LAPORAN RESMI
KIMIA UNSUR
Kekuatan Medan Ligan
Disusun oleh:
Nama : Bayu Setiawan
NIM : 14670040
Prodi : Pendidikan Kimia
LABORATORIUM KIMIA UNSUR
UIN SUNAN KALIJAGA YOGYAKARTA
2015-2016
A. Tujua n
Mempelajari
perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan amonia dan air.
B. Dasar Teori
1. Senyawa Kompleks
Senyawa
kompleks merupakan senyawa yang mengandung paling tidak satu ion kompleks. Ion
kompleks terdiri dari satu ion pusat (central metal cation) brupa logam
transisi ataupun logam pada golongan utama yang mengikat atom atau molekul
netral yang disebut ligan dengan ikatan koordinasi (www.planetkimia.com).
Ligan
adalah spesifikasi yang memiliki atom yang dapat disumbangkan sepasang elektron
pada ion logam pusat pada tempat tertentu dalam lengkung koordinasi. Sehimgga
ligan merupakan basa lewis dan ion logan adalah asam lewis. Jumlah total ikatan
logam dengan ligan dalam sebuah kompleks (biasanya dua sampai 6) disebut
bilangan koordinasi logam tersebut. Beberapa ligan yang lazim ialah ion halida
(F-, Cl-, Br-, I-). Amonia (NH3),
karbonmonoksida (CO), dan air (H2O) (Oxtoby,2003).
2. Pembentukan Senyawa Kompleks
Ion
unsur-unsur transisi dapat mengikat molekul-molekul atau ion-ion yang memiliki
pasangan elekron tak berikatan (ligan) dengan istilah kovalen koordinasi yang
membentuk ion kompleks. Ion kompleks adalah gabungan ion (atom pusat) dengan
ion atau molekul lain (ligan) membentuk ion baru (Vogel,1990).
Berdasarkan
ligan yang diikat oleh atom pusat dalam ion kompleks, maka ada dua macam ion
kompleks:
a. Ion
kompleks positif: terbentuk apabilaion logam transisi (atom pusat) berikatan
dengan ligan yang merupakan molekul netral, sehingga ion kompleks yang
terbentuk bermuatan positif.
b. Ion
kompleks negatif: terbentuk apabila ion logam transisi (atom pusat) berikatan
dengan ligan yang merupakan ion negatif (Vogel,1990).
3. Teori Medan Ligan
Teori
medan ligan merupakan salah satu teori yang paling bermanfaat untuk menjelaskan
struktur elektronik kompleks. Awalnya teori ini adalah aplikasi medan kristas
pada sistem kompleks. Setiap ligan, entah itu suatu molekul netral atau ion
negatif.menyumbang sepasang elektron unntuk membentuk sebuah ikatan dengan ion
atau atom pusat. Gaya yang diadakan terhadap ion atau atom logam (pusat) oleh
elektron-elektron dan oleh muatan netto ligan-ligan disebut medan ligan
(Kleinfelter, 1990).
4. Harga 10 Dq dan Rumusnya
Pengukuran
harga 10 Dq suatu kompleks adalah cukup rumit terutama bila orbital d terisi
lebih dari satu elektron. Pengukuran yang paling mudah adalah bila orbital d
hanya terisi sebuah elektron. Pada medan oktahedral sebuah elektron pada
orbital 3d akan menempatkan orbital dengan tingkat energi yang terendah, yauitu
pada salah satu dari tiga orbital t2g degenerat. Sebuah elektron pada orbital
t2g tersebut dapat melakukan transisi ke orbital eg (Efffendy,2007).
Rumus
10 Dq:
10Dq = E x h v = h
x c/λ x Na
5. Deret Spektrokimia
Deret
spekrokimia merupakan suatu susunan ligan berdasarkan besar atau kecilnya
energi pembelahan orbital d pada senyawa kompleks. Umumnya deret spektrokimia
disusun dari kiri ke kanan , dimana ligan pada sisi kiri mempunyai pembelahan
yang paling kecil (medan ligan kuat) dan ligan pada sisi kanan mempunyai
pembelahan yang paling besar (medan ligan lemah) (www.ilmukimia.org).
Deret spektrokimia
ligan adalah sebagai berikut:
I-< Br-
< S2- < SCN < Cl- < NO3-
< F- < OH- < C2O42-
< H20 < NCS- < CH3CN < NH3
< en < bipy < phen < NO2- < pph3
< CN- < CO (www.ilmukimia.org).
6. Prinsip Kerja Spektrofotometer
Spektrofotometri
adalah suatu metode analisis yang berdasarkkan pada metode analisis pengukuran
serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada jenjang
gelombang yang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi
difraksi dan detektor vakum phototube atau tabung foton hampa. Alat yang
digunakan adalah spektrofotometer , yaitu suatu alat yang digunakan untuk menentukan
suatu senyawa baik secara kualitatif maupun kuantitatif dengan mengukur transmiter ataupun absorbansi
dari suatu cuplikan sebagai fungsi dari konsentrasi. Spektrofotometer
menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas
cahaya yang ditrasmisikan atau diabsorbansi (Harjadi, 1990).
7. Warna Senyawa Kompleks
Bila
berkas sinar putik yang sejajar didatangkan pada sebuah prisma dari gelas maka
selain akan mengalami pembiasan dan berkas sinar akan diuraikan menjadi warna
utama. Jika sinar yang keluar dari prisma tersebut ditangkap pada bidang layar,
maka akan tampak suatu pita berwarna yang disebut spektrum sinar tampak
(Effendy,2007)
Tabel spektrum sinar tampak:
λ/nm
|
Frekuensi/cm-3
|
Warna yang Diserap
|
Warna
Komplementer
|
< 200
|
>50000
|
Violet jauh
|
Tidak berwarna
|
300
|
33333
|
Violet dekat
|
Tidak berwarna
|
420
|
23810
|
Violet
|
Kuning lemon
|
430
|
23256
|
Indigo
|
Kuning
|
470
|
21277
|
Biru
|
Orange
|
500
|
20000
|
Hijau-biru
|
Merah
|
530
|
18868
|
Hijau
|
Lembayung
|
560
|
17857
|
Kuning lemon
|
Violet
|
580
|
17241
|
Kuning
|
Indigo
|
620
|
16100
|
Orange
|
Biru
|
700
|
14286
|
Merah
|
Hijau-biru
|
>1000
|
10000
|
Inframerah
|
Tidak berwarna
|
C. Alat dan Bahan
1. Alat
Alat yang digunakan dalam percobaan medan ligan antara lain labu ukur 10 ml, gelas beker 100 ml, pipet ukur 5 ml, pipet volume 5 ml, bola hisap, kuver, rak, botol akuades label, pipet tetes dan alat spektrofotometer spektronik 20 D.
Gambar spektronik 20 D:
2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain larutan amonia 1M, larutan ion Cu2+ 0.1 M, dan akuades.
D. Cara Kerja
1. Membuat Larutan Ion Cu2+ 0.02 M
Larutan dibuat dengan 2ml larutan Cu2+ 0.1 M yang dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml. selanjutnya ditambahkan akuades kedalam labu ukur 10 ml sampai tanda batas dan berukutnya dilakukan pengocokan pada pada larutan.
2. Pembuatan Campuran Akuades:Amonia (50:50)
Larutan dibuat dengan 2ml larutan Cu2+ 0.1 M yang dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml. kemudian ditambahkan larutan amonia sebayak 5 ml kedalam labu ukur tersebut. Selanjutnya labu ukur diisi dengan akuades sampai tanda batas dan dilakukan pengocokan pada larutan.
3. Pembuatan Campuran Akuades:Amonia (75:25)
Larutan dibuat dengan 2ml larutan Cu2+ 0.1 M yang dimasukkan kedalam labu ukur 10 ml. kemudian ditambahkan larutan amonia sebayak 2.5 ml kedalam labu ukur tersebut. Selanjutnya labu ukur diisi dengan akuades sampai tanda batas dan dilakukan pengocokan pada larutan.
4. Pengamatan Larutan
Larutan yang telah dibuat tadi kemudian dimasukkan kedalam kuvet. Selanjutnya di buat larutan blanku dari akuades. Kemudian alat spektronik 20 D dihidupkan dan diatur untuk mengukur nilai absorbansi. Selanjutnya alat didiamkan selama 15 menit dan setelah itu alat siap di gunakan. Larutan blanko kemudian dimasukkan kedalam alat spektronik 20 D dan dilakukan pengaturan dengan cara memutar alat spektronik pada nilai absorbansi sampai bernilai 0 pada panjang gelombang 500 nm. Setelah itu baru dimasukkan kuvet yang berisi larutan yang akan diuji nilai absorbansinya. Setelah nilai absorbansinya muncul pada layar maka dicatat nilai absorbansinya pada lembar pengamatan. Pengukuran nilai absorbansi larutan dilakukan mulai pada panjang gelombang 500 nm sampai pada panjang gelombang tertentu dimana larutan menunjukkan penurunan nilai absorbansinya. Pengukuran ini dilakukan dengan inyerval 20 nm.
E. Data Pengamatan
1. Tabel Panjang Gelombang dangan Nilai Absorbansinya
Panjang
gelombang (nm)
|
Larutan
Cu2+ 0.02 M
|
Larutan
50:50
|
Larutan
75:25
|
500
|
0.002
|
0.355
|
0.644
|
520
|
0.004
|
0.566
|
0.762
|
540
|
0.006
|
0.782
|
0.130
|
560
|
0.009
|
0.960
|
0.728
|
580
|
0.014
|
1.081
|
0.662
|
600
|
0.027
|
1.090
| |
620
|
0.043
|
1.060
| |
640
|
0.063
| ||
660
|
0.091
| ||
680
|
0.125
| ||
700
|
0.158
| ||
720
|
0.195
| ||
740
|
0.228
| ||
760
|
0253
| ||
780
|
0.265
| ||
800
|
0.275
| ||
820
|
0.276
| ||
840
|
0.272
|
2. Hasil Perhitungana.
a. Harga 10 Dq larutan Cu2+ 0.02 M = 145.865 Kj.mol-1
b. Harga 10 Dq larutan 50:50 =199.322 Kj.mol-1
c. Harga 10 Dq larutan 75:25 =221.475 Kj.mol-1
F. Pembahasan
Percobaan yang berjudul “Kekuatan Medan Ligan” ini memiliki satu jujuan percobaan yaitu mempelajari perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan amonia dan air. Prinsip kerja dari percobaan ini yaitu pengukuran nilai absorbansi dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 500 nm sampai dengan panjang gelombang yang menunjukkan penurunan nilai absorbansi dari larutan, dimana pengukuran dilakukan pada interval 20 nm. Dari panjang gelombang maksimal tersebut makan didapatkan harga 10 Dq yang diunakan untuk menentukan kekuatan ligan amonia dan air.
Percobaan ini dilakukan dalam beberapa tahap. Pada tahap pertama hanya melakukan pengenceran larutan dengan menggunakan larutan Cu2+ 0.1 M dan akuades. Pengenceran disini digunakan untuk menurunkan nilai molaritas dari larutan Cu2+ dengan cara menambahkan akuades pada larutan Cu2+ 0.1 M sehinggan akan terbentuk larutan Cu2+ dengan nilai molarnya sebesar 0.02 M. warna larutan hasil pengenceran adalah tidak berwarna (bening). Tahap kedua dibuat campuran 50:50 dan campuran 75:25 dengan cara mereaksikan larutan Cu2+ dengan larutan amonia 1 M dan akuades. Pembuatan larutan dilakukan dengan cara menvariasikan volume campuran antara larutan Cu2+ dengan larutan amonia. Sedangkan akuades disini digunakan untuk mengencerkan larutan yang telah bercampur. Pada pereaksian kedua larutan pada tahap ini terbentuk larutan yang berwarna biru. Pada larutan dengan amonia yang lebih banyak yang terkandung dalam larutan senyawa kompleks Cu2+, maka akan semakin pekat warna biru yang terlihat. Hal ini disebabkan perbedaan tingkat energi orbital atom yang berikatan dalam masing-masing larutan. Sedangkan warna biru sendiri merupakan warna yang khas dari logam Cu2+. Warna biru yang tampak adalah warna komplementer yang merupakan gelombang tidak diserap oleh larutan, dan yang diserap oleh larutan adalah warna orange.
Selanjutnya pada tahap ketiga, larutan yang telah dibuat tadi ditentukan nilai absorbansinya dengan menggunakan spektronik 20 D. Larutan yang dibuat kemudian ditaruh pada kuvet untuk mempermudah pada pengukuran absorbansinya di dalam alat spektronik 20 D. selanjutnya disiapkan larutan blanko yang dibuat dari akuades yang dimasukkan dalam kuvet lalu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi menggunakan akuades ini berfungsi untuk menormalkan atau menstabilkan alat spektronik 20 D agar dalam pengukuran diperoleh hasil yang maksimal. Selain itu, kuvet yang akan dimasukkan kedalam lat spektronik 20 D juga dilakukan pengelapan dengan tisu agar noda yang ada pada dinding kuvet dapat hilang sehingga dapat diperoleh data yang akurat. Setelah alat spektronik sudah diatur pada nilai absorbansi 0 (nol) dan siap digunakan, maka kuvet yang berisi akuades diambil dari alat spektronik dan diganti dengan kuvet yang berisi larutan yang akan diukur nilai absorbansinya. Larutan dilakukan pengukuran absorbansinya mulai pada panjang gelombang 500 nm sampai dengan pada panjang gelombang yang menunjukkkan penurunan nilai absorbansi dari larutan yang dianalisis dengan rentan panjang gelombang sebesar 20 nm. Apabila nilai absorbansi telah turun dari nilai absorbansi tertinggi, maka pengukuran dihentikan.
Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan pada larutan Cu2+ 0.02 M. didapatkan grafik yang cukup panjang , karena pada larutan ini nilai absorbansi tertinggi pada terletak pada panjang gelombang 820 nm dengan nilai absorbansinya sebesar 0.276. selanjutnya juga diperoleh harga 10 Dq dari larutan ini sebesar 145,865 KJ.mol-1 dan merupakan harga 10 Dq terendah. Hal ini disebabkan warna larutan yang tidak berwarna sehingga warna yang diserap adalah warna inframerah dengan panjang gelombang yang sangat tinggi sehingga mengakibatkan harga 10 Dq dari larutan rendah. Dengan harga 10 Dq yang rendah maka senyawa kompleks tersebut merupakan ligan lemah.
Grafik kurva absorbansi larutan Cu2+ 0.02 M:
Pada percobaan kedua dengan campuran 50:50 didapatkan grafik yang lumayan pendek. Hal ini dikarenakan larutan dengan nilai absorbansi tertinggi pada panjang gelombang 600 nm dengan nilai absorbansinya 0.276. sedangkan harga 10 Dq dari larutan ini sebesar 199,322 KJ.mol-1 dan merupakan harga 10 Dq yang lebih besar dari sebelumnya (larutan Cu2+). Hal ini dikarenakan warna larutannya biru sehingga warna yang diserap adalah warna orange dengan panjang gelombang yang sedang sehingga mengakibatkan harga 10 Dq dari larutan lumayan tinggi. Dengan harga 10 Dq yang lumayan tinggi maka senyawa kompleks tersebut memiliki ligan kuat.
Grafik kurva absorbansi larutan campuran 50:50:
Pada larutan dengan campuran 75:25 didapatkan grafik yang pendek. Hal ini dikarenakan larutan dengan nilai absorbansi tertinggi pada panjang gelombang 540 nm dengan nilai absorbansinya sebesar 1.130. Harga 10 Dq dari larutan ini yaitu 221,475 KJ.mol-1 dan merupakan harga 10 Dq paling tinggi. Hal ini disebabkan larutan berwarna biru agak abu-abu sehingga warna yang diserap adalah orange/ kuning. Dengan panjang gelombang yang kecil, maka harga 10 Dq menjadi tinggi. Dengn harga 10 Dq yang tinggi maka senyawa kompleks tersebut memiliki ligan kuat.
Grafik kurva absorbansi larutan campuran 75:25:
G. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa kekuatan ligan amonia (NH3) lebih besar dibandingkan dengan ligan air (H2O). Hal ini dikarenakan ligan amonia (NH3) mempunyai pembelahan yang lebih kecil dari pada ligan air (H2O).
Daftar Pustaka
Vogel.1990. Analisis Anorganik kualitatif Makro dan Semimikro Jilid 2. Jakarta: Kalman Media Pustaka
Harjadi. 1990. Ilmu Kimia Analisis Dasar. Jakarta: PT Gramedia
Oxiby, Dafid W ,dkk. 1999. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Effendy. 2007. Kimia Koordinasi. Malang: Bayu Media Publishing
Perhitungan
Gambar disamping merupakan tingkatan energi 5 orbital d pada medan oktahedral.
Harga 10 Dq adalah perbedaan tingkat energi antara 2 kelompok orbital (eg dan t2g)
· Apabila harga 10 Dq < P maka medan lemah
· Apabila harga 10 Dq > P maka medan kuat
1. Larutan Cu2+ 0.02 M
λ = 820 nm x 1 x 10-9 m
1 nm
= 820 x 10-9 m
10 Dq = E = h x v = h x c ÷ λ
= 6,626 x 10-34 J.s x 2,998 x 108 m/s
820 x 10-9 m
= 2,423 x 10-19 J
10 Dq = 2,423 x 10-19 J x N xA
= 2,423 x 10-19 J x 6,02 x1023 mol-1
= 145,865 KJ. Mol-1
2. Larutan campuran 50:50
λ = 600 nm x 1 x 10-9 m
1 nm
= 600 x 10-9 m
10 Dq = E = h x v = h x c ÷ λ
= 6,628 x 10-34 J.s x 2,998 x 108 m/s
600 x 10-9 m
= 3,311 x 10-19 J
10 Dq = 3,311 x 10-19
J x N xA
=
3,311 x 10-19 J x 6,02 x1023 mol-1
=
199,322 KJ. Mol-1
3. Larutan
campuran 75:25
λ = 400 nm x 1 x 10-9 m
1
nm
=
400 x 10-9 m
10 Dq= E = h x v
= h x c ÷ λ
=
6,628 x 10-34 J.s x 2,998 x 108 m/s
400
x 10-9 m
=
3,679 x 10-19 J
10 Dq = 3,679 x 10-19
J x N xA
=
3,679 x 10-19 J x 6,02 x1023 mol-1
=
221,475 KJ. Mol-1
0 Komentar untuk "Laporan Praktikum Kekuatan Medan Ligan"