penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

download penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

of 13

Transcript of penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    1/13

    Tugas AplikomPerhitungan Energi Total dengan Gamess pada

    Chemoffice

    Dosen:

    Dr. IGM Sanjaya., M.Si.

    Oleh:

    Khimayaturrosyida arfi / 12030234003 / KA 2012

    Universitas Negeri Surabaya

    Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

    Jurusan Kimia

    2014

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    2/13

    2

    Penjelasan mengenai HF dan DFT

    A. DFT (Density functional theory)Density functional theory (DFT)is a computationalquantum mechanical modelling

    method used inphysics,chemistry andmaterials science to investigate theelectronic

    structure (principally theground state) ofmany-body systems, in particular atoms,

    molecules, and thecondensed phases.With this theory, the properties of a many-electron

    system can be determined by usingfunctionals,i.e. functions of anotherfunction,which

    in this case is the spatially dependentelectron density. Hence the name density

    functional theory comes from the use of functionals of the electron density. DFT is

    among the most popular and versatile methods available in condensed-matter

    physics,computational physics,andcomputational chemistry.

    (sumber:http://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theory)

    Penjelasan lain yaitu DFT merupakan salah satu dari beberapa pendekatan populer

    untuk perhitunganstruktur elektronbanyak-partikel secaramekanika kuantum untuk

    sistem molekul danbahan rapat. Teori Fungsi Kerapatan (DFT) adalah teorimekanika

    kuantum yang digunakan dalamfisika dankimia untuk mengamati keadaan dasar dari

    sistem banyak partikel. DFT adalah teori keadaan dasar dancelah pitaadalah sifat

    keadaan tereksitasi. Dalam banyak kasus DFT dengan pendekatan kerapatan lokal

    memberikan hasil yang memuaskan jika dibandingkan dengan data eksperimen pada daya

    komputasi yang relatif rendah, ketika dibandingkan dengan cara-cara penyelesaian

    masalah mekanika kuantum banyak-partikel yang lain.

    (sumber:http://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.html)

    http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Materials_sciencehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Ground_statehttp://en.wikipedia.org/wiki/Many-body_problemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Condensed_phasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Functional_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Function_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_densityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Struktur_elektron&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Molekulhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan_rapat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kimiahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kimiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan_rapat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Molekulhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Struktur_elektron&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_densityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Function_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Functional_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Condensed_phasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Many-body_problemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ground_statehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Materials_sciencehttp://en.wikipedia.org/wiki/Chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanics
  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    3/13

    3

    B. HFIn computational physics and chemistry, the HartreeFock (HF) method is a method

    of approximation for the determination of the wave function and the energy of a quantum

    many-body system in a stationary state.

    Terjemahan:Dalam fisika komputasi dan kimia, metode Hartree-Fock (HF) adalah

    metode pendekatan untuk penentuan fungsi gelombang dan energi kuantum sistem

    banyak-tubuh dalam keadaan stasioner.

    (sumber:http://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_method)

    http://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_method
  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    4/13

    4

    1) Reaksi esterifikasi (Etil asetat dengan etanol menghasilkan etil asetat)CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5+ H2O

    Asam asetat etanol etil asetat

    Keadaan transisi:

    O

    HO

    acetic acid

    + HO

    ethanolC OH

    OC2H5

    H3C

    OH

    O

    O

    ethyl acetate

    -H2O

    Asam asetat

    O

    HO

    acetic acid

    EthanolHO

    ethanol

    Metode Energi

    MM2 -1.7537 Kcal/mol

    HF -142152.261172 Kcal/M

    DFT -142152.260542 Kcal/M

    Metode Energi

    MM2 1.6119 Kcal/mol

    HF -96148.600022 Kcal/Mol

    DFT -96689.895267 Kcal/Mol

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    5/13

    5

    Keadaan Transisi

    C

    OH

    OH

    OC2H5

    H3C

    Etil AsetatO

    O

    ethyl acetate

    AirH

    O

    H

    water

    Metode Energi

    MM2 8.5444 Kcal/mol

    HF -238311.121593 Kcal/mol

    DFT -239576.571482 Kcal/mol

    Metode Energi

    MM2 5.6913 Kcal/mol

    HF -190870.410262 Kcal/Mol

    DFT -191916.429571 Kcal/mol

    Metode Energi

    MM2 0.0288 Kcal/mol

    HF -47430.866619 Kcal/mol

    DFT -47650.983821 Kcal/Mol

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    6/13

    6

    Perhitungan energi

    Metode MM2Nama senyawa Energi Total energi HAsam asetat -1.7537 Kcal/mol -0.1418 Kcal/mol

    Etanol 1.6119 Kcal/mol -0.1418 Kcal/mol

    Transisi 8.5444 Kcal/mol 8.5444 Kcal/mol

    Etil asetat 5.6913 Kcal/mol 5. 7201 Kcal/mol

    Air 0.0288 Kcal/mol 5. 7201 Kcal/mol

    Grafik MM2

    Metode HFNama senyawa Energi Total energi H

    Asam asetat -142152.2612 Kcal/mol -238300.8612 Kcal/mol

    Etanol -96148.60002 Kcal/mol -238300.8612 Kcal/mol

    Transisi -238311.1216 Kcal/mol -238311.1216 Kcal/mol

    Etil asetat -190870.4103 Kcal/mol -238301.2769 Kcal/mol

    Air -47430.86662 Kcal/mol -238301.2769 Kcal/mol

    -2

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    0 2 4 6

    energitotalKcal/mol

    grafik energi total dengan metode

    MM2

    energi total MM2

    H=5,8619 Kcal/mol

    Ea

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    7/13

    7

    Grafik HF

    -238312.9

    -238310.9

    -238308.9

    -238306.9

    -238304.9

    -238302.9

    -238300.9 0 1 2 3 4 5 6

    energitotal(Kcal/mol)

    grafik total energi dengan metode HF

    total energi metode HF

    H=0,4847 Kcal/mol

    Ea

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    8/13

    8

    Metode DFT-B3LYP

    239567.413 - 239569.31

    -1,897

    Grafik DFT

    -239578

    -239576

    -239574

    -239572

    -239570

    -239568

    -239566

    0 1 2 3 4 5 6

    energitotalKcal/mol

    grafik energi total dengan metode DFT

    energi total metode DFT

    Nama senyawa Energi Total energi H

    Asam Asetat -142879.421459 Kcal/mol -239569.31 Kcal/mol

    -1,897 Kcal/mol

    Etanol -96689.888053 Kcal/mol -239569.31 Kcal/mol

    Transisi -239576.571482 Kcal/mol -239576.571482 Kcal/mol

    Etil Asetat -191916.429571 Kcal/mol -239567.413 Kcal/mol

    Air -47650.983655 Kcal/mol -239567.413 Kcal/mol

    H=1,897 Kcal/mol

    Ea

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    9/13

    9

    2) Reaksi hidrolisis (asetil klorida dengan air menghasilkan asam asetat)O

    CH3

    Cl

    asetil klorida

    H

    O

    H

    air

    X

    keadaan transisi

    CH3

    O

    HO

    asam asetat

    H Cl

    asam klorida

    Keadaan transisi:

    C

    O-

    ClH3C

    OH2+

    O

    CH3

    Cl

    asetil klorida

    H

    O

    H

    air

    -HCl

    keadaan transisi

    CH3

    O

    HO

    asam asetat

    Asetil kloridaO

    CH3

    Cl

    AirH

    O

    H

    Metode Energi

    MM2 -0.2405 Kcal/mol

    HF -382017.976122 Kcal/mol

    DFT -382935.307148 Kcal/Mol

    Metode Energi

    MM2 0.0288 Kcal/mol

    HF -47430.866619 Kcal/Mol

    DFT -47650.983821 Kcal/Mol

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    10/13

    10

    Keadaan transisi

    C

    O-

    ClH3C

    OH2+

    Asam asetatCH3

    O

    HO

    Asam kloridaH Cl

    Metode Energi

    MM2 -12.5960 Kcal/mol

    HF -429458.162699 Kcal/Mol

    DFT -428457.053588 Kcal/Mol

    Metode Energi

    MM2 -1.7537 Kcal/mol

    HF -142152.260542 Kcal/Mol

    DFT -142879.431138 Kcal/Mol

    Metode Energi

    MM2 0.0000 Kcal/mol

    HF -287317.168231 Kcal/Mol

    DFT -287725.525701 Kcal/Mol

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    11/13

    11

    Perhitungan energi

    Metode MM2

    Nama senyawa Total energi Total energi H

    Asetil klorida -0.2405 Kcal/mol -0.2117 Kcal/mol

    -1.542 Kcal/mol

    Air 0.0288 Kcal/mol -0.2117 Kcal/mol

    Keadaan transisi -12.5960 Kcal/mol -12.5960 Kcal/mol

    Asam asetat -1.7537Kcal/mol -1.7537Kcal/mol

    Asam klorida 0.0000 Kcal/mol -1.7537Kcal/mol

    Grafik MM2

    -14

    -12

    -10

    -8

    -6

    -4

    -2

    0

    2

    0 1 2 3 4 5 6

    energit

    otalKcal/mol

    grafik energi total dengan metode MM2

    energi total dengan

    MM2

    H=1.542 Kcal/mol

    Ea

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    12/13

    12

    Metode HFNama senyawa Total energi Total energi H

    Asetil klorida -382017.976122 Kcal/Mol -429448.842741 Kcal/mol

    3.011119Kcal/mol

    Air -47430.866619 Kcal/Mol -429448.842741 Kcal/mol

    Keadaan transisi -429458.162699 Kcal/Mol -429458.162699 Kcal/Mol

    Asam asetat -142152.260542 Kcal/Mol -429445.831622 Kcal/mol

    Asam klorida -287293.57108 Kcal/Mol -429445.831622 Kcal/mol

    Grafik HF

    Metode DFT-B3LYPNama senyawa Total energi Total energi H

    Asetil klorida -382935.307148 Kcal/Mol -430586.290969 Kcal/Mol

    -18.66587Kcal/mol

    Air -47650.983821 Kcal/Mol -430586.290969 Kcal/Mol

    Keadaan transisi -428457.053588 Kcal/Mol -428457.053588 Kcal/Mol

    Asam asetat -142879.431138 Kcal/Mol -430604.956839 Kcal/Mol

    Asam klorida -287725.525701 Kcal/Mol -430604.956839 Kcal/Mol

    -429460

    -429458

    -429456

    -429454

    -429452

    -429450

    -429448

    -429446

    -429444

    0 2 4 6

    energitotalKcal/mol

    grafik total energi dengan metode HF

    energi total HF

    H=3.011119

    Kcal/mol

    Ea

  • 8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)

    13/13