Bab IV Kestabilan Ion Kompleks

Diktat Kimia Koordinasi

40

KESTABILAN ION KOMPLEKS Sebelum Sebe lum mema memaha hami mi stab stabililititas as dari dari ion ion komp komple leks ks,, haru haruss dipa dipaha hami mi terlebih dahulu pengertian mengenai istilah kestabilan itu sendiri. Dalam mempelajari suatu sistem reaksi dan senyawa kimia, ada dua pendekatan yang yang bisa bisa digu diguna naka kan, n, yait yaituu pend pendek ekat atan an seca secara ra term termod odin inam amik ika, a, dan dan pendekatan kinetika. Pada pendekatan termodinamika, maka kita membicarakan mengenai keadaan awal dan akhir dari sistem tersebut. Pada tinjauan termodinamika ini, suatu senyaw senyawa a kimia kimia dapat dapat dikata dikatakan kan stabil stabil atau atau tidak tidak stabil stabil . Selain stabil stabilita itass senya senyawa, wa, bebera beberapa pa besara besarann yang yang dibaha dibahass dalam dalam pende pendekat katan an termodinami termodinamika ka adalah adalah konstanta konstanta kesetimba kesetimbangan ngan,, energi energi ikatan, ikatan, potensial potensial red reduksi, dan besaran lai lain yang mempengaruhi harga konstanta keseti kesetimba mbanga ngan. n. Untuk Untuk senya senyawa wa komple kompleks, ks, Biltz Biltz (1927) (1927) menggo menggolon longka gkann senyaw senyawaa komple kompleks ks menjad menjadii komple kompleks ks stabil stabil dan kompl kompleks eks tidak tidak stabil. stabil. Komp Ko mple leks ks yang yang stab stabilil memi memililiki ki kema kemamp mpua uann yang yang besa besarr untu untukk teta tetapp mempertahankan keberadaan/identitasnya dalam suatu larutan, sementara kompleks yang tidak stabil akan terurai dengan mudah dalam larutan. Pendek Pendekata atann kineti kinetika ka lebih lebih menitik menitikber beratk atkan an pada pada mekani mekanism smee yang yang terja terjadi di dala dalam m reak reaksi si dan dan kece kecepa pata tann berl berlan angs gsun ungn gnya ya reak reaksi si.. Se Sela lain in itu, itu, pend pendek ekat atan an kine kinetitika ka juga juga memb membah ahas as ener energi gi akti aktiva vasi si dala dalam m reak reaksi si,, pemben pembentuk tukan an komple kompleks ks interme intermedia diate, te, konsta konstanta nta laju laju reaks reaksii dan besara besarannbesaran besaran yang mempengaruhin mempengaruhinya. ya. Dalam pandangan pandangan secara kinetika, kinetika, maka suatu suatu senyaw senyawaa dapat dapat dikata dikatakan kan sebaga sebagaii suatu suatu senya senyawa wa yang yang labil, labil, atau atau senyaw senyawaa inert. inert. Terkai Terkaitt dengan dengan senya senyawa wa komple kompleks, ks, Taube Taube (1950) (1950) telah telah mengklasifikasikan senyawa kompleks menjadi kompleks labil dan kompleks inert berdasarkan laju pertukaran ligan kompleks tersebut. Kompleks yang labil mengalami pertukaran ligan dengan cepat. Sebaliknya pada kompleks inert, pertukaran ligan berlangsung dengan sangat lambat atau bahkan tidak berlangsung sama sekali. Karena tinjauan yang digunakan dalam aspek kinetika dan termodinamika berbeda, maka bukan tidak mungkin suatu kompleks yang stabil secara termodinamika jika ditinjau secara kinetika merupakan kompleks Bab IV Kestabilan Senyawa Kompleks


41

yang labil. Sebaliknya, suatu kompleks yang tidak stabil mungkin saja merupakan kompleks inert. Stabilitas suatu senyawa bergantung pada energi reaksinya, sedangkan labilitas senyawa bergantung pada energi aktivasi dari senyawa tersebut. TETAPAN STABILITAS ION KOMPLEKS

Pembentukan kompleks dalam suatu larutan berlangsung melalui sejumlah tahapan. Untuk setiap tahapan, tetapan stabilitasnya dapat dituliskan dalam suatu persamaan. Misalkan pembentukan kompleks ML n, terbentuk melalui sejumlah n tahapan. Tetapan stabilitas untuk setiap tahapan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : M+L ML, K1 = [ML] [M][L] ML + L ML2, K2 = [ML2] [ML][L] …. ….. …… …….. MLn-1 + L

MLn

Kn =

[MLn] [MLn-1][L]

Tetapan stabilitas K1, K2, …., Kn disebut sebagai tetapan stabilitas berurutan (stepwise stability constants). Umumnya harga K1 > K2 > K3 > ….> Kn Selain dinyatakan secara berturutan seperti di atas, tahapan pembentukan kompleks dan tetapan stabilitas juga dapat dinyatakan sebagai berikut : M+L ML, β1 = [ML] [M][L] M + 2L ML2, β2 = [ML2] [M][L]2 …. ….. …… ……..

Bab IV Kestabilan Senyawa Kompleks


M + nL

MLn

42

βn =

[MLn] [M][L]n

Harga β1, β2, …, βn disebut sebagai tetapan stabilitas total ( overall stability constants) dari kompleks tersebut dengan β n sebagai tetapan stabilitas total ke-n. Harga K dan β dari suatu kompleks saling berhubungan satu sama lain. Misalkan saja pada suatu kompleks ML n, harga β3nya adalah : β3 = [ML3] [M][L]3 Sementara harga K1, K2 dan K3 berturut-turut adalah K1 = [ML] K2 = [ML2] K3 = [ML3] [M][L] [ML][L] [ML2][L] Perhatikan bahwa : β3 = [ML3] = [ML] x [ML2] x [ML3] [M][L]3 [M][L] [ML][L] [ML2][L] β3 = K1 x K2 x K3 Berarti:

βn = K1 x K2 x …. x Kn log βn = log K1 + log K2 + …….. + log Kn Harga βn merupakan ukuran dari stabilitas suatu senyawa kompleks. Makin besar harga βn, makin stabil kompleks tersebut. Kadang-kadang dinyatakan 1/K n sebagai konstanta instabilitas dari suatu kompleks.



FAKTOR-FAKTOR

YANG

43

MEMPENGARUHI

STABILITAS

KOMPLEKS

Stabilitas dari suatu senyawa kompleks dipengaruhi dua faktor, yaitu pengaruh dari ligan, dan pengaruh dari logam pusat kompleks tersebut.

A. Pengaruh Logam Pusat Berikut ini beberapa sifat logam pusat yang menentukan stabilitas dari suatu senyawa kompleks. 1. Ukuran dan Muatan Logam Pusat

Stabilitas kompleks umumnya menurun dengan kenaikan jari-jari ion logam pusatnya. Perhatikan urutan stabilitas kompleks dengan logam alkali sebagai ion pusat terhadap jari-jari ionnya sebagai berikut : Li+ (r = 0,60Ǻ) > Na+ (r = 0,95Ǻ) > K+ (r = 1,33 Ǻ) > Rb+ (r = 1,48Ǻ) > Cs+ (r= 1,69Ǻ) Jika ditinjau dari muatan ion logam pusatnya, maka stabilitas kompleks menurun seiring dengan penurunan muatan ion logam pusat tersebut. Misalkan untuk ion Th 4+, Y3+, Ca2+ dan Na+, urutan stabilitas kompleks dari logam tersebut dengan ligan yang sama adalah sebagai berikut : Th4+ (r = 0,95Ǻ) > Y3+ (r = 0,93Ǻ) > Ca2+ (r = 0,99Ǻ) > Na+ (r = 0,95Ǻ) Jika kedua faktor tersebut (jari-jari ion dan muatan ion pusat) digabungkan, maka secara umum dapat dilihat bahwa makin besar perbandingan harga muatan (q) dan jari.jari (r) kation logam, kompleks yang terbentuk akan semakin stabil. Hal ini dikarenakan dengan harga q/r yang makin besar medan listrik dari logam pusat semakin besar pula.



Logam Pusat Li+ Ca2+ Ni2+ Y3+ Th4+ Al3+ Be2+

44

Jari-jari ion (Ǻ) 0,60 0,99 0,72 0,93 0,95 0,50 0,31

q/r 1/0,60 = 1,6 2/0,99 = 2,0 2/0,72 = 2,97 3/0,93 = 3,22 4/0,95 = 4,20 3/0,50 = 6,0 2/0,31 = 6,45

t a k g n i n e m n a l i b a t s e K

t a k g n i n e m r / q

2. Faktor CFSE

Pada logam unsur-unsur transisi, adanya pemecahan orbital d yang memberikan harga CFSE tertentu mempengaruhi stabilitas dari kompleks yang terbentuk. Adanya CFSE akan meningkatkan kestabilan kompleks, sehingga harga K maksimum dapat diramalkan akan diperoleh pada kompleks dengan logam pusat yang memiliki konfigurasi elektron d3 dan d8, karena konfigurasi ini akan memberikan harga CFSE yang paling besar. Secara umum, urutan stabilitas kompleks berdasarkan konfigurasi elektron pada orbital d mengikuti urutan sebagai berikut : d0 < d1 < d2 < d3 d4 < d5 < d6 < d7 < d8 d9 < d10 Urutan d3 > d4 dan d8 > d9 akan terjadi pada kompleks dimana efek Jahn-Taller cukup lemah dan kompleks memiliki bilangan koordinasi 6. Sedangkan urutan d3 < d4 dan d8 < d9 akan terjadi pada kompleks dengan efek Jahn-Taller yang cukup kuat dan memiliki bilangan koordinasi 4. Efek dari faktor CFSE tersebut dapat diamati pada urutan stabilitas kompleks dengan logam berikut : 



Ion

Mn2+

Fe2+

Co2+

Ni2+

Cu2+

Zn2+

Jari-jari ion (Ǻ) Konfigurasi elektron d Urutan stabilitas

0,91

0,83

0,82

0,78

0,69

0,74

d5

d6

d7

d8

d9

d10

Mn2+ < Fe2+ < Co2+ < Ni2+ < Cu2+ < Zn2+



45

3. Elektronegativitas dan Kemampuan Polarisasi Logam

Kompleks yang terbentuk dari logam dengan elektonegativitas yang tinggi akan menghasilkan kopmpleks yang lebih stabil, karena kecenderungan logam untuk menarik pasangan elektron yang didonasikan oleh ligan akan lebih kuat. Dalam hal yang sama, logam dengan kemampuan polarisasi yang lebih besar juga akan menghasilkan kompleks yang lebih stabil. 4. Logam Jenis a dan Jenis b

Logam dapat dikategorikan menjadi 3 golongan : (a) Logam kelas a : logam-logam yang lebih elektropositif, seperti logam alkali dan alkali tanah, logam transisi pertama, logam pada deret Lantanida dan Aktinida (b) Logam kelas b : logam-logam yang lebih elektronegatif, seperti Pt, Au, Hg, Pb, logam-logam transisi ringan dengan bilangan oksidasi yang rendah (c) Logam “perbatasan” ( borderline ) Logam kelas a akan membentuk kompleks yang lebih stabil dengan ligan dimana atom yang mendonorkan elektron merupakan unsur pada periode kedua (N, O, F). Sedangkan logam golongan b membentuk kompleks yang stabil dengan ligan yang donor elektronnya adalah atom dari periode ketiga (P, S, Cl). Selain itu, logam golongan a dan b memiliki urutan stabilitas yang berkebalikan jika membentuk kompleks dengan ligan-ligan berikut : Urutan Kestabilan F > Cl- > Br - > IO >> S > Se> Te N >> P > As > Sb > Bi F- < Cl- < Br - < IO << S ≈ Se≈ Te N << P < As < Sb < Bi -

Logam golongan a Logam golongan b

Logam dari golongan b memiliki sejumlah elektron d di luar inti gas mulianya yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan π dengan Bab IV Kestabilan Senyawa Kompleks


46

atom ligan. Adanya ikatan π ini akan meningkatkan kestabilan kompleks. Dengan demikian, logam golongan b akan lebih stabil jika membentuk kompleks dengan ligan yang memiliki orbital d kosong yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan π seperti PMe 3, S2dan I-.

B. Pengaruh Ligan Selain pengaruh dari logam sebagai ion pusat dari kompleks, ligan yang terikat pada logam tersebut juga menentukan kestabilan dari kompleks yang terbentuk. Berikut beberapa factor dari ligan yang mempengaruhi kestabilan kompleks. 1. Ukuran dan Muatan Ligan

Ligan yang berukuran lebih kecil akan lebih mudah mendekat ke arah logam pusat untuk membentuk ikatan yang lebih kuat. Dengan demikian ligan yang ukurannya lebih kecil akan membentuk kompleks yang lebih stabil. Ditinjau dari muatannya, semakin besar muatan yang dimiliki ligan, gaya tarik menarik antara ligan dengan logam pusat juga makin kuat, sehingga ikatan yang terbentuk otomatis juga menjadi lebih kuat. Dari dua hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa kompleks yang stabil akan terbentuk dari ligan yang berukuran kecil dan memiliki muatan yang besar. 2. Momen Dipol dari Ligan

Analog dengan faktor muatan, makin besar momen dipol dari suatu ligan, stabilitas kompleks yang terbentuk makin besar. Hal ini dapat menjelaskan urutan kestabilan dari sejumlah ligan netral berikut : amina > etilamin > dietilamin > trietilamin

3. Sifat Basa Ligan



47

Interaksi antara logam dengan ligan dapat ditinjau sebagai interaksi Asam-Basa Lewis. Oleh karena itu, makin basa suatu ligan, kompleks yang terbentuk akan semakin stabil. Hal ini dikarenakan ligan yang sifatnya lebih basa akan lebih mudah mendonorkan pasangan elektron bebas yang dimilikinya pada logam. Atas dasar hal ini, maka ligan NH3 dapat membentuk kompleks yang lebih stabil dibandingkan H2O. 4. Kemampuan Membentuk Ikatan π

Adanya ikatan π dapat memperkuat ikatan logam dengan ligan dalam kompleks. Oleh karena itu, ligan-ligan yang dapat membentuk ikatan π dengan logam membentuk kompleks yang lebih stabil. Misalnya saja ligan CN-, CO, PR3, dan alkena. 5. Efek Sterik

Adanya efek sterik dapat melemahkan ikatan logam dengan ligan karena adanya gaya tolak menolak antar ligan yang terikat. 6. Efek Khelat

Ligan yang merupakan suatu ligan pengkhelat membentuk kompleks yang lebih stabil dibandingkan ligan bukan khelat. Hal ini dikarenakan ligan berikatan dengan logam melalui lebih dari satu atom donor, sehingga otomatis ikatan yang terbentuk akan lebih kuat. Kestabilan ligan pengkhelat sendiri dipengaruhi beberapa faktor sebagai berikut : ukuran cincin khelat , umumnya makin besar ukuran cincin khelat, makin stabil kompleks yang terbentuk adanya resonansi akan efek resonansi , meningkatkan kestabilan

LATIHAN Bab IV Kestabilan Senyawa Kompleks


48

1. Dari pasangan-pasangan kompleks berikut ini, manakah dari tiap pasang yang merupakan kompleks yang lebih stabil? Jelaskan mengapa! K4[Fe(CN)6] dan K3[Fe(CN)6] a. [Co(H2O)6]2+ dan [Co(NH3)6]2+ b. [Cu(en)2]Cl2 dan [Cu(NH3)4]Cl2 c. [Co(NO2) 6]4- dan [Co(NO2)6]3d. Mengapa ion Be2+ memiliki kecenderungan yang lebih besar 2. untuk membentuk senyawa kompleks dibandingkan ion Mg 2+? Kompleks yang terbentuk dari logam Cu+ lebih stabil 3. dibandingkan kompleks dari logam Na+ dengan ligan yang sama. Jelaskan mengapa! Ion Ni2+ membentuk kompleks yang lebih stabil dengan ligan 4. 8-hidroksi kuinolin dibandingkan dengan ligan 2-metil-8-hidroksi kuinolin. Jelaskan! Suatu logam M dapat membentuk kompleks dengan ligan F -, 5. Cl-, Br - dan I-. Jelaskan urutan stabilitas dari kompleks yang terbentuk!


Bab IV Kestabilan Ion Kompleks

Recommend Documents