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)
NH3 ( 5 mL ) (Larutan 3)
NH3 ( 8 mL ) (Larutan 4)
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
2. Larutan 2 : 600 nm 2. 10 dq : 47.653 kkal/mol
3. Larutan 3 : 600 nm 3. 10 dq : 47.653 kkal/mol
4. Larutan 4 : 610 nm 4. 10 dq : 46.871 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
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
1. Larutan 1 : 700 nm 1. 10 dq : 40.845 kkal/mol
2. Larutan 2 : 600 nm 2. 10 dq : 47.653 kkal/mol
3. Larutan 3 : 600 nm 3. 10 dq : 47.653 kkal/mol
4. Larutan 4 : 610 nm 4. 10 dq : 46.871 kkal/mol
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)
Top Related