1 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 I. JUDUL PERCOBAAN :
Pembuatan Cis dan Trans – Kalium Bisoksalato Diaquokromat (III) II. TANGGAL PERCOBAAN :
Selasa, 19 Maret 2013 III. TUJUAN PERCOBAAN :
1. Mempelajari pembuatan garam kompleks kalium bisoksalato diaquokromat(III).
2. Mempelajari sifat–sifat cis dan trans garam kompleks kalium bisoksalato diaquokromat(III).
IV. TINJAUAN PUSTAKA :
Stereokimia adalah studi mengenai molekul-molekul dalam ruang tiga dimensi, yakni bagaimana atom-atom dalam sebuah molekul ditata dalam ruangan satu relatif terhadap yang lain. Isomer geometri ialah bagaimana ketegaran (rigidity) dalam molekul dapat mengakibatkan isomeri. Dua gugus yang terletak pada satu sisi ikatan pi disebut cis (latin, “pada sisi yang sama”). Gugus-gugus yang terletak pada sisi-sisi yang berlawanan disebut trans (latin, “berseberangan”).
Isomer adalah molekul atau ion yang mempunyai susunan kimia sama, tetapi struktur berbeda. Perbedaan struktur biasanya tetap ada di dalam larutan, isomer dalam senyawa kompleks yang penting ialah isomer geometri dan isomer optis. Kompleks yang hanya mempunyai isomeri hanya kompleks-kompleks yang bereaksi sangat lambat atau kompleks yang inert. Ini disebabkan karena kompleks yang bereaksi cepat atau kompleks-kompleks yang labil, sering bereaksi lebih lanjut membentuk isomer yang stabil.
Isomer geometri adalah stereoisomer yang posisinya tidak bisa saling dipertukarkan (interconverted) tanpa memutus ikatan kimianya. Berdasarkan pada jenis isomer geometrinya senyawa atau ion kompleks dapat dibedakan menjadi cis dan trans. Untuk kompleks oktahedral ada dua tipe kompleks yang memiliki bentuk cis dan trans yaitu MA4B2 dan
MA3B3. M merupakan atom atau ion pusat sedangkan A dan B merupakan ligan monodentat.
Jika ligan monodentat diganti dengan multidentat, misalkan bidentat, maka akan dihasilkan tipe kompleks, ML2B2, L merupakan ligan bidentat.
2 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
Campuran kompleks bentuk cis dan trans dapat dengan cara mencampur komponen– komponen non kompleks (penyusun kompleks). Berdasarkan pada perbedaan kelarutan antara bentuk cis dan trans maka kedua jenis isomer itu dapat dipisahkan. Sebagai contoh trans-dioksalatodiakuokrom(II) klorida dapat dikristalkan secara pelan-pelan dengan melakukan penguapan larutan yang mengandung campuran bentuk cis dan trans. Dengan penguapan kesetimbangan bentuk cis ↔ trans dapat digeser ke kanan karena kelarutan isomer trans lebih rendah. Selain itu, pemisahan isomer cis dan trans berbeda, misalnya kompleks cis-diklorbis (trietilstibin) paladium dapat dikristalkan dalam larutan bensen meskipuyn dalam larutan hanya ada 60 % bentuk cis.
Kromium adalah logam kristalin yang putih, tak begitu liat dan tak dapat ditempa dengan berat. Ia melebur pada 1765ºC. Logam ini larut dalam asam klorida encer atau pekat. Jika tak terkena udara, akan membentuk ion-ion kromium(II) :
Cr + H+ → Cr2+ + H2 ↑
Cr + HCl → Cr2+
+ 2Cl- + H2 ↑
Dengan adanya oksigen dari atmosfer, kromium sebagian atau seluruhnya menjadi teroksidasi ke keadaan tervalen:
4Cr2+ + O2 + 4H+ → 4Cr3+ + 2H2O
Untuk kompleks planar segiempat, isomer cis–trans terjadi pada kompleks platina (II) dengan rumus Pt (NH3)2Cl2. Untuk rumus jenis MX2Y2, bahwa jika bentuknya bujur sangkar
bidang, dua susunan isomer adalah mungkin. Dalam Pt(NH3)Cl2 kedua ligan klorida (dan
kedua ligan amonia) dapat disusun sehingga berada pada kedudukan yang saling berdampingan, yang dinamai cis (latin, pada sisi ini) atau pada kedudukan yang berseberangan yang dinamai trans (latin, di seberang). Gambar isomer cis dan trans, yaitu:
3 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
Untuk bangun tetrahedral, hanya satu susunan yang mungkin. Membuat model-model molekul akan membantu menunjukkan mengapa pendapat ini berlaku. Isomeri bujur sangkar-bidang dapat dibedakan satu dengan lainnya, karena etilenadiamina akan bereaksi dengan isomer cis untuk menggantikan kedua klorida itu, tetapi tak akan bereaksi dengan isomer trans. Rupanya molekul H2NCH2CH2NH2 dapat membentuk dua ikatan dengan sudut 90º
tetapi tak dapat mengitari Pt untuk membentuk ikatan dengan sudut 180º.
Urutan kira-kira dari pengaruh trans yang makin naik adalah: H2O, OH-, NH3 < Cl-,
Br- < SCN-, I-, NO2-, C6H5- < SC(NH2)2, CH3- < H-, PR3,< C2H4, CN-, CO. Ditekankan di sini
bahwa efek trans hanyalah fenomena belaka. Ini merupakan efek gugus terkoordinasi terhadap laju subtitusi dalam posisi trans terhadapnya dalam kompleks segiempat atau oktahedral. Deret efek trans terbukti sangat berguna untuk menerangkan prosedur sintetik yang telah dikenal, dan mencari prosedur sintetik yang berguna. Sebagai contoh ditinjau sintesis isomer cis dan trans dari [Pt(NH3)2Cl2] sintesis isomer cis dicapai dengan
mereaksikan ion [PtCl4]2- dengan amonia. Karena Cl- mempunyai pengaruh mengarahkan
trans lebih besar daripada NH3, subtitusi NH3 ke dalam [Pt(NH3)Cl3]- kurang layak terjadi
pada posisi trans terhadap NH3 yang sudah ada, sehingga isomer cis lebih disukai.
Teori Medan Kristal
Menurut Teori Medan Kristal (CFT), interaksi antara logam transisi dan ligan diakibatkan oleh tarikan antara kation logam yang bermuatan positif dan elektron bukan-ikatan ligan yang bermuatan negatif. Teori ini dikembangkan menurut perubahan energi dari lima degenerasi orbital-d ketika dikelilingi oleh ligan-ligan. Ketika ligan mendekati ion logam, elektron dari ligan akan berdekatan dengan beberapa orbital-d logam dan menjauhi
4 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
yang lainnya, menyebabkan hilangnya kedegeneratan (degeneracy). Elektron dari orbital-d dan dari ligan akan saling tolak menolak. Oleh karena itu, elektron-d yang berdekatan dengan ligan akan memiliki energi yang lebih besar dari yang berjauhan dengan ligan, menyebabkan pemisahan energi orbital-d. Pemisahan ini dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
sifat-sifat ion logam.
keadaaan oksidasi logam. Keadaan oksidasi yang lebih besar menyebabkan pemisahan yang lebih besar.
susunan ligan disekitar ion logam.
sifat-sifat ligan yang mengelilingi ion logam. Efek ligan yang lebih kuat akan menyebabkan perbedaan energi yang lebih besar antara orbital 3d yang berenergi tinggi dengan yang berenergi rendah.
Struktur kompleks yang paling umum adalah oktahedral; dalam struktur ini, enam ligan membentuk oktahedral di sekitar ion logam. Pada oktahedral simetri, orbital-d akan berpisah menjadi dua kelompok energi dengan perbedaan energi Δoct. Orbital dxy, dxz dan dyz
akan memiliki energi yang lebih rendah daripada orbital dz2 and dx2-y2. Hal ini dikarenakan
orbital dxy, dxz dan dyz memiliki posisi yang lebih jauh dari ligan-ligan, sehingga mendapatkan
gaya tolak yang lebih kecil. Kompleks tetrahedral juga merupakan struktur yang umum; dalam struktur ini, empat ligan membentuk tetrahedral disekitar ion logam. Dalam pemisahan medan kristal tetrahedral, orbital-d kembali berpisah menjadi dua kelompok dengan perbedaan energi Δtet. Orbital dz2 dan dx2-y2 akan memiliki energi orbital yang lebih rendah,
dan dxy, dxz dan dyz akan memiliki energi orbital yang lebih tinggi. Hal bertolak belakang
dengan struktur oktahedron. Selain itu, dikarenakan elektron ligan pada simetri tetrahedal tidaklah berorientasi pada orbital-orbital-d, pemisahan energi akan lebih kecil daripada pemisahan energi oktaherdal. Struktur geometri datar persegi juga dapat dideskripsikan oleh CFT.
Besarnya perbedaan energi Δ antara dua kelompok orbital tergantung pada beberapa faktor, seperti sifat-sifat ligan dan struktur geometri kompleks. Beberapa ligan selalu menghasilkan nilai Δ yang kecil, sedangkan beberapa lainnya akan selalu menghasilkan nilai
5 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
yang lebih besar. Alasan di balik perbedaan ini dapat dijelaskan dengan teori medan ligan . Deret spektrokimia berikut adalah daftar-daftar ligan yang disusun berdasarkan perbedaan energi Δ yang dihasilkan (disusun dari Δ yang kecil ke Δ yang besar):
I− < Br− < S2− < SCN− < Cl− < NO3− < N3− < F− < OH− < C2O42− < H2O < NCS− < CH3CN < py < NH3 < en < 2,2'-bipiridina < phen < NO2− < PPh3 < CN− < CO
Keadaan oksidasi logam juga memengaruhi besarnya Δ antara aras energi (energy level) yang tinggi dan rendah. Semakin tinggi keadaan oksidasi logam, semakin tinggi pula Δ. Kompleks V3+
akan memiliki Δ yang lebih besar dari kompleks V2+. Hal ini dikarenakan perbedaan rapatan muatan yang mengijinkan ligan lebih dekat dengan ion V3+ daripada ion V2+. Jarak antar ligan dan ion logam yang lebih kecil akan menyebabkan nilai Δ yang lebih besar karena elektron logam dan ligan lebih berdekatan, sehingga gaya tolak menolak menjadi lebih besar.
Spin-tinggi dan spin-rendah
Diagram medan kristal [Fe(NO2)6]3−
Ligan-ligan yang menyebabkan Δ pemisahan orbital-d yang lebih besar disebut sebagai ligan-ligan medan kuat, seperti CN− dan CO. Senyawa kompleks yang memiliki ligan medan kuat tidak akan menempatkan elektron-elektronnya ke orbital yang berenergi tinggi. Hal ini sesuai dengan asas Aufbau. Kompleks yang demikian disebut sebagai "spin-rendah". Sebagai contoh, NO2− yang merupakan ligan medan kuat, menghasilkan Δ yang besar. Ion oktahedron [Fe(NO2)6]3− yang memiliki 5 electron-d akan memiliki diagram pemisahan oktahedron yang kelima elektronnya berada di aras
6 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 Diagram medan kristal [FeBr6]3−
Sebaliknya, ligan-ligan (seperti I− dan Br−) yang menghasilkan Δ orbital-d yang kecil disebut ligan medan lemah. Dalam kasus ini, adalah lebih mudah menempatkan elektron di aras energi orbital yang lebih tinggi daripada menempatkan dua elektron pada orbital yang sama. Ini dikarenakan gaya tolak antar dua elektron lebih besar daripada Δ. Oleh karena itu, masing-masing elektron akan ditempatkan pada setiap orbital-d terlebih dahulu sebelum dipasangkan. Hal ini sesuai dengan kaidah Hund dan menghasilan kompleks "spin-tinggi". Sebagai contoh, Br− adalah ligan medan lemah dan menghasilkan Δoct yang lebih kecil.
Makan, ion [FeBr6] 3−
, yang juga memiliki 5 elektron-d, akan memiliki diagaram pemisahan elektron yang kelima orbitalnya dipenuhi secara tunggal.
Agar pemisahan spin rendah terjadi, energi yang dibutuhkan untuk menempatkan elektron ke orbital yang sudah berlektron tunggal harus lebih kecil dari energi yang dibutuhkan untuk menempatkan elektron tambahan ke orbital eg sebesar Δ. Jika energi yang
diperlukan untuk memasangkan dua elektron lebih besar dari menempatkan satu elektron di orbital eg, pemisahan spin tinggi akan terjadi.
Energi pemisahan medan kristal untuk kompleks logam tetrahedron (empat ligan), Δtet, kira-kira sama dengan 4/9Δoct. Oleh karena itu, energi yang diperlukan untuk
memasangkan dua elektron biasanya lebih besar dari energi yang diperlukan untuk menempatkan elektron di orbital yang berenergi lebih tinggi. Sehingga, kompleks tetrahedron biasanya merupakan spin-tinggi.
Diagram pemisahan ini dapat membantu kita dalam memprediksikan sifat-sifat magnetik dari senyawa koordinasi. Senyawa yang memiliki elektron yang takberpasangan
7 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
pada diagram pemisahannya bersifat paramagnetik dan akan ditarik oleh medan magnet. Sedangkan senyawa yang tidak memiliki elektron takberpasangan pada diagram pemisahannya bersifat diamagnetik dan akan ditolak oleh medan magnet.
Energi stabilisasi medan kristal
Energi stabilisasi medan kristal (Bahasa Inggris:crystal field stabilization energy), disingkat CFSE, adalah stabilitas yang dihasilkan dari penempatan ion logam pada medan kristak yang dibentuk oleh sekelompok ligan-ligan. Ia muncul karena ketika orbital-d terpisah pada medan ligan, beberapa dari orbital itu akan memiliki energi yang lebih rendah. Sebagai contoh, pada kasus oktahedron, kelompok orbital t2g memiliki energi yang lebih rendah dari
energi orbital pada sentroid. Sehingga, jika terdapat sembarang elektron yang menempati orbital-orbital ini, ion logam akan menjadi lebih stabil pada medan ligan relatif terhadap sentroid dengan nilai yang dikenal sebagai CFSE. Sebaliknya, orbital-orbital eg (pada kasus
oktaheral) memiliki energi yang lebih tinggi daripada sentroid, sehingga menempatkan elektron pada orbital tersebut menurunkan CFSE.
Energi stabilisasi medan kristal oktahedron
Jika pemisahan orbital-d pada medan oktahedron adalan Δoct, tiga orbital t2g
distabilkan relatif terhadap sentroid sebesar 2/5 Δoct, dan orbital-orbital eg didestabilkan
sebesar 3/5 Δoct.
Stabilisasi medan kristal dapat digunakan dalam menjelaskan geometri kompleks logam transisi. Alasan mengapa banyak kompleks d8 memiliki geometri datar persegi adalah
8 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
karena banyaknya stabilisasi medan kristal yang dihasilkan struktur geometri ini dengan jumlah elektron 8.
Warna kompleks logam transisi
Warna-warna cerah yang terlihat pada kebanyakan senyawa koordinasi dapat dijelaskan dengan teori medan kristal ini. Jika orbital-d dari sebuah kompleks berpisah menjadi dua kelompok seperti yang dijelaskan di atas, maka ketika molekul tersebut menyerap foton dari cahaya tampak, satu atau lebih elektron yang berada dalam orbital tersebut akan meloncat dari orbital-d yang berenergi lebih rendah ke orbital-d yang berenergi lebih tinggi, menghasilkan keadaam atom yang tereksitasi. Perbedaan energi antara atom yang berada dalam keadaan dasar dengan yang berada dalam keadaan tereksitasi sama dengan energi foton yang diserap dan berbanding terbalik dengan gelombang cahaya. Karena hanya gelombang-gelombang cahaya (λ) tertentu saja yang dapat diserap (gelombang yang memiliki energi sama dengan energi eksitasi), senyawa-senyawa tersebut akan memperlihatkan warna komplementer (gelombang cahaya yang tidak terserap).
Seperti yang dijelaskan di atas, ligan-ligan yang berbeda akan menghasilkan medan kristal yang energinya berbeda-beda pula, sehingga kita bisa melihat warna-warna yang bervariasi. Untuk sebuah ion logam, medan ligan yang lebih lemah akan membentuk kompleks yang Δ-nya bernilai rendah, sehingga akan menyerap cahaya dengan λ yang lebih panjang dan merendahkan frekuensi ν. Sebaliknya medan ligan yang lebih kuat akan menghasilkan Δ yang lebih besar, menyerap λ yang lebih pendek, dan meningkatkan ν. Sangtalah jarang energi foton yang terserap akan sama persis dengan perbedaan energi Δ; terdapat beberapa faktor-faktor lain seperti tolakan elektron dan efek Jahn-Teller yang akan memengaruhi perbedaan energi antara keadaan dasar dengan keadaan tereksitasi.
Warna-warna yang terlihat
Roda warna mendemonstrasikan warna senyawa yang akan terlihat jika ia hanya menyerap satu gelombang cahaya. Sebagai contoh, jika senyawa tersebut menyerap warna merah, maka ia akan tampak hijau.
9 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 λ diserap vs warna terpantau
400nm Ungu diserap, Hijau-kuning terpantau (λ 560nm) 450nm Blue diserap, Kuning terpantau (λ 600nm) 490nm Biru-hijau diserap, Merah terpantau (λ 620nm) 570nm Kuning-hijau diserap, Ungu terpantau (λ 410nm) 580nm Kuning diserap, Biru tua terpantau (λ 430nm) 600nm Jingga diserap, Biru terpantau (λ 450nm) 650nm Merah diserap, Hijau terpantau (λ 520nm) V. ALAT dan BAHAN :
Alat – Alat :
Gelas Kimia 100 ml 2 Buah Gelas Kimia 50 ml 2 Buah
Gelas Arloji 2 Buah
Pemanas Spiritus 1 Set Cawan Penguapan 1 Buah Gelas Ukur 10 ml 1 Buah
Pipet Tetes 4 Buah
Timbangan Digital 1 Buah
Oven 1 Buah
Eksikator 1 Buah
Kertas Saring 4 Buah
Bahan – Bahan : Asam Oksalat, H2C2O4
Kalium dikromat, K2Cr2O7
Etanol
Larutan amonium hidroksida encer (0,1 M) Aquades
10 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 VI. CARA KERJA :
a. Pembuatan Isomer trans kalium bis oksalatodiakuokromat (III)
3 gram asam oksalat dihidrat
- Dilarutkan dengan 2 tetes aquades mendidih dalam gelas kimia 50 mL
Asam oksalat dihidrat + Air
- Ditambah 1 gram kalium dikromat yang dilarutkan (sedikit demi sedikit) dengan 2 tetes aquadest panas
- Ditutup gelas kimia dengan kaca arloji - Dikocok dengan kuat
Larutan ungu kehitaman mengental dan terbentuk gas
- Diuapkan diatas penangas (samapi volume separuh) - Dibiarkan menguap pada suhu kamar(sampai volume
menjadi 1/3)
Larutan ungu kehitaman mengental
Kristal Hitam
- Disaring kristalnya
- Dicuci dengan aquades dingin - Dicuci dengan etanol
11 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
b. Pembuatan Isomer cis-kalium bisokasalatodiakuokromat(III)
c. Uji Kemurnian Isomer
1 gram kalium dikromat
Pelepasan uap air dan CO2
3 gram asam oksalat
- Dicampur dalam cawan penguapan - Ditambah 2 tetes aquades panas - Ditutup dengan kaca arloji - Dikocok dengan kuat
- Ditambah 5 ml Etanol
- Diaduk sampai dihasilkan endapan - Dilakukan dekantasi
- Ditambah etanol sampai seluruhnya berkristal - Disaring
- Dikeringkan dalam oven 400C - Dicatat beratnya sampai konstan
Kristal Isomer Cis (Hasil Percobaan Hasil randemen, warna, TL ?
- Ditempatkan pada kertas saring
- Ditetesin dengan larutan ammonium encer
Warna Hijau tua menyebar pada kertas saring (Cis)
Padatan berwarna coklat yang tidak larut (Trans)
12 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 VII. HASIL PENGAMATAN :
No Perlakuan Hasil Pengamatan Dugaan/Reaksi Kesimpulan Sebelum Sesudah
1. Pembuatan Isomer trans kalium bis oksalatodiakuokromat (III) - as.oksalat dihidrat: serbuk putih - kalium dikromat: serbuk kristal jingga (+++) - as.oksalat dihidrat + air: endapan putih - kalium dikromat + air: endapan jingga (+++)
- lar. as.oksalat dihidrat + kalium dikromat: larutan ungu kehitaman kental, terbentuk gas putih
Setelah lar. diuapkan: larutan ungu kehitaman + kristal hitam kental - setelah dioven : terbentuk kristal hitam Massa : - berat I: 0,794 gr - berat II: 0,786 gr - berat III: 0,645 gr 4H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 2K [Cr(C2O4)2(H2O )2] Massa kristal teoritis = 2,0604 gram - kompleks trans-kalium bioksalatodiakuo kromat(III) dapat dibuat dari pencampuran asam oksalat dihidrat dan kalium kromat yang asam oksalat dilarutkan terlebih dahulu kemudian dicampur sehingga membentuk kristal hitam.
%hasil kristal trans = 3,1547 %
3 gram asam oksalat dihidrat - Dilarutkan dengan 2 tetes aquades mendidih dalam gelas kimia 50 mL Asam oksalat dihidrat
+ Air - Ditambah 1 gram kalium dikromat yang dilarutkan (sedikit demi sedikit) dengan 2 tetes aquadest panas - Ditutup gelas kimia dengan kaca arloji - Dikocok dengan kuat Larutan ungu kehitaman mengental dan terbentuk gas
13 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 - berat IV: 0,643 gr - berat V: 0,639 gr - berat VI: 0,508 gr - berat VII: 0,502 gr - berat VI: 0,502 gr Berat kertas saring = 0,437 gr Berat konstan = 0,065 gram %hasil = 3,1547 % - Diuapkan diatas penangas (samapi volume separuh) - Dibiarkan menguap pada suhu kamar(sampai volume menjadi 1/3) Larutan ungu kehitaman mengental Kristal Hitam Larutan ungu kehitaman mengental dan terbentuk gas
- Disaring kristalnya - Dicuci dengan aquades dingin - Dicuci dengan etanol - Dicatat hasil, dinyatakan dalam persen
14 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 2 Pembuatan Isomer cis-kalium bisokasalato diakuokromat (III) - kalium dikromat: kristal jingga(++ +) - as.oksalat o dihidrat: serbuk putih - lar. as.oksalat dihidrat + kalium dikromat: larutan ungu kehitaman kental, terbentuk gas putih
Setelah lar. diuapkan: larutan ungu kehijauan + kristal hitam kental - setelah dioven : terbentuk kristal hitam Massa : - berat I: 2,098 gr - berat II: 2,090 gr - berat III: 2,091 gr - berat IV: 2,084 gr - berat V: 2,075 gr - berat VI: 2,076 gr Berat kertas saring = 0,516 gr Berat konstan = 1,560 gram %hasil = 75,7134 % 4H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 2K [Cr(C2O4)2(H2O )2] Massa kristal teoritis = 2,0604 gram - kompleks trans-kalium bioksalatodiakuo kromat(III) dapat dibuat dari pencampuran asam oksalat dihidrat dan kalium kromat yang asam oksalat dilarutkan terlebih dahulu kemudian dicampur sehingga membentuk kristal hitam. %hasil = 3,1547 % 1 gram kalium dikromat
Pelepasan uap air dan CO2 3 gram asam oksalat - Dicampur dalam cawan penguapan - Ditambah 2 tetes aquades panas - Ditutup dengan kaca arloji - Dikocok dengan kuat - Ditambah 5 ml Etanol - Diaduk sampai dihasilkan endapan - Dilakukan dekantasi - Ditambah etanol sampai seluruhnya berkristal - Disaring - Dikeringkan dalam oven 400C
15 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 3 Uji Kemurnian Isomer
- kristal cis: hitam - kristal trans: hitam - warna hijau menyebar Sampel UV-Vis = larutan kuning kehijauan
hasil uji UV-Vis kristal cis berupa 2 puncak di daerah panjang gelombang 567 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,090 dan daerah 350,50 nm dengan absorbansi maksimum 0,769. TL = 165 °C Penambahan NH3 encer dapat men- substitusikan ligan oksalat atau air, sehingga pada kristal cis terbentuk warna hijau sedangkan pada kristal trans terbentuk endapan coklat muda yang tak larut. Hasil uji UV-Vis kristal trans berupa 1 puncak di daerah panjang gelombang 556 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,109 sedangkan hasil uji UV-Vis kristal cis berupa 2 puncak di daerah panjang gelombang 567 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,090 dan daerah 350,50 nm dengan absorbansi maksimum 0,769. Berdasarka n uji kemurnian yang dilakukan, kristal cis yang diperoleh kurang murni karena didapatkan hasil berupa campuran
Kristal Isomer Cis (Hasil Percobaan) - Ditempatkan pada kertas saring - Ditetesin dengan larutan ammonium encer Diuji UV-Vis dan titik leleh
-Warna Hijau tua menyebar pada kertas
saring Kristal isomer trans
(hasil percobaan)
Padatan berwarna coklat yang tidak larut
- Ditempatkan pada kertas saring - Ditetesin dengan larutan ammonium encer - Diuji UV-Vis dan
16 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 - padatan coklat muda tidak larut
Sampel UV-Vis = larutan coklat muda Hasil uji UV-Vis kristal trans berupa 1 puncak di daerah panjang gelombang 556 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,109 TL = 158 °C. rasemik yang berwarna hijau setelah ditetesi ammonium dan berdasarkan uji UV-Vis diperoleh 2 puncak sedangkan kristal transnya cukup murni.
17 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 VIII. PEMBAHASAN :
1. Pembuatan isomer trans kalium dioksalatodiakuokromat
Percobaan ini dilakukan untuk membuat isomer trans kalium dioksalatodiakuokromat . Pembuatan isomer trans kalium dioksalatodiakuokromat dapat dilakukan dengan melarutkan 3 gram asam oksalat dihidrat yang berwarna putih dengan 2 tetes akuades panas. Asam oksalat dihidrat adalah asam oksalat yang mempunyai dua buah molekul air dan mempunyai rumus molekul H2C2O4.2H2O.
Asam oksalat dihidrat yang dilarutkan memberikan larutan yang berwarna putih. Di sisi lain kita juga membuat larutan kalium dikromat dengan cara melarutkan 1 gram kalium dikromat yang berwarna jingga (+++) dengan 2 tetes akuades panas. Penambahan akuades ini bertujuan untuk mempercepat terjadinya reaksi antara reaktan. Larutan kalium dikromat berwarna jingga, ini disebabkan karena adanya logam transisi yang dapat menimbulkan warna yaitu logam krom. Selain itu, beker gelas yang digunakan untuk mereaksikan juga ditutup dengan gelas arloji, gunanya untuk mencegah keluarnya kalor yang berasal dari akuades panas. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
4H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 → 2K[Cr(C2O4)2(H2O)2] + 6CO2 + 7H2O
Setelah kedua larutan tersebut dicampurkan, warna larutan menjadi ungu kehitaman dan kental, proses terjadinya perubahan warna dari orange dan putih menjadi ungu kehitaman ini karena terbentuknya senyawa kompleks kalium dioksalatodiakuokromat, dimana dalam senyawa kompleks tersebut terdapat dua macam ligan dan satu atom pusat dari logam transisi. Ligan yang terbentuk yaitu ligan C2O42- dan H2O yang masing-masing berjumlah dua serta satu atom pusat
Cr(III). Selain itu juga timbul gas berwarna putih yaitu gas CO2.
Larutan yang telah dicampur tadi lalu diuapkan dengan menggunakan penangas air hingga larutan tinggal setengahnya dan melanjutkan penguapan pada suhu kamar. Tujuannya adalah agar H2O atau air yang tidak diperlukan atau tidak
diinginkan bisa habis dan tidak mempengaruhi pembentukan senyawa kompleks kalium dioksalatodiakuokromat, karena senyawa kompleks tersebut hanya mengandung 2 molekul H2O dan 2 molekul C2O42- sebagai ligan dan kalau dalam
18 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
larutan tersebut masih banyak mengandung H2O atau air kemungkinan ligan H2O
bertambah jumlahnya yaitu lebih dari yang dinginkan sehingga untuk menghindari itu diperlukan penguapan.
Setelah volumenya sepertiga saja maka saringlah kristal kemudian cuci dengan akuades dingin dan setelah itu dengan etanol, terbentuk endapan yang berwarna hitam yang merupakan isomer trans kalium dioksalatodiakuokromat (III). Endapan yang dihasilkan ditimbang dan didapatkan berat endapan tersebut seberat 0,065 gram. Sehingga pada hasil perhitungan persen hasil isomer trans kalium dioksalatodiakuokromat (III) sebesar 3,1547 %.
Perhitungan : 7H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 2KCr (C2O4)2(H2O)2 + 6CO2 + 7H2O 0.0238 mol 0.0034 mol m : r : s : 0.0238 mol 0.0034 mol - -
-0.0068 mol 0.0204 mol 0.0238 mol
- - 0.0068 mol 0.0204 mol 0.0238 mol
[ ( ) ( ) ]
19 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
2. Pembuatan isomer cis kalium dioksalatodiakuokromat
Percobaan ini dilakukan untuk membuat isomer cis kalium dioksalatodiakuokromat. Pembuatan cis kalium dioksalatodiakuokromat (III) dilakukan dengan mereaksikan 3 gram kristal asam oksalat dihidrat dengan 1 gram kristal kalium dikromat dalam cawan pemanasan yang selanjutnya ditetesi dengan 1 tetes akuades dan ditutup cawan tersebut dengan gelas arloji selama reaksi berlangsung. Penetesan akuades dilakukan setelah kedua padatan bercampur karena kristal cis lebih cepat terbentuk daripada kristal trans.
Kedua jenis kristal higroskopis yang diberi setetes akuades tersebut meleleh dan berubah menjadi larutan yang berwarna hitam secara perlahan-lahan. Setelah semua kristal habis bereaksi dengan akuades kemudian ditambahkan 5 ml larutan etanol. Penambahan etanol ini bertujuan untuk memadatkan seluruh endapan yang terbentuk hingga terbentuk endapan yang berwarna hitam yang lebih padat. Kemudian kristal yang terbentuk dikeringkan dioven bersuhu 60 °C selama 8 hari. Kristal yang dihasilkan ditimbang dan didapatkan berat konstan kristal tersebut seberat 1,560 gram. Dari hasil perhitungan didapatkan persen hasil isomer cis kalium dioksalatodiakuokromat dalam kristal yang terbentuk sebesar .
Perhitungan : 7H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 2KCr (C2O4)2(H2O)2 + 6CO2 + 7H2O 0.0238 mol 0.0034 mol m : r : s : 0.0238 mol 0.0034 mol - -
-0.0068 mol 0.0204 mol 0.0238 mol
- - 0.0068 mol 0.0204 mol 0.0238 mol
[ ( ) ( ) ]
20 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 3. Uji kemurnian isomer
Uji ini bertujuan untuk membedakan yang mana isomer cis kalium dioksalatodiakuokromat dan isomer transnya. Uji kemurnian dilakukan dengan beberapa cara yaitu uji dengan penetesan ammonia encer, uji UV- Vis, serta uji titik leleh.
a. Uji dengan Larutan Ammonia Encer
Sedikit kristal kompleks yang diperoleh dari percobaan, diletakkan pada kertas saring. Lalu dilakukan penetesan ammonium encer. Pengujian kemurnian kristal dilakukan dengan cara meletakkan kristal pada kertas saring kemudian menambahkan larutan ammonium encer. Ammonia (NH3),
seperti halnya oksalat ataupun air yang mampu mengikat krom, juga merupakan suatu ligan. Penambahannya dapat mensubstitusi ligan oksalat atau air.
Pada kristal trans, terbentuk padatan coklat muda yang tidak larut saat ditambahkan ammonium encer. Sedangkan pada kristal cis, padatan larut membentuk warna hijau tua dan menyebar cepat pada kertas saring. Hal ini dapat dijelaskan oleh pengaruh kekuatan efek trans dari beberapa ligan yang terkait semisal pada urutan:
H2O < OH < NH3 < Cl < Br < I = NO2 = PR3 << CO = C2H4 = CN
Pada kristal trans :
NH3 tidak dapat menstubtitusi ligan oksalat karena kekuatan ligan NH3
dibawah ligan oksalat berdasarkan kekuatan efek trans. Sehingga larutan ammonium encer tak dapat melarutkan kristal trans yang terbentuk. Namun efek transnya diatas H2O, sehingga terjadi perubahan ligan H2O yang
mengakibatkan perubahan warna kristal menjadi coklat. Pada kristal cis :
Efek tersebut mengalami kebalikan. NH3 memiliki kekuatan efek cis yang
lebih besar dari asam oksalat, sehingga mampu mensubstitusi ligan oksalat dari kompleks. Akibatnya kompleks menjadi larut dan pergantian ligan menyebabkan perubahan warna menjadi hijau tua.
21 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 b. Uji UV-Vis
Tujuan pengujian UV-Visible untuk mengetahui panjang gelombang maksimum kristal yang terbentuk. Pengujian UV-Visible dilakukan dengan menguji larutan encer isomer cis dengan spektofotometri.
Kristal trans yang dilarutkan dalam air memiliki warna kecoklatan, sehingga dapat diperkirakan bahwa spektranya akan memiliki panjang gelombang maksimum pada rentang panjang gelombang visible yakni 380 nm-750 nm. Pada pengujian UV-Vis diperoleh 1 puncak dengan absorbansi maksimum sebesar 0,109 pada panjang gelombang 556 nm. Warna kecoklatan tergolong dalam warna kuning-hijau, serta panjang gelombang maksimum tersebut masuk dalam rentang warna kuning-hijau (Underwood, 2002).
Panjang gelombang ini masih masuk dalam rentang visible, dan juga absorbansi tersebut masih termasuk dalam rentang toleransi kesalahan minimum. Kemungkinan transisi elektron yang terjadi pada n π* yang perubahan energinya rendah. Transisi elektronik terjadi antar orbital d dari logam transisi dan orbital dari ligan.
Kristal cis yang dilarutkan dalam air memiliki warna kuning kehijauan, sehingga dapat diperkirakan bahwa spektranya akan memiliki panjang gelombang maksimum pada rentang panjang gelombang visible yakni 380 nm-750 nm. Namun pada pengujian UV-Vis diperoleh 2 puncak dengan absorbansi maksimum puncak 1 sebesar 0,090 pada panjang gelombang 567 nm dan absorbansi maksimum puncak 2 sebesar 0,769 pada panjang gelombang 350,50 nm.
Munculnya 2 puncak pada hasil uji UV-Vis kristal cis dikarenakan kristal yang diperolah berwujud rasemik yaitu campuran 2 enansiomer yang ridak dapat memutar bidang polarisasi. Namun komposisi campuran kristal tidak sama karena absorbansi maksimumnya berbeda. Kristal trans memiliki rentang serapan sinar UV pada energi yang lebih rendah daripada kristal cis sehingga kemungkinan puncak pertama merupakan absorbansi
22 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
maksimum kristal trans pada campuran rasemik dan puncak kedua merupakan absorbansi maksimum kristal cis. Maka absorbansi maksimum kristal cis sebesar 0,769 pada panjang gelombang 350,50 nm. Panjang gelombang ini merupakan daerah rentang sinar UV bukan sinar visible sehingga hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori bahwa absorbansi maksimum kristal cis berada pada rentang sinar visibel karena perubahan energinya tinggi. Kemungkinan transisi elektron yang terjadi pada n σ* yang perubahan energinya lebih tinggi daripada kristal trans. Transisi elektronik terjadi antar orbital d dari ligan. Sesuai diagram perubahan energi transisi elektronik :
Kristal trans tergolong dalam sistem d4 dimana spin rendah energi pembelahan ∆o lebih kecil dari pada energi perpasangan (pairing energi
=p) sehingga elektron akan mengisi orbital t2g terlebih dahulu dan
memenuhinya dengan berpasangan dan barulah mengisi orbital eg.
Sehingga konfigurasi elektron akan mengisi orbital t2g3 eg1 pada sistem d4.
Sedangkan pada kristal cis juga tergolong dalam sistem d4, spin tinggi ∆o lebih besar dari pada energi perpasangan, sehingga elektron akan
mengisi orbital terlebih dahulu dan mengisi orbital eg. Sehingga
23 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010 c. Uji Titik Leleh
Pengujian titik leleh kristal yang terbentuk bertujuan untuk mengetahui titik leleh kristal cis yang terbentuk dan mengetahui kemurniannya. Kristal murni akan memiliki rentang leleh ± 1oC dari titik leleh kristal secara teori. Meskipun struktur antara cis dan trans berbeda, namun perbedaan titik lelehnya tidak mungkin terpaut hingga >120oC mengingat Mr kedua kompleks adalah sama. Hasil pengujian titik leleh trans kalium bisoksalatodiakuokromat (III) sebesar 158 °C sedangkan titik leleh cis kalium bisoksalatodiakuokromat (III) sebesar 165 °C.
IX. KESIMPULAN :
Dari percobaan yang kami lakukan dapat kami simpulkan sebagai berikut :
1. Kompleks cis dan trans dapat dibuat dengan cara mencampur komponen-komponen penyusun kompleks, yaitu H2C2O4.2H2O dengan K2Cr2O4 dengan cara penambahan
aquadest dalam komposisi yang berbeda membentuk kristal berwarna hitam. Pembentukan kristal cis menjadi trans lebih lambat daripada trans menjadi cis. 2. Dari pembuatan kristal cis dan kalium disoksalatdiakuokromat(III) diperoleh kristal
berwarna hitam dengan berat konstan 0,065 gram untuk isomer trans kalium disoksalatodiakuokromat(III) dan 1,560 gram untuk cis kalium disoksalatodiakuokromat (III). Sehingga diperoleh pula persen hasil sebesar 3,1547 % untuk isomer trans kalium bisoksalatodiakuokromat (III) dan 75,7134 % untuk cis kalium bisoksalatodiakuokromat (III).
3. Hasil uji UV-Vis kristal trans berupa 1 puncak di daerah panjang gelombang 556 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,109 sedangkan hasil uji UV-Vis kristal cis berupa 2 puncak di daerah panjang gelombang 567 nm dengan absorbansi maksimum sebesar 0,090 dan daerah 350,50 nm dengan absorbansi maksimum 0,769.
4. Titik leleh trans kalium bisoksalatodiakuokromat (III) sebesar 158 oC sedangkan titik leleh cis kalium bisoksalatodiakuokromat (III) sebesar 165 oC.
24 | Kelompok 2 / Pendidikan Kimia B 2010
5. Berdasarkan uji kemurnian yang dilakukan, kristal cis yang diperoleh kurang murni karena didapatkan hasil berupa campuran rasemik yang berwarna hijau setelah ditetesi ammonium dan berdasarkan uji UV-Vis diperoleh 2 puncak sedangkan kristal transnya cukup murni.
X. JAWABAN PERTANYAAN :
1. Pada bagian manakah pada ion oksalat yang berperan sebagai bidentat dalam reaksi pembentukan kompleksnya ?
Dari atom O yang berasal dari ligan (C2O4)2
2. Tuliskan reaksi yang terjadi pada proses pembentukan kompleks cis dan trans ! 4H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 → 2K[Cr(C2O4)2(H2O)2] + 6CO2 + 7H2O
3. Tuliskan reaksi yang terjadi pada proses uji kemurnian cis dan trans ! 2K[Cr(C2O4)2(H2O)2] + 2NH3 2K[Cr(NH3)2(H2O)2]
XI. DAFTAR PUSTAKA :
Cotton and Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. UI Press : Jakarta. Fessenden & Fessenden. 1997. Kimia OrganikJilid 1. Erlangga. Jakarta.
Keenan, Kleinfelter,Wood. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta.
Syabatini, Annisa.2009.Pembuatan Cis dan Trans Kaliumdioksalatodiakuokromat. http:/blogspot.com (diakses pada Minggu, 21 April 2013, Pukul : 20.00 WIB) Shevla, G. 1990. Analisis Organik Kualitatif Makro Dan Semimakro. PT. Kalman Media
Pustaka. Jakarta.
Tim Dosen Kimia Anorganik III.2013.Penuntun Praktikum Kimia Anorganik III Unsur – Unsur Golongan Transisi.Surabaya : Laboratorium Kimia Anorganik, Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Unesa.
