BAB 1
PENDAHULUAN
Dalam semua senyawaannya kation dikelilingi oleh anion atau molekul netral. Gugus yang langsung mengelilingi suatun kation disebut ligan.Pada awalnya teori medan kristal dikemukakan oleh Hans Bethe,seorang pakar fisika pada tahualensi yang telah dikemukakan tahun 1929.Teori ini muncul dikarenakan teori ikatana valensi yang telah dikemukakan mempunyai beberapa kelemahan seperti:
a. Seperti terdapatnya warna-warna senyawa komplek yang tidak dapat diterangkan dengan teori ini
b. Ion-ion Ni2+,Pd2+,Pt2+,dan Au2+ yang biasanya membentuk komplek planarsegi empatdapat membentuk komplek tetra hedral atau komplek dengan bilangan kordinasi 5
c. Adanya beberapa komplek yang memilih membentuk auter orbital komplek
d. Teori ikatan valensi tidak dapat menjelaskan terjadinya spektra elektrik
e. Ketereangan tentang terjadinya kompleks planar segiempat dari Cu(N3)42+
f. Perbeda antara kompleks ion dan kompleks kovalen
Teori medan kristal ini hampir selama 20 tahun semenjak ditemukan hanya digunakan dalam bidang fisika zat padat. Teori medan kristal digunakan pada pakar fisika zat padat untuk menjelaskan warna dan sifat magnetik garam-garam logam transisi terhidrat,khususnya yang memiliki atom pusat ion logam transisi dengan orbital d yang belum sepenuhnya terisi elektro seperti CuSO4.5H2O. Baru pada tahun 1950an. Pada awal tahun 1950an barulah pakar kimia koordinasi menerapkan teori medan kristal.
Teori medan kristal ini digunakan untuk menjelaskan energi kompleks koordinasi. Hal ini didasarkan pada deskripsi ionik pada ikatan logam ligan.
Asumsi Teori Medan Kristal
Teori medan kristal yang dikemukakan Bethe dilandasi oleh tiga asumsi yaitu :
1. Ligan ligan diperlakukan sebagai titik-titik bermuatan
2. Interaksi anatara ion logam dengan ligan-ligan dianggap sepenunya sebagai interaksi elektrostatik(ionik).Apabila ligan yang ada merupakan ligan netral seperti NH3, dan H2O, maka dalam interaksi tersebut ujung negatif dari dipol dalam molekul-molekul netral diarahkan terhadap ion logam
3. Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari ligan.
4. H2O, maka dalam interaksi tersebut ujung negatif dari dipol dalam molekul-molekul netral diarahkan terhadap ion logam
5. Tidak terjadi interaksi antara orbital-orbital dari ion logam dengan orbital-orbital dari ligan.
Menurut medan kristal atau crystal field theory (CFT), ikatan antara atom pusat dan ligan dalam kompleks berupa ikatan ion, hingga gaya yabng ada hanya berupa gaya elektrostatik. Ion kompleks tersusun dari ion pusat yang dikelilingi oleh ion-ion lawan atau molekul-molekul yang mempunyai momen dipole permanen.
Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligand-ligand sekelilingnya, sedang medan gabungan dari ligand-ligand akan mempengaruhi elektron-elektron dari ion pusat. Pengaruh ligan ini terutama mengenai elektron d dari ion pusat dan ion kompleks dari logam-logam transisi. Pengaruh ligand tergantung dari jenisnya, terutama pada kekuatan medan listrik dan kedudukan geometri ligand-ligand dalam kompleks.
Didalam ion bebas kelima orbital d bersifat degenerate artinya mempunyai energi yang sama dan elektron dalam orbital ini selalu memenuhi hukum multiplicity yang maksimal. Teori medan kristal terutama membicarakan pengaruh ligand yang tersusun secara berbeda-beda disekitar ion pusat terhadap energi dari orbital d. Pembagian orbital d menjadi dua golongan yaitu orbital eg atau dj dan orbital t2g atau de mempunyai arti penting dalam hal pengaruh ligan terhadap orbital-orbital tersebut.
Dengan adanya ligand disekitar ion pusat orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini terbagi menjad beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan juga orbital d ini mengalami spilitting.
Ligand didalam ion kompleks berupa ion-ion negatif seperti F- dan CN- atau berupa molekul-molekul polar dengan muatan negatifnya mengarah pada ion pusat seperti H2O atau NH3. Ligand ini akan menimbulkan medan listrik yang akan menolak elektron terutama elektron d dari ion pusat. Penolakan ini menyebabkan energi level orbital d dari ion pusat bertambah.
Bila kelima orbital d sama dengan dan medan ligand mempengaruhi kelimanya dengan cara yang sama maka kelima orbital d ini akan tetap degenerate pada energy level yang lebih tinggi. Kenyataannya kelima orbital d tidak sama, yaitu ada orbital eg atau d γ dan t2g atau d e. Disamping itu medan ligand tergantung dari letaknya disekitar ion pusat, artinya apakah strukturnya oktahedral, tetrahedral, atau planar segi empat.
Akibat dari orbital d diurai oleh medan ligand, peristiwa ini disebut uraian medan ligand atau crysral field spilitting. Dari percobaan diperoleh bahwa ada ligand-ligand yang menghasilkan medan listrik yang kuat dan disebut strong ligand field, ada ligand yang sebaliknya dan disebut weak ligand field. Berhubungan dengan ini ligand dapat disusun dalam suatu spectrochemical series sesuai dengan kekuatan medannya.
KELEMAHAN TEORI MEDAN KRISTAL
Teori medan kristal dapat menjelaskan tentang pembentukan senyawa kompleks, sifat magnetik dan perubahannya karena pengaruh temperatur serta kestabilan dari senyawa kompleks. Kelemahan dari teori ini adalah berkenaan dengan asumsi yang mendasarinya, yaitu interaksi antara atom pusat dan ligan-ligan sepenuhnya merupakan interaksi elektrostatis. Dari asumsi ini maka:
· Medan yang ditimbulkan oleh ligan negatif seharusnya lebih kuat dari pada medan yang ditimbulkan oleh ligan netral.
· Ligan yang memiliki moment dipol lebih besar seharusnya menimbulkan medan yang lebih kuatdibandingkan ligan yang moment dipolnya lebih kecil.
· Senyawa kompleks dengan atom pusat memiliki bilangan oksidasi nol dan ligan netral seperti [Ni(CO)4] seharusnya tidak mungkin terbentuk karena tidak terjadi interaksi elektrostatis antar atom pusat dengan ligan-ligan. Dalam kenyataan senyawa tersebut dapat terbentuk danberdifat stabil.
Fakta-fakta diatas menunjukan kalaw asumsi-asumsi yang mendasari teori medan ligan tidak sepenihnya benar. Fakta ketiga menunjukan bahwa di sampin interaksi elektrstatis, ligan-ligan dengan atom pusat dapat mengadakan interaksi kovalent.
Beberapa Pemakaian Teori medan kristal
a. Banyak sifat-sifat yang dapat dijelaskan dengan teori medan kristal atau crystal field theory. Diantaranya:
o Pengaruh medan ligan pada warna
Hal ini dikarenakan enrgi sinar didaerah tampak cocok untuk promosi elektron yang ada di orbital d, dari energi rendah ke energi tinggi. Misalnya untuk kompleks oktahedral dari orbital t2g atau d € keorbital eg atau dj. Besarnya energi untuk promosi, yaitu ∆ tergantung dari ion pusatnya dantergantung dari jenis ligan. Karena itu senyawa kompleks mempunyai warna berbeda-beda, misalnya [Ti(OH2)6]3+ berwarna ungu sedangkan [Cu(OH2)6] berwarna biru muda. Untuk satu ion pusat warnanya berbeda bila ligannya berbeda, misalnya [Cn(OH2)]2+ berwarna biru muda, tetapi [Cu(NH3)4 (OH2)]2+ berwarna biru tua.
o Harga CFSE untuk kompleks oktahedral, tetrahedral dan planar segiempat
Crystal field st Hans Bethe abilizationenergy berubah – ubah sesuai dengan struktur dan jenis ion kompleks.perbedaan energi orbital t2g dan eg Hans Bethe untuk kompleks tetrahedral ~4/9 kali untuk kompleks oktahedral.orbital t2g mempunyai energi 0,27 ∆˳ lebih rendah dari pada kompleks hipotesis, bila ∆˳ adalah ∆˳.untuk kompleks tetrahedra: CFSE = (0,27y – 0,18x) ∆˳ y = jumlah elektron di orbital eg dan x = jumlah elektron di orbital t2g.
Untuk planar segiempat, orbital dx²- y² energinya naik 1,22∆˳, orbital dxy naik 0,23∆˳, orbital dx² turun 0,43∆˳ dan orbital dxz serta dyz turun 0,51∆˳. Semua ini dibandingkan dengan komplek ipotesis.
Komplek planar segiempat
Komplek low spin dengan bilangan koordinasi empat ternyata berbentuk planar segiempat. Hal ini disebabkan karena CFSE low spin untuk planar segiempat lebih besar daripada spin tetrahedral. Perbedaan ini semakin besar bila ∆˳ semakin besar karena ∆˳ untuk logam transisi kedua dan ketiga jauh lebih besar dari logam transisi pertama , maka kompleks –kompleks platina dan palladium berbentuk planar segi empat dan diamagnetik
0 komentar:
Posting Komentar