penentuan dengan metode hf dft (gamess)
TRANSCRIPT
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
1/13
Tugas AplikomPerhitungan Energi Total dengan Gamess pada
Chemoffice
Dosen:
Dr. IGM Sanjaya., M.Si.
Oleh:
Khimayaturrosyida arfi / 12030234003 / KA 2012
Universitas Negeri Surabaya
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Jurusan Kimia
2014
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
2/13
2
Penjelasan mengenai HF dan DFT
A. DFT (Density functional theory)Density functional theory (DFT)is a computationalquantum mechanical modelling
method used inphysics,chemistry andmaterials science to investigate theelectronic
structure (principally theground state) ofmany-body systems, in particular atoms,
molecules, and thecondensed phases.With this theory, the properties of a many-electron
system can be determined by usingfunctionals,i.e. functions of anotherfunction,which
in this case is the spatially dependentelectron density. Hence the name density
functional theory comes from the use of functionals of the electron density. DFT is
among the most popular and versatile methods available in condensed-matter
physics,computational physics,andcomputational chemistry.
(sumber:http://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theory)
Penjelasan lain yaitu DFT merupakan salah satu dari beberapa pendekatan populer
untuk perhitunganstruktur elektronbanyak-partikel secaramekanika kuantum untuk
sistem molekul danbahan rapat. Teori Fungsi Kerapatan (DFT) adalah teorimekanika
kuantum yang digunakan dalamfisika dankimia untuk mengamati keadaan dasar dari
sistem banyak partikel. DFT adalah teori keadaan dasar dancelah pitaadalah sifat
keadaan tereksitasi. Dalam banyak kasus DFT dengan pendekatan kerapatan lokal
memberikan hasil yang memuaskan jika dibandingkan dengan data eksperimen pada daya
komputasi yang relatif rendah, ketika dibandingkan dengan cara-cara penyelesaian
masalah mekanika kuantum banyak-partikel yang lain.
(sumber:http://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.html)
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Materials_sciencehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Ground_statehttp://en.wikipedia.org/wiki/Many-body_problemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Condensed_phasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Functional_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Function_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_densityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Struktur_elektron&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Molekulhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan_rapat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kimiahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://kimia.unnes.ac.id/kasmui/komputasi/dft.htmlhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Celah_pita&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kimiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Fisikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bahan_rapat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Molekulhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Struktur_elektron&action=edit&redlink=1http://en.wikipedia.org/wiki/Density_functional_theoryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Computational_physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_densityhttp://en.wikipedia.org/wiki/Function_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Functional_(mathematics)http://en.wikipedia.org/wiki/Condensed_phasehttp://en.wikipedia.org/wiki/Many-body_problemhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ground_statehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_structurehttp://en.wikipedia.org/wiki/Materials_sciencehttp://en.wikipedia.org/wiki/Chemistryhttp://en.wikipedia.org/wiki/Physicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_mechanics -
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
3/13
3
B. HFIn computational physics and chemistry, the HartreeFock (HF) method is a method
of approximation for the determination of the wave function and the energy of a quantum
many-body system in a stationary state.
Terjemahan:Dalam fisika komputasi dan kimia, metode Hartree-Fock (HF) adalah
metode pendekatan untuk penentuan fungsi gelombang dan energi kuantum sistem
banyak-tubuh dalam keadaan stasioner.
(sumber:http://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_method)
http://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_methodhttp://en.wikipedia.org/wiki/Hartree%E2%80%93Fock_method -
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
4/13
4
1) Reaksi esterifikasi (Etil asetat dengan etanol menghasilkan etil asetat)CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5+ H2O
Asam asetat etanol etil asetat
Keadaan transisi:
O
HO
acetic acid
+ HO
ethanolC OH
OC2H5
H3C
OH
O
O
ethyl acetate
-H2O
Asam asetat
O
HO
acetic acid
EthanolHO
ethanol
Metode Energi
MM2 -1.7537 Kcal/mol
HF -142152.261172 Kcal/M
DFT -142152.260542 Kcal/M
Metode Energi
MM2 1.6119 Kcal/mol
HF -96148.600022 Kcal/Mol
DFT -96689.895267 Kcal/Mol
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
5/13
5
Keadaan Transisi
C
OH
OH
OC2H5
H3C
Etil AsetatO
O
ethyl acetate
AirH
O
H
water
Metode Energi
MM2 8.5444 Kcal/mol
HF -238311.121593 Kcal/mol
DFT -239576.571482 Kcal/mol
Metode Energi
MM2 5.6913 Kcal/mol
HF -190870.410262 Kcal/Mol
DFT -191916.429571 Kcal/mol
Metode Energi
MM2 0.0288 Kcal/mol
HF -47430.866619 Kcal/mol
DFT -47650.983821 Kcal/Mol
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
6/13
6
Perhitungan energi
Metode MM2Nama senyawa Energi Total energi HAsam asetat -1.7537 Kcal/mol -0.1418 Kcal/mol
Etanol 1.6119 Kcal/mol -0.1418 Kcal/mol
Transisi 8.5444 Kcal/mol 8.5444 Kcal/mol
Etil asetat 5.6913 Kcal/mol 5. 7201 Kcal/mol
Air 0.0288 Kcal/mol 5. 7201 Kcal/mol
Grafik MM2
Metode HFNama senyawa Energi Total energi H
Asam asetat -142152.2612 Kcal/mol -238300.8612 Kcal/mol
Etanol -96148.60002 Kcal/mol -238300.8612 Kcal/mol
Transisi -238311.1216 Kcal/mol -238311.1216 Kcal/mol
Etil asetat -190870.4103 Kcal/mol -238301.2769 Kcal/mol
Air -47430.86662 Kcal/mol -238301.2769 Kcal/mol
-2
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6
energitotalKcal/mol
grafik energi total dengan metode
MM2
energi total MM2
H=5,8619 Kcal/mol
Ea
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
7/13
7
Grafik HF
-238312.9
-238310.9
-238308.9
-238306.9
-238304.9
-238302.9
-238300.9 0 1 2 3 4 5 6
energitotal(Kcal/mol)
grafik total energi dengan metode HF
total energi metode HF
H=0,4847 Kcal/mol
Ea
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
8/13
8
Metode DFT-B3LYP
239567.413 - 239569.31
-1,897
Grafik DFT
-239578
-239576
-239574
-239572
-239570
-239568
-239566
0 1 2 3 4 5 6
energitotalKcal/mol
grafik energi total dengan metode DFT
energi total metode DFT
Nama senyawa Energi Total energi H
Asam Asetat -142879.421459 Kcal/mol -239569.31 Kcal/mol
-1,897 Kcal/mol
Etanol -96689.888053 Kcal/mol -239569.31 Kcal/mol
Transisi -239576.571482 Kcal/mol -239576.571482 Kcal/mol
Etil Asetat -191916.429571 Kcal/mol -239567.413 Kcal/mol
Air -47650.983655 Kcal/mol -239567.413 Kcal/mol
H=1,897 Kcal/mol
Ea
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
9/13
9
2) Reaksi hidrolisis (asetil klorida dengan air menghasilkan asam asetat)O
CH3
Cl
asetil klorida
H
O
H
air
X
keadaan transisi
CH3
O
HO
asam asetat
H Cl
asam klorida
Keadaan transisi:
C
O-
ClH3C
OH2+
O
CH3
Cl
asetil klorida
H
O
H
air
-HCl
keadaan transisi
CH3
O
HO
asam asetat
Asetil kloridaO
CH3
Cl
AirH
O
H
Metode Energi
MM2 -0.2405 Kcal/mol
HF -382017.976122 Kcal/mol
DFT -382935.307148 Kcal/Mol
Metode Energi
MM2 0.0288 Kcal/mol
HF -47430.866619 Kcal/Mol
DFT -47650.983821 Kcal/Mol
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
10/13
10
Keadaan transisi
C
O-
ClH3C
OH2+
Asam asetatCH3
O
HO
Asam kloridaH Cl
Metode Energi
MM2 -12.5960 Kcal/mol
HF -429458.162699 Kcal/Mol
DFT -428457.053588 Kcal/Mol
Metode Energi
MM2 -1.7537 Kcal/mol
HF -142152.260542 Kcal/Mol
DFT -142879.431138 Kcal/Mol
Metode Energi
MM2 0.0000 Kcal/mol
HF -287317.168231 Kcal/Mol
DFT -287725.525701 Kcal/Mol
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
11/13
11
Perhitungan energi
Metode MM2
Nama senyawa Total energi Total energi H
Asetil klorida -0.2405 Kcal/mol -0.2117 Kcal/mol
-1.542 Kcal/mol
Air 0.0288 Kcal/mol -0.2117 Kcal/mol
Keadaan transisi -12.5960 Kcal/mol -12.5960 Kcal/mol
Asam asetat -1.7537Kcal/mol -1.7537Kcal/mol
Asam klorida 0.0000 Kcal/mol -1.7537Kcal/mol
Grafik MM2
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
0 1 2 3 4 5 6
energit
otalKcal/mol
grafik energi total dengan metode MM2
energi total dengan
MM2
H=1.542 Kcal/mol
Ea
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
12/13
12
Metode HFNama senyawa Total energi Total energi H
Asetil klorida -382017.976122 Kcal/Mol -429448.842741 Kcal/mol
3.011119Kcal/mol
Air -47430.866619 Kcal/Mol -429448.842741 Kcal/mol
Keadaan transisi -429458.162699 Kcal/Mol -429458.162699 Kcal/Mol
Asam asetat -142152.260542 Kcal/Mol -429445.831622 Kcal/mol
Asam klorida -287293.57108 Kcal/Mol -429445.831622 Kcal/mol
Grafik HF
Metode DFT-B3LYPNama senyawa Total energi Total energi H
Asetil klorida -382935.307148 Kcal/Mol -430586.290969 Kcal/Mol
-18.66587Kcal/mol
Air -47650.983821 Kcal/Mol -430586.290969 Kcal/Mol
Keadaan transisi -428457.053588 Kcal/Mol -428457.053588 Kcal/Mol
Asam asetat -142879.431138 Kcal/Mol -430604.956839 Kcal/Mol
Asam klorida -287725.525701 Kcal/Mol -430604.956839 Kcal/Mol
-429460
-429458
-429456
-429454
-429452
-429450
-429448
-429446
-429444
0 2 4 6
energitotalKcal/mol
grafik total energi dengan metode HF
energi total HF
H=3.011119
Kcal/mol
Ea
-
8/12/2019 penentuan dengan metode HF DFT (gamess)
13/13