perc 3 kuat medan ligan

I. JUDUL PERCOBAAN :

“Kekuatan Medan Ligan”

II. HARI/TANGGAL PERCOBAAN :

Kamis, Oktober 2013, Pukul 13.00 WIB

III. SELESAI PERCOBAAN :

Kamis, Oktober 2013, Pukul 15.30 WIB

IV. TUJUAN PERCOBAAN :

- Mempelajari perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan amonium dan air

- Mengenal cara mencari panjang gelombang pada absorbansi maksimum

- Mengenal variabel yang mempengaruhi panjang gelombang

V. TINJAUAN PUSTAKA :

Suatu ion (atau molekul) kompleks terdiri dari satu atom (ion) pusat dan

sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat itu. Jumlah relatif komponen-

komponen ini dalam kompleks yang stabil nampak mengikuti stoikiometri yang sangat

tertentu, meskipun ini tak dapat ditafsirkan di dalam lingkup valensi yang klasik. Atom

pusat ini ditandai oleh bilangan koordinasi, suatu angka bulat, yang menunjukkan

jumlah ligan (monodentat) yang dapat membentuk kompleks yang stabil dengan satu

atom pusat (Vogel, 1979).

Senyawa kompleks telah banyak dipelajari dan diteliti melalui suatu tahapan-

tahapan reaksi (mekanisme reaksi) dengan menggunakan ion-ion logam serta ligan

yang berbeda-beda. Ligan memiliki kemampuan sebagai donor pasangan elektron

sehingga dapat dibedakan atas ligan monodentat, bidentat, tridentat dan polidentat.

Dalam kimia koordinasi, NO atau NO2 dapat berperan sebagai ligan sehingga

membentuk senyawa kompleks dengan beberapa logam transisi. Beberapa ligan dapat

dideretkan dalam suatu deret spektrokimia berdasarkan kekuatan medannya, yang

tersusun sebagai berikut : I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < NO3- < F- < OH- < Oksalat <

H2O < NCS- < NH3 < en < bipi < fen < NO2- < CN- < CO, dengan en = etilendiamin,

bipi = 2,2’-bipiridin dan fen = fenantrolin. Ligan NO2 dalam deret spektrokimia lebih

kuat dibandingkan ligan-ligan feroin (fenantrolin, bipiridin dan etilendiamin) dan lebih

lemah dari ligan CN (Rilyanti et al, 2008).

Medan negatif dari ligan disebut dengan medan ligan. Teori medan ligan adalah

satu dari teori yang paling bermanfaat untuk menjelaskan struktur elektronik kompleks.

Awalnya teori ini adalah aplikasi teori medan kristal pada sistem kompleks. Medan

listrik negatif yang sferik di sekitar kation logam akan menghasilkan tingkat energi

total yang lebih rendah dari tingkat energi kation bebas sebab ada interaksi

elektrostatik. Interaksi repulsif antara elektron dalam orbital logam dan medan listrik

mendestabilkan sistem dan sedikit banyak mengkompensasi stabilisasinya (Saito,

2009).

Teori medan kristal menjelaskan ikatan dalam ion kompleks semata-mata dari

gaya elektrostatik. Dalam ion kompleks, ada dua jenis interaksi elektrostatik. Salah

satunya ialah tarik-menarik antara ion logam positif dan ligan yang bermuatan negatif

atau ujung bermuatan negatif dari suatu ligan polar. Inilah gaya yang mengikat ligan

dengan logam. Jenis kedua ialah interaksi tolak-menolak elektrostatik antara pasangan

elektron bebas pada ligan dan dalam elektron dalam orbital d dari logam itu (Chang,

2004).

Dalam teori medan kristal, ligan-ligan direduksi menjadi titik yang bermuatan.

Interaksi muatan-muatan titik ini dengan elektron dalam orbital d ion logam akan

menaikkan energi semua orbital d, tetapi mereka tidak lagi memiliki energi yang sama.

Elektron-elektron dalam orbital dz2 dan dx2-y2 akan mengalami interaksi yang lebih

besar dengan muatan-muatan ligan yang mendekatinya daripada elektron-elektron

dalam orbital dxy,dxz,dyz. Pertimbangan simetri juga menghasilkan kesimpulan yang

sama terhadap orbital-orbital d lainnya. Bila pemisahan tersebut berlaku untuk semua

ion kompleks yang terkoordinasi secara oktahedral. 0 (didefinisikan sebagai 10 Dq)

menunjukkan perbedaan energi antara tiga orbital setingkat dxy,dyz,dxz dengan dua

orbital setingkat dx2-y2, dz2 (Susanto, 2008).

Ikatan ligan dengan makromolekul merupakan salah satu topik riset yang

menarik saat ini. Pengetahuan tentang ikatan ligan-makromolekul diperlukan dalam

mempelajari farmakodinamika zat-zat aktif dan pada perancangan obat baru. Berbagai

metoda, seperti dialisis, ultrafiltrasi, spektroskopi, atau khromatografi gel telah

digunakan untuk keperluan tersebut. Tujuannya adalah menemukan bahan obat baru

berbentuk ligan-ligan pengganti yang dapat bertindak sebagai penguat atau penghambat

aktivitas biokimia dari makromolekul target di dalam tubuh (Nauli dan Udin, 2008).

VI. CARA KERJA :

a. Alat :

Labu ukur 10 mL 2 buah

Pipet gondok 2 mL 1 buah

Pipet gondok 5 mL 1 buah

Pipet ukur 5 mL 1 buah

Gelas kimia 100 mL 4 buah

Gelas kimia 250 mL 4 buah

Alat-alat gelas lain 2 buah

Spektrofotometer UV-VIS

b. Bahan :

Larutan amonium 1 M

Larutan ion Cu2+ 0,1 M

c. Alur kerja :

2,0 mL larutan

Cu2+ 0,1 M

- Dimasukkan ke dalam labu ukur 1

- Diencerkan sampai tanda batas

- Diamati serapan larutan pada alat

spektrofotometer dengan λ = 700 – 850nm

- Jika absorbansi lebih dari 1, lakukan

pengenceran sampai absorbansi maks 1

Absorbansi maks 1

2,0 mL larutan

Cu2+ 0,1 M

2,0 mL larutan Cu2+ 0,1 M


- Ditambahkan 5 mL larutan amonium 1M







- Ditambahkan 2,5 mL larutan amonium 1M




- Jika absorbansi lebih dari 1, lakukan pengenceran

sampai absorbansi maks 1

-

Absorbansi maks 1

Absorbansi maks 1

VII. HASIL PENGAMATAN :

NO. LANGKAH KERJA HASIL PENGAMATAN DUGAAN REAKSI KESIMPULAN

1.

- Larutan Cu2+ 0,1 M :

larutan biru kehijauan - Aquades : tidak

berwarna - Larutan Cu2+ + aquades :

biru kehijauan jernih

𝜆𝑚𝑎𝑘𝑠 = 809,0 nm

Absorbansi = 0,267

10𝐷𝑞 = 107

809×

1 kkal/mol

349,75cm−1

= 35,367𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑚𝑜𝑙

Cu2+ + 6H2O → [Cu(H2O)6]2+

Pada tabung 1,

diperoleh absorbansi

pada 𝜆𝑚𝑎𝑘𝑠(809,0 nm)

yaitu 0,267 dengan nilai

Dq = 35,367 kkal/mol







Absorbansi maks 1

2,0 ml larutan Cu2+ 0,1M

2.


biru jernih - Aquades : tidak

berwarna

- Larutan amonium 1M : tidak berwarna

- Larutan Cu2+ + aquades + larutan amonium : biru (+)


Absorbansi = 0,409

10𝐷𝑞 = 107

605×

1kkalmol

349,75cm−1

= 47,293 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑚𝑜𝑙

Cu2+ + 6H2O + 4NH3 →

[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 →

[Cu(H2O)4(NH3)2]2+

Pada tabung 2,






- Ditambahkan 5 mL larutan amonium 1M






Absorbansi maks 1


3.


biru jernih - Aquades : tidak

berwarna

- Larutan amonium 1M : tidak berwarna

- Larutan Cu2+ + aquades + larutan amonium : biru (++)


Absorbansi = 0,841

10𝐷𝑞 = 107

604×

1kkalmol

349,75cm−1

= 47,371 𝑘𝑘𝑎𝑙 /𝑚𝑜𝑙

[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 →

[Cu(H2O)4(NH3)2]2+

Pada tabung 3,






- Ditambahkan 2,5 mL larutan amonium 1M






-

Absorbansi maks 1


VIII. PEMBAHASAN :

Adapun percobaan kekuatan medan ligan kali ini bertujuan untuk mengetahui

dan memahami teori medan kristal dan mampu membedakan kekuatan medan antara

ligan ammonia dan air. Perbedaan kekuatan medan ligan tersebut dibedakan melalui

penentuan energi 10 Dq. Nilai 10 Dq merupakan energi yang dibutuhkan untuk

terjadinya splitting atau pemisahan orbital d atau elektron yang tereksitasi ke tingkat

energi yang lebih tinggi ketika diberi energi cahaya. Rumus untuk menghitung Dq

adalah sebagai berikut :

10Dq = υ ×1 kkal/mol

349,75cm−1=

1

λmaks

×1 kkal/mol

349,75cm−1

Percobaan ini dimulai dengan membuat 3 larutan sampel Cu. Perbedaan ketiga

larutan tersebut terletak pada komposisi penambahan campuran NH3.

Pada larutan pertama, Cu2+ diencerkan hanya dengan air yang nantinya akan

membentuk kompleks aquo tembaga (II). Larutan kedua, Cu2+ diencerkan dengan air

dan ammonia dengan perbandingan volume 50:50, dan larutan ketiga, Cu2+ diencerkan

dengan air dan ammonia dengan perbandingan volume 75:25.

Larutan Cu2+ berwarna biru (agak kehijauan), semakin banyak kandungan

ammonia yang terkandung dalam larutan kompleks Cu2+, maka warna biru akan

semakin pekat terlihat. Hal ini dikarenakan perbedaan tingkat energi orbital atom yang

berikatan dalam masing-masing larutan. Warna biru merupakan warna yang menjadi

ciri khas dari senyawa kompleks Cu2+. Warna tersebut adalah warna komplementer

yang merupakan gelombang cahaya yang tidak diserap. Ketika warna biru yang terlihat,

maka warna yang terserap adalah kuning.

Sebelum melakukan pengukuran absorbansi sampel dengan alat spektroskopi,

terlebih dahulu diukur nilai absorbansi dari larutan blanko. Untuk larutan blanko,

komposisinya sama seperti larutan yang dianalisis namun tanpa sampel yang dianalisis.

Untuk percobaan ini, larutan blankonya adalah aquades. Larutan blanko dengan

absorbansi nol dan transmitansi 100% (tidak menyerap radiasi), digunakan sebagai

standar untuk mengukur absorbansi kompleks.

- Larutan sampel pertama

Untuk larutan sampel pertama berisikan 2,0 mL larutan ion Cu2+ 0,1 M berwarna

biru diencerkan dengan aquades, didapatkan larutan tidak berwarna. Reaksi yang

terjadi yaitu Cu2+ + 6H2O → [Cu(H2O)6]2+.

Kemudian diukur dengan alat spektrometer UV-VIS untuk mengetahui absorbansi

maksimumnya. Jika abrosbansi maksimumnya lebih dari 1, maka dilakukan

pengenceran lagi. Didapatkan data sebagai berikut :

*Data pengamatan absorbansi Cu(II) dalam air

No. λ (nm) Absorbansi

1. 560 0,049 2. 809 0,267

Diperoleh panjang gelombang maksimum pada 809 nm, dengan absorbansi

maksimum 0,267. Hal ini telah sesuai dengan teori dimana absorbansi maksimum

yaitu rentang 0,1-1,0. Dari panjang gelombang yang telah didapat, akan diketahui

nilai dari 10 Dq. Dari rumus diatas, diperoleh harga 10 Dq dari larutan pertama

sebesar 35,367 kkal/mol.

- Larutan sampel kedua

Untuk larutan kedua, Cu2+ dilarutkan dalam air dan ammonia dengan

perbandingan volume 50:50 yaitu 5 mL amonia dan sisanya aquades, didapatkan

larutan berwarna biru (++). Reaksi yang terjadi pada larutan sampel kedua yaitu :

Cu2+ + 6H2O + 4NH3 → [Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 → [Cu(H2O)4(NH3)2]2+

*Data pengamatan absorbansi larutan Cu(II) dalam air-amonium (50:50)

No λ (nm) Absorbansi

1. 605,0 0,409

Didapatkan nilai absorbansi maksimum dari larutan kedua sebesar 0,409 pada

panjang gelombang maksimum 605,0 nm.

Dari data panjang gelombang maksimum yang diperoleh, nilai 10 Dq untuk

larutan kedua adalah sebesar 47,293 kkal/mol, lebih besar dari nilai 10 Dq pada

larutan sampel pertama.

Perbedaan nilai 10 Dq antara larutan sampel pertama dan kedua juga

diakibatkan dari adanya pasangan elektron bebas pada ligan air dan ammonia. Pada

ligan ammonia, terdapat 1 pasang elektron bebas, sedangkan pada ligan air terdapat

2 pasang elektron bebas. Hal tersebut menyebabkan ikatan antara ligan ammonia

dengan ion Cu2+ lebih besar sehingga mendapatkan nilai 10 Dq yang lebih yang

besar pula, dengan kata lain elektron lebih suka berpasangan terlebih dahulu di

orbital yang mempunyai energi rendah (ammonia) baru menempatkan di orbital

yang energinya lebih tinggi (air) dan mengalami hibridisasi.

Nilai dari 10 Dq larutan sampel kedua telah sesuai dengan teori, bahwa semakin

banyak kandungan ammonia dalam suatu sampel, maka kekuatan ligannya akan

lebih kuat. Dan hasil ini sesuai dengan urutan kekuatan medan ligan atau deret

spektrokimia, yaitu kekuatan medan ligan air lebih rendah dibandingkan kekuatan

medan ligan ammonia.

- Larutan sampel ketiga

Larutan sampel yang ketiga sama dengan sampel yang kedua, hanya komposisi

perbandingan air dan amoniumnya yang berbeda yaitu 72:25. Pada larutan sampel

yang ketiga, komposisi air lebih banyak daripada amonia. Dapat diduga bahwa

nilai 10Dq untuk larutan ketiga ini lebih kecil daripada larutan kedua yang

komposisi amonianya lebih banyak. Reaksi yang terjadi pada larutan sampel ketiga

yaitu :

[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 → [Cu(H2O)4(NH3)2]2+

Didapatkan data sebagai berikut ini :

*Data pengamatan absorbansi larutan Cu(11) dalam air-amonium (75:25)

Warna dari larutan sampel ketiga adalah biru (+), tapi tidak pekat seperti larutan

kedua, melainkan biru muda. Diperoleh nilai absorbansi maksimum sebesar 0,841

pada panjang gelombang maksimum 604,0 nm. Dan harga 10 Dq yang diperoleh

sebesar 47,371 kkal/mol.

Hasil tersebut tidak sesuai dengan teori karena seharusnya nilai 10 Dq dari

larutan ketiga lebih kecil daripada larutan kedua. Hal ini dikarenakan kadar

ammonia dalam larutan ketiga lebih sedikit dibanding larutan kedua.

Apabila konsentrasi NH3 yang ditambahkan sedikit maka absorbansinya yang

maksimum terletak pada panjang gelombang yang lebih tinggi daripada dengan

penambahan NH3 dalam jumlah banyak. Sehingga perhitungan 10Dq nya

seharusnya lebih rendah daripada larutan yang kedua.

No λ (nm) Absorbansi

1. 604,0 0,841

Selain itu, seharusnya semakin kuat medan ligan (ditandai dengan semakin

banyaknya kadar ammonia), maka semakin kecil panjang gelombang yang diserap,

sehingga semakin besar nilai 10 Dq yang diperoleh.

IX. DISKUSI :

Pada sampel larutan ketiga, NH3 yang dicampurkan lebih sedikit daripada

larutan sampel kedua namun nilai 10 Dqnya lebih besar dari yang penambahan banyak

NH3. Hal ini mungkin disebabkan karena adanya reaksi kimia lain yang terjadi pada

larutan ketiga. Mungkin reaksi dari zat pengotor yang berasal dari air sebagai larutan

blanko dan sebagai larutan yang digunakan untuk pengenceran.

X. KESIMPULAN :

- Kekuatan medan ligan dari amonia lebih besar daripada ligan air. Hal ini terlihat

dari nilai Dq larutan yang mengandung ligan amonia lebih besar daripada larutan

yang mengandung ligan air saja. Untuk larutan kedua dan ketiga, yaitu larutan yang

sama-sama mengandung ligan amonia hanya komposisinya yang berbeda, semakin

banyak komposisi amonia, nilai Dq semakin besar.

- Diperoleh hasil absorbansi untuk panjang maksimum sebagai berikut :

1. Untuk larutan pertama, diperoleh panjang maksimum yaitu 809 nm dengan

absorbansi 0,267

2. Untuk larutan kedua, diperoleh panjang maksimum 605 nm dengan absorbansi

0,409

3. Untuk larutan ketiga, diperoleh panjang maksimum 604 nm dengan absorbansi

0,841

- Variabel yang mempengaruhi panjang gelombang maksimum adalah adanya ligan

dalam larutan tersebut; baik dilihat pada jenisnya serta komposisi ligan dalam

larutan.

XI. JAWABAN PERTANYAAN :

1. Jelaskan perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan amonium dan air !

Jawab :

Ligan air mempunyai 2 pasangan elektron bebas, sedangkan ligan amonium hanya

memiliki 1 pasang elektron bebas. Ligan dengan banyak pasangan elekton bebas

mempunyai medan ligan lebih lemah daripada ligan dengan pasangan elektron

bebas yang sedikit. Hal ini dikarenakan, untuk ligan dengan pasangan elektron

bebas sedikit, mengakibatkan interaksi dengan ion pusat atau ion logam lebih besar.

2. Tuliskan reaksi yang terjadi dalam percobaan tersebut !

Jawab :

- Pada larutan sampel yang pertama, reaksi yang terjadi adalah :

Cu2+ + 6H2O → [Cu(H2O)6]2+

- Pada larutan sampel yang kedua, reaksi yang terjadi adalah :

Cu2+ + 6H2O + 4NH3 → [Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 → [Cu(H2O)4(NH3)2]2+

- Pada larutan sampel yang ketiga, reaksi yang terjadi adalah :

[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 → [Cu(H2O)4(NH3)2]2+

3. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi warna ion kompleks logam transisi

?

Jawab :

Warna mungkin timbul karena adanya perbedaan ion pada kulit d dan f yang tidak

terisi penuh. Dan juga adanya transfer energi. Warna-warna cerah yang terlihat pada

kebanyakan senyawa koordinasi dapat dijelaskan dengan teori medan kristal. Jika

orbital-d dari sebuah kompleks berpisah menjadi dua kelompok, maka ketika

molekul tersebut menyerap foton dari cahaya tampak, satu atau lebih elektron yang

berada dalam orbital tersebut akan meloncat dari orbital d yang berenergi lebih

rendah ke orbital-d yang berenergi lebih tinggi, menghasilkan keadaam atom yang

tereksitasi. Perbedaan energi antara atom yang berada dalam keadaan dasar dengan

yang berada dalam keadaan tereksitasi sama dengan energi foton yang diserap dan

berbanding terbalik dengan gelombang cahaya. Karena hanya gelombang-

gelombang cahaya (λ) tertentu saja yang dapat diserap (gelombang yang memiliki

energi sama dengan energi eksitasi), senyawa-senyawa tersebut akan

memperlihatkan warna komplementer (gelombang cahaya yang tidak terserap).

Seperti yang dijelaskan di atas, ligan-ligan yang berbeda akan menghasilkan medan

kristal yang energinya berbeda-beda pula, sehingga kita bisa melihat warna-warna.

4. Gambarlah grafik panjang gelombang terhadap absorbansi dari masing-masing

pengamatan Anda !

5. Hitunglah besar energi Dq ketiga larutan tersebut (gunakan persamaan 1, lihat

contoh perhitungan energi kompleks Ti) !

- Besar Dq pada larutan sampel yang pertama :


349,75cm−1=

1

λmaks

×1 kkal/mol

349,75cm−1

- Besar Dq pada larutan sampel yang kedua :


349,75cm−1=

1

λmaks

×1 kkal/mol

349,75cm−1

- Besar Dq pada larutan sampel yang ketiga :


349,75cm−1=

1

λmaks

×1 kkal/mol

349,75cm−1

6. Dari hasil percobaan yang Anda lakukan, apa yang dapat Anda simpulkan ?

Kekuatan medan ligan dari amonia lebih besar daripada ligan air. Hal ini terlihat

dari nilai Dq larutan yang mengandung ligan amonia lebih besar daripada

larutan yang mengandung ligan air saja. Untuk larutan kedua dan ketiga, yaitu

larutan yang sama-sama mengandung ligan amonia hanya komposisinya yang

berbeda, semakin banyak komposisi amonia, nilai Dq semakin besar.

Diperoleh hasil absorbansi untuk panjang maksimum sebagai berikut :

- Untuk larutan pertama, diperoleh panjang maksimum yaitu 809 nm dengan

absorbansi 0,267

- Untuk larutan kedua, diperoleh panjang maksimum 605 nm dengan absorbansi

0,409

- Untuk larutan ketiga, diperoleh panjang maksimum 604 nm dengan absorbansi

0,841

Variabel yang mempengaruhi panjang gelombang maksimum adalah adanya

ligan dalam larutan tersebut; baik dilihat pada jenisnya serta komposisi ligan

dalam larutan.

XII. DAFTAR PUSTAKA :

Amaria, dkk. 2013. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik III Unsur – Unsur Golongan

Transisi.Surabaya : Laboratorium Kimia Anorganik, Jurusan Kimia, Fakultas

MIPA, Unesa.

Hadiyanti, Meiliana R. 2011. Kekuatan Medan Ligan. http://mel-

rizky.blogspot.com/2011/11/kekuatan-medan-ligan.html diakses 14 Oktober 2013, pukul 09.20 wib.

Huheey, James E., Keiter, Ellen A., Keiter, Richard L. 1993. Inorganic Chemistry :

Coordination Compound.

Lee JD., (1994), Concise Inorganic Chemistry, 4 th ed, Chapman & Hall, London.

http://mel-rizky.blogspot.com/2011/11/kekuatan-medan-ligan.html%20diakses%2014%20Oktober%202013



LAMPIRAN

Bahan 2 ml larutan Cu2+ 0,1 M

2 ml larutan Cu2+ 0,1 M 2 ml larutan Cu2+ 0,1 M

2ml larutan Cu2+ 0,1 M + 5 ml

larutan ammonium 1 M

2 ml larutan Cu2+ 0,1 M

2ml larutan Cu2+ 0,1 M + 2,5

ml larutan ammonium 1 M

larutan ion Cu2+ 0,02 M

(setelah diencerkan dengan air)

Perbandingan blangko, tabung

1, tabung 2, dan tabung 3

perc 3 kuat medan ligan

Documents