KEKUATAN MEDAN LIGAN

KEKUATAN MEDAN LIGAN

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami teori medan kristal;

2. Mampu membedakan kekuatan medan antara ligan ammonia dan air.

B. PENDAHULUAN

Senyawa Koordinasi

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,1999)

Teori Medan Kristal

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 dan berhadapan langsung dengan ligan,

sedangkan orbital tidak berhadapan langsung. Akibatnya, energi

potensial dan akan naik akibat tolakan dengan ligan dan energi

akan berkurang karena kurangnua tolakan dengan ligan. Orbital dan yang

berada pada tingkat yang lebih tinggi dinamakan orbital eg sedangkan orbital

yang memiliki energi yang lebih rendah dinamakan orbital t2g.

(a) (b)

Gambar B.2.(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks oktahedral; (b) pola

pembelahan pada oktahedral (Kunarti,2007)

2. Tetrahedral

Pada tetrahedral, orbital lebih berinteraksi langsung dibandingkan

dengan dan sehingga energi orbital akan naik sedangkan energi

dan akan turun.

( a )

(b)

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

pembelahan pada tetrahedral (Kunarti, 2007)

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<CS-< EDTA4-< NH3~ pyr~ en< phen <

CN- ~ CO

Semakin kuat ligannya, maka 10 dq juga akan semakin besar. Jika 10 dq kecil, maka

ligannya adalah ligan lemah. Ligan yang kuat dapat menggantikan ligan yang lebih

lemah.

Harga 10 dq dapat memberikan beberapa informasi mengenai warna

kompleks, serta sifat kemagnetan kompleks. Untuk mengeksitasi elektron dari tingkat

dasar ke tingkat yang lebih atas, diperlukan energi. Energi yang diserap memiliki

panjang gelombang tertentu. Sedangkan, warna kompleks yang tampak adalah warna

komplementer yang panjang gelombangnya diserap untuk eksitasi elektron.

Gambar B.5. eksitasi elektron dari keadaan dasar ke tingkat yang lebih tinggi

Jika ligan yang digunakan adalah ligan kuat, maka harga 10 dq cukup besar atau

panjang gelombang sinar yang diserap kecil ( ). Jika ligan lemah, maka

panjang gelombang sinar yang diserap akan besar.

λWarna yang

diserapWarna yang

teramatiλ

Warna yang diserap

Warna yang teramati

410 violet kuning-hijau 560 kuning-hijau violet430 biru-violet kuning 580 kuning biru-violet480 biru jingga 610 jingga biru500 hijau-biru merah 680 merah hijau-biru530 hijau merah ungu 720 merah ungu hijau

Tabel. B.1 Pembagian daerah UV-Visibel (Wahyuni,2007)

Spektrofotometer

Spektrofotometer merupakan instrumen untuk mengukur absorbansi yang

menggunakan monokromator untuk memilih panjang gelombang(Harvey, 2002).

Panjang gelombang pada daerah tertentu dibutuhkan untuk mengeksitasikan elektron

dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Spektrofotometer UV-Vis dapat digunakan

untuk analisis senyawa kompleks karena senyawa kompleks dapat menyerap radiasi

sinar UV-Vis.

Dasar Analisis Kuantitatif

Hukum Beer

Untuk radiasi monokromatik, absorbansi sebanding dengan tebal b dan konsentrasi

spesies yang menyerap radiasi c.(Harvey, 2000)

C. ALAT DAN BAHAN

Bahan :

1. Larutan amoniak 1 M;

2. Larutan ion Cu2+;

3. Aquades.

Alat :

1. Labu ukur 10 ml;

2. Pipet gondok 1 ml, 2 ml, dan 10 ml;

3. Gelas Beker 100 ml dan 250 ml;

4. Alat-alat gelas lain; Gambar C.1 Spektrofotometer UV-Vis

5. Kuvet;

6. Spektrometer spectronic 20.

D. CARA KERJA

Larutan Ilabu ukur 10 mllarutan Cu2+ 0,02 M 2 ml + air, diencerkan sampai tanda.

Larutan IIlabu ukur 10 mllarutan Cu2+ 0,02 M 2 ml + 5 ml larutan ammonia + air, diencerkan sampai tanda

Larutan III labu ukur 10 mllarutan Cu2+ 0,02 M 2 ml + 2,5 ml larutan ammonia + air, diencerkan sampai tanda

labu ukur 10 mllarutan Cu2+ 0,02 M 2 ml + 5 ml larutan ammonia + air, diencerkan sampai tandaIII

Larutan IV labu ukur 10 mllarutan Cu2+ 0,02 M 2 ml + larutan ammonia sampai tanda

Masukan dalam kuvet

Masukan dalam kuvet

Masukan dalam kuvet

Masukan dalam kuvet

Keempat larutan tersebut diamati dengan menggunakan spektrofotometer

spectronic 20 dengan air sebagai blangko. Panjang gelombang yang digunakan

adalah 510-700 nm dengan interval 10 nm.

E. HASIL DAN PEMBAHASAN

λ A

NH3 ( 0 mL ) (Larutan 1)

NH3 ( 2.5 mL ) (Larutan 2)



510 0.022 0.333 0.369 0.378

520 0.020 0.418 0.464 0.473

530 0.018 0.509 0.567 0.575

540 0.016 0.599 0.666 0.676

550 0.014 0.689 0.763 0.776

560 0.014 0.766 0.845 0.862

570 0.011 0.819 0.903 0.925

580 0.009 0.863 0.950 0.975

590 0.005 0.895 0.984 1.015

600 0.001 0.908 0.998 1.033

610 0.004 0.906 0.995 1.034

620 0.010 0.893 0.979 1.023

630 0.019 0.869 0.954 1.002

640 0.028 0.839 0.921 0.971

650 0.039 0.798 0.875 0.926

660 0.053 0.757 0.833 0.884

670 0.068 0.709 0.780 0.831

680 0.084 0.659 0.726 0.777

690 0.099 0.611 0.672 0.722

700 0.114 0.567 0.624 0.673

Panjang Gelombang Maksimal Energi 10 dq

1. Larutan 1 : 700 nm 1. 10 dq : 40.845 kkal/mol




Percobaan “Kekuatan Medan Ligan” ini bertujuan untuk mengetahui apakah

ligan ammonia lebih kuat dari air atau sebaliknya serta memahami teori medan

kristal.

Langkah yang dilakukan adalah membuat larutan kompleks dengan berbagai

variasi jumlah ammonia.

1. Larutan 1 terdiri dari larutan Cu2+ 2 mL dan air sebanyak 8 mL;

2. Larutan 2 terdiri dari larutan Cu2+ 2 mL, ammonia 2.5 mL, dan air sebanyak

5.5 mL;

3. Larutan 3 terdiri dari larutan Cu2+ 2 mL, ammonia 5 mL, dan air sebanyak 7

mL;

4. Larutan 4 terdiri dari larutan Cu2+ 2 mL dan ammonia 8 mL.

Tiap-tiap larutan diukur absorbansinya dengan spektrofotometer dengan panjang

gelombang 510-700nm dengan interval 10 nm. Kemudian dicari panjang gelombang

maksimum yang menghasilkan absorbansi maksimum. Dari panjang gelombang

maksimum kita dapat menentukan harga 10 dq dan dapat menentukan kekuatan ligan

dari air dan ammonia. Yang perlu diingat adalah, setiap mengukur absorbansi Kuvet

plastik (Visible) atau plastik (UV-Vis) dindingnya harus dalam keadaan bersih agar

tidak mempengaruhi penyerapan sinar oleh sampel.

Hal yang dilakukan sebelum mengukur absorbansi sampel adalah membuat

larutan blanko. Larutan blanko adalah larutan yang komposisinya sama seperti larutan

yang dianalisis TANPA sampel yang dianalisis. Jadi, untuk analisis ini, larutan

blankonya adalah air. Sebelum sampel diukur absorbansinya, perlu diukur terlebih

dahulu absorbansi larutan blanko. Larutan blanko dengan absorbansi nol dan

transmittansi 100% (tidak menyerap radiasi), digunakan sebagai standar untuk

mengukur absorbansi kompleks. Langkah ini dilakukan setiap mengukur absorbansi

sampel.

Larutan 1

Pada larutan 1, Sebanyak 2 mL larutan Cu2+ diencerkan dengan air menjadi 10

mL. Kompleks yang terbentuk adalah atau heksaquotembaga(II).

(Kunarti, 2007) sesuai dengan reaksi.

(E.1)

Konfigurasi elektron dari tembaga dan ion tembaga adalah

(E.2)

(E.3)

3d 4s

Jika terdapat 6 ligan H2O, maka

3d 4s 4p 4d

Hibridisasi yang terjadi adalah sp3d2 yaitu oktahedral, maka pola

pembelahannya adalah

Gambar E.1 Pembelahan pada

H2O H2O H2O H2O H2O H2O

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

Harga 10 dq untuk larutan 1 adalah 40.845 kkal/mol dengan panjang

gelombang maksimal adalah 700 nm. Hal ini berarti untuk mengeksitasikan elektron

dari orbital t2g ke eg membutuhkan energi 40.845 kkal/mol. Warna kompleks adalah

biru muda karena panjang gelombang yang diserap adalah 700 nm yaitu warna merah

sehingga warna komplementernya adalah hijau-biru.

Gambar E. 2 Eksitasi elektron serta pembentukan warna kompleks

Nilai panjang gelombang yang cukup besar dan energi yang kecil

menginformasikan kepada kita bahwa air merupakan ligan yang cukup lemah.

Larutan 2

Pada larutan 2, sebanyak 2 mL larutan Cu2+ ditambahkan 2.5 mL ammonia

dan diencerkan menjadi 10 mL. Adanya ammonia dapat menggantikan 4 ligan H2O

pada (Kunarti, 2007) membentuk atau

tetramindiaquotembaga(II).

(E.4)

Jika terdapat 2 ligan H2O dan 4 ligan NH3, maka

H2O H2O NH3 NH3 NH3NH3

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

White light Red light absorbed Blue-green light

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

3d 4s 4p 4d

Karena hibridisasinya adalah sp3d2 maka geometrinya adalah oktahedral. Pola

pembelahaannya sama dengan pola pembelahan pada seperti terlihat

pada gambar E. 1. Hanya saja 10 dq lebih besar dari

yaitu 47.653 kkal/mol. Panjang gelombang maksimum untuk

kompleks ini adalah 600 nm, sehingga warna yang tampak adalah biru dan warna

yang diserap adalah jingga.

Gambar E.3 Eksitasi elektron serta pembentukan warna komplek

Larutan 3

Pada larutan 2, sebanyak 2 mL larutan Cu2+ ditambahkan 5 mL ammonia dan

diencerkan menjadi 10 mL. Harga 10 dq yang didapatkan adalah 47.653 kkal/mol

dengan panjang gelombang maksimum adalah 600 nm. Jika larutan Cu2+ ditambahkan

5 mL ammonia, maka kompleks yang tebentuk juga semakin

banyak, hal tersebut dapat dilihat pada gambar H.1. Absorbansi larutan 3 lebih besar

dari larutan 2. Oleh karena absorbansi sebanding dengan konsentrasi (hukum

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

White light Red light absorbed Blue light

Lambert-Beer), maka konsentrasi kompleks jika ditambahkan ammonia berlebih juga

bertambah.

Larutan 4

Pada larutan 1, Sebanyak 2 mL larutan Cu2+ diencerkan dengan ammonia

menjadi 10 mL. Harga 10 dq yang didapatkan adalah 46.871 kkal/mol dengan

panjang gelombang maksimum adalah 610 nm. Pada gambar H.1 terlihat bahwa,

konsentrasi kompleks juga bertambah karena absorbansi bertambah. Harga panjang

gelombang maksimum yang tidak sama dengan sebelumnya (600nm) mungkin

dikarenakan kuvet yang kotor.

Secara keseluruhan, jika kita bandingkan harga 10 dq dari masing masing

larutan, dapat ditarik kesimpulan bahwa ligan ammonia lebih kuat dibandingkan

dengan air (10 dq ammonia > 10 dq air). Sehingga, ammonia memberikan

pembelahan yang lebih besar jika dibandingkan dengan air yang menyebabkan

dibutuhkan energi yang cukup besar untuk mengeksitasikan elektron dari tingkat

dasar ke tingkat yang lebih tinggi.

(a) (b)

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

dz2

dyzdxzdxy

dx2- y2

Gambar E.4 Perbandingan pola pembelahan untuk (a)ammonia dan (b)air untuk

kompleks oktahedral.

F. KESIMPULAN

1. Teori medan kristal mengasumsikan bahwa interaksi logam dan ligan adalah

interaksi ionik;

2. Orientasi ligan ligan menyebabkan gaya yang dialami kelima orbital d belum tentu

sama, sehingga terjadi pembelahan tingkat energi;

3. Panjang Gelombang Maksimal Energi 10 dq





4. Ammonia merupakan ligan yang lebih kuat dibandingkan air (10 dq NH3> 10 dq air);

5. Ammonia memberikan pembelahan yang lebih besar dibandingkan air.

G. DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim, 2006, Petunjuk Praktikum Kimia II, Jurusan Kimia FMIPA UGM,

Yogyakarta, 11-13;

2. Cotton, Albert dan Geoffrey Wilkinson, 1989, Kimia Anorganik Dasar, Cetakan

pertama, Universitas Indonesia, Jakarta, 407-429;

3. Harvey, David, 2000, e-book Modern Analytical Chemistry, 1st edition, The

McGraw-Hill Comp Inc, United States of America, 380-384;

4. Kunarti, Eko Sri, 2007, Handout Kimia Koordinasi “Week 5b Crystal Field Theory”;

5. Nuryono, 1999, Kimia Koordinasi, Lab Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA

UGM, Yogyakarta, 42-55;68-69;

6. Vogel, 1990, Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Jilid 2, Cetakan

ke 2, Kalman Media Pusaka, Jakarta,95-98;102-105;

7. Wahyuni, Endang Tri, 2007, Handout Analisis Instrumental I,

“Spectrophotometer UV-Vis”.

Mengetahui,

Asisten

Sri Suprapti

Yogyakarta, Minggu , 8 April 2007

Praktikan

M. Idham. D. M

LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM KIMIA II

KEKUATAN MEDAN LIGAN

(K2-07-4)

DISUSUN OLEH.

Nama : M. Idham. D. M

NIM : 05/ 183683/ PA/ 10392

Hari/Tanggal : Selasa, 20 Maret 2007

Asisten : Sri Suprapti

LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2007

H. LAMPIRAN

Penentuan 10 dq

Larutan 1 ( larutan Cu2+ 2 mL dan air 8 mL )

λmaks = 700 nm

Larutan 2 (larutan Cu2+ 2 mL, ammonia 2.5 mL dan air 5.5 mL)

λmaks = 600 nm

Larutan 3 (larutan Cu2+ 2mL, ammonia 5 mL dan air 3 mL )

λmaks = 600 nm

Larutan 4 (larutan Cu2+ 2mL, ammonia 8 mL )

λmaks = 610 nm

Gambar H.1 Grafik hubungan absorbansi dengan panjang gelombang untuk kompleks

dengan variasi jumlah ammonia.

Grafik Hubungan Absorbansi vs Panjang Gelombang

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

1.100

450 470 490 510 530 550 570 590 610 630 650 670 690 710 730

λ

A

NH3 0 mL (Larutan 1) NH3 2.5 mL (Larutan 2)

NH3 5 mL (Larutan 3) NH3 8 mL (Larutan 4)

KEKUATAN MEDAN LIGAN

Documents

Transcript of KEKUATAN MEDAN LIGAN