## Studi Ikatan Hidrogen Sistem Metanol-Metanol dan Etanol-Etanol dengan Metode Molekular Dinamik
Rananda Vinsiah 1,2 , Fadhillah 1 *e-mail: ranandavinsiah21@gmail.com
1 Program Studi Kimia, Pascasarjana Universitas Sriwijaya
2 SMA Negeri 3 Palembang, Sumatera Selatan

## ABSTRACT
The  purpose  of  this  research  are  to  know  about  how  Hydrogen  Bond  of  methanol- methanol system and ethanol-ethanol system can be established and to know about the characters  of  both.  The  device  of  thi  research  use  a  set  of  computer  which  has  been installed HyperChem 8.0 program for Windows 7. This program is used to determined the length,  the  angle  of  bond,  and  the torque bond  of  Hydrogen  Bond  in  both of  the systems until the minimum energy point  was be founded.  Based on the observation result data, for methanol-methanol system are obtained   2,3 Ǻ for the length and the energy is about 1,8414 kkal/mol,  112,4 θ for the angle bond and the energy is about 9.46454 kkal/mol, and 338,5 φ for the angle torsion and the energy is about 9.453914 kkal/mol.  And  for  ethanol-ethanol  system  are  obtained  2,8  Ǻ  for  the  length  and  the energy  is  about  455.941282  kkal/mol,  121.9  θfor  the  angle  bond  and  the  energy  is about 455.979291 kkal/mol, and 261.7 φfor the angle torsion and the energy is about 455.977901 kkal/mol.
Keyword  : hydrogen  bond,  molecule,  radius,  angle  bond,  torsion  bond,  minimum energy

## ABSTRAK
Penelitian  dilakukan  dengan  tujuan  untuk  mengetahui  model  persamaan  ikatan hidrogen yang terjadi antara methanol-metanol dan antara etanol-etanol sehingga bisa diketahui sifat-sifatnya. Perangkat yang digunakan adalah perangkat komputer dengan aplikasi program HyperChem 8.0 for Windows 7. Program tersebut digunakan untuk menentukan panjang ikatan, sudut ikatan, dan sudut torsi yang terbentuk pada ikatan hidrogen di kedua molekul hingga titik energi minimum ditemukan. Berdasarkan data hasil pengamatan, untuk sistem metanol-metanol didapatkan panjang ikatan hidrogen sebesar  2,3  Ǻ  dengan  energi  sebesar  1,8414  kkal/mol,  sudut  ikatan  sebesar  112,4  θ dengan  energi  sebesar  9.46454  kkal/mol,  dan  sudut  torsi  sebesar  338,5  φ  dengan energi  sebesar  9.453914  kkal/mol.  Sedangkan  untuk  sistem  etanol-etanol  didapatkan panjang  ikatan  hidrogen  sebesar  2,8  Ǻ  dengan  energi  sebesar  455.941282  kkal/mol, sudut  ikatan  sebesar  121.9  θ  dengan  energi  sebesar  455.979291  kkal/mol,  dan  sudut torsi sebesar 261.7 φ dengan energi sebesar 455.977901 kkal/mol.
Kata  Kunci  : ikatan  hidrogen,  molekul,  jari-jari,  sudut  ikatan,  torsi  ikatan,  energi minimum

## PENDAHULUAN
Ikatan  kimia  dan  gaya  antar molekul  merupakan  ilmu  kimia  yang mempelajari  tentang  bagaimana  suatu atom  dapat  berikatan  dan  berinteraksi dengan  atom  lain.  Gaya  antar  molekul adalah gaya elektromegnetik yang terjadi antar  molekul  atau  antar  bagian  yang terpisah  jauh  dari  suatu  makromolekul. Dengan  adanya  gaya  antar  molekul tersebut  dapat  mempengaruhi  sifat  fisika dan kimia dari suatu senyawa. Fenomena gaya antar molekul tidak dapat dijangkau oleh  panca  indera  tanpa  atau  dengan menggunakan instrumen. Fenomena gaya antarmolekul  yang  terjadi  antar  partikel penyusun  zat  berpengaruh  terhadap  sifat fisik  dan  sifat  kimia  zat  tersebut. (Eckberg,  Zemmer,  Reeves,  &  Ward, 1994;  Nyasulu&  Macklin,  2006;  Moore &Victorsen, 2007).
Salah  satu  sifat  fisika  senyawa yang di pengaruhi oleh gaya antarmolekul  adalah  fase  senyawa  yang berbentuk padat, cairmaupun gas. Fenomena  yang  direpresentasikan  pada tingkat  mikroskopik  yang  berpengaruh terhadap  sifat  kimia  zat  adalah  ikatan hidrogen  intra-  dan  antar  molekul (Muchson, Muhammad, 2013).  Beberapa contoh  ikatan  lainnya  yang  juga  terkait diantaranya  adalah  ikatan  ion  dan  ikatan kovalen.    Namun  dari  kedua  ikatan tersebut,  ikatan  yang  sangat  umum dijumpai  dalam  kehidupan  sehari-hari adalah  ikatan  hidrogen  (termasuk  ikatan kovalen).    Salah  satu  contoh  senyawa yang dipengaruhiolehadanya ikatan hidrogen adalah etanol dan metanol Ikatan  hidrogen  adalah  ikatan yang  terjadi  antar  atom  hidrogen  pada molekul  yang  satu  dengan  salah  satu unsur (N,O,F) pada molekul yang lainnya yang  merupakan  gaya  dipol-dipol  yang paling  kuat  (Effendy,  2006).    Selain  itu menurut Prananto (2013), ikatan hidrogen digambarkan sebagai suatu bentuk interaksi elektrostatik antara atom
hidrogen  yang  terikat  pada  atom-atom elektronegatif dengan atom elektronegatif lainnya.    Sedangkan  menurut  Kurniawan dan  Nur  (2005),  pada  ikatan  hidrogen terdapat  karakteristik  proton  penyusun atomnya,  yaitu  gerakan-gerakan  dinamis proton  dalam  ikatan.  Ikatan  hidrogen yang  terjadi  antar  molekul  ini  umumnya berbentuk interaksi dengan gambar putus-putus  yang  sulit  diamati  dengan mata telanjang.Hal ini dikarenakan ikatan tersebut termasuk dalam kajian mikroskopik.
Ikatan  hidrogen  ini  memiliki peranan penting pada penentuan struktur, sifat,  dan  fungsi  suatu  molekul.  Hal  ini sejalan  dengan  apa  yang  disebutkan  oleh Karna  Wijaya  (2003)  yang  mengatakan bahwa ikatan hidrogen merupakan ikatan yang  berperan  penting  dalam  penentuan struktur dan aktivitas biologi,
selforganization ,  di  dalam  ilmu  bahan, ilmu  fisika,  dan  ilmu  kimia.Dewasa  ini seiring dengan makin berkembangangnya teknologi, ilmu kimia tidak lagi diidentikkan  dengan  riset  laboratorium. Hal  ini  ditunjukkan  dengan  sudah  mulai banyaknya peneliti kimia yang melakukan  riset  dengan  menggunakan komputer. Para peneliti tersebut umumnya  mengkaji  ilmu  kimia  secara teoritis dengan menggunakan eksperimen komputer (komputasi kimia).
Adanya  komputasi  kimia  ini diharapkan  dapat  menjadi  sarana  yang dapat  menghubungkan  antara  ilmu  kimia teori  dengan  eksperimen  laboratorium. Salah  satu  contohnya  adalah  program komputasi ikatan hidrogen untuk mengkaji  ikatan  hidrogen  secara  teoritis dengan  bantuan software .    Studi  tentang ikatan  hidrogen  pun  telah  dilakukan secara  intensif,  mulai  dari  beberapa  tipe ikatan  hidrogen  yang  berperan  dalam aktivitas molekul biologi hingga eksplorasi  ikatan  hidrogen  lebih  lanjut berkaitan dengan kekuatan ikatan, geometri  bahkan  arah  ikatan  terhadap suatu molekul.
Penelitian  ini  lakukan  dengan tujuan  untuk  membuat  model  persamaan ikatan  hidrogen  sistem  Metanol-Metanol dan  sistem  Etanol-Etanol  sehingga  dapat diketahui  sifat-sifat  fisik  dan  kimianya berdasarkan energi terendah yang diperoleh.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan perangkat komputer dengan spesifikasi Intel Celeron CPU 2,2 GHz, hard  disk 500  GB,  memory  2  GB RAM  dengan  sistem  operasi Windows  7 Ultimate untuk  operasi  program  dan penulisan  laporan.  Sedangkan  program yang  digunakan  adalah  aplikasi Hyper Chem versi 8.0forWindows 7 .Berdasarkan prosedur yang telah dibuat,  langkah  awal  penelitian  ini dilakukan dengan membuat atau menggambar  kedua  molekul  terlebih dahulu  dan  dirancang  agar  ikatan hidrogennya terbentuk.Setelah ikatan terbentuk,  dilakukan  perhitungan  jarak ikatan  hydrogen  (Å),  sudut  (θ)  dan  torsi (φ)  antar  molekul  yang  bertujuan  untuk memperoleh energy minimum dari ketiga pengukuran tersebut.Kemudian dilanjutkan dengan mengolah data dengan  menggunakan Microsoft  Excel untuk mendapatkan kurva energi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  data  hitung  energi yang  didapat  dari  pengoperasian  aplikasi HyperChem8.0 maka  didapatlah  data untuk  ikatan  hidrogen  dengan  energi terkecil  untuk  sistem  Metanol-Metanol adalah sebesar 2,3 Ǻ dengan besar energi sebesar 1,8414 kkal/mol dan pada sistem Etanol-Etanol  ikatan hidrigen sebesar 2,8 Ǻ  dengan  besar  energy  455.941282 kkal/mol.
Dari  data  tersebut    dapat  dilihat bahwa terdapat perbedaan panjang ikatan hidrogen  yang  terjadi  antar  dua  molekul tersebut.  Pada  sistem  Metanol-Metanol panjang  ikatan  hidrogen  yang  diperoleh lebih  kecil  dibandingkan  dengan  pada sistem  Etanol-Etanol.  Hal  ini  dapat terjadi  karena  adanya  perbedaaan  ukuran molekul  dan  berat  molekul  diantara keduanya,  dimana  metanol  memiliki berat  molekul  yang  lebih  kecil  daripada etanol.  Struktur  senyawa  etanol  hampir mirip  dengan  senyawa  metanol  akan tetapi  pada  senyawa  etanol  terdapat penambahan panjang ikatan akibat adanya penambahan satu atom C sekunder.  Hal  ini  sejalan  dengan  apa yang  yang  disebutkan  oleh    Tahir, I.,Wijaya,  K  dan  Yahya,M.Utoro  (2002) menyatakan  bahwa  rantai  suatu  senyawa akan bertambah panjang jika terjadi atom C  sekundernya  bertambah  sehingga dalam satu deret homolog berat molekulnya akan bertambah maka estimasi  titik  leleh  (K)  senyawa  akan bertambah  dan  adanya  ikatan  hidrogen yang  terbentuk  menyebabkan  terjadinya kenaikan titik leleh senyawa organik.
Munurut Santoso A(1999)
menyatakan bahwa adanya ikatan hidrogen  antarmolekul  yang  tebentuk akibat  adanya  gaya  elektrostatik  antara dipol-dipol  menyebabkan  kenaikan  titik didih  suatu  senyawa.  Titik  didih  metanol berada  pada  suhu  64,7 0 C  (Utomo,
D.P.,2011),  sedangkan  titik  didih  etanol sebesar  78 0 C  (Malle,  D.,  Kapelle,  I.B.D dan Lopulalan,F.2014). hal ini menunjukkan jika panjang ikatan hidrogen pada sistem metanol dan sistem etanol berbeda. Menurut Hoffmann, M.M dan Conradi,
M.S, (1998), ketergantungan suhu data,
diekstrapolasikan  pada  kerapatan  cairan seperti  konstanta  dan  besarnya  ikatan hidrogen  masing-masing  12,8kJ/mol  dan 16,8 kJ/mol dalam metanol dan etanol .
Gambar 1. Jari-jari ikatan hidrogen pada molekul metanol-metanol pada panjang ikatan 2.3 Å  dan etanol-etanol pada panjang ikatan 2.8 Å
Sistem Metanol-Metanol Sistem Etananol-Etanol Jari-jari (r)(Å) Energi ( E ) Jari-jari (r)(Å) Energi ( E ) 2,0 2.2247 3.1 456.080461 2,1 1.9871 3 456.016034 2,2 1.8768 2.9 455.965713 2,3 1.8414 2.8 455.941282 2,4 1.8483 2.7 455.960281 2,5 1.8779 2.6 456.048520 2,6 1.9183 2.5 456.243625
Tabel 1.  Jari-Jari Ikatan dan Energi pada Sistem Metanol-Metanol dan Etanol-Etanol
Grafik 1. Hubungan Panjang Ikatan dengan Energi Minimum pada Sistem Metanol- Metanol dan Etanol-Etanol
Selanjutnya  setelah  didapatkan  ikatan hidrogen  dengan  besar  energi  minimum pada  kedua  sistem,  ikatan  hidrogen tersebut  di- constrain agar  tidak  terjadi perubahan  signifikan  saat  menghitung sudut ikatan. Hal ini perlu dilakukan agar tidak  terjadi  pergeseran  atau  perubahan data  yang  menyebabkan  data  awal menjadi  hilang.Selain  itu  juga  untuk menjaga  agar  panjang  ikatan  tetap konstan saat dilakukan pergeseran.
Setelah melalui perhitungan dengan  menggunakan  program    pada kedua  sistem  yang  dibahas,  untuk  sudut ikatan  pada  sistem  Metanol-metanol dengan energi  minimum  sebesar 9,46454 kkal/mol  diperoleh  sudut  ikatan  sebesar 112,4º.  Sedangkan,  untuk  sudut  ikatan pada  sistem  Etanol-etanol  dengan  energi minimum  sebesar  455,929792  kkal/mol terjadi  pada  sudut  121,9º.    Menurut Prananto,  Y.  Ponco  (2013)  bahwa perbedaan  sudut  ikatan  yang  terbentuk dikarenakan  secara  umum  banyak  ikatan hidrogen  yang  terbentuk  mengalami penyimpangan terhadap linearitasnya dan perpindahan  sudut    D-H---A  karena pengaruh faktor conical correction .
Pada  saat  terjadinya  interaksi dengan  akseptor  pembentukan  ikatan
hydrogen  yang  linier  membutuhkan kedudukan  posisi  yang  tetap  ( fixed ). Sedangkan kemungkinan posisi kedudukan  ikatan  hidrogen  yang  non- linier  terkadang  membentuk  seperti kerucut  di  sekitar  area  interaksi  linear yang  terjadi.  Adanya  kerucut  yang memiliki  ukuran  yang  lebih  besar  akan berpengaruh  terhadap  besarnya  sudut ikatan. Hal ini menyebabkan terbentuknya  interaksi  yang  berpeluang menyebabkan  terjadinya  pembentukan ikatan  hidrogen.  Ikatan  hidrogen  yang memiliki poros yang tidak linier menyebabkan terjadinya pemutusan ikatan karena jenis ikatannya berada pada kriteria ikatan yang lemah.
Gambar 2. Sudut ikatan hidrogen pada molekul metanol-metanol pada sudut iakatan 112,4º dan etanol-etanol pada sudut ikatan121,9º
Tabel 2.Hubungan Sudut Ikatan dengan Energi Minimum pada Sistem Metanol-Metanol dan Etanol-Etanol
Grafik 2.Hubungan Sudut Ikatan dengan Energi Minimum pada Sistem Metanol-Metanol dan Etanol-Etanol
Gambar 3. Sudut torsi ikatan hidrogen pada molekul metanol-metanol pada sudut torsi 338,5º dan etanol-etanol pada sudut torsi 261,7º dan 261,8º Sistem Metanol-Metanol Sistem Etanol-Etanol Torsi (φ) Energi Torsi (φ) Energi (E) 338,1 9.453918 262.1 455.977907 338,2 9.453916 262 455.977905 338,3 9.453915 261.9 455.977903 338,4 9.453915 261.8 455.977902 338,5 9.453914 261.7 455.977901 338,6 9.453915 261.6 455.977901 338,7 9.453915 261.5 455.977902 338,8 9.453916 261.4 455.977903 338,9 9.453918 261.3 455.977906 Tabel 3.Hubungan Sudut Torsi dengan Energi Minimum pada Sistem Metanol-Metanol dan Etanol-Etanol
Grafik 3.Hubungan Sudut Torsi dengan Energi Minimum pada Sistem Metanol- Metanol dan Etanol-Etanol
Selanjutnya  setelah  didapatkan panjang  ikatan  dan  sudut  ikatan  dengan energi  minimum,  dilakukan  variasi  torsi dengan menjadikan salah satu dari kedua molekul pada sistem menjadi bidang atau titik tumpu terjadinya perputaran molekul.  Berdasarkan  titik  tumpu  ini, molekul yang lainnya akan dapat berputar hingga sudut 360º sesuai titik tumpu pada ikatan  O-H  pada  molekul  pertama.    Dari hasil  variasi  berputaran  molekul  ini diperoleh  bahwa  energi  minimum  dari sistem  metanol-metanol  terhadap  faktor sudut torsi ikatan hidrogen adalah sebesar 9.453914kkal/mol  yang terjadi pada torsi sebesar 338,5 (φ). Sedangkan pada sistem etanol-etanol  sudut  torsi  ikatan  yakni
sebesar 261.7(φ) dengan energi minimum sebesar 455.977901 kkal/mol.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil uji pada HyperChem  8,0 yang  telah  dilakukan pada  sistem  metanol-metanol  dan  pada sistem  etanol-etanol  berturut-turut  untuk panjang  ikatan  hidrogen    yang  terbentuk didapatkan  panjang  ikatan  sebesar  2,3  Ǻ dan  sebesar  2,8  Ǻ  dengan  energi minimumsebesar  1,8414  kkal/mol  dan sebesar 455.941282 kkal/mol.
Selanjutnya  untuk  sudut  ikatan  pada kedua  sistem  didapatkan  sudut  masing- masing  sebesar  112,4º  pada    metanol-
metanol  dan  121,9º  pada  etanol-etanol dengan  energi  minimum  berturut-turut sebesar 9,46454
kkal/mol dan 455,929792  kkal/mol.    Sedangkan  untuk sudut torsi yang didapatkan berturut-turut pada  methanol-metabol  dan  etanol- etanol,  yakni  torsi  sebesar  338,5  (φ) dengan energi minimum sebesar 9.453914kkal/mol  dan  torsi  sebesar 261.7(φ) dengan energi minimum sebesar 455.977901 kkal/mol.

## DAFTAR PUSTAKA
Aman,  Susanto.  1999. Pengeruh  Ikatan Hydrogen  Terhadap  Titik  Didih dan,  Titik  Leleh  dan  Kelarutan Senyawa. Journal.um.ac.id.  Vol. 28,No 1(1999).
Eckberg,  C.;  Zemmer,  J.;  Reeves,  J.;  & Ward,  C.  1994. An  Intermolecular Forces  Study  using  IBM  PSL. Journal  of  Chemical  Education .
71(9):A225-A237 Effendy.  2006. Teori  VSEPR  Kepolaran, dan Gaya Antarmolekul. Bayumedia Publishing. Malang. Hoffmann, M.M dan Conradi, M.S. 1998 .
Are There Hydrogen Bonds inSupercritical Methanol and Etanol . J.  Phys.  Chem.  B ,  1998, 102 (1), pp 263–271
Kurniawan dan Nur.2005. Studi Pemodelan Dinamika Proton Dalam  Ikatan  Hidrogen  H 2 O Padatan Satu Dimensi .Jurnal Berkala  Fisika  Vol.  8  No.3  Hal. 107-117
Malle,
D., Kapelle, I.B.D dan Lopulalan,F. 2014 .Pembuatan Bioetanol  dari  Limbah  Air  Kelapa Melalui Proses Fermentasi .Ind.J.Chem. Res.,2014.2.155-159 Muchson, Muhammad. 2013. Pengembangan Multimedia
Pembelajaran Interaktif Topik Gaya Antarmolekul pada Matakuliah Ikatan Kimia . Universitas Negeri Malang.
Malang.
Pranoto. 2013. Ikatan Hidrogen .  Malang
: Universitas Brawijaya
Tahir,  I.,Wijaya,  K  dan  Yahya,M.Utoro
.2002. Hubungan Kuantitatif Antar Struktur  Molekul  dan  Titik  Leleh dari Berbagai Senyawa Organik .Indonesia Journal of Chemistry. 2002. 2(2),83-90. Utomo,  D.P.,  2011. Analisis  Matematis dan Ekonomis Penggunaan Metanol dan Etanol pada Komppor  “HD” .  Jurnal  Teknik Industri.  Vol.  11.  No.1  Februari
2011 : 50-55.
Wijaya, Karna, dkk. 2003. Studi
Mekanisme  Migrasi  Proton  Ganda Pada  Struktur  Supramolekul  Asam
Asetat-Air dan Asam Asetat- Ammoniak  dengan  Metode  Ab
Initio . Indonesian Journal Of
Chemistry. Vol. 3 (2) Hal. 102-110