KEKUATAN MEDAN LIGANABSTRAK

Telah dilakukan percobaan dengan tema Kekuatan Medan Ligan yang bertujuan agar praktikan dapat memahami teori medan kristal dan mampu membedakan kekuatan medan antara ligan ammonia dan air. Pada percobaan dilakukan 4 variasi larutan yang akan dianalisis dengan menggunakan spektrometer spectronic, 4 variasi larutan tesebut terdiri dari larutan pertama terdiri dari ion Cu2+, larutan kedua dan ketiga merupakan campuran larutan ion Cu2+, larutan ammonia dan air, tetapi volume air dan ammonia pada larutan kedua dan ketiga berbeda. Sedangkan, untuk larutan keempat hanya mengandung larutan Cu2+ dan larutan ammonia saja. Setelah semua larutan variasi dibentuk selanjutnya dimasukakn dalam kuvet dan dianalisi dengan spektrometer spectronic untuk diukur absorbansinya pada panjang gelombang 510-700 nm, dengan interval 10 nm. Dari data tersebut, dapat dibentuk grafik dan diperoleh panjang gelombang maksimumnya. Dari percobaan ini diperoleh panjang gelombang pada larutan I (larutan Cu2+ + air) adalah 700 nm dengan energi 10 Dq = 40,8455 kkal/mol, larutan II (larutan Cu2+ + 2,5 mL ammonia + air) adalah 610 nm dengan energi 10 Dq = 46,8719 kkal/mol, larutan III (larutan Cu2+ + 5 mL ammonia + air) adalah 610 nm dengan energi 10 Dq = 46,8719 kkal/mol, larutan IV (larutan Cu2+ + ammonia) adalah 610 nm dengan energi 10 Dq = 46,8719 kkal/mol.

I. TUJUAN PERCOBAAN1.

Memahami teori medan kristal; 2. Mampu membedakan kekuatan medan antara ligan ammonia dan air.

II. DASAR TEORIMetode analisis spektrometri adalah metode analisis yang paling banyak dipakai di dalam Kimia analisis, khususnya pada spektra elektromagnetik daerah ultraviolet dan tampak. Aplikasinya meliputi bidang Kimia Klinik, Kimia Lingkungan dan bidang-bidang lain. Keuntungan dari metode analisis spektrometri adalah peralatannya yang mudah didapat dan biasanya cukup mudah dioperasikan. Prinsip metode analisis spektrometri adalah larutan sampel menyerap radiasi elektromagnetik dan jumlah intensitas radiasi yang diserap oleh

larutan sampel dihubungkan dengan konsentrasi analit (zat/unsur yang akan dianalisis) dalam larutan sampel. (Wahyuni, 2007)daerah warna panjang gelombang (nm) 380 - 435 435 - 500 500 - 520 520 - 565 565 - 590 590 - 625 625 - 740

ungu biru sian (biru-pucat) hijau kuning oranyemerah

Pada metode analisis spektrometri terdapat komplementer warna. Warna-warna yang saling berlawanan satu sama lain pada roda warna dikatakan sebagai warna-warna komplementer. Biru dan kuning adalah warna komplementer; merah dan sian adalah komplementer; demikian juga hijau dan magenta (merah muda). Warna kompleks adalah komplemen warna cahaya yang diserap oleh sample dalam spektrometri. (chem-is-try.org, diakses 1 juni 2009) Senyawa koordinasi merupakan senyawa yang tersusun atas atom pusat dan ligan (sejumlah anion atau molekul netral yang mengelilingi atom atau kelompok atom pusat tersebut) dimana keduanya diikat dengan ikatan koordinasi. Ditinjau dari konsep asam-basa Lewis, atom pusat dalam senyawa koordinasi berperan sebagai asam Lewis (akseptor

penerima pasangan elektron), sedangkan ligan sebagai basa Lewis (donor pasangan elektron). (Nuryono,2003) Kemagnetan senyawa kompleks misalnya, ditentukan dari banyaknya elektron tak berapsangan pada orbital d atom pusat, akibat dari kekuatan ligan yang mendesaknya, apakah ligan tersebut kuat atau lemah. Jika ligan tsb kuat elektron cenderung untuk berpasangan (spin rendah), jika ligan tsb lemah elekton lebih suka untuk tidak berpasangan (spin tinggi). Senyawa kompleks dapat berupa non-ion, kation atau anion, bergantung pada muatan penyusunnya. Muatan senyawa kompleks merupakan penjumlahan muatan ion pusat dan ligannya. Jika senyawa kompleks bermuatan disebut ion kompleks/spesies kompleks. Bilangan koordinasi pada senyawa kompleks menyatakan banyaknya ligan yang mengelilingi atom atau sekelompok atom pusat sehingga membentuk kompleks yang stabil. (Vogel, 1990). Bilangan koordinasi 6, berarti banyaknya ligan yang mengelilingi berjumlah 6. Bilangan koordinasi setiap atom pusat bersifat khas dan karateristik bergantung pada sifat alamiah logam, keadaan oksidasi, dan ligan-ligan lain dalam molekul. Antara atom pusat dengan ligannya terhubung oleh ikatan koordinasi, hanya salah satu pihak yaitu ligan yang menyumbangkan pasangan elektron untuk digunakan bersama, perpindahan kerapatan elektron pun terjadi dari ligan ke atom pusat. Namun, jika kerapatan elektron tersebar merata diaantara keduanya, maka ikatan kovalen sejatipun akan terbentuk. Reaksi pembentukan senyawa kompleks dapat dirumuskan sebagai berikut : M + nL MLn dimana, M = ion logam L = ligan yang mempunyai pasangan elektron bebas n = bilangan koordinasi senyawa kompleks yang terbentuk (biasanya 2, 4, dan 6). Berdasarkan banyaknya pasangan elektron yang didonorkan, ligan dapat dikelompokkan menjadi, a. Ligan Monodentat yaitu ligan yang hanya mampu memberikan satu pasang elektron kepada satu ion logam pusat dalam senyawa koordinasi. Misalnya : ion halida, H2O dan NH3. b. Ligan Bidentat yaitu ligan yang mempunyai dua atom donor sehingga mampu memberikan dua pasang elektron. Dalam pembentukan ikatan koordinasi, ligan bidentat akan menghasilkan struktur cincin dengan ion logamnya (sering disebut cincin kelat). Ligan bidentat dapat berupa molekul netral (seperti diamin, difosfin, disulfit) atau anion (C2O42-, SO42-, O22-).

c. Ligan Polidentat yaitu ligan-ligan yang memiliki lebih dari dua atom donor. Ligan ini dapat disebut tri, tetra, penta, atau heksadentat, bergantung pada jumlah atom donor yang ada. Ligan polidentat tidak selalu menggunakan semua atom donornya untuk membentuk ikatan koordinasi. Misalnya : EDTA sebagai heksadentat mungkin hanya menggunakan 4 atau 5 atom donornya bergantung pada ukuran dan stereokimia kompleks. Berdasarkan jenis ikatan koordinasi yang terbentuk, ligan dapat dikelompokkan sebagai berikut. a. Ligan yang tidak mempunyai elektron sesuai untuk ikatan dan orbital kosong sehingga ikatan yang terbentuk hanya ikatan , seperti H-, NH3, SO32-, atau RNH2. b. Ligan yang mempunyai dua atau tiga pasang elektron bebas yang selain membentuk ikatan , juga dapat membentuk ikatan dengan ion logam, seperti N3-, O2-, OH-, S2-, NH2-, R2S, R2O, NH2, dan ion benzena. c. Ligan yang memiliki orbital -antiikatan kosong dengan tingkatan benzen rendah yang dapat menerima elektron yang orientasinya sesuai dari logam, seperti CO, R3P, CN-, py, dan acac. d. Ligan yang tidak ada pasangan elektron bebasnya, tetapi memiliki elektron ikatan-, seperti alkena, alkuna, benzena, dan anion siklopentadienil. e. Ligan yang membentuk dua ikatan dengan dua atom logam terpisah dan kemudian membentuk jembatan. Sebagai contoh, OH-, O2-, CO. (Nuryono, 2003) Teori medan kristal mengganggap bahwa ikatan antar ion logam dan ligan adalah sepenuhnya ionik. Dengan kata lain, interaksi antara ligan dan ion logam adalah interaksi elektrostatik. Ion logam dianggap bermuatan positif sedangkan ligan merupakan partikel bermuatan negatif.

Gambar B.1 Kelima orbital d Jika ligan (yang diasumsikan bermuatan negatif) mendekat, maka akan terjadi kenaikan tingkat energi orbital d ion logam akibat tolakan antara medan negatif ligan dan elektron orbital d, tetapi tingkat energi kelima orbital d masih degenerate. Karena orientasi ligan terhadap logam berbeda beda (seperti orientasi ke arah oktahedral, tetrahedral), maka gaya yang dialami oleh tiap orbital tidak selalu sama. Hal inilah yang menyebabkan pola pembelahan tingkat energi orbital d yang berbeda-beda untuk tiap bentuk geometri. 1. Oktahedral Pada oktahedral, orbital orbital dan berhadapan langsung dengan ligan, sedangkan dan

tidak berhadapan langsung. Akibatnya, energi potensial

akan naik akibat tolakan dengan ligan dan energi kurangnua tolakan dengan ligan. Orbital rendah dinamakan orbital t2g. dan

akan berkurang karena yang berada pada tingkat yang lebih yang memiliki energi yang lebih

tinggi dinamakan orbital eg sedangkan orbital

Gambar B.2.(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks oktahedral; (b) pola pembelahan pada oktahedral (Kunarti,2007) 2. Tetrahedral

Pada tetrahedral, orbital dan sehingga energi orbital akan turun.

lebih berinteraksi langsung dibandingkan dengan akan naik sedangkan energi dan

Gambar B.3.(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks tetrahedral; (b) pola pembelahan pada tetrahedral 3. Bujur sangkar

Gambar B.4.(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks bujur sangkar; (b) pola pembelahan pada bujur sangkar (Kunarti,2007) Harga 10 dq dapat besar atau kecil. Jika 10 dq kecil, maka dibutuhkan sedikit energi untuk mengisi elektron ke orbital eg. Akibatnya elektron cenderung mengisi orbital eg dibandingkan berpasangan terlebih dahulu. Kondisi ini dinamakan medan lemah. Jika 10 dq besar, maka selisih energi juga besar atau dibutuhkan banyak energi untuk mengisi elektron ke orbital eg. Elektron cenderung berpasangan terlebih dahulu sebelum mengisi orbital eg. Kondisi seperti ini dinamakan meda kuat. Harga 10 dq dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya. 1. Muatan ion logam Makin banyak muatan ion,makin besar pula harga 10 Dq nya,karena makin banyak muatan ion logam maka makin besar pula untuk menarik ligan lebih dekat. Akibatnya pengaruh ligan makin kuat sehingga pembelahan orbital makin besar. 2. Jenis Ion pusat Logam logam yang terletak pada satu periode, harga 10 dqnya tidak terlalu berbeda. Untuk satu golongan, Semakin kebawah, harganya akan semakin besar.Mn2+< Ni2+< Co2+< Fe2+< V2+< Fe3+< Co3+< Mn3+< Co3+< Rh3+< Ru3+< Pd4+< Ir3+< Pt4+

3. Ligan

Berikut adalah deret spektrokimia.I-< Br-< SCN-~ Cl-< F-< OH-~ NO-< C2O42-< H2O 10 dq air); Hasil Percobaan Panjang Gelombang Maksimal Energi 10 dq 1. Larutan A : 700 nm 1. 10 dq : 40.845 kkal/mol 2. Larutan B : 600 nm 2. 10 dq : 46,871 kkal/mol 3. Larutan C : 600 nm 3. 10 dq : 46,871 kkal/mol 4. Larutan D : 610 nm 4. 10 dq : 46,871kkal/mol

VI. DAFTAR PUSTAKA1. Kunarti, Eko Sri, 2007, Handout Kimia Koordinasi Week 5b Crystal Field Theory;

2. Nuryono, 2003, Kimia Koordinasi, Lab Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA UGM, Yogyakarta, 42-55;68-69; 3. Wahyuni, Endang Tri, 2007, Handout Analisis Instrumental I, Spectrophotometer UV-Vis.1. Vogel, 1990, Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Jilid 2, Cetakan ke 2, Kalman Media Pusaka, Jakarta,95-98;102-105;

5. www. Chem.-is-try.org, diakses 1 Juni 2009 VII. LAMPIRAN A. Grafik Percobaan

Untuk Larutan A

Untuk Larutan BGrafik Absorbansi VS Panjang Gelombang

Untuk Larutan C

Untuk Larutan D

B. Perhitungan Penentuan 10 Dq Larutan A ( larutan Cu2+ + air) maks = 700 nm

= 40,8455 kkal/mol Larutan B ( larutan Cu2+ + 2,5 mL ammonia + air) maks = 610 nm

= 46,8719 kkal/mol Larutan C ( laruatn Cu2+ + 5 mL ammonia + air) maks = 610 nm

= 46,8719 kkal/mol Larutan D ( larutan Cu2+ + ammonia) maks = 610 nm

= 46,8719 kkal/mol