SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA MANGAN(II) DENGAN 2,2 -BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA MANGAN(II) DENGAN 2,2 -BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT SKRIPSI NIRMAWATI EKA PUTRI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2012

2 SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA MANGAN(II) DENGAN 2,2 -BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : NIRMAWATI EKA PUTRI NIM Tanggal Lulus : 6 Agustus 2012 Disetujui oleh : Pembimbing I, Pembimbing II, Dra. Hartati, M.Si NIP Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si NIK ii

3 LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI Judul : Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Mangan(II) dengan 2,2 -Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat Penyusun : NIM : Pembimbing I : Dra. Hartati, M.Si Pembimbing II : Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si Tanggal Ujian : 6 Agustus 2012 Disetujui oleh : Pembimbing I, Pembimbing II, Dra. Hartati, M.Si Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si NIP NIK Mengetahui, Ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP iii

4 PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penulis dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga Surabaya. iv

5 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah- Nya yang telah memberikan kemudahan dan kekuatan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Mangan(II) dengan 2,2 -Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat. Di kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. 2. Dra. Hartati, M.Si selaku dosen wali dan pembimbing I. Terima kasih atas bimbingan, masukan, dan perhatiannya terhadap penulis. 3. Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing II. Terima kasih atas bimbingan, ilmu, waktu, dan tenaga yang dengan ikhlas diberikan selama penyusunan skripsi ini. 4. Dra. Aning Purwaningsih, M.Si dan Dr. Ir. Suyanto, M.Si selaku penguji I dan II yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam kesempurnaan naskah skripsi ini. 5. Kedua orang tuaku tercinta, Bapak Amir dan Ibu Suharyati Suharsih yang senantiasa selalu memberikan kasih sayang, perhatian, doa, kekuatan dan dukungan yang sangat besar selama ini kepadaku. Terima kasih bapak, terima kasih ibu atas dukungannya kepadaku. 6. Adikku tercinta, Lila Mirna Tri Amaliyah yang selalu membuatku bersemangat dalam setiap waktuku. 7. Adikku Alm. M. Nur Suharyadi yang juga membuatku bersemangat dalam setiap waktuku. 8. My love_ku, Andhika Bagus Prabowo yang selalu memberikan semangat, perhatian, dan bantuannya kepadaku. v

6 9. Mbakku, Chory Angela Wijayanti yang senantiasa membantuku dalam penyusunan naskah skripsi ini. 10. Seluruh keluarga besarku yang telah memberikan doa dan bantuannya kepadaku. 11. Om Arif, yang senantiasa membantu dan memberikan doanya untukku. 12. Teman-temanku satu bimbingan, Natalia Dwi C., Putri Oktavia M., Inna Noviyanti dan Hotma Wardani H. yang saling berbagi suka dan duka dalam penelitian dan penyusunan naskah skripsi ini. 13. Seluruh dosen dan tenaga kerja di departemen kimia yang telah membagi ilmu serta pengalamannya kepada penulis. 14. Mas Roch dan Pak Giman yang senantiasa membantuku selama penelitian di laboratorium lantai Semua teman-temanku kimia angakatan 2008 Universitas Airlangga yang senantiasa membantu. 16. Teman-teman kimia Universitas Airlangga angkatan 2009, 2010, dan Tentunya masih banyak kekurangan dalam penyusunan naskah skripsi ini. Oleh karena itu, penulis membuka selebar-lebarnya pemberian saran maupun kritik untuk kesempurnaan skripsi ini. Penulis sangat berharap agar skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Surabaya, Agustus 2012 Penulis vi

7 , ini dibawah bimbingan Dra. Hartati, M.Si dan Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis dan mengkarakterisasi senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-bipiridin dengan oksalat sebagai ligan jembatan. Senyawa kompleks inti ganda disintesis melalui reaksi Mn(II) dari garam MnCl 2.4H 2 O dengan ligan 2,2 -bipiridin dan ligan jembatan oksalat sesuai dengan perbandingan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat = 2 : 4 : 1. Kristal senyawa kompleks inti ganda yang dihasilkan berwarna kuning-oranye. Senyawa kompleks inti ganda hasil sintesis dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometer FT-IR, Magnetic Susceptibility Balance (MSB), dan konduktometer. Analisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis diperoleh panjang gelombang maksimum senyawa kompleks inti ganda yaitu 521 nm. Analisis menggunakan spektrofotometer FT-IR menunjukkan adanya serapan Mn-N pada ligan 2,2 -bipiridin yang muncul pada 300,9 cm -1, sedangkan serapan Mn-O pada ligan jembatan oksalat muncul pada 408,91 cm -1. Analisis menggunakan Magnetic Susceptibility Balance (MSB) menunjukkan bahwa senyawa kompleks inti ganda bersifat paramagnetik dengan momen magnet sebesar 8,2085 BM. Analisis menggunakan konduktometer menunjukkan bahwa senyawa kompleks inti ganda memiliki muatan +3, sehingga rumus senyawa kompleksnya adalah [(OH)(bipy) 2 Mn(C 2 O 4 )Mn(bipy) 2 (OH)] 3+. Kata kunci : senyawa kompleks inti ganda, Mn(II)-bipiridin, ligan jembatan oksalat vii

8 , Synthesis and Characterization of Magnetic Material Based Binuclear Complex Compound Mangan(II) with 2,2 -Bipyridine Using Oxalate Bridging Ligand. It has been supervised by Dra. Hartati, M.Si and Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Chemistry Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT The aim of the research is to synthesize and characterize the binuclear complex compound Mn(II)-bipyridine with oxalate as a bridging ligand. This binuclear complex compound synthesized through the reaction between Mn(II) of MnCl 2.4H 2 O with 2,2 -bipyridine ligand and oxalate bridging ligand, according to the ratio of stoiciometric Mn(II) : bipy : oxalate = 2 : 4 : 1. The crystal colour of binuclear complex compound which produced is yellow-orange. The synthesized binuclear complex compound was analyzed by spectrophotometer UV-Vis, spectrophotometer FT-IR, Magnetic Susceptibility Balance (MSB) and conductometer. Analyze by the spectrophotometer UV-Vis has obtained the maximum wavelength of binuclear complex compound is 521 nm. Analyze by the spectrophotometer FT-IR has showed the band of Mn-N from bipyridine ligand, appeared at 300,9 cm -1. In the other hand, the band of Mn-O from oxalate bridging ligand appeared at 408,91 cm -1. Then, analyze by the Magnetic Susceptibility Balance (MSB) has showed that binuclear complex compound has a paramagnetic character with 8,2085 BM of magnetic moment. Analyze by conductometer showed that the binuclear complex compounds has +3 charge, so the formula of complex compound is [(OH)(bipy) 2 Mn(C 2 O 4 )Mn(bipy) 2 (OH)] 3+. Key words : binuclear complex compound, Mn(II)-bipyridine, oxalate bridging ligand viii

9 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERNYATAAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Material Magnetik Senyawa Kompleks Mangan Ligan 2,2 -bipiridin Ligan Oksalat Senyawa Kompleks Inti Ganda Teori Pembentukan Senyawa Kompleks Teori ikatan valensi Teori medan kristal Teori orbital molekul Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks Spektroskopi UV-Vis Spektroskopi inframerah Analisis kemagnetan senyawa kompleks Analisis secara konduktometri BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pelaksanaan Penelitian Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan penelitian Peralatan penelitian Diagram Alir Penelitian Prosedur Penelitian ix

10 3.4.1 Pembuatan larutan Mn(II) 10-2 M Pembuatan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M Pembuatan larutan oksalat 10-2 M Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan Mn(II) 10-2 M Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan oksalat10-2 M Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat Sintesis Senyawa Kompleks Sintesis senyawa kompleks inti tunggal Sintesis senyawa kompleks inti ganda Prosedur Karakterisasi Spektroskopi UV-Vis Spektroskopi FT-IR Analisis kemagnetan Analisis daya hantar listrik BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan stoikiometri senyawa kompleks inti tunggal Sintesis senyawa kompleks inti tunggal Penentuan stoikiometri senyawa kompleks inti ganda Sintesis senyawa kompleks inti ganda Karakterisasi senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda Analisis spektra senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda menggunakan spektrofotometer UV-Vis Analisis spektra senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda menggunakan spektrofotometer FT-IR Analisis kemagnetan senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda menggunakan MSB Analisis muatan senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda menggunakan konduktometer Aplikasi material magnetik berbasis senyawa kompleks inti ganda BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR TABEL Tabel Judul Tabel Halaman 2.1 Spektrum cahaya tampak dan warna-warna komplementer 3.1 Penambahan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dengan metode perbandingan mol 3.2 Penambahan larutan oksalat 10-2 M secara bertahap ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dengan metode perbandingan mol 4.1 Panjang gelombang senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda hasil sintesis 4.2 Hasil momen magnet kristal senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda hasil sintesis 4.3 Data hantaran molar senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda hasil sintesis xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Gambar Halaman 2.1 Struktur 2,2 -bipiridin Struktur ion oksalat Pembentukan senyawa kompleks [Mn(H 2 O) 6 ] Pemisahan orbital 3d pada Co 3+ sebagai medan kuat dan medan lemah 2.5 Diagram orbital molekul pada senyawa kompleks dengan struktur ruang oktahedral Spektra Mn-bipy dalam mesopori Al-MCM Grafik perbandingan mol Mn(II) : bipy Prediksi struktur senyawa kompleks inti tunggal Kristal senyawa kompleks inti tunggal Kristal senyawa kompleks inti tunggal dengan perbesaran 600x Grafik perbandingan mol Mn(II) : oksalat Prediksi struktur senyawa kompleks inti ganda Kristal senyawa kompleks inti ganda Kristal senyawa kompleks inti ganda dengan perbesaran 600x Spektra UV-Vis senyawa kompleks inti tunggal Spektra UV-Vis senyawa kompleks inti ganda Absortivitas molar pada Mn(II) Spektra IR senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda 40 xii

13 4.13 Spektra IR senyawa kompleks inti tunggal Spektra IR senyawa kompleks inti ganda Pembentukan senyawa kompleks inti tunggal Pembentukan senyawa kompleks inti ganda 45 xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Judul Lampiran 1.1 Spektra UV-Vis MnCl 2.4H 2 O 1.2 Spektra UV-Vis garam MnCl 2.4H 2 O secara kualitatif 1.3 Spektra UV-Vis 2,2 -bipiridin 1.4 Spektra UV-Vis amonium oksalat 1.5 Spektra UV-Vis senyawa kompleks inti tunggal 1.6 Spektra UV-Vis senyawa kompleks inti ganda 2.1 Spektra FT-IR senyawa kompleks inti tunggal 2.2 Spektra FT-IR senyawa kompleks inti ganda 2.3 Spektra FT-IR 2,2 -bipiridin 2.4 Spektra FT-IR amonium oksalat 2.5 Spektra FT-IR MnCl 2.4H 2 O 3 Penentuan sifat kemagnetan senyawa kompleks hasil sintesis 4 Penentuan stoikiometri senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda xiv

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Saat ini perkembangan material magnetik sudah mengarah pada senyawa magnetik berbasis senyawa kompleks, seperti senyawa kompleks inti ganda. Material magnetik ini berkembang dengan pesat karena kebutuhan teknologi yang semakin meningkat setiap tahunnya. Aplikasi material magnetik berbasis senyawa kompleks telah terbukti dapat diaplikasikan sebagai sumber energi, bahan penyimpan data dan pengeras suara radio (Setiawan, 2008). Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari atom pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebas kepada atom pusat (House, 2008). Senyawa kompleks juga dapat dikatakan sebagai kombinasi dari asam Lewis, yaitu atom pusat dengan sejumlah basa Lewis, yaitu ligan (Atkins, dkk., 2010). Syarat utama senyawa kompleks yang dapat diaplikasikan sebagai material magnetik adalah harus memiliki sifat kemagnetan yang baik. Logam Mn merupakan logam transisi yang bertindak sebagai atom pusat penerima pasangan elektron. Logam Mn, dengan konfigurasi [Ar]3d 5 4s 2, mempunyai kemampuan untuk melakukan transisi elektron. Selain itu, adanya elektron yang tidak berpasangan pada orbital d akan memberikan sifat magnetik pada senyawa yang terbentuk. Berdasarkan hal tersebut, dapat dianalisis bahwa logam transisi merupakan pilihan yang tepat sebagai atom pusat dalam pembentukan senyawa 1

16 2 kompleks. Khususnya logam Mn yang memiliki nilai momen magnet yang cukup besar yaitu 5,92 BM (Bohr Magneton) (Housecroft dan Sharpe, 2005). Ligan 2,2 -bipiridin dapat bertindak sebagai donor pasangan elektron dan merupakan ligan bidentat, yaitu ligan yang dapat menyumbangkan dua pasang elektron. Ligan ini termasuk ligan yang memiliki kerapatan elektron yang tinggi sehingga dapat meningkatkan sifat kemagnetikkan senyawa kompleks. Ligan ini sangat menarik karena digunakan sebagai pengkelat yang mengelilingi atom pusat (Palanisami dan Murugavel, 2011). Sementara itu, ligan oksalat merupakan ligan jembatan yang dapat bertindak sebagai mediator interaksi magnetik antar ion logam yang dihubungkan (Reinoso, dkk., 2005). Selain itu, ligan ini murah dan mudah diperoleh, sehingga potensial dijadikan sebagai ligan jembatan dalam pembentukan senyawa kompleks inti ganda. Berdasarkan uraian diatas, maka pada penelitian ini akan dilakukan sintesis dan karakterisasi senyawa kompleks inti ganda yang mempunyai potensial sebagai material magnetik dengan menggunakan logam Mn, ligan 2,2 -bipiridin serta ligan jembatan oksalat. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut. 1. Bagaimana cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-2,2 - bipiridin dengan ligan jembatan oksalat?

17 3 2. Bagaimana karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-2,2 - bipiridin dengan ligan jembatan oksalat? 1.3 Tujuan Penelitian 1. Mempelajari cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-2,2 - bipiridin dengan ligan jembatan oksalat. 2. Karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-2,2 -bipiridin dengan ligan jembatan oksalat. 1.4 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi ilmiah tentang sintesis dan karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-2,2 -bipiridin dengan ligan jembatan oksalat yang dapat digunakan sebagai material magnetik. Selain itu, diharapkan juga dapat menambah kajian tentang senyawa kompleks inti ganda dengan menggunakan ligan jembatan menjadi lebih berkembang.

18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Material Magnetik Perkembangan menarik dari molekul baru berdasarkan penelitian material magnetik terletak pada hubungan struktur magnetik dan material kompleks multidimensi (Nemec, dkk., 2011). Jenis material magnetik yang didasarkan pada respon terhadap medan magnet dan interaksi antar-atom meliputi diamagnetik, paramagnetik, dan feromagnetik. Saat ini, sudah banyak dikembangkan material magnetik berbasis senyawa kompleks. Senyawa kompleks sangat populer diantara kalangan kimiawan dan fisikawan, karena mempelajari fenomena fisika yang berhubungan dengan kemagnetan (Kocanova, dkk., 2010). Desain material multifungsi baru merupakan medan perubahan bagi penelitian yang berkembang pada kimia molekuler, material kimia dan fisika. Sebagai contohnya, kompleks bipiridin dan fenantrolin yang secara umum digunakan dengan variasi logam transisi (Lehleh, dkk., 2011). Salah satu aplikasi material magnetik yang banyak digunakan dalam kehidupan adalah hard disk drive (HDD). Pada penyimpanan informasi digital, HDD memegang peranan penting diantaranya sebagai memori dan media penyimpan data. Pada dekade terakhir, HDD tidak hanya terdapat pada komputer, tetapi juga terdapat pada media elektronik lain. Suksesnya teknologi HDD karena kapasitas penyimpanan yang besar dan ditawarkan dengan harga yang murah (Piramanayagam dan Chong, 2012). 4

19 5 2.2 Senyawa Kompleks Dalam kimia koordinasi, dikenal istilah kompleks yang berarti atom pusat (logam) atau ion pusat yang dikelilingi oleh ligan (Atkins, dkk., 2010). Ligan adalah molekul netral atau ion yang memiliki sepasang elektron bebas yang digunakan untuk membentuk ikatan dengan logam. Ikatan antara logam dengan ligan dapat dikatakan sebagai interaksi antara basa Lewis (ligan) dan asam Lewis (logam), sehingga menghasilkan ikatan kovalen koordinasi (Zumdahl dan Zumdahl, 2007). Senyawa kompleks terbentuk karena adanya ikatan antara atom pusat (logam) yang berperan sebagai akseptor pasangan elektron dengan ligan sebagai donor pasangan elektron (Effendy, 2007). Secara umum, logam transisi banyak digunakan sebagai atom pusat karena memiliki orbital d yang elektronnya tidak terisi penuh, sehingga logam transisi cenderung untuk membentuk ion kompleks. Sementara itu, ligan dalam berikatan dengan ion pusat (logam) tergantung pada jumlah pasangan elektron bebas yang didonorkan pada ion pusat (logam). Ligan yang hanya mendonorkan sepasang elektron bebas disebut ligan monodentat, seperti H 2 O dan NH 3, sedangkan ligan yang mendonorkan dua pasang elektron bebas disebut ligan bidentat, seperti etilendiamin, NH 2 CH 2 CH 2 NH 2 (Chang, 2002). Aplikasi senyawa kompleks sangatlah banyak dalam kehidupan. Sebagai contohnya adalah senyawa kompleks dengan rumus molekul [M 3 (µ-o)(µ- O 2 CR) 6 (L) 3 ] 0(+1) memberikan sifat kemagnetan yang sangat tinggi, dimana M = Mn(II), Mn(III), Fe(III), Cr(III), dan R = metil, fenil, serta L = piridin, fenantrolin dan sebagainya (Jitaru, dkk., 2007). Selain itu, kompleks mangan berperan

20 6 penting dalam sistem oksidasi reduksi biologi pada fotosistem II (Kaizaki, dkk., 2009). Penelitian tentang senyawa kompleks cisplatin yang merupakan obat antikanker berperan penting dalam bidang kesehatan (Chang, dkk., 2011). 2.3 Mangan Mangan pertama kali ditemukan oleh Johann Gahn pada tahun 1774 kebangsaan Swedia. Mangan merupakan salah satu unsur dari logam transisi yang mempunyai nomor atom 25 dengan konfigurasi elektronnya adalah (Ar) 3d 5 4s 2. Dalam keadaan murni, logam mangan berwarna putih seperti perak, sangat keras, tetapi mudah patah. Mangan dapat berada pada semua tingkat oksidasi, yaitu +2 sampai dengan +7 (Zumdahl dan Zumdahl, 2007). Semua senyawa mangan(ii) yang mempunyai spin tinggi menunjukkan sifat yang sangat stabil. Kestabilan mangan(ii) dalam keadaan spin tinggi ditunjukkan oleh variasi kestabilan senyawa yang terbentuk. Sebagai contoh adalah [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ yang mempunyai warna merah muda (Mackay, dkk., 2002). Kation mangan(ii) berasal dari mangan(ii) oksida membentuk garam-garam yang kurang berwarna. Jika senyawa tersebut mengandung air pada pengkristalannya, maka larutannya berwarna agak merah muda. Hal ini disebabkan oleh adanya ion heksaakuomanganat(ii) yaitu [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ (Svehla, 1996). Senyawa mangan yang paling umum digunakan dalam penelitian adalah MnCl 2.4H 2 O. Menurut Material Safety Data Sheet (MSDS), MnCl 2.4H 2 O dengan berat molekul 197,9 g/mol merupakan senyawa yang berbentuk padatan, berwarna merah muda (pink), larut dalam air dingin, stabil, mempunyai titik didih 1190 o C,

21 7 titik leleh 58 o C, dan mempunyai toksisitas yang rendah sehingga aman digunakan dalam penelitian (Svehla, 1996). 2.4 Ligan 2,2 -bipiridin Ligan 2,2 -bipiridin merupakan ligan senyawa organik dengan rumus molekul (C 10 H 8 N 2 ). Ligan 2,2 -bipiridin termasuk ligan bidentat, yaitu ligan yang dapat menyumbangkan dua pasang elektron bebas ke ion pusat. Umumnya, ligan ini sering disingkat dengan bipy. Ligan 2,2 -bipiridin berfungsi sebagai ligan pengkelat dalam mengikat logam (Chang, dkk., 2011). Adapun struktur molekul ligan 2,2 -bipiridin tertera pada Gambar 2.1. N N Gambar 2.1 Struktur 2,2 -bipiridin 2.5 Ligan Oksalat Ligan oksalat merupakan salah satu ligan jembatan yang menghubungkan dua atom pusat untuk membentuk senyawa kompleks inti ganda. Ligan oksalat banyak digunakan dalam penelitian karena murah dan mudah diperoleh. Selain itu, ion oksalat dapat menghasilkan senyawa kompleks multidimensi (Elmila dan Martak, 2011). Ion oksalat termasuk ligan yang istimewa karena mampu membentuk senyawa kompleks dengan berbagai ion logam transisi menghasilkan senyawa dengan sifat dan karakter yang bervariasi (Kurnia, dkk., 2006). Adapun struktur ion oksalat tertera pada Gambar 2.2.

22 8 Gambar 2.2 Struktur ion oksalat Ligan oksalat merupakan logam yang paling aktif digunakan untuk mendapatkan material magnetik yang tinggi. Sebagai contohnya adalah senyawa kompleks inti ganda [N(C 4 H 9 ) 4 [Mn II Fe III (ox) 3 ] yang mempunyai momen magnet sebesar 7,81 BM (Putri dan Martak, 2010) dan [N(C 4 H 9 ) 4 [MnCr(ox) 3 ] mempunyai momen magnet sebesar 7,51 BM (Elmila dan Martak, 2011). 2.6 Senyawa Kompleks Inti Ganda Senyawa kompleks inti ganda merupakan senyawa yang pusat lebih dari satu, antara ion pusat yang satu dengan ion mempunyai ion pusat yang lain dihubungkan oleh ligan jembatan. Senyawa kompleks inti ganda diperoleh dari pengembangan senyawa kompleks tunggal. Senyawa kompleks tunggal dapat disintesis dengan cara menggabungkan logam (M) dengan ligan bebas (L), sehingga dapat digunakan sebagai senyawa awal dalam pembuatan senyawa kompleks inti ganda. M + nl M(L) n Berdasarkan hal tersebut, dengan mengganti satu atau lebih ligan (L) dengan gugus jembatan dan menggabungkannya dengan senyawa kompleks tunggal yang lain akan membentuk senyawa kompleks inti ganda.

23 9 Pembentukan senyawa kompleks inti ganda lazim menggunakan ligan jembatan sebagai mediator interaksi magnetik diantara ion logam transisi pusat dengan ion logam transisi yang lainnya (Elmila dan Martak, 2011). Penelitian sebelumnya, telah mensintesis senyawa kompleks inti ganda [(bipy) 2 Mn II (µ- C 2 H 5 CO 2 ) 2 -Mn II (bipy) 2 ](ClO 4 ) 2. Dalam hal ini, dua Mn(II) dengan masingmasing dua ligan 2,2 -bipiridin dijembatani oleh dua ligan karboksilat (Zhang dan Janiak, 2001). Cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda adalah berdasarkan jenis atom atau ion logamnya, yaitu senyawa kompleks homologam dan senyawa kompleks heterologam. Senyawa kompleks homologam merupakan senyawa kompleks yang atom atau ion pusatnya sejenis, sebagai contohnya adalah [(bipy) 2 Mn II (µ-c 2 H 5 CO 2 ) 2 -Mn II (bipy) 2 ](ClO 4 ) 2 (Zhang dan Janiak, 2001). Sementara itu, senyawa kompleks heterologam merupakan senyawa kompleks yang atom atau ion pusatnya tidak sejenis, sebagai contohnya adalah [N(C 4 H 9 ) 4 [MnCr(ox) 3 ] (Elmila dan Martak, 2011) dan [N(C 4 H 9 ) 4 [Mn II Fe III (ox) 3 ] (Putri dan Martak, 2010). Sintesis senyawa kompleks inti ganda dapat dilakukan dengan menggunakan metode perbandingan mol atom pusat dengan ligan (Balzani, dkk., 1996). 2.7 Teori Pembentukan Senyawa Kompleks Dalam pembentukan senyawa kompleks terdapat tiga teori yaitu, teori ikatan valensi (Valence Bond Theory), teori medan kristal (Crystal Field Theory) dan teori orbital molekul (Molecular Orbital Theory).

24 Teori ikatan valensi Teori ikatan valensi dikemukakan oleh Linus Pauling. Teori ini menyatakan jumlah orbital pada atom atau ion pusat sama dengan jumlah ligan sehingga menghasilkan ikatan kovalen kompleks antara ion pusat dan orbital ligan. Tumpang tindih antara orbital ion pusat dan orbital ligan yang menghasilkan ikatan kovalen yang kuat (Huheey, dkk., 1993) sehingga menghasilkan hibridisasi membentuk orbital baru yang disebut orbital hibrida. Orbital hibrida mempunyai sifat yang berbeda dengan orbital ion pusat dan orbital ligan yang lama. Pembentukan orbital hibrida menunjukkan struktur ruang senyawa kompleks. Sebagai contoh pada ion kompleks [Mn(H 2 O) 6 ] 2+, pembentukan ikatan hibrida membentuk orbital hibrida baru dapat dijelaskan pada Gambar Mn = [Ar] 3d 5 4s 2 Mn pada keadaan dasar 3d 4s 4p Mn 2+ keadaan dasar 3d 4s 4p [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ xx xx xx xx xx xx 3d 4s 4p 4d sp 3 d 2 Gambar 2.3 Pembentukan senyawa kompleks [Mn(H 2 O) 6 ] 2+

25 11 Pada saat keadaan tereksitasi, Mn 2+ berikatan dengan enam ligan H 2 O membentuk [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ yang mempunyai lima elektron yang tidak berpasangan. Senyawa kompleks [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ disebut sebagai senyawa kompleks orbital luar (outer orbital complex) karena orbital yang ditempati oleh semua pasangan elektron bebas ligan adalah orbital d yang luar. Selain itu, [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ disebut sebagai senyawa kompleks spin tinggi (high spin) karena tedapat elektron yang tidak berpasangan (Muryanti, 2001) Teori medan kristal Teori medan kristal dikemukakan oleh Hans Bethe dan John Van Vleck pada tahun Teori ini mengasumsikan bahwa interaksi logam-ligan terjadi pada tingkat yang berbeda. Oleh sebab itu, sebuah kompleks akan relatif distabilkan dalam ion bebas karena tarik-menarik antara muatan negatif ligan dan muatan positif logam (Janes dan Moore, 2004). Hal ini merupakan model elektrostatik dan menggunakan elektron ligan untuk membuat sebuah medan listrik disekitar logam pusat (Housecroft dan Sharpe, 2005). Pengaruh medan listrik ligan, terutama pada elektron orbital d ion pusat menyebutkan tingkat energi orbital d bertambah dan akhirnya terpisah dengan energi yang tidak sama. Pemisahan kelima orbital d ion pusat disebut medan kristal (Huheey, dkk., 1993). Pada pemisahan orbital 3d, energi (disimbolkan ) yang menjelaskan warna dan sifat magnetik ion kompleks pada baris pertama ion logam transisi. Sebagai contohnya adalah [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ dalam medan kuat dan [CoF 6 ] 3- dalam medan lemah tertera pada Gambar 2.4.

26 12 e g e g E t 2g Medan kuat besar Medan lemah Gambar 2.4 Pemisahan orbital 3d pada Co 3+ sebagai medan kuat dan medan lemah (Zumdahl dan Zumdahl, 2007) Jika pemisahan dihasilkan oleh ligan yang sangat besar atau kuat (medan kuat), maka elektron akan berpasangan pada energi yang lebih rendah dalam orbital t 2g (low spin), sehingga menghasilkan kompleks diamagnetik. Disamping itu, jika pemisahan dihasilkan oleh ligan yang kecil atau lemah (medan lemah), elektron akan mengisi kelima orbital sebelum berpasang-pasangan (high spin), sehingga menghasilkan kompleks yang memiliki elektron yang tidak berpasangan disebut sebagai paramagnetik (Zumdahl dan Zumdahl, 2007). E t 2g kecil Pada pemisahan orbital 3d, orbital e g mengalami peningkatan energi sedangkan orbital t 2g mengalami penurunan energi, sehingga antara kedua orbital tersebut terdapat perbedaan energi. Perbedaan energi dilambangkan dengan yang harganya 10 Dq yang disebut sebagai energi stabilisasi medan kristal atau CFSE (Crystal Field Stabilization Energy). Setiap elektron pada t 2g mempunyai energi sebesar -4 Dq sedangkan pada e g mempunyai elektron sebesar +6 Dq. Pemisahan kelima orbital d disebabkan adanya pengaruh medan ligan (Muryanti, 2001).

27 13 Ligan-ligan yang berbeda akan menghasilkan kekuatan medan kristal yang berbeda pula. Sebagai contoh adalah kekuatan medan kristal atau harga 10 Dq untuk ion-ion kompleks [CrCl 6 ] 3-, [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+ dan [Cr(CN) 6 ] 3-. Harga 10 Dq untuk ion-ion kompleks tersebut secara berturut-turut adalah adalah 163 kj/mol, 259 kj/mol, dan 314 kj/mol. Hal ini disebabkan kekuatan ligan CN - > NH 3 > Cl -. Oleh sebab itu, Fajans dan Tsuchida berhasil membuat urutan relatif kekuatan beberapa ligan yang disebut dengan deret spektrokimia atau deret Fajans-Tsuchida (Effendy, 2007). I - < Br - < S 2- < SCN - < Cl - < NO - 3 < F - < urea - OH - < ox 2- - O 2- < H 2 O < NCS - < CH 3 CN < NH 3 - py < en < bipy phen < NO - 2 < fosfina < C 6 H - 5 < CN - < CO Teori orbital molekul Teori orbital molekul menunjukkan kombinasi atau gabungan dari orbital logam dengan orbital ligan membentuk orbital molekul (Janes dan Moore, 2004). Ikatan yang terbentuk pada teori orbital molekul ini merupakan ikatan kovalen (Zumdahl dan Zumdahl, 2007). Untuk senyawa kompleks dengan struktur ruang oktahedral, orbital molekul dapat dikatakan sebagai hasil dari penggabungan atom pusat yang menerima sepasang elektron dari setiap enam donor ligan (Miessler dan Tarr, 2003). Diagram orbital molekul pada senyawa kompleks dengan struktur ruang oktahedral tertera pada Gambar 2.5.

28 14 Orbital logam Orbital molekul Orbital ligan Gambar 2.5 Diagram orbital molekul pada senyawa kompleks dengan struktur ruang oktahedral (Lawrance, 2010) Dengan ketentuan : E = tingkatan energi orbital s, p, d = perbedaan energi pemisahan orbital d (10 Dq) A 1g T 1u E g A 1g * * T 1u * E g orbital σ bonding orbital σ antibonding 2.8 Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks Spektroskopi UV-Vis Absorpsi atom atau molekul (M) di daerah ultraviolet dan sinar tampak dibedakan menjadi proses dua tahap. Tahap pertama melibatkan eksitasi elektronik yang ditunjukkan sebagai berikut.

29 15 M + ݒh M Produk absorpsi oleh energi foton (hv) pada molekul (M) merupakan molekul tereksitasi yang disimbolkan oleh M. Tahap kedua merupakaan proses relaksasi yang melibatkan konversi energi eksitasi menjadi panas (Skoog, dkk., 2007). M M + heat Absorpsi sinar UV-Vis untuk kompleks logam-ligan anorganik adalah perpindahan muatan, dimana absorpsi oleh foton menghasilkan keadaan tereksitasi yaitu perpindahan elektron dari logam (M) ke ligan (L). M L + hv M L Absorpsi perpindahan muatan menghasilkan absorbansi yang besar. Pada absorpsi perpindahan muatan kemungkinan elektron juga dapat bergerak dari ligan ke ion logam (Harvey, 2009). Selain transisi d-d, ada juga transisi yang disebabkan oleh adanya transfer muatan dari logam ke ligan yang disebut Metal Ligand Charge Transfer (MLCT), dan muatan dari ligan ke logam yang disebut Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT). Pada umumnya, ion atau kompleks pada deret pertama dan kedua logam transisi mengabsorpsi radiasi sinar tampak yang menghasilkan pita serapan secara melebar (Skoog, dkk., 2007). Hal ini disebabkan adanya orbital d yang tidak terisi penuh. Panjang gelombang pada pita absorbansi maksimum tergantung pada jumlah elektron pada orbital d, geometri senyawa, dan atom yang berkompleks dengan logam transisi (Robinson, dkk., 2005). Tetapi tidak semua pita serapan yang dihasilkan tampak melebar, sebagai contohnya adalah kompleks Mn(II)-bipy dengan pita serapan yang berbentuk punggung dan hampir tidak menunjukkan

30 16 adanya puncak yang spesifik (Kim, dkk., 1997). Pada Gambar 2.6 merupakan salah satu contoh spektra kompleks Mn-bipy dalam mesopori Al-MCM-41. Dalam hal ini : A = Spektra Al-MCM-41 B = Spektra Al-MCM-41-[MnL 2 ] 2+ (5%) C = Spektra Al-MCM-41-[MnL 2 ] 2+ (7%) D = Spektra MnL 2 (NO 3 ) 2 E = Spektra MnL 2 (NO 3 ) 2 yang terimpregnasi silika MCM-41 Huruf D menunjukkan spektra MnL 2 (NO 3 ), dengan L adalah 2,2 -bipiridin yang menggambarkan spektra dari logam Mn dengan ligan 2,2 -bipiridin yang berbentuk punggung. Absorbansi Panjang gelombang (nm) Gambar 2.6 Spektra Mn-bipy dalam mesopori Al-MCM-41(Kim, dkk., 1997) Banyak ion logam transisi seperti Cu(II) dan Co(II) pada larutan berwarna dalam air, sehingga ion logam tersebut dapat mengabsorpsi sinar tampak pada rentang panjang gelombang sesuai pada Tabel 2.1. Ketika suatu zat mengabsorpsi warna atau panjang gelombang tertentu pada daerah sinar tampak, dapat dikatakan bahwa zat tersebut meneruskan warna komplementernya yang nampak pada mata

31 17 sebagai warna. Adapun spektrum cahaya tampak dengan warna komplementernya pada berbagai rentang panjang gelombang tertera pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Spektrum cahaya tampak dan warna-warna komplementer (Housecroft dan Sharpe, 2005). Panjang Gelombang (nm) Warna Warna komplementer Violet Kuning Biru Oranye Hijau Merah Kuning Violet Oranye Biru Merah Hijau Selama ligan yang terkompleks pada ion logam menunjukkan ukuran pemisahan orbital d, perubahan warna pada ligan juga ikut berubah. Kondisi ini terjadi karena perubahan dalam (energi) menunjukkan perubahan panjang gelombang dari sinar yang diserap untuk perpindahan elektron antara orbital t 2g dan e g (Zumdahl dan Zumdahl, 2007) Spektroskopi inframerah Radiasi inframerah (IR) ditemukan oleh Sir William Herschel pada tahun Radiasi inframerah merupakan spektrum elektromagnetik yang terletak diantara daerah tampak dan gelombang mikro. Rentangan daerah inframerah adalah cm -1. Daerah yang rentangnya mulai cm -1 disebut daerah inframerah dekat, sedangkan daerah yang berkisar antara cm -1 merupakan daerah inframerah jauh. Spektrum inframerah merupakan perubahan energi vibrasi dan energi rotasi pada suatu molekul. Inti atom yang terikat secara kovalen menimbulkan

32 18 getaran atau vibrasi. Apabila molekul menyerap radiasi inframerah menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi (Silverstein, dkk., 2005). Untuk mengabsorpsi radiasi inframerah, maka sebuah molekul harus mengalami perubahan momen dipol sebagai akibat adanya vibrasi dan rotasi (Skoog, dkk., 2007). Pada umumnya, vibrasi molekul yang tereksitasi oleh radiasi inframerah merupakan vibrasi ulur (streching) dan vibrasi tekuk (bending). Vibrasi ulur menunjukkan perubahan sepanjang ikatan yang menghasilkan perubahan jarak antar atom, sedangkan vibrasi tekuk menunjukkan perubahan sudut ikatan antar atom. Sebuah molekul yang terdiri atas dua atom atau lebih bergabung karena ikatan kimia, seperti vibrasi atom yang satu dengan yang lainnya (Robinson dkk., 2005). Spektrum inframerah kompleks 2,2 -bipiridin dan 1,10 -fenantrolin pada logam telah banyak dipelajari. Pada umumnya, pita serapan pada daerah yang mempunyai frekuensi tinggi, tidak sensitif terhadap logam. Jika senyawa kompleks mempunyai cincin aromatis atau heterosiklik pada ligan, maka diutamakan memfokuskan pada daerah frekuensi rendah yang menunjukkan vibrasi M-N dan logam lain yang sensitif akan terlihat tampak, dengan ketentuan M adalah logam transisi sedangkan N adalah atom donor pasangan elektron bebas dari 2,2 -bipiridin. Hutchinson dkk., dalam Nakamoto (2009) pertama kali menerapkan metode ini pada kompleks tris-bipy dengan Fe(II), Ni(II) dan Zn(II) yang kemudian dilanjutkan dengan logam lain dalam berbagai keadaan oksidasi.

33 19 Hasilnya, menunjukkan bahwa terdapat hubungan yang menarik antara vibrasi M- N dan struktur elektronik ion logam yang dijelaskan sebagai berikut. 1. Pada Cr(III), Cr(II), Cr(I), Cr(0), V(II), V(0), Ti(0), Ti(I), Fe(II) dan Co(III) yang telah terisi atau sebagian terisi orbital t 2g dan orbital e g yang kosong sehingga akan muncul vibrasi M-N dari logam pada daerah cm -1. Logam tersebut dikelompokkan sebagai kelompok A. 2. Pada Co(II), Co(I), Co(0), Mn(II), Mn(0), Mn(I), Ni(II), Cu(II), dan Zn(II) telah terisi atau sebagian terisi orbital e g. Vibrasi M-N pada logam ini berada pada daerah cm -1, sehingga disebut kelompok B. 3. Tidak terlihat perubahan frekuensi yang tajam pada Cr(III)-Cr(0) dan Co(II)- Co(0), meskipun penurunan tajam pada frekuensi telah diamati dari Co(III) ke Co(II) (Nakamoto, 2009) Analisis kemagnetan senyawa kompleks Sifat kemagnetan senyawa kompleks dapat diketahui dari jumlah elektron yang tidak berpasangan dalam suatu orbital molekul. Senyawa yang elektronnya berpasangan bersifat diamagnetik yaitu ditolak oleh medan magnet, sedangkan senyawa yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan bersifat paramagnetik, yaitu ditarik oleh medan magnet (Atkins, dkk., 2010). Pengukuran sifat kemagnetan ini disebut magnetic susceptibility (Miessler dan Tarr, 2003). Untuk menghitung besarnya momen magnet suatu senyawa kompleks dapat menggunakan alat Magnetic Susceptibility Balance (MSB). Adapun rumus yang digunakan adalah sebagai berikut. Xg = ౘ ౙ ୪ ( బ ) ଵ వ ୫ (2.1)

34 20 Dalam hal ini : C balance = 1 l R R 0 m Xg = panjang sampel (cm) = nilai tabung dan sampel yang terbaca = nilai tabung kosong yang terbaca = massa sampel (gram) = momen massa Nilai yang diperoleh dari persamaan di atas dikonversi menjadi momen magnet menggunakan rumus sebagai berikut. Xm = Xg Mr (2.2) μ = 2,82 Xm T (2.3) Dengan ketentuan : μ = momen magnet (BM = Bohr Magneton) Mr = massa molekul relatif sampel (g mol -1 ) T = suhu (K) Xm = momen molar Analisis secara konduktometri Konduktansi (hantaran) yang disimbolkan dengan G yang merupakan kebalikan dari tahanan/resistant (R) yang bersatuan ohm -1. Konduktivitas larutan elektrolit pada setiap temperatur hanya bergantung pada ion-ion yang ada dan konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan suatu elektrolit diencerkan, konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion berada per cm 3 larutan untuk membawa arus. Jika semua larutan itu diletakkan antara dua elektrode yang terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh larutan, konduktansi akan naik selagi larutan diencerkan. Ini sebagian besar disebabkan

35 21 oleh berkurangnya efek-efek antar ionik untuk elektrolit-elektrolit kuat dan oleh kenaikan derajat disosiasi untuk elektrolit-elektrolit lemah. Penambahan suatu elektrolit pada suatu larutan elektrolit lain pada kondisi yang tidak menghasilkan perubahan volume yang berarti akan mempengaruhi konduktansi (hantaran) larutan, tergantung apakah ada atau tidak terjadi reaksi ionik. Jika tidak terjadi reaksi ionik, seperti pada penambahan satu garam sederhana pada garam sederhana lain (misalnya, kalium klorida pada natrium nitrat), konduktansi hanya semata-mata akan naik. Jika terjadi reaksi ionik, konduktansi dapat naik atau turun, begitulah pada saat penambahan suatu basa pada suatu asam kuat, hantaran turun disebabkan oleh penggantian ion hidrogen yang konduktivitasnya tinggi oleh kation lain yang konduktivitasnya rendah (Basset, dkk., 1994).

36 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya, mulai bulan Februari sampai dengan Juli Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan penelitian Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini memiliki derajat kemurnian pro analysis (p.a) meliputi Mn(II) klorida tetrahidrat, 2,2 -bipiridin, amonium oksalat, metanol, dan akuabides Peralatan penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah spektrofotometer Shimadzu UV-1800, spektrofotometer Inframerah Jasco FT-IR 5300, konduktometer, Magnetic Susceptibility Balance Sherwood Scientific (MSB), timbangan analitis Mettler AE 200, oven, kertas saring, mortar, serta peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium. 22

37 Diagram Alir Penelitian Pembuatan larutan : Mn(II) 10-2 M 2,2 -bipiridin 10-2 M Oksalat 10-2 M Penentuan panjang gelombang maksimum : Mn(II) 10-2 M 2,2 -bipiridin 10-2 M Oksalat 10-2 M Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy (metode perbandingan mol) Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat (metode perbandingan mol) Sintesis senyawa kompleks Sintesis senyawa kompleks inti tunggal Sintesis senyawa kompleks inti ganda Analisis menggunakan : Spektrofotometer UV-Vis Spektrofotometer FT-IR Magnetic Susceptibility Balance (MSB) Konduktometer

38 Prosedur Penelitian Pembuatan larutan Mn(II) 10-2 M Garam mangan klorida tetrahidrat (MnCl 2.4H 2 O) ditimbang dengan tepat sebanyak 0,1979 gram, kemudian dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml. Setelah semua larut, larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan akuabides hingga tanda batas. Setelah itu, larutan dihomogenkan Pembuatan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M Senyawa 2,2 -bipiridin (C 10 H 8 N 2 ) ditimbang dengan tepat sebanyak 0,1560 gram, kemudian dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml. Setelah semua larut, larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan akuabides hingga tanda batas. Setelah itu, larutan dihomogenkan Pembuatan larutan oksalat 10-2 M Amonium oksalat (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ditimbang dengan tepat sebanyak 0,1240 gram, kemudian dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml. Setelah semua larut, larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan akuabides hingga tanda batas. Setelah itu, larutan dihomogenkan Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan Mn(II) 10-2 M Larutan Mn(II) 10-2 M dimasukkan ke dalam kuvet, kemudian diukur panjang gelombang maksimumnya dengan rentang panjang gelombang nm.

39 Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M Larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dimasukkan ke dalam kuvet, kemudian diukur panjang gelombang maksimumnya dengan rentang panjang gelombang nm Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks) larutan oksalat 10-2 M Larutan oksalat 10-2 M dimasukkan ke dalam kuvet, kemudian diukur panjang gelombang maksimumnya dengan rentang panjang gelombang nm Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy dilakukan dengan menggunakan metode perbandingan mol yaitu membuat enam larutan dari larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dengan perbandingan volume sesuai Tabel 3.1. Larutan Mn(II) 10-2 M dengan volume tertentu dimasukkan ke dalam labu ukur 5 ml, kemudian ditambahkan secara bertahap larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M. Selanjutnya, larutan tersebut diencerkan menggunakan akuabides hingga tanda batas. Adapun penambahan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dengan metode perbandingan mol tertera pada Tabel 3.1. Pada setiap penambahan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dilakukan pengukuran serapan di daerah UV-Vis dengan menggunakan panjang gelombang maksimum senyawa kompleks. Sementara itu, larutan blanko yang digunakan untuk pengukuran serapan di daerah UV-Vis adalah akuabides.

40 26 Tabel 3.1 Penambahan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dengan metode perbandingan mol Larutan ke- Mn(II) Volume larutan (ml) 2,2 -bipiridin Volume total setelah ditambahkan akuabides 1 0,5 0, , ,5 1, ,5 1, ,5 1, , Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat Penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat dilakukan dengan menggunakan metode perbandingan mol yaitu membuat enam larutan dari larutan Mn(II) 10-2 M, larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M, dan larutan oksalat 10-2 M dengan perbandingan volume sesuai Tabel 3.2. Larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 - bipiridin 10-2 M dengan perbandingan mol 1 : m : n dimasukkan ke dalam labu ukur 5 ml dengan volume tertentu, kemudian ditambahkan secara bertahap larutan oksalat 10-2 M dengan volume tertentu juga. Selanjutnya, larutan tersebut diencerkan menggunakan akuabides hingga tanda batas. Maka, pada perbandingan mol tertentu Mn(II) : bipy : oksalat menunjukkan kemungkinan terbentuknya spesi-spesi senyawa kompleks. Adapun penambahan larutan oksalat 10-2 M secara bertahap ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dengan metode perbandingan mol tertera pada Tabel 3.2.

41 27 Tabel 3.2 Penambahan larutan oksalat 10-2 M secara bertahap ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dengan metode perbandingan mol Larutan ke- Volume larutan (ml) Mn(II) 2,2 -bipiridin Oksalat Volume total setelah ditambahkan akuabides 1 0,1 0, ,1 0,3 0, ,1 0,3 0, ,1 0,3 0, ,1 0,3 0, ,1 0,3 0,25 5 Pada setiap penambahan larutan oksalat 10-2 M ke dalam larutan Mn(II) 10-2 M dan larutan 2,2 -bipiridin 10-2 M dilakukan pengukuran serapan di daerah UV-Vis dengan menggunakan panjang gelombang maksimum senyawa kompleks. Sementara itu, larutan blanko yang digunakan untuk pengukuran serapan di daerah UV-Vis adalah akuabides. 3.5 Sintesis Senyawa Kompleks Sintesis senyawa kompleks inti tunggal Berdasarkan hasil penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy pada diperoleh komposisi yang tepat untuk mensintesis senyawa kompleks inti tunggal dalam gelas beker 50 ml. Sebanyak 1 mol Mn(II) dari senyawa MnCl 2.4H 2 O dan 3 mol 2,2 -bipiridin masing-masing dilarutkan dalam metanol. Kemudian larutan 2,2 -bipiridin dituangkan secara perlahan melalui dinding gelas beker Mn(II) agar terbentuk spesi-spesi senyawa kompleks tunggal. Selanjutnya, larutan senyawa

42 28 kompleks inti tunggal didiamkan selama beberapa hari pada suhu kamar dan ditutup menggunakan kertas saring agar terbentuk kristal senyawa kompleks tunggal Sintesis senyawa kompleks inti ganda Berdasarkan hasil penentuan stoikiometri Mn(II) : bipy : oksalat pada diperoleh komposisi yang tepat untuk mensintesis senyawa kompleks inti ganda dalam gelas beker 50 ml. Sebanyak 2 mol Mn(II) dari senyawa MnCl 2.4H 2 O dan 4 mol 2,2 -bipiridin masing-masing dilarutkan dalam metanol. Larutan 2,2 -bipiridin dituangkan secara perlahan melalui dinding gelas beker Mn(II), agar terbentuk spesi-spesi senyawa kompleks inti tunggal yang kemudian didiamkan beberapa menit agar senyawa kompleks inti tunggal saling bereaksi sempurna. Sementara itu, sebanyak 1 mol amonium oksalat dilarutkan dalam akuabides, kemudian larutan ini dituangkan secara perlahan melalui dinding gelas beker larutan senyawa kompleks tunggal. Selanjutnya larutan ini dipanaskan pada suhu rendah dan tidak sampai mendidih agar terbentuk spesi-spesi senyawa kompleks inti ganda. Setelah itu, larutan senyawa kompleks inti ganda didiamkan beberapa menit dan disaring menggunakan kertas saring. Filtrat senyawa kompleks inti ganda yang dihasilkan, didiamkan selama 1-2 minggu pada suhu kamar dengan ditutup menggunakan kertas saring agar terbentuk kristal senyawa kompleks inti ganda.

43 Prosedur Karakterisasi Spektroskopi UV-Vis Masing-masing kristal senyawa kompleks hasil sintesis yaitu kristal senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda dilarutkan dalam akuabides, kemudian dianalisis spektrumnya dengan panjang gelombang nm menggunakan spektrofotometer Shimadzu UV Spektroskopi FT-IR Masing-masing padatan kristal senyawa kompleks hasil sintesis yaitu kristal senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda dicampur dengan KBr, kemudian dibuat pellet. Selanjutnya, diukur serapan inframerahnya pada bilangan gelombang cm -1 menggunakan spektrofotometer Inframerah Jasco FT- IR Analisis kemagnetan Masing-masing padatan kristal senyawa kompleks hasil sintesis yaitu kristal senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda ditumbuk sampai halus dalam mortar, kemudian dimasukkan ke dalam kuvet MSB sampai homogen. Masing-masing padatan halus dianalisis momen magnetnya menggunakan Magnetic Susceptibility Balance (MSB) Analisis daya hantar listrik Masing-masing kristal senyawa kompleks hasil sintesis yaitu kristal senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda dilarutkan dalam akuabides pada konsentrasi yang sama dengan larutan pembanding. Larutan pembanding yang digunakan adalah KCl untuk muatan +1, MgCl 2.6H 2 O untuk muatan +2 dan

44 30 FeCl 3.6H 2 O untuk muatan +3, yang masing-masing dibuat dengan konsentrasi 2x10-3 M dalam labu ukur 100 ml. Sebanyak 0,0149 gram KCl, 0,0406 gram MgCl 2.6H 2 O, dan 0,0541 gram FeCl 3.6H 2 O dilarutkan dalam akuabides pada labu ukur 100 ml. Sementara itu, pada konsentrasi yang sama dengan larutan pembanding yaitu 2x10-3 M, ditimbang sebanyak 0,0333 gram kristal senyawa kompleks inti tunggal dan 0,0589 gram kristal senyawa kompleks inti ganda yang dilarutkan dengan akuabides pada labu ukur 25 ml. Dengan membandingkan daya hantar listrik larutan sampel dengan larutan standar pada konsentrasi yang sama, dapat diketahui muatan ion kompleks yang memberi dukungan pada rumus molekul senyawa kompleks menggunakan konduktometer.

45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, dapat disimpulkan sebagai berikut. 1. Sintesis senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-bipiridin menggunakan ligan jembatan oksalat dilakukan dengan cara mensintesis senyawa kompleks inti tunggal terlebih dahulu. Sintesis senyawa kompleks inti tunggal diperoleh berdasarkan perbandingan mol Mn(II) : bipy = 1 : 3, sedangkan senyawa kompleks inti ganda disintesis berdasarkan perbandingan mol Mn(II) : bipy : oksalat = 2 : 4 : Karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Mn(II)-bipiridin menggunakan ligan jembatan oksalat meliputi analisis spektroskopi UV-Vis, spektroskopi FT-IR, analisis kemagnetan menggunakan Magnetic Susceptibility Balance (MSB) dan konduktometri. Analisis spektroskopi UV-Vis menunjukkan bahwa panjang gelombang maksimum senyawa kompleks inti ganda terletak pada panjang gelombang 521 nm. Analisis spektroskopi FT-IR menunjukkan bahwa ikatan Mn-N pada ligan 2,2 -bipiridin terdapat pada daerah bilangan gelombang 300,9 cm -1, sedangkan ikatan Mn-O pada ligan jembatan oksalat terletak pada bilangan gelombang 408,91 cm -1. Analisis kemagnetan senyawa kompleks inti ganda menggunakan MSB menunjukkan harga momen magnet sebesar 8,2085 BM yang bersifat paramagnetik. Analisis menggunakan 48