4 Hasil dan Pembahasan

Transkripsi

1 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Pemilihan Metode dan Himpunan Basis Teori Fungsional Kerapatan merupakan suatu metode dalam penyelesaian persamaan Schrödinger dengan menggunakan teorema Kohn-Sham, dengan pendekatan kerapatan yang dipetakan dalam suatu fungsi. Sedangkan B3LYP adalah salah satu metode pada Teori Fungsional Kerapatan yang menggunakan kombinasi antara GGA dan energi exchange dari HF. Metode ini juga umum disebut metode hibrid dari Teori Fungsional Kerapatan. Sejumlah penelitian menganggap bahwa metode ini memberikan ketelitian yang cukup baik. Pada penelitian ini digunakan metode B3LYP dengan himpunan basis 6-31G(d) untuk mengoptimasi struktur dan mendapatkan nilai frekuensi dari struktur. Untuk mendapat Energi Satu Titik digunakan metode B3LYP dengan himpunan basis G(d,p). Pada beberapa kondisi nilai energi ini sulit didapatkan tapi dapat diatasi dengan kata kunci pada route section berupa SCF=(MaxCycle=512) karena pada kondisi biasa jumlah cycle sebanyak 64. Atau dapat menggunakan SCF=(QC) yang bermakna quadratically convergen bila perhitungan nilai struktur sulit mencapai konvergen. Kadang simetri dapat mereduksi perhitungan bila molekul yang digunakan bukan molekul simetri tinggi maka digunakan kata kunci Int=Nosymm Reaksi Krom Sebelum menuju analisis reaksi dengan metode B3LYP, lebih dahulu melakukan perbandingan antara data eksperimen dengan data perhitungan metode B3LYP. Pada Tabel 4.1 terlihat selisih energi antara atom Cr dengan multiplisitas 5 dan 7. Tabel tersebut menunjukkan bahwa metode B3LYP dapat digunakan sebagai alat analisis atom kromium karena selisih energi antara eksperimen dan metode B3LYP cukup kecil.

2 Tabel 4.1 Energi krom data eksperimen dan metode B3LYP pada multiplisitas 5 dan 7. Multiplisitas Krom eksperimen (kkal/mol) E B3LYP (a.u.) 5 21, , ,42359 ΔE 21,71 0,02907 ΔE (kkal/mol) 21,71 18,24172 Reaksi logam transisi kromium dengan sejumlah gas seperti H 2, F 2, N 2, dan O 2 menghasilkan produk dengan energi pembentukan seperti pada Tabel 4.2. Reaksi tersebut menghasilkan sejumlah produk dengan energi yang mungkin dan juga terdapat reaksi yang tidak terdapat keadaan stabilnya. Dari Tabel 4.2 dapat diketahui bahwa Cr maupun Cr 2 tidak reaktif dalam bereaksi dengan gas N 2. Jadi selama perhitungan tidak diperoleh konvergensi pada kedua produk ini. Tabel 4.2 Reaksi logam Krom dengan gas F 2, H 2, N 2, dan O 2 serta energi pembentukan. Reaksi ΔE (a.u.) Cr + F 2 CrF 2-0,28515 Cr + H 2 CrH 2-0,00301 Cr + N 2 CrN 2 - Cr + O 2 CrO 2-0,30895 Cr 2 + F 2 Cr 2 F 2-0,43631 Cr 2 + H 2 Cr 2 H 2-0,01542 Cr 2 + N 2 Cr 2 N 2 - Cr 2 + O 2 Cr 2 O 2-0,19878 Tidak memiliki kestabilan produk. 35

3 Tabel 4.3 Data jarak (r e ), sudut, sudut dihedral dan frekuensi (ω e ) dari produk reaksi. Molekul r e (Ǻ) sudut (sudut) dihedral (sudut) ω e (cm -1 ) CrF 2 1, ,46-779,85;671,91;149,54 CrH 2 1, , ,39;606,70;1684,68 CrO 2 1, , ,22;1084,02;140,07 Cr 2 2, ,72 Cr 2 F 2 1,75231;2, ,43 90,25 728,10;738,35;111,85;70,22;217,90;92,93 Cr 2 H 2 1,67763;1, ,21-179, ,99;178,00;520,85; Cr 2 O 2 1,59828;2, , ,49;58,71;60,03; jarak CrX dan CrCr 4.3 Analisis Natural Bonding Orbital (NBO) 14 Analisis Natural Bonding Orbital digunakan untuk menganalisis ikatan yang terbentuk dari suatu molekul. Analisis ini dapat diperoleh dalam bentuk transfer elektron, jumlah elektron dari orbital ikatan, kombinasi linear dari dari atom untuk membentuk orbital ikatan dan sebagainya. Pada penjelasan berikutnya diberikan beberapa contoh dari hasil perhitungan dengan yang menggunakan Natural Bonding Orbital. Contoh dari NBO : (0,99946) BD Cr 1- H 2 E = -0, ,6412*Cr 1 s(43,72%)p 0,02 (0,89%)d 1,27 ( 55,38%)f 0,00 (0,01%) 0,7674*H 2 s(99,85%)p 0,00 (0,15%) Orbital ini memiliki tingkat energi pada -0,31789 hartree dimana orbital ini merupakan ikatan atom Cr dengan H. Nilai 0,99946 merupakan jumlah elektron pada orbital tersebut. Orbital ikatan tersebut merupakan hasil kombinasi dari hibridisasi orbital atom Cr (h Cr ) dan hibridisasi orbital atom H (h H ). BD = 0, 6412h + 0, 7674h Cr H Cr H 0,02 1,27 0,00 0,00 ( ) ( ) BDCr H = 0, 6412 sp d f + 0, 7674 sp Cr H 36

4 Persentase pada tiap orbital atom menunjukkan besarnya karakter dari orbital atom yang disumbang untuk hibridisasi. BD menunjukan orbital ikatan sedangkan BD* adalah orbital anti ikatan CrF 2 Molekul ini menunjukkan adanya transfer elektron dari atom Cr menuju kedua atom F sebanyak 1,49224 elektron. Muatan Mulliken total dari molekul CrF 2 bernilai nol tapi muatan parsial dari kedua atom F pada molekul sebesar -0, Transfer elektron ini sepertinya terjadi karena sifat atom F yang kuat menarik elektron untuk menstabilkan konfigurasi elektron atom F. Atom F menarik awan elektron dari orbital s dan d pada kulit N dan M dari atom Cr. Molekul ini cukup stabil berdasarkan dari besarnya energi pembentukan dan transfer elektron. Tabel 4.4 Konfigurasi elektron reaktan dan produk dari reaksi pembentukan CrF 2. Reaktan Cr 1 [core]4s 1,00 3d 5,00 F 2 [core]2s 1,95 2p 5,04 F 3 [core]2s 1,95 2p 5,03 Produk Cr 1 [core]4s 0,05 3d 4,43 4p 0,03 4d 0,01 F 2 [core]2s 1,98 2p 5,76 3s 0,01 F 3 [core]2s 1,98 2p 5,76 3s 0, CrH 2 Pada molekul ini terdapat elektron ikatan sebanyak 4 buah dengan 2 elektron ikatan α dan 2 elektron ikatan β. Transfer elektron dari atom Cr ke kedua atom H sebanyak 0,74091 dan terdistribusi dengan merata pada tiap atom H. Orbital ikatan elektron spin α ini mengalami degenerasi. Masing-masing orbital ini merupakan kombinasi dari orbital atom dari Cr dengan H1 dan Cr dengan H2. Atom Cr mengalami hibridisasi spdf dengan masing-masing 43,72% karakter s, 0,89% karakter p, 55,38% karakter d dan 0,01% karakter f. Atom H mengalami hibridisasi sp dengan 99,85% karakter s dan 0,15% karakter p. Jumlah elektron pada posisi spin α adalah 15 dengan 9 pada elektron inti (core), 2 elektron ikatan dan 4 pasangan elektron tunggal. Elektron α ini bermuatan -2. Elektron spin β memiliki 2 buah orbital ikatan dengan jumlah elektron total pada posisi spin β adalah 11 dengan 9 pada elektron inti dan 2 elektron ikatan serta memiliki muatan +2 (Lihat Tabel 4.5). 37

5 Gambar 4.1 Tingkat energi orbital ikatan molekul CrH 2. Orbital total yang terlokalisasi pada atom adalah elektron inti dengan jumlah 18 masingmasing 9 elektron alpa dan 9 elektron beta. Selain itu terdapat 4 buah pasangan elektron sendiri (tunggal) yang hanya diisi oleh elektron spin α. Jumlah orbital ikatan Cr-H sebanyak empat buah menunjukkan bahwa molekul membentuk ikatan Cr-H dengan baik dan mampu mendisosiasi molekul H 2. Tabel 4.5 Hibridisasi dari orbital ikatan pada CrH 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,31789 (0,99946) BD Cr 1- H 2 0,6412*Cr1s(43,72%)p 0,02 (0,89%)d 1,27 (55,38%)f 0,00 (0,01%) 0,7674*H 2 s(99,85%)p 0,00 (0,15%) -0,31789 (0,99946) BD Cr 1- H 3 0,6412*Cr 1 s(43,72%)p 0,002 (0,89%)d 1,27 (55,38%)f 0,00 (0,01%) 0,7674* H 3 s(99,85%)p 0,00 (0,15%) β -0,31498 (0,99459) BD Cr 1- H 2 0,4662*Cr 1 s(37,45%)p 0,05 (1,69%)d 1,62 (60,84%)f 0,00 (0,02%) 0,8847*H 2 s(99,88%)p 0,00 (0,12%) -0,31498 (0,99459) BD Cr 1- H 3 0,4662*Cr 1 s(37,45%)p 0,05 (1,69%)d 1,62 (60,84%)f 0,00 (0,02%) 0,8847*H 3 s(99,88%)p 0,00 (0,12%) 38

6 4.3.3 CrO 2 Pada molekul CrO 2 terdapat transfer elektron dari atom Cr ke atom O dengan sebanyak 1,32875 yang terdistribusi merata pada kedua atom O. Molekul ini juga memiliki 4 orbital elektron ikatan dengan jumlah elektron sebanyak 8 buah yang masing-masing berpasangan. Gambar 4.2 Tingkat energi orbital ikatan molekul CrO 2. Jumlah elektron inti adalah 11 pasang dengan 4 pasangan elektron ikatan dan 5 pasangan elektron. Terlihat bahwa orbital ikatan yang terbentuk tidak merata. Salah satu atom oksigen menyumbangkan elektron untuk orbital ikatan jauh lebih banyak dari atom oksigen lain. Walaupun jumlah elektron dari kedua atom oksigen sama, tapi sumber orbital molekul tersebut menunjukkan perbedaan. Pasangan elektron bebas banyak disumbangkan dari atom oksigen yang menyumbang elektron ikatan lebih sedikit (lihat Tabel 4.6). 39

7 Tabel 4.6 Hibridisasi dari orbital ikatan pada CrO 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,52552 (1,95420) BD Cr 1- O 2 0,5364*Cr 1 s(2,17%)p 0,18 (0,39%)d 44,92 (97,30%)f 0,07 (0,15%) 0,8440* O 2 s(7,13%)p 13,00 (92,74%)d 0,02 (0,13%) -0,41505 (1,99094) BD Cr 1- O 2 0,4617*Cr 1 s(0,15%)p 5,56 (0,82%)d 99,99 (98,89%)f 1,00 (0,15%) 0,8870* O 2 s(1,99%)p 49,12 (97,95%)d 0,03 (0,06%) -0,36373 (1,99705) BD Cr 1- O 2 0,4788*Cr 1 s(0,00%)p 1,00 (3,02%)d 32,03 (96,84%)f 0,04 (0,13%) 0,8779* O 2 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) -0,52013 (1,94664) BD Cr 1- O 3 0,5322*Cr 1 s(2,12%)p 0,13 (0,28%)d 45,97 (97,46%)f 0,07 (0,15%) 0,8466* O 3 s(7,05%)p 13,17 (92,82%)d 0,02 (0,13%) Cr 2 F 2 Jumlah elektron total molekul ini adalah 66 dimana terdapat transfer elektron dari kedua atom Cr ke atom F yang berjumlah 1,38278 elektron. Jumlah elektron pada spin α adalah 37 dengan muatan -4 yang terdiri dari 20 elektron inti, 3 elektron ikatan dan 14 pasangan elektron tunggal. Jumlah total elektron spin β adalah 29 dengan muatan +4 yang terdiri dari 20 elektron inti, 1 elektron ikatan dan 8 pasangan elektron tunggal. 40

8 Gambar 4.3 Tingkat energi orbital ikatan molekul Cr 2 F 2. Molekul ini memiliki 2 orbital ikatan yang terdegenarasi yang merupakan orbital ikatan antara atom Cr dengan atom F. Orbital ikatan Cr-F memiliki energi jauh lebih rendah dari orbital ikatan Cr-Cr (Lihat Tabel 4.7). Akibat keadaan ini dapat dilihat dari jarak ikatan Cr- Cr yang lebih besar dari jarak ikatan Cr-F. Tabel 4.7 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Cr 2 F 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,60994 (0,99924) BD Cr 1- F 2 0,3616*Cr 1 s(19,76%)p 0,01 (0,30%)d 4,03 (79,73%)f 0,01 (0,21%) 0,9323* F 2 s(12,37%)p 7,08 (87,61%)d 0,00 (0,03%) -0,27491 (0,98899) BD Cr 1-Cr 3 0,7071*Cr 1 s(68,88%)p 0,04 (2,71%)d 0,41 (28,41%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Cr 3 s(68,88%)p 0,04 (2,71%)d 0,41 (28,41%)f 0,00 (0,00%) -0,60994 (0,99924) BD Cr 3- F 4 0,3616*Cr 3 s(19,76%)p 0,01 (0,30%)d 4,03 (79,73%)f 0,01 ( 0,21%) 0,9323* F 4 s(12,37%)p 7,08 (87,61%)d 0,00 (0,03%) β -0,23731 (0,98940) BD Cr 1-Cr 3 0,7071*Cr 1 s(81,56%)p 0,07 (5,81%)d 0,15 (12,63%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Cr 3 s(81,56%)p 0,07 (5,81%)d 0,15 (12,63%)f 0,00 (0,00%) 41

9 4.3.5 Cr 2 H 2 Jumlah elektron total molekul ini adalah 50 dimana terdapat transfer elektron dari kedua atom Cr ke atom H sebanyak 0,95778 elektron. Jumlah elektron spin α adalah 26 dengan muatan -1 yang terdiri dari 18 elektron inti, 6 elektron ikatan dan 2 pasangan elektron tunggal. Jumlah elektron spin β adalah 24 dengan muatan +1 dimana terdapat 18 elektron inti, dan 6 elektron ikatan. Gambar 4.4 Tingkat energi orbital ikatan molekul Cr 2 H 2. Pada molekul ini terdapat 4 elektron ikatan antara atom Cr dengan atom H yang masingmasing 2 elektron terdegenerasi dan 8 orbital elektron ikatan atom Cr dengan atom Cr yang lain. Salah satu energi orbital ikatan Cr-Cr merupakan yang paling kecil dan memiliki jumlah orbital ikatan 8 dan energi orbital Cr-H merupakan terendah kedua dan keempat (Lihat Tabel 4.8 dan Gambar 4.4). Keadaan ini mengakibatkan jarak Cr-H yang sedikit lebih pendek dari Cr-Cr. Molekul ini memiliki energi perbentukan yang cukup rendah. 42

10 Tabel 4.8 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Cr 2 H 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,23071 (0,99734) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(18,62%)p 0,01 (0,14%)d 4,36 (81,18%)f 0,00 (0,06%) 0,7071*Cr 2 s(18,62%)p 0,01 (0,14%)d 4,36 (81,18%)f 0,00 (0,06%) -0,28489 (0,99999) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,00%)p1,00(0,23%)d99,99(99,67%)f 0,40(0,09%) 0,7071*Cr 2 s(0,00%)p1,00(0,23%)d99,99(99,67%)f 0,40(0,09%) -0,32376 (0,96868) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(30,77%)p0,02(0,53%)d2,23(68,64%)f0,00(0,06%) 0,7071*Cr 2 s(30,77%)p0,02(0,53%)d2,23(68,64%)f0,00(0,06%) -0,28006 (0,98958) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,05%)p1,02(0,05%)d99,99(99,80%)f1,66(0,09%) 0,7071*Cr 2 s(0,05%)p1,02(0,05%)d99,99(99,80%)f1,66(0,09%) -0,29592 (0,94021) BD Cr 1- H 3 0,5002*Cr 1 s(49,59%)p0,04(2,13%)d0,97(48,26%)f0,00(0,03%) 0,8659* H 3 s(99,88%)p0,00(0,12%) -0,29592 (0,94021) BD Cr 2- H 4 0,5002*Cr 2 s(49,59%)p0,04(2,13%)d0,97(48,26%)f0,00(0,03%) 0,8659* H 4 s(99,88%)p0,00(0,12%) β -0,26475 (0,99875) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,00%)p1,00(0,15%)d99,99(99,75%)f0,63(0,10%) 0,7071*Cr 2 s(0,00%)p1,00(0,15%)d99,99(99,75%)f0,63(0,10%) -0,29273 (0,99307) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,88%)p0,72(0,64%)d99,99(98,37%)f0,12(0,11%) 0,7071*Cr 2 s(0,88%)p0,72(0,64%)d99,99(98,37%)f0,12(0,11%) -0,16277 (0,99849) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,00%)p0,00(0,01%)d1,00(99,96%)f0,00( 0,03%) 0,7071*Cr 2 s(0,00%)p0,00(0,01%)d1,00(99,96%)f0,00( 0,03%) -0,26603 (0,99308) BD Cr 1-Cr 2 0,7071*Cr 1 s(0,07%)p0,85(0,06%)d99,99(99,79%)f1,37(0,09%) 0,7071*Cr 2 s(0,07%)p0,85(0,06%)d99,99(99,79%)f1,37(0,09%) -0,29106 (0,94415) BD Cr 1- H 3 0,4616*Cr 1 s(45,92%)p0,04(2,04%)d1,13(52,00%)f0,00(0,04%) 0,8871* H 3 s(99,89%)p0,00(0,11%) -0,29106 (0,94415) BD Cr 2- H 4 0,4616*Cr 2 s(45,92%)p0,04(2,04%)d1,13(52,00%)f0,00(0,04%) 0,8871* H 4 s(99,89%)p0,00(0,11%) 43

11 4.3.6 Cr 2 O 2 Molekul ini memiliki jumlah elektron total sebanyak 64 dimana terdapat transfer elektron dari kedua atom Cr ke atom O sebanyak 1,5842 elektron. Jumlah elektron α adalah 36 dengan muatan -4 yang terdiri dari 20 elektron inti, 3 elektron ikatan dan 13 pasangan elektron tunggal. Jumlah elektron β adalah 28 dengan muatan +4 yang terdiri dari 20 elektron inti, 6 elektron ikatan, dan 2 pasangan elektron tunggal. Gambar 4.5 Tingkat energi orbital ikatan molekul Cr 2 O 2. Pada orbital tersebut menunjukkan jumlah orbital ikatan Cr-O yang jauh lebih banyak dari pada orbital ikatan Cr-Cr. Jumlah orbital ikatan Cr-O adalah 8 sedangkan orbital ikatan Cr- Cr hanya 1 akibatnya dapat dilihat pada jarak ikatan antara Cr-Cr yang lebih panjang dari pada jarak ikatan Cr-O. 44

12 Tabel 4.9 Hibridsasi dari orbital ikatan pada Cr 2 O 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,39333 (0,97865) BD O 1-Cr 2 0,7883* O 1 s(1,99%)p 49,32 (97,94%)d 0,04 (0,08%) 0,6152*Cr 2 s(13,13%)p 0,09 (1,18%)d 6,52 (85,62%)f 0,01 (0,07%) -0,27415 (0,73105) BD Cr 2-Cr 3 0,7071*Cr 2 s(51,75%)p 0,11 (5,95%)d 0,82 (42,28%)f 0,00 (0,02%) 0,7071*Cr 3 s(51,75%)p 0,11 (5,95%)d 0,82 (42,28%)f 0,00 (0,02%) -0,39333 (0,97865) BD Cr 3- O 4 0,6152*Cr 3 s(13,13%)p 0,09 (1,18%)d 6,52 (85,62%)f 0,01 (0,07%) 0,7883* O 4 s(1,99%)p 49,32 (97,94%)d 0,04 (0,08%) β -0,32854 (0,99981) BD O 1-Cr 2 0,9249* O 1 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) 0,3802*Cr 2 s(0,00%)p 1,00 (1,12%)d 87,82 (98,68%)f 0,17 (0,19%) -0,36246 (0,99872) BD O 1-Cr 2 0,9212* O 1 s(0,62%)p 99,99 (99,33%)d 0,07 (0,05%) 0,3891*Cr 2 s(0,11%)p 3,68 (0,42%)d 99,99 (99,30%)f 1,56 (0,18%) -0,56601 (0,99800) BD O 1-Cr 2 0,8826* O 1 s(11,84%)p 7,44 ( 88,06%)d 0,01 ( 0,10%) 0,4700*Cr 2 s(5,14%)p 0,15 (0,79%)d 18,29 (93,94%)f 0,03 (0,13%) -0,32854 (0,99981) BD Cr 3- O 4 0,3802*Cr 3 s(0,00%)p 1,00 (1,12%)d 87,82 (98,68%)f 0,17 (0,19%) 0,9249* O 4 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) -0,36246 (0,99872) BD Cr 3- O 4 0,3891*Cr 3 s(0,11%)p 3,68 (0,42%)d 99,99 (99,30%)f 1,56 (0,18%) 0,9212* O 4 s(0,62%)p 99,99 (99,33%)d 0,07 (0,05%) -0,56601 (0,99800) BD Cr 3- O 4 0,4700*Cr 3 s(5,14%)p 0,15 (0,79%)d 18,29 (93,94%)f 0,03 (0,13%) 0,8826* O 4 s(11,84%)p 7,44 (88,06%)d 0,01 (0,10%) 45

13 4.4 Reaksi Mangan Reaksi pembentukan Mn 2 dari hasil perhitungan dengan metode B3LYP adalah 4,26204 ev dengan r e =2,30916 Ǻ. Nilai jarak hasil perhitungan tersebut masih memenuhi syarat data eksperimen. Karena pada data eksperimen yang ditunjukkan oleh Gutsev dan Bauschlicher (2003) menyatakan bahwa Mn 2 dalam lingkungan matriks inert (Argon atau Kripton) yang diukur dengan Electron-Spin-Resonance (ESR) dan Optical Spectroscopy menghasilkan lebar error yang besar sehingga Morse menawarkan bahwa energi pembentukan Mn 2 0,8 ev dengan jarak 3,4 Å. Tapi pada energi pembentukan menunjukkan hasil perhitungan yang tidak cocok dengan data eksperimen. Hasil perhitungan dengan B3LYP (lihat Tabel 4.10) menunjukkan bahwa reaksi yang baik terjadi pada pembentukkan MnF 2, MnH 2, Mn 2 F 2, Mn 2 H 2, dan Mn 2 O 2. Logam mangan (Mn) tidak bereaksi dengan baik dengan gas N 2 dan O 2 sedangkan dimer mangan (Mn 2 ) tidak bereaksi dengan baik dengan gas N 2. Tabel 4.10 Reaksi logam mangan dengan gas F 2, H 2, N 2, dan O 2 serta energi pembentukan. Reaksi ΔE (a.u.) Mn + F 2 MnF 2-0,41048 Mn + H 2 MnH 2-0,01599 Mn + N 2 MnN 2 - Mn + O 2 MnO 2 - Mn 2 + F 2 Mn 2 F 2-0,23237 Mn 2 + H 2 Mn 2 H 2-0,77563 Mn 2 + N 2 Mn 2 N 2 - Mn 2 + O 2 Mn 2 O 2-0,29862 Tidak memiliki kestabilan produk. 46

14 Tabel 4.11 Data jarak (r e ), sudut, sudut dihedral dan frekuensi (ω e ) dari molekul mangan. Molekul r e (Ǻ) sudut (sudut) dihedral (sudut) ω e (cm -1 ) MnF 2 1, ,98-791,74;107,93;628,30 MnH 2 1, , ,68;324,49;1672,77 Mn 2 2, ,9056 Mn 2 F 2 2,14847;1, ,811 89, ,19;739,04;71,00;141, 02;115,9;337,46 Mn 2 H 2 2,17165;1, ,83 0,0 1775,23;1758,62;532,5;4 74,06;319,43; Mn 2 O 2 2,27587;1, ,62 0,0 1009,19;1013,06;123,22; 104,39;309,15; jarak MnMn, dan jarak MnX. 4.5 Analisis NBO dari Hasil Reaksi Mangan MnF 2 Pada molekul ini terdapat transfer elektron dari atom Mn ke atom F sebesar 1,52048 secara merata. Tranfer elektron ini mengakibatkan terdapatnya muatan parsial molekul pada masing-masing atom F yaitu sebesar -0, Muatan total dari molekul ini adalah nol. Transfer elektron ini terjadi karena sifat atom F yang kuat menarik elektron untuk menstabilkan konfigurasi elektron atom F. Atom F menarik awan elektron dari orbital s dan p pada kulit N dan M dari atom Mn. Molekul ini cukup stabil berdasarkan dari besarnya energi pembentukan dan transfer elektron. 47

15 Tabel 4.12 Konfigurasi elektron reaktan dan produk dari reaksi pembentukan MnF 2. Reaktan Mn 1 [core]4s 1,00 3d 5,00 4p 1,00 F 2 [core]2s 1,95 2p 5,04 F 3 [core]2s 1,95 2p 5,04 Produk Mn 1 [core]4s 0,32 3d 5,13 4p 0,02 4d 0,01 F 2 [core]2s 1,97 2p 5,78 F 3 [core]2s 1,97 2p 5, MnH 2 Pada molekul ini, transfer elektron terjadi dari atom Mn ke atom H adalah 1,18869 yang tersebar secara merata ke kedua atom H. Molekul ini memiliki orbital ikatan sebanyak 2 yaitu orbital ikatan elektron spin α dan β. Elektron spin α total dari atom Mn dan H2 berjumlah 15,22625 dengan muatan -2,22625 dan elektron spin α sebanyak 0,77374 berasal dari atom H3 dengan muatan -0,27374 yang disumbangkan dalam bentuk orbital pasangan elektron tunggal. Elektron inti berjumlah 9 dengan 1 elektron ikatan dan 6 elektron pasangan tunggal. Gambar 4.6 Tingkat energi orbital ikatan molekul MnH 2. Elektron dengan spin β berjumlah 11 dengan 9 elektron inti, 1 elektron ikatan dan 1 pasangan elektron tunggal. Probabilitas elektron spin β dari atom Mn dan H2 berjumlah 10,17939 dengan muatan 2,82061 dan elektron spin β dari H3 berjumlah 0,82060 dengan muatan -0, Dari data pada Tabel 4.13 dapat diketahui bahwa atom Mn hanya berikatan dengan salah satu atom hidrogen yaitu H2. Atom H3 tidak menyumbangkan orbital ikatan dan hanya menyumbangkan elektron spin β pada orbital pasangan tunggal. 48

16 Tabel 4.13 Hibridisasi dari orbital ikatan pada MnH 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,34029 (0,99733) BD Mn 1- H 2 0,5323*Mn 1 s(87,89%)p 0,03 (2,80%)d 0,11 (9,31%)f 0,00 (0,00%) 0,8466* H 2 s(99,78%)p 0,00 (0,22%) β -0,33207 (0,99774) BD Mn 1- H 2 0,4624*Mn 1 s(54,17%)p 0,05 (2,53%)d 0,80 (43,30%)f 0,00 (0,01%) 0,8866* H 2 s(99,76%)p 0,00 (0,24%) Mn 2 F 2 Jumlah elektron total dari molekul ini adalah 68, dimana terdapat transfer elektron dari kedua atom Mn ke atom F sebesar 1,37602 elektron. Orbital elektron spin α ini berjumlah 37 yang bermuatan -3 dengan 20 elektron inti, 1 elektron ikatan dan 16 elektron pasangan tunggal. Jumlah total elektron β ini adalah 31 dengan muatan +3 yang terdiri dari 20 elektron inti, 5 elektron ikatan dan 6 pasangan elektron tunggal. Gambar 4.7 Tingkat energi orbital ikatan molekul Mn 2 F 2. Berdasarkan data orbital ikatan pada Tabel 4.14, kedua orbital ikatan Mn-F mengalami degenerasi dan mempunyai energi orbital ikatan yang paling rendah. Sangat jelas ikatan Mn- 49

17 F cukup kuat bila dibandingkan dengan ikatan Mn-Mn, terlihat dari jarak ikatan Mn-Mn yang lebih besar dari ikatan Mn-F. Tabel 4.14 Hibridisasi dari orbital ikatan pada MnH 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,31355 (0,99531) BD Mn 1-Mn 3 0,7071*Mn 1 s(5,88%)p 0,25 (1,47%)d 15,77 (92,65%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Mn 3 s(5,88%)p 0,25 (1,47%)d 15,77 (92,65%)f 0,00 (0,01%) β -0,66464 (0,99238) BD Mn 1- F 2 0,3148*Mn 1 s(17,30%)p 0,09 (1,49%)d 4,68 (80,89%)f 0,02 (0,31%) 0,9492* F 2 s(17,76%)p 4,63 (82,21%)d 0,00 ( 0,03%) -0,23279 (0,94479) BD Mn 1-Mn 3 0,7071*Mn 1 s(35,15%)p 0,02 (0,84%)d 1,82 (63,98%)f 0,00 (0,03%) 0,7071*Mn 3 s(35,15%)p 0,02 (0,84%)d 1,82 (63,98%)f 0,00 (0,03%) -0,19092 (0,80418) BD Mn 1-Mn 3 0,7071*Mn 1 s(0,90%)p 5,75 (5,15%)d 99,99 (93,87%)f 0,10 (0,09%) 0,7071*Mn 3 s(0,90%)p 5,75 (5,15%)d 99,99 (93,87%)f 0,10 (0,09%) -0,26041 (0,90020) BD Mn 1-Mn 3 0,7071*Mn 1 s(31,07%)p 0,17 (5,38%)d 2,04 (63,52%)f 0,00 (0,03%) 0,7071*Mn 3 s(31,07%)p 0,17 (5,38%)d 2,04 (63,52%)f 0,00 (0,03%) -0,66464 (0,99238) BD Mn 3- F 4 0,3148*Mn 3 s(17,30%)p 0,09 (1,49%)d 4,68 (80,89%)f 0,02 (0,31%) 0,9492* F 4 s(17,76%)p 4,63 (82,21%)d 0,00 (0,03%) Mn 2 H 2 Jumlah total elektron pada molekul Mn 2 H 2 adalah 52 dimana terdapat transfer elektron dari atom Mn ke atom H sebanyak 0,35616 elektron. Total elektron pada orbital ini adalah 29 dengan muatan -3 dimana terdapat 18 elektron inti, 3 elektron ikatan dan 8 elektron pasangan tunggal. Jumlah elektron total dari orbital β ini adalah 23 dengan muatan +3 dimana jumlah elektron inti adalah 18 dan 5 elektron ikatan. 50

18 Gambar 4.8 Tingkat energi orbital ikatan molekul Mn 2 H 2. Data orbital ikatan pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa dua orbital ikatan Mn-H memiliki energi ikatan yang paling rendah dan mengalami degenerasi. Sehingga terbukti dari jarak ikatan Mn-H yang lebih kecil dari jarak ikatan Mn-Mn. Pada orbital ini masih terdapat orbital ikatan atom H-H yang menunjukkan adanya ikatan antara atom H-H sehingga reaksi Mn 2 dengan H 2 tidak mengakibat pemutusan ikatan molekul gas H 2. 51

19 Tabel 4.15 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Mn 2 H 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,25073 (0,96619) BD Mn 1-Mn 2 0,7071*Mn 1 s(42,80%)p 0,01 (0,26%)d 1,33 (56,94%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Mn 2 s(42,80%)p 0,01 (0,26%)d 1,33 (56,94%)f 0,00 (0,00%) -0,38476 (0,99108) BD Mn 1- H 3 0,5150*Mn 1 s(54,52%)p 0,02 (0,88%)d 0,82 (44,58%)f 0,00 (0,02%) 0,8572* H 3 s(99,82%)p 0,00 ( 0,18%) -0,38476 (0,99108) BD Mn 2- H 4 0,5150*Mn 2 s(54,52%)p 0,02 (0,88%)d 0,82 (44,58%)f 0,00 (0,02%) 0,8572* H 4 s(99,82%)p 0,00 (0,18%) β -0,15041 (1,00000) BD Mn 1-Mn 2 0,7071*Mn 1 s(0,00%)p 1,00 (5,04%)d 18,85 (94,95%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Mn 2 s(0,00%)p 1,00 (5,04%)d 18,85 (94,95%)f 0,00 (0,01%) -0,21369 (0,99997) BD Mn 1-Mn 2 0,7071*Mn 1 s(34,77%)p 0,02 (0,68%)d 1,86 (64,55%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Mn 2 s(34,77%)p 0,02 (0,68%)d 1,86 (64,55%)f 0,00 (0,00%) -0,11277 (0,99985) BD Mn 1-Mn 2 0,7071*Mn 1 s(0,00%)p 1,00 (0,05%)d 99,99 (99,95%)f 0,01 (0,00%) 0,7071*Mn 2 s(0,00%)p 1,00 (0,05%)d 99,99 (99,95%)f 0,01 (0,00%) -0,22063 (0,98276) BD Mn 1-Mn 2 0,7071*Mn 1 s(41,89%)p 0,10 (4,35%)d 1,28 (53,75%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Mn 2 s(41,89%)p 0,10 (4,35%)d 1,28 (53,75%)f 0,00 (0,00%) -0,22532 (0,85936) BD H 3- H 4 0,7071* H 3 s( 99,91%)p 0,00 ( 0,09%) 0,7071* H 4 s( 99,91%)p 0,00 ( 0,09%) Mn 2 O 2 Jumlah elektron total molekul ini adalah 66 dimana terdapat transfer elektron dari kedua atom Mn ke atom O sebesar 1, Orbital elektron α ini berjumlah 36 dengan muatan -3 dimana terdapat 20 elektron inti, 4 elektron ikatan dan 12 elektron pasangan tunggal. Jumlah elektron pada orbital β ini adalah 30 dengan muatan +3 yang terdiri dari 20 elektron inti, 6 elektron ikatan dan 4 elektron pasangan tunggal. 52

20 Gambar 4.9 Tingkat energi orbital ikatan molekul Mn 2 O 2. Pada molekul ini, terdapat jumlah 8 orbital ikatan Mn-O yang masing-masing 2 orbital mengalami degenerasi dan memiliki energi orbital ikatan paling rendah (Lihat Tabel 4.16). Orbital ikatan Mn-Mn hanya sebuah, sehingga dapat diketahui bahwa jarak ikatan Mn-O lebih kecil dari pada ikatan Mn-Mn. Selain itu juga terdapat orbital ikatan O-O dan orbital anti ikatan O-O tapi probabilitas elektron orbital ikatan O-O lebih kecil dari orbital anti ikatan O-O. Ini menunjukkan bahwa tidak ada sama sekali ikatan O-O pada molekul Mn 2 O 2. 53

21 Tabel 4.16 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Mn 2 O 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,49519 (0,98245) BD O 1-Mn 2 0,7768* O 1 s(4,60%)p 20,71 (95,27%)d 0,03 (0,12%) 0,6297*Mn 2 s(10,96%)p 0,08 (0,91%)d 8,04 (88,07%)f 0,01 (0,06%) -0,27915 (0,87717) BD*O 1- O 4 0,7071* O 1 s(0,28%)p 99,99 (99,68%)d 0,13 (0,04%) 0,7071* O 4 s(0,28%)p 99,99 (99,68%)d 0,13 (0,04%) -0,31842 (0,93946) BD Mn 2-Mn 3 0,7071*Mn 2 s(74,41%)p 0,08 (5,72%)d 0,27 (19,85%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Mn 3 s(74,41%)p 0,08 (5,72%)d 0,27 (19,85%)f 0,00 (0,01%) -0,49519 (0,98245) BD Mn 3- O 4 0,6297*Mn 3 s(10,96%)p 0,08 (0,91%)d 8,04 (88,07%)f 0,01 (0,06%) 0,7768* O 4 s(4,60%)p 20,71 (95,27%)d 0,03 (0,12%) β -0,33693 (0,99974) BD O 1-Mn 2 0,9098* O 1 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) 0,4151*Mn 2 s(0,00%)p 1,00 (1,05%)d 93,80 (98,81%)f 0,13 (0,14%) -0,59088 (0,99816) BD O 1-Mn 2 0,8680* O 1 s(11,47%)p 7,71 (88,42%)d 0,01 (0,11%) 0,4966*Mn 2 s(4,82%)p 0,10 (0,49%)d 19,64 (94,59%)f 0,02 (0,10%) -0,35846 (0,99691) BD O 1-Mn 2 0,9091* O 1 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) 0,4167*Mn 2 s(0,22%)p 1,84 (0,41%)d 99,99 (99,25%)f 0,57 (0,13%) -0,33693 (0,99974) BD Mn 3- O 4 0,4151*Mn 3 s(0,00%)p 1,00 (1,05%)d 93,80 (98,81%)f 0,13 (0,14%) 0,9098* O 4 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) -0,59088 (0,99816) BD Mn 3- O 4 0,4966*Mn 3 s(4,82%)p 0,10 (0,49%)d 19,64 (94,59%)f 0,02 (0,10%) 0,8680* O 4 s(11,47%)p 7,71 (88,42%)d 0,01 (0,11%) -0,35846 (0,99691) BD Mn 3- O 4 0,4167*Mn 3 s(0,22%)p 1,84 (0,41%)d 99,99 (99,25%)f 0,57 (0,13%) 0,9091* O 4 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) 54

22 4.6 Reaksi Besi Reaksi pembentukan Fe 2 dari atom-atomnya dengan menggunakan metode perhitungan B3LYP diperoleh sebesar 1,95880 ev. Jarak ikatan molekul Fe 2 ini adalah 1,89838 Ǻ dengan frekuensi sebesar 426,16 cm -1. Hasil eksperimen yang ditunjukan oleh Gutsev dan Bauschlicher (2003) menunjukan perbedaan yang tidak terlalu besar pada jarak ikatan Fe 2 yaitu 2,02 ± 0,02 Å dan energi reaksi pembentukan adalah sebesar 1,15 ± 0,09 ev. Tabel 4.17 Reaksi logam Besi dengan gas F 2, H 2, N 2, dan O 2 serta energi pembentukan. Reaksi ΔE (a.u.)i Fe + F 2 FeF 2-0,33652 Fe + H 2 FeH 2 - Fe + N 2 FeN 2-0,57269 Fe + O 2 FeO 2-0,02015 Fe 2 + F 2 Fe 2 F 2-0,60489 Fe 2 + H 2 Fe 2 H 2 - Fe 2 + N 2 Fe 2 N 2-0,23404 Fe 2 + O 2 Fe 2 O 2-0,09921 Tidak memiliki kestabilan produk. Berdasarkan data perhitungan dengan B3LYP menunjukkan kereaktifan reaksi berdasarkan energetika molekul besi. Atom besi (Fe) ataupun dimernya bereaksi dengan molekul gas F 2, N 2, dan O 2 serta tidak stabil bila bereaksi dengan molekul H 2. 55

23 Tabel 4.18 Data jarak (r e ), sudut, sudut dihedral dan frekuensi (ω e ) dari molekul besi. Molekul r e (Ǻ) sudut (sudut) dihedral (sudut) ω e (cm -1 ) FeF 2 1, ,0-817,61;117,72;651,79 FeN 2 1, , ,62;466,37;435,08 FeO 2 1, , ,26;172,49;939,19 Fe 2 1, ,16 Fe 2 F 2 2,2537;1, ,18 180,0 686,45;86,51;48,71 Fe 2 N 2 2,15335;1, ,361-43, ,69;228,73;432,26;4 77,17 Fe 2 O 2 2,11432;1, ,84 0,0 993,99;990,39;113,67;18 7,84;382,28 jarak FeFe, dan jarak FeX. 4.7 Analisis NBO dari Hasil Reaksi Besi FeF 2 Molekul FeF 2 memiliki elektron total 44 dengan transfer elektron sebanyak 1,46716 dari atom Fe secara merata menuju ke kedua atom F. Tranfer elektron ini mengakibatkan terdapatnya muatan parsial molekul pada masing-masing atom F yaitu sebesar -0, Muatan total dari molekul ini adalah nol. Transfer elektron ini terjadi karena sifat atom F yang kuat menarik elektron untuk menstabilkan konfigurasi elektron atom F. Atom F menarik awan elektron dari orbital s dan p pada kulit N dan M dari atom Mn (Lihat Tabel 4.19). Molekul ini cukup stabil berdasarkan dari besarnya energi pembentukan dan transfer elektron. Tabel 4.19 Konfigurasi elektron reaktan dan produk dari reaksi pembentukan FeF 2. Reaktan Fe 1 [core]4s 1,01 3d 6,98 4d 0,01 F 2 [core]2s 1,95 2p 5,04 F 3 [core]2s 1,95 2p 5,04 Produk Fe 1 [core]4s 0,25 3d 6,25 4p 0,02 4d 0,01 F 2 [core]2s 1,97 2p 5,75 F 3 [core]2s 1,97 2p 5,75 56

24 4.7.2 FeN 2 Molekul ini memiliki jumlah elektron total 40 dan terdapat transfer elektron sebanyak 0,45115 dari Fe ke masing-masing atom N secara merata. Orbital elektron spin α tersusun atas 11 elektron inti, 3 elektron ikatan dan 7 orbital pasangan elektron tunggal. Orbital dari elektron spin β terdiri dari elektron inti berjumlah 11, dengan elektron ikatan 4 dan elektron berpasangan 4. Gambar 4.10 Tingkat energi orbital ikatan molekul FeN 2. Orbital ikatan pada molekul ini didominasi oleh orbital ikatan dari atom N-N yang berjumlah 5 buah dan juga memiliki energi yang paling rendah. Sedangkan orbital ikatan Fe-N merupakan orbital ikatan dengan energi yang tinggi. Dari informasi orbital ikatan ini dapat diketahui bahwa reaksi Fe dengan gas N 2 tidak sama sekali mengakibatkan putusnya ikatan N 2. Ikatan antara Fe dengan atom N dari reaksi ini lebih lemah dari ikatan N-N. 57

25 Tabel 4.20 Hibridisasi dari orbital ikatan pada FeN 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -1,14400 (0,99947) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(35,33%)p 1,82 (64,33%)d 0,01 (0,34%) 0,7071* N 2 s(35,33%)p 1,82 (64,33%)d 0,01 (0,34%) -0,43181 (0,99789) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(0,00%)p 1,00 (99,60%)d 0,00 (0,40%) 0,7071* N 2 s(0,00%)p 1,00 (99,60%)d 0,00 (0,40%) -0,46286 (0,96529) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s( 0,12%)p 99,99 ( 99,40%)d 3,98 ( 0,48%) 0,7071* N 2 s( 0,12%)p 99,99 ( 99,40%)d 3,98 ( 0,48%) β -1,10776 (0,99773) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(33,16%)p 2,01 (66,52%)d 0,01 (0,32%) 0,7071* N 2 s(33,16%)p 2,01 (66,52%)d 0,01 (0,32%) -0,43351 (0,97218) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(0,00%)p 1,00 (99,60%)d 0,00 (0,40%) 0,7071* N 2 s(0,00%)p 1,00 (99,60%)d 0,00 (0,40%) -0,37540 (0,91239) BD N 1-Fe 3 0,8469* N 1 s(3,98%)p 24,08 (95,84%)d 0,04 (0,18%) 0,5317*Fe 3 s(18,65%)p 0,03 (0,56%)d 4,33 (80,74%)f 0,00 (0,05%) -0,37543 (0,91240) BD N 2-Fe 3 0,8469* N 2 s(3,98%)p 24,08 (95,84%)d 0,04 (0,18%) 0,5317*Fe 3 s(18,65%)p 0,03 (0,56%)d 4,33 (80,74%)f 0,00 (0,05%) FeO 2 Molekul ini memiliki jumlah elektron 42 dimana terdapat transfer elektron dari atom Fe sebanyak 1,10165 ke masing-masing atom O secara merata. Molekul ini disusun oleh sejumlah elektron spin α dan spin β dimana elektron spin α memiliki elektron inti 11 dengan elektron ikatan 2 dan pasangan elektron tunggal 9. Jumlah elektron total pada posisi spin α sebanyak 22 dengan muatan -1. Jumlah elektron spin β total adalah 20 dengan muatan +1, dimana jumlah elektron inti 11 dengan 3 elektron merupakan elektron ikatan dan elektron pasangan tunggal 6. 58

26 Gambar 4.11 Tingkat energi orbital ikatan molekul FeO 2. Molekul ini memiliki orbital ikatan Fe-O sebanyak 5 buah dimana dua pasang dari orbital tersebut mengalami terdegenerasi (Lihat Gambar 4.11 dan Tabel 4.21). Tabel 4.21 Hibridisasi dari orbital ikatan pada FeO 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,55190 (0,97490) BD ( 1) O 1-Fe 2 0,8817* O 1 s(7,09%)p 13,10 (92,84%)d 0,01 (0,07%) 0,4718*Fe 2 s(14,37%)p 0,02 (0,33%)d 5,92 (85,12%)f 0,01 (0,18%) -0,55190 (0,97490) BD Fe 2- O 3 0,4718*Fe 2 s(14,37%)p 0,02 (0,33%)d 5,92 (85,12%)f 0,01 (0,18%) 0,8817* O 3 s(7,09%)p 13,10 (92,84%)d 0,01 (0,07%) β -0,48858 (0,94500) BD O 1-Fe 2 0,8798* O 1 s(5,30%)p 17,84 (94,62%)d 0,01 (0,08%) 0,4754*Fe 2 s(30,85%)p 0,08 (2,53%)d 2,15 (66,25%)f 0,01 (0,37%) -0,48858 (0,94500) BD Fe 2- O 3 0,4754*Fe 2 s(30,85%)p 0,08 (2,53%)d 2,15 (66,25%)f 0,01 (0,37%) 0,8798* O 3 s(5,30%)p 17,84 (94,62%)d 0,01 (0,08%) -0,37146 (0,99864) BD Fe 2- O 3 0,4727*Fe 2 s(0,00%)p 1,00 (2,22%)d 44,06 (97,71%)f 0,03 (0,08%) 0,8812* O 3 s(0,00%)p 1,00 (99,95%)d 0,00 (0,05%) 59

27 4.7.4 Fe 2 F 2 Molekul Fe 2 F 2 memiliki jumlah elektron sebanyak 70 dimana pada molekul ini terjadi transfer elektron dari kedua atom Fe ke atom F sebesar 1,53732 secara merata ke kedua atom tersebut. Orbital α terdiri dari 20 elektron inti, 1 orbital elektron ikatan dan 18 elektron pasangan tunggal. Maka total elektron pada spin α sebanyak 39 dengan muatan -4. Jumlah elektron spin β adalah 31 dengan muatan +4 dimana terdapat elektron inti sebanyak 20, 5 elektron ikatan dan 6 pasangan elektron tunggal. Gambar 4.12 Tingkat energi orbital ikatan molekul Fe 2 F 2. Orbital ikatan yang dibentuk sebanyak 4 buah merupakan orbital ikatan Fe-Fe dan juga terdapat 2 buah orbital ikatan Fe-F. Orbital ikatan Fe-F ini mengalami degenerasi dan memiliki energi ikatan yang paling rendah. Maka hasilnya adalah jarak ikatan Fe-F jauh lebih kecil dari ikatan Fe-Fe. 60

28 Tabel 4.22 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Fe 2 F 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,31652 (0,98185) BD Fe 1-Fe 3 0,7071*Fe 1 s(91,03%)p 0,05 (4,86%)d 0,05 (4,10%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Fe 3 s(91,03%)p 0,05 (4,86%)d 0,05 (4,10%)f 0,00 (0,00%) β -0,59160 (0,99884) BD Fe 1- F 2 0,3239*Fe 1 s(11,25%)p 0,06 (0,65%)d 7,82 (87,96%)f 0,01 (0,14%) 0,9461* F 2 s(12,59%)p 6,94 (87,39%)d 0,00 (0,02%) -0,22491 (0,97779) BD Fe 1-Fe 3 0,7071*Fe 1 s(0,00%)p 1,00 (0,27%)d 99,99 (99,73%)f 0,00 (0,00%) 0,7071*Fe 3 s(0,00%)p 1,00 (0,27%)d 99,99 (99,73%)f 0,00 (0,00%) -0,25020 (0,97574) BD Fe 1-Fe 3 0,7071*Fe 1 s(0,00%)p 1,00 (3,16%)d 30,67 (96,84%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Fe 3 s(0,00%)p 1,00 (3,16%)d 30,67 (96,84%)f 0,00 (0,01%) -0,29042 (0,97398) BD Fe 1-Fe 3 0,7071*Fe 1 s(49,56%)p 0,09 (4,37%)d 0,93 (46,06%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Fe 3 s(49,56%)p 0,09 (4,37%)d 0,93 (46,06%)f 0,00 (0,01%) -0,59160 (0,99884) BD Fe 3- F 4 0,3239*Fe 3 s(11,25%)p 0,06 (0,65%)d 7,82 (87,96%)f 0,01 (0,14%) 0,9461* F 4 s(12,59%)p 6,94 (87,39%)d 0,00 (0,02%) Fe 2 N 2 Jumlah elektron dari molekul ini adalah 66 dengan transfer elektron yang disumbangkan kedua atom Fe ke atom Nitrogen adalah 0, Jumlah elektron spin α adalah 36 dengan muatan -3, dimana jumlah elektron inti 20, 4 elektron ikatan dan 12 pasangan elektron tunggal. Elektron β ini berjumlah 30 dengan muatan +3 dimana 20 merupakan elektron inti, 8 elektron ikatan dan 2 pasangan elektron tunggal. 61

29 Gambar 4.13 Tingkat energi orbital ikatan molekul Fe 2 N 2. Molekul ini memiliki orbital ikatan N-N sebanyak 4, orbital ikatan Fe-Fe 4 buah, dan 4 orbital ikatan Fe-N. Berdasarkan urutan kestabilan (energi orbital ikatan) ikatan N-N memiliki ikatan yang paling kuat diikuti oleh ikatan Fe-N kemudian ikatan Fe-Fe. Keadaan ini dapat dibandingkan dengan jarak ikatan yang dimiliki oleh molekul ini dimana jarak ikatan N-N lebih kecil dari jarak ikatan Fe-N dan lebih kecil dari jarak ikatan Fe-Fe. r < r < r N N Fe N Fe Fe 62

30 Tabel 4.23 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Fe 2 N 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -1,00826 (0,99894) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(27,37%)p 2,64 (72,25%)d 0,01 (0,38%) 0,7071* N 2 s(27,37%)p 2,64 (72,25%)d 0,01 (0,38%) -0,48672 (0,99385) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(5,49%)p 17,13 (94,08%)d 0,08 (0,43%) 0,7071* N 2 s(5,49%)p 17,13 (94,08%)d 0,08 (0,43%) -0,41867 (0,96576) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(0,00%)p 1,00 (99,57%)d 0,00 (0,43%) 0,7071* N 2 s(0,00%)p 1,00 (99,57%)d 0,00 (0,43%) -0,24526 (0,96060) BD Fe 3-Fe 4 0,7100*Fe 3 s(96,71%)p 0,02 (2,32%)d 0,01 (0,97%)f 0,00 (0,00%) 0,7042*Fe 4 s(96,68%)p 0,02 (2,34%)d 0,01 (0,97%)f 0,00 (0,00%) β -1,00909 (0,99697) BD N 1- N 2 0,7071* N 1 s(29,05%)p 2,43 (70,64%)d 0,01 (0,31%) 0,7071* N 2 s(29,05%)p 2,43 (70,64%)d 0,01 (0,31%) -0,35780 (0,89731) BD N 1-Fe 3 0,8687* N 1 s(2,97%)p 32,58 (96,87%)d 0,05 (0,15%) 0,4954*Fe 3 s(17,59%)p 0,08 (1,44%)d 4,60 (80,93%)f 0,00 (0,05%) -0,35870 (0,89911) BD N 1-Fe 4 0,8717* N 1 s(3,08%)p 31,40 (96,76%)d 0,05 (0,15%) 0,4900*Fe 4 s(17,85%)p 0,08 (1,46%)d 4,52 (80,65%)f 0,00 (0,05%) -0,35785 (0,89732) BD N 2-Fe 3 0,8687* N 2 s(2,97%)p 32,58 (96,87%)d 0,05 (0,15%) 0,4954*Fe 3 s(17,59%)p 0,08 (1,44%)d 4,60 (80,92%)f 0,00 (0,05%) -0,35874 (0,89912) BD N 2-Fe 4 0,8717* N 2 s(3,08%)p 31,40 (96,76%)d 0,05 (0,15%) 0,4900*Fe 4 s(17,85%)p 0,08 (1,45%)d 4,52 (80,64%)f 0,00 (0,05%) -0,20179 (0,99594) BD Fe 3-Fe 4 0,6951*Fe 3 s(0,37%)p 0,55 (0,20%)d 99,9 9(99,43%)f 0,01 (0,00%) 0,7189*Fe 4 s(0,45%)p 0,46 (0,21%)d 99,99 ( 99,33%)f 0,01 (0,00%) -0,24924 (0,95858) BD Fe 3-Fe 4 0,7143*Fe 3 s(11,41%)p 0,10 (1,12%)d 7,67 (87,47%)f 0,00 (0,00%) 0,6998*Fe 4 s(11,28%)p 0,10 (1,14%)d 7,76 (87,57%)f 0,00 (0,00%) -0,21649 (0,98399) BD Fe 3-Fe 4 0,7020*Fe 3 s(51,08%)p 0,02 (1,24%)d 0,93 (47,67%)f 0,00 (0,01%) 0,7122*Fe 4 s(50,57%)p 0,02 (1,23%)d 0,95 (48,19%)f 0,00 (0,01%) 63

31 4.7.6 Fe 2 O 2 Molekul Fe 2 O 2 ini memiliki jumlah elektron total 68 dimana sebanyak 1,32716 elektron ditransfer dari dua atom Fe ke atom oksigen. Jumlah elektron spin α total adalah 37 yang bermuatan -3 dimana terdiri dari 20 elektron inti, 3 elektron ikatan dan 14 elektron pasangan sendiri. Jumlah elektron spin β adalah 31 dengan muatan +3 dimana terdapat 20 elektron inti, 7 elektron ikatan dan4 pasangan elektron tunggal. Gambar 4.14 Tingkat energi orbital ikatan molekul Fe 2 O 2. Molekul ini disusun oleh orbital ikatan yang terdiri dari 8 orbital ikatan Fe-O dan 2 orbital ikatan Fe-Fe. Orbital ikatan Fe-O memiliki ikatan yang lebih kuat dapat diperoleh dari energi orbital ikatan Fe-O yang lebih rendah dari energi orbital ikatan Fe-Fe. 64

32 Tabel 4.24 Hibridisasi dari orbital ikatan pada Fe 2 O 2. Spin Energi(eV) Hibridisasi α -0,50868 (0,96491) BD O 1-Fe 2 0,7553* O 1 s(4,46%)p 21,41 ( 95,42%)d 0,03 ( 0,12%) 0,6554*Fe 2 s(21,51%)p 0,04 (0,81%)d 3,61 (77,64%)f 0,00 (0,05%) -0,35062 (0,91332) BD Fe 2-Fe 3 0,7071*Fe 2 s(69,95%)p 0,04 (2,79%)d 0,39 (27,24%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Fe 3 s(69,95%)p 0,04 (2,79%)d 0,39 ( 27,24%)f 0,00 (0,01%) -0,50868 (0,96491) BD Fe 3- O 4 0,6554*Fe 3 s(21,51%)p 0,04 (0,81%)d 3,61 (77,64%)f 0,00 (0,05%) 0,7553* O 4 s(4,46%)p 21,41 (95,42%)d 0,03 (0,12%) β -0,32087 (0,99973) BD O 1-Fe 2 0,8567* O 1 s(0,00%)p 1,00 (99,94%)d 0,00 (0,06%) 0,5158*Fe 2 s(0,00%)p 1,00 (0,68%)d 99,99 (99,26%)f 0,09 (0,06%) -0,56310 (0,98716) BD O 1-Fe 2 0,8375* O 1 s(9,44%)p 9,58 (90,44%)d 0,01 (0,12%) 0,5465*Fe 2 s(14,42%)p 0,04 (0,59%)d 5,89 (84,91%)f 0,01 (0,08%) -0,32821 (0,98428) BD O 1-Fe 2 0,8510* O 1 s(0,13%)p 99,9 9( 99,81%)d 0,45 (0,06%) 0,5252*Fe 2 s(0,08%)p 9,47 (0,75%)d 99,99 (99,11%)f 0,74 (0,06%) -0,30935 (0,90722) BD Fe 2-Fe 3 0,7071*Fe 2 s(63,70%)p 0,06 (3,55%)d 0,51 (32,74%)f 0,00 (0,01%) 0,7071*Fe 3 s(63,70%)p 0,06 (3,55%)d 0,51 (32,74%)f 0,00 (0,01%) -0,32087 (0,99973) BD Fe 3- O 4 0,5158*Fe 3 s(0,00%)p 1,00 (0,68%)d 99,99 (99,26%)f 0,09 (0,06%) 0,8567* O 4 s(0,00%)p 1,00 ( 99,94%)d 0,00 (0,06%) -0,56310 (0,98716) BD Fe 3- O 4 0,5465*Fe 3 s(14,42%)p 0,04 (0,59%)d 5,89 (84,91%)f 0,01 (0,08%) 0,8375* O 4 s(9,44%)p 9,58 (90,44%)d 0,01 (0,12%) -0,32821 (0,98428) BD Fe 3- O 4 0,5252*Fe 3 s(0,08%)p 9,47 (0,75%)d 99,99 ( 99,11%)f 0,74 (0,06%) 0,8510* O 4 s(0,13%)p 99,99 (99,81%)d 0,45 (0,06%) 65