Makalah_Gaussian.doc

MAKALAH KIMIA KOMPUTASI TERAPAN

PENETAPAN SPEKTRA IR SENYAWA ALKANAL (C1 – C10) MENGGUNAKAN

SIMULASI MOLEKULAR GAUSSIAN VIEW

OLEH:

ROSITA DWI 081214253006

IKA FITRIANI JULI PALUPI 081214253007

ANITA FLORIDA TANIK 081214253008

RAHMAWATI DEWI 081214253009

NI NYOMAN PURWANI 081214253010

UNIVERSITAS AIRLANGGA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

2013

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk mengetahui spektra IR dari senyawa alkanal khususnya C1-C10

Dapat membedakan spektra IR alkanal berdasarkan teori dan hasil percobaan

menggunakan software komputasi Gausian.

Dapat mengetahui jenis-jenis vibrasi yang terdapat dalam molekul-molekul alkanal

khususnya C1-C10

2. DASAR TEORI

a. Alkanal (Aldehid)

Aldehida adalah senyawa hidrokarbon yang satu atom H nya diganti dengan gugus

aldehida pada ujung rantai atom C.

Rumus

Contoh

Rumus Nama

CH3 – CH = O Etanal

CH3 – CH2 – CH = O Propanal

CH3 – CH2 – CH2 – CH = O Butanal

2.1.1 Sifat-sifat Aldehida

a) Sifat Fisika

Suku pertama (metanal) pada suhu kamar berwujud gasyang berbau rangsang,

sedangkan ranta alkanal yang lebih panjang berwujud cair

Alkanal mempunyai bau yang harum, jika semakin panjang rantai C-nya

Ikatan rangkap antara carbon dan oksigen merupakan karakteristik dari semua

aldehid dan dikenal dengan gugus karbonil

b) Sifat Kimia

Aldehida lebih reaktif daripada alkohol dan alkana

Dapat mengalami rekasi adisi

Contoh : reaksi adisi hidrogen(hidrogenasi), reaksi reduksi, reaksi asam sianida

Dapat mengalami reaksi oksidasi

Aldehid dapat dioksidasi menjadi asam

Dapat mengalami reaksi polimerisasi

2.1.2 Pembuatan aldehid

Pembuatan aldehid di laboratorium dilakukan melalui rekasi oksidasi alkohol primer

dengan pereaksi yang bersifat oksidator. Pereaksi oksidator yang biasa digunakan adalah

KMnO4 (pada kondisi basa) dan K2Cr2O7 (pada kondisi asam). Sedangkan pembuatan aldehid

di industri dilakukan dengan :

Mereaksikan/mengoksidasi alkohol primer

RCH2OH RCOH + H2O

Mereduksi asam karboksilat menggunakan katalis Cu/Ag

Mereaksikan dengan hidrogen

2.1.3 Manfaat Aldehid

a) Larutan formaldehid 37% dalam air (fomalin) digunakan untuk mengawetkan

spesimen biologi dalam laboratorium dan museum karena dapat membunuh germ

dan desinfektan

b) Formaldehida untuk membuat palstik termos set, damar buatan serta germisida dan

disinfektisida

c) Etanal atau asetaldehid sebagai bahan untuk karet atau damar buatan. Zat warna

atau bahan organik yang penting, misalnya asam asetat, aseton dan etil asetat.

b. Infra Red Spectroscopy (Spektroskopi Sinar Infra merah)

Spektroskopi Inframerah (IR) memicu getaran molekul melalui penyinaran dengan sinar

inframerah. Sebagian besar menyediakan informasi tentang ada atau tidak adanya gugus

fungsional tertentu.

Setelah penyinaran dengan sinar inframerah, ikatan tertentu merespon dengan vibrasi

cepat. Tanggapan ini dapat dideteksi dan diterjemahkan menjadi representasi visual yang

disebut spektrum.

Radiasi infra merah sebagian besar adalah energi termal. Ini menyebabkan getaran

molekul kuat dalam ikatan kovalen, yang dapat dipandang sebagai dua massa, atau atom.

2.2.1 Mode Vibrasi

Ikatan kovalen dapat bergetar dalam beberapa mode, termasuk streching, rocking,

dan scissoring.

Band-band yang paling berguna dalam spektrum inframerah sesuai dengan

frekuensi peregangan, dan sebagian besar peneliti fokus pada hal tersebut.

2.2.2 Spectrum IR dalam Mode Absorbsi

Spektrum IR pada dasarnya adalah plot frekuensi yang ditransmisikan (atau diserap) vs

intensitas transmisi (atau penyerapan). Frekuensi muncul dalam sumbu x dalam satuan

sentimeter terbalik (wavenumbers), dan intensitas yang diplot pada sumbu y dalam satuan

persentase.

Band IR dapat diklasifikasikan sebagai kuat (s), menengah (m), atau lemah (w),

tergantung pada intensitas relatifnya dalam spektrum inframerah. Sebuah band kuat meliputi

sebagian dari sumbu y. Sebuah band menengah jatuh ke sekitar setengah dari sumbu y, dan

band yang lemah jatuh ke sekitar sepertiga atau kurang dari sumbu y.

Tidak semua ikatan kovalen menampilkan band dalam spektrum IR. hanya ikatan polar

melakukannya. Ini disebut sebagai IR aktif. Intensitas band tergantung pada besarnya dipol

Saat berhubungan dengan ikatan yang dimaksud:

Ikatan sangat polar seperti gugus karbonil (C = O) menghasilkan band kuat.

Ikatan polaritas menengah dan ikatan asimetris menghasilkan band media.

Lemah ikatan polar dan ikatan simetris menghasilkan band lemah atau tidak dapat

diamati.

Bentuk Band inframerah terdapat dalam berbagai bentuk. Dua yang paling umum yaitu

sempit dan luas. Band sempit berbentuk tipis dan runcing, seperti belati, sedangkan Band

luas; lebar lebar dan halus. Sebuah contoh khas dari sebuah band yang luas adalah pada

ikatan OH, seperti yang ditemukan dalam alkohol dan asam karboksilat, seperti yang

ditunjukkan di bawah ini.

2.2.3 Informasi diperoleh dari Spektra IR

IR paling berguna dalam memberikan informasi tentang keberadaan atau adanya

gugus fungsional tertentu.

IR dapat memberikan sidik jari molekul yang dapat digunakan ketika

membandingkan sampel. Jika dua sampel murni menampilkan spektrum IR yang

sama bisa dikatakan bahwa keduanya adalah senyawa yang sama.

IR tidak memberikan informasi rinci atau bukti rumus atau struktur molekuler. Ini

memberikan informasi tentang fragmen molekul, kelompok fungsional khusus.

Oleh karena itu lingkup IR sangat terbatas, dan harus digunakan bersama dengan

teknik lain untuk memberikan gambaran yang lebih lengkap dari struktur molekul.

Rentang serapan khas IR untuk ikatan kovalen adalah 600 - 4000 cm -1. Grafik

menunjukkan daerah spektrum di mana jenis ikatan berikut biasanya menyerap. Misalnya

band tajam sekitar 2200-2400 cm-1 akan menunjukkan kemungkinan adanya C-N atau C-C

tiga ikatan.

2.2.4 Spektrum IR Aldehid

Senyawa karbonil mengandung C = O gugus fungsional. Di aldehida, gugus ini ada

pada akhir dari rantai karbon. Akibatnya, karbon di C = O ikatan aldehida adalah juga terikat

pada karbon lain dan hidrogen.

Aldehid menunjukkan band kuat, menonjol, berbentuk saham sekitar 1710 - 1720 cm-1

(tepat di tengah-tengah spektrum). Band ini disebabkan oleh ikatan C = O sangat polar.

Karena posisinya, bentuk, dan ukuran, sulit untuk lewatkan. Karena aldehida juga

mengandung ikatan CH ke karbon sp2 dari ikatan C = O, juga menunjukkan sepasang band

dengan kekuatan medium diposisikan sekitar 2700 dan 2800 cm-1. Berikut ini tampilan

contoh spektrum aldehida.

Infrared (IR) dan Raman metode berbasis spektroskopi optik yang kuat untuk

mendeteksi vibrasi dan rotasi mode molekul. Kedua spektrum IR dan Raman dapat digunakan

untuk mengidentifikasi molekul yang tidak diketahui, menentukan konsentrasi, dan

mempelajari kekuatan ikatan dalam molekul. Untuk tujuan mengidentifikasi, sebagian besar

spectrometers termasuk database spektrum IR / Raman (untuk molekul kecil), telah disusun

database on-line.

Meskipun keduanya mengukur vibrasi molekul, IR dan Raman adalah metode yang

saling melengkapi karena dua alasan; memiliki aturan seleksi yang berbeda (yaitu, beberapa

transisi hanya bisa dilihat di IR sedangkan yang lain di Raman) dan persyaratan untuk

karakteristik fisik dari sampel yang berbeda.

Karena pengembangan komputer modern, metode teoritis berdasarkan mekanika

kuantum telah menjadi semakin meningkat dan menjadi alat penting di dunia kimia modern.

Typically metode ini didasarkan pada pemecahan dari waktu-bebas Schr ¨ odinger untuk

elektron dalam atom atau molekul. Di antara sifat model komputasi yang dapat memprediksi

elektronik dasar dan keadaan tereksitasi adalah: energi molekul dan geometri, distribusi

muatan, dan berbagai optik dan spektrum resonansi magnetik. Dalam penelitian ini, metode

Hartree-Fock digunakan untuk mengoptimalkan geometri dan memprediksi frekuensi

vibartional dan IR / Raman intensitas. Metode Hartree-Fock merupakan tingkat terendah

metode prinsip pertama ("ab initio"). Hasil ini dapat dibandingkan dengan spektrum

eksperimental yang sesuai dan menetapkan puncak cara normal tertentu.

c. Mode Gaussian Gauss View

Gauss adalah program yang paling banyak digunakan dalam komunitas riset kimia

komputasi untuk melakukan perhitungan kuantum mekanik pada molekul. Pada Gaussian

03bisa melihat sifat atom, molekul, dan sistem reaktif misalnya memanfaatkan ab initio, teori

kerapatan fungsional, semi-empiris, mekanika molekul, dan metode hibrida. Selain itu juga

kita dapat memprediksi dan mengetahui Energi, Struktur, frekuensi Vibrational

Gaussian View adalah grafik antarmuka untuk Gaussian 03 yang bisa digunakan untuk :

membangun molekul atau sistem reaktif, pengaturan input file Gaussian 03, dan grafik hasil

pemeriksaan. Selain itu juga dapat dilakukan perhitungan dengan Gaussian View dan tipe-tipe

perhitungannya adalah energi titik tunggal dan sifat (electron density, momen dipol, dll),

geometri optimasi, frekuensi, jalur reaksi selanjutnya. Level teori yang tersedia dalam

Gaussian View adalah semi-empirical(AM1, PM3, MNDO, dll), density functional theory

(B3LYP, MPW1PW91, dll), ab initio (HF, MP2, CCSD, CCSD(T), dll), hybrid (G2, G3, dll).

Sedangkan Basis Set yang tersedia adalah Pople-type (3-21G, 6-31G, 6-311G(d,p), dll),

Dunning (cc-pVDZ, aug-cc-pVTZ, dll), Huzinaga dan lainnya (MIDIX, dll), dan User-

defined.

Selain itu juga Gaussian View dapat digunakan untuk menggambar molekul dan

Langkah-langkah untuk membentuk (building):

Pilih atom atau fragmen

Pilih lokasi fragmen yang akan ditempelkan molekul kita

Pilih/tambah fragmen kedalam molekul kita

Ulangi

Dan akan muncul tampilan sebagai berikut:

Berdasarkan tipe kerja, melihat berbagai pilihan perhitungan - kita akan fokus pada

perhitungan optimasi, frekuensi, energi . Pilih Optimasi untuk menghitung geometri optimal.

Sekarang Anda harus memilih metode komputasi. Gaussian menyediakan Anda dengan

berbagai pilihan di bawah menu Metode

Sekarang pergi ke tab Link0. Di sinilah Anda memberitahu Gaussian di mana untuk

menempatkan file Anda dan berapa banyak memori yang digunakan. Kecuali Anda diberitahu

sebaliknya, mengatur memori pada 12 MW (mega-kata).

Sekarang tekan submit untuk mengirim perhitungan dari Gauss View untuk Gaussian.

Anda akan diminta untuk nama file lain. Karena memiliki ekstensi yang berbeda (bukan gjf.

Chk.). Katakanlah yes ketika ditanya apakah Anda benar-benar ingin melakukan ini, dan

perhitungan dimulai. Anda akan dapat melihat kemajuan perhitungan di jendela baru yang

muncul.

Tiap frekuensi Getaran dan IR Spectra dari molekul dapat dibaca oleh GaussView dari

setiap file output Gaussian dihasilkan dari perhitungan Frekuensi vibrasi. Ini berarti berupa

file dengan ekstensi .out atau. Log dapat digunakan dengan langkah-langkah:

Buka GaussView

Pilih File | Open

Cari file output dari perhitungan Gaussian (. Keluar atau log.)

Molekul akan muncul di jendela baru

Pilih Hasil | Getaran

Sebuah jendela baru berjudul "Getaran Tampilan" akan muncul

Pilih Frekuensi dan klik Start

Molekul sekarang akan menghidupkan getaran terkait frekuensi yang dipilih. Anda

dapat mengubah frekuensi setiap saat selama animasi hanya dengan mengklik pada frekuensi

lain dalam "Getaran Tampilan" jendela. Tidak ada cara mudah untuk menangkap getaran dari

GaussView. Namun, ada pilihan untuk menampilkan vektor perpindahan, yang menampilkan

panah menunjuk ke arah setiap atom bergerak. Ini bisa berguna untuk menampilkan online

kertas atau untuk menggambarkan. Untuk melihat vektor perpindahan, cukup klik "show

perpindahan vektor" kotak centang di "Getaran Tampilan" jendela disebutkan sebelumnya.

Demikian pula, Spektrum inframerah dapat dilihat dengan mengklik "Spectrum" tombol

di "Getaran Tampilan" jendela. Bagian dari Spectrum IR dapat diperbesar dengan memilih

jendela Spectrum inframerah, mengklik dan menyeret kotak di sekitar daerah yang

diinginkan. Setelah memilih suatu daerah, Anda dapat kembali ke spektrum penuh dengan

mengklik kanan di jendela dan memilih "Zoom Out".

3. METODOLOGI

3.1. Penggambaran Gugus Aldehid dari C1 hingga C10

Untuk menggambar gugus senyawa aldehid dari C1 hingga C10 menggunakan program

Gaussian View. Berikut ini merupakan langkah-langkahnya:

Buka Program Gaussian View

Klik Select R-Group Fragment

Klik gugus formil

Klik gugus karbon sesuai yang diinginkan

Selanjutnya lakukan Running untuk mendapatkan spektra IR seperti tutorial di

bawah ini.

3.2. Penentuan spektrum IR untuk gugus aldehid dengan C1 hingga C10

Setelah gugus aldehid digambar selanjutnya dapat dilakukan prediksi bentuk spektrum

IR dari C1 hingga C10 menggunakan program GaussView dengan langkah-langkah sebagai

berikut :

Klik calculate, pilih Gaussian calculation setup

Pada job type pilih frequency dan klik save

Klik submit dan tunggu hingga runningnya selesai

Selanjutnya klik file dan pilih open

Pilih files of type yaitu Gaussian output files (*.out,*.log)

Klik result dan pilih vibration

Klik spectrum dan spektrumnya disimpan dalam format .jpg

Selanjutnya untuk C2 hingga C10 caranya sama seperti pada C1

4. PEMBAHASAN

Ketika kita melakukan reaksi di laboratorium atau ketika kita mengisolasi senyawa dari

alam, salah satu tugas utama kita adalah untuk mengidentifikasi senyawa yang kita dapat

tersebut. Karakterisasi senyawa dilakukan untuk mengetahui struktur suatu senyawa. Struktur

senyawa tersebut dapat digunakan untuk merancang mekanisme dari suatu reaksi. Ada

beberapa teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi senyawa salah satunya adalah dengan

menggunakan radiasi elektromagnetik pada frekuensi antara 4000 – 400 cm-1 yang sering

dikenal dengan radiasi inframerah (IR). Radiasi inframerah ini didasarkan pada vibrasi

molekul / ikatan.

Atom di dalam molekul tidaklah statis, namun bervibrasi pada posisi kesetimbangannya,

bahkan pada molekul berbentuk padat. Setiap atom bervibrasi dengan frekuensi yang

bergantung pada massa atom komponen penyusunnya dan juga panjang serta kuat ikatannya.

Hanya vibrasi yang mengakibatkan perubahan momen dipol dan memiliki resonansi frekuensi

di wilayah spectrum inframerah, yang akan menyerap radiasi inframerah. Beberapa vibrasi

jenis tertentu selalu muncul pada frekuensi yang hampir sama, sehingga perlu dipetakan

frekuensi karakteristik serapan yang dibutuhkan pada saat menentukan struktur.

Pada spketrum inframerah ada beberapa tren umum yang sering muncul yaitu, frekuensi

vibrasi ulur lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi vibrasi tekuk (lebih mudah menekuk

daripada mengulur atau memendekkan ikatan); ikatan terhadap hidrogen memiliki frekuensi

ulur yang lebih tinggi dibandingkan atom yang lebih berat. Contohnya Jika salah satu atom

yang terikat (m1 atau m2) adalah hidrogen (massa atom = 1), misalnya C-H; N-H atau O-H,

maka ikatan ini akan memiliki frekuensi ulur yang lebih tinggi dibandingkan dengan ikatan

terhadap atom yang lebih berat; ikatan rangkap tiga memiliki frekuensi ulur lebih tinggi

dibandingkan dengan ikatan rangkap dua, yang tentunya memiliki frekuensi yang lebih tinggi

dibandingkan ikatan tunggal (kecuali untuk ikatan terhadap hidrogen).

Fakta bahwa gugus fungsi memberikan serapan pada frekuensi tertentu dapat digunakan

untuk menunjukkan kemurnian dari suatu sampel. Kontaminasi karena residu pelarut atau

karena produk samping akan memunjukkan serapan yang tidak teramati pada senyawa murni.

Penyerapan akibat adanya deformasi seperti memutar, menggunting dan menekuk bergantung

pada kombinasi ikatan dalam molekul. Bagian dari spektrum ini untuk masing-masing

komponen berbeda-beda serta unik dan sering disebut dengan daerah fingerprint. Daerah ini

jarang digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi tertentu, namun dapat membantu

mengidentifikasi molekul tertentu karena antara senyawa satu dan yang lainnya tidak akan

memiliki pola serapan yang sama.

3600-2700 cm -1 daerah X-H stretch

3600-3300 cm-1

Alcohol O-H

Amine atau Amide N-H

Alkana C-H

alcohol OH stretch biasanya lebar dan

menyerap kuat didaerah mendekati 3400.

NH stretch tidak seluas dan sekuat OH,

dalam kasus NH2 mungkin akan muncul

dua puncak. Ujung alkuna C-dikonfirmasi

oleh ikatan rangkap tiga CC stretch

mendekati 2150 cm-1

3300-2500 cm-1 Asam O-H Normalnya signal yang yang berpusat

ditengah mendekati 3000 cm-1 sangat luas

3200-3000 cm-1 Aromatik (sp2) =C-H

Alkena (sp2) =C-H

aromatik CH's biasanya muncul sebagai

sejumlah absorpsi lemah, sedangkan

alkena C-H muncul sebagai absorpsi kuat

satu atau double.

3000-2800 cm-1 Alkyl (sp3) C-H

Hampir semua senyawa organic

mempunyai alkyl CH. Bagaimanapun

intensitas dari puncak ini relative terhadap

puncak lainnya yang memberikan ukuran

dari gugus alkilnya

2850 and 2750 cm-1 Aldehyde C-H

Dua puncak dengan intensitas medium

pada bahu kanan menunjukkan alkil. Lihat

pada bagian pengkonfirmasi gugus

karbonil

2300-2100 cm -1 daerah C=X stretch

2260-2210 cm-1

Puncak tajam dan medium. Carbon Dioksida di

atmosfer mungkin hasil dari absorpsi pada area ini

jika tidak .

2260-2100 cm-1

Intensitas puncak bervariasi mulai dari medium

sampai tidak muncul sama sekali.karena intensitas

berhubungan dengan momen dipol, alkil simetri akan

menunjukkan intensitas lemah atau tidak muncul

sama sekali.

1850-1500 cm -1 daerah C=O stretch

1850-1750 cm-1 Anhydrida C=O

cincin anggota 4 C=O

Anhydrides mempunyai dua absorpsi, satu

dekat 1830-1800 dan satu dekat 1775-1740.

Frekuensi absorpsi meningkat dengan

menurunnya ukuran cincin. Sebagai contoh:

cyclohexanon=1715, cyclopentanon=1745,

cylobutanon=1780, cyclopropanon=1850.

1750-1700 cm-1

Aldehyde C=O

Ketone C=O

Ester C=O

Asam C=O

Biasanya absorpsi yang paling intens dalam

spektrum

1700-1640 cm-1 Amida C=O

konjugasi C=O

Pelemahan gugus C=O karena resonansi,

amida dan karbonil terkonju’gasi sedikit

lebih rendah intensitasnya dibandingkan C=O

“normal. Umumnya konjugasi melemahkan

absorpsi sekitar 20-50 cm-1.

1680-1620 cm-1 Alkena C=Cabsorpsi ini tidak seintens seperti yang

terlihat pada C=O. .

1600-1400 cm-1 Aromatik C=C

Pola puncak bervariasi tergantung pola

substitusi. Biasanya ada satu puncak disekitar

1600 and dan beberapa pada bilangan

gelombang yang lebih rendah.

1500-400 cm -1 Fingerprint Region

1300-1000 cm-1 C-O Absorpsi kuat

1500-400 cm-1 Macam-

macam

Interpretasi dari peak ini pada daerah fingerprint

agak rumit karena sejumlah besar vibrasi yang

berbeda terjadi disini

Karakterisasi suatu senyawa dapat dimodelkan menggunakan software komputasi

tertentu seperti Gaussian. Gausian 09 adalah versi terakhir dari seri program struktur

elektronik Gaussian. Digunkan oleh kimiawan, biokimia, teknisi, dan fisikawan di seluruh

dunia. Didasari oleh hukum fundamental tentang kuantum mekanik, Gausiian 09 memprediksi

energy, struktur molecular dan frekuensi vibrasi dan property molecular dari molekul dan

reaksinya dalam lingkup lingkungan kimia yang sangat luas. Model Gaussian 09 dapat

diaplikasikan baik untuk spesies yang stabil maupun untuk senyawa yang susah atau tidak

mungkin untuk diamati secara eksperimental.

Software ini bisa digunakan untuk mengetahui vibrasi molekul dan spektrum

inframerah yang dihasilkan. Tidak hanya spektrum inframerah saja yang bisa diketahui dari

vibrasi molekul, tetapi juga spektrum aktivitas raman, P-depolarisasi dan U-depolarisasi.

Namun pada makalah ini akan lebih spesifik membahas spektrum inframerah saja. Kegunaan

dari software ini adalah membandingkan hasil perhitungan komputasi dengan data

eksperimen yang telah ada. Dari kedua hasil tersebut, nantinya akan dapat disimpulkan

apakah hasil perhitungan komputasi telah sesuai dengan data yang telah ada ataukah tidak.

Untuk perhitungan komputasi kali ini, diambil contoh senyawa-senyawa alkanal /

aldehid dengan jumlah atom C mulai dari C1 hingga C10. Adapun tahapan dalam

menggunakan software Gaussian sampai diperoleh spectrum IR adalah sebagai berikut:

Membuat struktur molekul dalam hal ini aldehid (alkanal) dapat langsung menggunakan

Gaussian maupun menggunakan software lain, dalam hal ini kami menggunakan Gaussian

dengan menggunakan template struktur yang sudah disediakan di software

Selanjutnya masuk ke menu calculate, klik kiri pada pilihan Gaussian calculation set up,

pilih frequency pada job typenya (job type menentukan pilihan data akhir yang kita

inginkan, dalam hal ini spectra IR yang dipengaruhi oleh frequency)

Klik submit dan simpan data pada direktori test degan format gif, proses pengolahan data

selesai diatndai dengan tampilan berikut

Untuk melihat spectra dari senyawa yang kita inginkan, klik kiri pada menu file, open pilih

format output.log kembali ke menu awal, klik kiri pada result, vibration, spectra

Kesemua tahap diatas diulangi untuk setiap atom karbon dari C1-C10 dari alkanal

Senyawa C1 adalah metanal / formaldehid (CH2O). Bentuk spektrum inframerah dari

senyawa ini adalah sebagai berikut

Kemudian hasil spektrum IR senyawa ini dibandingkan dengan spektrum IR data

eksperimen berikut

Jika hasil komputasi dibandingkan dengan hasil eksperimen maka ada perbedaan pada

daerah vibrasi ulur C=O dan C-H. Hasil komputasi menunjukkan serapan vibrasi ulur C=O

pada daerah 1830 cm-1 dengan puncak yang tidak tajam dan vibrasi ulur C-H pada daerah

2900-2975 cm-1. Sedangkan jika berdasarkan data eksperimen, vibrasi ulur untuk karbonil

aldehid adalah 1750 cm-1 dengan puncak serapan yang sangat tajam dan puncak doblet C-H di

daerah 2785-2850 cm-1. Namun ada serapan yang frekuensinya hampir sama yaitu pada

daerah 1485 cm-1 yang menunjukkan vibrasi tekuk C-H. Secara keseluruhan gugus-gugus

fungsi untuk formaldehid hasil komputasi telah muncul, namun memiliki frekuensi yang

sedikit berbeda dengan data eksperimen, kemungkinan hal ini dipengaruhi oleh adanya

pelarut yang digunakan pada eksperimen.

Kemudian selanjutnya untuk senyawa C2 adalah etanal / asetaldehid (C2H4O), dengan

spektrum inframerah sebagai berikut

Dibandingkan dengan spektrum inframerah data eksperimen sebagai berikut

Hasil komputasi spektrum IR untuk senyawa asetaldehid memiliki frekuensi vibrasi ulur

C=O dan C-H yang berbeda dengan data eksperimen. Untuk hasil komputasi vibrasi C=O

muncul didaerah 1810 cm-1 dengan puncak yang cukup tajam dan vibrasi C-H muncul di

daerah 2940 cm-1 dengan puncak singlet. Sedangkan berdasarkan spektrum IR data

eksperimen vibrasiC=O muncul di daerah 1727 cm-1dengan puncak serapan tajam, dan vibrasi

C-H muncul di daerah 2733-2846 cm-1 dengan puncak doblet.Ada beberapa serapan yang

muncul dengan frekuensi hampir sama dengan hasil komputasi yaitu di daerah 1179cm-1 dan

3432 cm-1. Perbedaan ini kemungkinan juga dipengaruhi oleh pelarut yang digunakan.

Selanjutnya digunakan senyawa C3 yaitu propanal / propaldehid (C3H6O) dengan

spektrum inframerah hasil komputasi sebagai berikut

Kemudian hasil ini dibandingkan dengan spektrum IR data eksperimen berikut

Frekuensi vibrasi ulur C=O hasil komputasi tidak jauh berbeda dengan data eksperimen

yaitu muncul pada daerah 1780 cm-1 dengan puncak yang tajam, dimana data eksperimen

muncul di daerah 1750 cm-1. Kemudian untuk vibrasi C-H muncul di daerah 2870 cm-1

dengan puncak singlet yang tidak tajam, sedangkan data eksperimen muncul di daerah 2720-

2810 cm-1 dengan puncak doblet yang tajam. Untuk C-H alkil (sp3) muncul di daerah 2910-

2930 cm-1, dimana tidak jauh berbeda dengan data eksperimen yaitu 2920-3000 cm-1.

Perbedaan frekuensi kemungkinan disebabkan oleh adanya konjugasi, konjugasi akan

menggeser serapan ke frekuensi yang lebih rendah. Namun secara keseluruhan spektra IR

hasil komputasi hampir sama dengan data eksperimen.

Senyawa C4 yang digunakan adalah butanal / butil aldehid (C4H8O) dengan spektrum IR

hasil komputasi sebagai berikut

Kemudian dibandingkan dengan spektrum IR data eksperimen sebagai berikut

Untuk hasil komputasi, vibrasi ulur C=O muncul di daerah 1785 cm-1 dengan puncak

tajam, dan vibrasi ulur C-H aldehid muncul di daerah 2830-2870 cm-1 dengan puncak doublet

yang tidak tajam. Kemudian C-H alkil (sp3) muncul di daerah 2920-2940 cm-1. Hasil ini

hampir mirip dengan data eksperimen dimana vibrasi ulur C=O muncul di daerah 1731 cm -1,

C-H aldehid muncul di daerah 2725-2827 cm-1, dan C-H alkil muncul di 2976 cm-1. Puncak

doublet yang teramati untuk vibrasi ulur C-H digunakan untuk membedakan aldehid dengan

senyawa yang mengandung gugus karbonil lainnya seperti keton. Maka secara keseluruhan

spektrum hasil komputasi tidak jauh beda dengan spektrum data eksperimen.

Selanjutnya senyawa C5 yang digunakan adalah pentanal / valeraldehid (C5H10O)

dengan spektrum IR hasil komputasi sebagai berikut

Kemudian dibandingkan dengan spketrum IR data eksperimen, sebagai berikut

Untuk hasil komputasi, vibrasi ulur C=O berada di daerah 1725-1695 cm-1 dengan

puncak tajam, sedangkan untuk C-H aldehid berada di daerah 2720-2830 cm-1 dengan puncak

doublet. Sedangkan spektrum data eksperimen menunjukkan serapan C=O di daerah 1750 cm-

1 dan C-H aldehid di daerah 2710-2810 cm-1. Spektrum hasil komputasi dengan data

eksperimen menunjukkan kemiripan, sehingga secara keseluruhan kedua spektrum ini adalah

sama.

Senyawa C6 yang digunakan adalah heksanal (C6H12O) dengan spektrum IR hasil

komputasi sebagai berikut

Kemudian dibandingkan dengan data eksperimen sebagai berikut

Dengan metode komputasi didapatkan data spectra sebagai berikut, untuk C-H aldehid

berada di daerah 2700-2940 cm-1 dengan puncak doublet dan tajam menunjukkan bahwa dia

terikat dengan gugus akil, vibrasi ulur C=O berada di daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam

gugus alkil stretch ditandai dengan adanya puncak pada daerah 2950-3000 cm-1. Sedangkan

spektrum data eksperimen menunjukkan serapan C=O di daerah 1750 cm-1 dengan puncak

tajam pula seperti pada gaussian dan C-H aldehid di daerah 2600-2800 cm-1 sedangkan alkil

hampir semua senyawa organic mempunyai gugus alkil dan biasa muncul disekitar 2800-3000

cm-1 dengan puncak yang tidak begitu tajam seperti pada metode komputasi kemungkinan hal

ini dipengaruhi oleh pelarut yang digunakan. Spektrum hasil komputasi dengan data

eksperimen menunjukkan kemiripan, sehingga secara keseluruhan kedua spektrum ini adalah

sama.



Kemudian bandingkan dengan data hasil eksperimen

vibrasi ulur C=O yang diperoleh dari dengan metode komputasi Gaussian menunjukkan

serapan kuat pada daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-H aldehid

berada di daerah 2700-2940 cm-1 dengan puncak doublet dan tajam menunjukkan bahwa dia

terikat dengan gugus akil, gugus alkil stretch ditandai dengan adanya puncak pada daerah

2950-3000 cm-1. Sedangkan spektrum data eksperimen menunjukkan serapan C=O di daerah

1720 cm-1 dengan puncak tajam pula seperti pada gaussian dan C-H aldehid di daerah 2600-

2800 cm-1 sedangkan alkil hampir semua senyawa organic mempunyai gugus alkil dan biasa

muncul disekitar 2800-3000 cm-1 dengan puncak yang tidak begitu tajam dan relative

berdekatan tidak seperti pada metode komputasi diman puncak terpisah dengan baik dan

tajam kemungkinan hal ini dipengaruhi oleh pelarut yang digunakan.



Kemudian bandingkan dengan data hasil eksperimen

Data eksperimen menunjukkan menunjukkan serapan C=O di daerah 1750 cm-1 dengan

puncak tajam dan serapan untuk C-H aldehid di daerah 2600-2800 cm-1 meskipun tidak begitu

jelas sedangkan alkil hampir semua senyawa organic mempunyai gugus alkil, muncul

disekitar 2800-3000 cm-1 dengan puncak tajam sebagai pengkonfirmasi adanya gugus aldehid,

sedangkan data spectra IR untuk metode komputasi vibrasi ulur C=O yang diperoleh dari

dengan metode komputasi Gaussian menunjukkan serapan kuat pada daerah 1750 cm-1 dengan

puncak tajam, sedangkan untuk C-H aldehid berada di daerah 2700-2800 cm-1 dengan puncak

doublet dan tajam menunjukkan bahwa dia terikat dengan gugus akil, gugus alkil stretch

ditandai dengan adanya puncak pada daerah 2800-3000 cm-1. Terdapat sedikit perbedaan pada

serapan gugus C-H aldehid hasil eksperimen dengan metode Gaussian kemungkinan hal ini

dipengaruhi oleh sumber dari senyawa yang dianalisa dan preparasi waktu pengerjaan dengan

alat FT-IR.



Dibandingkan dengan data hasil eksperimen, yaitu sebagai berikut

Data eksperimen menunjukkan menunjukkan serapan C=O di daerah 1750 cm-1 dengan

puncak tajam dan serapan untuk C-H aldehid di daerah 2600-2800 cm-1 dengan puncaktjam

dan singlet dan puncak serapan untuk gugus alkil (CH2 stretch) yang terikat dengan aldehid

yang muncul disekitar 2800-3000 cm-1 dengan puncak tajam sedangkan data spectra IR untuk

metode komputasi vibrasi ulur C=O yang diperoleh dari dengan metode komputasi Gaussian

menunjukkan serapan kuat pada daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-

H aldehid berada di daerah 2700-2800 cm-1 dengan beberapa puncak dan tajam menunjukkan

bahwa dia terikat dengan gugus akil beberapa gugus alkil dalam hal ini rantai karbon C9,

gugus alkil stretch ditandai dengan adanya beberapa puncak terutama 2 puncak tajam pada

daerah 2800-3000 cm-1. Terdapat sedikit perbedaan pada serapan gugus C-H aldehid hasil

eksperimen dengan metode Gaussian kemungkinan hal ini dipengaruhi oleh sumber dari

senyawa yang dianalisa dan preparasi waktu pengerjaan dengan alat FT-IR.



Dan dibandingkan dengan data eksperimen sebagai berikut

Data eksperimen menunjukkan menunjukkan serapan C=O di daerah 1750 cm-1

dengan puncak tajam namun dengan relative transmitan yang lebih kecil dibandingkan atom

C yang lebih pendek dan serapan untuk C-H aldehid di daerah 2600-2800 cm-1 meskipun

tidak begitu terpisah dengan baik dengan puncak serapan untuk gugus alkil (CH3) yang

muncul disekitar 2800-3000 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan data spectra IR untuk

metode komputasi vibrasi ulur C=O yang diperoleh dari dengan metode komputasi Gaussian

menunjukkan serapan kuat pada daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-

H aldehid berada di daerah 2700-2800 cm-1, gugus alkil stretch ditandai dengan adanya

puncak pada daerah 2800-3000 cm-1 dengan beberapa puncak dan terutama 2 puncak tajam

untuk mengkonfirmasi keterikatannya dengan gugus C-H aldehid. Terdapat sedikit perbedaan

pada serapan gugus C-H aldehid hasil eksperimen dengan metode Gaussian kemungkinan hal

ini dipengaruhi oleh sumber dari senyawa yang dianalisa dan preparasi waktu pengerjaan

dengan alat FT-IR.disamping itu kondisi pada waktu percobaan dengan metode komputasi

tidak sama, seperti kemungkinan juga terjadi sedikit human error metode komputasi adalah

penggambaran sempurna tanpa adanya pengaruh dari kesalahan baik dari segi preprasi

senyawanya maupun dari dari segi human error.

5. KESIMPULAN

Dari percobaan menggunakan software Gaussian (metode komputasi) diketahui bahwa,

pada alkanal C1 menunjukkan serapan vibrasi ulur C=O pada daerah 1830 cm-1 dengan puncak

yang tidak tajam dan vibrasi ulur C-H pada daerah 2900-2975 cm-1. Pada alkanal C2 memiliki

vibrasi C=O muncul didaerah 1810 cm-1 dengan puncak yang cukup tajam dan vibrasi C-H

muncul di daerah 2940 cm-1 dengan puncak singlet. Pada alkanal C3 terdapat vibrasi ulur C=O

pada daerah 1780 cm-1 dengan puncak yang tajam, vibrasi C-H muncul di daerah 2870 cm-1

dengan puncak singlet yang tidak tajam, dan C-H alkil (sp3) muncul di daerah 2910-2930 cm-

1. Pada alkanal C4 vibrasi ulur C=O muncul di daerah 1785 cm-1 dengan puncak tajam, dan

vibrasi ulur C-H aldehid muncul di daerah 2830-2870 cm-1 dengan puncak doublet yang tidak

tajam. Kemudian C-H alkil (sp3) muncul di daerah 2920-2940 cm-1. Pada alkanal C5 vibrasi

ulur C=O berada di daerah 1725-1695 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-H

aldehid berada di daerah 2720-2830 cm-1 dengan puncak doublet. Pada alkanal C6 C-H

aldehid berada di daerah 2700-2940 cm-1 dengan puncak doublet dan tajam menunjukkan

bahwa dia terikat dengan gugus akil, vibrasi ulur C=O berada di daerah 1750 cm-1 dengan

puncak tajam gugus alkil stretch ditandai dengan adanya puncak pada daerah 2950-3000 cm -1.

Pada alkanal C7 vibrasi ulur C=O pada daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan

untuk C-H aldehid berada di daerah 2700-2940 cm-1 dengan puncak doublet dan tajam

menunjukkan bahwa dia terikat dengan gugus akil, gugus alkil stretch ditandai dengan adanya

puncak pada daerah 2950-3000 cm-1. Pada alkanal C8 vibrasi ulur C=O diperoleh pada daerah

1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-H aldehid berada di daerah 2700-2800

cm-1 dengan puncak doublet dan tajam menunjukkan bahwa dia terikat dengan gugus akil,

gugus alkil stretch ditandai dengan adanya puncak pada daerah 2800-3000 cm-1. Pada alkanal

C9 vibrasi ulur C=O terdapat pada daerah 1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk

C-H aldehid berada di daerah 2700-2800 cm-1 dengan beberapa puncak dan tajam

menunjukkan bahwa dia terikat dengan gugus akil beberapa gugus alkil dalam hal ini rantai

karbon C9, gugus alkil stretch ditandai dengan adanya beberapa puncak terutama 2 puncak

tajam pada daerah 2800-3000 cm-1. Dan untuk alkanal C10 vibrasi ulur C=O kuat pada daerah

1750 cm-1 dengan puncak tajam, sedangkan untuk C-H aldehid berada di daerah 2700-2800

cm-1, gugus alkil stretch ditandai dengan adanya puncak pada daerah 2800-3000 cm-1 dengan

beberapa puncak dan terutama 2 puncak tajam untuk mengkonfirmasi keterikatannya dengan

gugus C-H aldehid.

Adanya perbedaan antara metode komputasi dan hassil ekperimen (literatur)

kemungkinan disebabkan oleh perbedaan keadaan preparasi dan pelarut serta kinerja alat yang

digunakan pada hasil eksperimen.

6. DAFTAR PUSTAKA

Tomberg, Anna., Gaussian 09W Tutorial., An Introduction To Computational Chemistry

Using G09w And Avogadro Software

Experiment 5: IR/Raman spectroscopy and molecular modeling., 2010

Keller, John., 2008, Introduction to Gaussian, Department of Chemistry & Biochemistry

University of Alaska Fairbanks

Documents

Makalah_Gaussian.doc