1.1 Senyawa Koordinasi (Coordination Coumpond) Sifat yang paling khas pada logam transisi adalah tentang persenyawaan dan ikatannya. Yang biasa disebut dengan ion kompleks. Ion kompleks sendiri terdiri dari atom pusat dan beberapa ligan. Untuk menjaga agar muatannya tetap netral biasanya ion kompleks bersenyawa dengan anion atau kation yang lain (counter ions). Gambar 1.1.1 Penjelasan gambar Penyusun dari senyawa koordinasi. Bentuk senyawa koordinasi ditunjukkan pada gambar bagian atas, perspektif pada bagian tengah, rumus molekul pada bagian bawah. Dari senyawa koordinasi seperti gambar diatas adalah [Co(NH 3 )6]Cl3 (s), ion kompleksnya adalah Co(NH 3 ) 3+, enam molekul NH 3 sebagai ligan mengikat ion Co 3+ sebagai atom pusatnya, dan tiga Cl - merupakan penetral muatan dari ion kompleks tersebut. [Co(NH 3 )6]Cl3 (s) dapat terurai menjadi ion-ion yaitu ion [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ dan Cl -.
Ion Kompleks : Bilangan Koordinasi,Bentuk Molekul, dan Ligan 1. Bilangan koordinasi. Bilanagan koordinasi adalah jumlah dari ligan yang mengikat langsung pada atom pusat dan itu berbeda-beda pada setiap atom pusat tergantung dari muatan atom pusat itu tersebut, biasanya jumlah ligan maksimal adalah dua kali dari jumlah muatan atom pusat tersebut. 2. Bentuk molekul Bentuk molekul dari ion kompleks tergantung pada senyawa koordinasinya dan atom pusatnya. Berikut ini beberapa contoh bentuk molekul dari ion kompleks : Gambar 1.1.2.
1. Ligan Ligan biasanya terdiri dari anion atau molekul yang dapat menyumbang sepasang atau lebih elektron bebas. Ligan dapat dibedakan menjadi ligan monodentat (menyumbang satu pasang elektron bebas), bidentat (menyumbang dua pasang elektron bebas), dan polidentat (menyumbang lebih dari dua pasang elektron bebas). Gambar 1.1
Rumus dan Nama Senyawa Koordinasi Cara pemberian nama pada ion kompleks dapat dilakukan dengan cara : 1. Memberikan nama kation sebelum nama anion 2. Muatan kation sesuai dengan muatan anion 3. Ligan netral ditulis sebelum anion Gambar 1.1.4 Contoh Soal : Ion Kompleks Negatif Nama dari K 2 [Co(NH 3 ) 2 Cl 4 ] Penyelesaian : K 2 [Co(NH 3 ) 2 Cl 4 ]=2K + + [Co(NH 3 ) 2 Cl 4 ] 2- Pertama memberi nama pada ion kompleksnya terlebih dahulu dengan menentukan terlebih dahulu muatan atom pusatnya Muatan Ion Kompleks = muatan atom pusat + jumlah muatan ligan -2 = muatan Co + muatan 2(NH 3 ) + muatan 4(Cl - ) -2 = muatan Co + (0) + (-4) Muatan Co = (-2) + 4
1. Muatan Co = +2 Karena ion kompleksnya bermuatan negatif maka atom pusatnya berakhiran at. Jadi namanya Cobaltat (II) 2. Beri nama ligan-ligannya a. (NH 3 ) 2 = Biammonia b. Cl 4 = Tetrakloro 3. Beri nama ion kompleksnya Atom pusat + ligan netral + ligan bermuatan Cobaltat (II) biammonia tetrakloro Setelah itu mulai memberi nama senyawanya yaitu : Kalium cobaltat (II) diammonia tetrakloro. Ion Kompleks Positif Nama dari [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl Penyelesaian : [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ]Cl=[Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] + +Cl - Pertama memberi nama pada ion kompleksnya terlebih dahulu dengan menentukan terlebih dahulu muatan atom pusatnya. Muatan Ion Kompleks = muatan atom pusat + jumlah muatan ligan +1 = muatan Co + muatan 4(NH 3 ) + muatan 2(Cl - ) +1 = muatan Co + 0-2 Muatan Co = +1 +2 1. Muatan Co = +3 Namanya Cobalt (III) 2. Beri nama ligan-ligannya a. (NH 3 ) 4 = Tetraammonia b. Cl 2 = DIkloro 3. Beri nama ion kompleksnya Atom pusat + ligan netral + ligan bermuatan Cobalt (III) tetraammonia dikloro Setelah itu mulai memberi nama senyawanya yaitu :
Cobalt (III) tetraammonia dikloro klorida Sejarah Pandangan : Alfred Wenner dan Senyawa Koordinasi Senyawa yang sekarang kita sering sebut dengan senyawa koordinasi telah dikenal hampir 200 tahun ketika kimiawan Swiss mempelajarinya di tahun 1890. Dia mempelajari beberapa ikatan pada kobalt yang ditunjukkan pada tabel 23.10, yang mengandung ion kobalt (III), tiga ion klorida,dan beberapa molekul ammonia. Gambar 1.1.5 Werner mengusulkan dua tipe valensi, atau kemampuan bergabung, untuk ion logam. Primary valence, sekarang dikenal sebagai oxidation state, adalah muatan positif pada logam yang harus diimbangi oleh muatan dari anion. Secondary state, sekarang dikenal sebagai coordination number, adalah jumlah dari ligan yang terikat langsung pada atom pusat.
Isomer Pada Senyawa Koordinasi Isomer adalah senyawa yang memiliki rumus kimia yang sama tetapi memiliki struktur/bentuk yang berbeda. Gambar 1.1.6 Isomer Bangun : Atom Sama Bentuk Berbeda Dua senyawa yang sama tetapi terhubung berbeda, dikenal dengan isomer bangun. Senyawa koordinasi juga dapat memiliki isomer bangun yang dibedakan dari : komposisi ion kompleksnya (Coordination Isomer), dan donor atom dari ligannya (Linkage Isomer). 1. Coordination Isomer terjadi ketika komposisi dari ion kompleks berubah tetapi ikatannya tetap. Misalnya saja ketika ligan bertukar posisi menjadi counter ions ataupun sebaliknya, pada [Pt(NH 3 ) 4 Cl 2 ](NO 2 ) 2 dan [Pt(NH 3 ) 4 (NO 2 )]Cl 2. Pada senyawa pertama Cl - bertindak sebagai ligan dan NO - 2 bertindak sebagai counter ions. Pada senyawa kedua posisi ligan dan counter ions bertukar. Contoh lainnya pada senyawa [Cr(NH 3 ) 6 ][Co(CN) 6 ] dan [Co(NH 3 ) 6 ][Cr(CN) 6 ]. Pada senyawa pertama NH 3 sebagai ligan dari Cr tetapi pada senyawa kedua sebagai ligan dari Cr. 2. Linkage Isomer terjadi ketika komposisi ion kompleks memiliki sisa yang sama tetapi donor atom ligan berbeda. Misalnya pada ion nitrit dapat mengikat dengan mendonorkan pasangan elkton melalui N (nitro,o 2 N:) atau dari atom O (nitrito,ono:) untuk memberi linkage isomer, pada senyawa orange pentaamin nitro
cobalt (III) klorida [Co(NH 3 ) 5 (NO 2 )]Cl 2 (bawah kiri) dan senyawa merah pentaamin nitrito cobalt (III) klorida [Co(NH 3 ) 5 (ONO )]Cl 2 (bawah kanan). Gambar 1.1.7 Isomer Ruang : Perbedaan Tempat Atom Isomer ruang adalah senyawa yang memiliki atom yang sama tetapi memiliki ruang yang berbeda dalam berikatan. Isomer ruang terbagi menjadi dua yaitu isomer geometrid an isomer optik. 1. Isomer Geometri (biasa dikenal dengan cis-trans isomer) terjadi ketika atom atau sekumpulan atom menyusun posisi yang berbeda pada atom pusat. Sebagai contoh, bentuk segi empat planar [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] mempunyai dua penataan, yang mana menimbulkan dua macam senyawa yaitu cis-diammina dikloro platina (II) dan trans-diammina dikloro platina (II). Bentuk oktahedral juga menunjukkan isomer cis-trans. Gambar 1.1.8 Gambar A menunjukkan isomer cis-trans pada [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 sedangkan gambar B menunjukkan isomer cis-trans dari [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] + d
2. Isomer Optik Isomer optik terjadi ketika molekul dan bayangannya tidak menghasilkan bentuk yang sama. Gambar 1.1.9 Pada bentuk I tidak sama dengan bentuk II yang merupakan bayangan dari bentuk I dan bentuk III juga tidak sama dengan bentuk II yang merupakan perputaran dari bentuk I Gambar 1.1.10 Ligan etilen diammin (H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 ) isomer trans tidak mempunyai isomer optik. Memutar bentuk I yang menghasilkan bentuk III mempunyai bentuk yang sama dengan bentuk II
1.2 Dasar Teori Ikatan dan Sifat Ion Kompleks Aplikasi Teori Ikatan Valensi pada Ion Kompleks Teori ikatan valensi (VB) dapat membantu menjelaskan ikatan pada ion kompleks. Pada pembentukan ion kompleks. Orbital ligan yang terisi penuh bertumpang tindih dengan orbital logamyang kosong. Ligan (basa Lewis) memberi pasangan elektron dan logam (asam Lewis) menerima pasangan elektron menerima dari ikatan kovalen ion kompleks. Seperti ikatan kovalen, kedua atom menyumbang elektron bersama, yang disebut ikatan kovalen koordinasi. Untuk menentukan bentuk senyawa kompleks tergantung dari jenis orbital ion logam yang diisi oleh ligan. Bentuk Oktahedral Kompleks Ion heksa ammin kromium (III), [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+ digambarkan dengan teori VB untuk membentuk oktahedral enam orbital kosong ion Cr 3+ dua orbital 3d, satu 4s, dan tiga 4p yang akan diisi oleh enam molekul NH 3 yang memberi pasangan elekton bebasnya sehingga menghasilkan hibrida d 2 sp 3. Tiga orbital 3d yang tidak terisi penuh membuat ion kompleks paramagnetic Gambar 1.2.1 Hibrida orbital dan ikatan pada oktahedral ion [Cr(NH 3) 6] 3+ A gambaran VB untuk [Cr(NH- 3) 6] 3+. B bagian dari orbital Cr 3+ kosong dan terisi oleh enam molekul NH 3 sehinnga menjadi hibrida d 2 sp 3 Bentuk Segi Empat Planar Kompleks Ion logam yang memiliki orbital d 8 biasanya akan membentuk segi empat planar kompleks. Pada ion [Ni(CN) 4 ] 2- Ni 2+ memiliki satu orbital kosong pada 3d, satu orbital kosong pada 4s, dua orbital kosong pada 4p yang akan diisi oleh 4 ion CN - yang memberi pasangan elektron bebasnya sehingga menghasilkan hibrida dsp 2.
Gambar 1.2.2 Hibrida orbital dan ikatan pada segi empat planar ion [Ni(CN) 4 ] 2- A gambaran VB untuk [Ni(CN) 4 ] 2-. B bagian dari orbital Ni 2+ yang kosong dan terisi oleh empat ion CN - sehingga menjadi hibrida dsp 2 Bentuk Tetrahedral Kompleks Ion logam yang sub kulit d-nya terisi penuh, seperti Zn 2+ ([Ar]3d 10 ). Pada ion [Zn(OH) 4 ] 2- Zn 2+ memiliki satu orbital kosong pada 4s, tiga orbital kosong pada 4p yang akan diisi oleh empat ion OH - yang akan menghasilkan hibrida sp 3. Gambar 1.2.3 Hibrida orbital dan ikatan pada segi empat planar ion [Ni(CN) 4 ] 2- A gambaran VB untuk [Ni(CN) 4 ] 2-. B bagian dari orbital Ni 2+ yang kosong dan terisi oleh empat ion CN - sehingga menjadi hibrida dsp 2 Teori Daerah Kristal Warnanya apa? cahaya putih adalah radiasi elektromagnetik terdiri dari semua panjang gelombang (λ) pada warna terlihat. Senyawa dapat berubah warna dengan menyerap panjang gelombang dan memantulkannya. Satu senyawa mempunyai warna yang khusus karena memiliki dua alasan :
Senyawa itu dapat memantulkan warna tersebut Senyawa itu dapat menyerap warna tersebut Gambar1.2.4 Pembelahan Orbital d Pada Ligan Oktahedral Pada teori daerah Kristal sifat dari kompleks terjadi dari pemisahan energi orbital d. Pernyataan itu memperlihatkan bahwa ion kompleks merupakan hasil dari gaya tarik elektrostatik antara kation logam dan muatan negatif ligan. Gambar 1.2.5 Lima orbital d pada area oktahedral. A asumsi kita ligan mendekati ion logam dari tiga arah. B dan C lobus dari d x 2 - y 2 dan d z 2 mendekat langsung pada ligan sehingga tolakan lebih kuat. D ke F lobus dari d xy,d xz dan d yz mengarah di antara dua ligan sehinnga tolakan lebih lemah.
Penjelasan Warna Pada Logam Transisi Untuk ligan, tergantung pada bilangan oksidasi atom pusatnya Untuk ion logam, tergantung pada ligannya gambar 1.2.6 Pengaruh bilangan oksidasi atom pusat dan warna ligan. A, larutan [V(H 2 0) 6 ] 2+ (kiri) memiliki warna berbeda dengan [V(H 2 0) 6 ] 3+ (kanan). B, perubahan pada sebuah ligan dapat mengakibatkan perubahan warna. Pada ion [Cr(NH 3 ) 6 ] 3+ (kiri) berwarna orange sedangkan pada ion [Cr(NH 3 ) 5 Cl] 3+ berwarna ungu. Penjelasan Sifat Magnetik Logam Transisi Kompleks Pembelahan energi pada orbital d menyebabkan adanya perbedaan electron yang dapat terisi penuh atau setengah penuh sehingga menyebabkan gaya magnet. Pembelahan Daerah Kristal Pada Kompleks Terahedral dan segi Empat Planar Kompleks tetrahedral : ligan-ligan mendekat dari ujung-ujung tetrahedral. Perubahan energi dari pembelahan orbital d pada tetrahedral lebih kecil daripada oktahedral. Δ tetrahedral < Δ oktahedral Gambar 1.2.7 Pembelahan energi orbital d pada bentuk tetrahedral. Electron pada d xy, d xy, dan d yz memiliki energi tolakan yang lebih kuat daripada d x 2 -y 2 dan d z 2. Sehinnga pembelahan orbital berlawanan dengan oktahedral
Kompleks segi empat planar : lebih mudah kita membayangkan bentuk oktahedral yang kehilangan dua ligannya pada sumbu z. Gambar 1.2.8 Pembelahan energi orbital d pada bentuk segi empat planar. Energi pada d xz, d yz, dan terutama d z 2 berkurang dari energi oktahedral.