PERCOBAAN VI SINTESIS SENYAWA KOMPLEKS TEMBAGA (II) ASETAT MONOHIDRAT
I. Tujuan
1. Mensintesa tembaga (II) asetat monohidrat 2. Mempelajari momen magnet ikatan logam-logam senyawa tembaga (II) asetat monohidrat
II. Landasan Teori
Senyawa kompleks dari logam-logam tanah cenderung bersifat tidak stabil dan ligan-ligan yang ada cenderung disubstitusi oleh molekul-molekul air dar udara. Sintesis senyawa kompleks biasanya dilakukan dalam tabung schlenk dibawah lindungan gas argon. Isolasi uap air yang tidak sempurna cenderung memberikan senyawa kompleks yang terkoordinasi oleh molekul-molekul air. Senyawa kompleks dari logam alkal tanah dengan ligan-ligan yang merupakan basa nitrogen menghasilkan kompleks dengan bilangan koordinasi 4 sampai 10 dengan berbagai bentuk struktur (Effendy, 1996). Dalam pelaksanaan analisis anorganik kualitatif banyak digunakan reaksireaksi 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. Pembentukan kompleks dalam analisis anorganik kualitatif sering terlihat dan dipakai untuk pemisahan dan identifikasi. Salah satu fenomena yang paling umum yang muncul bila ion kompleks terbentuk adalah perubahan warna dalam larutan. Suatu fenomena lain yang penting yang sering terlihat bila kompleks terbentuk adalah kenaikan kelarutan, banyak endapan bisa melarut karena pembentukan senyawa kompleks (Vogel, 1979).
Dalam artian luas senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk karena penggabungan dua atau lebih senyawa sederhana yang masing-masingnya dapat berdiri sendiri. Menurut warner senyawa kompleks merupakan gabungan beberapa ion logam yang cenderung berikatan koordinasi dengan zat-zat tertentu membentuk senyawa kompleks yang mantap. Zat-zat tertentu itu disebut ligan. Ligan merupakan zat yang memiliki satu atau lebih pasangan elektron bebas. Ionion logam ini cenderung jenuh baik valensi utamanya maupun valensi tambahannya. Valensi koordinasi mengarah kedalam ruangan mengelilingi ion logam pusat. Jadi proses pembentukan senyawa kompleks koordinasi adalah perpindahan saatu atau lebih pasangan elektron dari ligan ke ion logam (Rivai, 1995). Tembaga (II) asetat atau kupri asetat adalah senyawa kimia dengan rumus Cu2(CH3COO)4, atau disingkat Cu 2(OAC)4 dimana ACO- adalah ion asetat (CH3CO2-). Secara komersial senyawa ini biasanya tersedia dalam bentuk hidratnya, yang mengandung dua molekul air. Cu 2(OAC)4 berwujud padatan kristal berwarna hijau gelap, sedangkan hidratnya Cu 2(OAC)4. 2H2O berwarna hijau kebiruan. Sejak dahulu kala, beberapa senyawa tembaga asetat digunakan sebagai fungisida dan zat warna hijau. Sekarang Cu 2(OAC)4 digunakan dalam sintesis anorganik dan sebagai katalis maupun agen oksidator pada sintesis organik. Tembaga
(II)
asetat
dengan
kemurnian
tinggi
dapat
disintesis
dilaboratorium melalui serangkaian reaksi (3 tahap). Reaksi yang terbentuk adalah: CuSO4 + 4NH3 + 4CH3COOH
Cu2(OAC)4 (H2O)2 + (NH4)2SO4
Reaksi ini menghasilkan tembaga (II) asetat dalam bentuk hidrat. Untuk menghidrasinya, hasil reaksi dipanaskan pada suhu 100ºC divakum. Reaksi yang terbentuk adalah : Cu2(OAC)4. 2H2O
Cu2(OAC)4 + 2H2O (Jakson, 2010).
Salah satu sifat unsur transisi adalah mempunyai kecenderungan untuk membentuk ion kompleks atau senyawa kompleks. Ion-ion dari unsur logam transisi memiliki orbital-orbital kosaong yang dapat menerima pasangan elektron pada pembentukan ikatan dengan molekul atau anion tertentu membentuk ion kompleks. Ion kompleks terdiri dari ion logam pusat dikelilingi anion-anion atau molekul-molekul membentuk ikatan koordinasi. Ion logam pusat disebut ion pusat atau atom pusat. Anion atau molekul yang mengelilingi ion pusat disebut ligan. Banyaknya ikatan koordinasi antara ion pusat dan ligan disebut bilangan koordinasi. Ion pusat merupakan ion unsur transisi, dapat menerima pasangan elektron bebas dari ligan. Pasangan elektron bebas dari ligan menempati orbitalorbital kosong dalam sub kulit 3d, 4s, 4p, dan 4d pada ion pusat. Ligan adalah molekul atau ion yang dapat menyumbangkan pasangan elektron bebas kepada ion pusat. Ligan yang netral dan bermuatan negatif dan positif. Pemberian nama ligan disesuaikan dengan jenis ligannya. Bila ada dua macam ligan atau lebih maka diurutkan menurut abjad (Cotton and Wilkinson, 1989). Secara umum garam tembaga (I) tidak larut dalam air dan tidak berwarna. Sedangkan garam-garam tembaga (II) umumnya berwarna biru baik dalam bentuk hidrat padat maupun dalam larutan air yang berbentuk ion tetrakuo kuprat (II) [Cu(H2O)4]2+. Batas terlihatnya warna ion kompleks tersebut adalah 500 mikro gram. Dalam batas konsentrasi 1 dalam 10 4. Garam-garam tembaga (II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat maupun dalam larutan air, warna ini benar-benar khas (Shevla, 1990).
III. Prosedur Percobaan 3.1. Alat dan Bahan
a. Alat
1. Hot plate magnetic stirrer 2. Magnetic stirrer 3. Beaker glass 4. Pengaduk 5. Pipet takar 6. Corong 7. Sand bath (water bath)
b. Bahan
1. CuSO4. 5H2O 2. NaOH 3. Asam Asetat 4. NH3 50%
3.2. Skema Kerja
0,5 gram CuSO 4. 5H2O Dilarutkan dalam 5 mL air dalam gelas beaker Dikocok campuran dan dipanaskan pada suhu 4050ºC Ditambahkan NH3 50% Dikocok larutan biru terang sampai biru kuat Ditambahkan 0,16 gram NaOH Dikocok selama 15-20 menit pada suhu 55-65ºC Dibiarkan campuran mendingin Dikumpulkan endapan dengan penyaring vakum Dicuci pada biru dengan tiga bagian 2 mL air panas Dipindahkan cu(OH)2 kedalam beaker gelas Ditambahkan asam asetat 98% Dipanaskan pada pasir bath
dengan pengocokan
Dikumpulkan kristal biru dengan penyaringan Dikeringkan dan dihitung ramdemen nya Hasil pengamatan
IV. Hasil dan Pembahasan 4.1. Data Pengamatan PERLAKUAN
HASIL PENGAMATAN
0,5 gram CuSO 4. 5H2O + 5 mL
air dipanaskan
CuSO4 larut dan terdapat koloid dalam larutan
Ditambahkan 1 mL NH 3 + 0,16
Terbentuk endapan warna biru
Endapan biru
Didapatkan
gram NaOH
Disaring menggunakan kertas saring dan dicuci dengan 2 mL air panas
Ditambahkan asam asetat 98% sebanyak 1 mL, dipanaskan dan disaring
menggunakan
kertas
dikeringkan
lalu
endapan
berwarna
biru tosca
saring
Endapan
ditimbang
1,55 gram
Berat endapan = 0,55 gram
Berat kertas saring = 1 gram
Perhitungan
Dik : massa CuSO 4.5H2O
= 0,5 gram
Mr CuSO4.5H2O
= 249,68 g/mol
Massa NaOH
= 0,16 gram
Mr NaOH
= 40 g/mol
Massa Cu(CH3COO) 2H2O = 0,55 gram Mr Cu(CH3COO)2H2O = 199,5 g/mol Dit : % rendemen = ..?
Berat endapan + kertas saring =
Reaksi pembentukan Cu(CH 3COO)2H2O
CuSO4.5H2O + 4NH3 + 2NaOH + 2 CH 3COOH
Cu(CH3COOH) +
4NH3 + Na2SO4 + 6H2O Atau Cu2+ + 4NH3 + 2OH- + 2 CH3COOH Mol Cu2+ = Mol OH- =
Cu2+
05
Cu2+
249,68 /
=
OH−
0,16
OH−
40 /
=
Cu(CH3COO)2H2O + 4NH3 + H2O
= 0,002 mol
= 0,004 mol
Reaksi : Cu2+ + 4NH3 + 2OH- + 2CH3COOH
Cu(CH3COO)2H2O + 4NH3 + H2O
m : 0,002 mol
0,004 mol
-
b : 0,002 ml
0,004 mol
0,002 mol -
s :
- 0,004 mol
0,002 mol
-
massa teori Cu(CH3COO)2H2O = mol x Mr Cu(CH3COO)2H2O = 0,002 mol x 199,5 g/mol = 0,399 gram
% rendemen = =
0,55 0,399
= 137,8 %
x 100 %
x 100 %
4.2 Pembahasan
Pada percobaan ini bertujuan untuk mensintesa tembaga (II) asetat monohidrat dan mempelajari momen magnet ikatan logam-logam senyawa tembaga (II) asetat monohidrat. Tembaga merupakan logam merah muda yang lunak, dapat ditempa dan liat. Tembaga dapat melebur pada suhu 1038 oC. Karena potensial elektrodanya positif (+ 0,34 V) untuk pasangan Cu / Cu 2+ tembaga tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen tembaga bisa larut. Kebanyakan senyawa Cu (I) sangat mudah teroksidasi menjadi Cu (II). Namun osidasi selanjutnya menjadi Cu (II) adalah sulit. Terdapat kimiawi larutan Cu2+ yang dikenal baik dan sejumlah besar garam berbagai anion didapatkan banyak diantaranya larut dalam air, menambah perbendaharaan kompleks sulfat biru, CuSO 4.5H2O yang paling dikenal. Senyawa ini dapat terhidrasi membentuk anhidrat yang benar – benar putih. Penambahan ligan terhadap larutan akan menyebabkan pembentukan ion kompleks dengan pertukaran molekul air secara berurutan. Pembentukan kompleks Cu (II) dapat dijelaskan dengan teori ikatan valensi, teori medan kristal, dan teori orbital molekul. Pada kompleks tembaga hanya pasangan lemah dan elektron yang tidak berpasangan pada ion Cu (II), karena ketika keadaan dasarnya diamagnetik maka satu energi rendah yang dibangkitkan paramagnetik. Pada percobaan ini pertama dilarutkan CuSO 4.5H2O kedalam air. Proses pelarutan ini menghasilkan larutan berwarna biru muda da serbuk CuSO 4.5H2O hanya sebagian yang larut. Selanjutnya dilakukan pemanasan pada suhu 40-50 0C, yang menghasilkan terbentuknya koloid – koloid dalam larutan dan serbuk CuSO 4 dalam larutan menjadi larut. Pemanasan ini berfungsi untuk mempercepat reaksi dan melarutkan endapan dengan sempurna. Kemudian kedalam larutan tersebut ditambahkan 1 ml NH 3, sehingga larutan menjadi warna biru kuat. Penambahan NH3 ini berfungsi sebagai katalis pada saat proses reaksi berlangsung. Kemudian ditambahkan NaOH, sehingga membentuk endapan berwarna biru. Fungsi penmabahan NaOH ini adalah untuk menguji kestabilan kompleks, dimana akan terbentuk endapan dari Cu(OH) 2. Reaksi yang terjadi adalah :
CuSO4.5H2O (s) + H2O (l)
CuSO4 (s) + 6H2O (l)
CuSO4 (s) + 4NH3 (aq)
[Cu(NH3)4]2+ + SO42-
[Cu(NH3)4]2+ + NaOH
Cu (OH)2 (s) + 4NH3 + Na2+
Pada saat penambahan setiap larutan, pemanasan larutan tetap berlangsung. Hal ini bertujuan untuk mempercepat reaksi yang berlangsung, sehingga mudah membentuk Cu(OH)2. Setelah terbentuknya endapan Cu(OH) 2, dilakukan pencucian terhadap endapan tersebut menggunakan air panas. Pencucian dengan air panas dilakukan bertujuan untuk melarutkan zat pengotor yang terdapat dalam endapan tersebut. Setelah itu endapan yang diperoleh dipindahkan kedalam gelas beker, kemudian ditambahkan asam asetat 98%, lalu dipanaskan kembali dan dilakukan pengocokan. Penambahan CH3COOH 98% ini membentuk endapan berwarna biru tosca. Reaksi yang terjadi adalah : Cu(OH)2 + 2CH3COOH
[Cu(CH 3COO)2H2O]
Endapan [Cu(CH 3COO)2H2O] yang terbentuk disaring ketika masih panas. Hal ini bertujuan agar pengendapan tidak terjadi sebelum dilakukan penyaringan. Pada saat penyaringan terbentuk asap dan bau yang menyengat, dimana bau menyengat tersebut adalah gas NH3 yang dibebaskan. Pada percobaan ini tidak diperoleh filtrat, dimana endapan yang terbentuk berwarna biru tosca dengan berat endapan sebesar 0,55 gram dan % rendemennya sebesar 137,8%. Berdasarkan % rendemen yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa endapan yang diperoleh masih banyak zat pengotornya karena % rendemennya melebihi 100%. Selain itu kemungkinan endapan yang ditimbang belum kering sehingga masih mengandung air. Tembaga (II) asetat biasanya tersedia dalam bentuk hidratya mengandung molekul air berwujud padatan kristal berwara hijau gelap, sedangkan hidratnya Cu(CH3COO)2H2O berwarna biru tosca. Tembaga (II) asetat banyak digunakan sebagai fungisida dan dalam sintesis anorganik sebagai katalis maupun oksidator pada sintesis organik. Tembaga (II) asetat monohidrat memiliki sifat
-
Berat molekul 199,65 g/mol
-
Terurai pada suhu 240 oC
-
Kristal semakin monokin bewarna hijau gelap
-
Kelarutan dalam air pada suhu kamar 6,87 g/100 g larutan
-
Dapat larut dalam dimetil eter, methanol dan aseton
-
Titik leleh 115 oC Kegunaan tembaga (II) asetat monohidrat, yaitu :
Sebagai pewarna tekstil
Sebagai pigmen pada keramik
Pembasmi jamur atau fungisida
Katalis polimerisasi dalam reaksi organik
Sebagai precursor dalam pembuatan pasir green
V.
Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa : a. Tembaga (II) asetat monohidrat dapat dibuat melalui route tak langsung, meliputi pembentukan intermediet komplek tetraamin. CuSO4 (s) + 4NH3 (aq)
[Cu(NH3)4]2+ + SO42-
[Cu(NH3)4]2+ + NaOH
Cu (OH)2 (s) + 4NH3 + Na2+
Cu(OH)2 + 2CH3COOH
[Cu(CH 3COO)2H2O]
b. Massa tembaga (II) asetat yang didapat yaitu 0,55 gram dengan % rendemen 137,8% c. Momen magnet ikata Cu – Cu pada senyawa tembaga (II) asetat monohidrat meningkat dengan jarak 2,64A o
5.2 Saran
Saran untuk praktikum selanjutnya agar dapat melengkapi alat dan bahan sehingga praktikum berjalan sesuai dengan lancar dan hasil yang diperoleh sesui dengan literatur.
DAFTAR PUSTAKA
