BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam semua senyawaannya kation dikelilingi oleh anion atau molekul netral.

Gugus yang langsung mengelilingi suatun kation disebut ligan.Pada awalnya teori

medan kristal dikemukakan oleh Hans Bethe,seorang pakar fisika pada tahualensi

yang telah dikemukakan tahun 1929.Teori ini muncul dikarenakan teori ikatana

valensi yang telah dikemukakan mempunyai beberapa kelemahan seperti:

a. Seperti terdapatnya warna-warna senyawa komplek yang tidak dapat diterangkan

dengan teori ini

b. Ion-ion Ni2+,Pd2+,Pt2+,dan Au2+ yang biasanya membentuk komplek planarsegi

empatdapat membentuk komplek tetra hedral atau komplek dengan bilangan kordinasi

5

c. Adanya beberapa komplek yang memilih membentuk auter orbital komplek

d. Teori ikatan valensi tidak dapat menjelaskan terjadinya spektra elektrik

e. Ketereangan tentang terjadinya kompleks planar segiempat dari Cu(N3)42+

f. Perbeda antara kompleks ion dan kompleks kovalen

Teori medan kristal ini hampir selama 20 tahun semenjak ditemukan hanya digunakan

dalam bidang fisika zat padat. Teori medan kristal digunakan pada pakar fisika zat padat

untuk menjelaskan warna dan sifat magnetik garam-garam logam transisi terhidrat,khususnya

yang memiliki atom pusat ion logam transisi dengan orbital d yang belum sepenuhnya terisi

elektro seperti CuSO4.5H2O. Baru pada tahun 1950an. Pada awal tahun 1950an barulah pakar

kimia koordinasi menerapkan teori medan kristal.

Teori medan kristal ini digunakan untuk menjelaskan energi kompleks koordinasi. Hal

ini didasarkan pada deskripsi ionik pada ikatan logam ligan.

Asumsi Teori Medan Kristal

Teori medan kristal yang dikemukakan Bethe dilandasi oleh tiga asumsi yaitu :

1. Ligan ligan diperlakukan sebagai titik-titik bermuatan

2. Interaksi anatara ion logam dengan ligan-ligan dianggap sepenunya sebagai interaksi

elektrostatik(ionik). Apabila ligan yang ada merupakan ligan netral seperti NH3, dan

1

H2O, maka dalam interaksi tersebut ujung negatif dari dipol dalam molekul-molekul

netral diarahkan terhadap ion logam

3. Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari

ligan.

4. H2O, maka dalam interaksi tersebut ujung negatif dari dipol dalam molekul-molekul

netral diarahkan terhadap ion logam

5. Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari

ligan.

Menurut medan kristal atau crystal field theory (CFT), ikatan antara atom pusat dan

ligan dalam kompleks berupa ikatan ion, hingga gaya yabng ada hanya berupa gaya

elektrostatik. Ion kompleks tersusun dari ion pusat yang dikelilingi oleh ion-ion lawan atau

molekul-molekul yang mempunyai momen dipole permanen.

Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligand-ligand sekelilingnya, sedang

medan gabungan dari ligand-ligand akan mempengaruhi elektron-elektron dari ion pusat.

Pengaruh ligan ini terutama mengenai elektron d dari ion pusat dan ion kompleks dari logam-

logam transisi. Pengaruh ligand tergantung dari jenisnya, terutama pada kekuatan medan

listrik dan kedudukan geometri ligand-ligand dalam kompleks.

Didalam ion bebas kelima orbital d bersifat degenerate artinya mempunyai energi

yang sama dan elektron dalam orbital ini selalu memenuhi hukum multiplicity yang

maksimal. Teori medan kristal terutama membicarakan pengaruh ligand yang tersusun secara

berbeda-beda disekitar ion pusat terhadap energi dari orbital d. Pembagian orbital d menjadi

dua golongan yaitu orbital eg atau dj dan orbital t2g atau de mempunyai arti penting dalam hal

pengaruh ligan terhadap orbital-orbital tersebut.

Dengan adanya ligand disekitar ion pusat orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini

terbagi menjad beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan juga orbital d ini

mengalami spilitting.

Ligand didalam ion kompleks berupa ion-ion negatif seperti F- dan CN- atau berupa

molekul-molekul polar dengan muatan negatifnya mengarah pada ion pusat seperti H2O atau

NH3. Ligand ini akan menimbulkan medan listrik yang akan menolak elektron terutama

elektron d dari ion pusat. Penolakan ini menyebabkan energi level orbital d dari ion pusat

bertambah.

2

Bila kelima orbital d sama dengan dan medan ligand mempengaruhi kelimanya

dengan cara yang sama maka kelima orbital d ini akan tetap degenerate pada energy level

yang lebih tinggi. Kenyataannya kelima orbital d tidak sama, yaitu ada orbital eg atau d γ dan

t2g atau d e. Disamping itu medan ligand tergantung dari letaknya disekitar ion pusat, artinya

apakah strukturnya oktahedral, tetrahedral, atau planar segi empat.

Akibat dari orbital d diurai oleh medan ligand, peristiwa ini disebut uraian medan

ligand atau crysral field spilitting. Dari percobaan diperoleh bahwa ada ligand-ligand yang

menghasilkan medan listrik yang kuat dan disebut strong ligand field, ada ligand yang

sebaliknya dan disebut weak ligand field. Berhubungan dengan ini ligand dapat disusun

dalam suatu spectrochemical series sesuai dengan kekuatan medannya.

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Spliting Pada Kompleks Oktahedral

Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligand-ligand sekelilingnya, sedang

medan gabungan dari ligand-ligand akan mempengaruhi ion pusat. Pengaruh ligand ini

terutama mengenai elektron d dari ion pusat seperti kita ketahui ion kompleks dari logam-

logam transisi. Pengaruh ligand tergantung dari jenisnya, trutama pada kekuatan medan

listrik dan kedudukan geometri ligand-ligand dalam kompleks

Di dalam ion bebas kelima orbital d bersifat degenerate artinya mempunyai energi

yang sama dan elektron dalam orbital ini selalu memenuhi hukum multiplicity yang

maksimal. Pembagian orbital d menjadi2 golongan yaitu orbital eg atau dj dan orbital t2g

atau demempunyai arti penting dalam hal pengaruh ligand terhadap orbital-orbital tersebut.

Dengan adanya liganddisekitar ion pusat orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini

terbagi menjadi beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan juga orbital d ini

mengalami spliting.

Uraian atau spliting dari orbital d oleh ligand, tergantung dari strukturnya dan bebeda

untuk struktur oktahedral, tetrahedral, dan planar segi empat.

Pada kompleks oktahedral atom pusat berikatan dengan 6 atom donor. Kompleks

oktahedral memiliki tingkat simetri tertinggi apabila ligan-ligan yang terikat pada atom pusat

merupakan ligan monodentat monoatom yang sama, seperti: F-, Cl-, Br-, dan I-. Pada

pembentukan kompleks octahedral dianggap ada 6 ligan monodentat yang mendekati atom

pusat sampai pada jarak tertentu saat ikatan-ikatan antara atom pusat dan ligan-ligan

terbentuk.

Ligan-ligan dengan medan negatif yang dimilikinya mengadakan interaksi dengan 5

orbital d dari atom pusat sehingga terjadi penurunan tingkat simetri orbital-orbital tersebut.

Tingkat simetri 5 orbital d dari ion logam adalah paling tinggi apabila pembentukan ikatan-

ikatan tersebut ligan-ligan mendekati ion logam pada arah sumbu +x, -x, +y, -y, +z, dan –z

dari koordinat kartesian seperti ditunjukkan pada gambar.

4

Gambar 1

Susunan dalam ruang 5 orbital d adalah berbeda. Pada gambar tersebut 3 orbital d,

yaitu dxy, dxz, dyz, cuping-cupingnya tidak diarsir dan terletak antara 2 sumbu, sedangkan 2

orbital d yang lain, yaitu orbital dx2-y

2 dan orbital dz2 cuping-cupingnya diarsir dan terletak

pada sumbu-sumbu oktahedral.

Teori medan kristal menjelaskan ikatan dalam ion kompleks dari segi gaya

elektrostatik. Dalam ion kompleks, ada 2 jenis interaksi elektrostatik yaitu:

1. Interaksi tarik menarik elektrostatik antara ion logam positif dan ligan yang

bermuatan negatif atau ujung yang bermuatan negatif dari suatu ligan polar. Gaya

inilah yang mengikat ligan dengan logam.

2. Interaksi tolak menolak elektrostatik antara pasangan electron bebas pada ligan dan

elektron dalam orbital d dari logam itu.

Sebagaimana kita ketahui orbital-orbital d mempunyai orientasi yang berbeda-beda.

Jika tidak ada gangguan eksternal semua orbital ini akan memiliki energi yang sama. Dalam

kompleks octahedral satu atom logam pusat dikelilingi oleh 6 pasangan electron bebas (PEB)

pada keenam ligan. Pada medan octahedral interaksi antara 6 ligan dengan orbital-orbital dx2-

y2 dan dz

2 adalah lebih kuat dibandingkan interaksinya dengan orbital dxy, dxz, dan dyz.

Kita lihat bahwa cuping-cuping orbital dx2-y

2 dan dz2 mengarah ke sudut-sudut

octahedron disepanjang sumbu x dan y, tempat pasangan elektron bebas terdapat. Jadi

elektron yang menempati orbital ini akan mengalami tolakan lebih besar dari ligan

dibandingkan seandainya elektron berada misalnya, di orbital dxy. Akibatnya energi orbital

dx2-y

2 meningkat relatif dibandingkan orbital dxy, dxz, dan dyz. Energi dari orbital dz

2 juga lebih

besar karena cuping-cupingnya mengarah ke ligan pada sumbu z.

5

Sebagai akibat dari interaksi logam-ligan ini, kelima orbital d dalam kompleks

octahedral terbelah menjadi 2 set tingkat energi: tingkat yang lebih tinggi dengan 2 orbital

(dx2-y

2 dan dz2 ) yang energinya sama dan tingkat energi yang lebih rendah dengan 3 orbital

yang berenergi sama (dxy, dxz, dan dyz ). Lima orbital d yang semula degenerate akan

mengalami pemisahan (spilitting) menjadi 2 kelompok orbital dengan tingkat energi yang

berbeda. Pembelahan medan kristal ( splitting ) merupakan selisih energi antara dua set

orbital d dalam atom logam jika ada ligan.besarnya bergantung pada logam dan jenis ligan.

Apabila orbital-orbital d tersebut dilambangkan dengan garis-garis mendatar maka

pemisahannya dapat ditunjukkan dengan gambar

Gambar 2Orbital-orbital dxy, dxz, dan dyz secara keseluruhan disebut orbital t2g sedangkan

orbital-orbital dx2-y

2 dan dz2 disebut orbital eg. perbedaan tingkat energi antara dua kelompok

orbital tersebut dinyatakan dengan harga 10Dq atau ∆0. Diagram pemisahan orbital d pada

medan oktahedral yang biasa digunakan adalah seperti pada gambar berikut

Gambar 3

6

Tingkat energi rata-rata 5 orbital d disebut barycenter atau center of gravity.

Tingkat energi orbital eg adalah 6Dq diatas barycenter, sedangkan tingkat energi orbital t2g

adalah 4Dq dibawah barycenter. Besarnya pembelahan medan kristal berdampak langsung

pada warna dan sifat magnetik ion kompleks.

a. Pengisisan elektron pada orbital d

Pengisian elekton pada orbital d, dipengaruhi oleh kekuatan medan dari

ligand. Untuk ligand yang kekuatan medannya besar atau strong ligand field, splitting

yang terjadi menghasilkan perbedaan energi yang besar, akibatnya elektron akan

mengisi penuh energi yang rendah sebelum mengisi orbital yang energinya tinggi.

Pengisian elektron orbital d pada medan oktahedral

b. Perhitungan CFSE

Crystal field st Hans Bethe abilizationenergy berubah – ubah sesuai dengan

struktur dan jenis ion kompleks. Perbedaan energi orbital t2g dan eg Hans Bethe untuk

kompleks tetrahedral ~4/9 kali untuk kompleks oktahedral.orbital t2g mempunyai

energi 0,27 ∆˳ lebih rendah dari pada kompleks hipotesis, bila ∆˳ adalah ∆˳.untuk

kompleks tetrahedra: CFSE = (0,27y – 0,18x) ∆˳ y = jumlah elektron di orbital eg dan

x = jumlah elektron di orbital t2g.

Pada gambar splitting oktahedral terlihat bahwa orbital t2g mempunyai energi

0,4 Io dan energi pada orbital eg adalah 0,6 Io sehingga untuk menghitung CFSE =

(0,4 x – 0,6 y) Io . Dimana x = jumlah elektron di orbital t2g dan y = jumlah elektron

di orbital eg. Contoh jumlah elektron d = 7, t2g = 5 dan eg = 2.

CFSE = (0,4 x – 0,6 y) Io

= (0,4 . 5 – 0,6 . 2 ) Io

= (2 – 1,2 ) Io

= 0,8 Io

Jadi dengan kata lain CFSE dapat dihitung dengan rumus umum

CFSE=(energi pada t 2 g . x ) – ¿)

7

Berikut ini dicantumkan tabel nilai umum CFSE pada kompleks oktahedral,

tetrahedral dan planar segiempat

TABEL CFSE UNTUK KOMPLKS OKTAHEDRAL,

TETRAHEDRAL DAN PLANAR SEGIEMPAT

Jumlah

elektron

High spin Low spin

Oktahedral Tetrahedral Planar segi

empat

Oktahedral Tetrahedral Planar segi

empat

0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1 0,4 0,27 0,51 O,4 0,27 0,57

2 0,8 0,54 1,02 0,8 0,54 1,02

3 1,2 0,36 1,45 1,2 0,81 1,45

4 0,6 0,18 1,22 1,6 1,08 1,96

5 0,0 0,0 0,0 2,0 0,90 2,47

6 0,4 0,27 0,51 2,4 0,72 2,90

7 0,8 0,54 1,02 1,8 0,54 2,67

8 1,2 0,36 1,45 1,2 0,36 2,44

9 0,6 0,18 1,22 0,6 0,18 1,22

10 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

8

BAB II

PENUTUP

A. Kesimpulan

Pada medan oktahedral, setelah terjadi uraian atau spliting orbiltal eg mempunyai

energi lebih tinggi daripada orbital t2g.

Pada splitting oktahedral, elektron akan mengisi orbital d yang energinya rendah, jadi

pada orbital t2g.

Pada gambar splitting oktahedral terlihat bahwa orbital t2g mempunyai energi 0,4 Io

dan energi pada orbital eg adalah 0,6 Io sehingga untuk menghitung CFSE = (0,4 x –

0,6 y) Io . Dimana x = jumlah elektron di orbital t2g dan y = jumlah elektron di orbital

eg

eg terletak pada bidang atau sumbu, t2g terletak diantara dua sumbu

DAFTAR PUSTAKAEffendy.2007.Kimia Koordinasi Jilid 1.Malang:Bayumedia

Sukardjo.1992.Kimia Koordinasi.jakarta:Rineka Cipta

Oxtoby dkk. 2001. Prinsip-prinsip kimia modern 2.jakarta. Erlangga

Raymond chang. 2004. Kima dasar konsep-konsep inti jilid 2. Jakarta. Erlangga

9