Perc 2.docx

Percobaan II Kekuatan Ligan Amonia dan Air Pada Kompleks Cu (II)

I.

TUJUAN PERCOBAAN Mempelajari perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan ammonia dan air.

II.

ALAT 1. Spektrofotometer Uv-Vis single beam

1 set

2. Glasfinn

1 buah

3. Labu ukur 10 ml, 25 ml, 50ml

@ 1buah

4. Gelas beaker 100 ml

3 buah

5. Gelas beaker 250 ml

1 buah

6. Gelas ukur 25 ml

1 buah

7. Pipet tetes

1 buah

8. Pipet ukur

1 buah

9. Pengaduk kaca

1 buah

10. Corong kaca

1 buah

11. Neraca

1 buah

12. Kuvet

2 buah

13. Kertas saring

1 buah

Gambar Alat

Uv-Vis

kuvet

Pipet tetes Labu ukur

Kertas saring

Corong kaca

Neraca Pengaduk kaca Gelas beker

Glasfinn

Pipet volume Gelas ukur

III.

IV.

BAHAN NH4Cl padat

secukupnya

Larutan NH4Cl 2M

20 ml

Larutan NH4OH pekat

1 ml

Larutan NH4OH 1M

1 ml

Larutan NH4OH 2M

1 ml

Larutan NH4OH 3M

1 ml

Larutan CuSO4.5H2O

4 ml

Aquades

secukupnya

DASAR TEORI Dalam artian luas senyawa kompleks adalah yang tidak terbentuk karena penggabungan dua atau lebih senyawa sederhana yang masing-masing dapat berdiri sendiri. Hampir semua hasil reaksi kimia dapat dianggap sebagai senyawa kompleks koordinasi. Menurut warner, beberapaion logam cenderungberikatan koodinasi dengan zat tertentu membentuk senyawa kompleks yang mantap, zat tertentu itu disebut ligan . (Harizal, 1995). Senyawa tembaga bersifat diamagnetik. Tembaga sulfit teroksidasi superficial dalam udara kadang menghasilkan lapisan warna hijau hidroksida karbonat dan hidrokso sulfat dan SO2. Di atmosfer tembaga mudah larut dalam asam nitrat dan asam sulfat dengan adanya oksigen.

Kestabilan relatif kepro dan kopri diartikan dengan potensial Cu*= 0,52 V dan Cu+ = 0,153 V. Kestabilan relatif tergantung pada sulfat anion dan ligan yang cukup beragam dengan pelarut/sifat fisik atom tetangganya dalam kristal. Pelarutan tembaga hidroksida karbonat dan sebagainya dalam asam yang dihasilkan akuo hijau dituliskan [Cu(H2O)6]2+. Diantara berbagai kristal hidratnya adalah sulfat hidratnya adalah sulfat biru CuSO4.5H2O yang paling lazim. CuSO4.5H2O dapat dihidrasi menjadi zat anhidrat yang berwarna putih. Penambahan ligan menyebabkan kompleks dengan pertukaran molekul air secara berurutan (Syukri, 1999 ). Senyawa kompleks dapat merupakan senyawa kompleks netral seperti [Ni(CO)2] atau senyawa kompleks ionik seperti [Ag(NH3)2]Cl. Senyawa kompleks ionik terdiri atas ion positif (kation) dan ion negatif (anion). Dalam senyawa kompleks ionik salah satu dari ion tersebut atau keduanya dapat merupakan ion kompeks. Senyawa kompleks ionik yang kationnya merupakan ion kompleks contohnya adalah [Ag(NH3)2]Cl, dan [Co(NH3)6](NO3)3. Senyawa kompleks ionik yang anionnya merupakan ion kompleks contohnya adalah K3[Fe(CN)6], dan K2[PtCl5]. Senyawa kompleks ionik yang kation dan anionnya merupakan ion-ion kompleks contohnya adalah [Co(NH3)6][Cr(CN)6], dan [Pt(NH3)4][PtCl4.] (Effendy,2007). Senyawa yang mengandung ion kompleks (dapat berupa kation kompleks) biasa disebut dengan senyawa kompleks. Ion kompleks terdiri atas atom pusat dan ligan yang terikat pada atom pusat melalui ikatan koordinasi. Sedangkan garam rangkap merupakan bila semua gugus H+ dari asam digantikan oleh ion logam tak senama (Sugiyarto, 2003). Dalam pelaksanaan analisis anorganik kualitatif banyak digunakan reaksi -reaksi yang menghasilkan pembentukan kompleks. Suatu ion (atau molekul) kompleks terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat itu. Jumlah relatif komponen - komponen ini dalam kompleks yang stabil nampak mengikuti stoikiometri yang sangat tertentu, meskipun ini tak dapat ditafsirkan di dalam konsep valensi yang klasik. Atom pusat ini ditandai oleh bilangan koordinasi, suatu angka bulat yang menunjukkan jumlah ligan (monodentat) yang dapat membentuk kompleks yang stabil dengan satu atom pusat. (Vogel, 1990). Walaupun senyawa - senyawa kompleks mempunyai bilangan koordinasi dan struktur yang berbeda - beda, tetapi bilangan koordinasi yang paling banyak dijumpai adalah empat dan enam, strukturnya planar atau tetrahedral dan octahedral. Namun demikian ternyata, bahwa struktur yang umum bagi senyawa-senyawa kompleks adalah tetrahedral (Sukardjo, 1985).

V.

CARA KERJA 1. NH4Cl padat ditambahkan pada 0,5 ml larutan CuSO4.5 𝐻2 𝑂 sampai jenuh. Ditambahkan NH4OH perlahan-lahan. Ditambahkan lagi padatan NH4Cl. Didiamkan sampai diperoleh dua lapisan.larutkan larutan jenuh tersebut dalam 5 ml NH4Cl 2M.

2. Ulangi point 1 tetapi larutan NH4OH 1 M diganti dengan NH4OH 2 M dan 3M. 3. Tambahkan 3 ml larutan NH4OH 3M ke dalam 1 ml larutan CuSO4.5 𝐻2 𝑂 1 M 4. Larutan CuSO4.5 𝐻2 𝑂 diencerkan hingga volumnya 50ml. 5. Diukur nilai λ dengan spektrofotometer Uv-vis.

VI.

HASIL PENGAMATAN λ Larutan

maksimum

Energy (joule)

Absorbansi

Warna

(nm)

VII.

Biru

[Cu(NH3)(H2O)5]2+

808,0

2,46 x 10-19

0,5416

[Cu(NH3)2(H2O)4]2+

647,1

3,069 x 10-19

0,7516

Biru muda

[Cu(NH3)3(H2O)3]2+

646,5

3,075 x 10-19

0,9336

Biru pekat

[Cu(NH3)6]2+

617,5

3,219 x 10-19

1,2368

Biru pekat

[Cu(H2O)6]2+

788,5

2,521 x 10-19

0,5446

Biru muda

kehijauan

PEMBAHASAN Percobaan yang berjudul kekuatan ligan ammonia dan air pada kompleks Cu (II) bertujuan untuk mempelajari perbedaan kekuatan medan ligan antara ligan ammonia dan air. Semakin kuat ligan, maka semakin besar energi transisinya. Dilihat secara teori, kekuatan ligan 𝑁𝐻3 lebih kuat dari 𝐻2 𝑂 sehingga λ kompleks akibat pengaruh ligan 𝑁𝐻3 lebih pendek. Hal ini akan membuktikan bahwa akan menghasilkan energi transisi (∆E) yang besar. Untuk mengetahui nilai λ digunakan spektofotometer Uv-vis, prinsip dari spektrofotometer Uv-vis adalah sinar dari sumber sinar akan diseleksi oleh monokromator dan diteruskan ke sel pengabsorpsi yang terdiri dari sampel dan blanko. Penyerapan sinar Uv ini menyebabkan terjadinya eksitasi electron dari ground state ke excited state. Keadaan eksitasi ini tidak stabil dan menyebabkan electron kembali ke keadaan dasarnya (ground state). Besarnya energy pengabsorpsi akan di deteksi oleh detector dan muncul sebagai spectra sehingga dapat diketahui panjang gelombangnya. Dalam percobaan ini digunakan Cu(II) digunakan sebagai ion pusat karena atom Cu(II) tersebut termasuk atom golongan transisi yang memiliki orbital d yang tidak terisi penuh, sehingga mampu membentuk senyawa kompleks dengan mengikat ligan. Ligan yang mempunyai pasangan elektron bebas (PEB) akan mengisi kekosongan orbital d pada logam transisi dan terbentuk ikatan antara ligan dengan ion pusat dari golongan transisi tersebut. Ikatan yang terbentuk antara logam transisi dengan ligan merupakan ikatan kovalen koordinasi, dimana terjadi pemakaian pasangan elektron bersama-sama untuk menjadi stabil. Molekul 𝐻2 𝑂

dapat digantikan oleh molekul 𝑁𝐻3 karena 𝑁𝐻3 memiliki energy yang lebih besar untuk mengikat atom pusat. Urutan kekuatan ligan sebagai berikut : 𝐵𝑟 − < 𝐶𝑙 − < 𝐶𝑁𝑆 − < 𝐻2 𝑂 < 𝑁𝐻3 < 𝑁𝑂2− (Vogel. 1990) Unsur Cu yang berada di golongan transisi memiliki orbital d yang tidak terisi penuh, dengan konfigurasi electron sebagai berikut : : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9

29Cu

2+

29Cu

: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s0 3d9

Oleh karena itu untuk mengetahui kekuatan ligan pada kompleks Cu2+ digunakan Kristal CuSO4.5 𝐻2 𝑂 yang dilarutkan dalam sejumlah air.

Terjadi pembentukan kompleks

[Cu(H2O)6]2+ sesuai dengan reaksi berikut: Cu2+ + 6 H2O

[Cu(H2O)6]2+

Sehingga hibridisasi yang terjadi pada kompleks [Cu(H2O)6]2+ adalah sp3d2. Pada percobaan ini dilakukan penambahan NH4Cl untuk mencegah terjadinya endapan Cu(OH)2, pada percobaan ini konsentrsi NH3 akan memberikan pengaruh terhadap kompleks yaitu pada panjang gelombang dalam absorbansi maskimum. Dimana pada percobaan ini dilakukan dalam lima variasi larutan kompleks yaitu [Cu(H2O)6]2+, [Cu(NH3)(H2O)5]2+, [Cu(NH3)2(H2O)4]2+, [Cu(NH3)3(H2O)3]2+, dan [Cu(NH3)4]2+. 

[Cu(H2O)6]2+. Larutan ini dibuat dengan melarutkan sejumlah CuSO4.5 𝐻2 𝑂 kedalam 50 ml akuades sampai diperoleh larutan berwarna biru muda bening, dimana pada tahap ini terjadi reaksi : Cu2+ + H2O

[Cu(H2O)6]2+

Pada saat diuji Uv-vis panjang gelombang 500nm-900nm larutan ini memiliki dua puncak dengan nilai λ sebesar 788,5 nm dan 536,5 nm dengan absorbansi sebesar 0,5446 dan 0,4160. 

[Cu(NH3)(H2O)5]2+. Larutan ini dibuat dengan mereaksikan antara CuSO4.5H2O dengan NH4OH 1 M dan diperoleh larutan homogen berwarna biru hijau. Reaksi yang terjadi adalah : [Cu(H2O)6]2+ + NH3

[Cu(NH3)(H2O)5]2+.

Pada saat diuji Uv-vis dengan panjang gelombang 500nm-900nm larutan ini memiliki nilai λ sebesar 808,0 nm dengan absorbansi sebesar 0,5476. 

[Cu(NH3)2(H2O)4]2+. Larutan ini dibuat dengan mereaksikan antara CuSO4.5H2O dengan NH4OH 2 M dan diperoleh larutan homogen berwarna biru muda. Reaksi yang terjadi adalah :

[Cu(NH3)(H2O)5]2+ + NH3

[Cu(NH3)2(H2O)4]2+

Pada saat diuji Uv-vis dengan panjang gelombang 500nm-900nm larutan ini memiliki nilai λ sebesar 647,5 nm dengan absorbansi sebesar 0,2516. 

[Cu(NH3)3(H2O)3]2+. Larutan ini dibuat dengan mereaksikan antara CuSO4.5H2O dengan NH4OH 3 M dan diperoleh larutan homogen berwarna biru pekat. Reaksi yang terjadi adalah : [Cu(NH3)2(H2O)4]2+ + NH3

[Cu(NH3)3(H2O)3]2+

Pada saat diuji Uv-vis dengan panjang gelombang 500nm-900nm larutan ini memiliki nilai λ sebesar 646,5 nm dengan absorbansi sebesar 0,9366. 

[Cu(NH3)6]2+. Kompleks ini dibuat dengan mereaksikan CuSO4.5H2O dengan NH4OH 3 M secara berlebih agar semua molekul air yang terkoordinasi pada atom pusat Cu (II) terleps dan digantikan oleh ligan NH3 . pada tahap ini terjadi reaksi : [Cu(H2O)6]2+ + 6 NH3

[Cu(NH3)6]2+

Pada saat diuji Uv-vis dengan panjang gelombang 500nm-900nm larutan ini memiliki nilai λ sebesar 617,5 nm dengan absorbansi sebesar 1,2368. Sebelum menggunakan spektrofotometer, alat tersebut harus di blanko terlebih dahulu dengan aquades, agar nilai λ yang nilai λ dihasilkan atau yang diukur oleh spektofotometer merupakan nilai λ dari larutan yang ingin diketahui nilai λ dan energinya. Penggunaan aquades sebagai blanko karena pelarut yang digunakan sebelumnya adalah aquades. Menurut teori, kompleks Cu akan menghasilkan 1 kali transisi untuk menghasilkan 1 puncak. Namun pada pengujian dengan larutan kompleks [Cu(H2O)6]2+ dihasilkan dua puncak, hal ini disebabkan karena larutan belum murni atau terdapat endapan Cu(OH)2. Cu seharusnya memiliki satu puncak karena Cu memiliki orbital d9 yang tersplit menjadi Eg ( 2 kelompok orbital yang simetris dan pas terkena tabrakan ligan) dan T2g ( 3 kelompok orbital yang simetris dan tidak pas terkena tabrakan ligan). Besar energy dapat dihitung dengan pesamaan : 𝑐

E= ƛ ℎ Dari hasil perhitungan didapatkan besar energy yang semakin naik diringi dengan naiknya konsentrasi, hal ini sesuai dengan teori bahwa konsentrasi ligan yang ditambahkan sebanding dengan energy yang dihasilkan.

VIII.

KESIMPULAN

Ligan NH3 lebih kuat dibandingkan dengan ligan H2O, karena adanya ligan NH3

-

menyebabkan nilai λ maksimum bergeser menjadi lebih pendek yang menandakan energy lebih besar karena hubungan antara nilai λ dengan energy adalah berbanding terbalik. Dimana besar penurunan nilai λ dan kenaikan energy akan sebanding dengan besarnya konsentrasi ligan NH3.

IX.

DAFTAR PUSTAKA Effendy. 2007. Perspektif Baru Kimia Koordinasi Jilid 1. Malang : Bayumedia Publishing. Harizal, Rifai. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia.Jakarta : UI Press Sugiyarto, Kristian. H. 2003. Kimia Anorganik II. Yogyakarta : UNJ Sukardjo. 1985. Kimia Koordinasi. Jakarta: PT. Bina Aksara. Syukri. 1999. Kimia Dasar 3. ITB Press. Bandung. Vogel. 1990. Analisis Anorganik Kuanlitatif Makro dan Semimikro Edisi V. Jakarta : PT Kaiman Media Pustaka.

Lampiran Perhitungan Kompleks [Cu(H2O)6]2+. Menurut percobaan : λ = 788,5 nm Energi = h c / λ = 6,626 x 10-34 x 3 x 108 / 788,5 x 10-9 = 2,521 x 10-19 J Kompleks [Cu(NH3)(H2O)5]2+ Menurut percobaan : λ = 808,0 nm Energi = h c / λ = 6,626 x 10-34 x 3 x 108 / 808,0 x 10-9 = 2,46 x 10-19 J Kompleks [Cu(NH3)2(H2O)4]2+ Menurut percobaan : λ = 647,5 nm Energi = h c / λ = 6,626 x 10-34 x 3 x 108 / 647,5 x 10-9 = 3,069 x 10-19 J Kompleks [Cu(NH3)3(H2O)3]2+ Menurut percobaan : λ = 646,5 nm Energi = h c / λ = 6,626 x 10-34 x 3 x 108 / 646,5 x 10-9 = 3,075 x 10-19 J Kompleks [Cu(NH3)6]2+. Menurut percobaan : λ = 617,5 nm Energi = h c / λ = 6,626 x 10-34 x 3 x 108 / 617,5 x 10-9 = 3,219 x 10-19 J