Senyawa Koordinasi

Senyawa Koordinasi

Senyawa koordinasi terdiri dari ion kompleks dan ion lain untuk menetralkan muatannya (ion counter). Ion kompleks terdiri dari atom pusat (logam atau transisi) yang berikatan dengan ion lain yang disebut ligan.

Contoh senyawa kompleks, gambar perspektif dan rumus kimianya sebagai berikut:

Berdasarkan gambar di atas:

[Co(NH ₃ )₆]CI ₃ → [Co(NH ₃ )₆]³⁺ + 3CI ^–

Bentuk geometri: oktrahedral.

[Co(NH ₃ )₆]³⁺ sebagai ion kompleks yang bermuatan positif.

CI ^– sebagai ion penetralnya atau ion counter.

·         Senyawa kompleks bereaksi seperti elektrolit dalam air, kedua ion memisah.

·         Ion kompleks bereaksi seperti ion poliatomik, atom pusat dan ligannya tetap berikatan.

Ion kompleks: Bilangan Koordinasi, Bentuk Geometri dan Ligan

Bilangan Koordinasi

Bilangan koordinasi adalah jumlah ion ligan yang berikatan dengan atom pusat.

Contoh:

Pada ion kompleks [Co(NH ₃ )₆]³⁺ , bilangan koordinasi Co³⁺ adalah 6 karena terikat oleh 6 atom ligan (NH₃).

Kebanyakan bilangan koordinasi adalah 6.

Bentuk Geometri

Bentuk geometri dari ion kompleks tergantung dari jumlah bilangan koordinasi dan sifat ion metal. Seperti terlihat pada tabel berikut.

Atom Donor Tiap Ligan.

Ligan mendonor pasangan elektron ke ion logam, sehingga membentuk ikatan kovalen.

Ligan diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom donor yang mengikat atom pusat.

Rumus Dan Tata Nama Senyawa Kompleks

Penulisan rumus senyawa kompleks:

1.      Kation ditulis sebelum anion.

2.      Muatan kation seimbang dengan anion.

3.      Ion kompleks ditulis dalam tanda kurung besar, ligan netral ditulis sebelum ligan anion.

      Kation kompleks mempunyai ion pusat negatif.

Contoh: [Co(NH₃)₄Cl]CI

Ion counter: Cl^-

Ion kompleks: [Co(NH₃)₄Cl₂]⁺ (kation kompleks)

Muatan Co:

 (ion pusat bermuatan negatif)

      Anion kompleks mempunyai ion pusat positif.

Contoh: K₂[Co(NH₃)CI ₄]

Ion counter: K⁺

Ion kompleks: [Co(NH₃)CI₄]^2- (anion kompleks)

Muatan Co:

 (ion pusat bermuatan positif)

Tata Nama Senyawa Kompleks

1.      Kation ditulis sebelum anion.

2.      Dalam ion kompleks ligan diberi nama urut abjad, sebelum ion logam.

3.      Ligan netral menggunakan nama molekul, ligan anion diberi akhiran –ida atau –o.

4.      Awalan numerik menunjukkan jumah ligan, tidak mempengaruhi urutan nama.

5.      Iom logam ditulis dengan bilangan oksidasi di dalam kurung, jika memunyai lebih dari satu bilangan oksidasi.

6.      Pada anion kompleks ion logam diberi akhiran –ate.

Contoh:

K[Pt(NH₃)CI₅] diberi nama “Potassium Amminepemachloroplatinate(IV) “

Sejarah Alfred Werner dan Teori Koordinasi

Werner mengukur daya konduktivitas senyawa dengan cara melarutkannya dalam aquadest.

Werner mendapati ion Cl^- dan Ag⁺, tetapi NH₃ tidak terurai, kemudian para kimiawan mengemukakan struktur rantai seperti pada senyawa organik. Namu teori ini tidak cukup kuat.

Ide baru Werner:

Ion logam pusat dikelilingi oleh molekul ataupun anion dengan jumlah ikatan kovalen yang konstan. Ion kompleks bermuatan, dan menjadi netral dengan berikatan dengan ion lain.

1.      Valensi Primer

Valensi primer atau bilangan oksidasi adalah muatan positif dari logam dan harus dinetralkan oleh muatan negatif dengan jumlah yang setara.

Contoh: CoCl₃ , Co³⁺ menjadi netral karena berikatan dengan 3 ion Cl^-.

2.      Valensi Sekunder

Valensi sekunder atau bilangan koordinasi adalah jumlah total ligan atau anion yang terhubung dalam ion kompleks.

Isomer pada Senyawa Kompleks

Isomer adalah senyawa dengan rumus kimia sama tetapi mmpunyai sifat atau susunan yag berbeda.

Isomer konstitusional:

Isomer konstitusional yaitu atom-atom sama yang terhubung dengan cara yang beda.

1.      Isomer Koordinasi

Perubahan komposisi ion kompleks tetapi masih dalam satu senyawa.

Contoh: [Pt(NH₃)₄Cl₂](NO₂)₂ dengan [Pt(NH₃)4(NO ₂)₂]Cl₂.

2.      Isomer Hubungan (Isomer Linkage)

Komposisi ion kompleks sama tetapi ikatan dengan atom ligan berbeda.

Contoh: [Co(NH₃)₅(NO₂)]Cl₂ dengan  [Co(NH₃)₅(ONO)]Cl₂.

Isomer Stereo:

Isomer Stereo yaitu senyawa yang mempunyai ikatan atom-atom sama tetapi susunan ruangnya berbeda.

1.      Isomer Geometri (Cis Trans)

Atom-atom tersusun berbeda secara ruang atau geometri terhadap ion logam pusatnya.

Cis: Ligan yang sama bersebelahan.

Trans: Ligan yang sama bersebrangan.

Contoh: 

A.    Senyawa cis-trans dari senyawa koordinasi [Pt(NH₃)₂CI₂] dengan bentuk segiempat planar.

B.     Senyawa cis-trans dari senyawa koordinasi [Co(NH₃)₄C1₂]⁺  dengan bentuk oktahedral.

2.      Isomer Optik

Senyawa ini secara fisik sama tetapi mempunyai arah rotasi pada bidang cahaya polarisasi yang berbeda. Banyak terdapat pada ion kompleks oktahedral. Satu isomer menunjukkan darah polarisasi d (dekstro) yaitu putar kanan. Dan isomer lainnya menunjukkan  (levo) yaitu putar kiri. Hal ini berdasarkan percobaan. Kedua struktur tersebut saling terbalik (mirror image).

Contoh:

Teori Dasar Ikatan

dan Sifat Senyawa Kompleks

Aplikasi Teori Ikatan Valensi pada Ion Kompleks

Ligan mendonor pasangan elektron dan ion logam menerimanya untuk membentuk ikatan kovalen pada ion kompleks. Jika satu atom dalam ikatan menyumbang seluruh elektron maka disebut ikatan kovalen koordinasi.

            Jumlah dan tipe orbital-orbital hibrid ion logam yang ditempati oleh pasangan ligan menentukan bentuk geometri dari ion kompleks.

Oktahedral kompleks

Enam energi terendah mengosongi orbital ion Cr³⁺  dan menjadi orbital hibrid d²sp³ yang ekuivalen terdapat disudut oktahedron. Enam molekul NH₃ mengisi dengan menyumbang nitrogen. Elektron tidak berpasangan 3d mengakibatkan terbentuknya ion kompleks paramagnetik.

Segiempat Planar Kompleks

Terbentuk dari ion dengan konfigurasi d⁸. Senyawa ini bersifat diamagnetik karena tidak ada ion yang tidak berpasangan. Orbital 3d digunakan untuk mengumpulkan energi guna membentuk ikatan pada orbital hibrid. Energi ini lebih besar daripada energi yang dibutuhkan untuk mengatasi dorongan dari pasangan elektron 3d.

Dua elektron tidak berpasangan pada orbital 3d berpasangan dan membebaskan satu orbital 3d (hibridisasi) membentuk orbital dsp². Terisi oleh elektron tidak berpasangan dari ligan CN^-.

Tetrahedral Kompleks

 Ion logam yang mengisi penuh orital 3d sering membentuk kompleks berbentuk tetahedralGabungan satu orbital 4s dan 3 orbital 4d membentuk orbital hybrid sp³ untuk menerima pasangan elektron dari ligan OH.

Teori Medan Kristal

Menjelaskan warna dan sifat magnet secara jelas dan menjelaskan sedikit tentang ikatan logam dengan ligan. Teori ini menyoroti pengaruh dari energi orbital d ion logam sebagai penerima ligan.

Warna

Cahaya putih adalah radiasi elektomagnetik yang terdiri dari semua panjang gelombang cahaya tampak. Sebuah benda mempunyai warna yang khusus karena benda merefleksi atau mentransmit cahaya dari warna. Jadi jika beda menyerap semua panjang gelombang kecuali hijau, cahaya yang direfleksikan masuk ke mata kita dan ditafsirkan sebagai warna hijau. Dan cahaya yang masuk ke mata kita ditafsirkan sebagai warna pelengkap dari gelombang yang diserap benda. Seperti yang terlihat pada tabel.

Pemisahan Orbital d dalam Oktahedral Ligan

Ion kompleks terbentuk dari gaya elektrostatis dari kation logam dan ligan yang bermuatan negatif. Dalam Medan kristal ligan, orbital d mengosong dengan cara yang bervariasi karena orbitalnya mempunyai orientasi yang berbeda.

Arah datangnya ligan mempengaruhi kekuatan penolakan elekton pada orbital d.

Elektron dalam orbital d pada ion logam bebas mengalami penolakan oleh bidang ligan negatif yang akan menaikkan energi pada orbital d.

Elektron pada orbital d_xy, d_yz, d_zx membentuk set t_2g diusir oleh elektron pada orbital d_x2-y2 yang embentuk set e_g.Perbedaan energi pada kedua set tersebut adalah energi pemisahan medan kristal.

Warna LogamTransisi

Warna logam transisi ditentukan oleh perbedaan energi antara set orbital t_2g dan e_g pada ion kompleks. Ketika ion menyerap cahaya tampak, elektron tereksitasi dari tingkat energi rendah t_2g ke tingkat energi tinggi e_g .

Berdasarkan energi dari cahaya yang diserap, untuk ligan, warna tergantung bilangan oksidasi ion logam dan untuk ion logam, warna tergantung ligan. Ligan dapat diurutkan berdasarkan spektrokimia dengan memperhatikan kemampuan memisahkan energi orbital d. Kita dapat menentukan suatu kompleks akan menyerap berapa besar panjang gelombang.

Gambar rangkaian spektrokimia:

Sifat Magnetik Logam Transisi

Pemisahan suatu orbital mempengaruhi jumlah elektron tidak berpasangan pada ion logam orbital d. Jika energi terisi setengah maka elektron akan memasukinya dan berpasangan (energi berpasangan). Atau elektron akan memasuki orbital kosong dengan tingkat energi yang lebih tinggi (energi pemisahan medan kristal).

Penempatan orbital dipengaruhi oleh:

1.      Ligan medan lemah dan spin kompleks tinggi.

Jumlah elektron tidak berpasangan pada ion kompleks

sama dengan jumlah ion bebas.

2.      Ligan bidang kuat dan spin kompleks rendah.

Jumlah elektron tidak berpasangan pada ion kompleks kurang dari jumlah ion bebas.

Pemisahan Medan Kristal pada Kompleks Tetahedral dan Segiempat Planar

Empat ligan di sekitar ion logam dapat mempengaruhi pemisahan orbital d. Tetapi besar dan polanya tergantung bagaimana susunan ligan apakah tetahedral atau segiempat planar.

Kompleks Tetrahedral

Diketahui energi pemisahan orbital d dengan jumlah ligan yang sama:

Penolakan minimum muncul jika ligan lebih dekat ke orbital d_xy, d_yz, d_zx  dari pada  dan d_x2-y2.

Hanya kompleks tetrahedral spin tinggi yang diketahui karena besarnya  sangat kecil.

Kompleks Segiempat Planar

Tidak ada interaksi pada sumbu y, orbital menurun tajam dan juga pada energi lainnya di sumbu z.

Hasilnya, 2 orbital d pada sumbu xy berinteraksi dengan ligan sangat kuat, oleh karena itu orbital d_x2-y2 mencapai energi tertinggi. Ion logam d⁸  bersifat diamagnetik dimana 4 pasangan elektron mengisi orbital energi terendah.

Kompleks segiempat planar mempunyai spin atau putaran yang rendah.

Silberberg, Martin S.. 1996. The Molecular Nature of Matter and Change. New York:

McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITION