Download - jurnal aplikom me ^^

Jurnal Komputasi Kimia Page 1

PERBANDINGAN ENERGI PADA MOLEKUL 3,5-DIAMINO-1,2,4-TRIAZOLA

MENGGUNAKAN METODE DFT, HF DAN MM2 DENGAN BASIS SET BERVARIASI

Oleh :

Intan Ayu Apriliana/113234008/Kimia A

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Surabaya

Abstrak. Telah dilakukan penelitian dengan judul Perbandingan Energi Pada Molekul 3,5-Diamino-1,2,4-Triazola Menggunakan Metode DFT, HF dan MM2 dengan Basis Set Bervariasi Tujuannya yaitu membandingkan energi pada molekul menggunakan metode DFT, HF, dan MM2 serta mengetahui energi

yang paling tinggi dengan menggunakan basis set dan RMS Gradient bervariasi. Media komputasi yang

digunakan yaitu menggunakan media komputasi ChemOffice metode DFT (B3LYP) dan HF dengan 3

macam basis set yaitu 6-31G(d), 6-31+G(d), dan 3-21+G(d), sedangkan metode MM2 menggunakan 3

macam RMS Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500. Energi yang diperoleh dari penelitian ini menggunakan

metode DFT (B3LYP) dengan basis set 6-31G(d), 6-31+G(d),dan 3-21+G(d) berturut-turut yaitu -

352.767444, -352.77138, -350.816918, metode HF berturut-turut yaitu -350.877036, -350.879497, -

348.911646. Sedangkan metode MM2 dengan RMS Gradient 0.100, 0.300, 0.500 berturut-turut yaitu

5.5260, 5.5599, 5.6064. Nilai energi yang paling besar dengan metode HF diperoleh dari basis set 6-

31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan metode DFT (B3LYP) sebesar -352.77138. Sedangkan pada

MM2 energi yang paling besar diperoleh dari RMS Gradient 0.500 dengan energi sebesar 5.6064.

Kata kunci: 3,5-Diamino-1,2,4-Triazola, DFT, HF, MM2

Abstract. Research has been carried out with the title "Comparison of Energy in Molecule 3,5-Diamino-

1,2,4-triazole using method DFT, HF and MM2 with various basis set " The purpose is to compare the

energy molecule using method DFT, HF, and MM2 and determine the highest energy using the various

basis set and RMS Gradient. Computational media are used ie using computational media ChemOffice

DFT (B3LYP) and HF method with 3 kinds of basis set is 6-31G (d), 6-31 + G (d), and 3-21 + G (d),

whereas the method MM2 uses 3 kinds RMS Gradient is 0.100, 0.300, 0.500. Energy obtained from this

study using DFT (B3LYP) method with the basis set 6-31G (d), 6-31 + G (d), and 3-21 + G (d)

respectively are -352.767444, -352.77138, -350.816918, HF methods respectively are -350.877036, -

350.879497, -348.911646. While the MM2 method with RMS Gradient 0.100, 0.300, 0.500 respectively

are 5.5260, 5.5599, 5.6064. The most of the energy value of the HF method is obtained from the basis set

6-31 + G (d) is equal to -350.879497 and DFT (B3LYP) methods is -352.77138. While in the most of the

energy value of MM2 obtained from RMS Gradient 0.500 is equal 5.6064.

Keywords: 3,5-Diamino-1,2,4-triazole, DFT, HF, MM2


PENDAHULUAN

Amina (NH2) adalah turunan organik

dari ammonia dimana satu atau lebih atom

hidrogen pada nitrogen telah tergantikan

oleh gugus alkil atau aril. Karena itu amina

memiliki sifat mirip dengan ammonia

seperti alkohol dan eter terhadap air.

Seperti alkohol, amina bisa

diklasifikasikan sebagai primer, sekunder

dan tersier. Meski demikian dasar dari

pengkategoriannya berbeda dari alkohol.

Alkohol diklasifikasikan dengan jumlah

gugus non hidrogen yang terikat pada

karbon yang mengandung hidroksil., namun

amina diklasifikasikan dengan jumlah gugus

non hidrogen yang terikat langsung pada

atom nitrogen (Stoker, 1991)

Nitrogen adalah unsur kimia dalam tabel

periodik yang memiliki lambang N dan

nomor atom 7. Biasanya ditemukan sebagai

gas tanpa warna, tanpa bau, tanpa rasa dan

merupakan gas diatomik bukan logam yang

stabil, sangat sulit bereaksi dengan unsur

atau senyawa lainnya. Dinamakan zat lemas

karena zat ini bersifat malas, tidak aktif

bereaksi dengan unsur lainnya.

Tiazola, atau 1,3-tiazola, adalah jenis

cairan yang mudah terbakar berwarna

kuning muda dengan bau seperti piridin dan

rumus molekulnya yaitu C3H3NS. Tiazola

ini adalah cincin beranggota-5, di mana dua

dari simpul cincin adalah nitrogen dan

belerang, dan tiga lainnya adalah karbon.

Tiazola digunakan untuk biosida

manufaktur, fungisida, obat-obatan, dan

pewarna.

Gambar 1 Struktur molekul tiazola atau 1,3 tiazola

Sejumlah dari sistem aromatik

beranggota lima memiliki tiga heteroatom

pada posisi simetris. Adanya tiga gugus

nitrogen pada triazola menjadikan jenis

senyawa tersebut menjadi menarik. Triazola

dan turunannya menunjukkan luas spektrum

pada sifat farmakologi seperti antibakteri

dan aktifitas antijamur, dan juga ada banyak

laporan tentang interaksi antara triazole dan

logam dalam mencegah korosi logam.

Untuk mendapatkan perbandingan

energi yang akan diperoleh, turunan dari

triazola (3,5-diamino-1,2,4-triazola), sebuah

molekul dengan dua posisi simetris grup

NH2 telah dipilih untuk penelitian ini.


Berikut adalah gambar molekul dari 3,5-

diamino-1,2,4-triazola

N

NH

N

NH2

H2N

Gambar 2 Struktur molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazole

Metode yang digunakan dalam penelitian ini

menggunakan metode komputasi ab Initio

yaitu DFT (Density Functional Theory), HF

(Hartee-Fock) , dan MM2. Dengan

menggunakan metode tersebut akan

diperoleh perbandingan energi dari masing-

masing metode, metode DFT dan HF

dengan 3 macam basis set yaitu 6-31G(d), 6-

31+G(d), dan 3-21+G(d), sedangkan metode

MM2 menggunakan 3 macam RMS

Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500. Selain

itu juga dilakukan penelitian untuk

mengetahui prediksi IR, tabel cartesian, dan

Z-Matrix.

Metode ab initio ini digunakan karena ab

initio merupakan metode yang mempunyai

akurasi yang paling tinggi di antara metoda

perhitungan kimia komputasi lainnya seperti

semiempiris atau mekanika molekular.

DFT (Density Functional Theory) adalah

salah satu pendekatan dalam kimia

komputasi untuk menentukan perhitungan

struktur elektron banyak partikel secara

mekanika kuantum. DFT digunakan untuk

mengamati keadaan dasar dari sistem

banyak partikel. Tujuan utama dari DFT

adalah menggantikan fungsi gelombang

elektron banyak partikel dengan fungsi

rapatan sebagai besaran dasarnya.

HF (Hartee-Fock) dalam kimia

komputasi digunakan untuk menghitung

kemungkinan terbaik dari penyelesaian

persamaan Schrodinger dari sistem

berelektron banyak. Metode ini hanya dapat

diterapkan dengan pendekatan Bohn-

Oppenheimer karena inti hanya dimodelkan

sebagai muatan titik-titik yang diam. Metode

ini dapat menghitung energi pertukaran

dengan tepat akan tetapi sama sekali tidap

dapat menghitung pengaruh interaksi

elektron.

METODE PENELITIAN

Perangkat keras dan lunak

Penelitian ini dilakukan menggunakan

media komputasi dengan spesifikasi

prosesor Intel (R) CoreTM i3 M370 @2.40

GHz dan RAM 2.00 GB. Media komputasi

yang digunakan menggunakan sistem


Windows 7 Home Premium. Sedangkan

perangkat lunak digunakan ChemOffice

2010 yaitu Chem3D Ultra 10.0 dan

ChemDraw Ultra 10.0. ChemDraw Ultra

10.0 digunakan untuk menggambar struktur

awal molekul yang akan diteliti. Sedangkan

Chem3D Ultra 10.0 digunakan untuk

menghitung energi molekul, memprediksi

hasil IR, dan mengetahui tabel cartesian

serta Z-Matrix.

Prosedur penelitian

Langkah pertama untuk melakukan

penelitian ini yaitu menggunakan

ChemDraw Ultra 10.0 untuk membuat

struktur molekul dari 3,5-diamino-1,2,4-

triazola. Pertama klik icon templates pada

kotak tools kanan bawah. Setelah itu pilih

Aromatics dan pilih gambar bentuk segilima,

untuk membuat struktur tiazola klik icon text

lalu diarahkan ke sudut-sudut bentuk

segilima, mengarahkannya harus sampai

muncul tanda kotak warna biru pada

masing-masing sudut agar ikatan terbentuk

sempurna. Pada bentuk segilima

ditambahkan atom N tepat ditengah kotak

berwarna biru pada sudut nomor satu, dua

dan empat. Sedangkan nomor empat diberi

tambahan atom H hingga membentuk 1,2,4-

triazola. Kemudian sudut nomor 3 dan 5

ditambahkan satu ikatan yang mengikat

atom NH2 dengan mengklik icon Solid

bonding hingga membentuk struktur

molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola. Setelah

molekul selesai terbentuk klik icon Marquee

lalu copy dan paste molekul pada Chem3D

Ultra 10.0.

Langkah kedua yaitu menghitung energi

molekul tersebut menggunakan Chem3D

Ultra 10.0 dengan metode DFT, HF, dan

MM2. Untuk menghitung energi

menggunakan metode DFT yaitu dengan

cara memilih menu Calculation Gamess

Interface Minimize energi metode DFT

(B3LYP) basis set Run. Begitu pula

dengan metode HF. Sedangkan untuk

menghitung energi menggunakan metode

MM2 yaitu dengan cara Calculation MM2

Minimize energi minimum RMS

Gradient Run.

Setelah mendapatkan hasil energi dari

metode DFT dan HF, dicari hasil IR yaitu

dengan cara Calculation Gamess

Interface Predict IR metode DFT/HF

basis set Run. Untuk mengetahui ikatan

atom, sudut ikatan, panjang ikatan, dihedral

dll. Menggunakan Z-Matrix dan tabel

cartesian yaitu dengan cara klik View lalu

pilih Cartesian Table/Z-Matrix.


HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan struktur molekul 3,5-

diamino-1,2,4-triazola

Pembuatan struktur molekul 3,5-diamino

-1,2,4-triazola dilakukan menggunakan

ChemDraw Ultra 10.0. Hasil yang diperoleh

yaitu

N

NH

N

NH2

H2N


dengan ChemDraw Ultra 10.0

Setelah struktur molekul terbentuk

struktur di copy dan paste ke Chem3D Ultra

10.0. Bentuk molekul setelah di paste ke

Chem3D Ultra 10.0 yaitu


dengan Chem3D Ultra 10.0

Perhitungan dan perbedaan energi

molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola

Kemudian dihitung energinya

menggunakan metode DFT (B3LYP) dan

HF dengan basis set yaitu 6-31G(d), 6-

31+G(d), dan 3-21+G(d). Berikut adalah

hasil energi dari masing-masing metode

pada penelitian ini :

Basis Set DFT

(B3LYP)

HF

6-31G(d)

-352.767444

-350.877036

6-31+G(d)

-352.77138

-350.879497

3-21+G(d)

-350.816918

-348.911646

Sedangkan jika metode MM2 perbedaan

energi diperoleh dari perbedaan minimum

RMS Gradient. menggunakan 3 macam

RMS Gradient yaitu 0.100, 0.300, 0.500.

Berikut adalah tabel perbedaan hasil energi

metode MM2 dengan RMS berbeda:

RMS Gradient MM2

0.100

5.5260

0.300

5.5599

0.500

5.6064

Tabel 2 perbedaan energi menggunakan metode MM2

dengan 3 macam RMS Gradient.

Tabel 1 perbedaan energi menggunakan metode DFT

dan HF dengan 3 macam basis set.


Pada jurnal yang digunakan sebagai

bahan refrensi yaitu jurnal penelitian I.B.

Obot dan A.S. Johnson hanya mencari

energi dari molekul 3,5-diamino -1,2,4-

triazola menggunakan metode DFT

(B3LYP) dan HF dengan basis set 6-

31+G(d). Sedangkan jurnal penelitian ini

digunakan 3 macam basis set dan dari

masing-masing metode. Pada jurnal

karangan I.B. Obot dan A.S. Johnson energi

yang didapatkan HF dengan basis set 6-

31+G(d) yaitu sebesar -350.8944 dan DFT

(B3LYP) sebesar -352.9876. Hasil

penelitian ini mendekati hasil yang tertera

pada jurnal, yaitu HF dengan basis set 6-

31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan

DFT (B3LYP) sebesar -352.77138. Karena

hasil yang didapatkan mendekati hasil

jurnal, maka hasil penelitian ini dapat

dinyatakan benar.

Selain mencocokkan dengan jurnal lain,

digunakan basis set dan metode yang lebih

beragam agar dapat membandingkan energi

dari basis set dan metode manakah yang

memiliki nilai paling besar. Dari data yang

diperoleh energi yang paling besar pada

metode HF diperoleh dari basis set 6-

31+G(d) yaitu sebesar -350.879497 dan

metode DFT (B3LYP) sebesar -352.77138.

Hasil tersebut menunjukkan bahwa energi

yang paling besar diperoleh dari metode

dengan basis set yang paling besar dan juga

menggunakan polarization dan diffuse.

Seperti pada basis set 6-31G(d) dan 6-

31+G(d), basis set tersebut sama-sama 6-

31G, namun energi yang didapat lebih besar

dengan menggunakan basis set 6-31+G(d),

karena memiliki nilai diffuse yang

berbeda. Sehingga dapat disimpulkan, energi

akan semakin besar jika basis setnya

semakin besar dan juga memiliki

nilaidiffuse.

Sedangkan pada MM2, untuk

membandingkan energi yang memiliki nilai

paling besar saya menggunakan 3 macam

RMS Gradient. Energi yang paling besar

diperoleh dari RMS Gradient 0.500 dengan

energi sebesar 5.6064. Hasil tersebut

menunjukkan bahwa energi yang paling

diperoleh dari RMS Gradient yang paling

besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa

pada metode MM2 energi akan semakin

besar jika RMS Gradientnya semakin besar

pula.

Prediksi IR molekul 3,5-diamino-1,2,4-

triazola

Untuk prediksi IR dari molekul ini tiap

metode dengan basis set berbeda

menghasilkan hasil IR yang berbeda pula.

Berikut adalah hasil IR dari metode dan

masing-masing basis set:


1. Metode DFT

B3LYP/6-31G(d)

Transmitansi (%) = 91.18

Bilangan gelombang = 3798.6800

B3LYP/6-31+G(d)



B3LYP/3-

21+G(d)



2. Metode HF

RHF/6-31G(d)



RHF/6-31+G(d)



RHF/3-21+G(d)




Seperti halnya perbandingan energi

sebelumnya, nilai IR ini juga terdapat

perbedaan pada tiap basis set. Dilihat dari

hasil IR di atas dapat disimpulkan bahwa

nilai transmitansi dari tiap metode dan basis

set masing-masing semakin besar,

sedangkan bilangan gelombang menjadi

semakin kecil.

Melihat tabel cartesian dan Z-Matrix

molekul 3,5-diamino-1,2,4-triazola

Tabel cartesian dan Z-Matrix digunakan

untuk melihat sudut, ikatan atom, panjang

ikatan, sudut ikatan, atom dihedral, dll.

Berikut adalah sebagian hasil tabel cartesian

dan Z-Matrix dari metode DFT, hasil

lainnya dapat dilihat pada lampiran.

B3LYP/6-31G(d)

B3LYP/6-31+G(d)


SIMPULAN

Dari hasil penelitian ini dapat

disimpulkan bahwa nilai energi yang paling

besar dengan metode HF diperoleh dari

basis set 6-31+G(d) yaitu sebesar -

350.879497 dan metode DFT (B3LYP)

sebesar -352.77138. Energi yang diperoleh

lebih besar jika menggunakan basis set yang

lebih besar dan juga menggunakan

polarization dan diffuse. Energi yang

dihasilkan melalui metode DFT lebih besar

daripada metode HF. Sedangkan pada MM2

energi yang paling besar diperoleh dari RMS

Gradient 0.500 engan energi sebesar 5.6064.

SARAN

Perlu dilakukan penelitian dengan

metode dan basis set yang lebih bervariasi

agar hasil yang diperoleh lebih akurat, dapat

menyimpulkan energi dari metode dan basis

set mana yang paling besar. Serta perlu

dilakukan pembacaan hasil IR yang lebih

detail.

UCAPAN TERIMA KASIH

Alhamdulillah, puji syukur saya panjatkan

kepada Allah SWT atas segala berkah,

rahmat, hidayah serta karunia yang

diberikan sehingga dapat menyelesaikan

jurnal penelitian dengan judul

Perbandingan Energi Pada Molekul 3,5-

Diamino-1,2,4-Triazola Menggunakan Metode

DFT, HF dan MM2 dengan Basis Set

Bervariasi. Shalawat serta salam semoga

selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad

SAW. Dan tidak lupa juga saya

mengucapkan terima kasih kepada Bapak I

Gusti Made Sanjaya selaku dosen yang telah

memberikan bimbingan dan arahan dalam

mata kuliah aplikom. Terima kasih yang tak

terhingga kepada orang tua saya dan teman-

teman atas nasihat, semangat, bantuan

materi, kesabaran, dan doa-doanya. Saya

berharap jurnal ini dapat bermanfaat bagi

perkembangan ilmu pengetahuan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. 2013. Nitrogen. Wikipedia.org

(diakses tanggal 29 Mei 2013).

http://id.wikipedia.org/wiki/Nitrogen

2. Anonim. 2013. Extensif Definition of

Thiazole. Askfine.com (diakses

tanggal 29 Mei 2013).

http://thiazole.askdefine.com/

3. Gullit, Suwanto. 2011. Pengaruh Jumlah

Aerosil Pada Reaksi Aminasi

Oktadekil Alkohol Dengan Ammonia

Cair Menggunakan Katalis Pd/C.

Skripsi. Jurusan Kimia, FMIPA,

Universitas Sumatra Utara, Medan.


4. I.B. Obot, N.O. Obi-Egbedi, S.A.

Umoren, E.E. Ebenso, Chem. Eng.

Comm. 198 (2011) 711.

5. I.B. Obot, N.O. Obi-Egbedi, Corros. Sci.

52 (2010) 198.

6. I.B. Obot, A. S. Johnson. Ab initio, DFT

and TD-DFT electronic absorption

spectra investigations on 3,5-

diamino-1,2,4-triazole. (2012) 6658-

6661

7. M.M. Antonijevic , S.M. Milic , M.B.

Petrovic, Corros. Sci. 51 (2009)

1228.

8. L. Wang, Corros. Sci. 48 (2006) 608

616.


LAMPIRAN

Perhitungan energi dengan metode DFT, HF, dan MM2

B3LYP/6-31G(d) B3LYP/6-31+G(d)

B3LYP/3-21+G(d) RHF/6-31G(d)


RHF/6-31+G(d) RHF/3-21+G(d)

RMS Gradient 0.100


Prediksi IR, tabel cartesian dan Z-Matrix

RMS Gradient 0.300

RMS Gradient 0.500

Prediksi IR

Tabel Cartesian dan Z-Matrix


B3LYP/3-21+G(d)

RHF/6-31G(d)

RHF/6-31+G(d)

RHF/3-21+G(d)

Hasil tabel cartesian dan Z-Matrix