Analisa Dengan Hyperchem (Interaksi Eter Mahkota dengan Suatu Ion)

Tujuan

Mendapatkan informasi struktur molekul beberapa eter mahkota tersubtitusi untuk senyawa eter 15-mahkota-5 dan interaksinya dengan ion Na⁺ secara teoritis dengan menggunakan perhitungan kimia komputasi metode semiempiris.

Latar Belakang

Selektivitas eter mahkota terhadap suatu ion bergantung pada beberapa factor antara lain kesesuaian jari-jari ion logam dengan diameter rongga/kavitas eter mahkota, kemudian eter mahkota untuk mengatur ulang konformasinya untuk dapat mengikat ion logam dengan kuat, dam juga pada pengaruh substituen dalam meningkatkan kepadatan electron pada atom oksigen eter mahkota sehingga akan menaikkan kemampuan eter mahkota dalam mengikat ion logam.

Secara eksperimental telah diketahui bahwa selektivitas eter mahkota dalam mengikat ion logam sangat bergantung pada kesesuaian jejari ion logam dengan diameter rongga eter mahkota. Hal ini mudah dipahami dari fakta bahwa ion logam yang jejarinya jauh lebih kecil dari rongga eter mahkota akan menyulitkan terjadinya ikatan yang kuat karena ion akan mudah lepas, sementara jika jejari ion jauh lebih besar dari kavitas eter mahkota, ion tidak dapat memasuki rongga. Untuk kasus yang terakhir ini, eter mahkota masih dapat mengikat ion logam tersebut dengan membentuk sandwhich, yaitu dua eter mahkota menjepit ion logam

Ukuran substituen juga akan dapat mempengaruhi kemampuan eter mahkota dalam mengikat ion logam melalui perubahan konfromasi eter mahkota. Substituen yang meruah akan dapat mengubah bentuk eter mahkota dan sekaligus juga akan mengubah diameter kavitas dari eter mahkota. Jika perubahan ini mempermudah eter mahkota dalam mengikat suatu ion tertentu akan dapat dilihat perubahan selektivitas dari eter mahkota dalam mengikat suatu ion tertentu maka dapat dilihat perubahan selektivitas dari eter mahkota tersubstitusi ini.

Substituen yang bersifat donor elektron akan cenderung menggeser kepadatan elektron ke arah atom oksigen eter mahkota sehingga akan meningkatkan kemampuan eter mahkota untuk mengikat logam. Geseran elektron ini dapat disebabkan karena adanya pengaruh induksi positif (+I), maupun oleh adanya pengaruh mesomeri (+M) yaitu jika substituen dapat menggeser kepadatan elektron dengan terjadinnya delokalisasi elektron.

Prosedur

a)      Optimasi struktur eter mahkota

1.      Gambarkan struktur senyawa dalam bentuk 3D menggunakan program HyperChem.

2.      Optimasi struktur eter mahkota untuk mendapatkan konformasi struktur yang paling stabil menggunakan metode semiempiris MNDO/d dengan batas konvergensi sampai gradien 0,001 kkal/mol.

Struktur eter mahkota yang akan diteliti antara lain:

^b)        Interaksi eter mahkota dengan kation logam Na⁺

Struktur eter mahkota yang telah dioptimasi diinteraksikan dengan ion logam alkali Na⁺. Ion logam diletakkan pada posisi tengah kavitas eter mahkota dan selanjutnya dilakukan optimasi struktur sampai didapatkan kompleks ion-eter  mahkota yang paling stabil. Analisis tentang panjang ikatan, sudut ikatan, sudut dihedral dan besaran termokimia dilakukan dengan data perhitungan kimia komputasi.

c)      Menentukan energi interaksi kation dengan eter mahkota dengan persamaan:

∆E_{inti reaksi} = E_{kation-eter mahkota} – E_kation – E _{eter mahkota}

E_kation diperoleh dengan melekukan perhitungan energi single point Na⁺, sedangkan E_{eter mahkota} diperoleh dengan membuka kompleks Na-eter mahkota, hilangkan atom Na, sesuaikan muatan sistem ke nol, dan lakukan perhitungan energi single point terhadap struktur eter mahkota. Hitung semua interaksi semua eter mahkota tersubstitusi dengan ion Na⁺.

  

LAPORAN PRAKTIKUM PERCOBAAN XVIII

INTERAKSI ETER MAHKOTA DENGAN SUATU ION

Hasil

Lengkapilah tabel berikut ini dan gambarkan grafik antar jenis substituen dengan energi interaksi.

Substituen	Ekompleks	Eeter mahkota	ENa+	Einteraksi
-H
-OCH3
-OH
-CH3
-CH=CHCOOH
-CHO
-COOH

Analisis

1.      Jelaskan kaitan antara besarnya energi interaksi dengan jenis substituen ditinjau dari efek penarik dan pemberi elektron!

2.      Perhatikan muatan atom netto Na⁺ dalam sistem kompleks, apakah terjadi fenomena pergeseran muatan? Bagaimana data ini menjelaskan sifat dari interaksi kation logam dengan eter mahkota?

3.      Bagaimana saudara mendapatkan informasi tentang kesesuaian jejari ion dengan kavitas eter mahkota?

4.      Perhatikan muatan atom oksigen dari eter mahkota sebelum dan sesudah ditambahkan substituen. Apakah secara nyata ada penambahan muatan oksigen setelah penambahan substituen yang bersifat pemberi elektron.

5.      Buatlah grafik antara muatan atom oksigen eter mahkota setelah eter mahkota mengikat ion Na⁺. Berikan penjelasan tentang kaitan muatan atom oksigen dengan pengaruh gugus pemberi dan penerima elektron!