MODEL INTERAKSI ETER MAHKOTA Bz15C5 TERHADAP KATION Zn2+ DAN Cd2+ BERDASAR PERHITUNGAN DENSITY FUNCTIONAL THEORY

NURUL HIDAYATI, Prof. Dr. Harno Dwi Pranowo, M.Si

2014 | Skripsi | KIMIA

Telah dikaji selektivitas eter benzo-15-mahkota-5 .Bz15C5) dalam mengikat kation logam Zn2+ dan Cd2+ pada fasa gas dan fasa larutan menggunakan metode perhitungan DFT dengan himpunan basis LANL2MB. Kajian pengaruh mikrosolvasi dan substituen terhadap selektivitas eter mahkota juga dilakukan. Pemodelan mikrosolvasi dalam penelitian ini yakni penambahan dua molekul air pada kompleks eter mahkota-kation. Selektivitas eter mahkota terhadap kation dikaji dengan analisis parameter struktur, parameter energitika dan muatan bersih atom. Selektivitas kompleks eter mahkota-kation dalam fasa larutan dilakukan dengan menggunakan Polarized Continuum Model (PCM). Hasil kajian menunjukkan bahwa pada fasa gas selektivitas eter mahkota dalam mengikat kation dipengaruhi oleh kesesuaian ukuran diameter kation logam dengan kavitas eter mahkota. Tingginya selektivitas Bz15C5 dalam mengikat kation Cd2+ dibandingkan dengan kation Zn2+ disebabkan diameter kation Cd2+ memiliki ukuran yang mendekati kavitas. Selain ukuran kavitas, selektivitas eter mahkota juga dipengaruhi oleh substituen yang terikat pada cincin benzo-eter mahkota. Substituen pendonor elektron dapat meningkatkan selektivitas eter mahkota dalam mengikat kation, sehingga energi interaksi kompleks yang dihasilkan semakin meningkat. Sedangkan substituen penarik elektron menurunkan energi interaksi kompleks. Pada fasa larutan energi interaksi kompleks menjadi menurun akibat pengaruh molekul pelarut yang melemahkan interaksi kation-eter mahkota. Dalam pelarut air, polaritas ligan Bz15C5 tersubstitusi mempengaruhi energi interaksi pembentukan kompleks. Semakin tinggi polaritas ligan eter mahkota, maka energi interaksi pembentukan kompleks ligan-kation makin rendah. Namun, semakin rendah polaritas ligan akan memudahkan interaksi ligan dengan kation dalam membentuk kompleks, sehingga energi interaksi yang dihasilkan meningkat.

The selectivity of Bz15C5 to bind Zn2+ and Cd2+ metal cations in gas and solvent phase was studied using Density Functional Theory (DFT) calculation with LANL2MB basis set. The affects of microsolvation and substituens on the selectivity of crown ether were also conducted. Modeling microsolvation in this research by addition 2H2O to cation-crown ether complexes. Selectivity of crown ether was analyzed in term of the structure parameter, energetic parameter and atomic charges. The solvent effect towards selectivity of complexes was investigated using Polarized Continuum Model (PCM). The results showed that selectivity of crown ether to Zn2+ and Cd2+ cations in gas phase were influenced by suitability of metal cations diameter with cavity size of crown ether. The selectivity of Bz15C5 to Cd2+ cations is higher than Zn2+ because diameter Cd2+ is closed to cavity size. Besides cavity size, selectivity of crown ether was also influenced by subtituent attached to the ring of benzo-crown ether. Substituents of electron donating increased the interaction energy of complex, whereas electron withdrawing decreased. The energy interaction of complex in solvent phase is lower than in gas phase as the solvent molecules weaken the cation-crown ether interaction. In a pure water solvent, the polarity of substituted Bz15C5 affected the energy interaction of complex. The high polarity of crown ether ligands decreased energy interaction of formation complexes ligand-cation. However, the lower polarity of crown ether ligands more easy to interact with cations, so the energy interaction of complexes increased.

Kata Kunci : Selektivitas, DFT, kompleks eter mahkota, mikrosolvasi, PCM