45195210-KEKUATAN-MEDAN-LIGAN.doc

KEKUATAN MEDAN LIGAN

KEKUATAN MEDAN LIGAN

A.

A. TUJUAN

TUJUAN PERCOBAAN

PERCOBAAN

1.

1. MemMemahamahami ti teoreori mi medan edan krikriststal;al; 2.

2. Mampu mMampu membedaembedakan kekuakan kekuatan mtan medan antedan antara liara ligan ammgan ammonia dan onia dan airair..

B. PENDAHULUAN

B. PENDAHULUAN

 Senyawa Koordinasi   Senyawa Koordinasi 

Senyawa koordinasi merupakan senyawa yang tersusun atas atom pusat dan Senyawa koordinasi merupakan senyawa yang tersusun atas atom pusat dan ligan (sejumlah anion atau molekul netral yang mengelilingi atom atau kelompok  ligan (sejumlah anion atau molekul netral yang mengelilingi atom atau kelompok  atom pusat tersebut) dimana keduanya diikat dengan ikatan koordinasi. Ditinjau dari atom pusat tersebut) dimana keduanya diikat dengan ikatan koordinasi. Ditinjau dari konsep asam

konsep asam-basa ewi-basa ewis! atom pusat dalam senys! atom pusat dalam senyawa awa koordikoordinasi berpenasi berperan sebagairan sebagai asam ewis (akseptor penerima pasangan elektron)! sedangkan ligan sebagai basa asam ewis (akseptor penerima pasangan elektron)! sedangkan ligan sebagai basa ewis (donor pasangan elektron) ("uryono!1###)

ewis (donor pasangan elektron) ("uryono!1###)

Teori Medan Kristal  Teori Medan Kristal 

$eori medan kristal mengganggap bahwa ikatan antar ion logam dan ligan $eori medan kristal mengganggap bahwa ikatan antar ion logam dan ligan adalah sepenuhnya ionik. Dengan kata lain! interaksi antara ligan dan ion logam adalah sepenuhnya ionik. Dengan kata lain! interaksi antara ligan dan ion logam adalah interaksi elektrostatik. %on logam dianggap bermuatan positi& sedangkan ligan adalah interaksi elektrostatik. %on logam dianggap bermuatan positi& sedangkan ligan merupakan partikel bermuatan negati&.

merupakan partikel bermuatan negati&.

'ambar .1 elima orbital d 'ambar .1 elima orbital d

*ika ligan (yang diasumsikan bermuatan negati&) mendekat! maka akan terjadi kenaikan tingkat energi orbital d ion logam akibat tolakan antara medan negati& ligan dan elektron orbital d! tetapi tingkat energi kelima orbital d masih degenerate. arena orientasi ligan terhadap logam berbeda beda (seperti orientasi ke arah oktahedral! tetrahedral)! maka gaya yang dialami oleh tiap orbital tidak selalu sama. +al inilah yang menyebabkan pola pembelahan tingkat energi orbital d yang berbeda-beda untuk tiap bentuk geometri.

1. Oktahedral 

,ada oktahedral! orbital 2

 z 

d  _dan 2 2

 y  x

d 

−  berhadapan langsung dengan ligan!

sedangkan orbital d  xy!d  yz !d  xz  tidak berhadapan langsung. kibatnya! energi

 potensial 2

 z 

d  _dan d  _x2  _y2

− akan naik akibat tolakan dengan ligan dan energi  xz 

 yz   xy d  d 

d  ! ! _{akan berkurang karena kurangnua tolakan dengan ligan. rbital} 2

 z  d  _dan 2 2  _y  x d 

−  yang berada pada tingkat yang lebih tinggi dinamakan orbital eg  sedangkan

orbital d  xy!d  yz !d  xz yang memiliki energi yang lebih rendah dinamakan orbital t2g.

'ambar .2.(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks oktahedral; (b) pola  pembelahan pada oktahedral (unarti!2//0)

2. Tetrahedral 

,ada tetrahedral! orbital d  xy!d  yz !d  xz  lebih berinteraksi langsung

dibandingkan dengan 2

 z 

d  _dan d  _x2  _y2

−  sehingga energi orbital d  xy!d  yz !d  xz  akan naik 

sedangkan energi 2  z  d  _dan d  _x2  _y2 −  akan turun. (a) (b)

'ambar ..(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks tetrahedral; (b) pola  pembelahan pada tetrahedral (unarti! 2//0)

'ambar ..(a) orientasi orbital d dan ligan pada kompleks bujur sangkar; (b) pola  pembelahan pada bujur sangkar (unarti!2//0)

+arga 1/ d3 dapat besar atau ke4il. *ika 1/ d3 ke4il! maka dibutuhkan sedikit energi untuk mengisi elektron ke orbital eg. kibatnya elektron 4enderung mengisi orbital eg dibandingkan berpasangan terlebih dahulu. ondisi ini dinamakan medan lemah. *ika 1/ d3 besar! maka selisih energi juga besar atau dibutuhkan banyak energi untuk mengisi elektron ke orbital eg. 5lektron 4enderung berpasangan terlebih dahulu sebelum mengisi orbital eg. ondisi seperti ini dinamakan meda k uat.

+arga 1/ d3 dipengaruhi oleh beberapa &aktor! diantaranya. 1. Muatan ion logam

Makin banyak muatan ion!makin besar pula harga 1/ D3 nya!karena makin  banyak muatan ion logam maka makin besar pula untuk menarik ligan lebih dekat.

kibatnya pengaruh ligan makin kuat sehingga pembelahan orbital makin besar. 2. Jenis Ion pusat 

ogam logam yang terletak pada satu periode! harga 1/ d3nya tidak terlalu  berbeda. 6ntuk satu golongan! Semakin kebawah! harganya akan semakin besar.

Mn27 8 "i27 8 9o27 8 :e27 8 27 8 :e7 8 9o7 8 Mn7 8 9o7 8 <h7 8 <u7 8 ,d7 8 %r 7 8 ,t7 3. igan

erikut adalah deret spektrokimia.

% -8 r  -8 S9" -= 9l -8 : -8 + -= "

-8 922-8 +289S-8 5D$-8 "+= pyr= en8 phen 8

9"

- = 9

Semakin kuat ligannya! maka 1/ d3 juga akan semakin besar. *ika 1/ d3 ke4il! maka ligannya adalah ligan lemah. igan yang kuat dapat menggantikan ligan yang lebih lemah.

+arga 1/ d3 dapat memberikan beberapa in&ormasi mengenai warna kompleks! serta si&at kemagnetan kompleks. 6ntuk mengeksitasi elektron dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih atas! diperlukan energi. 5nergi yang diserap memiliki  panjang gelombang tertentu. Sedangkan! warna kompleks yang tampak adalah warna

'ambar .>. eksitasi elektron dari keadaan dasar ke tingkat yang lebih tinggi *ika ligan yang digunakan adalah ligan kuat! maka harga 1/ d3 4ukup besar atau  panjang gelombang sinar yang diserap ke4il (

λ 

! h

 " _{= ). *ika ligan lemah! maka}

 panjang gelombang sinar yang diserap akan besar.

λ  Warna yang diserap Warna yang teramati λ  Warna yang diserap Warna yang teramati 410 violet kuning-hijau 560 kuning-hijau violet 430 biru-violet kuning 580 kuning biru-violet

480 biru jingga 610 jingga biru

500 hijau-biru merah 680 merah hijau-biru

530 hijau merah ungu 720 merah ungu hijau

$abel. .1 ,embagian daerah 6-isibel (?ahyuni!2//0)

 Spektrofotometer 

Spektro&otometer merupakan instrumen untuk mengukur absorbansi yang menggunakan monokromator untuk memilih panjang gelombang(+ar@ey! 2//2). ,anjang gelombang pada daerah tertentu dibutuhkan untuk mengeksitasikan elektron dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Spektro&otometer 6-is dapat digunakan untuk analisis senyawa kompleks karena senyawa kompleks dapat menyerap radiasi sinar 6-is.

 #asar $nalisis %uantitati&  +ukum eer 

6ntuk radiasi monokromatik! absorbansi sebanding dengan tebal b dan konsentrasi spesies yang menyerap radiasi 4.(+ar@ey! 2///)

C. ALAT DAN BAHAN

 Bahan : 1. arutan amoniak 1 M; 2. arutan ion 9u27; . 3uades. Alat : 1. abu ukur 1/ ml;

2. ,ipet gondok 1 ml! 2 ml! dan 1/ ml; . 'elas eker 1// ml dan 2>/ ml;

. lat-alat gelas lain; 'ambar 9.1 Spektro&otometer 6-is >. u@et; A. Spektrometer spe4troni4 2/.

D. CARA KERJA

arutan % labu ukur 1/ ml larutan 9u27 /!/2 M 2 ml 7 air! dien4erkan sampai tanda. arutan %% labu ukur 1/ ml larutan 9u27  /!/2 M 2 ml 7 > ml larutan ammonia 7 air! dien4erkan sampai tanda arutan %%% labu ukur 1/ ml larutan 9u27  /!/2 M 2 ml 7 2!> ml larutan ammonia 7 air! dien4erkan sampai tanda labu ukur 1/ ml larutan 9u27 /!/2 M 2 ml 7 > ml larutan ammonia 7 air! dien4erkan sampai tanda %%% arutan % labu ukur 1/ ml larutan 9u27  /!/2 M 2 ml 7 larutan ammonia sampai tanda Masukan dalam ku@et Masukan dalam ku@et Masukan dalam ku@et Masukan dalam ku@et

eempat larutan tersebut diamati dengan menggunakan spektro&otometer  spe4troni4 2/ dengan air sebagai blangko. ,anjang gelombang yang digunakan adalah >1/-0// nm dengan inter@al 1/ nm.

5. +S% D" ,5M+S" λ  A NH3 ( 0 mL ) (Larutan ) NH3 ( !." mL ) (Larutan !) NH3 ( " mL ) (Larutan 3) NH3 ( # mL ) (Larutan $) >1/ /./22 /. /.A# /.0B >2/ /./2/ /.1B /.A /.0 >/ /./1B /.>/# /.>A0 /.>0>

>/ /./1A /.>## /.AAA /.A0A

>>/ /./1 /.AB# /.0A /.00A

>A/ /./1 /.0AA /.B> /.BA2

>0/ /./11 /.B1# /.#/ /.#2> >B/ /.//# /.BA /.#>/ /.#0> >#/ /.//> /.B#> /.#B 1./1> A// /.//1 0.%0# 0.%%# 1./ A1/ /.// /.#/A /.##> .03$ A2/ /./1/ /.B# /.#0# 1./2 A/ /./1# /.BA# /.#> 1.//2 A/ /./2B /.B# /.#21 /.#01 A>/ /./# /.0#B /.B0> /.#2A AA/ /./> /.0>0 /.B /.BB A0/ /./AB /.0/# /.0B/ /.B1

AB/ /./B /.A># /.02A /.000

A#/ /./## /.A11 /.A02 /.022

0// 0.$ /.>A0 /.A2 /.A0

,anjang 'elombang Maksimal 5nergi 1/ d3

1. arutan 1 C 0// nm 1. 1/ d3 C /.B> kkalmol 2. arutan 2 C A// nm 2. 1/ d3 C 0.A> kkalmol . arutan  C A// nm . 1/ d3 C 0.A> kkalmol . arutan  C A1/ nm . 1/ d3 C A.B01 kkalmol

,er4obaan Eekuatan Medan iganF ini bertujuan untuk mengetahui apakah ligan ammonia lebih kuat dari air atau sebaliknya serta memahami teori medan kristal.

angkah yang dilakukan adalah membuat larutan kompleks dengan berbagai @ariasi jumlah ammonia.

1. arutan 1 terdiri dari larutan 9u27 _{2 m dan air sebanyak B m;}

2. arutan 2 terdiri dari larutan 9u27 2 m! ammonia 2.> m! dan air sebanyak  >.> m;

. arutan  terdiri dari larutan 9u27 _{2 m! ammonia > m! dan air sebanyak 0}

m;

. arutan  terdiri dari larutan 9u27 _{2 m dan ammonia B m.}

$iap-tiap larutan diukur absorbansinya dengan spektro&otometer dengan panjang gelombang >1/-0//nm dengan inter@al 1/ nm. emudian di4ari panjang gelombang maksimum yang menghasilkan absorbansi maksimum. Dari panjang gelombang maksimum kita dapat menentukan harga 1/ d3 dan dapat menentukan kekuatan ligan dari air dan ammonia. Gang perlu diingat adalah! setiap mengukur absorbansi u@et  plastik (isible) atau plastik (6-is) dindingnya harus dalam keadaan bersih agar 

tidak mempengaruhi penyerapan sinar oleh sampel.

+al yang dilakukan sebelum mengukur absorbansi sampel adalah membuat larutan blanko. arutan blanko adalah larutan yang komposisinya sama seperti larutan yang dianalisis $", sampel yang dianalisis. *adi! untuk analisis ini! larutan  blankonya adalah air. Sebelum sampel diukur absorbansinya! perlu diukur terlebih dahulu absorbansi larutan blanko. arutan blanko dengan absorbansi nol dan transmittansi 1//H (tidak menyerap radiasi)! digunakan sebagai standar untuk  mengukur absorbansi kompleks. angkah ini dilakukan setiap mengukur absorbansi sampel.

arutan 1

,ada larutan 1! Sebanyak 2 m larutan 9u27 _{dien4erkan dengan air menjadi 1/}

m. ompleks yang terbentuk adalah

[

(u

(

 ' 2O

)

A

]

2+atau heksa3uotembaga(%%).

(unarti! 2//0) sesuai dengan reaksi.

(

)

[

]

+ + → + 2 A 2 2 2 A ' O (u ' O (u _(5.1)

on&igurasi elektron dari tembaga dan ion tembaga adalah

[

]

1/ 1 1B 2#(uC  $r d  s _(5.2)

[

]

# / 1B 2 2#(u C  $r d  s + (5.) d s

*ika terdapat A ligan +2! maka

d s p d

+ibridisasi yang terjadi adalah sp_d2 _{yaitu oktahedral! maka pola}

 pembelahannya adalah

'ambar 5.1 ,embelahan pada

[

(u

(

 ' 2O

)

A

]

2+

 H₂O H₂O H₂O H₂O H₂O H₂O

∆

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

+arga 1/ d3 untuk larutan 1 adalah /.B> kkalmol dengan panjang gelombang maksimal adalah 0// nm. +al ini berarti untuk mengeksitasikan elektron dari orbital t2g ke eg membutuhkan energi /.B> kkalmol. ?arna kompleks adalah

 biru muda karena panjang gelombang yang diserap adalah 0// nm yaitu warna merah sehingga warna komplementernya adalah hijau-biru.

'ambar 5. 2 5ksitasi elektron serta pembentukan warna kompleks

[

(u

(

 ' 2O

)

A

]

2+

 "ilai panjang gelombang yang 4ukup besar dan energi yang ke4il mengin&ormasikan kepada kita bahwa air merupakan ligan yang 4ukup lemah.

arutan 2

,ada larutan 2! sebanyak 2 m larutan 9u27 _{ditambahkan 2.> m ammonia}

dan dien4erkan menjadi 1/ m. danya ammonia dapat menggantikan  ligan +2

 pada

[

(u

(

 ' 2O

)

_A

]

2+ (unarti! 2//0) membentuk

[

( ) ( )

]

+ 2  1 2 2O )'   '  (u   _atau tetramindia3uotembaga(%%).

(

)

[

(u ' O

]

 )' 

[

(u

( ) ( )

 ' O  )' 

]

 ' O 2 2  1 2 2 1 2 A 2 + → +  + + (5.) *ika terdapat 2 ligan +2 dan  ligan "+! maka

H 2O H2O  "+  "+  "+  "+ 40.845

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

?hite light <ed light absorbed lue-green light

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

d s p d

arena hibridisasinya adalah sp_d2 _{maka geometrinya adalah oktahedral. ,ola}

 pembelahaannya sama dengan pola pembelahan pada

[

(u

(

 ' 2O

)

A

]

2+seperti terlihat

 pada gambar 5. 1. +anya saja 1/ d3

[

(u

(

 ' 2O

) ( )

2 )' 1 

]

2+ lebih besar dari

(

)

[

]

2+

A 2O

 ' 

(u _{yaitu 0.A> kkalmol. ,anjang gelombang maksimum untuk}  kompleks ini adalah A// nm! sehingga warna yang tampak adalah biru dan warna

yang diserap adalah jingga.

'ambar 5. 5ksitasi elektron serta pembentukan warna k omplek 

( ) ( )

[

]

2+  1 2 2O )'   '  (u arutan 

,ada larutan 2! sebanyak 2 m larutan 9u27 _{ditambahkan > m ammonia dan}

dien4erkan menjadi 1/ m. +arga 1/ d3 yang didapatkan adalah 0.A> kkalmol dengan panjang gelombang maksimum adalah A// nm. *ika larutan 9u27_ditambahkan

> m ammonia! maka kompleks

[

(u

( ) ( )

 ' 2O 2 )' 1 _

]

2+ yang tebentuk juga semakin

 banyak! hal tersebut dapat dilihat pada gambar +.1. bsorbansi larutan  lebih besar  dari larutan 2. leh karena absorbansi sebanding dengan konsentrasi (hukum

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2 47.653

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

ambert-eer)! maka konsentrasi kompleks jika ditambahkan ammonia berlebih juga  bertambah.

arutan 

,ada larutan 1! Sebanyak 2 m larutan 9u27  _{dien4erkan dengan ammonia}

menjadi 1/ m. +arga 1/ d3 yang didapatkan adalah A.B01 kkalmol dengan  panjang gelombang maksimum adalah A1/ nm. ,ada gambar +.1 terlihat bahwa! konsentrasi kompleks juga bertambah karena absorbansi bertambah. +arga panjang gelombang maksimum yang tidak sama dengan sebelumnya (A//nm) mungkin dikarenakan ku@et yang kotor.

Se4ara keseluruhan! jika kita bandingkan harga 1/ d3 dari masing masing larutan! dapat ditarik kesimpulan bahwa ligan ammonia lebih kuat dibandingkan dengan air (1/ d3 ammonia K 1/ d3 air). Sehingga! ammonia memberikan  pembelahan yang lebih besar jika dibandingkan dengan air yang menyebabkan dibutuhkan energi yang 4ukup besar untuk mengeksitasikan elektron dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi.

(a) (b)

∆

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

∆

d

I2

d

yI

d

JI

d

Jy

d

J2- y2

'ambar 5. ,erbandingan pola pembelahan untuk (a)ammonia dan (b)air untuk  kompleks oktahedral.

&. KE'IMPULAN

1. $eori medan kristal mengasumsikan bahwa interaksi logam dan ligan adalah interaksi ionik;

2. rientasi ligan ligan menyebabkan gaya yang dialami kelima orbital d belum tentu sama! sehingga terjadi pembelahan tingkat energi;

. ,anjang 'elombang Maksimal 5nergi 1/ d3

1. arutan 1 C 0// nm 1. 1/ d3 C /.B> kkalmol 2. arutan 2 C A// nm 2. 1/ d3 C 0.A> kkalmol . arutan  C A// nm . 1/ d3 C 0.A> kkalmol . arutan  C A1/ nm . 1/ d3 C A.B01 kkalmol

. mmonia merupakan ligan yang lebih kuat dibandingkan air (1/ d3 "+K 1/ d3 air);

>. mmonia memberikan pembelahan yang lebih besar dibandingkan air.

G. DA&TAR PU'TAKA

1. nonim! 2//A!  *etunjuk *raktikum %imia II ! *urusan imia :M%, 6'M! Gogyakarta! 11-1;

2. 9otton! lbert dan 'eo&&rey ?ilkinson! 1#B#!  %imia $norganik #asar ! 9etakan  pertama! 6ni@ersitas %ndonesia! *akarta! /0-2#;

3. +ar@ey! Da@id! 2///! e+,ook Modern $nalyti!al (hemistry! 1st edition! $he M4'raw-+ill 9omp %n4! 6nited States o& meri4a! B/-B;

-. unarti! 5ko Sri! 2//0! 'andout %imia %oordinasi /eek 0, (rystal ield Theory 0.  "uryono! 1###!  %imia %oordinasi! ab imia norganik *urusan imia :M%,

6'M! Gogyakarta! 2->>;AB-A#;

4. ogel! 1##/! $nalisis $norganik %ualitati& Makro dan 5emimikro ! *ilid 2! 9etakan ke 2! alman Media ,usaka! *akarta!#>-#B;1/2-1/>;

6. ?ahyuni! 5ndang $ri! 2//0!  'andout $nalisis Instrumental I7 5pe!trophotometer  89+9is.

Mengetahui! sisten

Sri Suprapti

Gogyakarta! Minggu ! B pril 2//0 ,raktikan

LAPORAN RE'MI

PRAKTIKUM KIMIA II

KEKUATAN MEDAN LIGAN

(K!0$)

D%S6S6" 5+.

 "ama C M. %dham. D. M

 "%M C /> 1BAB , 1/#2 +ari$anggal C Selasa! 2/ Maret 2//0 sisten C Sri Suprapti

LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK 

JURU'AN KIMIA

&AKULTA' MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNI*ER'ITA' GADJAH MADA

+OG+AKARTA

!00

H. LAMPIRAN

,enentuan 1/ d3

arutan 1 ( larutan 9u27 _{2 m dan air B m )}

L maks 0// nm mol  kkal  !m mol  kkal  !m !m mol  kkal  !m mol  kkal  d: maks D B> . / 0> . # D 1 . 1/ . 0 1 0> . # D 1 . 1 0> . # D 1 . 1/ 1 > 1 1 = = = = _{− − − −} λ  υ 

arutan 2 (larutan 9u27_{2 m! ammonia 2.> m dan air >.> m)}

L maks A// nm mol  kkal  !m mol  kkal  !m !m mol  kkal  !m mol  kkal  d: maks D A> . 0 0> . # D 1 . 1/ . A 1 0> . # D 1 . 1 0> . # D 1 . 1/ 1 > 1 1 = = = = _{− − − −} λ  υ 

arutan  (larutan 9u27 _{2m! ammonia > m dan air  m )}

L maks A// nm mol  kkal  !m mol  kkal  !m !m mol  kkal  !m mol  kkal  d: maks D A> . 0 0> . # D 1 . 1/ . A 1 0> . # D 1 . 1 0> . # D 1 . 1/ 1 > 1 1 = = = = _{− − − −} λ  υ 

arutan  (larutan 9u27 _{2m! ammonia B m )}

L maks A1/ nm mol  kkal  !m mol  kkal  !m !m mol  kkal  !m mol  kkal  d: maks D B01 . A 0> . # D 1 . 1/ . 1 . A 1 0> . # D 1 . 1 0> . # D 1 . 1/ 1 > 1 1 = = = = _{− − − −} λ  υ 

'ambar +.1 'ra&ik hubungan absorbansi dengan panjang gelombang untuk kompleks dengan @ariasi jumlah ammonia.