SENYAWA KLUSTER LOGAM, KARAKTER DAN KEGUNAANNYA DI BIDANG INDUSTRI

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Tugas Diskusi Kelompokpada Mata Kuliah Kimia Anorganik I Semester Dua

yang Diampu oleh Bpk. Suhartana, M.Si

OLEH :

ALFIYATUR ROHMAH (24030112140135)

APRIYANDIKA (24030112130126)

DEWANTY SEPTI F (24030112140098)

DINA PARAMITA (24030112130095)

ISHARYANTI (24030112130132)

LAZUARDI RIFKI M (24030112140129)

SITI NURHAYATI (24030112130130)

JURUSAN KIMIAFAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG

2013

DAFTAR ISI

ABSTRAK ......................................................................................................... 3

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang …………………………………………………….....................… 4

B. Rumusan Masalah ………………………………………………….....................…… 4

C. Tujuan ………………………………………………….....................…… 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Senyawa Kluster …………………………………………………….....................… 5

B. Kegunaan Senyawa Kluster ..……………………………………….............................. 8

BAB III PENUTUP

A. Kesimpulan …………………………………………………........................... 10

LAMPIRAN ...................................................................................................... 12

2

ABSTRAK

Senyawa kluster logam adalah senyawa polinuklir yang terbangun dari tiga atau lebih atom logam transisi dengan ikatan antar logam terkoordinasi dengan ligan membentuk polihedral, misalnya segitiga, tetrahedral reguler, oktahedral reguler atau ikosahedral. Bahkan bila tidak ada ikatan kuat antarlogam, asal ada interaksi ikatan, senyawa tersebut dapat diklasifikasikan dalam senyawa kluster.

3

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Senyawa kluste rmerupakan senyawa polinuklir yang terbangun dari tiga atau

lebih atom logam transisi dengan ikatan antar logam terkoordinasi dengan ligan

membentuk polihedral, misalnya segitiga, tetrahedral reguler, oktahedral reguler atau

ikosahedral, namun banyak orang yang belum mengetahui senyawa ini. Salah satu

contohnya adalah bola sepak.

Tentu saja sebuah bola sepak memiliki 12 muka pentagonal (bersudut lima) dan

20 mukaheksagonal (bersudut enam). Sedikit orang yang tahu bahwa dalam kimia ada

molekul yang berbentuk bola sepak. Itulah buckminsterfullerene, suatu kluster karbon

yang mengandung 60 atom karbon. Makalah ini mengajak kita untuk mengenal lebih

jauh molekul yang mengagumkan ini, terutama dalam bidang industri.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apa itu senyawa kluster ?

2. Apa kegunaan dari senyawa tersebut di bidang industri ?

C. TUJUAN

1. Untuk menginformasikan kepada pembaca mengenai senyawa kluster.

2. Untuk menjelaskan kegunaan senyawa kluster dalam bidang industri

.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 SenyawaKluster

a. Pengertian senyawa kluster

Senyawa kluster logam adalah senyawa polinuklir yang terbangun dari tiga atau

lebih atom logam transisi dengan ikatan antarlogam terkoordinasi dengan ligan

membentuk polihedral, misalnya segitiga, tetrahedral reguler, octahedral regular atau

ikosahedral. Bahkan bila tidak ada ikatan kuat antarlogam, asal ada interaksi ikatan,

senyawa tersebut dapat diklasifikasikan dalam senyawa kluster.

Senyawa kluster logam dapat secara kasar diklasifikasifikan atas golongan berdasarkan

karakter umum ligan yang berikatan dengannya. Golongan-golongan itu adalah kluster

logam berbilangan oksidasi rendah dengan ligan akseptor π seperti karbonil (CO),

isonitril (RNC) atau fosfin (PR3) dan dengan ligan donor  π seperti oksigen (O), belerang

(S), klorin (Cl) atau alkoksida (OR). Kluster halide molibdenum, Mo6X12, tungsten,

W6X12, niobium, Nb6X14, dan tantalum, Ta6X14.Senyawa kluster karbonil yang didapat

dengan cara memanaskan atau meradiasi senyawa karbonil mononuklir, Fe3(CO)12,

Ru3(CO)12, Os3(CO)12, Co4(CO)12, Ir4(CO)12 atau Rh6(CO)16.

5

b. Karakter Senyawa Kluster Logam

1) Senyawa kluster cenderung sangat ulet, oleh karenanya biasa digunakan dalam

bidang industri sebagai superkonduktor

2) Metastabil

3) Perubahan energi gibbs bernilai negatif

4) Sukar bereaksi

5) Memiliki struktur tertutup, menyerupai sangkar

6) Kereaktifan senyawa K luster

Kereaktifan senyawa kluster logam dipengaruhi oleh :

1. Atom pusat

Kereaktifan senyawa kluster tergantung pada atom pusatnya, yang biasa di isioleh

logam transisi seperti Mo, Fe, Cu, W, dll

2. Ligan

Adapun ligan – ligan yang mengisi orbital logam pusat yang ada pun memberikan

efek kereaktifan yang signifikan.

Contoh Senyawa Kluster

Pada tanggal 1 September 1985, bertempat di Houston, ketiga ilmuwan ini bersama JR

Heath dan SC O’Brein melakukan percobaan penguapan grafit dengan alat yang telah dibuat

oleh Smalley, yaitu laser-supersonic cluster beam apparatus. Grafit disinari langsung dengan

sinar laser. Atom-atom karbon yang terionisasi (plasma karbon) kemudian dicampur dengan

aliran gas helium, dikombinasikan, dan didinginkan dalam wadah vakum sampai beberapa

derajat di atas suhu nol mutlaknya. Selanjutnya dianalisis dengan spektrometer massa (suatu

alat untuk mengetahui bobot molekul).

Mereka terkejut, sebab dari data spectrometer massa menunjukkan terbentuknya cluster

karbon yang terdiri dari 60 dan 70 atom karbon. Cluster 60 karbon (C60) yang lebih melimpah.

Kelompok peneliti ini medapatkan sesuatu yang lain untuk dipikirkan lebih lanjut. Timbul

6

dugaan bahwa C60 mempunyai struktur mirip bola karena molekul ini stabilitasnya tinggi

dengan diasumsikan sebagai kerangka tertutup bersimetri tinggi. Kemudian mereka menamai

bentuk baru karbon ini dengan nama buckminsterfullerene, yang diambil dari nama seorangan

arsitek Amerika Serikat, R Buckminster Fuller yang mendesain bagunan berkubah seperti bola

untuk World Exhibition 1967 di Montreal, Kanada.

Penemuan struktur unik C60 yang dipublikasikan dalam jurnal Nature pada tanggal 14

November 1985, sangat menghebohkan serta mendapat tanggapan pro dan kontra. Sebelumnya

tidak ada fisikawan dan kimiawan yang memperkirakan bahwa karbon murni mempunyai bentuk

lain. Sebagaimana diketahui hanya terdapat dua bentuk karbon murni, yaitu grafit yang terdiri

dari lembaran dua dimensional, dan yang kedua adalah intan, yakni jejaringan atom tiga

dimensional.

Untuk memperoleh kejelasan, dari tahun 1985-1990, Curl, Kroto, dan Smalley lebih lanjut

meneliti C60. Mereka mencoba mereaksikannya dengan hidrogen, karbon monoksida, sulfur

dioksida, oksigen, atau amonia. Dari data spectrometer massa tidak diperoleh perubahan puncak

C60. Hasil ini menunjukkan C60 adalah senyawa yang sukar bereaksi.

Selain itu, mereka juga berhasil membuat cluster karbon dengan jumlah atom karbon genap (40-

80) yang bereaksi lambat seperti C60. Bukti lanjut menunjukkan bahwa semua cluster itu

memiliki struktur tertutup, menyerupai sangkar. Kombinasi antara sifat kimia dan struktur

tertutup mirip dengan C60, maka mereka pun menamai golongan cluster karbon dengan nama

fullerene.

Pada tahun 1990, D R Huffman and W Kratschmer untuk pertamakalinya berhasil mengisolasi

C60. Kedua astro fisikawan itu melakukan percobaan dengan cara memanaskan dua batang grafit

dengan arus listrik sampai suhu tinggi di dalam atmosfer helium bertekanan 13 kPa. Kedua

batang grafit itu menyusut secara perlahan dan menghasilkan jelaga. Jelaga yang terbentuk kira-

kira mengandung 10 persen C60 dan C70. Jelaga itu kemudian dikumpulkan dan diberi

perlakuan dengan benzene untuk melarutkan C60 dan C70, yang kemudian dapat dipisahkan

dengan metode kromatografi kolom dan ditentukan strukturnya. Hasil penelitian Huffman dan

Kratschmer mendukung kebenaran hipotesis struktur C60.

7

Penemuan buckminsterfullerene dan metode untuk mengisolasinya telah membuka pintu

kebidang kimia dan ilmu material baru yang menarik. Kimia Fullerene menjadi cabang baru ilmu

kimia. Buckminsterfullerene menjadi topic pembicaraan dan penelitian yang menarik. Bahkan

pada tahun 1991, molekul ini dielukan sebagai Molecule of the Year dan gambaranya menghiasi

sampul depan majalah Scientific American.

Beberapa sifat fisik dan kimia buckminsterfullerene antara lain berupa serbuk hitam, tidak larut

air, bereaksi lambat dengan gas seperti hidrogen, berbobot molekul 720, berdensitas 1,72 g/cm3,

sangat stabil, dan bersimetri tinggi. Selain itu, yang menonjol adalah strukturnya yang indah.

2.2 Kegunaan Senyawa Kluster di Bidang Industri

Senyawa kluster dapat digunakan dibidang industri sebagai berikut :

1. Digunakan sebagai superkonduktor

2. Digunakan sebagai katalis sebagai ganti katalis logam yang mahal dan beracun

3. Digunakan untuk membuat tabung terkecil di dunia (nanotubes) dari karbon.

Tabung ini dapat ditutup pada salah satu ujung atau kedua ujungnya. Material

ini dapat diterapkan dalam industri elektronika karena keunikan sifat-sifat

mekanik dan listriknya

4. Sebagai akseptor dalam pembuatan material untuk sel fotovoltaik, yaitu alat

yang dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik.

Dan contoh kegunaan lainnya adalah (c60) :

Meskipun aplikasi praktis molekul ini belum terealisasikan, seperti penemuan

superkonduktor yang diaplikasikan dalam kereta api super cepat, C60 dan turunannya menjadi

topic penelitian yang menarik. Hasil penelitian di University of California, San Francisco,

menyatakan turunan C60 dapat menghambat virus HIV-1 dan HIV-2 yang menyebabkan

penyakit AIDS. Selain itu, penelitian di University of California, Santa Barbara, telah berhasil

membuat turunan C60 yang larut air dan bahan ini mampu memblokir HIV protease yang

merusak protein.

8

Alan J Heeger (salah seorang penerima hadiah Nobel Kimia 2000) beserta koleganya

memanfaatkan C60 sebagai akseptor dalam pembuatan material untuk sel fotovoltaik, yaitu alat

yang dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik (Science, Vol. 270, 15 Desember 1995).

C60 dapat dengan mudah menerima elektron dan membentuk ion-ion negatif . Bila

direaksikan dengan logam alkali (contohnya kalium), akan membentuk K3C60, suatu material

kristalin baru yang menjadi superkonduktor pada suhu 19 K. C60 dapat digunakan untuk

membuat tabung terkecil di dunia (nanotubes) dari karbon. Tabung ini dapat ditutup pada salah

satu ujung atau kedua ujungnya. Material ini mungkin dapat diterapkan dalam industri

elektronika karena keunikan sifat-sifat mekanik dan listriknya. C60 dapat juga digunakan sebagai

katalis karena C60 dapat menerima dan mendonorkan elektron. Penggunaan C60 sebagai katalis

akan menggantikan katalis logam yang mahal dan beracun.

Buckminsterfullerene memiliki sifat fisika dan kimia antara lain :

1) Serbuk hitam

2) Tidak larut air

3) Bereaksi lambat dengan gas seperti :Hidrogen, berbobot molekul 720,berdensitas 1,72

g/cm3, sangat stabil,dan bersimetri tinggi

4) Selain itu, yang menonjol adalah strukturnya yang indah.

Struktur Buckminsterfulleren (bucky ball)

9

BAB III

KESIMPULAN

1. Senyawaklusterlogamadalahsenyawapolinuklir yang terbangundaritigaataulebih atom

logamtransisidenganikatanantarlogamterkoordinasidenganliganmembentuk polyhedral.

2. Senyawaklusterdapatdigunakandibidang industry sebagaiberikut :

a. Digunakan sebagai superkonduktor

b. Digunakan sebagai katalis sebagai ganti katalis logam yang mahal dan beracun

c. Digunakan untuk membuat tabung terkecil di dunia (nanotubes) dari karbon. Tabung

ini dapat ditutup pada salah satu ujung atau kedua ujungnya. Material ini dapat

diterapkan dalam industri elektronika karena keunikan sifat-sifat mekanik dan

listriknya

d. Sebagai akseptor dalam pembuatan material untuk sel fotovoltaik, yaitu alat

yang dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik.

10

DAFTAR PUSTAKA

Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Erlangga.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-anorganik-universitas/kimia-logam-transisi/reaksi-redoks/

http://www.chem-istry.org/materi_kimia/instrumen_analisis/spektrum_resonansi_magnetik_inti__nmr_/spektra_nmr_resolusi_tinggi/

11

LAMPIRAN

Pertanyaan :

1. Bagaimana cara mengisolasi senyawa C60 ?

2. Kenapa senyawa kluster digunakan sebagai akseptor dalam pembuatan material untuk sel

fotovoltaik ?

Jawaban

1. Grafit disinari langsung dengan sinar laser. Atom-atom karbon yang terionisasi (plasma

karbon) kemudian dicampur dengan aliran gas helium, dikombinasikan, dan didinginkan

dalam wadah vakum sampai beberapa derajat di atas suhu nol mutlak nya. Selanjutnya

dianalisis dengan spectrometer massa (suatu alat untuk mengetahui bobot molekul).

2. Karena dengan memanfaatkan C60 sebagai alat yang dapat mengubah sinar matahari

menjadi listrik dapat digunakan akseptor dalam pembuatan mterial untuk sel fotovoltaik.

12