SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA NIKEL(II) DENGAN 2,2’-BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT SKRIPSI

  SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA NIKEL(II) DENGAN 2,2’-BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT SKRIPSI

NATALIA DWI CHRISTIANTI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2012

6 Agustus 2012 Disetujui oleh :

  Pembimbing II Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si NIK. 139 080 769 Pembimbing I Dra. Hartati, M.Si NIP. 19591115 198703 2 002 SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA NIKEL(II) DENGAN 2,2’-BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Oleh : NATALIA DWI CHRISTIANTI NIM : 080810630 Tanggal lulus :

  LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

  Judul : Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’- Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat

  Penyusun : Natalia Dwi Christianti NIM : 080810630 Pembimbing I : Dra. Hartati M.Si Pembimbing II : Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si Tanggal ujian : 6 Agustus 2012

  Disetujui Oleh : Pembimbing I,

  Dra. Hartati, M.Si NIP. 19591115 198703 2 002

  Pembimbing II, Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si

  NIK. 139 080 769 Mengetahui,

  Ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi

  Universitas Airlangga Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA

  NIP. 19671115 199102 2 001

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

  Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

  Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.

KATA PENGANTAR

  Segala puji dan syukur pada Tuhan Yesus Kristus yang telah mengaruniakan kasih karunia dan hikmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi ini dengan judul “ Sintesis dan Karakterisasi

  Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat” .

  Dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

  2. Dra. Hartati, M.Si selaku dosen wali dan dosen pembimbing I yang telah memberikan pengarahan, saran, nasehat dan bimbingan.

  3. Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah sabar memberikan pengarahan, saran, nasehat dan bimbingan dalam menyusun skripsi ini.

  4. Seluruh dosen di jurusan kimia yang telah membagi ilmu serta pengalamannya kepada penulis.

  5. Seluruh tenaga kerja di jurusan kimia yang telah membantu.

  6. Papa, mama dan mbak Ika yang telah memberikan kasih sayang, kepercayaan dan dukungan secara spiritual, moral maupun material.

  7. Nirma, Putri, Inna, Nikita, Febri yang telah memberi banyak semangat dan masukan dalam menyusun skripsi ini

  8. Kak Jo yang dengan sabar telah banyak membantu dan memberi semangat dalam menyusun skripsi ini

  9. Teman – teman angkatan 2008 yang senantiasa menemani dalam menuntut ilmu dan teman-teman angkatan 2006, 2007, 2009, dan 2010 yang telah memberikan banyak dukungan

  10. Dan semua pihak yang telah membantu kelancaran dalam menyusun skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

  Penulis masih menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan penulisan naskah skripsi ini agar bermanfaat bagi semua pihak.

  Surabaya, Agustus 2012 Penyusun

  Christianti, Dwi N., 2012, Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat. Skripsi ini di bawah bimbingan Dra. Hartati M.Si dan Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. ABSTRAK

  Penelitian ini bertujuan untuk sintesis dan karakterisasi material magnetik berbasis senyawa kompleks inti ganda nikel(II) dengan 2,2’-bipiridin menggunakan ligan jembatan oksalat Sintesis senyawa kompleks inti ganda nikel(II)-2,2’-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat dilakukan dengan mensintesis senyawa kompleks inti tunggal terlebih dahulu. Sintesis senyawa kompleks inti tunggal diperoleh berdasarkan perbandingan mol nikel(II) : bipy = 1 : 3. Sedangkan senyawa kompleks inti ganda disintesis berdasarkan perbandingan mol nikel(II) : bipy : oksalat = 2 : 4 : 1. Senyawa kompleks inti

  3+

  ganda memiliki rumus kimia [(OH)(bipy)

  2 Ni(ox)Ni(bipy) 2 (OH)] yang kristalnya

  berwarna merah muda. Senyawa hasil sintesis ini dikarakterisasi dengan spektroskopi UV-VIS, infrared (IR), Magnetic Susceptibility Balance (MSB), dan konduktometri. Hasil analisis spektroskopi UV-VIS diperoleh nilai panjang gelombang maksimum sebesar 523 nm. Spektrum IR senyawa kompleks inti ganda menunjukkan bahwa ikatan Ni-N terdapat pada daerah bilangan gelombang

• 1

  354,90 cm , sedangkan ikatan Ni-O terletak pada bilangan gelombang 385,76 cm

  1

  . Analisis dengan Magnetic Susceptibility Balance diperoleh harga momen magnet sebesar 3,75 BM dan konduktansinya adalah 837 s.

  Kata kunci : Senyawa kompleks inti ganda, Nikel(II)-bipiridin, ligan jembatan oksalat

  Christianti, Dwi N., 2012, Synthesis and Characterization of Magnetic Material Binuclear Complex Compounds of Nickel(II) with 2,2’-Bipyridine using Oxalate Bridging Ligand. Final Project have been supervised by Dra. Hartati M.Si and Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Chemistry Department, Technology and Science Faculty, Airlangga University, Surabaya. ABSTRACT

  The aim of the research is to synthesis and chracterization of magnetic material binuclear complex compounds of nickel(II) with 2,2’-bipyridine using oxalate bridging ligand. Synthesis nickel(II)-2,2’-bipyridine binuclear complex compound using oxalate bridging ligand was done by synthesize mononuclear complex compound first. Synthesis mononuclear complex compound obtained by mole ratio nickel(II) : bipy = 1 : 3. While binuclear complex compound were synthesized by mol ratio nickel(II) : bipy : oxalate = 2: 4 :1. The chemical

  3+

  formulae of binuclear complex compound is [(OH)(bipy)

  2 Ni(ox)Ni(bipy) 2 (OH)]

  which pink crystal. This compound is characterized by UV-VIS spectroscopy, infrared (IR) spectroscopy, Magnetic Susceptibility Balance (MSB), and conductometry. Characterization of binuclear complex compound showed that maximum wavelength of compound were 523 nm. The infrared spectra of binuclear complex compound show that Ni-N bond found in the wavenumber

• 1
• 1

  354,90 cm , while Ni-O bond is located at wavenumber 385,76 cm . Magnetic Susceptibility Balance analysis of price obtained for the magnetic moment of 3.75 BM and the conductivity are 837 s.

  Keywords : Binuclear complex compound, Nickel(II)- bipyridine, oxalate bridging ligand

  DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ......................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................................ iv

  .................................................................................... v

  KATA PENGANTAR ABSTRAK ....................................................................................................... vii ABSTRACT ..................................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................. ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi

  ...................................................................................... xii

  DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1

  1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 3

  1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 3

  1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................... 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Material Magnetik ....................................................................... 4

  2.2 Senyawa Kompleks...................................................................... 4

  2.3 Senyawa Kompleks Inti Ganda ................................................... 6

  2.4 Nikel ............................................................................................ 6

  2.5 Senyawa 2,2’-Bipiridin ................................................................ 7

  2.6 Ligan oksalat ................................................................................ 8

  2.7 Teori Pembentukan Senyawa Kompleks .................................... 8

  2.7.1 Teori Ikatan Valensi (Valance Bond Theory) .................. 9

  2.7.2 Teori Medan Kristal (Crystal Field Theory) ..................... 10

  2.7.3 Teori Orbital Molekul (Molecular Orbital Theory) .......... 11

  2.8 Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks ........................ 12

  2.8.1 Spektrum Absorbsi Elektronik Senyawa Kompleks Logam Transisi ................................................................ 12

  2.8.2 Tinjauan Umum Spektroskopi Inframerah ....................... 15

  2.8.2.1 Spektrum Inframerah Senyawa Kompleks ........ 16

  2.8.3 Sifat Kemagnetan Senyawa Kompleks ........................... 16

  2.8.4 Konduktometri .................................................................. 18

  BAB III METODE PENELITIAN

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................... 19

  3.2 Bahan Penelitian ......................................................................... 19

  3.3 Alat Penelitian ............................................................................. 19

  3.4 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 20

  3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................... 21

• 2

  3.5.1 Pembuatan Larutan Ni(II) 10 M ................................... 21

• 2

  3.5.2 Pembuatan Larutan 2,2’-Bipiridin 10 M ....................... 21

• 2

  3.5.3 Pembuatan Larutan Oksalat 10 M ................................. 21

  3.5.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)

• 2

  Ni(II) 10 M ...................................................................... 21

  3.5.5 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)

• 2

  2,2-Bipiridin 10 M ............................................................ 22

  3.5.6 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)

• 2

  Oksalat 10 M ..................................................................... 22

  2+

  3.5.7 Penentuan stoikiometri Ni : bipy dengan metode perbandingan mol .............................................................. 22

  2+

  3.5.8 Penentuan Stoikiometri Ni : bipy : oksalat dengan metode perbandingan mol ..................................... 23

  3.5.9 Sintesis Senyawa Kompleks .............................................. 24

  3.5.9.1 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal ........... 24

  3.5.9.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda .............. 25

  3.5.10 Prosedur Karakterisasi....................................................... 26

  3.5.10.1 Spektrum UV-VIS ............................................. 26

  3.5.10.2 Spektrum Inframerah ......................................... 26

  3.5.10.3 Analisis dengan Magnetic Susceptibility

  26 Balance...............................................................

  3.5.10.4 Analisis Muatan Ion Kompleks ......................... 27

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1 Penentuan Stokiometri Senyawa Kompleks Inti Tunggal Nikel(II)-bipy................................................................................ 28

  4.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal Nikel(II)-bipy............ 29

  4.3 Penentuan Stokiometri Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II)-bipy-oksalat................................................................... 30

  4.4 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II)-bipy- Oksalat.......................................................................................... 31

  4.5 Karakterisasi dari Hasil Sintesis Senyawa Kompleks.................. 33

  4.5.1 Analisis Spektra Senyawa Kompleks dengan Spektrofotometer UV-VIS..................................................... 33

  4.5.2 Analisis Spektra senyawa Kompleks dengan Spektrofotometer Inframerah (IR)......................................... 37

  4.5.3 Analisis Sifat Kemagnetan dengan Menggunakan ........................................... 39

  Magnetic Susceptibility Balance

  4.5.4 Analisis Muatan Ion Kompleks dengan Menggunakan Konduktometri............................................. 41

  4.5.5 Analisis Komprehensif Terhadap Senyawa Kompleks Inti Tunggal dan Inti Ganda.................................................. 42

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan................................................................................... 44

  5.2 Saran............................................................................................. 45

  DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 46 LAMPIRAN

• 2
• 2

  3

  4.2 Daya hantar pada setiap larutan

  39

  4.1 Hasil momen magnet pada ketiga senyawa

  24

  2+

  ]

  3.2 Penambahan mol oksalat ke dalam larutan [Ni(bipy)

  DAFTAR TABEL

  M dengan perbandingan mol

  23 ke dalam larutan Ni(II) 10

  M secara bertahap

  3.1 Penambahan larutan 2,2’-bipiridin 10

  13

  2.1 Spektrum Cahaya Tampak dan Warna Komplementer

  Nomor Judul Tabel Halaman

  42

  DAFTAR GAMBAR

  31 dengan metode perbandingan mol

  29 dengan metode perbandingan mol

  4.2 Kristal hasil sintesis senyawa kompleks inti tunggal

  30

  4.3 Prediksi struktur senyawa kompleks inti tunggal

  30

  4.4 Penentuan stokiometri oksalat : Ni

  2+

  pada 523 nm

  4.5 Kristal senyawa kompleks inti ganda

  2+

  32

  4.6 Prediksi struktur senyawa kompleks inti ganda

  33

  4.7 Spektrum sintesis senyawa kompleks inti tunggal

  34

  4.8 Transisi elektronik ion nikel(II)

  35

  4.9 Spektrum senyawa kompleks inti ganda

  pada 521 nm

  4.1 Penentuan stokiometri bipy : Ni

  No Judul Halaman

  2.5 Pemisahan medan kristal dan penempatan elektron pada

  2.1 Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II)

  7

  2.2 Struktur 2,2’-bipiridin

  8

  2.3 Struktur ligan oksalat

  9

  2.4 Pembentukan ikatan hibrida pada [NiF ]

  10

  11 orbital d dalam struktur oktahedral

  26

  2.6 Diagram tingkat energi orbital molekul pada senyawa

  12 kompleks oktahedral

  2.7 Tingkat energi elektronik molekul organik sebagai ligan

  15

  3.1 Diagram alir penelitian

  20

  3.2 Proses sintesis senyawa kompleks inti tunggal

  25

  3.3 Proses sintesis senyawa kompleks inti ganda

  36 No Judul Halaman

  4.10 Perbandingan spektra sintesis senyawa kompleks inti tunggal

  38 dengan inti ganda

  4.11 Proses pembentukan [Ni(bipy)

  

3

  ]

  2+

  40

  4.12 Proses pembentukan senyawa kompleks inti ganda

  41

DAFTAR LAMPIRAN

  No Judul

• 2

  1 Spektrum larutan Ni(II) konsentrasi 5.10 M di daerah uv-vis

• 2

  2 Spektrum larutan Ni(II) konsentrasi 10 M di daerah uv-vis

• 2

  3 Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10 M di daerah uv-vis

• 4

  4 Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10 M di daerah uv-vis

• 2

  5 Spektrum larutan oksalat konsentrasi 10 M di daerah uv-vis

  2+

  6 Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)

  3 ] 2+

  7 Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)

  3 ]

  8 Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti ganda

  3+

  [(OH)(bipy)

  2 Ni(ox)Ni(bipy) 2 (OH)]

  9 Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti ganda

  3+

  [(OH)(bipy) Ni(ox)Ni(bipy) (OH)]

  2

  2

  10 Spektrum Inframerah (IR) NiSO

  4 .7H

  2 O 2+

  11 Spektrum Inframerah (IR) [Ni(bipy)

  3 ] 3+

  12 Spektrum Inframerah (IR) [(OH)(bipy) Ni(ox)Ni(bipy) (OH)]

  2

  2

  13 Spektrum Inframerah (IR) 2,2’-bipiridin

  14 Spektrum Inframerah (IR) oksalat

  15 Penentuan stokiometri dengan metode perbandingan mol

  16 Penentuan momen magnet senyawa kompleks hasil sintesis

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Senyawa kompleks adalah senyawa yang tersusun dari atom pusat (logam) dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebas kepada atom pusat (House, 2008). Aplikasi senyawa kompleks sangat bervariasi. Di industri senyawa kompleks berguna untuk pemisahan logam dari bijihnya (Sukardjo, 1992), dalam bidang kesehatan senyawa kompleks dimanfaatkan sebagai senyawa pengontras Magnetic Resonance Imaging (MRI) yang dapat memperjelas visualisasi jaringan tubuh (Maulana, dkk., 2008), dan yang paling mutakhir saat ini senyawa kompleks banyak diaplikasikan sebagai material magnetik (Gomez, dkk., 2007). Senyawa kompleks sangat potensial untuk dijadikan material magnetik karena pada proses pembuatannya tidak memerlukan suhu tinggi (Martak, 2011).

  Senyawa kompleks yang banyak dikembangkan sebagai material magnetik biasanya senyawa kompleks berinti ganda. Senyawa kompleks inti ganda adalah senyawa kompleks yang atom pusatnya lebih dari satu dengan melibatkan ligan gugus jembatan (Balzani, dkk., 1996). Senyawa kompleks berinti ganda ini terbukti memiliki sifat kemagnetan lebih baik jika dibandingkan senyawa kompleks berinti satu (Setiawan, 2008).

  Penelitian tentang senyawa kompleks terus dilakukan dan berkembang makin pesat. Dalam industri yang telah menggunakan teknologi lebih mutakhir, aplikasi penggunaan senyawa kompleks terutama dalam bidang material magnetik telah memainkan peranan dalam kemajuan bidang teknologi. Industri dengan teknologi mutakhir tersebut telah menghasilkan produk berupa media perekaman magnetik, pencitraan medis, tinta cetak, dll. (Gomez, dkk, 2007). Salah satu penelitian senyawa kompleks dalam bidang material magnetik pada senyawa kompleks nikel adalah epitaxial film dari bentuk memori magnetik bahan Ni MnGa. Dalam penelitian tersebut, material magnetik pada senyawa kompleks

  2

  nikel digunakan sebagai sensors free standing thin films atau sensor bebas film tipis (Jacob dan Elmers, 2006).

  Untuk menambah kajian dan informasi ilmiah tentang sintesis dan karakterisasi tentang material magnetik senyawa kompleks inti ganda di Indonesia, maka dalam penelitian ini akan disintesis dan dikarakterisasi senyawa kompleks inti ganda Ni(II) dengan 2,2’-bipiridin dan ligan gugus jembatan oksalat.

  Pada penelitian ini, material magnetik disintesis menggunakan 2,2’- bipiridin karena kerapatan elektron tinggi (memiliki banyak muatan negatif), sehingga sifat magnetik tinggi (Setiawan, 2008). Logam transisi yang digunakan sebagai atom pusat pada sintesis senyawa kompleks dipilih nikel, sebab nikel mempunyai orbital d yang belum terisi penuh oleh elektron. Nikel(II) juga memiliki momen magnetik sebesar 2,83 BM (Effendy, 2007). Penggunaan ligan jembatan oksalat dipilih karena oksalat dapat menjadi mediator interaksi magnetik antar-ion logam yang dihubungkan (Reinoso, dkk., 2005).

  1.2 Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut.

  1. Bagaimana cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2- bipiridin dengan ligan jembatan oksalat ?

  2. Bagaimana karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat ?

  1.3 Tujuan Penelitian

  1. Mempelajari cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2- bipiridin dengan ligan jembatan oksalat.

  2. Karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat .

  1.4 Manfaat Penelitian

  Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang sintesis dan karakterisasi material magnetik senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2’-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat. Di samping itu, diharapkan dapat menambah kajian tentang senyawa kompleks inti ganda, khususnya yang menggunakan atom pusat Ni(II).

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Material Magnetik

  Senyawa kompleks sangat potensial untuk dijadikan material magnetik, karena pada proses pembuatannya tidak memerlukan suhu tinggi seperti material magnetik generasi sebelumnya. Dengan demikian diharapkan dapat lebih menghemat biaya (Martak, 2011). Aplikasi penggunaan senyawa kompleks terutama dalam bidang material magnetik telah memainkan peranan dalam kemajuan bidang teknologi. Industri dengan teknologi mutakhir tersebut telah menghasilkan produk berupa media perekaman magnetik, pencitraan medis, tinta cetak, dll.(Gomez, dkk., 2007). Salah satu contoh penggunaan senyawa kompleks dalam bidang material magnetik adalah epitaxial film dari bentuk memori magnetik bahan Ni MnGa. Epitaxial atau epitaksi adalah pengendapan overlayer

  2

  kristal pada substrat kristal. Dalam penelitian tersebut, material magnetik pada senyawa kompleks nikel digunakan sebagai sensors free standing thin films atau sensor bebas film tipis (Jacob dan Elmers, 2006).

  2.2 Senyawa Kompleks

  Senyawa kompleks dikenal sebagai kompleks koordinasi, senyawa kompleks, atau hanya disebut kompleks. Ciri penting dari senyawa kompleks adalah ikatan koordinasi terbentuk antara pasangan elektron bebas yang dikenal sebagai ligan dan akseptor pasangan elektron yang dapat berupa atom atau ion logam (House, 2008).

  Senyawa kompleks melibatkan asam dan basa Lewis. Ion atau atom pusat penerima pasangan elektron bebas yang disumbangkan oleh ligan disebut asam Lewis. Ligan mempunyai paling sedikit sepasang elektron bebas yang dapat disumbangkan kepada ion atau atom pusat, sehingga ligan merupakan basa Lewis.

  Reaksi asam-basa Lewis dapat dituliskan sebagai berikut (House, 2008) :

• A : B A : B asam basa senyawa kovalen koordinasi Berdasarkan jumlah donor pasangan elektron yang dimilikinya, ligan dapat dikelompokkan sebagai berikut.

  1. Ligan monodentat, yaitu ligan yang hanya memiliki satu donor pasangan elektron. Sebagai contoh adalah NH , H O, CO dan

  3 2 Cl .

  2. Ligan bidentat, yaitu ligan yang memiliki dua donor pasangan elektron.

  Ligan bidentat bisa berupa senyawa netral (contohnya etilendiamin, 1,10- fenantrolin) atau anion seperti oksalat, karboksilat, ion glisinat, dan lain- lain.

  3. Ligan polidentat, yaitu ligan yang mempunyai lebih dari dua donor pasangan elektron. Tergantung pada jumlah donor pasangan elektron yang disumbangkan, ligan ini disebut tridentat, tetradentat, pentadentat dan heksadentat (Effendy, 2007).

  Pada umumnya ligan bidentat dan ligan polidentat menggunakan singkatan dalam penulisan tata nama senyawa kompleks. Sebagai contoh, ligan fenantrolin disingkat phen, ligan etilendiamintetraasetat disingkat EDTA, ligan metilglioksimat disingkat DMG, ligan pirazin disingkat pyz, dan sebagainya (Effendy, 2007).

2.3 Senyawa Kompleks Inti Ganda

  Senyawa kompleks inti ganda (polynuclear complexes) merupakan senyawa kompleks yang mempunyai ion pusat lebih dari satu dan antara ion pusat yang satu dengan ion pusat yang lain dihubungkan oleh ligan gugus jembatan. Senyawa kompleks tunggal digunakan dalam pembuatan senyawa kompleks inti ganda, yaitu dengan mengganti satu atau lebih ligan dengan gugus jembatan dan menggabungkannya dengan senyawa kompleks tunggal yang lain (Balzani dkk., 1996). Umumnya momen magnetik senyawa kompleks berinti ganda (binuklir) lebih tinggi dari senyawa kompleks berinti tunggal (mononuklir) (Martak dan Elmila, 2011). Contoh penelitian senyawa kompleks inti ganda adalah sintesis, struktur kristal dan sifat magnetik dari jembatan oksalat-kompleks dibesi(III)

  III

  {[Fe (salapn)]

  2 (C

2 O 4 )} (Jia, dkk., 2006).

2.4 Nikel

  Nikel adalah logam putih perak yang keras. Logam ini bersifat liat, dapat ditempa, dan sedikit magnetis. Titik lebur nikel adalah 1455˚C (Svehla,1996).

  Nikel merupakan logam transisi yang berada pada periode ke-4 dalam

  8 sistem periodik unsur. Nikel(II) mempunyai elektron pada kulit terluar 3d .

  Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II) seperti yang tercantum pada Gambar 2.1.

  2

  8

28 Ni = [Ar] 4s 3d

  Ni pada keadaan dasar :

  4 s 3 d 2+

  Ni pada keadaan dasar :

  4 s 3 d

Gambar 2.1 Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II)

  Jika Nikel(II) membentuk senyawa kompleks, biasanya memiliki bilangan koordinasi 6 atau 4, sehingga mampu membentuk senyawa dengan struktur oktahedral, tetrahedral, atau segiempat planar. Ion Ni(II) mampu membentuk senyawa kompleks dengan ligan karena ion ini mempunyai orbital d yang belum terisi penuh oleh elektron. Orbital-orbital tersebut dapat berfungsi sebagai penerima pasangan elektron dari ligan sehingga terbentuk senyawa kompleks jika telah kosong karena terjadi pengaturan elektron (King, 2005).

2.5 Senyawa 2,2’-Bipiridin

  Senyawa 2,2’-bipiridin adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul C

10 H

  8 N 2 dan memiliki massa molekul sebesar 156,19. Senyawa ini juga

  biasa disebut dengan 2,2’-Dipyridyl, 2,2’-Dipyridin, atau 2,2’-Bipyridyl dan biasa dituliskan hanya dengan bipy. Senyawa ini berbentuk kristal dan mempunyai titik leleh 69,7˚C, titik didih 272˚ - 273˚C. Senyawa 2,2’-bipiridin larut dalam air dan akan sangat larut dalam alkohol, eter, benzene, kloroform, atau petroleum eter (Budavari, 2001). Struktur senyawa 2,2’-bipiridin dapat dilihat pada Gambar 2.2.

  Ligan bipiridin cenderung mengompleks atom pusat yang sama (Effendy, 2007). Ligan ini dapat membentuk kompleks yang memiliki intensitas warna yang kuat sehingga ligan ini dapat dipakai luas dalam reaksi warna pada kompleks khelat yang stabil (Simamora, 1997).

  N N

Gambar 2.2 Struktur 2,2’-bipiridin

2.6 Ligan oksalat

  Ligan oksalat merupakan salah satu ligan jembatan yang bisa menghubungkan dua atom pusat membentuk senyawa kompleks inti ganda. Ligan ini memiliki dua atom donor yang dapat disumbangkan ke atom pusat, yaitu atom donor O (King, 2005). Ion-ion logam dengan ligan oksalat dapat membentuk kompleks inti ganda homonuklir atau heteronuklir (Martak, dkk., 2009). Martak dan Elmila, 2011 menggunakan ligan oksalat pada peningkatan sifat magnetik kompleks polimer oksalat [N(C

  4 H 9 ) 4 ][MnCr(C

  2 O 4 ) 3 ] dengan menggunakan kation

  organik tetrabutil amonium yang mempunyai momen magnet sebesar 7,51 BM (Bohr Magneton).

  2- O O C C O O

Gambar 2.3 Struktur ligan oksalat

2.7 Teori Pembentukan Senyawa Kompleks

  Pembentukan senyawa kompleks dipelajari dalam tiga macam teori, yaitu teori ikatan valensi (Valence Bond Theory), teori medan kristal (Crystal Field

  Theory ), dan teori orbital molekul (Molecular Orbital Theory).

2.7.1 Teori Ikatan Valensi (Valance Bond Theory)

  Teori ikatan valensi atau Valence Bond Theory (VBT) dikemukakan oleh Linus Pauling pada tahun 1931. Dasar teori ini adalah tumpang tindih antara orbital ion pusat dengan orbital ligan yang menyebabkan terjadinya hibridisasi membentuk orbital baru yang disebut orbital hibrida. Orbital hibrida ini mempunyai sifat yang berbeda dengan orbital ion pusat dan orbital ligan.

  4 -

  Sebagai contoh pada ion koordinasi [NiF ] , pembentukan ikatan hibrida

  6 membentuk orbital hibrida baru yang dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4.

  4 -

Gambar 2.4 Pembent bentukan ikatan hibrida pada [NiF

  6 ] (Housecr ecroft dan Sharpe,

  2005) Koordinasi ya yang terbentuk adalah koordinasi oktahedral. O l. Oleh karena ada

  4 -

  dua elektron pada orbi orbital 3d yang tidak berpasangan pada Ni(II)

  II), maka [NiF ]

  6 4 -

  bersifat paramagnetis tis. Ion kompleks [NiF

  6 ] disebut sebagai koor koordinasi orbital

  luar (outer orbital com complex ) karena orbital yang digunakan oleh pa h pasangan elektron bebas ligan menempa pati orbital 4d. Ion koordinasi ini disebut juga uga koordinasi spin tinggi (high spin atau au free spin) (Housecroft dan Sharpe, 2005).

2.7.2 Teori Medan K an Kristal (Crystal Field Theory)

  Teori medan n kristal dikembangkan oleh Bethe (1929) da 1929) dan Van Vleck (1931-1935). Menurut nurut teori ini, ikatan antara atom pusat dan ligan gan dalam senyawa kompleks merupakan kan ikatan ion, sehingga gaya-gaya yang ada han hanya berupa gaya elektrostatik. Medan l n listrik dari ion pusat akan mempengaruhi liga igan sekelilingnya, sedangkan medan d n dari ligan akan mempengaruhi elektron da on dari ion pusat. Pengaruh medan ligan terutama pada elektron orbital d ion pusat menyebabkan tingkat energi orbital d bertambah dan akhirnya terpisah dengan energi yang tidak sama. Pemisahan kelima orbital d ion pusat disebut pemisahan medan kristal (Housecroft dan Sharpe, 2005).

  Pada Gambar 2.5 adalah contoh splitting orbital d dalam struktur oktahedral.

Gambar 2.5 Pemisahan medan kristal dan penempatan elektron pada orbital d (Huheey, 1993).

  Pengisian elektron pada orbital d dipengaruhi oleh kekuatan medan ligan. Untuk ligan yang kekuatan medannya besar atau strong ligand field, pemisahan (splitting) yang terjadi menghasilkan perbedaan energi yang besar, akibatnya elektron akan mengisi penuh orbital yang energinya rendah sebelum mengisi orbital yang energinya tinggi. Pada medan ligan lemah atau weak ligand field, elektron akan mengisi kelima orbital d tanpa berpasangan lebih dahulu. Hal ini disebabkan karena perbedaan energi orbital t 2g dengan e g sangat kecil (Housecroft dan Sharpe, 2005).

2.7.3 Teori Orbital M al Molekul (Molecular Orbital Theory)

  Teori ini menj enjelaskan bahwa ikatan antara atom atau ion u ion pusat dengan ligan bersifat kovalen. en. Ikatan kovalen tersebut terjadi karena adany anya pembentukan orbital molekul dala dalam senyawa kompleks, yaitu orbital yan yang terjadi dari kombinasi orbital ion ion pusat dan orbital ligan (Effendy, 2007). ). Sebagai contoh diagram tingkat energ ergi orbital molekul pada senyawa kompleks ks oktahedral pada Gambar 2.6. orbital logam orbital molekul orbital tal ligan

Gambar 2.6 Diagram am tingkat energi orbital molekul pada sen enyawa kompleks oktahedr hedral (House, 2008).

2.8 Karakterisasi H asi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks

2.8.1 Spektrum Abs bsorbsi Elektronik Senyawa Kompleks Logam ogam Transisi

  Spektrum ultr ultra ungu-tampak disebut juga spektrum ele elektronik, karena terjadi dari hasil int interaksi radiasi ultra ungu-tampak dengan an molekul yang mengakibatkan molekul tersebut mengalami transisi elektronik. Transisi ini pada umumnya terjadi antara orbital ikatan atau orbital pasangan bebas dan orbital anti ikatan. Selain itu juga karena adanya gugus berikatan rangkap atau terkonjugasi yang mengabsorbsi radiasi elektronik di daerah ultra ungu.

  Sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400-750 nm dan disebut cahaya sinambung. Artinya cahaya yang terdiri dari semua panjang gelombang yang mungkin terdapat dalam suatu jarak tertentu. Hubungan antara warna dan panjang gelombang terlihat pada Tabel 2.1 yang disertai warna komplementer, yaitu merupakan kombinasi dua warna, bila keduanya digabung akan menghasilkan cahaya putih (Housecroft dan Sharpe, 2005).

Tabel 2.1 Spektrum Cahaya Tampak dan Warna Komplementer (Housecroft dan

  Sharpe, 2005) Panjang Gelombang (nm) Warna Warna Komplementer

  380-430 Violet Kuning 430-490 Biru Oranye 490-560 Hijau Merah 560-580 Kuning Violet 580-620 Oranye Biru 620-700 Merah Hijau

  Pada transisi elektronik, molekul-molekul menyerap radiasi dan tereksitasi sehingga elektron valensi bergerak dari orbital energi rendah ke orbital energi yang lebih tinggi (Robinson, dkk., 2005).

  Spektrum absorbsi senyawa kompleks disebabkan karena adanya pembelahan orbital d oleh medan ligan, sehingga memungkinkan terjadinya transisi elektronik dalam senyawa kompleks. Transisi elektronik inilah yang mengakibatkan terjadinya puncak-puncak serapan pada spektrum senyawa kompleks. Transisi elektronik yang terjadi pada senyawa kompleks antara lain transisi d-d, perpindahan muatan, dan perpindahan elektron dalam ligan.

  Pada transisi elektronik d-d, elektron tereksitasi dari orbital d yang satu ke orbital d yang lain, misalnya dari orbital t 2g ke orbital e g . Intensitas transisi d-d relatif rendah yang disebabkan pemisahan energi d-d yang relatif kecil. Warna larutan ion logam transisi pada umumnya diakibatkan adanya transisi d-d ini, misalnya pada senyawa kompleks akuo, transisi d-d terjadi di daerah tampak.

  Jenis transisi elektronik lainnya adalah perpindahan muatan. Pada transisi jenis ini, elektron berpindah dari orbital ligan ke orbital ion logam dan disebut juga Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT). Selain itu, ada perpindahan elektron dari orbital ion logam ke orbital ligan dan disebut juga Metal to Ligand

  Charge Transfer (MLCT). Jenis transisi LMCT terjadi pada ligan yang mudah

  teroksidasi dan ion logam berada pada bilangan oksidasi tinggi. Pita serapan perpindahan muatan berada di daerah ultra ungu, sedangkan pada transisi elektronik jenis MLCT, terjadi bila ligan mempunyai ikatan tidak jenuh dan ion logam berada pada bilangan oksidasi rendah, misalnya senyawa kompleks Cu(II), Fe(II), Cr(III) dengan ligan piridin, bipiridin dan fenantrolin (Huheey, 1993).

  Transisi perpindahan elektron dalam ligan terjadi pada senyawa ligan organik yang memiliki ikatan , ikatan π, ikatan n (non bonding), anti ikatan ( *) dan ikatan π (π*) (Fessenden, 1992). Tingkat energi elektronik molekul organik ditunjukkan pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Tingkat kat energi elektronik molekul organik sebagai lig i ligan (Fessenden, 1992). .

  Molekul denga dengan elektron dalam ikatan sigma tereksita itasi memerlukan energi paling tinggi da i dan akan memberikan serapan pada daerah di h di bawah 120 nm.

  Daerah ini dikenal al dengan daerah ultra ungu vakum, karena rena pada waktu pengukuran tidak bole boleh ada udara, sehingga sukar dilakukan dan j n juga relatif tidak memberikan keteran angan untuk penentuan struktur. Contoh oh senyawa yang memberikan serapan di n di daerah ultra ungu vakum adalah CH

  4 .

  Senyawa beri berikatan rangkap dua atau tiga cukup mudah udah tereksitasi ke orbital π yang lebih bih tinggi. Suatu transisi π π* terjadi apabi bila elektron dari orbital π-ikatan tereks eksitasi ke orbital π-anti ikatan. Absorbsi energ nergi dalam transisi ini lebih kuat daripad pada transisi Salah satu contoh

• (Underwood, 1999). Sal penelitian yang berha rhasil menggunakan uji spektrofotometer UV- -Vis adalah pada senyawa kompleks [N [Ni(bipy)

  3 ](NO 3 ) 2 .6H

  2 O memiliki panjang gel gelombang 245nm dan 307 nm (Juric, dkk., 2009) , dkk., 2009).

2.8.2 Tinjauan Umum Spektroskopi Inframerah

  Radiasi inframerah adalah radiasi elektromagnetik pada daerah panjang gelombang yang berdekatan dengan sinar tampak dengan energi yang lebih rendah. Daerah inframerah berawal dari panjang gelombang 0,7-500 m. Radiasi inframerah yang terserap oleh molekul akan menyebabkan terjadinya vibrasi (getaran). Energi inframerah adalah energi terkuantisasi. Spektrum vibrasi yang muncul bukan sebagai garis-garis, namun sebagai pita-pita absorbsi yang kompleks. Hal ini dikarenakan energi inframerah yang terserap selain menimbulkan vibrasi juga menimbulkan gerakan rotasi pada molekul (pada

• 1 daerah bilangan gelombang 4000-400 cm ) (Patnaik, 2004).

2.8.2.1 Spektrum Inframerah Senyawa Kompleks

  Pada senyawa kompleks, spektrum inframerah merupakan spektrum spesifik yang ditunjukkan oleh ikatan koordinasi yang terletak pada bilangan

• 1

  gelombang lebih kecil dari 500 cm (daerah sidik jari). Jumlah vibrasi senyawa kompleks antara ion pusat dan ligan lebih sedikit daripada jumlah vibrasi ligan bebas. Hal ini disebabkan gerakan vibrasi ligan terhambat, karena berikatan dengan ion pusat. Frekuensi vibrasi senyawa kompleks tergantung pada jenis ligan, ukuran atom atau ion logam , dan besarnya muatan ion logam (Robinson, dkk., 2005). Hutchbison telah meneliti berbagai pita vibrasi dari berbagai ion logam dengan berbagai tingkat oksidasi yang berikatan dengan ligan 2,2’-bipiridin (Nakamoto, 2009). Salah satu contoh penelitian yang berhasil menggunakan uji spektrum inframerah yaitu senyawa kompleks{[P(n-C H ) ][Ni(II)Cr(III)(ox) ]}

  4

  9

  4

  3 yang menunjukkan adanya oksalat sebagai ligan jembatan pada bilangan

• 1 -1

  gelombang 1627,8 cm untuk v (C-O), 1384,8 cm untuk v (C-O), dan 810,0 cm

  as s

  1 untuk δ(O-C-O) (Martak, dkk., 2009).

2.8.3 Sifat Kemagnetan Senyawa Kompleks

  Sifat kemagnetan senyawa kompleks hasil sintesis dapat diamati berdasarkan nilai momen magnet yang terukur serta melihat banyaknya elektron yang tidak berpasangan untuk masing-masing senyawa kompleks. Besarnya momen magnet suatu senyawa kompleks dapat dihitung dengan menggunakan

  Magnetic Susceptibility Balances . Secara eksperimen magnetic susceptibility

  ditentukan dengan Gouy balance, dimana serbuk atau larutan zat yang diteliti digantungkan dalam sebuah tabung Gouy yang diletakkan diantara kutub-kutub magnet yang kuat. Adapun rumus yang digunakan dinyatakan dalam persamaan 2.1.

  ( − )

  (2.1)

  =

  9

  10 Keterangan :

  C balance = 1 l = panjang sampel R = nilai tabung dan sampel yang terbaca R = nilai tabung kosong yang terbaca m = massa sampel Nilai ini dikonversi menjadi (momen magnet) dengan persamaan :

  eff

  Xm = Xg x Mr (2.2) eff = 2,82

  (2.3) √ . " BM

  Keterangan : = momen magnet (Bohr Magneton/BM)

  eff

  Mr = massa molekul relatif sampel T = suhu (K) (Magway, 2005).

  Salah satu contoh penelitian yang berhasil menggunakan uji MSB adalah senyawa kompleks [Ni(HMP

2 NBu 2 ) 2 ]Br 2 yang memiki momen magnet sebesar 3,18 BM (Saha, dkk., 2003).

2.8.4 Konduktometri

  Kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik dapat memberikan informasi analitik tentang larutan. Sifat yang diukur adalah daya hantar listrik antara dua elektroda dari ion-ion dalam larutan. Semua ion dalam larutan menyumbangkan daya hantar listrik. Daya hantar listrik digunakan untuk memberikan analisis kualitatif, seperti kemurnian pelarut organik dan perbandingan kualitas air minum dalam hal jumlah ion kontaminan. Untuk mengukur daya hantar listrik pada suatu larutan menggunakan konduktometer (Robinson, dkk., 2005).

  Adapun penelitian yang telah berhasil menggunakan uji hantaran adalah

  II I

  II

  senyawa kompleks [(bipy)

  

2 Ru (L )Ru (bipy)

2 ](ClO 4 ) 4 .2H

  2 O yang memiliki

• 1 2 -1

  konduktivitas jenis sebesar 444 cm mol , dengan ligan L adalah Λ /&

  

$

piridinaldimin netral (Chakraborty, dkk., 1997).

BAB III METODE PENELITIAN

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

  Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga mulai bulan Februari sampai dengan Juli 2012.

  3.2 Bahan Penelitian

  Bahan-bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini memiliki derajat kemurnian pro analysis (p.a), meliputi garam Nikel sulfat heptahidrat, 2,2’- bipiridin, amonium oksalat, metanol, KCl, MgCl

  2 .6H

  2 O, FeCl 3 .6H

  2 O dan akuabides.

  3.3 Alat Penelitian

  Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer Shimadzu UV 1800, Spektrofotometer Inframerah Jasco FT-IR 5300, Magnetic

  Susceptibility Balance (MSB) Sherwood Scientific, Eutech Instruments CON 510

  Bench Conductivity, timbangan analitis Mettler AE 200, kertas saring, mortar, serta peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium.

3.4 Diagram Alir Penelitian

• 2

  Pembuatan larutan Ni(II) 10 M ;

• 2 -2

  2,2’-bipiridin 10 M ; oksalat 10 M Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks):

• 2

  1. Ni(II) 10 M