Analisa dengan Hyperchem (Pemodelan Spektroskopi UV)

Tujuan

Analisis spectra UV senyawa dengan metode semi empiris

Latar belakang

Di dalam program hyperchem, anda dapat menghitung beda energi antara keadaan elektronik dasar dengan keadaan elektronik tereksitasi dari system molecular dengan menggunakan metode ab initio atau metode semi empiris kecuali extended hukel. Untuk menghasilkan spectrum UV, anda harus melakukan perhitungan metode single excited CI (configuration interaction) dengan metode ab initio  atau semiempiris yang dipilih. Gunakan kotak dialog Electronic Spectrum untuk menampilkan dan menganalisis spectrum UV-Vis yang dihasilkan dari perhitungan  single excited CI. Setelah anda melakukan  perhitungan  single point, maka pilihan Electronic Spectrum pada menu compute akan aktif dan siap digunakan untuk analisis.

Frekuensi transisi v didefinisikan sebagai

Ei adalah energi keadaan awal dan Er adalah keadaan akhir dan h adalah tetapan Plank. ZINDO/S diparameterisasi khusus untuk pengukuran spectra UV-Vis, namun demikian metode semi empiris yang lain atau ab initio  juga dapat digunakan.

Aplikasi dari spectroskopi UV-Vis sangat luas, termasuk didalamnya fitokimia, fotobiologi, fotofifik dan spektroskopi analisis. Beberapa contoh topik penggunaan spectroskopi UV-Vis antara lain :

·         Perubahan serapan panjang gelombang dari zat warna akibat perubahan substituen.

·         Mempelajari spectra transfer muatan pada ion logam-ligan.

·         Menentukan transisi absorpsi UV-Vis yang didasarkan pada keterlibatan orbital dalam transisi.

Sebagai catatan, jika anda mempelajari molekul organic yang mempunyai ikatan terkonjugasi seperti cat, seringkali hanya diperlukan sedikit orbital dalam CI. Sebagai contoh, jika akan menentukan spectrum UV dari asam p-aminobenzoat, spektroskopi (200-350 nm) secara akurat dapat diperoleh dengan hanya menggunakan 2 orbital pada orbital terisi dan tidak terisi, dibandingkan dengan memasukan masing-masing 10 orbital. Spectra orbital akan memberikan semakin banyak garis pada daerah energi tinggi tetapi tidak memberika pengaruh besar pada panjang gelombang maksimum. Akurasi dari spectrum yang diprediksi bergantung pada ukuran, yaitu ruang aktif orbital dari perhitungan CI, karena perhitungan CI lebih lama dibandingkan dengan SCF, maka ukuran molekul menjadi factor utama ketelitiannya.

Prosedur

1.      gambarkan struktur dibenzalaseton dengan berbagai variasinya (ada 3 buah konformasi yang mungkin dibentuk), dan ubahlah dalam bentuk 3D dengan klik ganda pada tool selection (atau klik menu Build, pilih add H & Model build)

2.      pilih metode semi empiris PM3 pada menu setup. Pada kotak dialog options, pilih RHF spin pairing (mutlak dipilih RHF, bukan UHF), atur total Charge pada nol, spin multiplicity pada 1,dan pilih lowest state.

3.      pilih CI, dan pilih Singly Excited sebagai metode CI yang dikenal sangat efisien dan sangat baik dalam menentukan energi spektroskopi. Pilih Orbital Criterion, dan tentukan jumlah orbital terisi (occupied) dan orbital tidak terisi (unoccupied).

4.      tutup kotak dialog dengan klik pada ok, kemudian pilih single point dari menu compute. Hyperchem akan melakukan perhitungan  SCF untuk mendapatkan konfigurasi elektronik pembanding (reference) yang terasosiasi dengan keadaan dasar singlet dari molekul. Kemudian hyperchem menghasilkan satu seri konfigurasi tereksitasi singly, menghitung matrik Hamiltonian antara mereka dan kemudian didiagonalisasi suatu matrik untuk dapat menganalisis spectra UV-Vis.

5.      jika perhitungan sudah selesai, pilih Electronic Spectrum pada menu compute. Dua set garis akan dimunculkan pada kotak dialog. Pada bagian atas akan dimunculkan semua keadaan elektronik tereksitasi (singlet dan triplet), sedangkan pada bagian bawah hanya menunjukan keadaan yang aktif secara spektroskopi dan intensitas relative mereka. Jika diklik pada bagian bawah, maka garis berwarna hijau akan berubah menjadi violet dan di kotak bawah akan ditunjukan hasil analisisnya.

6.      lakukan analisis UV-Vis terhadap senyawa yang lain (variasi R dengan –OH, -OCH3, -NO2, -COOH, -NH2, COOCH3) dan bandingkan hasil pengukuran UV dengan data eksperimental yang tersedia. Untuk mendapatkan hasil yang sesuai, anda juga harus memvariasi metode semiempiris yang digunakan dalam metode single point.

Hasil

Gugus ( R )	λ maksimum
-H
-OH
-OCH3
-NO2
-COOH
-NH2
-COCH3

Analisis

1.      jelaskan pengaruh  substituen terhadap λ maksimum yang diperoleh dari perhitungan kimia komputasi.

ZINDO adalah metode semiempiris yang parameterrisasinya didasarkan pada data spektroskopi sehingga diharapkan pengukuran spectra dengan metide ZINDO akan menghasilkan data yang bersesuaian dengan data eksperimen. Bandingkan hasil yang anda peroleh dengan hasil yang diperoleh dengan metode ZINDO.