Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Kompleks Kompleks dengan Metode Job’s
I.
Tujuan Menentukan bilangan koordinasi Fe 3+ pada ion [Fe(CNS) n]3-n.
II.
Dasar Teori Senyawa koordinasi atau senyawa kompleks merupakan senyawa yang penting dalam kehidupan.Pembentukannya melibatkan ikatan kovalen koordinasi antara ion logam dengan kovalen koordinasi antara atom logam dengan atom non logam.Salah satu kompleks stabil adalah senyawa komples yang membentuk khelat dengan ligannya dan memiliki struktur yang rigid (Paramita dan Irmina, 2012).Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari atom pusat dan ligan. Atom pusat bisa berupa logam transisi, alkali atau alkali tanah. Ion atau molekul netral yang memiliki atom - atom donor yang dikoordi nasikan dengan atom pusat disebutdengan ligan. Senyawa kompleks terbentuk akibat terjadinya ikatan kovalen koordinasi antara ion logam atom pusat dengan suatu ligan (Lestari dkk., 2014) Perbandingan antara Logam : Ligan dalam kompleks dapat ditentukan dengan memakai Metode Job’s, yaitu metode variasi kontinu atau metode perbandingan slope dan perbandingan mol. Dalam Metode Job’s variasi kontinu, angka dari mol reaktan terhadap seri campuran dan rektan adalah konstan, namun variasi fraksi mol dari setiap reaktan dalam campuran untuk campuran. Metode perbandingan rasio dan metode perbandingan mol digunakan untuk perbandingan kombinasi logam dan ligan (Tekale dkk., 2014).Aplikasinya untuk menyelidiki kompleks yang dibentuk dari kelompok logam dan ligan. Plot Job dimana proses reaksi diamati untuk mengambil mengambil data stoikiometri dari limit struktur transisi. Pada kasus dengan variasi tertentu, reaksi hubungan ligan dengan ligan dibagi pada kondisi ground states dan states dan transition states, states, yang memberikan data mengenai koordinat reaksi keseluruhan dari satu s atu plot Job (Renny dkk., 2013). Metode variasi kontinu telah diidentifikasi oleh Jobs, dimana itu dapat diaplikasikan untuk ion-ion kompleks. Pembentukan berbagai ion kompleks dapat direpres entasikan oleh persamaan : xM + yL MxLy dimana M adalah ion logam dan L adalah ligan. Penentuan x dan y dapat dilakukan dil akukan dengan mencampurkan larutan M dan L dengan konsentrasi molar yang sama namun proporsinya divariasi dan sifat yang tepat untuk hasil campuran terhitung. Prosedur dapat disebabkan rasio mol reaktan menjadi bervariasi sesuai set dari campuran. Job telah menentukan absorbansi dari larutan kompleks dan diplotkan versus versus fraksi mol reaktan (M atau L) (Sarode dkk., 2012). Satu ion (molekul) kompleks terdiri dari satu atom pusat dengan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom pusat.Atom pusat ditandai dengan bilangan koordinasi.Suatu angka bulat yang ditunjukkan dengan ligan monodentat yang dapat membentuk kompleks stabil dengan atom pusat.Pembentukan kompleks dalam analisis anorganik kualitatif sering trelihat dalam pemisahan dan identifikasi.Salah satu fenomena yang paling umum muncul jika ion kompleks terbentuk adalah adan ya perubahan warna dalam larutan. Fenomena lain yang yang terlihat jika adalah kenaikan kelarutan. Banyak endapan yang dapat melarut karena pembentukan kompleks(Sukardjo, 1997).
Metode colorimetric untuk konstanta equilibrium dalam reaksi aqueous. Fe3+SCN-Fe(SCN)2+ Kompleks Fe3+SCN-Fe(SCN)2+ mempunyai adalah : K=
max 460nm.
Konstanta equilibriumnya, K,
[Fe(SCN)2+ ] [Fe3+ ][SCN− ]
dapat ditentukan dengan dua metode. Metode pertama, yang paling sering digunakan, metode colorimetric dari Fe(SCN)2+ dengan equilibrium yang ditentukan dari grafik kalibrasi absorbansi versus konsentrasi Fe(SCN)2+. Grafik ini dibuat dengan susunan [Fe 3+] >> [SCN-], sehingga dapat diperkirakan perhitungan konsentrasi Fe(SCN) 2+ (Nyasulu dan Rebecca, 2012). Warna jingga kemerahan pada kompleks besi (III) tiosianat digunakan sebagai basis analisa kualitas dan kuantitas besi (III), nitrir setelah dikonversi menjadi tiosianat, dan sebagai indikator untuk titrasi perak nitrat pada metode Volhard untuk analisa tiosianat.Akan tetapi, terdapat kendala dalam penentuan equilibrium besi (III) tiosianat sejak 1940, yaitu ketidakstabilan kinetis dari kompleks yang ditunjukkan dengan memudarnya warna kompleks secara berangsur. Pada tiosianat dengan konsentrasi tinggi, warna akan semakin cepat hilang. Untuk mengatasi kendala ini dilakukan metode tradisional yaitu variasi kontinu untuk memperkirakan struktur kompleks dengan menentukan nilai n pada Fe(SCN)n (3-n)+ dalam konsentrasi tiosianat yang bebeda. Digunakan persamaan kuadrat untuk menentukan konstanta equilibriumdari : Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+ dengan syarat konsentrasi yang kecil untuk ion-ion Fe(III) dan tiosianat. Pada kondisi dimana konsentrasi ion Fe(III) lebih tinggi dari ion tiosianat, konsentrasi tiosianat digunakan untuk menentukan konsentrasi kompleks dan plot absorbansi versus konsentrasi kompleks untuk menghitung absorbansi molar dan konstanta equilibrium (Berg dkk., 2016). III.
Alat dan Bahan 1. Alat a. Erlemeyer 50 ml b. Gelas beker 250 ml c. Gelas beker 50 ml d. Pipet ukur 10 ml e. Pipet ukur 5 ml f. Dragball g. Labu ukur 25 ml h. Neraca analitik i. Spektrofotometer UV-VIS j. Pipet tetes 2. Bahan a. FeCl3 10-2M b. KCNS 10-2M c. HNO3 4M d. K 3Fe(CNS)3
21 ml 21 ml 21 ml 21 ml
21 buah 2 buah 2 buah 2 buah 2 buah 2 buah 2 buah 1 buah 1 set 1 buah
3. Gambar Alat
IV.
Gelas beker Neraca analitik
Erlenmeyer
Spektrofotometer UV-VIS
Labu ukur
Pipet ukur
Pipet tetes
Cara Kerja 1. Membuat masing-masing 7 (tujuh) buah seri dari larutan-larutan ion Fe +++, larutan KCNS dan larutan ion kompleks dengan memvariasikan perbandingan volumenya. Menambahkan HNO3 1ml dan akuades dengan volume yang sesuai terhadap masingmasing seri larutan. 2. Mengaduk larutan tersebut sehingga homogen, kemudian memberikan tanda pada masing-masing seri larutan. 3. Menentukan dan mencatat serapan-serapan dari masing-masing larutan pada panjang gelombang tetap = 480 nm. 4. Menghitung A untuk satu seri larutan, yaitu selisih dari serapan (A) larutan ion kompleks dengan jumlah serapan dari ion Fe 3+ dan larutan KCNS. 5. Membuat grafik antara A sebagai ordinat dan membuat mol-fraksi (fraksi volume) salah satu pereaksi sebagai absisnya. Kemudian menentukan perbandingan banyaknya mol antara ion Fe +++ dan ion CNS - dalam ion kompleks [Fe(CNS) n3-n] pada titik setaranya melalui grafik.
V.
Data Percobaan 1. Tabel 1 : Seri larutan-larutan ion Fe +++ No Larutan ion HNO3 4M H2 O 3+ -2 Fe 10 M 1 0 ml 1 ml 9 ml 2 1 ml 1 ml 8 ml 3 2 ml 1 ml 7 ml 4 3 ml 1 ml 6 ml 5 4 ml 1 ml 5 ml 6 5 ml 1 ml 4 ml 7 6 ml 1 ml 3 ml
[Fe+++]
Serapan (A)
0 1 10-3 2 10-3 3 10-3 4 10-3 5 10-3 6 10-3
0.005 0.003 0.003 0.004 0.008 0.023 0.015
2. Tabel 2 : Seri larutan-larutan ion CNS No Larutan ion HNO3 4M H2 O -2 CNS 10 M 1 6 ml 1 ml 3 ml 2 5 ml 1 ml 4 ml 3 4 ml 1 ml 5 ml 4 3 ml 1 ml 6 ml 5 2 ml 1 ml 7 ml 6 1 ml 1 ml 8 ml 7 0 ml 1 ml 9 ml
[CNS-]
Serapan (A)
6 10-3 5 10-3 4 10-3 3 10-3 2 10-3 1 10-3 0
0.001 -0.000 0.001 -0.006 -0.007 -0.014 -0.012
3. Tabel 3 : Seri larutan-larutan ion kompleks [Fe(CNS) n]3-n No Larutan HNO3 H2 O Larutan Serapan (A) ion 4M ion CNS 3+ Fe 10 10-2M 2 M 1 6 ml 1 ml 3 ml 0 ml 0.055 2 5 ml 1 ml 3 ml 1 ml 1.423 3 4 ml 1 ml 3 ml 2 ml 3.311 4 3 ml 1 ml 3 ml 3 ml 3.068 5 2 ml 1 ml 3 ml 4 ml 2.872 6 1 ml 1 ml 3 ml 5 ml 1.599 7 0 ml 1 ml 3 ml 6 ml 0.025 VI.
A
0.039 1.400 3.302 3.070 2.876 1.610 0.032
Pembahasan Percobaan penentuan bilangan koordinasi ion kompleks dengan metode Job’s ini bertujuan untuk menentukan bilangan koordinasi Fe 3+ pada ion [Fe(SCN)n]3-n. dimana Fe3+ berperan sebagai ion pusat dan ion CNS - berperan sebagai ligan. Prinsip dari Metode Job’s adalah penentuan bilangan koordinasi suatu kompleks dengan perbandingan fraksi mol menggunakan variasi kontinu volume ion logam dan ligan dari kompleks tersebut. Untuk menentukan variasi Fe 3+ dan ligan CNS - maka dibuat perbandingan terhadap variasi volume Fe3+ : CNS- dimana konsentrasi Fe3+ dan CNS- adalah sama, yaitu 10-2M. digunakan konsentrasi yang sama dengan tujuan agar jumlah molar logam dan ligan tetap sama sehingga yang berbeda adalah komposisi antara jumlah Fe 3+ dan CNS-. Jika komposisi ligan semakin banyak maka komposisi ion logam semakin sedikit dan sebaliknya. Reaksi yang terjadi adalah :
Pembuatan seri larutan ion logam Fe 3+ ditambahkan 1 ml HNO 3 pada setiap variasi volumenya, bertujuan untuk memberikan suasana asam dan mencegah ion Fe 3+ tidak terhidrolisis dengan air :
HNO3 tidak bisa digantikan dengan H 2SO4 karena ion Fe 3+ akan bereaksi membentuk kompleks Fe2(SO4)3 sehingga ion kompleks [Fe(SCN) n]3-n tidak akan terbentuk. Reaksi yang terjadi adalah :
Dibuat pula seri larutan ligan CNS- yang juga ditambahkan HNO 3 pada setiap variasi volumnya, bertujuan untuk memberikan suasana basa dan mencegah CNS - terhidrolisis oleh air. Adapun reaksi yang terjadi adalah :
HNO3 pada saat ditambahkan pada CNS - sebagai pemberi suasana basa karena di sini CNS- berperan sebagai penerima proton atau pelepas elektron sehingga bersifat basa sesuai dengan aturan asam basa Bronsted-Lowry.HNO 3 pada saat ditambahkan pada Fe 3+ berperan sebagai pemberi suasana asam karena Fe3+ berperan sebagai penerima elektron atau pelepas proton. Dibuat seri larutan kompleks Fe(CNS) dengan perbandingan volume ion logam dan ligan berbanding terbalik dengan volume total tetap. Penambahan akuades berfungsi sebagai pelarut dan penambahan HNO 3 berfungsi sebagai pemberi suasana asam, HNO3 tidak bisa digantikan dengan H 2SO4. Campuran ini akan menghasilkan warna merah kecoklatan. Warna ini disebabkan oleh adanya transisi elektronik dari kompleks tersebut.Kompleks ini menunjukkanwarna komplementernya karena atom pusatnya (Fe 3+) memiliki orbital d yang belum terisi penuh elektron.Adanya orbital d yang belum terisi penuh ini menyebabkan kemungkinan terjadinya transisi elektronik dari orbital d yang tingkat energinya terendah ke orbital d yang tingkat energinya tinggi.Struktur kompleks ini adalah octahedral sehingga transisi yang terjadi adalah dari orbital T2g ke orbital Eg, yang kemudian dianalisis menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Prinsip dari spektrofotometer UV-VIS adalah adanya interaksi antara molekul dengan energi berupa sinar pada panjang gelombang sinar tampak – ultraviolet yang dihasilkan akan menyebabkan elektron dari molekul tersebut tereksitasi dan kembali ke posisi groundstate karena pada keadaan tereksitasi atom menjadi tidak stabil. Saat kembali ke keadaan groundstate, elektron akan melepaskan energy yang kemudian dideteksi oleh detector dan diperkuat oleh amplifier sehingga dihasilkan spectra. Pengukuran dilakukan pada = 480nm, yang merupakan dari Fe(CNS). Dari data absorbansi seri larutan Fe3+, CNS- dan Fe(CNS) maka didapatkan absorbansi yang diplotkan pada grafik, versus fraksi mol Fe 3+. Bentuk kurva adalah parabola terbalik, dimana absorbansi meningkat hingga pada fraksi tertentu absorbansinya menurun, dalam kurva disebut titik balik maksimum.Pada setiap sisi kurva ditarik garis hingga keduanya berpotongan.Titik potong ini menunjukkan fraksi mol Fe 3+ pada saat reaksi campuran mengalami kesetimbangan. Sehingga diperoleh bilangan koordinasi [Fe(CNS)n]3-n adalah 1. Sehingga diperoleh :
Hasil ini sesuai dengan teori bahwa nilai n (bilangan koordinasi)nya adalah sebesar 1. VII. Simpulan Bilangan koordinasi Fe 3+ adalah 1 yang menunjukkan ion pusat Fe 3+ hanya mampu mengikat 1 ligan CNS -. Rumus molekul kompleks yang terbentuk adalah [Fe(CNS) 1]2+.
VIII. DaftarPustaka Berg, K.D., Marcel M.,Sarah C. 2016. A Approach to The Equilibrium Study of Iron (III) Thiocyanates Which Accounts for The Kinetic Instability of The Complexes Particulary Observable Under High Thiocyanates Concentrations. Inorganica Chimica Acta. (4)45. Nyasulu, F., Rebecca B. 2012. Colorimetric Determination of The Iron (III)-Thiocyanate Reactions Equilibrium Constant with Calibration and Equilibrium Solutions Prepared in a Cuvette by Sequential Additions of One Reagent to The Other. Journal of Chemical Education. Paramita, G.A., Irmina U.M. 2012. Atom Pusat Co 2+ (d7) dengan Konfigurasi Low Spin dalam Senyawa Kompleks Co-EDTA. Prosiding Seminar Nasional Kimia UNESA. Renny, J.S., Laura L.T., Evan H.T., David B.C. 2013. Method of Continuous Variations : Applications of Job Plots to the Study of Molecular Associations in Organometallic Chemistry. Angew Chemistry International Education. (46)52. Sarode, D.B., Sopan T.I., Sanjay B.A. 2012. Formula Establishment of Colorless Pb (II) Complex with N-Benzoyl-Phenyl Hydryxilamine (BPA) Using Atomic Absorption Spectroscopy. Indo Journal Chemistry. (1)12. Sukardjo. 1997. Kimia Fisik . Jakarta : PT Rineka Cipta. IX.
Lampiran 1. Laporan Sementara 2. Perhitungan 3. Pretest 4. Grafik
Mengetahui
Surakarta, 28 Maret 2017
Asisten Pembimbing
Praktikan
Yusica Amalia R.
Nesha Nareswari
