 1.0 H15 120.0 H17 120.0

Z matrix serine

start SERINE_OPT_FREQ

echo

title "SERINE_OPT_FREQ"

geometry units angstroms

zmatrix

H1

C2 H1 1.0

C3 C2 1.5 H1 110.0

C4 C3 1.5 C2 120.0 H1 100.0

O5 C4 1.2 C3 95.0 C2 110.0

H6 O5 0.8 C4 100.0 C3 170.0

O7 C4 1.2 O5 85.0 H6 70.0

H8 C3 1.0 C4 90.0 O7 1.0

O9 C2 1.2 C3 105.0 H8 70.0

H10 O9 0.8 C2 110.0 H1 170.0

H11 C2 1.0 C3 110.0 H8 170.0

N12 C3 1.0 C4 100.0 C2 100.0

H13 N12 1.0 C3 100.0 H8 70.0

H14 N12 1.0 C3 100.0 H8 -70.0

Z matrix ammoniak

start NH3_OPT_FREQ

echo

title "NH3_OPT_FREQ"

geometry units angstroms

zmatrix

H1

N2 H1 1.0

H3 N2 1.0 H1 120.0

H4 N2 1.0 H1 120.0 H3 120.0

end

end

basis

* library 6-31G

end

driver

maxiter 400

end

scf

uhf

end

task scf optimize

task scf freq

Gambar Molekul Serin

Gambar Molekul Amoniak

Gambar Molekul Serin + Amoniak

LEMBAR PENGESAHAN

Judul percobaan: Pemodelan Spektra Inframerah (IR) dengan Komputasi

Nama

: Arum Dista W. (24030112130103)

Deny Setyawan (24030112140109)

Ditya Apilia N.(24030112130070)

Galih Nur R.

(24030112140123)

Herdina Dwi P. (24030112140081)

Isharyanti

(24030112130132)

Shihandhanu P.(24030112130091)

Semarang, 3 Juni 2014

Mengetahui,

Praktikan,

Arum Dista W.

Deny Setyawan

DityaApilia N.

24030112130103

24030112140109

24030112130070

Galih Nur R.

Herdina Dwi Putranti

Isharyanti

24030112140123

24030112140081

24030112130132

Shihandhanu P.

24030112130091

Asisten,

Bungaran M. David

24030110141035

BAB VI

PENUTUP6.1 Kesimpulan

6.1.1 Mode vibrasi pada molekul NH3 sebanyak 6, mode vibrasi pada molekul Serin sebanyak 36, dan mode vibrasi molekul Serin + Amonia sebanyak 48.

6.1.2 Energi pada molekul NH3 adalah -147462,57 kJ/mol, energi pada molekul Serin adalah -1040377,39 kJ/mol, dan energi pada molekul Serin + NH3 adalah -1044933,74 KJ/mol.

6.1.3 Perbandingan Spektra pemodelan dengan eksperimen menunjukkan gugus fungsi pada molekul Serin terletak pada frekuensi yang berbeda

6.2 Saran

Molekul yang dioptimasi dan dihitung seharusnya divariasi, supaya diperoleh hasil yang bervariasi juga, sehingga dapat meningkatkan pengetahuan.ABSTRAK

Protein adalah zat gizi yang dibutuhkan dalam metabolisme tubuh. Molekul protein tersusun dari satuan-satuan dasar kimia yaitu asam amino. Dalam molekul protein, asam-asam amino berhubung-hubungan dengan suatu ikatan yang disebut ikatan peptida (-CONH-). Serin adalah salah satu asam amino yang terdapat dalam protein. NH3 dalam tubuh manusia bersifat racun dalam tubuh sehingga dapat mendenaturasi serin (protein), maka untuk mengetahui interaksi NH3 dengan serin dilakukan percobaan yang berjudul Pemodelan Spektra Infra Merah (IR) dengan Komputasi yang bertujuan untuk memahami dan memprediksi spektra IR molekul dan pengaruh molekul NH3, mampu menjelaskan mode vibrasi molekul dan mampu menjelaskan perbedaan antara hasil eksperimen dan pemodelan. Metode yang digunakan dalam percobaan adalah kimia komputasi ab initio dengan perhitungan SCF basis set. Prinsip dasar percobaan yaitu perhitungan spectra vibrasi menggunakan persamaan vibrasi anharmonik. Hasil yang diperoleh dari percobaan adalah Spektra IR molekul ammonia sebesar 0.661388, molekul serine sebesar 0.070089. Pada grafik spektra IR serin dari ekspereimen terdapat beberapa puncak yaitu pada bilangan gelombang 3466, pada bilangan gelombang 3072, pada bilangan gelombang 1601, pada bilangan 1086, dan pada bilangan gelombang 526. Sedangkan pada grafik dari hasil chemcraf terdapat beberapa puncak peak yaitu pada frekuensi 597, dan pada frekuensi 1814. Pada molekul ammonia mode vibrasi yang terjadi ada tekuk kibasan, tekuk goyangan, tekuk guntingan, regangan simetri dan regangan asimetri. Pada molekul serine mode vibrasi yang terjadi ada regangan simetri dan regangan asimetri.Kata kunci : SCF basis set, spectra IR, vibrasi anharmonik

ABSTRACT

Protein is a nutrient that is needed in the body's metabolism. Protein molecule composed of basic units of amino acid. In the protein molecule, since amino acids is associated with a bond called a peptide bond (-CONH-). Serine is one of the amino acids found in proteins. NH3 in the human body are toxins in the body so it can denature serine (protein), so to determine the interaction of NH3 with serine conducted experiments entitled " Pemodelan Spektra Infra Merah (IR) dengan Komputasi " that aims to understand and predict the effect of the IR spectra of molecules and NH3 molecules, can explain the molecular vibrational modes and is able to explain the differences between the experimental results and modeling. The method used in the experiment is computational chemistry ab initio SCF calculations basic seet. The basic principle of the experiment is anharmonik vibration equation. The results of the experiment are the IR spectra of ammonia molecules at 0.661388, 0.070089 of serine molecule. In the graph, there are several peaks that SDBS at wave numbers 3466, at 3072 wave numbers, the wave numbers 1601, at number 1086, and the wave number 526. While the graph of the results chemcraf peak there are several peaks in frequency 597, and the frequency in 1814. At the ammonia molecule vibrational modes that occur there wagging buckling, bending wobble, bend cutouts, strain symmetry and asymmetry stretch. At the serine molecule vibrational modes that occur there are strain symmetry and asymmetry stretch.Keyword : SCF basic seet, vibration anharmonik, spectra IR