LAPORAN PRAKTIKUM CHEMSKETCH

ACC               NILAI

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK

PENGGUNAAN SOFTWARE KIMIA

DALAM PENGGAMBARAN STRUKTUR MOLEKUL

Tujuan Percobaan : Mempelajari dan mengaplikasikan pengetahuan dan ketrampilan menggambar struktur  molekul senyawa kimia menggunakan software Chemsketch.

Pendahuluan

Perkembangan teknologi masa ini banyak mempermudah segala aktivitas manusia, terutama dalam bidang pendidikan. Teknologi yang berkembang dalam bentuk hardware maupun software dapat menunjang kemajuan pendidikan termasuk dalam bidang ilmu kimia. Struktur molekul kimia yang awalnya digambarkan secara sederhana dalam bentuk 2D ataupun 3D dengan bantuan alat peraga, kali ini dapat divisualisasikan dengan praktis dan mudah melalui software yang berbasis kimia.

Software berbasis kimia yang saat ini banyak sekali tersedia dapat digunakan  untuk menggambarkan struktur molekul. Software ini banyak tersedia dalam bentuk komersial, freeware (gratis) maupun shareware (gratis dalam jangka waktu tertentu atau gratis  untuk software versi terbatas). Software yang dapat  digunakan untuk menggambar struktur molekul yang bersifat freeware salah satunya adalah Chemsketch  (Tahir, 2011).

ChemSketch merupakan program freeware yang digunakan untuk memvisualisasikan struktur kimia suatu molekul atau senyawa. ChemSketch juga dapat menampilkan struktur molekul dalam bentuk 2 dimensi dan 3 dimensi, sehingga molekul lebih terlihat seperti sebenarnya. Struktur molekul yang telah dibuat dapat disimpan dalam berbagai format seperti *.mol dan *.s3d (State University,2009).

Software  ChemSketch  dapat   dioperasikan  seperti  program-program   lain   pada   komputer, pengguna software terlebih dahulu harus menginstall sofware ChemSketch. Cara memulai program ChemSketch yang telah terinstall yaitu pilih aplikasi pada desktop ChemSketch  maka   jendela   program   ChemSketch   akan   terbuka. Langkah awal untuk membuat bentuk molekul dalam bentuk 3D (misalkan molekul CH4) yaitu klik atom C pada mode Struktur yang ada di tool kiri dan klik sekali pada area kerja hingga menghasilkan rumus molekul CH4. Penambahan atom hidrogen bisa melalui menu Tools untuk membuat bentangan rumus struktur, seleksi rumus struktur, klik menu Tools dan pilih Struutre Properties maka akan muncul menu pop up dan pada tab Common beri centang All  Show  Carbons.  Optimisasi   struktur   3D   dilakukan dengan   cara   klik   menu Tools kemudian klik 3D structure optimization, jika ada pilihan (klik yes untuk menghilangkan atom H saat optimisasi 3D-nya), kemudian buka 3D Viewer Acd Lab dari Start menu dan kembali ke Chemsketch 2D untuk menyalin 2D ke 3D. Perintah rotasi dapat digunakan untuk menunjukkan berbagai properties bentuk molekul seperti panjang ikatan dan sudut yang dibentuk oleh 3 buah atom dengan ChemSketch ini (Martoprawiro, 2008).

Mode operasi pada ChemSketch dibedakan menjadi dua yaitu  Structure dan Draw. Mode operasi Structure  digunakan untuk menggambarkan rumus struktur 2-Dimensi dan 3-Dimensi suatu molekul atau senyawa. Mode operasi Draw selain untuk menggambar rumus struktur molekul juga dapat digunakan untuk menambah beberapa teks pendek (biasanya untuk memberi nama suatu molekul), simbol, gambar dan lain sebagainya (State University,2009)

ChemSketch digunakan untuk program yang berhubungan dengan kimia, salah satunya kegunaannya adalah menyisipkan peralatan gelas yang biasa digunakan dalam praktikum kimia. Langkah pertama ubah mode dari Structure menjadi Draw. Pilih menu Template di bagian atas (deretan menu), pilih Template Window, pilih Lab kit. Pilih peralatan gelas yang diinginkan. Reaksi kimia juga dapat digambar dengan menggunakan mode Draw. Caranya sama hanya menambahkan anak panah untuk melambangkan bahwa reaksi tersebut reaksi searah, bolak-balik, atau resonansi (ACD/ChemSketch Tutorial,2008).

Banyak ikon yang terdapat pada program ChemSketch dan penting untuk mengetahui fungsi dari setiap ikon tersebut. Ikon  dan  merupakan ikon normal yang digunakan dalam ChemSketch. Ikon ini dapat digunakan untuk menggambar struktur kimia hidrokarbon dalam berbagai ikatan, baik ikatan tunggal, rangkap dua maupun rangkap tiga dalam 2-Dimensi. Klik pada worksheet (lembar kerja) kosong maka akan muncul molekul CH₄, klik pada molekul tersebut jika ingin menambahkan gugus alkil. Klik pada rantai ikatan jika ingin menambahkan ikatan menjadi rangkap dua maupun rangkap tiga. Pertama memulai pada worksheet akan secara otomatis pada atom C menggambarkan molekul CH₄, untuk mengganti input sesuai atom yang diinginkan, maka klik atom pada kolom sebelah kiri. Atom yang terdapat pada kolom sebelah kiri dapat digunakan seperti O, N, H, F, Na, P,S, Cl, K dan masih banyak lain. Jika atom yang diinginkan maka klik ikon tabel unsur periodic dan pilih atom yang diinginkan. Gugus fungsi yang lain pun dapat dipilih sesuai kebutuhan di kolom vertikal sebelah kanan, seperti gugus hidroksil, gugus propil, karboksil, amina, alkil, dan terdapat pula struktur siklik untuk cincin berantai 5, 6 dan aromatik benzena (ACD/ChemSketch Tutorial,2008)

Menurut Hermin Hardyanti (2017), berdasrkan penelitiannya ia menyebutkan bahwa Chemsketch sebagai media pembelajaran berbasis program komputer  merupakan software pemodelan dan visualisasi struktur senyawa kimia. Penggunaan Chemsketch sebagai media pembelajaran mempunyai  kemampuan mengubah struktur 2 dimensi menjadi 3 dimensi sehingga memudahkan memahami konsep secara konkret. Penggunaan ChemSketch dapat meningkatkan pemahaman bagi pelajar dan mempermudah proses pemahaman dari pelajaran kimia terutama materi ikatan kimia.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja pada praktikum ini adalah menggambar struktur molekul kimia dalam bentuk 2D atau 3D dengan menggunakan manual ACD ChemSketch

Alat

Laptop atau PC dan aplikasi ACD ChemSketch.

Prosedur Kerja

Langkah pertama ialah menghidupkan laptop atau PC yang telah terpasang aplikasi ACD ChemSketch. Kemudian buka aplikasi ACD ChemSketch dan gunakan secara manual untuk menggambar struktur kekule dan struktur 3-D (ball and stick) masing-masing senyawa berikut :

-          Propana

-          Butanol

-          Propanon

-          Asam asetat

-          Butanal

-          Metil metanoat

-          2-butanamina

-          2-klorofenol

-          Nitrobenzene

-          Naftalena

Waktu yang Dibutuhkan

Estimasi waktu yang dibutuhkan untuk praktikum ini adalah sebagai berikut.

No	Jam	Keterangan	Waktu
1	07.00-07.10	Pengisian presensi	10 menit
2	07.10-07.20	Persiapan kelengkapan praktikum	10 menit
3	07.20-07.40	Pengarahan oleh asisten	20 menit
4	07.40-09.20	Pengerjaan setiap percobaan	1 jam 40 menit
5	09.20-09.40	Pemberian ACC dan pengarahan oleh asisten	20 menit
Total			2 jam 40 menit

Hasil

No	Nama	Struktur Kekule	Struktur 3D (Ball and Stick)
	Propana
	butanol
	propanon
	asam asetat
	butanal
	metil metanoat
	2-butanamina
	2-klorofenol
	nitrobenzena
	naftalena

Pembahasan

Pemodelan molekul adalah suatu cara untuk menggambarkan perilaku molekul atau sistem molekul sebagai pendekatan dengan keadaan yang sebenarnya. Pemodelan molekul dapat dilakukan dengan menggunakan metode-metode mekanika kuantum, mekanika molekuler, minimasi, simulasi, analisis konformasi serta beberapa metode kimia komputasi lain yang memprediksi perilaku molekul. Pemodelan molekul dengan metode mekanika molekuler medan gaya digunakan untuk molekul besar yang tidak mungkin dihitung dengan metode mekanika kuantum. (Kasmui dkk, 2010).

Aplikasi ChemSketch berguna dalam menggambarkan struktur molekul sebagai pemodelan suatu molekul. Penggunaan software ChemSketch pada percobaan ini diaplikasikan pada berbagai pemodelan struktur atom dari yang sederhana hingga struktur atom siklik seperti senyawa-senyawa  aromatik. Percobaan yang pertama dilakukan adalah menggambarkan struktur atom senyawa hidrokarbon seperti alkan, input pertama yang digunakan adalaha atom C, sebelum itu pastikan terlebih dahulu bahwa mode operasi pada mode                   . Penggambaran molekul alkana seperti propana memerlukan lebih dari satu atom, untuk menambahkan atom C dapat dengan mengklik kembali atom C pada lembar kerja. Templates dalam penggambaran rantai terdapat 3 jenis, yaitu draw normal ( ), draw continous ( ), dan draw chains ( ).  Mode draw normal, penambahan atom C harus diblok pada atom C sebelumnya dan ditarik sembarang hingga membentuk ikatan. Sedangkan pada mode draw continuous hanya langsung menambahkan atom C pada lembar kerja dan secara otomatis akan terikat pada atom C sebelumnya. Struktur propana digambarkan menggunakan atom C yang dibuat dengan rantai tunggal sehingga berbentuk seperti ini   .

Mode draw chains diterapkan pada percobaan kedua yaitu penggambaran struktur molekul butanol. Cara menggambar butanol tidak jauh berbeda dengan penggambaran propana, hanya saja pada butanol ditambahkan gugus fungsi OH. Pertama membentuk struktur 4 atom C kemudian klik atom O pada tools structure dan tambahkan atom O pada ujung rantai sehingga membentuk struktur .

Struktur selanjutnya yaitu struktur molekul propanon, pada molekul propanon terdapat gugus fungsi ikatan rangkap atom O dengan atom C. Penggambaran strutur molekul ini sama halnya dengan penggambaran struktur yang sebelumnya. Ikatan rangkap dua antara atom O dan C dibuat dengan mengklik ikatan tunggal maka rantai ikatan akan berubah.

                            

Cara penggambaran untuk struktur molekul berikutnya serupa dengan cara yang sebelumnya, perbedaannya terletak pada gugus fungsi setiap molekul. Struktur molekul butanal terdiri dari 4 atom C dan memiliki gugus fungsi berupa ikatan rangkap dengan O pada ujung rantai atom C, sehingga bila digambarkan struktur molekul dari butanal yaitu . Penggambaran struktur metil metanoat yaitu dengan membuat rangkaian input atom C-O-C kemudian ditambahkan atom O pada ujung C dan ditambahkan ikatan rangkap, hasilnya yaitu .

Senyawa seperti asam asetat yang memiliki gugus fungsi COOH dapat menggunakan tools edit atom label ( ) untuk mengganti gugus fsuatu senyawa dengan cepat dan secara otomatis. Atom yang ingin diganti diklik dengan perintah kemudian cari senyawa yang diinginkan dan klik tombol insert maka atom tersebut akan terganti.

                                                         

Struktur molekul 2-butanamina terdiri dari 4 atom C dan NH₂ yang terikat pada atom C nomor 2. Penggambaran struktur molekul tersebut sama seperti yang sebelumnya kemudian tambahkan atom N yang ditarik dari atom C nomer 2, maka akan tergambar struktur berikut.

Percobaan selanjutnya adalah menggambarkan struktur molekul 2-klorofenol. Pembuatan struktur senyawa siklik dapat dengan mengklik icon benzene ( ) yang terdapat pada tools structure sebalah kanan. Gugus fungsi OH ditambahkan pada salah satu rantai C dan ditambahkan atom Cl pada atom C berikutnya.

2

1

Percobaan menggambarkan nitrobenzena sama seperti menggambarkan 2-klorofenol. Penggambaran struktur menggunakan tools structure benzene. Gugus fungsi NO₂ didapat dengan menggunakan tools edit atom label yang semula ditambah atom C kemudian diganti dengan NO₂, sehingga gambar struktur adalah sebagai berikut.

Penggambaran naftalena pada percobaan ini dilakukan dengan cara menggabungkan dua molekul benzene. Langkah awal adalah mengklik molekul benzene dengan tools structure benzene, kemudian tambahkan molekul benzene dengan salah satu sisi rantai molekul pertama ditimpa dengan sisi rantai molekul lainnya, sehingga terbentuk naftalena.

Software ChemSketch  juga menyediakan tools untuk pemberian nama otomatis untuk setiap struktur. Pemberian nama tersebut dilakukan dengan meng-klik icon select/move ( ) kemudian drag struktur yang ingin diberi nama dan klik ikon generade name of structure ( ) maka nama struktur dari molekul tersebut akan muncul dibawah strukturnya. Penamaan struktur juga dapat dilakukan dengan cara manual yaitu dengan meng-klik draw kemudian edit text ( ) dan beri nama sesuai yang diingkan, dengan begitu nama struktur secara manual dapat dituliskan.

Pemodelan struktur molekul pada ChemSketch terdapat dua tipe yaitu 2D dan 3D. Struktur molekul dibuat di lembar kerja merupakan struktur molekul 2D. Struktur molekul 3D dapat ditampilkan dengan cara meng-klik icon select/move kemudian klik tools 3D viewer ( ). Applikasi Chemsketch akan secara otomatis beralih ke ChemSketch 3D viewer dan menampilkan struktur molekul yang telah dibuat dalam bentuk 2D menjadi 3D.

                               

Pemodelan struktur molekul 3D memiliki beberapa pilihan style, struktur molekul dapat digambarkan dengan dengan fireframe ( ), sticks ( ), balls and sticks ( ), spacefill ( ), dots only ( ), dan disks ( ). Rotasi dari visualisasi 3D struktur molekul juga dapat dilakuan dengan menggunakan tools auto rotation ( ) atau auto rotation and change style ( ) untuk merotasi dan berganti style secara otomatis. 

Kesimpulan

Software ChemSketch merupakan salah satu software berbasis bidang kimia yang dapat dimanfaatkan untuk memvisualisasikan struktur molekul dari senyawa kimia dalam bentuk 2D dan 3D. Chemsketch menyediakan banyak tools yang dapat digunakan untuk mengetahui struktur molekul, bentuk molekul, rumus struktur, nama molekul, serta jarak dan sudut dari suatu senyawa. Penggambaran struktur molekul pada ChemSketch dapat mempermudah pembelajaran dan pemahaman mengenai bentuk molekul yang menyerupai bentuk sebenarnya.

Referensi

ACD/ChemSketch. 2008. Tutorial Drawing Chemical Structures And Graphical Images.[Serial Online] Diakses pada tanggal 10 September 2018

http://www.acdlabs.com/download/chemsk.html

Hermin Hardyanti, Utami, dkk. 2017. Pengaruh Chemsketch dalam Penulisan Struktur Kimia pada Metode Resitasi terhadap Hasil Belajar Siswa Kelas X SMA Negeri 5 Makassar. Makassar: Universitas Negeri Makassar

Kasmui dkk, 2010. Perubahan Ukuran Rongga Pada Modifikasi Molekul Zeolit Zsm-5 Dengan Variasi Rasio Si/Al Dan Variasi Kation Menggunakan Metode Mekanika Molekuler.

Martoprawiro. 2008. Chemsketch: Membuat Molekul di Windows. [Serial Online] Diakses pada tanggal 11 September 2018

State University. 2009. ChemSketch Tutorial. [Serial Online] Diakses pada tanggal 10 September 2018

http://www.erfolgkimia.com/chemsketch.html

Tahir, I. 2011. Pemanfaatan Software Kimia Komputasi Melalui Visualisasi Model Molekul, 1. Yogyakarta: UGM

Saran

            Praktikan sebaiknya mempersiapkan terlebih dahulu keperluan yang digunakan pada percobaan, seperti halnya Laptop, baterai laptop, software hingga lembar pengamatan, sehingga waktu untuk praktikum berjalan efisien. Praktikan seharusnya memperhatikan setiap arahan dan imbauan dari asisten agar praktikum berjalan kondusif dan tujuan dari praktikum dapat tercapai,

Nama Praktikan

Erna Rosinawati N. (171810301043)