construct simple z-matrix

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

Masih melanjutkan tentang apa yang aku peroleh ketika mengikuti workshop kimia komputasi 20-21 Oktober 2013 di AIC kemarin, yaitu tentang bagaimana membuat z-matriks untuk sebuah senyawa. Untuk senyawa-senyawa yang sederhana kita bisa membuat z-matriks dengan mudah sementara untuk senyawa yang lebih kompleks, z-matriks bisa dibuat menggunakan bantuan software.

Di sini aku ambil etil bromida sebagai contohnya. Oia, setahuku format z-matriks ada dua macam, nanti akan dijelaskan formatnya masing-masing.

snapshot1

snapshot2

Penjelasannya adalah sebagai berikut :

> baris 1 -> atom C1
> baris 2 -> atom C2 terikat pada C1 dengan jarak 1.33 angstrom
> baris 3 -> atom H3 terikat pada atom C1 dengan jarak 1.08 angstrom dan membentuk sudut 120.6 dengan atom C2
> baris 4 -> atom H4 terikat pada atom C1 pada jarak 1.08 dan membentuk sudut 121.7 dengan atom C2. Untuk menentukan sudut dihedral pertama-tama buat tentukan dengan atom mana sudut dihedral akan dibuat, misalnya H3 lalu sumbu yang melewati atom C1-C2. Dari sumbu ini buat bidang yang melewati H3 dan buat bidang lagi yang melalui H2, sudut dua bidang inilah yang dinamakan dengan sudut dihedral, dalam hal ini 180.02
> baris 5 -> atom H5 terikat pada C2 dengan jarak 1.08 dan membentuk sudut 122.2 dengan C1. Sudut dihedral yang dibentuk dengan H3 adalah 359.9
> baris 6 -> atom Br6 terikat pada C2 pada jarak 1.85 dan membentuk sudut 124.1 dengan C1. Sudut dihedral yang dibentuk denga H3 adalah 175.97.

Keunggulan dari z-matrix adalah jika kita memiliki beberapa atom yang terikat pada atom yang sama misalnya saja H3, H4 yang terikat pada C1 maka koordinat z-matriks untuk dua atom tersebut adalah identik hanya sudut dihedralnya saja yang berbeda, begitu juga untuk H5 dan Br6.

Hal lain yang menjadi unggulan dari z-matriks adalah untuk menggabungkan dua struktur menjadi satu, maka kita tidak perlu memikirkan z-matriks untuk keseluruhan struktur, cukup memikirkan bagaimana mengganti z-matriks untuk atom-atom yang akan berikatan.

Ada sebuah catatan jika menggunakan z-matriks yaitu : sudut atom tidak boleh 180 karena program komputasi malah akan kesulitan dalam mengoptimasi. Untuk mengatasi hal ini kita perlu menambahkan ghost atom. Ya begitulah, jika koordinat z-matriks kita baik maka optimasi akan berjalan lebih cepat, sebaliknya jika z-matriks kita jelek maka optimasi akan berjalan lambat bahkan error.

Oke, untuk kasus ini contohnya gambar di bawah ini (karena di Avogadro tidak ada simbol untuk ghost atom maka anggaplah atom nomor 7 dan 8 adalah ghost atom)

snapshot3

kita langsung masuk ke koordinat z-matrix yang melibatkan ghost atom saja ya..

X7 C2 1.0 C3 90 O 0.0
C3 C2 1.20 X7 90 C1 180.0
H6 C3 1.06 X8 90 C2 180.0

ghost atom digunakan tidak hanya dalam kasus di atas tetapi bisa juga digunakan ketika kita membutuhkan atom referens, misalnya untuk membuat z-matriks pada struktur cincin, kira-kira kurang lebihnya demikian. Nah, selain format di atas, format lain yang sering digunakan adalah

C1
C2 C1 r2
H3 C1 r3 C2 a3
H4 C1 r4 C2 a4 H3 d4
H5 C2 r5 C1 a5 H3 d5
Br6 C2 r6 C1 a6 H3 d6
variables
r2 = 1.33479
r3 = 1.08482
a3 = 120.65485
r4 = 1.08483
a4 = 121.66290
d4 = 180.02562
r5 = 1.08454
a5 = 122.19612
d5 = 359.95029
r6 = 1.85277
a6 = 124.15344
d6 = 179.97438

Dengan menggunakan format kedua ini, kita bisa lebih leluasa lagi untuk mem-freeze panjang ikatan, sudut ikatan dan sudut dihedral. Nah, teman-teman bisa membaca awal-awal postingan di blog ini🙂. Yak, aku cukupkan sampai di sini, jika ada kesalahan mohon dikoreksi dan semoga bermanfa’at!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s