I. PENDAHULUAN
A. Deskripsi Singkat
Bab ini akan membahas pembentukan ikatan, geometri dan sifat magnetik senyawa kompleks ditinjau dari Teori Ikatan Valensi. Berdasarkan teori ini orbital-orbital atom atau ion pusat sebelum menerima pasangan elektron bebas dari ligan akan mengalami hibridisasi.
B. Relevansi
Bab ini terkait erat dengan materi pada bab sebelumnya. Pemahaman mahasiswa terhadap bab ini akan memudahkan mereka dalam mempelajari Teori Medan Kristal yang akan dibahas pada bab selanjutnya.
C. Kompetensi Dasar
Setelah mempelajari bab ini diharapkan mahasiswa dapat:
1. Menjelaskan pembentukan senyawa kompleks melalui Teori Ikatan Valensi.
2. Menuliskan hibridisasi dari suatu senyawa kompleks.
3. Meramalkan sifat kemagnetan dari suatu senyawa kompleks.
4. Meramalkan bentuk molekul senyawa kompleks
II. PENYAJIAN
A. Uraian Materi
Teori ikatan valensi dikembangkan oleh pauling. Berdasarkan teori ini senyawa koordinasi dibentuk dari reaksi antara asam Lewis (atom atau ion pusat) dengan basa Lewis (ligan) melalui ikatan kovalen koordinasi antara keduanya. Di dalam senyawa koordinasi atau senyawa kompleks atom atau ion pusat memiliki bilangan koordinasi tertentu. Geometri senyawa koordinasi dengan bilangan koordinasi 2, 3, 4 dan 6 diberikan pada table di bawah ini.
Tabel 3.1 Geometri senyawa kompleks dengan beberapa bilangan koordinasi
| Bilangan Koordinasi | Geometri | Contoh |
| 2 | Linear | [Ag(NH3)2]+, [Cu(CN)2]- |
| 3 | Segi tiga datar | [HgCl3]-, [AgBr(PPh3)2] |
| 4 | Tetrahedral | [FeCl4]2-, [Zn(NH3)4]2+ |
| 4 | Bujur sangkar | [Ni(CN)4]2-, [Pt(CN)4]2- |
| 5 | Trigonal bipiramidal | [CuCl5]3-, [Fe(CO)5] |
| 6 | Octahedral | [CoF6]3-, [Fe(CN)6]3- |
Berdasarkan Teori Ikatan Valensi, geometri dari senyawa kompleks berhubungan erat dengan geometri orbital-orbital dari atom-atom atau ion pusat yang digunakan dalam pembentukan ikatan. Apabila diperhatikan contoh-contoh pada tabel di atas, tampak bahwa geometri senyawa atau ion kompleks tersebut tidak ada yang menyerupai geometri 3 orbital p, atau geometri 5 orbital d. dengan demikian dapat disimpulkan bahwa dalam pembentukan ikatan kovalen koordinasi atom atau ion pusat menggunakan orbital-orbital hibrida yang dibentuk melalui proses hibridisasi.
Hibridisasi adalah proses pembentukan orbital-orbital hibrida dengan tingkat energi yang sama dari orbital-orbital atom yang jenis dan tingkat energinya berbeda. Jumlah orbital hibrida yang terbentuk adalah sama dengan jumlah orbital atom-atom yang terlibat dalam hibridisasi. Di bawah ini diberikan beberapa contoh hibridisasi orbital-orbital atom atau ion pusat beserta geometri orbital-orbital hibrida yang diperoleh:
Tabel 3.2 Contoh-Contoh Hibridisasi Dalam Senyawa Kompleks
| Hibridisasi | Orbital Atom Yang Terlibat | Geometri Orbital Hibrida | Contoh |
sp | 1 orbital s dan 1 orbital p | Linear | [Cu(CN)2]-, [Ag(NH3)2]+ |
| sp2 | 1 orbital s dan 2 orbital p | segitiga datar | [HgCl3]-, [AgBr(PPH3)2] |
| sp3 | 1 orbital s dan 3 orbital p | Tetrahedral | [FeCl4]2-, [Zn(NH3)4]2+ |
| Hibridisasi | Orbital Atom Yang Terlibat | Geometri Orbital Hibrida | Contoh |
| dsp2 | 1 orbital d 1 orbita s dan 2 orbital p | Bujursangkar | [Ni(CN)4]2-, [Cu(NH3)4]2+ |
| dsp3 atau sp3d | 1 orbital d 1 orbita s dan 3 orbital p | trigonal bipiramidal | [CuCl5]3-, [Fe(CO)5] |
| d2sp3 atau sp3d2 | 2 orbital d 1 orbita s dan 3 orbital p | oktahedral | [CoF6]3-, [Fe(CN)6]3- |
Dalam menjelaskan pembentukan ikatan pada senyawa kompleks, orbital-orbital hibrida dari atom atau ion pusat digambarkan dengan kotak, lingkaran atau garis. Gambar orbital yang berupa kotak digunakan dalam modul ini. Berikut diberikan contoh-contoh pembentukan ikatan pada senyawa kompleks dengan bilangan koordinasi 2 sampai 6.
Contoh 1: Ion Kompleks [Cu(CN)2]-
| Konfigurasi elektron dari: Keadaan dasar atom Cu Keadaan dasar ion Cu+ Hibridisasi ion Cu+ [Cu(CN)2]- | 3d 4s 4p
3d 4s 4p = [Ar] 3d 4s 4p = [Ar]
Hibridisasi sp = [Ar]
Dua pasang elektron bebas didonorkan oleh 2 ligan CN- |
Contoh 2. senyawa kompleks [AgBr(PPh3)2
| Konfigurasi elektron dari : Keadaan dasar atom Ag Keadaan dasar ion Ag+ Hibridisasi ion Ag+ [AgBr(PPh3)2] | 4d 5s 5p
4d 5s 5p = [Kr] 4d 5s 5p
Hibridisasi sp2
3 pasang elektron bebas didonorkan oleh 1 ligan Br- dan 2 ligan PPh3 |
Contoh 3. Ion kompleks [NiCl4]2-
| Konfigurasi elektron dari: Keadaan dasar atom Ni Keadaan dasar ion Ni2+ Hibridisasi ion Ni+ [NiCl4]2- | 3d 4s 4p
3d 4s 4p = [Kr] 3d 4s 4p = [Kr]
Hibridisasi sp2
4 pasang elektron bebas didonorkan oleh 4 ligan Cl- |
Contoh 4. ion kompleks [CoF6]3-
| konfigurasi elektron dari: Keadaan dasar atom Cu Keadaan dasar ion Cu2+ Hibridisasi ion Cu2+ [CuCl5]3- | 4d 5s 5p
3d 4s 4p
3d 4s 4p 4d = [Ar]
Hibridisasi sp3d
5 pasang elektron bebas didonorkan oleh 5 ligan Cl- |
Contoh 5. ion kompleks [CoF6]3-
| Konfigurasi elektron dari: Keadaan dasar atom Co Keadaan dasar ion Co3+ Keadaan tereksitasi ion Co3+ Hibridisasi ion Co3+ [Co(NH3)6]3+ | 3d 4s 4p
3d 4s 4p = [Ar] 3d 4s 4p = [Ar] 3d 4s 4p = [Ar]
Hibridisasi d2 sp3
6 pasang elektron bebas didonorkan oleh 6 ligan NH3 |
Kompleks [Co(NH3)6]3+ bersifat diamagnetik karena semua elektron yang ada sudah berpasangan.
Pada proses hibridisasi ion kompleks [CoF6]3- menggunakan 2 orbital 4d sedangkan ion kompleks [Co(NH3)6]3+ menggunakan 2 orbital 3d. Karena orbital 4d letaknya di luar dari orbital 3d maka kompleks [CoF6]3- disebut kompleks dengan orbital luar (outer orbital complex) sedangkan komleks [Co(NH3)6]3+ disebut kompleks dengan orbital dalam (inner orbital complex).
Pertanyaan yang sering muncul adalah: “Kapan elektron-elektron yang ada pada orbital d ion pusat dipasangkan dan kapan tidak dipasangkan?” dalam hal ini dipasangkan atau tidaknya elektron-elektron tersebut adalah tergantung pada fakta eksperimen yang ada. Apabila dari eksperimen diperoleh bahwa suatu senyawa atau ion kompleks bersifat diamagnetik maka atom atau ion pusat yang ada: (1) memiliki orbital d atau orbital lain telah terisi penuh atau (2) memiliki orbital d atau orbital lain yang belum terisi penuh tetapi semua elektron yang ada dalam keadaan berpasangan. Pada kasus nomor 2 dalam menjelaskan pembentukan ikatan kovalen koordinasi antara ligan dengan atom atau ion pusat dilibatkan tahap eksitasi. Eksitasi ini cenderung terjadi apabila ligan yang ada merupakan ligan kuat seperti CN-, akan tetapi faktor yang mempengaruhi eksitasi tidak hanya jenis ligan. Banyak faktor lain yang berpengaruh diantaranya adalah jumlah ligan, jenis ion atau atom pusat dan geometri kompleks yang ada.
Pertanyaan lain yang muncul adalah: “apakah dengan terjadinya eksitasi akan selalu dihasilkan kompleks yang bersifat diamagnetik?” Dalam hal ini tidak selalu kompleks yang terjadi bersifat diamagnetik. Apabila jumlah elektron pada orbital d atom atau ion pusat yang ada adalah 3, 4, 5 atau 7 maka meskipun terjadi eksitasi kompleks yang terbentuk tetap bersifat paramagnetik seperti contoh berikut.
Contoh 7 : ion kompleks [Fe(NH3)6]3+
Konfigurasi elektron dari :
3d 4s 4p
Keadaan dasar atom Fe = [Ar]
3d 4s 4p
Keadaan dasar ion Fe3+ = [Ar] = [Ar]
3d 4s 4p
Keadaan tereksitasi ion Fe3+ = [Ar]
3d 4s 4p
Hibridisasi ion Fe3+ = [Ar]
Hibridisasi d2sp3
[Fe(NH3)6]3+ = [Ar]
6 Pasang Elektron Bebas
didonorkan oleh 6 Ligan CN-
Pada ion [Fe(NH3)6]3+ terdapat sebuah elektron yang tidak berpasangan pada orbital d ion pusat sehingga kompleks tersebut bersifat paramagnetik.
Sampai sekitar tahun 1943 yang lalu teori ikatan valensi merupakan satu-satunya teori yang digunakan oleh para pakar kimia anorganik dalam menerangkan geometri dan kemagnitan senyawa kompleks meskipun demikian teori ini memiliki kelemahan, yaitu:
1. Tidak dapat menjelaskan gejala perubahan kemagnetan senyawa kompleks karena perubahan temperatur.
2. Tidak dapat menjelaskan warna atau spektra senyawa kompleks
3. Tidak dapat menjelaskan kestabilan senyawa kompleks
Adanya kelemahan dari teori ikatan valensi memungkinkan digunakannya teori lain yang dapat menjelaskan ketiga fakta di atas. Salah satu teori tersebut adalah teori
B. Soal-Soal Latihan
1. Jelaskan mengapa ion kompleks [Ni(NH3)4]2+ bersifat paramagnetik sedangkan [Ni(CN)4]2- bersifat diamagnetik. Berikan geometri dari ion-ion kompleks tersebut.
2. Ion-ion kompleks [FeCl6]3- dan [Fe(CN)6]3- bersifat paramagnetik. Sebuah ion merupakan kompleks dengan spin tinggi, sedangkan yang lain merupakan kompleks dengan spin rendah. Tunjukkan ion-ion tersebut dan jelaskan fakta-fakta yang ada.
3. Pada senyawa kompleks [Pt(NH3)4][CoCl4] sebuah ion bersifat diamagnetik sedangkan ion yang lain bersifat paramagnetik. Jelaskan fakta tersebut dan berikan geometrinya.
C. Petunjuk Jawaban Latihan
Untuk menjawab soal-soal latihan, pelajarilah contoh-contoh yang sudah disajikan dalam uraian bab ini. Jika dalam suatu orbital hibrida masih terdapat elektron yang tidak berpasangan, maka kompleks yang dibentuk bersifat paramagnetik. Sebaliknya jika semua elektron dalam orbital sudah berpasangan maka, kompleks tersebut bersifat diamagnetik. Geometri senyawa kompleks tetap mengikuti pedoman penentuan bentuk molekul untuk senyawa-senyawa kovalen. Misalnya untuk hibridisasi sp, geometrinya adalah linear, sp3, tertahedral, sp3d2, oktahedral, dan sp3d, trigonal bipiramidal.
D. Rangkuman
Salah satu teori yang digunakan untuk menjelaskan pembentukan ikatan, geometri dan sifat magnetik senyawa kompleks adalah teori ikatan valensi. Berdasarkan teori ini orbital-orbital atom atau atau ion pusat sbelum menerima pasangan elektron bebas dari ligan akan mengalami hibridisasi. Hibridisasi merupakan pembentukan orbital-orbital hibrida yang tingkat energinya sama dari orbital-orbital atom yang sejenis dan tingkat energinya berbeda. Orbital-orbital hibrida tersebut akan diisi oleh pasangan-pasangan elektron bebas atau elektron π yang berasal dari ligan. Geometri senyawa kompleks yang terbentuk dapat diterangkan berdasarkan hibridisasi yang terlibat dalam pembentukan orbital-orbital hibridanya.
III. PENUTUP
A. Tes Formatif
1. 1. Ion kompleks berikut yang pembentukannya melibatkan hibridisasi sp3 adalah
a. [NiCl4]2- (tetrahedral) c. [PtCl4]2- (bujur sangkar)
b. [Ni(CN)4]2- (bujur sangkar) d. [Pt(NH3)4]2+ (bujur sangkar)
2. Ion kompleks pada soal nomor 1 yang bersifat paramagnetik adalah:
a. [NiCl4]2- c. [NiCl4]2- dan [Ni(CN)4]2-
b. [NiCl4]2- dan [PtCl4]2- d. [PtCl4]2- dan [Pt(NH3)4]2+
3. Ion kompleks berikut yang pembentukannya melibatkan hibridisasi dsp2 adalah:
a. [Ni(CN)4]2- (bujur sangkar) c. [Ni(NH3)4]2+ (tetrahedral)
b. [Zn(NH3)4]2+ (tetrahedral) d. [FeCl4]2- (tetrahedral)
4. Ion kompleks pada soal nomor 3 yang bersifat diamagnetik adalah:
a. [Ni(CN)4]2- c. [Ni(CN)4]2- dan [Ni(NH3)4]2+
b. [Ni(CN)4]2- dan [Zn(NH3)4]2+ d. [Zn(NH3)4]2+ dan [FeCl4]2-
5. Sifat paramagnetik tertinggi terdapat pada ion:
a. [Ni(NH3)4]2+ c. [FeCl4]2-
b. [Zn(NH3)4]2+ d. [Ni(CN)4]2-
6. Ion kompleks dibawah ini pembentukannya melibatkannya proses eksitasi adalah:
a. [NiCl4]2- c. [Zn(NH3)4]2+
b. [FeCl4]2- d. [PtCl4]2-
7. Ion kompleks dengan bentuk oktahedral dibawah ini yang pembentukannya melibatkan hibridisasi sp3d2 adalah:
a. [Co(CN)6]3- c. [Co(en)3]3+
b. [Co(NH3)6]3+ d. [CpF6]3-
8. Ion kompleks pada soal nomor 7 yang bersifat diamagnetik adalah:
a. [Co(CN)6]2- dan [CoF6]3-
b. [Co(NH3)6]3+ dan [Co(en)3]3+
c. [Co(CN)6]2- dan [Co(en)3]3+
d. [Co(CN)6]3-, [Co(NH3)6]3+ dan [Co(en)3]3+
9. Ion kompleks pada soal nomor 7 yang bersifat paramagnetik adalah:
a. [Co(CN)6]3- c. [Co(en)3]3+
b. [Co(NH3)6]3+ d. [CoF6]3-
10. Ion kompleks dengan bentuk oktahedral dibawah yang pembentukannya melibatkan hibridisasi d2sp3 adalah:
a. [Fe(H2O)6]3+ c. [CoF6]3-
b. [Fe(CN)6]3- d. [Ti(H2O)6]3+
11. Pada soal 10 ion kompleks yang bersifat paramagnetik adalah:
a. [Fe(H2O)6]3+ dan [Fe(CN)6]3- c. [Fe(H2O)6]3+ dan [Ti(H2O)6]3+
b. [CoF6]3- dan [Ti(H2O)6]3+ d. [Fe(H2O)6]3+, [CoF6]3- dan [Ti(H2O)6]3+
12. Pembentukan ion kompleks oktahedral dibawah yang tidak melibatkan proses eksitasi adalah:
a. [Fe(CN)6]3-
b. [Co(CN)6]3-
c. [Cr(CN)6]3-
d. [CoF6]3-
13. Ion kompleks di bawah berbentuk linear, kecuali:
a. [Ag(NH3)2]+ c. [Cu(CN)2]-
b. [Ag(CN)2]- d. [HgCl3]-
14. Pernyataan dibawah yang salah adalah:
a. pembentukan ion [FeCl4]2- melibatkan hibridisasi dsp2
b. pembentukan ion [PtCl4]2- melibatkan hibridisasi dsp2
c. pembentukan ion [HgCl3]- melibatkan hibridisasi sp2
d. pembentukan ion [CuCl5]2- melibatkan hibridisasi sp3d
15. Pembentukan kompleks yang melibatkan proses eksitasi akan menghasilkan:
a. kompleks yang selalu bersifat paramagnetik
b. kompleks yang selalu bersifat diamagnetik
c. kompleks yang bersifat diamagnetik atau paramagnetik
d. jawaban a, b dan c salah semua
B. Umpan Balik dan Tindak Lanjut
Untuk mengetahui tingkat keberhasilan anda dalam menjawab soal-soal yang ada, bandingkan hasil jawaban anda dengan kunci jawaban dibagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian gunakan rumus dibawah untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi ini. rumus:
Tingkat penguasaan = Jumlah jawaban yang benar x 100%
Jumlah soal tes formatif
Arti tingkat penguasaan yang anda capai:
90% - 100% = baik sekali
80% - 90% = baik
70% - 80% = sedang
< 69% = kurang
jika anda mencapai tingkat penguasaan 80% ke atas. Anda dapat malanjutkan ke kegiatan belajar selanjutnya. Tetapi jika tingkat penguasaan anda masih dibawah 80% sebaiknya anda mengulang Kegiatan Belajar ini dengan sungguh-sungguh, terutama bagian yang belum anda kuasai.
C. Kunci Jawaban
Untuk menjawab soal-soal tes formatif dapat dilakukan dengan pola seperti pada contoh-contoh dalam uraian materi di atas. Sifat magnetik dari senyawa kompleks dapat diramalkan berdasarkan ada atau tidaknya elektron yang tidak berpasangan pada orbital-orbital atom atau ion pusat. Bila terdapat electron yang tidak berpasangan maka senyawa kompleks bersifat paramagnetik, dan bila tidak terdapat electron yang tidak berpasangan maka senyawa kompleks bersifat diamagnetik.
1. a 6. d 11. b
2. a 7. d 12. d
3. a 8. d 13. d
4. b 9. d 14. a
5. c 10. b 15. c
DAFTAR PUSTAKA
Brady, J. E., Russell, J. W., and Holum, J. R. 2000. Chemistry Matter and Its Change,3rdEd. New York: Jhon Wiley & Sons, Inc.
Companion, A. L. 1964. Chemical Bonding. New York: McGraw-Hill Book Company.
Cotton, F. A. and Wilkinson, G. 1980. Advanced Inorganic Chemistry, a Comprehensive Text, 4th Ed. New York: Jhon Wiley & Sons.
DeKock, R. L. and Gray, H. B. 1980. Chemical Structure and Bonding. Menlo Park: The Benjamin/Cummings Publishing Company.
Douglas, B. E., Mc Daniel, D. H., and Alexander, J.J. 1983. Problems for Inorganic Chemistry. New York: Jhon Wiley & Sons, Inc.
Effendi. 1998. Kimia Koordinasi. Malang: FMIPA IKIP Malang
Effendi. 2003. Teori VSEPR dan Kepolaran Molekul. Malang: Bayu Media Publishing.
Huheey, J. E., Keiter, E. A., R. L. 1993. Inorganic Chemistry, Principles of Structure and Reactivity, 4th Ed. New York: Harper Collins College Publisher.
Sugiyarto, K.H. 2000. Kimia Anorganik, Dasar-Dasar Kimia Anorganik. Yogyakarta: FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
SENERAI
Hibridisasi : proses pembentukan orbital-orbital hibrida dengan tingkat energi yang sama dari orbital-orbital atom yang jenis dan tingkat energinya berbeda.
Orbital hibrida : orbital yang diperoleh dari proses hibridisasi.
Paramagnetik : sifat magnetik dari suatu senyawa yang sedikit tertarik oleh
Diamagnetik : sifat magnetik dari suatu senyawa yang lebih kuat tertarik oleh
Eksitasi (promosi) : (a) transisi elektron dari suatu orbital ke orbital lain yang tingkat energinya lebih tinggi; (b) suatu proses yang menyebabkan terjadinya perubahan tingkat energi elektronik suatu atom dari tingkat energi keadaan dasar ke keadaan dengan tingkat energi yang lebih tinggi.
makasii.. membantu sekali..
BalasHapus