STUDI STRUKTUR ION KADMIUM(II) TERSOLVASI DALAM AIR DAN AMONIAK CAIR MENGGUNAKAN SIMULASI DINAMIKA MOLEKULER

Wahyuni, Dr.rer.nat. Ria Armunanto, M.Si.

2012 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Studi sifat struktural ion Cd2+ tersolvasi dalam air dan amonia cair telah dilakukan dengan menggunakan metode ab initio simulasi DM. Wilayah utama yaitu solvasi kulit pertama ditentukan dengan metode Mekanika Kuantum pada tingkat energi HF sebagai pembanding validitas hasil dari penggunaan potensial 2-badan tanpa menggunakan koreksi potensial 3-badan, dengan menggunakan himpunan basis DZVP (DFT orbital) untuk ion Cd2+, Def2- SV(P) untuk air (atom O dan H) dan belum menambahkan himpunan basis untuk Cd2+ dan amoniak cair. Wilayah lainnya dihitung dengan menggunakan metode Mekanika Molekuler, sedangkan untuk wilayah transisi digunakan fungsi smoothing. Fitting energi untuk menentukan fungsi analitik dilakukan pada level RHF dengan menggunakan himpunan basis di atas. Sifat struktur ion Cd2+ tersolvasi dalam air dan amoniak cair dianalisis menggunakan RDF, CND dan ADF dari koordinat setiap tahapan simulasi. Simulasi DM MK/MM terhadap sifat struktur ion Cd2+ dalam air menunjukkan struktur yang fleksibel pada solvasi kulit pertama dengan bilangan koordinasi 6,7 dan 8. Kelimpahan tertinggi terdapat pada spesies [Cd(H2O)7]2+ sebesar 65,91%. Demikian halnya untuk solvasi kulit kedua yang ditunjukkan oleh data RDF Cd2+-O. Di mana pada solvasi kulit pertama adalah 6,93 dan 17,45 pada solvasi kulit kedua. Jarak Cd2+-O adalah 2,36 Ã… dan 3,58 Ã… pada solvasi kulit pertama dan kedua, sedangkan jarak Cd2+-H adalah 2,89 Ã… dan 4,64 Ã… pada solvasi kulit pertama dan kedua. Pada sistem solvasi ion Cd2+ dalam amoniak cair, belum ditemukan adanya himpunan basis yang dapat menggambarkan bentuk interaksi antara ion Cd2+ dan amoniak cair.

Study of structural properties of solvated Cd2+ ion in water and liquid ammonia has been carried out by means of the ab initio MD simulation approach. The most important region, the first solvation shell, was treated by quantum mechanics methods at HF as a comparison the validity results from the use of two-body potential without using three-body potential correction, by use of DZVP (DFT orbital) basis set for Cd2+, Def2-SV(P) basis set for H2O and NH3. The remaining region was treated by molecular mechanics method. Whereas for the transition region was used smoothing function. Fitting of energy to analytical functions using Lavenberg algorithm was done at Restricted Hartree-Fock (RHF) using basis set as mentioned above. Structural properties of solvated Cd2+ in water and ammonia liquid were characterized using RDF, CND, and ADF data obtained from the trajectory files. QM/MM DM simulation has characterized structural properties of solvated Cd2+ ion in water showing a flexible structure of the first solvation shell with various [Cd(H2O)n]2+ complex structures (n = 6,7 and 8). The solvation complexes with coordination numbers of 6.93 and 17.45 were observed for the first and second solvation shells, respectively. The highest occurrence of the [Cd(H2O)7]2+ spesies (65,91%) in the coordination number distribution indicates for the main solvates in the first salvation shell. Cd2+-O distances of 2.36 Ã… and 3.58 Ã… were observed for the first and second shells respectively, whereas Cd2+-H distance of 2.89 Ã… and 4.64 Ã…. The basis set Cd2+ ion has not been found yet that can describe the interaction between Cd2+ ion and liquid ammonia.

Kata Kunci : Cd2+, simulasi DM, ab initio, solvasi