Simulasi Dinamika Molekular PDF

Preview

Summary

LAPORAN RESMI PAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI Simulasi Dinamika Molekular Oleh : AMRULLAH 13/347361/PA/15202 Jum’at, 20 April 2016 Asisten Pembimbing : Wiji Utami Laboratorium Kimia Komputasi Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada 2016 Simulasi Dinamika Molek...

Description

LAPORAN RESMI PAKTIKUM KIMIA KOMPUTASI

Simulasi Dinamika Molekular

Oleh :

AMRULLAH 13/347361/PA/15202 Jum’at, 20 April 2016 Asisten Pembimbing : Wiji Utami

Laboratorium Kimia Komputasi Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada 2016

Simulasi Dinamika Molekular I.

Tujuan Menentukan struktur paling stabil dan suatu senyawa dengan teknik simulasi molecular dinamik

II.

Dasar Teori

Dinamika molekular pada dasarnya memecahkan persamaan gerak dengan menggunakan mekanika klasik (persamaan Newton). Karena persamaan yang terlibat sangat besar (bergantung dari ukuran sistem yang diteliti) persaman ini diselesaikan dengan menggunakan algoritma numerik yang diimplementasi pada komputer. Salah satu komponen yang penting dalam dinamika molekular adalah potensial. Gaya yang bekerja pada partikel diturunkan dari potensial ini (Faturrahman, dkk., 2016). Adapun skema sederhana dari algoritma molecular dinamik adalah sebagai berikut (Griebel, dkk., 2007).

Salah satu potensial yang sering digunakan adalah potential Lennard-Jones.

Dalam persamaan diatas,  dan  adalah parameter potensial yang menyatakan kekuatan dan jangkauan dari potential. Meskipun potensial ini pada awalnya digunakan untuk memodelkan potensial pada argon cair, potensial ini juga sering digunakan dalam model yang lebih umum untuk mendapatkan gambaran kualitatif. Dalam implementasi dinamika molekular biasanya potential ini hanya bekerja pada rentang jarak yang lebih kecil daripada nilai tertentu, rcut (Lennard-Jones, 1924).

III.

Hasil dan Pembahasan III.

1. Hasil

Senyawa Trans 1,3-dietlisikloheksana Cis 1,3-dietlisikloheksana Trans 1,4-dietlisikloheksana Cis 1,4-dietlisikloheksana Trans 1,2-dietlisikloheksana Cis 1,2-dietlisikloheksana III.

Esebelum simulasi (kkal/mol) Esetelah simulasi (kkal/mol) 62.8225 64.605 68.9071 66.6708 68.9071 64.4114

10.505794 12.320408 14.280223 12.248471 14.280223 10.493343

2. Pembahasan

Dalam percobaan ini bertujuan untuk menentukan struktur paling stabil dan suatu senyawa dengan teknik simulasi molecular dinamik. Pada percobaan ini akan dilakukan simulasi dinamika molekular pada isomer cis-trans pada sikloheksana dimana dilakukan perhitungan pada konformasi dari masing-masing isomernya. Adupun isomer-isomer cis-trans yang digunakan adalah sebagai berikut.

Dari gambar struktur diatas akan dilakukan simulasi dinamika molecular dengan mencari konformasi yang paling stabil dari struktur diatas. Dari hasil simulasi diperoleh nilai energi berdasarkan waktu untuk masing-masing simulasi. Misalnya untuk senyawa 1,3-dietilsikloheksana akan diperoleh grafik energi vs waktu yaitu sebagai berikut.

Energi vs Waktu Energi (kkal/mol)

67 62 57

Cis 1,3dietilsikloheksana

52

Trans 1,3dietilsikloheksana

47 0

0.25

0.5 0.75 Waktu (detik)

1

Dari hasil simulasi diperoleh nilai energi dari struktur diatas dimana hasil ini akan memiliki nilai energi sebelum simulasi dan sesudah simulasi. Perbedaan ini dapat dijelaskan karena dalam pada saat sebelum simulasi srutkturnya belum dalam keadaan yang konformasinya sudah stabil sehingga nilai energi dari setelah simulasi akan memiliki nilai yang lebih rendah. Hal ini menunjukkan bahwa setelah dilakukan simulasi sudah dalam keadaan yang konformasinya stabil sehingga nilai energinya juga akan lebih rendah sebelum simulasi. Dalam simulasi ini digunakan metode dinamika molecular dikarenakan dalam metode ini terjadi gerakan dari atom-atom pada sikloalkana yang dimana gerakan ini terus berlanjutnya dengan gerakan yang sama sehingga dengan melihat gerakan ini akan diketahui perilaku dari senyawa tersebut. Dalam pencarian energi dari suatu senyawa dapat digunakan cara lain pada program Hyperchem sehingga dalam penggunaannya kita harus perlu tahu kapan menggunakan pilihan yang lain sehingga diperoleh hasil yang lebih efisien yaitu dengan menggunakan pilihan geometry optimization dalam pilihan ini cukup mudah karena secara umumhanya diperngaruhi oleh nilai RMS (Root Median Square) dan jumlah cycle yang digunakan sehingga akan diperoleh hasil yang lebih mudah dan presisinya lumayan bagus

IV.

Kesimpulan

Dari hasil percobaan diperoleh bahwa struktur paling stabil dari senyawa yang disimulasi adalah senyawa cis 1,2-dietilsikloheksana dengan energi sebesar 10.493343 kkal/mol.

V.

Daftar Pustaka Faturrahman, F., dan Haryono, S., 2016, Simulasi Dinamika Molekular Proses Adhesi pada Model Nanopartikel 2D, Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011, Bandung Griebel, M., Knapek, S., dan Zumbusch, G., 2007, Numerical Simulation in Molecular Dynamics, Springer, Berlin Lennard-Jones, J. E., 1924, On the Determination of Molecular Fields, Proc. R. Soc. Lond. A., 106 (738): 463–477

LAMPIRAN Cis 1,2-dietilsikloheksana Dimer I

Cis 1,3-dietilsikloheksana

Dimer II

Cis 1,4-dietilsikloheksana

Trans 1,2-dietilsikloheksana

Trans 1,3-dietilsikloheksana

Trans 1,4-dietilsikloheksana

Dimer III...