BAB II

METODE KIMIA KOMPUTASI

 

        Dalam bab ini akan dibahas tentang metode kimia komputasi secara umum dan sekaligus dapat dibedakan kemampuan masing-masing metode tersebut dalam meng-analisis struktur dan sifat senyawa. Juga akan dibahas tentang beberapa sifat yang dapat diturunkan dari perhitungan kimia komputasi. Bab II ini akan memberikan dasar bagi penjelasan rinci tentang metode kimia komputasi pada bab III, IV dan V.

Tujuan Instruksional Khusus:

Setelah mengikuti mata kuliah ini, mahasiswa akan dapat membedakan penggunaan beberapa macam metode kimia komputasi untuk keperluan mendapatkan sifat dan energi suatu senyawa.

 

2.1  PERBANDINGAN METODE KIMIA KOMPUTASI

 

        Metode kimia komputasi dapat dibedakan menjadi 2 bagian besar yaitu mekanika molekular dan metode struktur elektronik yang terdiri dari ab initio dan semiempiris. Metode yang sekarang berkembang pesat adalah teori kerapatan fungsional (density functional theory, DFT).

Banyak aspek dinamik dan struktur molekul dapat dimodelkan menggunakan metode klasik dalam bentuk dinamik dan mekanika molekul. Medan gaya (Force Field) klasik didasarkan pada hasil empiris yang merupakan nilai rata-rata dari sejumlah besar data parameter molekul. Karena melibatkan data dalam jumlah besar, hasilnya baik untuk sistem standar, namun demikian banyak pertanyaan penting dalam kimia yang tidak dapat semuanya terjawab dengan pendekatan empiris. Jika ada keinginan untuk mengetahui lebih jauh tentang struktur atau sifat lain yang bergantung pada distribusi kepadatan elektron, maka penyelesiaiannya harus didasarkan pada pendekatan yang lebih teliti dan bersifat umum yaitu kimia kuantum. Pendekatan ini juga dapat menyelesaikan permasalahan non-standar, yang pada umumnya metode mekanika molekul tidak dapat diaplika-sikan.

        Kimia kuantum didasarkan pada postulat mekanika kuantum. Untuk memperjelas pendekatan ini akan dipapar-kan secara singkat beberapa aspek dasar dari teori kimia kuantum yang berkaitan dengan penerapan secara praktis dalam pemodelan molekul, sehingga kita dapat menjawab beberapa pertanyaan, “Kapan kita harus menggunakan metode kimia kuantum di samping mekanika molekul ?”, “Metode kimia kuantum mana yang harus dipilih”, dan “Tingkat kualitas mana yang didapatkan dari pendekatan yang diterapkan dalam perhitungan.”

Gambar 2.1  Pembagian metode kimia komputasi

Dalam kimia kuantum, sistem digambarkan sebagai fungsi gelombang yang dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan Schrödinger. Persamaan ini berkait dengan sistem dalam keadaan stasioner dan energi mereka dinyatakan dalam operator Hamiltonian. Operator Hamiltonian dapat dilihat sebagai aturan untuk mendapatkan energi terasosiasi dengan sebuah fungsi gelombang yang menggambarkan posisi dari inti atom dan elektron dalam sistem. Dalam prakteknya, persamaan Schrödinger tidak dapat diselesaikan secara eksak sehingga beberapa pendekatan harus dibuat. Pendekatan dinamakan ab initio jika metode tersebut dibuat tanpa menggunakan data empiris, kecuali untuk tetapan dasar seperti massa elektron dan tetapan Planck yang diperlukan untuk sampai pada prediksi numerik. Jangan mengartikan kata ab initio sebagai penyelesaian eksak. Teori ab initio adalah sebuah konsep perhitungan yang bersifat umum dari penyelesaian persamaan Schrödinger yang secara praktis dapat diprediksi tentang keakuratan dan kesalahannya.

 

Selengkapnya dapat didownload di SINI.