Senyawa Kompleks

Senyawa koordinasi/senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk melalui ikatan koordinasi, yakni  ikatan kovalen koordinasi antara ion/atom pusat dengan ligan (gugus pelindung). Disebut juga sebagai senyawa kompleks karena sulit dipahami pada awal penemuannya. Ikatan kovalen koordinasi yang terjadi merupakan ikatan kovalen (terdapat pasangan elektron yang digunakan bersama) di mana pasangan elektron yang digunakan bersama berasal dari salah satu atom. Ikatan koordinasi bisa terdapat pada kation atau anion senyawa tersebut. Ion/atom pusat merupakan ion/atom bagian dari senyawa koordinasi yang berada di pusat (bagian tengah) sebagai penerima pasangan electron sehingga dapat di sebut sebagai asam Lewis, umumnya berupa logam (terutama logam-logam transisi). Sedangkan ligan atau gugus pelindung merupakan atom/ion bagian dari senyawa koordinasi yang berada di bagian luar sebagai pemberi pasangan elektron sehingga dapat disebut sebagai basa Lewis (Chang,2004).

Senyawa kompleks pertama kali ditemukan oleh Tassert (1798), yaitu CoCl₃.6NH₃. Senyawa tersebut dianggap aneh karena terbentuk oleh 2 senyawa stabil yang masing-masing valensinya sudah jenuh. Hal ini baru bisa dipahami setelah waktu berlalu sekitar 100 tahun. Selama waktu tersebut banyak senyawa kompleks telah dibuat dan dikaji sifat-sifatnya.

            Teori Medan Ligan

Teori yang berkaitan dengan senyawa kompleks adalah Teori Medan Ligan. Teori medan kristal ini hampir selama 20 tahun semenjak ditemukan hanya digunakan dalam bidang fisika zat padat. Teori medan kristal digunakan pada pakar fisika zat padat untuk menjelaskan warna dan sifat magnetik garam-garam logam transisi terhidrat,khususnya yang memiliki atom pusat ion logam transisi dengan orbital d yang belum sepenuhnya terisi elektro seperti CuSO₄.5H₂O. Baru pada tahun 1950an. Pada awal tahun 1950an barulah pakar kimia koordinasi menerapkan teori medan kristal.  Teori medan kristal ini digunakan untuk menjelaskan energi kompleks koordinasi. Hal ini didasarkan pada deskripsi ionik pada ikatan logam ligan. Teori medan kristal yang dikemukakan Bethe dilandasi oleh tiga asumsi yaitu :

1.                  Ligan ligan diperlakukan sebagai titik-titik bermuatan.

2.         Interaksi anatara ion logam dengan ligan-ligan dianggap sepenunya     sebagai interaksi elektrostatik(ionik). Apabila ligan yang ada merupakan ligan netral seperti NH₃, dan H₂O, maka dalam interaksi tersebut ujung negatif dari dipol dalam molekul-molekul netral diarahkan terhadap ion logam.

           

3.         Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari ligan.

4.         H₂O, maka dalam interaksi tersebut ujung negative dari dipol dalam molekul-molekul netral diarahkan terhadap  ion logam.

5.         Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari ligan.

(Effendy,2007)

Menurut teori medan kristal atau crystal field theory (CFT), ikatan antar atom pusat dan ligand dalam kompleks berupa ikatan ion, hingga gaya-gaya yang ada hanya berupa gaya elektrostatik dari percobaan-percobaan yang diperoleh bahwa ada ligan-ligan yang menghasilkan medan listrik yang kuat dan yang disebut strong ligan field, ada ligan yang sebaliknya dan disebut weak ligan field.

Menurut medan kristal atau crystal field theory (CFT), ikatan antara atom pusat dan ligan dalam kompleks berupa ikatan ion, hingga gaya yabng ada hanya berupa gaya elektrostatik. Ion kompleks tersusun dari ion pusat yang dikelilingi oleh ion-ion lawan atau molekul-molekul yang mempunyai momen dipol permanen.

Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligand-ligand sekelilingnya, sedang medan gabungan dari ligand-ligand akan mempengaruhi elektron-elektron dari ion pusat. Pengaruh ligan ini terutama mengenai elektron d dari ion pusat dan ion kompleks dari logam- logam transisi. Pengaruh ligand tergantung dari jenisnya, terutama pada kekuatan medan listrik dan kedudukan geometri ligand-ligand dalam kompleks.

Didalam ion bebas kelima orbitald bersifatdegen erate artinya mempunyai energi yang sama dan elektron dalam orbital ini selalu memenuhi hukum multiplicity yang maksimal. Teori medan kristal terutama membicarakan pengaruh ligand yang tersusun secara berbeda-beda disekitar ion pusat terhadap energi dari orbitald. Pembagian orbital d menjadi dua golongan yaitu orbital eg ataudj dan orbital t2g atau de mempunyai arti penting dalam hal pengaruh ligan terhadap orbital-orbital tersebut.

Dengan adanya ligand disekitar ion pusat orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini terbagi menjadi beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan juga orbital d ini mengalami splitting.

Bila kelima orbital d sama dengan dan medan ligand mempengaruhi kelimanya dengan cara yang sama maka kelima orbital d ini akan tetapdegenerate pada energy level yang lebih tinggi. Kenyataannya kelima orbital d tidak sama, yaitu ada orbital eg dan t2g. Disamping itu medan ligand tergantung dari letaknya disekitar ion pusat, artinya apakah strukturnya oktahedral, tetrahedral, atau planar segi empat.

Uraian atau splitting dari orbital d oleh ligan, tegantung dari strukturnya dan berbeda untuk struktur oktahedral dan tetrahedral.

(Effendy,2007)

            Splitting Pada Kompleks Oktahedral

Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligan-ligan sekelilingnya, sedang medan gabungan dari ligan-ligan akan mempengaruhi ion pusat. Pengaruh ligan ini terutama mengenai elektron d dari ion pusat seperti kita ketahui ion kompleks dari logam-logam transisi. Pengaruh ligand tergantung dari jenisnya, trutama pada kekuatan medan listrik dan kedudukan geometri ligand-ligand dalam kompleks.

Di dalam ion bebas kelima orbital d bersifat degenerate artinya mempunyai energi yang sama dan elektron dalam orbital ini selalu memenuhi hukum multiplicity yang maksimal. Pembagian orbital d menjadi 2 golongan yaitu orbital eg dan orbital t₂g atau demempunyai arti penting dalam hal pengaruh ligand terhadap orbital-orbital tersebut.

Dengan adanya ligand disekitar ion pusat orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini terbagi menjadi beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan juga orbital d ini mengalami spliting.

Pada kompleks oktahedral atom pusat berikatan dengan 6 atom donor. Kompleks oktahedral memiliki tingkat simetri tertinggi apabila ligan-ligan yang terikat pada atom pusat merupakan ligan monodentat monoatom yang sama, seperti: F-, Cl-, Br-, dan I-. Pada pembentukan kompleks octahedral dianggap ada 6 ligan monodentat yang mendekati atom pusat sampai pada jarak tertentu saat ikatan-ikatan antara atom pusat dan ligan-ligan terbentuk.

Pada gambar di atas nampak bahwa orbital dx²-y² dan dz² tedapat pada sumbu-sumbu x, y dan z sedangkan orbital dxy, dxz dan dyz terdapat antara sumbu-sumbu. Karena ligan-ligan terdapat pada sumbu x, y dan z maka pengaruh ligan pada orbital eg lebih besar daripada untuk orbital t₂g. Setelah terjadi uraian atau spliting orbiltal eg mempunyai energi lebih tinggi daripada orbital t₂g. Pada pengisian elektron, orbital t₂g akan mengisi lebih dahulu daripada orbital eg. Perbedaan antara orbital eg dan obital t₂g biasanya dinyatakan dengan Do atau 10 Dq. Karena pada splitting tidak terjadi kehilangan energi, maka energi orbital eg menjadi 0,6 Do lebih tinggi sedangkan obital t₂g menjadi 0,4 Do lebih rendah dari pada enegi kompleks hipotesis. Besarnya Do untuk bermacam-macam kompleks berkisar antara 30-60kcal/mol. Ao artinya D oktahedral, untuk membedakan dengan Dt (tetrahedral) yang akan dibahas selanjutnya.

Elektron akan mengisi orbital d yang energinya rendah, jadi pada orbital t₂g. Teori elektrostatik sederhana tidak mengenal adanya orbital d yang mempunyai energi berbeda di dalam kompleks. Karena itu, teori ini menyatakan bahwa elektron d terhadap orbital d merupakan hipotesis yang degenerate. Kenyataannya elektron d tadi menempati orbital t₂g yang mempunyai energi 0,4 Do lebih rendah dari orbital hipotesis yang degenerate. Jadi, kompleks akan 0,4 Do lebih stabil dari pada senyawa elektrostatik yang sederhana. Dengan kata lain elektron d dan juga kompleks sebagai keseluruhan, mempunyai energi lebih rendah sebagai hasil penempatan elektron pada orbital t₂g, suatu orbital yang relatif jauh dari ligand. Energi sebesar 0,4Do disebut crystal field stabilization energi (CFSE) dari kompleks. Pengisian elekton pada orbital d, dipengaruhi oleh kekuatan medan dari ligand. Untuk ligand yang kekuatan medannya besar atau strong ligand field, splitting yang terjadi menghasilkan perbedaan energi yang besar, akibatnya elektron akan mengisi penuh energi yang rendah sebelum mengisi orbital yang energinya tinggi (Effendy,2004).

Splitting Pada Kompleks Tetrahedral

Dari gambar di atas terlihat bahwa obital t₂g lebih dekat kepada ligan-ligan daripada orbital eg. Garis yang menghubungkan letak ligan dan titik pusat kubus dengan arah orbital eg membentuk sudut sebesar 54044˚ sedangkan garis tersebut dengan arah orbital t₂g membentuk sudut 36016˚. Medan listrik yang terjadi pada pembentukan kompleks tetrahedral menyebabkan pemisahan orbital d pada ion pusat. Karena hal ini maka dalam medan tetrahedral, orbital t₂g mendapat pengaruh yang lebih besar dari ligan, akibatnya energy level orbital t₂g naik dan orbital eg turun. Perbedaan energi ini biasanya disebut Dt, artinya D yang harganya lebih kecil dari pada Do. Hal ini disebabkan karena, pada medan tetrahedral hanya ada 4 ligan. Sedanbg pada medan oktahedral ada 6 ligan, ditambah lagi tidaka adanya ligan yang langsung searah dengan orbital d pada medan tetrahedral. Bila jarak ligan dai pusat sama dan bila ikatan dianggap elektrostatik murni, maka diperoleh bahwa : D tetrahedral ~ 4/9 D octahedral (Efendy,2004).

Harga 10 dq dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

1.      Muatan ion logam

Makin banyak muatan ion,makin besar pula harga 10 Dq nya,karena makinbanyak muatan ion logam maka makin besar pula untuk menarik ligan lebih dekat.Akibatnya  pengaruh ligan makin kuat sehingga pembelahan orbital makin besar.

2.      Jenis Ion pusat 

Logam logam yang terletak pada satu periode, harga 10 dqnya tidak terlalu berbeda. Untuk satu golongan, Semakin kebawah, harganya akan semakin besar.

3.      Ligan

Semakin kuat ligannya, maka 10 dq juga akan semakin besar. Jika 10 dq kecil, makaligannya adalah ligan lemah. Ligan yang kuat dapat menggantikan ligan yang lebihlemah.Harga  10  dq  dapat  memberikan  beberapa  informasi  mengenai  warna kompleks, serta sifat kemagnetan kompleks. Untuk mengeksitasi elektron dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih atas, diperlukan energi. Energi yang diserap memilikipanjang gelombang tertentu. Sedangkan, warna kompleks yang tampak adalah warnakomplementer yang panjang gelombangnya diserap untuk eksitasi electron.

Perhitungan CFSE

Crystal field st Hans Bethe abilizationenergy berubah – ubah sesuai dengan struktur dan jenis ion kompleks. Perbedaan energi orbital t₂g dan eg Hans Bethe untuk kompleks tetrahedral -4/9 kali untuk kompleks octahedral orbital t₂g mempunyai energi 0,27 ∆ lebih rendah dari pada kompleks hipotesis, bila ∆ adalah ∆ , untuk kompleks tetrahedral : CFSE = (0,27y – 0,18x) ∆.  y merupakan  jumlah elektron di orbital e dan x merupakan jumlah elektron di orbital t₂g.

Pada gambar splitting oktahedral terlihat bahwa orbital t₂g mempunyai energi 0,4 Io dan energi pada orbital eg adalah 0,6 Io sehingga untuk menghitung CFSE = (0,4 x – 0,6 y) Io. Dimana x = jumlah elektron di orbital t2g dan y = jumlah elektron di orbital eg. Contoh jumlah elektron d = 7, t2g = 5 dan eg = 2.

CFSE  = (0,4 x – 0,6 y) Io
           = (0,4 . 5 – 0,6 . 2 ) Io
           = (2 – 1,2 ) Io
           = 0,8 Io

Jadi dengan kata lain CFSE dapat dihitung dengan rumus umum, yaitu :

CFSE =energi pada t₂g.x –(energi dari eg .y)

Berikut ini dicantumkan tabel nilai umum CFSE pada kompleks oktahedral, tetrahedral dan planar segiempat (Sokardjo,1992).

DAFTAR PUSTAKA

Effendy.2007.Kimia Koordinasi Jilid 1.Malang:Bayumedia
Sukardjo.1992.Kimia Koordinasi.jakarta:Rineka Cipta
Oxtoby dkk. 2001. Prinsip-prinsip kimia modern 2.jakarta. Erlangga
Raymond chang. 2004. Kima dasar konsep-konsep inti jilid 2. Jakarta. Erlangga

By ika fitri u 1408 100 088