LAPORAN RESMI PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK II

KIMIA MAGNET (MAGNETO CHEMISTRY).

A. Maksud Percobaan

B. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Magnetic Suceptibility Balance (MSB-Auto) 1 buah.

b. Spatula 1 buah.

c. Neraca 1 buah.

d. Tabung sampel 1 buah.

e. Mistar 1 buah.

f. Kertas secukupnya.

2. Bahan

a. CuSO4.5H2O secukupnya.

b. NaCl secukupnya.

c. MnSO4 secukupnya.

d. KMnO4 secukupnya.

e. K2Cr2O7 secukupnya.

f. ZnSO4 secukupnya.

g. K4Fe(CN)6. 3H2O secukupnya.

h. CuSO4 secukupnya.

i. Cu(NH3)4.SO4 secukupnya.

3. Gambar alat utama

C. Dasar Teori

Gejala magnetik di dalam zat kimia dapat timbal balik dari elektron maupun

dari neutron akan tetapi efek magnetik yang ditimbulkan elektronkurang dari 103 kali

lebih besar dari neutron. Elektron pada hakikatnya dapat dianggap sebagai suatu

magnet unsur bila menggambarkan elektron sebagai bola keras bermuatn negatif yang

mengisi (spin) pada sumbunya. Gerak pertama menyebabkan momen spin elektron

dan kedua menyebabkan momen paramagnetic yang ditemukan pada ion atau logam

tertentu (Wilkinson, 1989).

Sifat magnetik suatu zat apakah terdiri atas atom, ion, atau molekul ditentukan

oleh struktur elektromagnetiknya. Ada tiga macam interaksi antara zat dan medan

magnet, yaitu diamagnetik, paramagnetik, dan ferromagnetik. Banyak unsur transisi

dan senyawa bersifat paramagnetik. Hal ini disebabkan adanya elektron yang tidak

berpasangan. Perkiraan momen magnetic yang disebabkan oleh spin elektron tidak

berpasangan. Perkiraan momen magnetic yang disebabkan oleh spin elektron tidak

berpasangan, ditentukan oleh rumus:

μ=√n (n+2)

dan s=12

nmaka dapat ditulis :

μ=2√ s(s+1)

dimana, n = jumlah elektron tidak berpasangan

μ = momen magnet dalam Bohr Magneton

Semakin banyak jumlah elektron yang tidak berpasangan, makin besar sifat

paramagnetiknya (Hiskia, 1992).

Zat yang dapat ditarik oleh suatu medan magnet kuat disebut

paramagnetiknya. Sedang zat yang ditoleh oleh medan magnet kuat disebut

diamagnetik. Sifat-sifat suatu zat paramagnetic sering digankan dengan istilah

momen magnet negatif (momen magnet negatif).

X g=N β2 μe

2

3 RT

dimana, Xg = sensitivitas massa.

N = bilangan Avogadro.

β = Bohr magneton.

R = tetapan Boltzman.

T = temperatur (K).

μ=2,208√T . X g BM

untuk 1 mol zat (sensitivitas molar) digunakan istilah Xm =

X m=X g . Berat molekul

Dalam suatu senyawa juga dapat gugus atau ligan yang bersifat diamagnetic.

Ini juga perlu diperhitungkan sebagai faktor koreksi diamagnetic, untuk mendapatkan

sensitivitas paramagnetic murni (Xa):

X A=X m−Σ X l

Tabel 1. Faktor Koreksi untuk Beberapa Ion dan Molekul (10-6 cm)

Kation Anion Molekul

Li+ -1 F- -9 H2O -13

Na+ -7 Cl- -23 NH3 -16

K+ -15 Br- -34 Etilendiami

n

-47

Rb+ -23 I- -50 Piridin -49

Cs+ -33 CH3COO- -29 (C6H5)3 P -167

NH4+ -13 C6H5COO- -71

Mg2+ -4 CN- -13

Ca2+ -9 CNO- -23

Sr2+ -16 CNS- -4

Ba2+ -26 ClO4- -32

Cu2+ -15 CO32- -28

Ag+ -27 C2O42- -28

Zn2+ -13 HCOO- -17

Cd2+ -20 NO3- -19

Hg2+ -36 O2- -16

Ti+ -36 OH- -11

Pb2+ -32 S2- -28

Logam-logam

transisi

-13 SO42- -38

Periode 4 -13 S2O32- -46

(Tim Dasar Reaksi Anorganik 2010, 2010).

μS (BM )=9√s (s+1)

Harga momen magnet suatu ion tergantung dari banyaknya elektron yang

tidak berpasangan.

m(momen spin only)=2√s ( s+1 ) BM

dimana, s = jumlah elektron tidak berpasangan

= n x 12

(Clyde, 1987)

Diamagnetisme adalah suatu sifat yang dimiliki oleh semua atom, tidak peduli

apakah masih mempunyai perilaku magnetic jenis lain. Sifat itu timbul karena antar

aksi medan magnet terpasang dengan magnet terimbas dalam kelompok elektron

tertentu yang penuh. Medan ini dengan sendirinya menantang medan terpasang. Efek

antar aksi ini adlah membuat benda diamagnetik itu menyingkir dari medan terpasang

agar antar aksi berkurang. Oleh karena itu, maka kerentanan diamagnetic adalah suatu

besaran negatif. Suhu tidak mempengaruhi diamagnetisme dan besar medan

terpasangpun tidak, tetapi kerentangan akan bernilai negatif bila berhubungan dengan

molekul, maka dimisalkan bahwa kerentangan atomis bersifat bertambah aditif

(Resnick, 1996).

Magnetisasi, M, (momen magnet per satuan volume) suatu sampel dalam

medan magnet, H, berbanding lurus dengan besarnya H, dan tetapan perbandingannya

adalah, χ, yang bergantung pada sampel.

M = χ H

χ disebut dengan suseptibilitas volume dan hasil kali χ dan volume molar

sampel Vm disebut dengan susceptibilitas molar χm. Dinyatakan dalam persamaan

menjadi:

χm = χ.Vm

Semua zat memiliki sifat diamagnetik, dan selain diamagnetisme, zat dengan

elektron tidak berpasangan juga menunjukkan sifat paramagnetisme, besar sifat

paramagnetisme sekitar 100 kali lebih besar daripada sifat diamagnetisme. (Saito,

1996).

D. Cara Kerja

1. MSB auto dinyalakan dengan menekan tombol on.

2. Ditunggu sampai layar menunjukkan angka nol (0).

3. Kuvet dimasukkan dalam slot pada MSB (jika terlalu dalam menyebabkan momen

magnet-nya tidak terdeteksi dan menunjukkan tulisan overflow).

4. Dibuat range:

a. Range I : -0.040 X 10 -5 V.

b. Range II : -0.425 X 10-6 V.

5. Ditara sampai menunjukkan -0.001.

6. Kuvet diambil ditimbang sebagai kuvet kosong dengan neraca analit.

7. Sampel dimasukkan dalam kuvet setinggi 1,5 sampai 2,0 cm.

8. Kuvet ditimbang. Massa sampel diperhitungkan dengan mengurangkan kuvet

yang berisi bahan dengan kuvet kosong.

9. Kuvet dimasukkan slot pada MSB.

10. Tombol length ditekan, dimasukkan tinggi massa pada kuvet (dalam mm).

11. Tombol weight ditekan, dimasukkan massa sampel dalam kuvet (dalam mg).

12. Tombol mag.sus ditekan, dihasilkan nilai dari momen magnet suatu sampel.

E. Hasil Percobaan dan Pembahasan

1. Hasil Percobaan

T = 25oC

massa kuvet kosong = 0, 847 gram.

Kompleksmassa

(g)

tinggi

(cm)Xg (cgs)

μ (BM)

Warna

CuSO4. 5H2O 0.1627 1.8 5.420 X 10-6 1.8713 Biru mudaNiSO4. 6H2O 0.1629 1.8 2.634 X 10-6 1.3980 HijauK2Cr2O7 0.2127 1.9 0.024 X 10-6 0.4500 OrangeK4 [Fe(CN)6]. 3 H2O 0.1205 1.9 0.442 X 10-6 0.9090 KuningKMnO4 0.1908 1.7 0.148 X 10-6 0.4240 HitamMnSO4 0.1109 1.8 0.655 X 10-6 0.6440 PutihKCl 0.1062 1.7 0.635 X10-6 0.4500 Putih

2. Pembahasan

Berdasarkan tujuan percobaan, sifat kemagnetan suatu senyawa dapat

ditentukan dengan Magnetic Suceptibility Balance (MSB) Auto. Hal ini

disebabkan karena MSB mempunyai daya kemagnetan yang dapat mempengaruhi

sifat kemagnetan dari senyawa tersebut. Berdasarkan teori, sifat kemagnetan suatu

senyawa dibagi menjadi 3 sesuai dengan kemampuannya ditarik oleh suatu

magnet yaitu:

a. Ferromagnetik.

Ferromagnetik adalah senyawa-senyawa yang mampu ditarik sangat kuat oleh

suatu magnet.

b. Paramagnetik.

Paramagnetik adalah senyawa-senyawa yang mampu ditarik oleh suatu

magnet.

c. Diamagenetik.

Diamagnetik adalah senyawa-senyawa yang ditolak oleh medan magnet.

Secara teori, sifat kemagnetan ini dipengaruhi oleh banyaknya elektron dan

pengisian elektron pada orbital-orbital yang ada. Cara pengisian elektron dalam

orbital-orbital dibagi menjadi dua, yaitu:

a. Spin tinggi.

Misal : 25Mn ___ ___ ___ ___ ___

b. Spin rendah.

Misal : 25Mn ___ ___ ___ ___ ___

Prosedur yang pertama dilakukan dalam percobaan ini adalah

mempersiapkan alat yang digunakan yaitu neraca analit dan MSB. Sebelum

digunakan kedua alat tersebut harus distabilkan terlebih dahulu. Untuk

mengkalibrasi MSB, kuvet kosong dimasukkan ke dalam slot MSB dan ditunggu

hingga menunjukkan -0,001E-4 (sama dengan -0,001 x 10-4) V. Jika angka

tersebut sudah muncul, prosedur yang selanjutnya dilakukan adalah membuat

range medan magnet yang akan diukur. Range I ditentukan mulai dari -0, 040E-5

sampai range II yaitu, -0,425E-6. Range I menunjukkan batas atas μ terukur

sedangkan range II adalah batas bawah. Setelah penentuan range, prosedur yang

dilakukan adalah menara kuvet kosong yang digunakan dengan menekan tombol

tare. Proses ini berhenti setelah layar menunjukkan harga -0,001E-4, sama seperti

pada saat pengkalibrasian alat. Proses persiapan MSB selesai, kuvet yang

digunakan diambil dan ditimbang untuk mengetahui massa kosong kuvet.

Data yang diperoleh dari pengukuran dengan MSB adalah sensitivitas

massa (Xg). sSampel yang pertama diuji adalah CuSO4.5H2O sebagai standar

karena 29Cu memiliki nomer atom yang paling besar sehingga Xg dari semua

logam transisi yang diukur tidak diperbolehkan melebihi Xg dari CuSO4.

a. CuSO4.5H2O.

CuSO4.5H2O Cu2+ + SO42- + 5H2O

Konfigurasi elektron CuSO4:

29Cu = [Ar] 3d10 4s1 ___

Cu2+ = [Ar] 3d9 4s0 ___ ___ ___ ___ ___

pada Cu2+ menunjukkan adanya elektron yang belum berpasangan pada satu

orbital. Hal ini dapat menerangkan beberapa hal:

1) Adanya warna biru muda pada CuSO4 merupakan akibat adanya elektron

tunggal (pada 29Cu, berwarna putih).

2) Cu2+ bersifat paramagnetik karena memilik elektron yang belum

berpasangan (berdasar pemasangan secara spin

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL -116 x 10-6 cgs.

XM 1,353 x 10-3 cgs.

XA 1,469 x 10-3 cgs.

μe 1,872 BM.

Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe > μ (1,73 BM),

sehingga dapat diketahui bahwa CuSO4.5H2O bersifat paramagnetik.

b. NiSO4.6H2O.

NiSO4.5H2O Ni2+ + SO42- + 5H2O

Konfigurasi elektron CuSO4:

28Ni = [Ar] 3d8 4s2 ___

Ni2+ = [Ar] 3d8 4s0 ___ ___ ___ ___ ___

pada Ni2+ menunjukkan adanya 2 elektron yang belum berpasangan. Hal ini

dapat menerangkan beberapa hal:

1) Adanya warna hijau pada NiSO4 merupakan akibat adanya elektron

tunggal.

2) Ni2+ bersifat paramagnetik karena memilik elektron yang belum

berpasangan (berdasar pemasangan secara spin

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL -128 x 10-6 cgs.

XM 6,923 x 10-4 cgs.

XA 6,9102 x 10-4 cgs.

μe 1,284 BM.

Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (2,83 BM),

sehingga dapat diketahui bahwa NiSO4.5H2O bersifat paramagnetik.

c. K2Cr2O7.

K2Cr2O7 2K+ + Cr2O72-

Konfigurasi elektron K2Cr2O7:

28K = [Ar] 4s1 ___

K+ = [Ar] 4s0 ___ ___ ___

pada K+ menunjukkan tidak adanya elektron yang belum berpasangan. Hal ini

dapat menerangkan beberapa hal:

1) K+ bersifat diamagnetik karena semua orbital terisi penuh.

2) Adanya warna ditimbulkan bukan oleh ion K+ tetapi oleh ion Cr2O72-.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL -78 x 10-6 cgs.

XM 7,060 x 10-6 cgs.

XA 8,506 x 10-5 cgs.

μe 0,45 BM.

Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (BM tidak

terdefinisikan), sehingga dapat diketahui bahwa K2Cr2O7 bersifat diamagnetik.

d. K4[Fe(CN)6].3H2O.

K4[Fe(CN)6] 4K+ + [Fe(CN)6]4-

Konfigurasi elektron K2Cr2O7:

28K = [Ar] 4s1 ___

K+ = [Ar] 4s0 ___ ___ ___

pada K+ menunjukkan tidak adanya elektron yang belum berpasangan. Hal ini

dapat menerangkan beberapa hal:

1) K+ bersifat diamagnetik karena semua orbital terisi penuh.

2) Adanya warna disebabkan karena K4[Fe(CN)6] mengikat H2O.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL -160 x 10-6 cgs.

XM 1,867 x 10-4 cgs.

XA 3,467 x 10-4 cgs.

μe 0,909 BM.

Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (BM tidak

terdefinisikan), sehingga dapat diketahui bahwa K4[Fe(CN)6].3H2O bersifat

diamagnetik.

e. KMnO4

KMnO4 K+ + MnO4-

Konfigurasi elektron KMnO4:

28K = [Ar] 4s1 ___

K+ = [Ar] 4s0 ___ ___ ___

pada K+ menunjukkan tidak adanya elektron yang belum berpasangan. Hal ini

dapat menerangkan beberapa hal:

1) K+ bersifat diamagnetik karena semua orbital terisi penuh.

2) Adanya warna disebabkan oleh ion MnO4-.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL --52 x 10-6 cgs.

XM 2,338, x 10-5 cgs.

XA 7,538 x 10-5 cgs.

μe 0,424 BM.

Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (BM tidak

terdefinisikan), sehingga dapat diketahui bahwa KMnO4 bersifat diamagnetik.

f. MnSO4.

MnSO4 Mn2+ + SO42-

Konfigurasi elektron MnSO4:

25Mn = [Ar] 3d5 4s2 ___

Mn2+ = [Ar] 3d5 4s0 ___ ___ ___ ___ ___

pada Mn2+ menunjukkan adanya satu elektron yang belum berpasangan. Hal

ini dapat menerangkan beberapa hal:

1) Mn2+ bersifat paramagnetik karena tidak semua orbital terisi penuh.

2) Adanya sifat paramagnetik (berdasar pengisian spin ) menyebabkan

MnSO4 berwarna hitam.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL --65 x 10-6 cgs.

XM 1,107 x 10-4 cgs.

XA 1,757 x 10-4 cgs.

μe 0,644 BM.

Hal ini tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (BM 5,92),

sehingga dapat diketahui bahwa MnSO4 bersifat paramagnetik.

g. KCl

KCl K+ + Cl-

Konfigurasi elektron KMnO4:

28K = [Ar] 4s1 ___

K+ = [Ar] 4s0 ___ ___ ___

pada K+ menunjukkan tidak adanya elektron yang belum berpasangan. Hal ini

dapat menerangkan beberapa hal:

1) K+ bersifat diamagnetik karena semua orbital terisi penuh.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan di dapatkan hasil:

XL -38 x 10-6 cgs.

XM 4,73 x 10-5 cgs.

XA 8,53 x 10-5 cgs.

μe 0,4497 BM.

Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa μe < μ (BM tidak

terdefinisikan), sehingga dapat diketahui bahwa KCl bersifat diamagnetik.

F. Kesimpulan

Senyawa μe (BM) Μ (BM)

CuSO4.5H2O 1,872 1,73

NiSO4.5H2O 1,284 2,83

K2Cr2O7 0,450 -

K4[Fe(CN)6].3H2O 0,909 -

KMnO4 0,424 -

MnSO4 0,644 5,92

KCl 0,450 -

Berdasarkan percobaan diketahui bahwa sifat kemagnetan suatu logam

dipengaruhi oleh jumlah elektron yang tidak berpasangan. Selain mempengaruhi sifat

kemagnetannya, elektron tidak berpasangan juga mempengaruhi warna dari suatu

senyawa.

G. Daftar Pustaka

Clyde, M. d. (1987). Kimia Anorganik Teori. Yogyakarta: UGM Press.

Hiskia, A. (1992). Kimia Unsur dan Radiokimia. Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.

Resnick, H. (1996). Fisika Jilid 2 Edisi III. Jakarta: Erlangga.

Saito, T. (1996). Buku Teks Kimia Anorganik Online (Terjemahan). Tokyo: Iwanami

Shoten Publisher.

Tim Dasar Reaksi Anorganik 2010. (2010). Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik Dasar

II. Surakarta: Kimia FMIPA UNS.

Wilkinson, C. (1989). Kimia Anorganik Teori (terj.). Yogyakarta: UGM Press.

H. Lampiran

1. Laporan sementara

2. Perhitungan

Surakarta, Mei 2012

Praktikan

Amalia R. Gita

Mengetahui,

Asisten

Nur Fitriana