KIMIA ANORGANIK 14 OKTOBER 2012 RINGKASAN MATERI SENYAWA KOMPLEKS Definisi Senyawa kompleks itu: Ada ion logam sebagai atom pusat Ada ligan yang berupa anion atau molekul netral Memiliki counter ion supaya senyawa dapat dinetralkan Senyawa kompleks adalah senyawa yang mengandung paling tidak satu ion kompleks. Ion kompleks terdiri dari satu atom pusat(central metal cation) berupa logam transisi ataupun logam pada golongan utama, yang mengikat anion atau molekul netral yang disebut ligan (ligands). Agar senyawa kompleks dapat bermuatan netral, maka ion kompleks dari senyawa tersebut, akan bergabung dengan ion lain yang disebut counter ion. Jika ion kompleks bermuatan positif, maka counter ion pasti akan bermuatan negative dan sebaliknya. Gambar 23.9 susunan dari senyawa kompleks Ion Kompleks Bilangan koordinasi, geometri, dan ligan Ion kompleks dideskripsikan sebagai ion logam dan beberapa jenis ligan yang terikat olehnya. Struktur dari ion kompleks tergantung dari 3 karakteristik, yaitu bilangan koordinasi, geometri dan banyaknya atom penyumbang setiap ligan: PAGE 1 OF 10
Bilangan koordinasi Bilangan koordinasi adalah jumlah dari ligan-ligan yang terikat langsung oleh atom pusat. Bilangan koordinasi dari Co 3+ dalam senyawa [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ adalah 6, karena enam atom ligan (N dari NH 3 ) terikat oleh atom pusat yaitu Co 3+. Umumnya, bilangan koordinasi yang paling sering muncul adalah 6, tetapi terkadang bilangan koordinasi 2 dan 4 juga dapat muncul dan tidak menutup kemungkinan bilangan yang lebih besar pun bisa muncul. Geometri Bentuk (geometri) dari ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasi dan ion logam itu sendiri. Tabel 23.6 memperlihatkan bahwa geometri ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasinya 2, 4, dan 6, dengan beberapa contohnya. Sebuah ion kompleks yang mana ion logamnya memiliki bilangan koordinasi 2, seperti [Ag (NH 3 ) 2 ] +, memiliki bentuk yang linier. Tabel 23.6 Bilangan Koordinasi dan Bentuk dari beberapa ion kompleks Atom penyumbang(donor atom) Ligan-ligan dari ion kompleks merupakan anion ataupun molekul netral yang menyumbang satu atau lebih atomnya untuk berikatan dengan ion logam sebagai atom pusat dengan ikatan kovalen. Ligan dikelompokkan berdasarkan jumlah dari atom penyumbangnya (donor atoms). Monodentat, bidentat dan polidentat. Ligan monodentat seperti Cl - dan NH 3 dapat menyumbang satu atomnya untuk berikatan. Ligan bidentat dapat menyumbang dua atomnya dan ligan polidentat dapat menyumbang lebih dari dua atomnya. Tabel 23.7 Beberapa ligan dalam senyawa kompleks PAGE 2 OF 10
Menentukan Rumus dan Nama dari Senyawa Kompleks Hal yang penting diingat dalam menuliskan rumus dari senyawa kompleks adalah: 1 Kation ditulis terlebih dahulu baru anion Contohnya, dalam penamaan [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl, kita menamakan kation [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] + dahulu sebelum anion Cl -, sehingga namanya tetraamindiklorokobalt(iii) klorida 2 Dalam ion kompleks, ligan harus diberi nama terlebih dahulu menurut urutan abjad, sebelum ion logamnya. Contohnya dalam ion [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] +, 4 ligan NH 3 dan 2 ligan Cl - diberi nama dahulu sebelum ion logamnya, seperti penamaan pada contoh pertama 3 Penamaan dari ligan. Jika ligan tersebut merupakan anion, maka pada akhir kata diberi imbuhan o. contohnya jika ligannya F - maka diberi nama fluoro. Jika ligan berupa molekul netral, maka ada penamaan khusus yang harus diingat. 4 5 6 Jumlah dari ligan dapat ditulis dengan imbuhan di-, tri-,tetra-,penta- dll Biloks dari atom pusat ditunjukkan dengan bilangan romawi, jika atom pusat tersebut memiliki bi loks lebih dari satu. Seperti pada contoh pertama Jika ion kompleks berupa anion, maka ion logam sebagai atom pusat, diberi imbuhan at pada akhir kata. Sedangkan jika ion kompleks berupa kation, maka ion logam ditulis dalam bahasa Indonesia CONTOH Tentukan nama dari senyawa Na 3 [AlF 6 ]! Dalam senyawa tersebut mengandung Na + sebagai counter ion, dan [AlF 6 ] 3- sebagai anion kompleks. Anion kompleks tsb memiliki enam(hexa-) ion F - (fluoro) sebagai ligan, jadi kita menamakannya heksafluoro. Ion kompleks berupa anion, jadi ion logam harus diberi imbuhan at menjadi aluminat, sehingga menjadi heksafluoroaluminat. Aluminium hanya memiliki 1 biloks sehingga tidak memerlukan romawi. Counter ion positif diberi nama dahulu baru ion kompleksnya, sehingga nama senyawa dari Na 3 [AlF 6 ] adalah natrium heksafluoroaluminat. PAGE 3 OF 10
Sejarah: Alfred Werner dan Teori Koordinasi Zat yang sekarang kita sebut senyawa koordinasi telah dikenal selama hampir 200 tahun ketika kimiawan muda Swiss Alfred Werner mulai mempelajarinya pada tahun 1980-an. Dia menyelidiki serangkaian senyawa seperti kobalt, ditunjukkan pada Tabel 23.10. di dalam tabel semua mengandung satu ion kobalt(iii), tiga ion kloridadan sejumlah molekul ammonia. Pada saat itu tidak ada teori yang dapat menjelaskan bagaimana senyawa dengan rumus kimia yang mirip bahkan sama persis, dapat memiliki sifat yang berbeda-beda. Setelah dilakukan eksperimen oleh werner ternyata mucul gagasan baru dari werner. Werner mengusulkan suatu ide kompleks koordinasi. Kompleks koordinasi memiliki atom pusat dikelilingi oleh molekul atau anion yang berikatan secara kovalen dengan jumlah yang tetap. Kompleks koordinasi bisa dalam keadaan netral atau bermuatan. Untuk membentuk netral maka kompleks harus bergabung dengan counter ion. Dalam gagasannya werner juga mengusulkan dua jenis valensi, valensi primer dan valensi sekunder. Valensi primer dikenal dengan biloks atom pusat sedangkan valensi sekunder dikenal dengan bilangan koordinasi. Padahal werner adalah seorang ahli kimia organik, namun dia sangat berjasa dibidang anorganik terutama senyawa kompleks. Maka, atas jasanya itulah werner mendapat penghargaan nobel pada tahun 1913 PAGE 4 OF 10
Isomerisasi dalam Senyawa Kompleks Isomer struktur Dua senyawa yang memiliki rumus kimia yang sama, tetapi dihubungkan dengan atom yang berbeda disebut isomer struktur. Senyawa kompleks memiliki dua jenis isomer struktur yakni isomer koordinasi (posisi) dan isomer rantai Isomer koordinasi, terjadi pada saat susunan dari ion kompleks berubah tetapi senyawanya tetap. Isomer ini terjadi ketika ligan dan counter ion saling bertukar posisi, seperti pada [Pt(NH 3 ) 4 Cl 2 ](NO 2 ) 2 dan [Pt(NH 3 ) 4 (NO 2 ) 2 ]Cl 2 Isomer rantai, terjadi ketika susunan dari ion kompleks tetap sama namun terikat pada ligan dengan atom penyumbang (donor atom) yang berbeda. Beberapa ligan dapat berikatan dengan ion logam dengan 2 atom penyumbang (donor atom). Contohnya ion nitrit dapat berikatan dengan pasangan atom N tunggal ( nitro, O 2 N: ) atau dengan atom O ( nitrito, ONO: ) sehingga membentuk isomer rantai. [Co(NH 3 ) 5 (NO 2 )]Cl 2 dan [Co (NH 3 ) 5 (ONO)]Cl 2 Isomer ruang (stereoisomers) Isomer ruang (stereoisomers) adalah senyawa yang memiliki ikatan antar atom yang sama tetapi letaknya berbeda dalam dimensi ruang. Isomer ruang terbagi dari 2 jenis yaitu isomer geometri dan isomer optic PAGE 5 OF 10
1 Isomer geometri (cis-trans isomers), terjadi jika atom atau sekelompok atom disusun berbeda dalam ruang relatif terhadap ion logamnya. Contohnya [Pt (NH 3 ) 2 Cl 2 ] dapat mempunya 2 isomer geometri, isomer yang pertama, ligan yang sama saling berhadapan dalam satu sisi dinamakan cis-diaminadikloroplatina (II), sedangkan isomer kedua, ligan yang sama saling bersebrangan dinamakan trans- diaminadikloroplatina(ii) 2 Isomer optic, terjadi ketika sebuah molekul dan bayangannya tidak dapat saling tumpang tindih. Ion kompleks yang berbentuk octahedral memiliki banyak isomer optic, ini bisa ditunjukkan dengan merotasikan satu isomernya dan melihat apakah dapat saling tumpang tindih dengan isomer yang lainnya (bayangannya). PAGE 6 OF 10
Dasar Teori untuk Pembentukan Ikatan dan Sifat dari Kompleks Penerapan Teori Ikatan Valensi Pada Ion Kompleks Teori ikatan valensi, sangat membantu dalam menjelaskan pembentukan ikatan dan struktur dalam golongan utama. Ikatan valensi ini juga berguna untuk menjelaskan pembentukan ikatan pada ion kompleks. Pada pembentukan ion kompleks, orbital dari ligan yang telah terisi, elektronnya berhibridisasi (overlap) ke orbital ion logam yang masih kosong. Ligan menyumbang pasangan electron bebasnya(basa lewis) untuk diterima oleh ion logam(asam lewis) untuk membentuk satu ikatan kovalen dari ion kompleks. Pada umumnya, untuk senyawa kompleks, jenis hibridisasi pada ion logam(atom pusat) akan menentukan bentuk(geometri) dari ion kompleks tersebut. OKTAHEDRAL Ion heksaaminkrom(iii), [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+, menggambarkan penerapan dari teori ikatan valensi untuk kompleks berbentuk octahedral. Enam orbital Cr 3+ yang belum terisi (2 orbital 3d, 1 orbital 4s, 3 orbital 4p) akan bergabung membentuk orbital d 2 sp 3 dengan tingat energy yang sama, kemudian 6 molekul NH 3 memberikan masing-masing satu elektronnya untuk mengisi orbital yang masih kosong. Electron dari orbital 3d yang tidak berpasangan akan membuat ion kompleks menjadi paramagnetic SEGI EMPAT DATAR Ion logam dengan orbital d 8 biasanya akan membentuk ion kompleks berbentuk segi empat datar. Contohnya dalam ion [Ni(CN) 4 ] 2-. 1 orbital 3d, 1 orbital 4s, dan 2 orbital 4p dalam Ni 2+ akan bergabung membentuk empat orbital dsp 2. Di dalam orbital d 8 dari Ni 2+, terdapat dua orbital yang setengah penuh, untuk membentuk hibridisasi dsp 2, maka electron dari salah satu orbital akan mengisi orbital lainnya dan membiarkan satu orbital kosong. Orbital kosong ini akan bergabung dengan orbital 4s dan 4p membentuk dsp 2. Sifat dari ion kompleks ini adalah diamagnetic karena semua TETRAHEDRAL Ion logam yang mempunyai subkulit d yang terisi penuh, seperti Zn 2+, biasanya akan membentuk kompleks tetrahedral. Contohnya ion [Zn(OH) 4 ] 2-. 1 orbital 4s dan 3 orbital 4p dalam Zn 2+ berhibridisasi membentuk empat orbital sp 3. PAGE 7 OF 10
Teori Medan Kristal Teori medan kristal (Bahasa Inggris: Crystal Field Theory), disingkat CFT, adalah sebuah model yang menjelaskan struktur elektronik dari senyawa logam transisi yang semuanya dikategorikan sebagai kompleks koordinasi. CFT berhasil menjelaskan beberapa sifat-sifat magnetik, warna, entalpi hidrasi, dan struktur spinel senyawa kompleks dari logam transisi, namun ia tidak ditujukan untuk menjelaskan ikatan kimia Pemisahan Orbital d (splitting) Diagram energy dari orbital menunjukkan bahwa semua orbital d memiliki energy yang lebih tinggi dalam bentuk kompleks dibandingkan dalam bentuk keadaan bebas. Ini disebabkan gaya tolak menolak dari ligan yang saling berdekatan. Tetapi, akan terjadi pemisahan energy orbital, antara 2 orbital d yang memiliki energy yang lebih tinggi dengan dengan 3 orbital lainnya. Orbital yang lebih tinggi dinamakan orbital e g, dan orbital yang lebih rendah dinamakan orbital t 2g Pemisahan energy dalam orbital ini disebut efek medan Kristal, dan perbedaan energy antara e g dan t 2g disebut energy pemisahan. Energy pemisahan ini dipengaruhi oleh ligan. Semakin kuat ligan, maka energy pemisahan semakin besar dan sebaliknya. Besarnya energy pemisahan ini yang nantinya akan mempengaruhi warna dan sifat magnetic dari kompleks PAGE 8 OF 10
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) Sifat magnetic dari ion kompleks Ion kompleks memiliki sifat magnetik. Sifat magnetik ini disebabkan adanya subkulit d yang tidak terisi penuh pada ion pusatnya. Ion kompleks yang memiliki elektron yang tidak berpasangan pada diagram pemisahannya bersifat paramagnetik dan dapat ditarik oleh medan magnet. Sedangkan ion kompleks yang memiliki elektron berpasangan pada diagram pemisahannya bersifat diamagnetik dan dapat ditolak oleh medan magnet. PAGE 9 OF 10
KESIMPULAN Senyawa kompleks terdiri dari ion kompleks dan counter ion pembuat netral. Ion kompleks mempunyai atom pusat yang mengikat ligan berupa molekul netral atau anion dimana memiliki satu atau lebih atom penyumbang untuk berpasangan. Bentuk senyawa kompleks yang paling sering dijumpai adalah octahedral. Rumus kimia dan penamaan dari senyawa kompleks mengikuti aturan yang ditetapkan. Alfred Werner adalah orang yang pertama kali menemukan struktur dari senyawa kompleks. Senyawa kompleks dapat memperlihatkan fenomena isomerisasi, bisa berupa stereoisomer ataupun constitutional isomers. Teori medan Kristal menjelaskan warna dan sifat kemagnetan dari kompleks. Karena dipengaruhi oleh ligan-ligan disekitarnya, energy pada orbital d terpisah. Besarnya energy pemisahan tergantung dari ion logam dan kekuatan dari ligannya. Semakin kuat ligannya maka semakin besar energy pemisahannya dan sebaliknya AHMAD ANDIKA HIMAWAN Teknik Kimia UNDIP 2012 Email: rici.blackmoore@gmail.com PAGE 10 OF 10