Home >Documents >UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

Date post:20-Feb-2018
Category:
View:228 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    1/22

    BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Mekanika Kuantum

    Mekanika Kuantum atau mekanika gelombang memberi pengertian

    semua teori yang didasarkan fenomena alam. Materi terdiri atas molekul dan atom

    yang masing-masing tersususn dari partikel yaitu proton, neutron, dan elektron.

    Mekanika kuantum harus secara penuh dapat menguraikan sifat-sifat dasar

    partikel. Bagi para peneliti dibidang kimia, elektron merupakan partikel yang

    sangat penting karena sifat dari suatu molekul atau senyawa sangat tergantung

    pada perilaku elektron yang terlibat dalam pembentukan senyawa tersebut.

    Mekanika kunatum merupakan sejumlah persamaan yang mengindikasikan

    kemungkinan kedudukan dan energi partikel dalam atom dan molekul. Persamaan

    ini kompleks dan sulit penyelesaiannya, kecuali untuk molekul yang paling

    sederhana. Penyusunan persamaan mudah dikerjakan pada kasus molekul yang

    lebih besar dengan menyederhanakan penalaran. Elektron dalam molekul dapat

    diperkirakan dihubungkan dengan cakupan orbital keseluruhan molekul yang

    diketahui sebagai teori orbital molekul.

    Teori orbital molekul dapat digunakan menghitung kemungkinan letak

    elektron dan energi. Energi ini dikaitkan dengan fungsi gelombang dari orbital

    molekul dengan persamaan schrdinger. Penggunaan komputer dapat digunakan

    secara baik untuk memperkirakan sifat molekul yang besar seperti senyawa

    kompleks. Perhitungan orbital molekul pada molekul obat dapat memberikan

    indikasi numeric yang menggambarkan struktur elektron. Perubahan tertentu dari

    indikasi numeric ini dapat menggambarkan perubahan struktur yang memberikan

    variasi aktivitas senyawa kompleks (Faijal, 2010).

    Kimia kuantum didasarkan pada postulat mekanika kuantum, dimana

    mekanika kuantum diperlukan untuk mempelajari partikel-partikel makroskopis

    seperti elektron, inti atom, dan molekul, dimana mekanika klasik tidak mampu

    menjelaskan kelakuan-kelakuan partikel tersebut (menguraikan sifat-sifat dasar

    partikel yang penting karena elektron terlibat dalam perubahan kimia).

  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    2/22

    Mekanika kuantum dalam prakteknya terbagi menjadi dua metode, yaitu

    ab initio dan semiempirik, Perhitungan mekanika kuantum semiempirik biasa

    dipilih untuk kajian dengan jumlah senyawa banyak. Beberapa metode ini antara

    lain adalah metode extended huckul, CNDO, INDO, MINDO3 (modified

    intermediate neglect differential 3), MNDO, dan PM3. Postulat mekanika

    kuantum menjadi dasar penghitungan dalam kimia kuantum, kimia kuantum

    dalam sistem digambarkan sebagai fungsi gelombang yang dapat diperoleh

    dengan menyelesaikan persamaan Schrdinger. Persamaan ini terkait dengan

    sistem dalam keadaan stasioner dan energi sistem dinyatakan dalam operator

    Hamiltonian. Operator Hamiltonian dapat dilihat sebagai aturan untuk

    mendapatkan energi terasosiasi dengan fungsi gelombang yang menggambarkan

    posisi dari inti atom dan elektron dalam sistem (Sudanti, 2006).

    Persamaan Schrdinger

    Persamaan Schrdinger dirumuskan pada tahun 1962 oleh Fisikawan

    Austria Erwin Schrdinger. Digunakan dalam fisika (khususnya mekanika

    kuantum), itu adalah persamaan yang menggambarkan bagaimana keadaan

    kuantum sebuah perubahan sistem dalam waktu, dalam mekanika klasik,

    persamaan gerak newton adalah hukum 2 dan formulasi setara persamaan Euler

    Lagrange dan persamaan Hamilton. Dalam semua formulasi ini, mereka

    digunakan untuk memecahkan gerakan dari sebuah sistem mekanis, dan

    matematis.

    Dalam mekanika kuantum, analog dari hukum Newton adalah persamaan

    Schrdinger untuk sistem kuantum, biasanya atom, molekul, dan partikel

    subatomic, bebas terkait dan lokal. Persamaan ini merupakan deferensial melalui

    fungsi gelombang dari sistem.

    Dalam interpertasi standar mekanika kuantum, fungsi gelombang adalah

    gambaran paling lengkap yang dapat diberikan pada sistem fisik. Solusi untuk

    persamaan Schrdinger menjelaskan tidak hanya molekul, sistem atom, dan

    subatomik, tetapi juga sistem makroskopik, bahkan mungkin seluruh alam. Seperti

    halnya hukum 2 Newton, persamaan Schrdinger dapat diubah menjadi formulasi

  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    3/22

    matematis lainnya seperti mekanika Werner Heseinberg, dan perumusan Richard

    Feynman.

    Schrdinger menyatakan bahwa perilaku elektron, termasuk tingkat-

    tingkat energi elektron yang diskrit dalam atom, mengikuti suatu persamaan

    diferensial untuk gelombang, yang kemudian dikenal sebagai persamaan

    schrdinger. Persamaan ini biasanya dibahas secara mendalam jika membicarakan

    masalah material, lebih-lebih pada buku ajar tingkat sarjana. Daniel D Pollock

    membahas hal ini lebih mendalam dalam bukunya, namun ada satu langkah yang

    dihilangkan dalam mengintroduksi operator momentum maupun energi.

    Jika gelombang dapat mewakili elektron maka energi gelombang dan

    energi partikel elektron yang di wakilinya haruslah sama. Sebagai partikel, satu

    elektron mempunyai energi total yang terdiri dari energi potensial (V) dan energi

    kinetik (T) (Sudaryanto, 2010).

    H = T + V

    Dimana : H = Energi Total

    T = Energi Kinetik

    V = Energi Potensial

    Pada peneyelesaian problema partikel yang bergerak dalam kotak 1-

    dimensi dibuat contoh fungsi gelombang yang paling sederhana, yaitu :

    Fungsi gelombang : = A sin x

    Konsekuensi dari pernyataan pada dinding partikel tidak bergerak dapat

    dinyatakan sebagai :

    x = 0 maka harga = 0 atau (0) = 0

    x = a maka harga = 0 atau (x) = 0

    kedua pernyataan matematis diatas disebut sebagai syarat.

    Persamaan Schrdinger merupakan operator energi total (operator hamilton) yang

    merupakan penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Hasil dari

    penyelesaian persamaan Schrdinger dapat dituliskan sebagi berikut :

  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    4/22

    =

    = + =

    2 +

    = 12 +

    = 2

    +

    Untuk sistem di dalam box V = 0, sehingga

    = 22 22 =

    22

    22 (A sin x ) = E ( A sinx )

    22

    (A cosx ) = E ( A sinx )

    22 2(A sinx ) = E ( A sinx )Hasil yang diperoleh dari penyelesaian persamaan Schrdinger merupakan harga

    eigen value yang merupakan harga energi dapat ditulis sebagi berikut :

    = 222

    = 228

    2

    Untuk menentukan harga digunakan syarat batas (0) = 0 dan (a) = 0 (0) = 0 dengan x = 0 maka = A sin = 0

    = A sin = 0 A 0

    (0) = 0 dengan x = a maka = A sin = 0 = A sin = 0

  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    5/22

    Harus ditentukan keadaan dimana A sin = 0, maka harga = A sin = 0A sin n= 0 dimana n = 1, 2, 3, ...Sehingga fungsi gelombang diperoleh: = sin nxa E = h22

    82 = 2

    82

    2

    =

    222822 = 22

    82Jadi harga eigen value yang merupakan harga energi untuk box-1dimensi

    dapat ditulis :

    = 2282

    (Nugraha, 2010)

    2.2.

    Simulasi Komputer

    Komputer yang semula dirancang untuk menghitung dan menulis, dalam

    perkembangan berikutnya ternyata dapat menembus berbagai aspek kehidupan

    manusia, serta dapat digunakan dalam berbagai keperluan. Hampir semua

    informasi dapat ditangani dan di proses dengan berbagai cara oleh komputer. Hal

    ini karena komputer mampu mengkode berbagai macam bentuk data kedalamdata bentuk digital biner (1 dan 0 atau on dan off). Banyak penggunaan komputer

    saat ini jauh dari kegiatan hitung-menghitung sebagaimana komputer pertama kali

    dibuat (Akhadi, 2001). Hal ini didasarkan oleh banyaknya program program atau

    software yang kini tidak hanya digunakan untuk perhitungan dan penulisan saja,

    tetapi dapat digunakan dalam melakukan penelitian seperti HyperChem,

    HyperNMR, NEWEHT, SPSS, Gaussian, dan Gammess serta NWChem.

  • 7/24/2019 UNIMED Undergraduate 22548 5. BAB II

    6/22

    Problem-problem kimia kuantum yang berkaitan dengan molekul

    umumnya diselesaikan dengan pendekatan matematis yang rumit karena

    menyangkut penyelesaian diferensial dan integral dari persamaan fungsi

    gelombang. Pada sistem monoatom dan dwiatom, problema ini dengan hati-hati

    dapat dihitung secara manual, namun pada sistem molekul yang lebih kompleks

    perhitungan manual menjadi lebih sulit, disamping probabilitas kesalahan

    perhitungan yang lebih tinggi, juga membutuhkan waktu yang lama sehingga

    problem ini menjadi tidak menarik untuk dipecahkan. Maka dengan adanaya

    berbagai program aplikasi kimia ini maka problem-problem itu dapat lebih mudah

    diatasi. Hal ini dapat juga menunjang munculnya penelitian kimia komputasi.

    Dan sampai saat ini, penggunaan program-program aplikasi kimia

    komputer sebagai instrument dalam penelitian kimia makin hari makin signifikan

    keberadaannya, mengingat ada beberapa keunggulan yang dapat diperoleh melalui

    pengunaan komputer dengan program ini seperti yang disebutkan diatas. Satu hal

    yang sangat penting untuk dipahami adalah hasil-hasil yang diperoleh dari

    perhitungan dengan program simulasi komputer hanya berupa nilai prediksi, yang

    dalam keadaan tertentu dapat menjadi terdeviasi jauh dari keadaan real dan fakta

    laboratorium. Namun dengan pesatnya perkembangan program ini telah

    memberikan berbagai pendekatan perhitungan terhadap sistem molekuler yang

    juga semakin berkembang sehingga perhitungannnya telah dibuat terstruktur serta

    dengan algoritm

Embed Size (px)
Recommended