Makalah TIK - karinakiki
advertisement
KOMPUTASI PEMODELAN STRUKTUR MOLEKUL Makalah ini Dibuat untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknologi Informasi dan Komunikasi Dosen Pembimbing : Drs. Syahmani, M.Si Oleh Nama : Karina Nurul Fajar NIM : A1C311216 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT BANJARMASIN 2012 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua. Sholawat dan salam kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga akhir zaman. Alhamdulillahirabbil’alamin. Berkat rahmat dan karunia yang diberikan oleh-Nya-lah makalah ini akhirnya dapat terselesaikan. Makalah ini disusun guna memenuhi tugas dalam mata kuliah Aplikasi Komputer / Teknologi Informasi dan Komunikasi. Dalam penulisan makalah ini, penulis mengambil tema tentang komputasi kimia, khususnya tentang pembuatan model struktur molekul. Sebagai mahasiawa di Program Studi Pendidikan Kimia, sangat penting bagi penulis untuk mempunyai pengetahuan dan penguasaan yang cukup dalam komputasi kimia, khususnya dalam pemodelan struktur molekul. Saat ini, sudah cukup banyak perangkat lunak yang dikembangkan untuk pemodelan struktur molekul. Diantara banyak perangkat lunak tersebut, ada dua macam perangkat lunak yang diberikan oleh dosen pada mata kuliah Teknologi Informasi dan Komunikasi yaitu ChemOffice dan HyperChem. Dengan penulisan makalah ini, diharapkan kita dapat meningkatkan pemahaman dan pengetahuan mengenai komputasi pemodelan struktur molekul, serta dapat mengaplikasikannya dengan baik. Penulis menyadari bahwa pada makalah ini masih terdapat banyak kekurangan. Namun demikian penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat. Amin. Banjarmasin, Juli 2012 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Di alam ini terdapat bermacam-macam senyawa kimia. Senyawa kimia yang terdapat di alam ini mempunyai beragam bentuk yang sangat unik, bahkan terkadang senyawa kimia mempunyai bentuk molekul yang cukup rumit untuk digambarkan. Misalnya saja sukrosa. Senyawa karbohidrat yang terdapat dalam gula tebu ini memiliki rumus molekul C12H22O6 ini memiliki struktur yang cukup rumit untuk digambar secara manual. Gambar 1. Struktur molekul sukrosa. Jika kita harus menggambar struktur molekul senyawa yang cukup kompleks seperti sukrosa ini mungkin dapat kita kerjakan secara manual dengan mudah. Namun gambar molekul yang dibuat dengan cara manual mungkin hasilnya tidak akan terlalu rapi, apa lagi jika kita tidak punya keterampilan menggambar yang baik. Karena itu, untuk mempermudah kita dalam membuat gambar struktur molekul senyawa-senyawa yang cukup rumit seperti ini, kita mungkin akan memerlukan perangkat lunak (software) yang dapat membuat gambar struktur molekul yang kita inginkan, dan dapat kita kerjakan dengan menggunakan bantuan komputer. Untuk menjawab kebutuhan ini, sekarang ini sudah banyak perangkat lunak untuk komputasi kimia yang diciptakan untuk mempermudah kita menggambar molekul-molekul. Diantara banyak perangkat-perangkat lunak tersebut, dalam makalah ini akan dibahas tentang beberapa perangkat lunak yang dapat kita gunakan untuk membuat struktur molekul yaitu ChemOffice dan HyperChem. 1.2. Rumusan Masalah Masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah: 1. Software apa sajakah yang dapat digunakan untuk menggambar struktur molekul? 2. Apa sajakah fungsi-fungsi dari software tersebut? 3. Bagaimana cara menggunakan software tersebut? 1.3. Tujuan Penulisan Makalah ini dibuat dengan tujuan: 1. Untuk menyelesaikan tugas dalam mata kuliah Teknologi Informasi dan Komunikasi. 2. Untuk menambah pengetahuan tentang software-software yang berkaitan dengan kimia. 3. Untuk menambah pemahaman tentang software ChemOffice dan HyperChem. 1.4. Manfaat Penulisan Dengan pembuatan makalah ini, diharapkan dapat bermanfaat untuk: 1. Menambah dan memperluas wawasan tentang software kimia. 2. Mempermudah pemahaman tentang software ChemOffice dan HyperChem. BAB II ISI 2.1. Macam-macam Software Pembuat Struktur Molekul Sekarang ini, telah banyak software yang diciptakan orang untuk membuat struktur molekul. Software-software tersebut kini telah tersebar luas. Software-software tersebut diantaranya adalah: 1. ChemOffice ChemOffice merupakan salah satu software yang digunakan untuk membuat struktur kimia dengan mudah dan digunakan untuk menggambar secara 2 dimensi (2-D) dan 3 dimensi (3-D). ChemDraw merupakan salah satu program aplikasi dari ChemOffice, untuk menggambar struktur 2D dalam bidang ilmu kimia, terutama kimia organik, biokimia, dan polimer. 2. HyperChem Program HyperChem, merupakan program kimia yang dikembangkan oleh HyperCube Inc, untuk sistem operasi Windows 95/98, Windows NT, Windows XP, Windows Vista, Windows 7 dan Linux. HyperChem menyediakan fasilitas pembuatan model tiga dimensi (3D), perhitungan mekanika molekuler dan mekanika kuantum. 3. Jmol Jmol adalah software visualisasi struktur molekul dalam tiga dimensi yang ditulis dengan program Java. Fitur yang dimiliki software ini adalah membaca berbagai jenis file input dan output dari program-program kimia kuantum seperti VASP, serta animasi file multi-frame dan modus normal yang dihitung dari program kuantum. 4. Avogadro Avogadro adalah software kimia gratis, open source, tersedia dalam berbagai paltform sistem operasi merupakan editor molekul yang dirancang untuk digunakan secara fleksibel dalam kimia komputasi, pemodelan molekul, bioinformatika, ilmu material, dan bidang terkait lainnya. Avogadro yang tersedia dapat dijalankan pada sistem Windows, Linux, dan Mac OS X. 5. ChemSketch ChemSketch adalah software yang digunakan untuk mengambar dan memodelkan struktur kimia seperti software ChemOffice. Software ChemSketch dapat mengambar struktur kimia dalam bentuk 2D dan 3D. Program ini juga menyediakan struktur asam amino, alkaloid, karbohidrat, asam nukleat, DNA/RNA, lab kit (semua peralatan kimia berupa gelas), orbital, senyawa phospor, steroid, terpen, dll. Software ini juga menyediakan pengambaran kurva dan grafik. 6. ChemDoodle ChemDoodle adalah software yang digunakan untuk menggambar struktur kimia baik dalam bentuk 2D atau 3D. Software ini juga menyediakan tool-tool yang yang mudah digunakan seperti ikatan, berbagai macam bentuk cincin, orbital, spektra, grafik, tabel periodik dan masih banyak tool-tool yang lain yang memudahkan kita untuk menggunakannya. Software ini hampir mirip dengan software ChemSketch dan ChemOffice. Software ini bisa dijalankan di sistem Windows, Linux, OSX dan didukung oleh program Java. 2.2. ChemOffice ChemOffice merupakan software yang dikeluarkan oleh CambridgeSoft. ChemOffice merupakan salah satu software yang digunakan untuk membuat struktur kimia dengan mudah dan digunakan untuk menggambar secara 2 dimensi (2-D) dan 3 dimensi (3-D). ChemOffice terdiri atas tiga aplikasi kimia yaitu ChemDraw, Chem3D dan ChemFinder. Software ini dapat dijalankan pada sistem Macintosh dan Microsoft Windows. ChemDraw merupakan salah satu program aplikasi dari ChemOffice, untuk menggambar struktur dua dimensi dalam bidang ilmu kimia, terutama kimia organik, biokimia, dan polimer. Sedangkan, untuk membuat struktur tiga dimensi, dapat dilakukan dengan menggunakan Chem3D. 2.2.1. Fungsi-fungsi ChemOffice Dengan menggunakan Chemoffice, kita tidak hanya bisa membuat struktur molekul. Selain membuat struktur molekul, software ChemOffice sebenarnya masih memiliki beberapa fungsi yang lain. Fungsi-fungsi yang dapat dijalankan oleh Chemoffice adalah: 1. Membuat struktur molekul dua dimensi. 2. Membuat struktur molekul tiga dimensi. 3. Konversi struktur molekul ke nama. 4. Konversi nama senyawa ke strukturnya. 5. Simulasi spektrum massa. 6. Simulasi spektrum NMR. 7. Koleksi template. 2.2.2. Membuat Struktur Molekul dengan ChemOffice Membuat struktur molekul menggunakan ChemOffice tidak terlalu sulit. Misalnya saja membuat struktur dua dimensi dari senyawa 1 – propanol dengan menggunakan aplikasi ChemDraw. Senyawa 1 – propanol dengan rumus molekul C3H7OH memiliki struktur molekul seperti pada gambar 2. H2 C H3C H2 C OH 1-Propanol Gambar 2. Struktur dua dimensi 1 – propanol. Cara membuat struktur molekul dua dimensi menggunakan aplikasi ChemDraw dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut: 1. Buka aplikasi ChemDraw. 2. Untuk membuat rantai karbonnya, gunakan Text tool, kemudian ketik CH3. Gambar 3. Menggunakan Text tool pada ChemDraw. 3. Gunakan tool Solid Bond, kemudian klik pada huruf C, lalu tarik lurus ke kanan. Gambar 4. Membuat ikatan menggunakan Solid Bond. 4. Klik lagi Text tool, kemudian ketik C, lalu tarik lagi ke kanan. Ulangi sekali lagi hingga terbentuk cabang propil. Gambar 5. Membentuk cabang propil. 5. Tambahkan OH di ujung cabang propil. Terbentuklah struktur senyawa 1 – propanol. Gambar 6. Terbentuk 1 – propanol. Selain dalam bentuk dua dimensi, dengan ChemOffice kita juga bisa membuat struktur molekul tiga dimensi dengan menggunakan aplikasi Chem3D. Contohnya untuk membuat struktur tiga dimensi dari 1 – propanol dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut: 1. Buka aplikasi Chem3D. 2. Buat ikatan tunggal dengan dua atom C menggunakan tool ikatan tunggal yang terdapat di sebelah kiri. Gambar 7. Membuat ikatan tunggal dengan dua atom C. 3. Tambahkan satu atom C lagi dengan mengganti salah satu atom hidrogen dengan atom karbon dengan menggunakan Text tool. Gambar 8. Menambahkan satu atom C. 4. Kemudian tekan Enter, maka terbentuklah struktur propana. Gambar 9. Propana. 5. Untuk menambahkan gugus alkohol, ganti salah satu atom H yang terikat di atom C yang berada di ujung dengan atom O. Gambar 10. Menambahkan atom O. 6. Kemudian tekan Enter, maka terbentuklah struktur 1 – propanol. Gambar 11. 1 – propanol. 7. Ganti tampilan “Sticks” dengan “Ball & Sticks”. Gambar 12. Struktur “Ball & Sticks” 1 – propanol. 8. Terbentuklah struktur tiga dimensi dari 1 – propanol. Untuk melihat lebih jelas susunan atom pada molekul, kita dapat memutar gambar molekul. Gambar 13. Memutar struktur 1 – propanol. 2.3. HyperChem HyperChem merupakan salah satu program komputasi kimia yang dapat digunakan untuk membuat struktur molekul. Program ini dikembangkan oleh HyperCube Inc untuk sistem operasi Windows 95/98, Windows NT, Windows XP, Windows Vista, Windows 7 dan Linux. HyperChem merupakan program pembuat model molekul canggih yang dikenal karena kualitas, fleksibilitas serta penggunaannya yang mudah. Dengan menggunakan HyperChem, kita dapat membuat struktur molekul dalam bentuk tiga dimensi. Tidak hanya itu, berbagai macam pekerjaan komputasi kimia yang berhubungan dengan molekul dapat kita kerjakan dengan menggunakan HyperChem. Itu karena program ini memadukan visualisasi 3D serta animasi dengan perhitungan kimia kuantum, mekanika molekuler, dan dinamika. 2.3.1. Fungsi-fungsi HyperChem Fungsi utama program HyperChem ini adalah menampilkan struktur molekul tiga dimensi. Namun fungsi HyperChem tidak sebatas hanya menampilkan struktur, tapi juga dilengkapi dengan fungsi-fungsi yang lain. Fungsi-fungsi tersebut antara lain adalah: 1. Membuat model struktur molekul dari atom-atom dan menampilkannya dalam bentuk tiga dimensi. 2. Membuat model protein dan asam nukleat dari residu standarnya serta modifikasinya 3. Membuat model molekul dari Protein Data Bank. 4. Menata ulang molekul dengan rotasi, translasi maupun zoom. 5. Mengubah tampilan molekul (Rendering). 6. Perhitungan-perhitungan kimia dengan berbagai metode, seperti dinamik melekuler, mekanika molekuler, semiempirik dan mekanika kuantum. 2.3.2. Membuat Struktur Molekul dengan HyperChem Untuk membuat struktur molekul dengan menggunakan program HyperChem tidak sulit. Misalnya saja untuk membuat struktur molekul senyawa 1 – propanol dilakukan dengan langkah-langkah berikut: 1. Buka aplikasi HyperChem. Klik “Build”, kemudian pilih “Default Element...” lalu pilih atom Carbon. Gambar 14. Memilih unsur pada Default Element Table. 2. Buat cabang propil dengan membuat tiga atom karbon. Gambar 15. Membuat tiga atom karbon. 3. Klik salah satu atom karbon, kemudian tarik ke arah atom yang lain hingga ketiga atom terhubung dan membentik garis. Gambar 16. Menghubungkan ketiga atom karbon. 4. Klik atom Oxygen pada Element Table, kemudian tambahkan satu atom Oksigen, lalu hubungkan dengan atom karbon. Gambar 17. Menambahkan atom oksigen. 5. Klik “Build” kemudian pilih “Add H & Model Build”. Terbentuklah struktur 1 – propanol. Gambar 18. Struktur “Sticks” 1 – propanol. 6. Klik “Display”, pilih “Rendering”, lalu pilih “Balls & Sylinders” untuk melihat struktur yang berbentuk seperti bola dan stik. Gambar 19. Struktur “Balls & Sticks” 1 – propanol. BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Sekarang sudah banyak terdapat perangkat-perangkat lunak yang dapat mempermudah kita dalam membuat model struktur molekul. Diantaranya ada ChemOffice dan HyperChem. Dengan menggunakan program Chemoffice dan HyperChem, membuat model molekul menjadi lebih mudah. Hanya dengan beberapa langkah saja, akan kita dapatkan struktur molekul yang kita inginkan. 3.2. Saran Agar pemahaman kita mengenai pemodelan struktur molekul semakin mendalam, maka alangkah baiknya jika kita lebih sering berlatih menggunakan program-program pembuat struktur molekul ini. DAFTAR PUSTAKA Amalia, Nurul. 2012. Avogadro (Program Kimia ChemPup), (Online), (http://nurulamilia.blogspot.com/2012/01/avogadro-program-kimia-chempup.html, diakses tanggal 7 Juni 2012). Amalia, Nurul. 2012. ChemOffice, (Online), (http://nurul- amilia.blogspot.com/2012/01/chemoffice.html, diakses tanggal 7 Juni 2012). Amalia, Nurul. 2012. HyperChem, (Online), (http://nurul- amilia.blogspot.com/2012/01/hyperchem.html, diakses tanggal 7 Juni 2012). Amalia, Nurul. 2012. Jmol (Program Kimia ChemPup), (Online), (http://nurul- amilia.blogspot.com/2012/01/jmol-program-kimia-chempup.html, diakses tanggal 7 Juni 2012). Amalia, Nurul. 2012. Kemampuan HyperChem, (Online), (http://nurul- amilia.blogspot.com/2012/01/hyperchem.html, diakses tanggal 7 Juni 2012). Anonim. 2012. Aplikasi ChemPup: Jmol, (http://flexaero.blogspot.com/2012/01/aplikasi-chempup-jmol.html, (Online), diakses tanggal 10 Juni 2012). Anonim. Tanpa Tahun. ChemDraw, (Online), (http://en.wikipedia.org/wiki/ChemDraw, diakses tanggal 9 Juni 2012). Anonim. Tanpa Tahun. Hyperchem 7.5, (Online), (http://www.chemistry- software.com/hyperchem/hyperchem7.5.htm, diakses tanggal 9 Juni 2012). Faijal. 2010. Hyperchem, (Online), (http://faijalchemistry.blogspot.com/2010/04/hyperchem.html, diakses tanggal 10 Juni 2012). Khanza. 2012. Menggambar Rumus Kimia dengan ChemOfiice 2010, (Online), (http://khanzamultimedia.blogspot.com/2012/04/menggambar-rumus-kimiadengan.html, diakses 5 Juni 2012).
