STUDI TEORITIS ADSORPSI DAN DISOSIASI MOLEKUL NH3 PADA PERMUKAAN Fe(111) PENTANUKLIR

Gani Purwiandono, Prof. Dr. Triyono, S.U

2014 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan kajian teoritis adsorpsi dan disosiasi molekul NH3 pada permukaan Fe(111) menggunakan metode DFT-B3LYP dengan basis set kombinasi ECP dan 6-311G**. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari adsorpsi dan disosiasi molekul NH3 pada permukaan Fe(111) berdasar parameter energetika, panjang ikatan, populasi elektron, vibrasi dan orbital interaksi. Hasil perhitungan teoritis menyatakan situs on top merupakan posisi interaksi dengan energi minimum adsorpsi molekul NH3 pada permukaan Fe(111). Analisis populasi elektron dari dua orbital molekul penyusun mengindikasikan bahwa transfer elektron memegang peran penting dalam mekanisme adsorpsi. Visualisasi dari orbital molekul memperlihatkan transfer elektron terjadi pada pasangan elektron dalam orbital yang berinteraksi. Molekul NH3 menyediakan orbital molekul terisi dengan tingkat energi tertinggi (Highest Occupied of Molecule Orbital, HOMO) sebagai pasangan interaksi dengan orbital molekul kosong dengan tingkat energi terendah (Lowest Unoccupied of Molecule Orbital, LUMO) permukaan Fe dalam mekanisme adsorpsi dan tumpang tindih orbital hasil interaksi. Seluruh orbital yang relevan pada permukaan Fe menunjukkan peran signifikan terhadap hasil interaksi. Hal tersebut menjadikan posisi on top paling efektif terhadap mekanisme adsorpsi molekul NH3. Disosiasi Fe-N pada kompleks Fe5NH3 terjadi secara homolitik dengan membentuk radikal atom N. Disosiasi Fe-H terjadi secara homolitik dengan membentuk radikal atom H. Perbedaan tingkat oksidasi atom N dan H yang tidak terlalu besar serta energi disosiasi ikatan N-H secara homolitik yang lebih besar dibandingkan heterolitik menjadikan mekanisme adsorpsi NH3 pada model bidang Fe(111) berlangsung melalui kemisorpsi disosiatif homolitik.

Theoretical study regarding the adsorption and dissociation of NH3 molecule on Fe(111) surface using DFT-B3LYP method with ECP and 6-311G** basis sets has been carried out. The aim of this research is to give the theoretical understanding about adsorption and dissociation of NH3 molecule on Fe(III) surface based on energetic parameter, bond length, electron population, vibration and orbital interaction. The result of theoretical calculation revealed that the ontop site is the interaction position with the minimum energy for the adsorption of NH3 molecule on Fe(III) surface. The analysis of electron population of the two composing molecular orbitals indicated that the transfer of electron has an important role in the mechanism of adsorption. The visualization of molecular orbital showed that the transfer of electron occurred in the electron pairs of the interacting orbitals. Concerning the adsorption mechanism and the overlapping of interaction orbitals, NH3 molecule provides the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) as the interaction pair for the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) on Fe surface. All of the relevant empty orbitals on Fe surface show a significant role in the interaction result. Thus, the on-top site becomes the most effective interaction position for the adsorption of NH3 molecule. The dissociation of Fe-N in Fe5NH3 complex occurred homolitically through the formation of N radical. The dissociation of Fe-H occurred homolitically through the formation of H radical. The insignificant difference between oxidation state of N and H atoms and the higher homolytic N-H bond dissociation energy (compared to heterolytic dissociation) cause the adsorption mechanism of NH3 on Fe(III) model to occur through homolytic-dissociative chemisorption.

Kata Kunci : Fe5NH3, transfer elektron, disosiasi