Top Banner
TUGAS KIMIA ANORGANIK CH 23: LIGAN, UNSUR TRANSISI, DAN SENYAWA KOORDINASI Oleh Nama : Gabriella Ardhya Puspita NIM : 21030115140154 Kelas : B JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2015
17

Anorganic Chemistry Task

Jan 31, 2016

Download

Documents

Anorganic Chemistry
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Anorganic Chemistry Task

TUGAS KIMIA ANORGANIK

CH 23: LIGAN, UNSUR TRANSISI, DAN SENYAWA KOORDINASI

Oleh Nama : Gabriella Ardhya PuspitaNIM : 21030115140154Kelas : B

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO2015

Page 2: Anorganic Chemistry Task

GOLONGAN TRANSISI

Gambar 1. Sistem Periodik Unsur

PERBANDINGAN SIFAT GOLONGAN TRANSISI DAN UTAMA

Tabel 1. Perbedaan sifat golongan A dan B

GOLONGAN TRANSISI GOLONGAN UTAMASemua merupakan logam Peralihan dari non-logam sampai

logamBerwarna Senyawa ionik tidak berwarnaSifat Kemagnetan: Paramagnetik(dapat ditarik oleh medan magnet)

Sifat kemagnetan: Diamagnetik (tidak dapat ditarik oleh medan magnet)

KONFIGURASI ELEKTRON LOGAM TRANSISIKonfigurasi atom logam transisi sangat berpengaruh pada sifat unsur transisi dan senyawanya. Cara penulisan umum konfigurasi logam transisi dengan model gas

mulia: blok d

[gas mulia] ns2 (n - 1)dx (n=4 sampai 7, x=1 sampai 10)

Periode 6-7, termasuk blok f:

[gas mulia] ns2 (n - 2)f14 (n - 1)dx (n = 6 atau 7)

Elektron Konfigurasi Parsial/sebagian (tanpa gas mulia)

ns2 (n - 1)dx

Page 3: Anorganic Chemistry Task

Catatan : Ingat! Unsur Cr dan Cu merupakan pengecualian untuk penulisan umum tersebut. Cr : [Ar] 4s1 3d5 dan Cu : [Ar] 4s1 3d10 , sehingga orbital 4s dan 3d sama-sama setengah penuh. Hal ini menyangkut kestabilan energi pada sublevel yang penuh atau setengah penuh.

Gambar 2. Pola Pengisian Orbital pada Periode 4 Golongan Transisi

Konfigurasi elektron atom logam transisi mempengaruhi sifat fisik unsur, seperti massa jenis dan sifat kemagnetan. Sedangkan konfigurasi elektron dari ionnya menentukan sifat senyawa.

SIFAT ATOMIK DAN FISIK UNSUR TRANSISIUnsur transisi memiliki sifat atomik yang berbeda daripada unsur pada golongan utama:

Kecenderungan tiap periode (Horizontal) Jari-jari atom (Radius)

Gambar 3. Jari-jari Periode Keempat (pm)Secara garis besar, jari-jari atom semakin ke kanan semakin

kecil Pada Gambar 3, terdapat penurunan secara drastis dari skandium hingga vanadium, kemudian berkurang secara perlahan.Pada periode yang sama, dari kiri ke kanan jumlah proton bertambah, sedangkan kulit valensi tetap. Akibat bertambahnya jumlah proton, daya tarik muatan inti terhadap elektron valensi bertambah kuat sehingga ukuran atom semakin kecil.

Elektronegativitas (EN)

Gambar4. Elektronegativitas Periode Keempat

Page 4: Anorganic Chemistry Task

Secara garis besar semakin ke kanan semakin besar. Semakin rapatterikatnya suatu unsur (jari-jari besar), semakin banyak energi yang diperlukan untuk melepaskan sebuah elektron.

Energi Ionisasi (EI)

Gambar4. Elektronegativitas Periode KeempatEnergi ionisasi unsur golongan utama pada periode 4

naik secara tajam dari kiri ke kanan (Kalium sampai Krypton) karena elektron susah dilepaskan, sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar. Pada logam transisi energi ionisasi pertama bertambah relatif stabil karena orbital luar (4s) untuk melepas sebuah elektron membutuhkan energi yang kecil.

Kecenderungan tiap golongan (vertikal)Kecenderungan tiap golongan dalam unsur transisi juga berbeda dengan unsur golongan utama. Jari-jari atom (radius)

Jari-jari atom membesar dari periode 4 ke 5 seperti pada golongan utama, tapi tidak ada kenaikan dari periode 5 ke 6 (lihat gambar 5). Pada lantanida terdapat kasus terpisahnya sublevel 5d (periode 6) dan 4d (periode 5) oleh sublevel 4f (terdapat 32 elektron,seharusnya 18), yang menyebabkan penyusutan ekstra yang menaikkan energi yang dibutuhkan karena penambahan 14 elektron. Kasus ini desebut dengan Kontraksi Lantanida.

Elektronegativitas (EN)Kecenderungan EN pada logam transisi berkebalikan dengan

yang ada pada golongan utama. Semakin berat logam transisi, semakin terlihat kuat ikatan elektronnya dan karakter dari ikatannya semakin jelas dibandingkan dengan logam pada golongan utama.

Energi Ionisasi (EI)Kenaikan jari-jari yang relatif kecil dan kenaikan energi yang

besar mempengaruhi besarnya energi ionisasi pada golongan transisi.

Page 5: Anorganic Chemistry Task

Massa jenis

Gambar5. Kecenderungan pada tiap golongan transisi (A: Jari-jari; B: EN; C:EI pertama; D:Massa Jenis)Jari- jari atom dan volume berkaitan erat dengan massa jenis

SIFAT KIMIA UNSUR TRANSISI TIAP GOLONGAN Bilangan oksidasi

Salah satu keunikan dari logam transisi adalah memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi. Disebabkan karena elektron pada ns dan (n-1)d memiliki energi yang dekat,unsur transisi dapat menggunakan semua elektron dalam ikatan. Bilangan oksidasi tertinggi dari golongan 3B(3) sampai 7B(7) sama dengan nomor golongan (Lihat gambar 6)

Gambar 6. Bilangan oksidasi dan pengisian orbital d pada logam transisi periode 4

Sifat logam dan kemampuan mereduksi

Page 6: Anorganic Chemistry Task

Gambar 7. Potensial standar dari periode 4 M2+

Logam transisi dengan bilangan oksidasi rendah memiliki sifat cenderung ke arah logam. Karena pada bilangan oksidasi rendah terdapat ikatan ion, sedangkan pada bilangan oksidasi tinggi terdapat ikatan kovalen.

Warna dan kemagnetan

Gambar 8. Warna pada Logam Transisi.

Hampir semua senyawa ionik pada golongan utama tidak berwarna. Sedangkan pada senyawa logam transisi terdapat warna yang mencolok. Pengecualian untuk Senyawa yang dibentuk oleh Skandium, Titanium(IV), dan Zink, karena memiliki sublevel d yang kosong atau terisi satu elektron. Sifat kemagnetan juga dipengaruhi oleh pengisian elektron pada sublevel, berdasarkan pada penuh atau tidaknya pengisian elektron. Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan, maka sifat kemagnetan semakin besar (paramagnetik), sedangkan jika tidak ada elektron yang tidak berpasangan, maka sifat menjadi diamagnetik.

Sifat KimiaTerdapat kenaikan reaktivitas pada golongan utama, dengan adanya penurunan EI pertama, tidak terjadi pada logam transisi.

UNSUR TRANSISI DALAM Lantanida

14 unsur lantanida, dari Cerium (Ce; z=58) sampai dengan Lutetium(Lu;z=71) terletak di antara Lanthanum(z=57) dan Hafnium (Ac;z=72) dalam Blok d. Terkadang disebut sebagai rare earth elements karena oksidanya yang jarang ditemukan, tetapi sebenarnya di alam ini cukup banyak ditemukan. Sifat kimia dari lantanida adalah sangat susah dipisahkan karena tipikal variasi yang kecil dalam periode atau golongan. Senyawa lantanida memiliki banyak kegunaan, beberapa oksidanya digunakan dalam

Page 7: Anorganic Chemistry Task

pewarnaan kacamata hitam dan goggles , bisa juga pelapisan lapisan fluoresense pada layar TV.

AktinidaDi bawah 14 unsur lantanida, terdapat 14 aktinida yang

radioaktif, dari Thorium(z=90) sampai Lawrencium(Lr;z=103) yang terletak di antara Aktinium(Ac;z=89) dan Rutherfordium(Rf;z=104). Aktinida memiliki sifat fisik dan kimia yang mirip dengan Lantanida. Logam yang memiliki nomor atom besar, seperti contoh Transuranium dengan Z>92, hanya terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit, dan itupun dengan pembuatan dalam energi yang besar. Unsur makroskopik malah tidak pernah terlihat. Konfigurasi elektron terluar aktinida mirip dengan lantanida.

BEBERAPA LOGAM TRANSISIPada subbab ini akan dijelaskan sedikit mengenai beberapa logam

transisi, yaitu untuk Periode 4 ada Cr dan Mn, Periode 5 Ada Ag, dan Periode 6 ada Hg.

KromiumDari kata Chroma yang artinya “warna” dalam bahasa

Yunani, sangat berkilau dengan warna yang beragam. Untuk membentuk oxoanion (ion poliatomik dengan satu atau lebih atom hidrogen) haruslah diterapkan konsep elektronegativitas pada bilangan oksidasi yang bervariasi. Pada logam ber-bilangan oksidasi tinggi lebih kuat dalam menarik elektron, sehingga elektronegativitas tinggi.

ManganMemiliki sifat keras dan berkilau, seperti Vanadium dan

Kromium, sering digunakan dalam pembuatan baja. Komposisi mangan yang sedikit(<1%) dalam baja menyebabkan baja lebih gambar dibentuk. Sedangkan baja dengan 12% mangan akan sangat keras jadinya, dan cukup keras untuk dipakai sebagai pelindung(armor), pengeruk pada mesin berat, dan baja keras lainnya.

Sedikit mangan ditambahkan pada kaleng minuman dari aluminium, agar kaleng lebih kaku dan keras. Semua elektron valensi dapat dipakai, yang paling umum adalah bilangan oksidasi +2,+4, dan +7.

PerakPada awalnya digunakan dalam pembuatan coin, tetapi

sekarang hampir seluruhnya diganti dengan paduan tembaga dan nikel. Perak tetap digunakan dalam pembuatan perhiasan selama 1 millenium, karena logam murni lain terlalu lunak. Perak memiliki konduktivitas elektron tertinggi tetapi tidak digunakan karena ada bahan yang jauh lebih murah dan mudah didapat, yaitu tembaga.

Bilangan oksidasi perak yang terpenting adalah +1, sedangkan senyawa terpenting adalah perak nitrat yang digunakan dalam electroplating dan pembuatan halidanya digunakan dalam film kamera-AgCl,AgBr,AgI-. Terdapat 5 langkah dalam pembuatan

Page 8: Anorganic Chemistry Task

fotografi final, yaitu memunculkan film, memunculkan gambar, membetulkan gambar, mencuci negatif, dan mencetak gambar.

Raksa/MerkuriBerasal dari nama latin hydragyrum (“liquid silver”), karena

raksa merupakan satu-satunya logam yang berwujud cair dalam suhu kamar. Faktor penyebab keunikan raksa adalah: struktur kristal terdistorsi, dan dalam sublevel d hanya ada dua elektron 6s untuk ikatan logam.

Maka, ikatan dalam atom raksa relatif sedikit dan lemah. Raksa secara umum digunakan dalam pengisian termometer, dan karena kerapatannya yang cukup besar, maka raksa juga dapat digunakan untuk barometer dan manometer.

Page 9: Anorganic Chemistry Task

SENYAWA KOORDINASI

PENGERTIANJuga disebut sebagai senyawa kompleks, yaitu senyawa yang

mengandung setidaknya satu ion kompleks (terdiri dari kation logam pusat –bisa golongan A maupun B- yang berikatan dengan anion yang disebut ligan) yang bisa berupa kation maupun anion.

Dan untuk menetralkan senyawa koordinasi ini, ion kompleks berikatan dengan ion lain, yang disebut dengan counter ions.

Senyawa kompleks jika dimasukan ke dalam air akan seperti elektrolit, ion kompleks dan counter ions nya akan berpisah. Tetapi ion kompleksnya akan tetap berikatan – logam pusat dan ligannya-, seperti ion poliatomik

BAGIAN DARI SENYAWA KOORDINASI Bilangan koordinasi

Jumlah ligan yang diikat oleh logam pusat. Contoh pada [Co(NH3)6]3+, bilangan koordinasinya adalah 6, karena ada 6 ligan (N dari NH3) yang terikat pada Co3+

Biasanya bilangan koordinasi yang dipakai adalah 6, tetapi 2 dan 4 juga sering ditemukan.

Bentuk geometrisBergantung pada bilangan koordinasi dan asal dari ion logam. Ion

kompleks dengan bilangan koordinasi 2 memiliki bentuk linear, 4 bisa segiempat planar atau tetrahedral, sedangkan jika bilangan koordinasinya 6, maka bentuk dari ion kompleks tersebut adalah oktahedral)

Gambar 9. Bentuk Ion Kompleks Donor atom per ligan

Biasanya dari golongan 5A, 6A maupun 7A yang memiliki lone pair. Ligan diklasifikasikan menurut jumlah donor atom, atau istilahnya adalah teeth yang berikatan dengan ion logam pusat.

Ligan terdiri dari monodentate (1 ligan) – seperti HCl, dan NH3- yang memakai satu donor atom, bidentate (2 ligan), dan polydentate (lebih dari 2 ligan). Ligan polydentate berbentuk cincin, misalnya

Page 10: Anorganic Chemistry Task

ethylenediamine (disingkat menjadi en) punya cincin yang terdiri dari 4 atom (:N—C—C—C—N:) yang membentuk cincin, dengan 2 atom N yang

menyumbang elektron yang terikat pada atom logam. Ligan yang seperti ini mirip dengan capit, jadi ion kompleks yang berisi ini dapat disebut sebagai chelate (capit kepiting)

Gambar 10. Ligan yang umum dalam Senyawa Kompleks

FORMULA DAN PENAMAAN SENYAWA KOORDINASITerdapat 3 aturan penting dalam penulisan formula senyawa koordinasi:1. Kation-anion. Tetapi juga ada ion kompleks yang dinetralkan dengan ion

kompleks juga, misalnya: [Co(NH3)5Br]2[Fe(CN)6]2. Muatan kation sama dengan muatan anion3. Pada ion kompleks, ligan netral ditulis sebelum ligan anion, ion kompleks

ditulis dalam kurung siku [...]

Dalam penamaan senyawa kompleks dengan sistem sebagai berikut:

Gambar 11. Nama Ligan Netral dan Anion

Gambar 12. Nama logam dalam ion kompleks

Page 11: Anorganic Chemistry Task

1. Kation ditulis sebelum anion2. Dalam penulisan ligan, digunakan urutan alfabet sebelum ion logam3. Penulisan tanpa spasi, kecuali untuk memisahkan antara ion kompleks

dan counter ions4. Ligan netral biasanya memiliki nama molekul, tetapi ada beberapa

pengecualian. Pada ligan anion akhiran –ide diganti menjadi –o 5. Menggunakan awalan (mono, di, tri, tetra, penta....) untuk menunjukkan

jumlah ligan tertentu. Tetapi dalam beberapa ligan sudah terdapat awalan (misal ethylenediamine/en), digunakan bis (2) , tris (3), atau tetrakis (4) untuk menandai ligan tertentu tersebut, diikuti nama ligan di dalam kurung. Misalnya bis(ethylenediamine) atau bis(en)

6. Bilangan oksidasi ion logam menggunakan angka romawi, jika logam memiliki lebih dari satu jenis muatan.

7. Jika ion kompleks merupakan anion, akhiran pada nama logam diganti –ate.

Gambar 13. Tatanama ion kompleks

TEORI SENYAWA KOORDINASI ALFRED WERNER Senyawa yang selama ini kita ketahui sebagai senyawa koordinasi sudah ditemukan 200 tahun lalu oleh ahli kimia dari Swiss Alfred Werner, yang sudah meneliti sejak 1890-an. Werner meneliti ion Cobalt. Mengukur konduktivitas dari setiap senyawa dalam wujud cair untuk menentukan jumlah ion yang terdisosiasi

Gambar 14. Senyawa kompleks kobalt yang diteliti oleh WernerWerner memperkenalkan dua tipe valensi untuk ion logam. Valensi

Primer/Bilangan oksidasi, yaitu muatan positif dari ion logam yang harus dinetralkan dengan muatan negatif dengan jumlah sama. Pada kobalt Werner memiliki valensi +3, dan dinetralkan dengan 3 ion Cl-. Valensi sekunder/Bilangan koordinasi, yaitu jumlah ligan baik netral maupun anion.

Page 12: Anorganic Chemistry Task

Werner merupakan ahli kimia organik, tetapi proyeknya pada ikatan koordinasi yang memperbaharui pengertian mengenai ikatan kimia, dan menjadi pionir dalam kesatuan kimia, terutama prediksinya pada isomer optik. Kemudian Werner dianugerahi Penghargaan Nobel dalam bidang kimia pada tahun 1913.

ISOMERISME PADA SENYAWA KOORDINASIMerupakan senyawa yang memiliki formula sama tetapi berbeda sifat. Jenis isomer

1. Isomer konstitusional/struktural ->formula sama tapi ikatan berbeda Isomer koordinasi (coordination)

Yang berubah hanya komposisi, bukan senyawanya Isomer hubungan (linkage)

Komposisi tetap, tapi ikatan donor atom berubah.2. Stereoisomer -> perbedaan susunan

Geometri (cis/trans/diastereoisomers)Atom atau kumpulan atom tersusun secara berbeda

OptikalBiasanya disebut enansiomer adalah isomer yang didasarkan kepada arah rotasi terhadap sumbu polarisasi. Secara fisik terlihat identik, isomer ini hanya memiliki perbedaan dari arah sumbu putar tersebut.

Gambar 15. Isomer

TEORI DASAR IKATAN DAN SIFAT KOMPLEKSTeori ikatan valensi digunakan untuk membantu mengetahui ikatan

dan struktur golongan utama suatu senyawa. Teori ini juga digunakan untuk menjelaskan ikatan pada ion kompleks. Ligan menyumbangkan pasangan elektron dan ion logam menerimanya untuk membentuk suatu ikatan kovalen menjadi ion kompleks.

Page 13: Anorganic Chemistry Task

Gambar 16. Ikatan hibrida ion oktahedral

Gambar A : Gambaran ikatan valensi ion [Cr(NH3)6]3+

Gambar B : Pengisian 6 pasang elektron NH3 bergabung dengan Cr3+

mengisi dua 3d, satu 4s dan tiga 4p membentuk d2sp3

Kompleks Oktahedral Sebagai contoh adalah ion heksaaminakromiun(III)

Gambar 17. Ikatan dan orbital pada segi empat planar

Kompleks Segi Empat Planar Ion logam dengan konfigurasi d8 biasanya membentuk square planar complexes. Contohnya ion [Ni(CN)4]2- .

Gambar 18. Ikatan dan orbital pada tetrahedral Kompleks Tetrahedral

Ion logam yang mempunyai sublevel d yang terisi biasanya membentuk kompleks tetrahedral. Seperti pada [Zn(OH)4]2-

Teori Bidang Kristal Menjelaskan pengertian ikatan logam dan ligan, warna serta sifat

magnetik kompleks. Teori ini juga menyoroti energi orbital d ion pusat oleh ligan yang mengikatnya.

Page 14: Anorganic Chemistry Task

Gambar 19. Warna dan range panjang gelombang Pemisahan Orbital d pada Ligan Oktahedral

Teori ini menjelaskan mengenai sifat kompleks hasil dari pemisahan energi orbital d. Pemisahan ini didasarkan pada interaksi elektrostatis antara ion logam dengan ligan. Model ini mengasumsikan bahwa ion kompleks terbentuk dari hasil tarikan elektrostatis antara logam positif dengan negatif ligan.

Penjelasan Warna pada Logam Transisi

Beberapa warna dari senyawa koordinasi berasal dari perbedaan energi pada orbital dalam ion kompleks. Elektron berpindah dari energi yang rendah ke energi tinggi ketika ion menyerap warna. Perbedaan energi pada orbital sebanding dengan energi penyerapan foton. Dapat disimpulkan bahwa warna pada logam transisi dipengaruhi oleh jenis ligan.

Penjelasan Sifat Magnetik Logam Transisi Kompleks

Pemisahan tingkat energi berpengaruh terhadap sifat logam mengakibatkan sejumlah elektron pada orbital d ion logam tidak berpasangan. Sesuai aturan Hud, elektron menempati satu orbital selama dalam tingkatan yang sama.

Cara orbital mempengaruhi ligan ada 2, yaitu: Weak-field ligans and hight-spin complexes. Ligan H2o pada mn2+ memiliki kecil sehingga energi untuk berpindah kecil dan energi untuk berpasangan lebih besar dibandingkan energi pemisahan Strong-field ligans and low-spin complexes. Ligan CN- pada Mn2+ memiliki besar sehingga energi untuk berpindah besar dan energi untuk berpasangan lebih kecil dari energi pemisahan

Pemisahan Bidang Kristal dalam Kompleks Tetrahedral dan Segiempat Planar

Page 15: Anorganic Chemistry Task

Empat ligan mengelilingi ion logam juga menyebabkan orbital d berpisah, tapi besar dan pola pemisahan bergantung pada apakah ligan tersusun tetrahedral atau segi empat planar.

Kompleks TetrahedralPemisahan orbital d menggunakan energi yang lebih

sedikit dibanding kompleks oktahedral dengan ligan yang sama.∆ tetrahedral<∆Oktahedral

Kompleks Segiempat planarSebagai prinsip umum, kompleks segiempat planar

berputar dengan lambat.