SINENSIS) SEBAGAI INHIBITOR KOROSI DENGAN METODE HARTREE
METODE PENELITIAN
2. Hubungan antara efisiensi Inhibisi terhadap parameter elektronik
Sebagaimana tabel 1 menunjukkan bahwa efisiensi inhibisi dipengaruhi pula oleh parameter elektronik lainnya seperti kelektronegatifan, potensial ionisasi, hardness, softness, afinitas elektron dan fraksi transfer elektron. Nilai kelektronegatifan yang kecil menyebabkan molekul mudah mencapai kesetimbangan elektron sehingga molekul menjadi lebih tidak reaktif [17]. Nilai elektronegativitas katekin sebesar 3,3436 eV sedangkan kafein sebesar 3,4681 eV. Berdasarkan data dapat diprediksi bahwa senyawa katekin memiliki efisiensi inhibisi yang besar dibandingkan kafein karena katekin lebih mudah mencapai kesetimbangan elektron. Potensial ionisasi (I) dapat digunakan untuk mengukur reaktivitas atom atau molekul. Nilai potensial ionisasi tinggi menunjukkan molekul memiliki reaktivitas yang tinggi sedangkan nilai potensial ionisasi rendah
Kafein Katekin 92,065 92,07 92,075 92,08 92,085 92,09 92,095 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 % I E EHOMO-ELUMO
Halaman 137
menunjukkan molekul memiliki reaktivitas yang rendah[17]. Tabel 1 juga menunjukkan nilai pola kenaikan potensial ionisasi yang mengikuti pola kenaikan EHOMO. Nilai potensial ionisasi senyawa katekin adalah 8,4854 eV dan lebih rendah dibandingkan nilai potensial ionisasi untuk senyawa kafein yaitu 8,7809 eV. Berdasarkan data ini kembali dapat diprediksi bahwa senyawa katekin memiliki IE % lebih tinggi dibandingkan senyawa kafein. Fraksi transfer elektron merupakan kuantitas elektron yang ditransferkan oleh senyawa organik ke permukaan logam. Seperti tabel 1 kafein memiliki transfer elektron yang lebih rendah dibanding katekin sehingga efisiensi inhibisinya lebih rendah pula. Seperti pada gambar 2 efisinsi inhibisi meningkat seiring fraksi transfer elektron bertambah, karena semakin banyak elektron yang ditransferkan ke permukaan maka elektron semakin banyak melapisi permukaan logam, sehingga proses korosi dapat terhambat. Selain itu kafein memiliki momen dipol yang lebih besar yaitu 5,5815 D sedangkan katekin 4,2904 D.
Gambar 2. Hubungan % IE terhadap ΔN 3. Hubungan kerapatan orbital MO dengan efisiensi inhibisi
Seperti gambar 3 yaitu kerapatan orbital MO,yang mana orbital HOMO memiliki kerapatan yang lebih besar dari pada LUMO. Hal ini disebabkan pada orbital HOMO yang terisi oleh elektron. Walaupun LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) yang tidak terisi elektron memiliki kerapatan orbital pula, kerapatan yang terbentuk berasal dari elektron yang mengalami eksitasi dari HOMO ke LUMO. Sehingga proses eksitasi elektron ini dapat dikatakan mempengaruhi kerapatan orbital. Selain itu kerapatan dipengaruhi oleh banyaknya pusat-pusat aktif bermuatan negatif [18]. Struktur senyawa dipengaruhi pula oleh hardness atau softness. Hardness yang merupakan kekakuan (rigid) suatu senyawa dan softnes merupakan keluwesan suatu senyawa.
Kafein Katekin 92,065 92,07 92,075 92,08 92,085 92,09 92,095 0,33 0,335 0,34 0,345 0,35 0,355 0,36 % I E ΔN
Halaman 138
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 3. Kerapatan orbital MO Kafein (a) HOMO (b) LUMO dan katekin (c) HOMO (d) LUMO
Tabel 2. Efisiensi inhibisi korosi (%IE) pada daun teh hitam (Camelilia sinensis) dan penyusunnya kafein serta katekin yang dihitung dengan metode ab initio pada tingkatan Hartree Fock.
Senyawa % Iadd % IEadd % IETeori %IEIM
Teh daun Hitam
(Camelilia
sinensis)
0,00 0,00 0,00 93,79
Kafein -1,712 -2,649 92,07 0,00
Katekin -1,700 -2,6379 92,09 0,00
Berdasarkan hasil perhitungan secara komputasi pada senyawa kafein dan katekin didapatkan nilai efisiensi inhibisi teori sebesar 92,07% pada kafein dan 92,09% pada katekin. Hasil perhitungan secara komputasi ini mendekati hasil efisiensi inhibisi teh hitam secara eksperimen dalam medium asam fosfat yang dilakukan oleh Dakeshwar dkk[19].
KESIMPULAN
Hubungan efisiensi inhibisi pada besi dengan larutan H3PO4 terhadap EHOMO, ELUMO dan ΔN dihitung dengan metode Hartree Fock. efisiensi inhibisi meningkat dengan meningkatnya energi pada tingkat HOMO dan sebaliknya pada tingkat LUMO dan efisiensi inhibisi dipengaruhi oleh celah energi (EHOMO – ELUMO) yang mana pada senyawa kafein memiliki celah energi yang besar dari pada senyawa katekin. Kerapatan dari dua senyawa kafein dan katekin pada tingkat energi HOMO memiliki kerapatan yang lebih besar dibandingkan pada energi LUMO. Potensial ionisasi dan kelektronegatifan yang dihasilkan lebih besar senyawa kafein dari pada katekin. Daerah yang mengandung atom N dan O serta dalam keadaan tidak terjadinya delokalisasi yang memungkinkan elektron ditransferkan ke permukaan logam membentuk ikatan kovalen dengan terjadinya absorpsi kimisorpsi. Berdasarkan perhitungan keseluruhan efisiensi inhibisi secara komputasi katekin lebih
Halaman 139
besar dari pada kafein karena katekin memiliki fraksi transfer elektron lebih besar dari pada kafein. Nilai efisiensi inhibisi senyawa katekin sebesar 92,09% dan kafein 92,07%. Pendekatan kimia kuantum dan komputasi ini dapat membantu penelitian eksperimental dalam hal desain dan sintesis senyawa inhibitor korosi yang lebih efisien.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kami sampaikan kepada Bapak Soni Setiadji M.T, M.Si selaku dosen Jurusan Kimia UIN Sunan Gunung Djati Bandung atas dukungan dan bimbingan selama penelitian dan Terima kasih pula kepada pihak-pihak terkait yang membantu penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Jones, D.A., (1996), Principles and Prevention of Corrosion, New York: Macmillan Publishing Company, hal 5.
[2] Roberge, P.R., (2000), Handbook of Corrosion Engineering, New York: McGraw Hill, hal 833, 837.
[3] N. Dheer, R. Kanojia, C. Chandra, H. Kim, and G. Singh. (2007), 4-(2- Pyridylazo-)-Resorcinol As
Effective Corrosion Inhibitor For Mild Steel In 0.5M Sulphuric Acid. Surface Engineering, vol. 23,
no. 3, hal. 187–193.
[4] A. Y. Musa, R. T. T. Jalgham, and A. B. Mohamad, (2012), Molecular Dynamic And Quantum
Chemical Calculations For Phthalazine Derivatives As Corrosion Inhibitors Of Mild Steel In 1M HCl, Corrosion Science, vol. 56, hal. 176–183.
[5] FKUI, Farmakologi Fakultas Kedokteran UI. (2002). Farmakologi dan Terapi Edisi ke empat.
Jakarta: Gaya Baru.
[6] Pranowo, Harno D. 2001. Pemodelan Molekul. Yogayakarta: Pusat Kimia Komputasi
Indonesia-Austria Jurusan Kimia FMIPA-UGM.
[7] G. Gece and S. Bilgic¸ (2009), Quantum Chemical Study Of Some Cyclic Nitrogen Compounds
As Corrosion Inhibitors Of Steel In NaCl Media, Corrosion Science, vol. 51, no. 8, hal. 1876–
1878.
[8] N. O. Obi-Egbedi, I. B. Obot, and M. I. El-Khaiary, (2011), Quantum Chemical Investigation And
Statistical Analysis Of The Relationship Between Corrosion Inhibition Efficiency And Molecular Structure Of Xanthene And Its Derivatives On Mild Steel In Sulphuric Acid, Journal of Molecular
Structure, vol. 1002, no. 1–3, hal. 86– 96.
[9] A. Y. Musa, A. A. H. Kadhum, A. B. Mohamad, and M. S. Takriff, (2011),Molecular Dynamics
And Quantum Chemical Calculation Studies On 4,4-Dimethyl-3-Thiosemicarbazide As Corrosion Inhibito, Hindawi, 1-2,hal. 660–665.
[10] D. O.zkir, K. Kayakirilmaz, E. Bayol, A. A. Gu¨rten, and F. Kandemirli,(2012), The Inhibition
Effect Of Azure A On Mild Steel In 1M HCl. A Complete Study: Adsorption, Temperature, Duration And Quantum Chemical Aspects, Corrosion Science, vol. 56, hal. 143–152.
[11] M. Bouklah, H. Harek, R. Touzani, B. Hammouti, and Y. Harek, (2012), DFT And Quantum
Chemical Investigation Of Molecular Properties Of Substituted Pyrrolidinones, Arabian Journal
of Chemistry, vol. 5, no. 2, hal. 163–166.
[12] M. K. Awad, M. R. Mustafa, and M. M. A. Elnga,(2010), Computational Simulation Of The
Molecular Structure Of Some Triazoles As Inhibitors For The Corrosion Of Metal Surface,
Halaman 140
[13] S. S¸afak, B. Duran, A. Yurt, and G. Tu¨rkogˆlu, (2012), Schiff Bases As Corrosion Inhibitor
For Aluminium In HCl Solution, Corrosion Science, vol. 54, no. 1, hal. 251–259.
[14] Koopmans, T., (1934), Über Die Zuordnung Von Wellenfunktionen Und Eigenwerten Zu Den
Einzelnen Elektronen Eines Atoms, Physica, vol. 1, no. 1–6, hal. 104–113.
[15] Obayes, H. R., Alwan, G. H., Alobaidy, A. H., Al-Amiery, A. A., H Kadhum, A. A., Mohamad, A. B., ( 2014), Quantum Chemical Assessment of Benzimidazole Derivatives
as Corrosion Inhibitors, Chemistry Central Journal, vol. 8, pp. 21.
[16] Atkins, P.W. 1996. Kimia Fiska Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
[17] Geerlings, P., De Proft, F., (2002), Chemical Reactivity as Described by Quantum Chemical
Methods. International Journal Molecular Science, vol. 3, no. 4, hal. 276-309.
[18] Ong ku, cam Sun Ana Kie-jing. (2014). Quantum Chemical Study On The Corrosion Inhibition
Of Same Oxadiazoles, advances in material science and enginering. Hindawi
[19] Kumar, D dan Khan,Fahmida.,(2015), Corrosion Inhibition of High Carbon Steel Ni Phosphoric
Acid Solution by Extract of Black Tea. Department of Chemistry, National Institute of
Halaman 141