Analisis Struktur Zat Warna Model Kuhn dengan 16 Multiplisitas Ikatan π (n=16) Melalui Software ChemOffice Professional 2015

Analisis Struktur Zat Warna Model Kuhn dengan 16 Multiplisitas Ikatan π (n=16) Melalui Software ChemOffice Professional 2015

Alfirahmi¹* dan Rahadian Zainul²

1Mahasiswa Pendididikan Kimia Universitas Negeri Padang, Indonesia

2Dosen Kimia Fisika Universitas Negeri Padang, Indonesia

Corresponding Author : Email: alfi.rahmi795@gmail.com Blog: https://alfirahmi1803.wordpress.com

ABSTRACT

Project ini merupakan project analisis struktur senyawa zat warna. Project ini bertujuan menganalisis struktur senyawa zat warna model kuhn dengan jumlah kelipatan ikatan 16 (n= 16).

Project dilakukan dengan pemodelan dalam kotak dan metoda komputasi melalui software Chem Office 2015 yaitu ChemDraw Professional 15.0 dan Chem3D 15.0. Project ini dilakukan pada computer THOSIBA dengan spesifikasi processor Intel® Core ™ i3 CPU M 380 @ 2.53GHz.

Hasil luaran dari Project ini diperoleh struktur senyawa zat warna khun dengan nama 1-ethyl-4- (33-(1-ethyl-1,4-dihydroquinolin-4-yl)titiaconta-2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32- hexadecaen-1-ylidene)-1,4-dihydroquinoline yang memiliki panjang gelombang (λ) sebesar 6,43 10⁻² A dan tingkat energy (ΔE

)

= 0,01387 × 10⁻¹⁰. Proses dalam pengerjaan projek ini direkam menggunakan software Camtasia Studio 7 kemudian di explore dalam format MP4 dan diunggah pada akun youtobe penulis.

Keywords: Model Kuhn, Chem Office, Dihydroquinoline, Partikel dalam kotak, Komputasi.

INTRODUCTION

Kimia adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai komposisi,struktur dan sifat zat atau materi dalam skala atom maupun molekul, serta perubahan dan interaksi untuk membentuk materi yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Ilmu kimia kemudian dikembangkan menjadi beberapa ilmu lainnya diantara salah satunya adalah Kimia Fisika.

Kimia fisika adalah ilmu yang mempelajari fenomena makroskopik, mikroskopik, atom, subatom dan partikel dalam sistem dan proses kimia berdasarkan prinsip-prinsip dan konsep- konsep fisika, dengan bidang khusus termodinamika kimia, kimia kuantum, dan kinetika kimia.

Dalam Kimia Fisika dibahas kajian tentang molekular suatu senyawa. Aspek molekuler itu antara lain struktur senyawa, ikatan antar atom dan sifat-sifat fisika. Struktur senyawa sangat menentukan fasa atau wujud suatu zat. Ikatan ikatan antar atom akan menentukan permukaan suatu senyawa dan panjang gelombang yang diserap. Hal ini akan mempengaruhi warna dari suatu material.

Apabila senyawa memiliki banyak ikatan , maka semakin beragam warna senyawa tersebut (2).

ChemOffice merupakan software yang dikeluarkan oleh Cambridge Soft. ChemOffice merupakan salah satu software yang digunakan untuk membuat struktur kimia dengan mudah dan digunakan untuk menggambar secara 2 dimensi (2-D) dan 3 dimensi (3-D). ChemOffice terdiri atas tiga aplikasi kimia yaitu ChemDraw, Chem3D dan ChemFinder. Software ini dapat dijalankan pada sistem Macintosh dan Microsoft Windows.

ChemDraw memiliki banyak fungsi, diantaranya membuat nama dan struktur senyawa, membuat struktur streokimia dengan benar dari nama kimia, menghitung rumus molekul dan berat molekul, dan mendapatkan nama IUPAC dengan akurat dari struktur. Perkiraan spektra NMR dari struktur suatu senyawa dengan atom langsung dengan korelasi spektral. Selain itu, ChemDraw dilengkapi dengan peringatan jika terjadi kesalahan dalam pembuatan struktur kimia. Peringatan tersebut biasanya berwarna merah dan mengelilingi bagian struktur yang salah. ChemDraw hampir tidak memiliki cacat. Tapi ada satu kekurangan ChemDraw yaitu harganya yang mahal.

ChemDraw untuk penggunaan komersil dijual seharga $3,090 atau Rp. 36.094.301. Sedangkan untuk penggunaan akademik dijual seharga $1,290 atau Rp. 15.068.495.

Dilatarbelakangi oleh metoda komputasi yang memudahkan dalam riset yang berkaitan dengan analisa struktur, sehingga timbul keinginan untuk mengidentifikasi zat warna model Kuhn dengan menggunakan ChemOffice Professional 2015. Dalam mengidentifikasi struktur akan didapatkan nama struktur, bentuk permukaan struktur, panjang ikatan struktur, massa, energy total struktur dan lain-lain.

CHAPTER 2

EXPERIMENTAL SECTION TOOLS AND MATERIAL

Peralatan yang digunakan adalah Laptop THOSIBA dengan spesifikasi processor Intel®

Core ™ i3 CPU M 380 @ 2.53GHz, memory (RAM) 1.00 GB, 32-bit Operating System.

ChemOffice Professional 2015, ChemDraw 15.0, Chem3D 15.0, Snipping Tools, Camtasia Studio 7.0, Microsift Office Word 2013. Semua aplikasi yang dijalankan merupakan software yang telah terinstal dalam laptop yang dioperasikan untuk menganalisis struktur senyawa zat warna model Kuhn.

METHOD

Pembuatan Struktur Senyawa Zat Warna Model Kuhn

Struktur Senyawa Zat Warna Model Kuhn yang dipilih sesuai dengan multiplicity (kelipatan) jumlah ikatan π (n). Langkah pertama buat struktur sikloheksana sesuai model Kuhn seperti terlihat pada gambar 1. Kemudian sesuai jumlah n maka digambarkan ikatan ᴨ –C=C- sebanyak n kali. Misalnya, jika n =16, maka akan ada tambahan ikatan π sebanyak 16 kali.

Gambar 1. Struktur senyawa zat warna model Kuhn Optimasi Struktur Zat Warna Model Kuhn

Struktur yang sudah dibuat pada ChemDraw ditranformasikan ke Chem3D. Langkahnya, drag struktur dengan selection tools. Lalu klik kanan, pilih copy. Buka layer kerja pada Chem 3D, lalu pilih layer baru (new layer). Setelah itu klik kanan, pilih paste. Struktur yang sudah ditransformasi, dioptimasi dengan cara menekan run MM2 yaitu molecular dynamic pada chem 3D. Struktur yang sudah dioptimasi, lalu di snipping, dan dipindahkan pada word. Record energy, data ikatan dan sudut juga dilaporkan, serta prosesnya di record dengan camtasia 8 portable.

Gambar 2. Optimasi struktur zat warna model Kuhn Optimasi Permukaan Zat Warna Model Kuhn

Model Trancluent, Solvent Accesbility, Connoly, dll (laporan langsung ada pada camtasia dan snipping tools).

Gambar 3. Optimasi permukaan solvent accesbility

Gambar 4. Optimasi permukaan solvent connoly Optimasi Spectrum NMR

Pada optimasi NMR hampir sama cara nya dengan optimasi zat warna model Kuhn yaitu pada Drag kemudian pilih Selection tool untuk dapat mem-block semua strructur. Lalu pilih structur pada home dan pilih NMR ¹H dan ¹C untuk menghasilkan gambar 5 dan 6 berdasarkan uji spektrum H dan C nya.

Gambar 5. Optimasi NMR ¹H

Gambar 5. Optimasi NMR ¹C

Optimasi Pergerakan Molekul Zat Warna Model Kuhn dengan Variable Temperature Naik Setelah menentukan NMR, kemudian menentukan optimasi pergerakan molekul zat warna model Kuhn dimana disini diberikan suhu yang berbeda namun naik pada struktur Kuhn yang sama yakni pada suhu 600 K ke suhu 1000 K yang masing dapat dilihat pada gambar 7 dan 8.

Pada optimasi pergerakan pertama akan dilakukan pada suhu 600 K, pergerakan disini nanti akan dibandingkan dengan suhu lainnya yang sudah ditentukan. Pada suhu 600 K pergerakan nya cepat. Hal ini dapat dilihat pada gambar 7 berikut ini:

Gambar 7. Optimasi pergerakan zat warna Kuhn naik suhu 600 K

Pergerakan zat warna model kuhn pada temperatur 1000 K sangat cepat jika di bandingkan dengan zat warna model kuhn pada suhu 600 K. Hal ini dapat dilihat dari gambar 8 berikut:

Gambar 8. Optimasi zat warna model Kuhn pada suhu 1000 K

Optimasi Pergerakan Molekul Zat Warna Model Kuhn dengan Variable Temperature Turun.

Pergerakan zat warna model Kuhn pada suhu 100 K lambat.

Gambar 9. Optimasi pergerakan zat warna model Kuhn pada suhu 100 K

Pergerakan molekul zat warna model Kuhn pada target temperature 30 K lebih lambat di banding pada temperatur 100 K.

Gambar 9. Optimasi pergerakan zat warna model Kuhn suhu 30 K

PROCEDURAL

A. Membuat Struktur

1. Buka chemdraw pada dekstop komputer

2. Buat struktur sesuai yang diinginkan, pilih pada toolbox strukutr yang tersedia 3. Disini dibuat struktur zat warna model kuhn dengan multyplicity =16 seperti pada

gambar.

 Memberikan Nama Struktur

1. Klik marquee untuk memblok struktur.

2. Klik structure pada menu chemdraw, lalu pilih convert structure to name, sehingga didapatkan nama dari struktur yang kita inginkan.

B. Sifat Struktur

1. Blok struktur dengan menggunakan Marquee

2. Klik menu view, kemudian pilih analysis window, sehingga hasilnya seperti ini

3. Atau pada menu view klik analysis chemical properties,sehingga hasilnya seperti ini

C. Memindahkan ke Chem 3D dan mengoptimasi nya

1. Klik marquee yang tersedia pada toolbox chemdraw 2. Kemudian klik kanan lalu pilih copy (CTRL+C)

3. Buka Chem3D pada aplikasi Komputer, lalu klik paste pada Chem3D seperti pada gambar berikut ini

D. Memberikan bentuk permukaan pada struktur 1. Pilih surface pada home Chem3D

2. Pilih Choose surfaces lalu pilih surface accesiblle,sehingga terlihat seperti ini

3. Pilih surface pilih choose surface coononly molecular. Sehingga hasilnya seperti ini

4. Pilih surface kembali pilih display mode lalu pilih translucent. Dan hasilnya seperti ini

E. Visualisasi pergerakan molekul

1. Drag molekul dengan menggunakan selection tool pada chemdraw, lalu copy dan pastekan pada chem3D

2. Klik menu calculations  pilih MM2  lalu pilih molecular dynamic  lalu pilih target temperatut  lalu klik Run

CHAPTER III RESULT

Penghitungan Manual Panjang Gelombang dengan Model Partikel Dalam Kotak

1. Analisa panjang gelombang, tingkat energi dan gambarkan struktur serta proses eksitasinya

Jika n = 16 maka nilai E=21.

Sehingga energi berpindah dari E21 ke E22

L = 52 x 1,39 Å = 72,28 x 10^-8 cm

m = 52 x 9,1095 x 10^-28gr = 4,73694 x 10^-26gr

Maka :

∆E = E₂₂− E₂₁ E = n²h²

8mL²

E₂₂ = 22²h²

8mL² = 484h² 8mL²

E₂₁ = 21²h²

8mL² = 441h² 8mL²

∆E = E₂₂− E₂₁= 484h²

8mL² −441h²

8mL² = 43h² 8mL²

∆E = 43 (6,626 × 10⁻²⁷erg detik )²

8 × 42 × 9,1095 × 10⁻²⁸gram × (44,48 × 10⁻⁸ cm)²

∆E = 1887.87 × 10⁻⁵⁴erg²detik² 136144.03 × 10⁻²⁸ gram × 10⁻¹⁶ cm²

∆E = 1887.87 × 10⁻⁵⁴erg²detik² 136144.03 × 10⁻⁴⁴gram cm²

∆E = 0,01387 × 10⁻¹⁰erg²detik² gram cm²

∆E =h ʋ λ λ = h ʋ

∆E

λ = 6,626 × 10⁻³⁴erg detik × 3 × 10¹⁰cm detik⁻¹ 3,093 × 10⁻¹⁴

λ =19,878 × 10⁻²⁴cm 0.01387 × 10⁻¹⁰

λ =19,878 × 10⁻²⁴cm 1.387 × 10⁻¹²

𝛌 = 𝟏𝟒, 𝟑𝟑 × 𝟏𝟎^−𝟏𝟐 𝐜𝐦 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟒𝟑 𝐀

Sehingga panjang gelombang senyawa zat warna Kuhn untuk n=16 = 𝟔, 𝟒𝟑 𝟏𝟎^−𝟐 𝐀

CHAPTER IV DISCUSSION Aline 1 Struktur Zat Warna Model Kuhn

Struktur zat warna model Kuhn yang dibuat adalah dengan kelipatan jumlah ikatan ᴨ (n=

16). Struktur berhasil dibuat menggunakan chemdraw dan dapat menampilkan nama struktur tersebut pada chemdraw yaitu 1-ethyl-4-(33-(1-ethyl-1,4-dihydroquinolin-4-yl)titiaconta- 2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32-hexadecaen-1-ylidene)-1,4-dihydroquinoline. Pada lembar kerja chemdraw dapat dianalisis massa, berat molekul, pH dan lain-lain pada chemdraw juga dapat melakukan analisa NMR. Namun pada struktur ini titik didih dan titik leleh tidak dapat dideteksi. Hal ini mungkin dipengaruhi oleh kesalahan dalam menulis struktur sehingga titik didih dan titik leleh tidak dapat dideteksi.

Struktur yang telah dibuat pada chemdraw dapat ditarnsformasikan pada chem 3D.

langkahnya, drag struktur dengan selection tools, lalu klik kanan, pilih copy. Buka layar kerja pada Chem 3D, lalu pilih layar baru (new layer). Setelah itu, klik kanan, pilih paste. Struktur yang sudah ditransformasi, dioptimasi dengan cara menekan run MM2 pada Chem 3D. Struktur yang sudah dioptimasi, lalu di snipping dan dipindahkan pada paper yang dibuat. Record energy, data ikatan dan sudut juga dilaporkan, serta proses ini direcord dengan camtasia 7. Pada chem 3D dapat dilakukan optimasi bentuk permukaan molekul dengan bentuk trancluent, cannoly dan solvent accessible.

Pada lembar kerja chem 3D ketika dilakukan pengaturan target temperature yang rendan dan yang tinggi pada pengaturan molecular dynamics dihasilkan adanya perbedaan pergerakan molekul dan energy kinetic yang dihasilkan. Ketika taget temperature yang dipilih pada suhu yang tinggi menghasilkan pergerakan molekul yang cepat dibanding pada target temperature yang rendah begitu juga dengan energi kinetik yang dihasilkan. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi target suhu yang ditentukan, maka pergerakan partikel akan semakin cepat.

CHAPTER V CONCLUSION

Struktur senyawa zat warna model Kuhn dengan 16 multiplisitas ikatan π (n=16) berhasil dianalisis. Dari hasil analisis dan kajian, disimpulkan bahwa struktur ini memiliki nama 1-ethyl- 4-(33-(1-ethyl-1,4-dihydroquinolin-4-yl)titiaconta-2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32- hexadecaen-1-ylidene)-1,4-dihydroquinoline. Dari hasil analisis dan kajian, disimpulkan bahwa struktur ini memiliki panjang gelombang (λ) sebesar 6,43 10⁻² A dan tingkat energy (ΔE

)

= 0,01387 × 10⁻¹⁰.

REFERENCE

Bienz, Stefan. Short Manual to the Chemical Drawing Program. IFC Department of Chemistry: University of Zurich.

Pitzhar.edwar W.2014.introductory chemistry.bookboon.com www.ilmukimia.org › Kimia Fisika

https://akhsanun4ict.wordpress.com/aplikasi-kimia-2/aplikasi-kimia