Kuliah 4 Teori Ikatan Dalam Kompleks

Diktat Kimia Koordinasi Koordinasi

14

TEORI IKATAN DALAM KOMPLEKS Teori mengenai ikatan dalam senyawa kompleks mulai berkembang sekitar tahun 1930. Sampai dengan saat ini ada 3 teori yang cukup menonjol : •

Teori Ikatan Valensi (TIV) Teori ini menyatakan bahwa dalam senyawa terbentuk ikatan kovalen koordinasi antara ligan dengan atom dimana pasangan elektron bebas disumbangkan oleh ligan dan logam menyediakan orbital kosong untuk ditempati oleh !"# yang disumbangkan oleh ligan

•

Teori Medan Kristal $enu $enuru rutt teor teorii ini ini ikat ikatan an anta antara ra loga logam m dan dan liga ligan n dala dalam m seny senyaw awa a kompleks murni merupakan interaksi elektrostatik.

•

Teori Orbital Molekul %alam teori orbital molekul interaksi antara ligan dengan logam pusat dapat dapat berupa berupa interaksi interaksi ionik maupun pembentuk pembentukan an ikatan ikatan kovalen kovalen dengan menggunakan pendekatan mekanika gelombang

a. Teori Ikatan Valensi (Valence (Valence Bond Theory) Teori ini dikemuka dikemukakan kan oleh oleh &inus &inus !auling !auling sekitar sekitar tahun tahun 1931. Te Teori ini menya menyatak takan an bahwa bahwa ikatan ikatan antara antara ligan ligan dengan dengan logam logam merupa merupakan kan ikatan ikatan kovalen kovalen koordinas koordinasi i dengan dengan pasangan pasangan elektron elektron bebas bebas yang disumbang disumbangkan kan oleh oleh ligan. ligan. &ogam &ogam pusat pusat menye menyedia diakan kan orbita orbital'or l'orbit bital al kosong kosong yang yang telah telah mengalami hibridisasi untuk ditempati oleh !"# dari ligan. (enis hibridisasi orbital orbital menentukan menentukan bentuk geometris geometris senyawa senyawa kompleks kompleks yang yang terbentuk terbentuk.. !embentukan ikatan dalam senyawa kompleks juga dapat ditinjau sebagai reak reaksi si )sam'# sam'#as asa a &ewi &ewis s dima dimana na liga ligan n meru merupa paka kan n #asa #asa &ewi &ewis s yang yang memberikan !"#. Hibridisasi *

sp sp3 d*sp3 dsp* dsp3 sp3d*

Geometris Trigonal planar Tetrahedral 5ktahedral #ujur sangkar segi empat planar #ipiramida trigonal 5ktahedral

Contoh '

+,g- 3 +/n, 32*4 +6e72 83' +i72 *' +6e752 *4 +6e683'

!emben !embentuk tukan an ikatan ikatan meliba melibatka tkan n bebera beberapa pa tahap tahapan an melipu meliputi ti promos promosii elektron; pembentukan orbital hibrida; dan pembentukan ikatan antara logam

Bab III Teori Ikatan Dalam Kompleks

Diktat Kimia Koordinasi Koordinasi

15

dengan dengan ligan ligan melalu melaluii overla overlap p antar antara a orbita orbitall hibrid hibrida a logam logam yang yang kosong kosong dengan orbital ligan yang berisi pasangan elektron bebas. !ada hibridisasi yang melibatkan orbital d  ada dua macam kemungkinan hibridisas hibridisasi. i. (ika dalam hibridisasi hibridisasi orbital orbital d yang dilibatka dilibatkan n adalah orbital orbital d yang yang bera berada da di luar luar kuli kulitt dari dari orbi orbita tall s da dan p yang berhibridisas berhibridisasi i maka kompleks kompleks yang terbentuk terbentuk disebut sebagai sebagai kompleks kompleks orbital luar atau outer orbital orbital complex complex . Sebali Sebalikny knya a jika jika dalam dalam hibrid hibridisa isasi si yang yang diliba dilibatka tkan n adalah adalah orbita orbitall d di dalam dalam kulit orbita orbitall s da dan p yang p yang berhibridisasi maka kompleks ters terseb ebut ut dina dinama maka kan n komp komple leks ks orbi orbita tall dala dalam m atau atau inner inner orbita orbitall comple complex x .
+i752; memiliki struktur geometris tetrahedral i*=

: +)r 3d= s*

: +)r 3d= 

s*

p0

"lektron pada orbital s mengalami promosi ke orbital 3d sehingga orbital s kosong dan dapat mengalami hibridisasi dengan orbital p membentuk orbital hibrida sp 3.



i*=

: +)r 3d=

s

p

hibridisasi sp3 

5rbital hibrida sp 3 yang yang telah telah terbentu terbentuk k kemudian kemudian digunak digunakan an untuk untuk berikata berikatan n dengan  ligan 75 yang masing'masing menyumbangkan pasangan elektron bebas

+i752

: +)r


Diktat Kimia Koordinasi

16 3d10





sp3

>arena semua elektron berpasangan maka senyawa bersi?at diamagnetik

+6e7283'; memiliki bentuk geometris oktahedral 6e*8

: +)r 3d8 s*

6e34

: +)r 3d s0

: + )r 3d 

s1

p0

%ua buah elektron pada orbital d yang semula tidak berpasangan dipasangkan dengan elektron lain yang ada pada orbital d tersebut sehingga * orbital d yang semula ditempati oleh kedua elektron tersebut kosong dan dapat digunakan untuk membentuk orbital hibridal d *sp3

6e34

: +)r hibridisasi d*sp3



>arena orbital d yang digunakan dalam hibridisasi ini berasal dari orbital d yang berada disebelah dalam orbital s dan p maka kompleks dengan orbital hibrida semacam ini disebut sebagai kompleks orbital dalam  inner orbital complex 2

+6e7283'

: +)r 3d8



d*sp3

5rbital hibrida d *sp3 yang terbentuk diisi oleh pasangan elektron bebas dari ligan 7'



%alam kompleks terdapat satu elektron yang tidak berpasangan sehingga kompleks bersi?at paramagnetik.



+i72*' memiliki bentuk geometris segiempat planar i*=

: +)r 3d= s*

: +)r 3d=

s*

p0



i*4

17

: +)r membentuk orbital hibrida dsp 3



Salah satu elektron pada orbital d yang tidak berpasangan dipasangkan dengan elektron lain sehingga salah satu orbital d kosong dan dapat digunakan untuk membentuk orbital hibrida dsp3

+i72*'

: +)r 3d=



dsp3

Semua elektron dalam kompleks ini berpasangan sehingga kompleks bersi?at diamagnetik

Sebagian besar kompleks lebih memilih kon?igurasi kompleks orbital dalam karena energi yang diperlukan saat hibridisasi untuk melibatkan orbital d sebelah dalam lebih kecil dibandingkan energi yang diperlukan untuk melibatkan orbital d sebelah luar. $eskipun demikian jika dilihat dari pengukuran momen magnetnya beberapa kompleks ternyata berada dalam bentuk kompleks orbital luar.

7ontoh : 

-on

+6e683'

memiliki

bentuk

geometris

oktahedral.

(ika

diasumsikan kompleks ini merupakan kompleks orbital dalam dengan hanya satu elektron yang tidak berpasangan maka seharusnya momen magnet senyawa adalah sebesar 1@3 #$. $enurut hasil pengukuran momen magnet ion +6e683' adalah sebesar 80 #$ yang akan sesuai jika terdapat lima elektron tidak berpasangan.

#erarti

ion

6e34

dalam

kompleks

mengalami

hibridisasi sp3d* dengan melibatkan orbital d sebelah luar dan disebut sebagai kompleks orbital luar outer orbital complex 2. 6e*8: +)r 3d8 s* 6e34: +)r 3d s0 : +)r 3d

s1 p0 d0 3 * membentuk orbital hibrida sp d

Elektronetralitas dan Backbonding



18

%alam T-A reaksi pembentukan kompleks merupakan reaksi )sam #asa &ewis. )tom logam sebagai asam &ewis mendapatkan elektron dari ligan yang bertindak sebagai basa &ewis sehingga mendapatkan tambahan muatan negati?. %engan demikian densitas elektron pada atom logam akan menjadi semakin besar sehingga kompleks menjadi semakin tidak stabil. !ada kenyataannya senyawa kompleks merupakan senyawa yang stabil sehingga diasumsikan walaupun mendapatkan tambahan muatan negati? dari !"# yang didonorkan oleh ligan atom pusat memiliki muatan yang mendekati nol atau hampir netral. )da dua pendekatan yang dapat digunakan untuk menerangkan hal ini :

(1)

Elektronetralitas &igan

donor

elektronegativitas

umumnya yang

tinggi

merupakan sehingga

atom atom

dengan

ligan

tidak

memberikan keseluruhan muatan negati?nya sehingga elektron ikatan tidak terdistribusi secara merata antara logam dengan ligan

(2)

Backbonding !ada atom

logam dengan tingkat oksidasi

yang

rendah

kerapatan elektron diturunkan melalui pembentukan ikatan balik backbonding2 atau resonansi ikatan partial. -onpusat memberikan kembali pasangan elektron kepada ligan melalui pembentukan ikatan phi π2.

Teori -katan Aalensi cukup mudah untuk dipahami dapat meramalkan bentuk geometris dari sebagian besar kompleks dan berkesesuaian dengan si?at kemagnetan dari sebagian besar kompleks. $eskipun demikian ada beberapa kelemahan dari Teori -katan Aalensi ini. Sebagian besar senyawa kompleks merupakan senyawa berwarna T-A tidak dapat menjelaskan warna dan spektra elektronik dari senyawa kompleks. Selain itu meskipun berkesesuaian dengan si?at kemagnetan senyawa T-A tidak dapat menjelaskan mengapa kemagnetan senyawa dapat berubah dengan kenaikan suhu. Teori -katan Aalensi tidak dapat memberikan penjelasan yang memuaskan mengapa sejumlah kompleks berada dalam



19

bentuk kompleks orbital luar. >elemahan'kelemahan dari T-A ini dapat dijelaskan dengan lebih baik oleh Teori $edan >ristal Crystal Field Teory 2.

b. Teori Medan Krista !Crystal Field Theory) Teori ini mula'mula diajukan oleh #ethe 19*92 dan Aleck 1931 B 1932 dan mulai berkembang sekitar tahun 191. Teori ini merupakan usaha untuk menjelaskan hal'hal yang menjadi kelemahan dari Teori -katan Aalensi. %alam Teori $edan >ristal T$>2

interaksi yang terjadi antara logam

dengan ligan adalah murni interaksi elektrostatik. &ogam yang menjadi pusat dari kompleks dianggap sebagai suatu ion positi? yang muatannya sama dengan tingkat oksidasi dari logam tersebut. &ogam pusat ini dikelilingi oleh ligan'ligan bermuatan negati? atau ligan netral yang memiliki pasangan elektron bebas !"#2. (ika

ligan merupakan suatau spesi netraltidak

bermuatan maka sisi dipol negati? dari ligan terarah pada logam pusat. $edan listrik pada logam akan saling mempengaruhi dengan medan listrik ligan. %alam Teori $edan >ristal berlaku beberapa anggapan berikut : a. ligan dianggap sebagai suatu titik muatan b. tidak ada interaksi antara orbital logam dengan orbital ligan c. orbital d dari logam kesemuanya terdegenerasi dan memiliki energi yang sama akan tetapi jika terbentuk kompleks maka akan terjadi pemecahan tingkat energi orbital d tersebut akibat adanya tolakan dari elektron pada ligan pemecahan tingkat energi orbital d ini tergantung orientasi arah orbital logam dengan arah datangnya ligan

Bentuk Orbitald >arena orbital d seringkali digunakan pada pembentukan ikatan dalam kompleks

terutama

dalam

teori T$> maka

adalah

penting

untuk

mempelajari bentuk dan orientasi ruang orbital d . >elima orbital d tidak identik dan dapat dibagi menjadi dua kelompok; orbital t *g dan eg. 5rbital' orbital t*g Bd Cy; d CD; dan dyD B memiliki bentuk yang sama dan memiliki orientasi arah di antara sumbu C y dan D. 5rbital'orbital eg BdC*'y* dan dD* B memiliki bentuk yang berbeda dan terletak di sepanjang sumbu.



20

C

y

C

y

D

d#$

d#%

C

D

d

%$C

y

y

d#&'$&

d%&

Ko!"leks Oktahedral !ada kompleks oktahedral logam berada di pusat oktahedron dengan ligan di setiap sudutnya. )rah mendekatnya ligan adalah sepanjang sumbu C y dan D. >arena orientasi arah orbital d C*'y* dan dD* adalah sepanjang sumbu C; y; D dan menghadap langsung ke arah mendekatnya ligan maka kedua orbital tersebut mengami tolakan yang lebih besar dari ligan dibandingkan orbital d Cy; dCD dan dyD yang berada di antara sumbu'sumbu C; y; dan D. %engan demikian orbital d pada kompleks oktahedral mengalami pemecahan  splitting 2 tingkat energi dimana orbital'orbital eg memiliki tingkat energi yang lebih besar dibandingkan orbital t*g.

/

dC*'y*

L

dD*

eg F L

L

M"

L

E dCD

L

08Go

dyD dC*'y* dD*

Bab III Teori Ikatan Dalam Kompleks L

dCy

dCD

t*g

dyD


21

Go

dCy 0Go

a2

b2

Gambar a( kompleks oktahedral Gambar b( pemecahan energi yang terjadi pada orbital d menjadi orbital e g dan t*g

(arak antara kedua tingkat energi ini diberi simbol

∆0 atau

10%H. Setiap

orbital pada orbital t*g menurunkan energi kompleks sebesar 0∆0 dan sebaliknya setiap orbital pada orbital e g menaikkan energi kompleks sebesar 08∆0. Tingkat energi rata'rata dari kedua tingkat energi orbital t*g dan eg merupakan energi hipotetik dari orbital d yang terdegenerasi. #esarnya harga

∆o terutama

ditentukan oleh kuat atau lemahnya suatu

ligan. Semakin kuat medan suatu ligan makin besar pula pemecahan tingkat energi yang disebabkan sehingga harga

∆0 juga

semakin besar. ,arga

∆0

dalam suatu kompleks dapat ditentukan melalui pengukuran spektra ompleks akan menyerap energi pada panjang gelombang yang sesuai untuk mempromosikan elektron dari tingkat energi t *g ke tingkat eg. !anjang gelombang yang diserap dapat ditentukan berdasarkan puncak serapan dari spektrum serapan arena setiap orbital t*g menurunkan energi sebesar 0 ∆0 dari tingkat energi

hipotetis

setiap

elektron

yang

menempati

orbital

t*g akan

meningkatkan kestabilan kompleks dengan menurunkan energi kompleks sebesar 0∆0. #esarnya penurunan energi ini disebut sebagai "nergi Stabilisasi $edan >ristal 76S" Crystal

Field !tabili"ation

Energy 2.

Sebaliknya setiap elektron di orbital eg akan menurunkan kestabilan kompleks dengan menaikkan energi kompleks sebesar 08 ∆0. Tabel berikut menunjukkan besarnya 76S" untuk kompleks dengan kon?igurasi d0 B d10.



)*mah ee+tron d

22 Kon,i-*rasi t&-

e-

C.SE

1

'0∆0

* 3  kompleks ig spin2  kompleks lo# spin2  kompleks ig spin2  kompleks lo# spin2 8 kompleks ig spin2 8 kompleks lo# spin2 @ kompleks ig spin2 @ kompleks lo# spin2 = 9 10

'0=∆0 '1*∆0 '08∆0 '18G0 0 '*0G0 '0G0 '*G0 '0=G0 '1=G0 '1*G0 '08G0 0

#esarnya harga G0 ditentukan oleh jenis ligan yang terikat dengan logam pusat. ompleks dengan ligan medan lemah semacam ini disebut sebagai kompleks spin tinggi ig spin complex 2. &igan medan kuat strong $ield ligand 2 menyebabkan perbedaan energi yang besar antara orbital t *g dengan orbital eg. >arena energi yang diperlukan untuk menempatkan elektron ke orbital e g yang tingkat energinya lebih tinggi lebih besar dibandingkan energi yang diperlukan untuk memasangkan elektron elektron akan mengisi orbital t*g terlebih dahulu hingga penuh sebelum mengisi orbital eg. #esrnya harga Go dapat ditentukan secara Spektro?otometri ompleks akan menyerap cahaya dengan ?rekuensi yang berkesesuaian dengan energi yang diperlukan untuk mengeksitasikan elektron dari orbital t *g ke orbital eg % I G 0h hI konstanta !lanck2. %ari pita serapan ini dapat dilihat intensitas maksimum dari serapan oleh kompleks terletak pada ?rekuensi berapa. $enurut hasil studi eksperimen dari spektra sejumlah kompleks dengan berbagai macam jenis logam pusat dan ligan ternyata ligan'ligan dapat diurutkan sesuai kemampuannya untuk menyebabkan pemecahan tingkat energi pada orbital d. %eretan ligan ini disebut %eret Spektrokimia.



23

I'/ 0r ' / C' / .' / OH' / C&O1&' / H&O / NCS' / p$ / NH3 / en / bip$ /

o'

phen / NO&' / CN'

#istorsi Tetragonal dala! Ko!"leks Oktahedral (#istorsi $ahn Taller) Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya tolakan oleh elektron dari keenam ligan dalam suatu kompleks oktahedral memecah orbital d menjadi orbital t*g dan eg.

(ika elektron'elektron d dari logam tersusunterdistribusi

secara sistematis maka elektron'elektron tersebut akan memberikan tolakan yang setara pada keenam ligan sehingga kompleks merupakan suatu oktahedral sempurna. )kan tetapi jika elektron d terdistribusi secara tidak merata dalam orbital memiliki penataan yang asimetris2 maka ada ligan yang mengalami gaya tolak yang lebih besar dibandingkan ligan yang lainnya. %engan demikian struktur kompleks menjadi terdistorsi. 5rbital'orbital eg berhadapan langsung dengan ligan sehingga penataan elektron yang asimetris dalam orbital e g akan menyebabkan ligan mengalami tolakan yang lebih besar dibandingkan ligan lainnya dan menghasilkan distorsi yang signi?ikan. Sebaliknya orbital'orbital t*g tidak berhadapan langsung dengan ligan sehingga penataan elektron yang asimetris dalam orbital t*g tidak memberikan pengaruh yang signi?ikan terhadap struktur kompleks distorsi yang terjadi biasanya sangat lemah sehingga tidak terukur. %enataan si!etris )*mah ee+tron d d0

t&-

e-

d3 d d8 d= d10

Medan i-an kuat atau lemah kuat atau lemah

Contoh Ti-A5*; +Ti-A68*'; +Ti-A7l8*' +7r ---oksalat233'; 7r ---,*52834

lemah

+$n--68'; +6e---683'

kuat

+6e--728'; +7o---,32834

lemah

+i--68'; +i,*528*4

kuat atau lemah

+/n--,328*4; +/n--,*528*4

%enataan asi!etris )*mah ee+tron d d

t&-

e-

Medan i-an lemah

Contoh 7r4--2; $n---42



d@ d9

24

kuat

7o4--2; i4---2

kuat dan lemah

7u4--2

(ika orbital dD* berisi lebih banyak elektron dibandingkan orbital d C*'y* maka ligan yang berada pada sumbu D akan mengalami gaya tolak yang lebih besar dibandingkan keempat ligan lainnya yang berada pada sumbu C dan y2. Jaya tolak yang tidak seimbang tersebut akan menghasilkan distorsi berupa perpanjangan oktahedron di sepanjang sumbu D dan disebut sebagai distorsi tetragonal . &ebih tegasnya distorsi berupa pemanjangan sumbu C semacam ini disebut sebagai elongasi perpanjangan2 tetragonal. Sebaliknya jika orbital yang berisi lebih banyak elektron adalah orbital dC*'y* elongasi akan terjadi sepanjang sumbu C dan sumbu y sehingga ligan dapat lebih mendekat ke arah logam pusat melalui sumbu D. #erarti akan ada empat ikatan yang panjang dan dua ikatan yang lebih pendek dan struktur yang terbentuk mirip dengan oktahedron yang ditekan sepanjang sumbu D. %istorsi semacam ini disebut kompresi tetragonal . %istorsi berupa elongasi tetragonal lebih sering terjadi dibandingkan kompresi tetragonal.

perpanjangan pada sumbu D

Jambar c2

Bab III Teori Ikatan Dalam Kompleks perpanjangan pada sumbu C dan y


25

Jambar d2

Jambar c2

"longasi tetragonal yang terjadi pada suatu kompleks oktahedral. "lektron' elektron pada orbital dD* menimbulkan gaya tolak yang meneybabkan ligan pada sumbu D menjauh dari logam pusat

Jambar d2

>ompresi tetragonal. "lektron'elektron pada orbital dC*'y* menimbulkan gaya tolak yang cukup kuat sehingga ligan'ligan yang terikat pada sumbu C dan y menjauh dari logam pusat.

%apat disimpulkan bahwa jika pengisian orbital dC*'y* dan dD* tidak sama maka akan terjadi distorsi. ,al ini disebut sebagai %istorsi (ahn Taller.

Teorema (ahn'Taller menyatakan bahwa : K sistem molekuler yang

tidak linear dalam suatu keadaan elektron yang terdegenerasi tidaklah stabil; dan akan mengalami distorsi untuk menurunkan simetrinya dan menghilangkan degenerasi yang terjadiL.

KOM%&EK' 'EI EM%T %&*+ (ika logam pusat dalam kompleks memiliki kon?igurasi d = maka enam elektron akan mengisi orbital t *g dan dua elektron akan mengisi orbital eg. !enataan elektronnya ditunjukkan dalam Jambar a2.

5rbital'orbital terisi

oleh eletron secara simetris dan suatu kompleks oktahedral terbentuk.

eg

G"



26

t*g Jambar e2

Jambar ?2

Gambar !e2 !enataan elektron yang simetris di orbital t *g dan e g pada logam dengan kon?igurasi elektron d = Gambar !,2 !emecahan tingkat energi orbital e g untuk mencapai kestabilan kedua elektron mengisi orbital d D* yang tingkat energinya lebih rendah

"lektron yang berada pada orbital d C*'y* mengalami tolakan dari empat ligan yang berada pada sumbu C dan y; sementara elektron yang ada pada orbital dD* hanya mengalami tolakan dari dua ligan yang berada pada sumbu D. (ika medan ligan cukup kuat maka perbedaan energi di antara dua orbital ini orbital dC*'y* dan d D*2 menjadi lebih besar dibandingkan energi yang diperlukan

untuk

memasangkan

elektron.

!emecahan

orbital

eg

ini

ditunjukkan pada Jambar?2. %alam kondisi demikian kompleks akan menjadi lebih stabil jika orbital dC*'y* kosong dan kedua elektron yang seharusnya menempati orbital e g ditata secara berpasangan pada orbital d D* . %engan demikian empat buah ligan dapat terikat dalam kompleks pada sumbu C dan y dengan lebih mudah karena tidak mengalami tolakan dari orbital dC*'y* yang telah kosong. Sebaliknya ligan tidak dapat mendekati logam pusat melalui sumbu D karena mengalami tolakan yang sangat kuat dari orbital d D* yang terisi dua elektron. 5leh karena itu hanya terbentuk empat ikatan antara logam pusat dengan ligan dan struktur geometris kompleks menjadi segiempat planar. >ompleks segiempat planar terbentuk pada ion logam dengan kon?igurasi elektron d= dan ligan yang memiliki medan yang sangat kuat misalnya +i--72*'. Semua kompleks !t--2 dan )u--2 merupakan kompleks segi empat planar meskipun dengan ligan medan lemah. #esarnya pemecahan energi orbital e g tergantung pada jenis ligan dan logam yang menjadi ion pusat. !ada kompleks segiempat planar dari 7o --; i-- dan 7u-- orbital dD* memiliki tingkat energi yang hampir sama dengan orbital dCD



27

dan dyD. Sedangkan dalam kompleks +!t7l*' orbital dD*

memiliki tingkat

energi yang lebih rendah dibandingkan orbital d CD dan dyD.

KOM%&EK' TET+,E#+& 5rientasi ruang dari suatu kompleks dengan geometris tetrahedral dapat dihubungkan sebagai suatu kubus seperti yang ditunjukkan dalam Jambar g2. /

&ogam pusat

E F

F

&igan

g2

Gambar -( Struktur kompleks tetrahedral sebagai suatu kubus

#erdasarkan gambar tersebut ligan berada di antara sumbu'sumbu C y dan D. Sebagaimana yang telah dipaparkan sebelumnya orbital'orbital t *g dCy d CD dan dyD2 berada di antara sumbu C y dan D sementara orbital'orbital eg dC*'y* dan dD*2 berada dalam posisi yang berimpit dengan sumbu C y dan D. 5leh karena itu pada kompleks tetrahedron ligan berada lebih dekat dengan orbital'orbital t*g meskipun posisi ligan tidak tepat berimpit dengan orbital' orbital tersebut. 5leh karena itu pada kompleks tetrahedron terjadi pemecahan energi yang berkebalikan dengan pemecahan energi pada kompleks oktahedron.



28

!ada kompleks tetrahedron terjadi pemecahan tingkat energi dimana orbital t*g mengalami kenaikan tingkat energi karena berada dalam posisi yang lebih berdekatan dengan ligan2 sementara orbital eg mengalami penurunan tingkat energi. !emecahan tingkat energi dalam kompleks tetrahedron ditunjukkan dalam Jambar h2.

G" Gt2

h2 Gambar !h2 !emecahan tingkat energi yang terjadi dalam kompleks tetrahedron

#esarnya 76S" dari suatu kompleks tetrahedron diramalkan lebih kecil dibandingkan 76S" kompleks oktahedron. ,al ini dikarenakan jumlah ligan yang terikat dalam kompleks tetrahedron juga lebih sedikit hanya ada empat ligan sementara pada kompleks oktahedron ada 8 ligan yang terikat pada logam pusat. Selain itu berbeda dengan kompleks oktahedron dimana arah orbital tepat berimpit dengan arah datangnya ligan ligan yang terikat pada kompleks tetrahedron tidak tepat berimpit dengan orbital.

c. Teori Orbital Molekul (Molecular Orbital Theory)



29

Teori $edan >ristal didasarkan atas asumsi bahwa interaksi yang terjadi antara ligan dan logam pusat murni merupakan interaksi elektrostatik. Teori ini dapat menjelsakan bentuk geometris; spektra; dan kemagnetan dari senyawa kompleks dengan memuaskan. $eskipun demikian teori ini mengabaikan kemungkinan terbentuknya ikatan kovalen dalam kompleks hal ini ternyat bertentangan dengan ?akta yang diperoleh sdari sejumlah eksperimen. #eberapa kelemahan dari Teori $edan >ristal adalah sebagai berikut : 1.

Sejumlah senyawa dengan tingkat oksidasi nol misalnya pada kompleks

+i752

tidak

mengalami

gaya

tarik'menarik

elektrostatik antara logam dengan ligan sehingga dapat dipastikan bahwa ikatan yang terbentuk dalam kompleks merupakan suatu ikatan kovalen *.

3.

#ukti dari spektrum resonansi magnetik inti dan resonansi spin elektron

menunjukkan

berpasangan

pada

keberadaan

ligan

hal

ini

densitas

elektron

mengindikasikan

tidak

adanya

pembagian elektron bersama sehingga dapat diasumsikan terjadi kovalensi dalam kompleks

Teori

5rbital

$olekul

$olecular

5rbital

Theory2

melibatkan

pembentukan ikatan kovalen. %alam Teori 5rbital $olekul T5$2 ikatan dalam kompleks terjadi melalui pembentukan orbital molekul. 5rbital molekul merupakan orbital yang terbentuk sebagai kombinasi antara orbital atom yang dimiliki logam dengan orbital atom yang dimiliki oleh ligan. 5leh karena itu orbital molekul dapat dipelajari dengan menggunakan pendekatan .inear Combination /tomic 0rbital &7)52. Setiap penggabungan orbital atom menjadi orbital molekul akan menghasilkan orbital bonding orbital ikatan2 dan orbital antibonding orbital anti ikatan2.

#agaimana orbital molekul ini terbentuk akan dibahas lebih

terperinci dalam -katan >imia.



30

%EMBE*T-K* O+BIT&  !embentukan ikatan melalui orbital M yang paling sederhana dapat dicontohkan dalam pembentukan ikatan antar atom hidrogen dalam molekul ,*. orbital MN orbital molekul antibonding2

1s

1s

,

, ,*

orbital M orbital molekul bonding2

%ari diagram di atas dapat dilihat bahwa tiap atom , memiliki masing' masing satu buah elektron pada orbital 1s. kedua orbital atom , tersebut kemudian bergabung membentuk orbital molekul M sehingga terbentuk dua macam orbital orbital M yang merupakan orbital bonding dan orbital MN yang merupakan orbital antibonding.

Sesuai dengan aturan ,und maka mula'

mula elektron dari salah satu atom , mengisi orbital molekul M yang terbentuk kemudian elektron dari atom , yang lain juga mengisi orbital M tersebut. %engan terbentuknya orbital molekul yang diisi oleh elektron dari kedua atom , maka terbentuklah ikatan antar atom , tersebut menjadi molekul ,*. $olekul ,* ini merupakan molekul yang stabil karena elektron' elektronnya berada pada orbital molekul M yang tingkat energinya lebih rendah dibandingkan tingkat energi orbital atom pembentuknya. !embentukan orbital molekul ini dapat digunakan untuk menjelaskan ketidakstabilan dari molekul ,e*. !erhatikan diagram berikut : orbital MN orbital molekul antibonding2

1s

1s Dalam Kompleks Bab III Teori Ikatan


31

,e

,e ,e* orbital M orbital molekul bonding2

Setiap atom ,elium memiliki dua elektron pada setiap orbital 1s. saat orbital'orbital atom 1s dari kedua atom ,elium tersebut membentuk orbital molekul terbentuk * macam orbital molekul pula orbital M dan MN. "lektron' elektron mula'mula mengisi orbital bonding M yang tingkat energinya lebih rendah kemudian mengisi orbital antibonding MN. >arena baik orbital bonding maupun orbital antibonding sama'sama terisi elektron maka keduanya akan saling meniadakan sehingga molekul ,e * menjadi sangat tidak stabil. >edua contoh diatas menunjukkan pembentukan orbital molekul untuk molekul diatomik yang heterogen sehingga orbital atom yang digunakan dalam pembentukan orbital molekul memiliki tingkat energi yang sama. !ada molekul diatomik yang heterogen atom yang lebih elektronegati? orbital atomnya memiliki tingkat energi yang lebih rendah. !erbedaan tingkat energi antar orbital atom dari dua atom berbeda yang saling berikatan merupakan ukuran dari si?at ionik ikatan yang terbentuk antara kedua atom tersebut. Sedangkan perbedaan tingkat energi antara orbital bonding molekul yang terbentuk dengan orbital atom dari atom yang tingkat energinya lebih rendah2 merupakan ukuran si?at kovalen ikatan yang terbentuk.
a 1s



32

) 1s

b

#

orbital M )# !ada diagram tersebut atom # memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan orbital atom ). 5leh karena itu orbital molekul 5$2 M yang terbentuk memiliki karakteristik yang lebih mirip dengan orbital atom #. Selisih energi antara orbital atom ) dan orbital atom # dinotasikan dengan a menunjukkan ukuran si?at ionik ikatan yang terbentuk antara ) dan #. Sedangkan selisih energi antara 5$ M dengan orbital atom # dinotasikan dengan b menunjukkan si?at kovalen ikatan )#.

%EMBE*T-K* O+BIT& MO&EK-&  #&M 'E*/0 KOM%&EK' !ada

senyawa

kompleks

orbital

molekul

terbentuk

sebagai

gabungankombinasi dari orbital atom logam dengan orbital atom dari ligan. 5rbital atom logam dapat bergabung dengan orbital atom ligan jika orbital' orbital atom tersebut memiliki simetri yang sama.


33

membentuk orbital molekul π dengan orbital atom dari ligan yang tidak searah dengan orbital atom logam. &igan dapat membentuk orbital molekul dengan orbital logam

jika

posisinya segaris dengan logam atau berada tepat pada sumbugaris penghubung ion pusat dan ligan. )dapun orbital atom dari ligan yang dapat bergabung dengan orbital atom dari logam adalah orbital s atau orbital hasil hibridisasi antara orbital s dan p. >arena jauh lebih banyak orbital dan elektron yang terlibat maka diagram pembentukan orbital molekul dalam senyawa kompleks lebih rumit dibandingkan diagram pembentukan orbital molekul untuk molekul diatomik sederhana.
MNs

MNp p

MNd

s

G0 3d

C*'y* D*

#$ #%

%$orbital non bonding



34

8 orbital pC dari 8 ligan ,3masing'masing berisi * elektron

Md

Mp

Ms

!ada kompleks +7o, 328 orbital'orbital s pC py pD 3dC*'y* dan 3dD* dari logam 7o bergabung dengan keenam orbital p C dari atom ligan ,3 membentuk orbital molekul. 5rbital molekul M yang terbentuk masing'masing diisi dengan sepasang elektron dari ligan , 3. 5rbital 3dCy 3d CD dan 3dyD dari 7o34 tidak bergabung membentuk orbital molekul ketiga orbital tersebut merupakan orbital nonbonding non ikatan2 dalam kompleks ini. Selisih antara tingkat energi nonbonding dengan orbital MN orbital antibonding2 merupakan harga energi

Δ0

dari kompleks tersebut. %alam T5$ splittingpemecahan tingkat

yang

terjadi

merupakan

kovalensimakin besarpula harga harga

Δ0 cukup

akibat

Δ0.

dari

kovalensi.

$akin

besar

%alam kompleks +7o,32834 tersebut

besar sehingga semua elektron lebih memilih untuk mengisi

orbital nonbonding kompleks merupakan kompleks lo# spin. >arena semua elektron dalam kompleks berpasangan maka dapat diramalkan bahwa kompleks tersebut bersi?at diamagnetik. !ada

kompleks

+7o683'

selisih

tingkat

energi

antara

orbital

nonbonding dengan orbital antibonding orbital MN yang terbentuk relati? cukup kecil sehingga elektron dapat mengisi orbital MN terlebih dahulu. >ompleks ini merupakan kompleks ig spin. %iagram pembentukan orbital molekul pada kompleks +7o683' dapat dilihat berikut ini : MNs

MNp p s

G0



35

MNd

3d

C*'y* D*

#$ #%

%$orbital non bonding 8 orbital pC dari 8 ligan 6' masing'masing berisi * elektron

Md

Mp

Ms

5rbital'orbital 3dC*'y*; 3dD*; s; pC; py; dan pD dari logam bergabung dengan 8 buah orbital pC dari keenam ligan 6' yang mengelilingi logam pusat tersebut. 5rbital'orbital t*g dari logam membentuk orbital nonbonding atau non'ikatan. Selisih tingkat energi antara orbital nonbonding ini dengan orbital antibonding MN yang terbentuk dinotasikan dengan O0. !ada kompleks +7o683' karena harga O0 relati? cukup kecil maka sebelum mengisi orbital nonbonding secara berpasangan elektron dari ligan mengisi orbital MN terlebih dahulu. )kibatnya setiap orbital MN yang merupakan orbital antibonding masing'masing terisi satu buah elektron. Terisinya orbital antibonding ini mengakibatkan ikatan antara logam 7o dengan ligan , 3 tersebut menjadi lebih lemah. >arena

dalam kompleks terdapat sejumlah

elektron yang tidak berpasangan maka dapat diramalkan bahwa kompleks +7o683' merupakan kompleks yang bersi?at paramagnetik.

'

%EMBE*T-K* O+BIT& 1

4

Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya orbital M dapat terbentuk antar orbital atom dengan simetri yang sama. )dapun orbital P dapat

'

'

4

4

terbentuk antara orbital pC py pD dCy dCD dan dyD dari logam dengan orbital atom dari ligan yang tidak searah dengan orbital logam. Salah satu contoh bagaimana orbital P dapat terbentuk antara orbital atom dari logam dengan

4

4

'

'

orbital atom yang dimiliki ligan ditunjukkan dalam gambar berikut :

4

'



36

Jambar i2 Gambar !i2

>ombinasi orbital d CD dari logam dengan orbital p y dan pD dari ligan

%ari Jambar i2 di atas dapat dilihat bahwa orbital d CD berada sejajar dengan orbital py dan pD dari ligan sehingga kombinasi dari orbital atom logam dan orbital atom ligan tersebut dapat menghasilkan orbital molekul π. Selain dari penggabungan orbital d CD dari logam dengan orbital p y dan pD orbital molekul

π juga

dapat terbentuk dari penggabungan antara orbital p D

dari logam dengan orbital pD dari ligan. -lustrasi kedua orbital atom tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

4 4

4

'

4

'

'

'

4

'

j2



Gambar !2

37

!osisi orbital atom pD dari logam dan orbital p D ligan berada dalam posisi yang sejajar sehingga juga dapat bergabung dan menghasilkan orbital molekul

π.

(ika pada pembentukan ikatan M ligan berperan sebagai #asa &ewis yang menyumbangkan pasangan elektron maka dalam pembentukan ikatan π ini

ligan dapat bertindak sebagai asam &ewis yang menerima pasangan

elektron yang didonorkan oleh logam. )danya ikatan π akan memperkuat ikatan antara logam dengan ligan sehingga meningkatkan kestabilan kompleks. Selain itu konsep mengenai pembentukan ikatan

π juga

dapat menjelaskan urutan kekuatan ligan dalam

%eret Spektrokimia. &igan dapat berperan sebagai akseptor

π atau

donor π tergantung

keterisian orbital π yang dimiliki oleh ligan tersebut. (a)

.igan akseptor π Sejumlah ligan seperti 75 7' dan 54 memiliki orbital π kosong yang dapat bertumpang tindih dengan orbital t*g dari logam membentuk ikatan

π.

-nteraksi

semacam

ini

seringkali

disebut

sebagai

pembentukan ikatan balik backbonding 2. Tingkat energi dari orbital π yang dimiliki ligan ini seringkali lebih tinggi dibandingkan tingkat energi dari logam sehingga dapat menaikkan harga G 0. &igan'ligan semacam ini merupakan ligan medan kuat dan pada %eret Spektrokimia berada di sebelah kanan.

(b)

.igan onor π Sejumlah ligan tertentu memiliki orbital π yang telah terisi elektron dan mengalami overlap dengan orbital t *g dari logam menghasilkan ikatan π.

Qapatan elektron akan ditrans?er dari ligan menuju logam melalui

ikatan π ini. Selain dari ikatan π yang terbentuk tadi trans?er elektron dari ligan ke logam juga terjadi melalui ikatan M. -nteraksi semacam ini lebih sering terjadi pada kompleks dari logam dengan bilangan oksidasi yang tinggi sehingga logam tersebut Lkekurangan elektronL. 5rbital π dari ligan biasanya memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibandingkan orbital t*g logam sehingga delokalisasi elektron

π

dari



38

ligan melalui cara ini akan memperkecil harga G0. &igan yang merupakan donor π terletak di sebelah kiri dari %eret Spektrokimia.



39

LATIHAN ). Terangkan yang dimaksud dengan ligand atom pusatlogam transisi dan ligand #. )pa yang dimaksud dengan asam &ewis basa lewis dan tentukan asambasa lewis dalam senyawa komplek. 7. #uat struktur lewis dari ligan berikut dan tentukan unsur pendonor elektron buat lingkaran2

a. Ion thiocyanate b. Karbon monoksida c. Ion oksalat %. Tentukan #asa lewis asam lewis donor atom dan bilangn koordinasi senyawa komplek berikut a. [i!"3#6$2% b. [Co(NH3)4Cl2]Cl ". #uat contoh'contoh ligand tentukan unsur yang bertindak sebagai asam lewis dan sebutkan nama ligandnya c. &igand mono dentat 8 contoh2 d. #identat 3 contoh2 e. Threedentat * contoh2 ?. Tetradentat 1 contoh2 6. Terangkan aplikasikegunaan dari senyawa komplek dalam industri lingkungan dan dalam kehidupan sehari'hari J. #uat kon?igurasi elektronik unsur 7r 7o*4 Ti4 !t #r ' ,. Tentukan bilangan oksidasi senyawa berikut a. [Co(NH3)4Cl2]Cl

Pt ( NH3) Cl 3] b. K[ -. Tentukan bridisasi senyawa komplek berikut dan ganbar struktur geometisnya c. &e!"3#6$%3 d. [i'l4$%2 e. [(t!"3#5'l$%3 (. Sebutkan nama senyawa komplek berikut



40

a. +6e,*5252*4 b. +7o7l*' c. ['r!"3#3!"2)#3$'l3 d. !"4#2[i!'2)4#2!"2)#2$ e. *entaamminechloro*latin+m!I,# chloride

?. dichlorobis!ethylenediamine#*latin+m!I,# -loride g. (otasi+m tetrachloronickelate!II#

>. ambarkan str+kt+r senya/a kom*lek berik+t a.

!"4#2[i!'2)4#2!"2)# $

2

b.

1.

6e,*5252*4

#erdasarkan Teori -katan Aalensi jelaskan bentuk geometris dari ion kompleks +,g-3'R

*. #erdasarkan Teori

-katan Aalensi ramalkan jumlah elektron tidak

berpasangan dalam kompleks +i7l*'; +i72*'; dan +7u,32*4R 3. (elaskan dengan menggunakan Teori -katan Aalensi mengapa kompleks +i7l*' dan +i752 sama'sama memiliki bentuk geometris tetrahedral tetapi momen magnetiknya berbedaR .
Qamalkan si?at kemagnetan kompleks'kompleks tersebutR

j.

,itung momen magnetik dari setiap kompleks tersebutR

. (ika diketahui momen magnetik dari +6e,*5252*4 adalah sebesar 3=9 #$ tentukan tingkat oksidasi dan jenis hibridisasi yang terjadiR 8. -on 6e34 dalam larutan berair tidak berwarna akan tetapi penambahan ion 7S' ke dalam larutan akan mengubah warna larutan menjadi merah. (elaskan mengapaR



41

@. ,itunglah jumlah elektron tidak berpasangan dan harga 76S" dari kompleks :

a. +6e,*52834

b. +7r,32834

c. +7o7l*'

=. #erikan alasan mengapa semua kompleks oktahedral dari ion 7o34 merupakan kompleks spin rendah yang bersi?at diamagnetikR 9. >ompleks 7o--2 stabil dalam geometris tetrahedral akan tetapi i--2 lebih stabil dalam geometris segi empatplanar. (elaskanR 10. -on 7o34 membentuk kompleks oktahedral amonia yang lebih stabil dibandingkan kompleks amonia oktahedral dari ion 7o*4. )kan tetapi kompleks 7o34 dengan ligan ,*5 dalam geometris oktahedral kurang stabil dibandingkan ion 7o *4 yang membentuk kompleks dengan ligan dan geometris yang sama. (elaskan mengapaR


Kuliah 4 Teori Ikatan Dalam Kompleks

Recommend Documents