materi presentasi termokimia

  • Published on
    24-Oct-2015

  • View
    101

  • Download
    6

Embed Size (px)

DESCRIPTION

termokimia

Transcript

BAB II: IKATANDALAMSENYAWAKOORDINASIMay 18, 2010 Leave a comment II.1 Struktur LewisStruktur Lewis suatu atom : lambang atom tersebut dikelilingi dengan sejumlah dot (sesuai dengan elektron valensinya). Struktur Lewis 6C, 7N, 8O, dan 9F adalah :. . . ... C . . N : : O : : F :. . . . Struktur Lewis suatu molekul : menggambarkan ikatan-ikatan antar atom dalam molekul tersebut, setiap ikatan (pasangan elektron) digambarkan dengan 2 dot. Struktur Lewis CH4, NH3, H2O dan HF adalah :H H.. .. .. ..H : C : H H : N : H H : O : H H : F :.. .. .. .. HPada ikatan C-H, N-H, O-H, dan H-F tersebut masing-masing atom saling menerima dan memberi elektron, disebut ikatan kovalen. Jika kedua elektron yang digunakan bersama berasal dari salah satu atom, disebut ikatan kovalen koordinasi (ikatan koordinasi).II.2 Sifat kemagnetanDiamagnetik (jika semua elektron berpasangan) : ditolak (amat lemah) oleh medan magnetParamagnetik (jika ada elektron yang tak berpasangan) : ditarik oleh medan magnetFeromagnetik (pada Fe, Co, Ni): ditarik (sangat kuat) oleh medan magnet.Secara kuantitatif ditunjukkan oleh momen magnetik () : = [n(n+2)] BMdengan n = jumlah elektron tak berpasanganBM= Bohr Magneton (satuan untuk momenmagnetik)II.3 Teori Ikatan Valensi Ikatan antara ion pusat dengan ligan merupakan ikatan koordinasi Struktur kompleks ditentukan oleh hibridisasi yang terjadi pada ion pusatnya.sp liniersp2 trigonal planarsp3 tetrahedralsp3d bipiramida segitigasp3d2 oktahedraldsp2 bujur sangkarContoh :a. [CoF6]3- eksperimen : oktahedral, paramagnetik27Co : [18Ar] 3d7 4s2 4p027Co3+ : [18Ar] 3d6 4s0 4p0 4d0Karena [CoF6]3- paramagnetik, maka harus ada elektron tak berpasangan dalam hal ini pada sub kulit 3d.Enam orbital kosong yaitu 4s, 4px, 4py, 4pz, 4dx2-y2, dan 4dz2 mengalami hibridisasi sp3d2 menghasilkan struktur oktahedral, kemudian masing-masing menerima pasangan elektron bebas dari F-Karena orbital d yang terhibridisasi berasal dari luar (4d), maka disebut komplek orbital luar.hibridisasi sp3d2b. [Co(NH3)6]3+ Eksperimen : oktahedral, diamagnetik27Co : [18Ar] 3d7 4s2 4p027Co3+ : [18Ar] 3d6 4s0 4p0 4d0Karena [Co(NH3)6]3+ diamagnetik, maka semua elektron (pada sub kulit 3d) berpasangan, sehingga terdapat orbital koson pada sub kulit 3d yaitu orbital 3dx2-y2 dan 3dz2.Enam orbital kosong yaitu 3dx2-y2, 3dz2, 4s, 4px, 4py, 4pz, mengalami hibridisasi d2sp3 menghasilkan struktur oktahedral, kemudian masing-masing menerima pasangan elektron bebas dari NH3.Karena orbital d yang terhibridisasi berasal dari dalam (3d), maka disebut komplek orbital dalam.hibridisasi d2sp3II.4 Teori Medan Kristal Dimulai dari struktur kompleks yang sudah pasti Ikatan antara ion pusat degan logam bersifat ionik Ligan berpengaruh terhadap tingkat energi orbital d Pengaruh ligan terhadap tingkat energi orbital d Orbital d dapat dibedakan menjadi 2 : orbital yang terdapat pada sumbu atom, yaitu dx2-y2 dan dz2 disebut orbital eg ; dan orbital yang berada di antara sumbu atom, yaitu dxy, dxz dan dyz disebut orbital t2g. Dalam struktur oktahedral, 6 ligan menempati titik-titik sudut bangun oktahedral yang terdapat pada sumbu atom. Secara keseluruhan 5 orbital pada subkulit d mengalami tolakan oleh ligan-ligan sehingga tingkat energinya naik. Orbital eg karena jaraknya lebih dekat mengalami tolakan yang lebih kuat (oleh ligan) dibanding orbital t2g, sehingga terjadi splitting yaitu pembelahan orbital d menjadi 2 bagian yang berbeda tingkat energinya (eg memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dibanding t2g). Perbedaan tingkat energi antara eg dengan t2g disebut o (10 Dq), yang besar kecilnya dipengaruhi oleh kekuatan medan ligan. Jika medan ligan kuat maka o besar, sedang jika medan ligan lemah o kecil. Jika o besar, maka orbital eg tidak terisi elektron sebelum orbital t2g terisi penuh, keadaan ini disebut spin rendah. Jika o kecil, maka tingkat energi eg dan t2g dianggap sama elektron tidak berpasangan sebelum masing-masing orbital terisi satu elektron, keadaan ini disebut spin tinggi.Contoh :1. [CoF6]3- eksperimen : oktahedral, paramagnetikF- merupakan ligan lemah (o kecil), maka 6 elektron tidak berpasangan sebelum masing-masing orbital terisi satu elektron. Dengan demikian dapat dijelaskan mengapa [CoF6]3- bersifat paramagnetik.1. [Co(NH3)6]3+ Eksperimen : oktahedral, diamagnetikNH3 merupakan ligan kuat (o besar), maka keenam elektron memenuhi orbital t2g (semuanya berpasangan). Dengan demikian dapat dijelaskan mengapa [Co(NH3)6]3+ bersifat diamagnetik.II.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi o Sebanding dengan besarnya muatan ion pusat : Fe3+ > Fe2+ Sebanding dengan ukuran orbital d : 5d > 4d > 3d Jumlah dan geometri ligan : 6 ligab oktahedral > 4 ligan tetrahedral/bujur sangkar Berbanding terbalik dengan ukuran liganDeret spektrokimia :Ligan kuat Ligan sedang Ligan lemahCO, CN- > phen > NO2- > en > NH3 > NCS- > H2O > F- > RCOO- > OH- > Cl- > Br- > I-II.6 Energi Penstabilan Medan Kristal Persamaan energi potensial klasik : E Q1Q2/R Persamaan tersebut cocok untuk ikatan pada senyawa ionik yang melibatkan logam-logam alkali, akan tetapi tidak cocok (terlalu kecil) jika dibanding dengan data eksperimen pada ikatan senyawa kompleks, seolah-olah di sini ada energi penstabilan tambahan. Energi penstabilan ini terkait dengan terjadinya splitting orbital d sehingga disebut Energi Penstabilan Medan Kristal (Crystallin Field Stabilization Energy, CFSE). CFSE dihitung dengan pedoman : penambahan CFSE sebesar 0,4o untuk setiap penempatan 1 e pada orbital t2g dan pengurangan CFSE sebesar 0,6o untuk setiap penempatan 1 e pada orbital eg.SistemKonfigurasi(spin tinggi)CFSEKonfigurasi(spin rendah)CFSE

d1d2d3d4d5d6d7d8d9d10t2g1t2g2t2g3t2g3 eg1t2g3 eg2t2g4 eg2t2g5 eg2t2g6 eg2t2g6 eg3t2g6 eg40,4o0,8o1,2o0,6o00,4o0,8o1,2o0,6o0t2g4t2g5t2g6t2g6 eg11,6o2,0o2,4o1,8o

LL.7 Pola Pembelahan Orbital d Pada Berbagai Struktur Kompleks1. Kompleks OktahedralOrbital eg (dx2-y2 dan dz2) mengalami tolakan yang lebih kuat (oleh ligan) dibanding orbital t2g (dxy, dxz dan dyz), sehingga terjadi splitting yaitu pembelahan orbital d menjadi 2 bagian yang berbeda tingkat energinya (eg memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dibanding t2g).1. Kompleks TetragonalTetragonal merupakan oktahedral cacat (terdistorsi) dimana 2 ligan yang berada pada sumbu z berjarak lebih jauh dibanding 4 ligan lainnya. Akibatnya orbital-orbital yang mengandung unsur z, yaitu dz2, dxz dan dyz tingkat energinya turun, sedang orbital-orbital yang mengandung unsur x dan y, yaitu dx2-y2 dan dxy tingkat energinya naik.1. Kompleks bujur sangkarKompleks bujur sangkar dapat dipandang sebagai distorsi ekstrim dari kompleks oktahedral, dimana 2 ligan yang berada pada sumbu z ditarik semakin jauh dari ion pusat. Akibatnya orbital-orbital yang mengandung unsur z, yaitu dz2, dxz dan dyz tingkat energinya semakin turun, sebaliknya orbital-orbital yang mengandung unsur x dan y, yaitu dx2-y2 dan dxy tingkat energinya semakin naik.1. Kompleks tetrahedralPada kompleks tetrahedral keempat ligan menempati titik-titik sudut tetrahedral yang berada di antara sumbu atom. Akibatnya Orbital eg (dx2-y2 dan dz2) mengalami tolakan yang lebih lemah (oleh ligan) dibanding orbital t2g (dxy, dxz dan dyz), sehingga terjadi splitting yaitu pembelahan orbital d menjadi 2 bagian yang berbeda tingkat energinya (eg memiliki tingkat energi yang lebih rendah dibanding t2g).Pola pembelahan orbital d pada keempat struktur kompleks tersebut disajikan pada Gambar berikut :II.8 Warna Senyawa KompleksWarna pada senyawa kompleks disebabkan oleh terjadinya perpindahan elektron pada orbital d, yaitu dari orbital yang tingkat energinya lebih rendah ke orbital yang tingkat energinya lebih tinggi ; misalnya dari t2g ke eg (pada kompleks oktahedral) atau dari eg ke t2g (pada kompleks tetrahedral). Perpindahan elektron tersebut dimungkinkan karena hanya memerlukan sedikit energi, yaitu bagian dari sinar tampak (pada panjang gelombang tertentu). Warna yang muncul sebagai warna senyawa kompleks tersebut adalah warna komplemen dari warna yang diserap dalam proses eksitasi tersebut. Misalnya larutan Ti(H2O)63+ bewarna violet, hal ini disebabkan oleh karena untuk proses eksitasi elektron pada orbital d (dari t2g ke eg) memerlukan energi pada panjang gelombang 5000 Ao yaitu warna kuning. Karena komplemen warna kuning adalah violet, maka larutan Ti(H2O)63+ bewarna violet. Spektra absorpsi larutan Ti(H2O)63+ disajikan pada gambar berkut :II.9 Teori Orbital Molekul Ikatan kimia terbentuk melalui kombinasi linier yaitu penembahan dan pengurangan orbital-orbital atom (Linear Combination of Atomic Orbital, LCAO). 2 orbital atom yang berkombinasi linier akan menghasilkan orbital molekul, yaitu 1 orbital ikatan yang tingkat energinya lebih rendah dan 1 orbital anti ikatan yang tingkat energinya lebih tinggi. Awan elektron pada orbital ikatan terdapat pada ruang antara dua inti atom yang berikatan sehingga ditarik oleh kedua inti atoom tersebut, sedang untuk orbital anti ikatan, awan elektron terdapat di sebelah kanan dan kiri molekul yang terbentuk sehingga hanya ditarik oleh salah satu atom. Orbital ikatan menghasilkan pembentukan ikatan, sedang orbital anti ikatan menentang terjadinya ikatan. Jika orbital yang berkombinasi linier sejajar dengan sumbu antar inti dihasilkan ikatan , sedang jika tegak lurus dihasilkan ikatan .Kombinasi linier antara 2 orbital s dan antara 2 orbital p disajikan pada diagram berikut: Jumlah pasangan elektron pada orbital ikatan dikurangi jumlah pasangan elektron pada orbital anti ikatan disebut orde ikatan. Syarat terbentuknya ikatan adalah : orde ikatan > 0. Unsur-unsur gas mulia tidak stabil sebagai molekul diatomik karena orde ikatannya 0. Perbedaan tingkat energi antara orbital anti ikatan dengan orbital ikatan tergantung pada seberapa banyak overlapping orbital terjadi.Diagram orbital molekul untuk H2 dab He2+ disajikan pada gambar berikut: Untuk ikatan antara atom yang berbeda (hetero