SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPLEKS TEMBAGA(II) DENGAN DIFENILAMIN

commit to user

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPLEKS

TEMBAGA(II) DENGAN DIFENILAMIN

Disusun oleh :

ENDAH SUCININGRUM

M0306026

SKRIPSI

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

commit to user

HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D. NIP. 19560507 198601 1001

Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada :

Hari : Jum‟at

Tanggal : 10 Juni 2011

Anggota TIM Penguji :

1. Edi Pramono, M.Si ……….

NIP. 19830918 200812 1003

2. Soerya Dewi Marliyana, M.Si ……….

NIP. 19690313 199702 2001

Disahkan oleh Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Ketua Jurusan Kimia,

Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D. NIP. 19560507 198601 1001

commit to user

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi saya yang berjudul

“SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPLEKS TEMBAGA(II) DENGAN

DIFENILAMIN” adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Juni 2011

ENDAH SUCININGRUM

commit to user

SINTESIS DAN KARAKTERISASI

KOMPLEKS TEMBAGA(II) DENGAN DIFENILAMIN

ENDAH SUCININGRUM

Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian tentang kompleks difenilamin dengan CuCl2.2H2O dan

CuSO4.5H2O bertujuan untuk mengetahui cara sintesis, struktur dan karakteristik

kompleks yang terbentuk. Kompleks difenilamin dengan CuCl2.2H2O dan

CuSO4.5H2O telah disintesis pada perbandingan mol logam dan mol ligan 1 : 4

dalam metanol. Terbentuknya kompleks ditandai oleh adanya pergeseran spektra UV-Vis. Kadar Cu ditentukan dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), perbandingan muatan kation : anion diketahui dari daya hantar listriknya,

gugus fungsi difenilamin yang terkoordinasi pada atom pusat Cu2+ diperkirakan

dari adanya pergeseran spektra IR.

Hasil analisis kadar Cu dalam kompleks menunjukkan rumus empiris dari

kompleks adalah Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O.

Daya hantar listrik kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O menunjukkan perbandingan muatan kation : anion

berturut-turut = 2 : 1 dan 1 : 1. Data spektra IR menunjukkan gugus fungsi (›N-H)

difenilamin terkoordinasi pada atom pusat Cu2+. Momen magnet (μeff) kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O = 1,71 ± 0,02 dan

1,72 ± 0,01 BM yang bersifat paramagnetik. Spektra UV-Vis kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O menunjukkan tiga puncak serapan pada panjang

gelombang 861; 592,5 dan 419 nm (11614,40; 16877,64 dan 23866,35 cm-1) yang

merupakan transisi 2B1g → 2A1g, 2B1g → 2B2g dan 2B1g → 2Eg, sedangkan untuk

kompleks Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O menunjukkan dua puncak serapan pada

panjang gelombang 593 dan 421,5 nm (υ = 16κ63,41 dan 23724,7λ cm-1) yang

merupakan transisi 2B1g → 2B2g dan 2B1g → 2Eg. Hal ini mengindikasikan kedua

kompleks berstruktur square planar. Dengan demikian struktur kompleks yang

terbentuk adalah [Cu(difenilamin)4]Cl2.6H2O dan [Cu(difenilamin)4]SO4.6H2O.

Kata kunci : Sintesis, Karakterisasi, Kompleks Cu(II), Difenilamin

commit to user

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF COPPER(II) COMPLEX WITH DIPHENYLAMINE

ENDAH SUCININGRUM

Department of Chemistry. Mathematic and Natural Science Faculty. Sebelas Maret University

ABSTRACT

The objective of this research is to find out the complex synthesis of

diphenylamine with CuCl2.2H2O and CuSO4.5H2O, structure and characteristic of

each the complex. Complexes of diphenylamine with CuCl2.2H2O and

CuSO4.5H2O have been synthesized in 1 : 4 mole ratio of metal to ligan in

methanol. The forming of complex was indicated by shifting of UV-Vis spectra. The percentage of Cu was determined by Atomic Absorption Spectroscopy

(AAS), the charge ratio of cation and anion was known by it‟s electrical

conductivity, the functional group of diphenylamine which coordinated to

center ion Cu2+ was predicted by shifting of infra red spectra.

The result of analysis Cu(II) in the complex shows empirical formula of

the complexes were Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O and Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O.

The electrical conductivit y of complexes Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O and

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O show the charge ratio of cation and anion = 2 : 1

and 1 : 1, respectively. Infra red spectra indicated that the functional group of

(›N-H) of diphenylamine was coordinated to the center ion Cu2+. Magnetic

moment (μeff) of Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O and Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O were

1,71 ± 0,02 and 1,72 ± 0,01 BM, respectively, it means the complexes were

paramagnetic. The UV-Vis spectra of Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O shows three

transition peaks on  = 861; 592,5 and 419 nm (11614,40; 16877,64 and 23866,35

cm-1) corresponding to the transition 2B1g → 2A1g, 2B1g → 2B2g and 2B1g → 2Eg,

while the Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O complex shows two transition peaks on  =

593 and 421,5 nm (υ = 16κ63,41 and 23724,7λ cm-1) corresponding to the

transition 2B1g → 2B2g and 2B1g → 2Eg. It indicated that the structure of both complexes were square planar. Finally, the structure of complexes were

[Cu(difenilamin)4]Cl2.6H2O and [Cu(difenilamin)4]SO4.6H2O.

Keyword : Synthesis, Characterization, Copper(II) Complexes, Diphenylamine

commit to user

MOTTO

Barangsiapa yang bertakwa kepada Allah, Niscaya Dia akan mengadakan jalan keluar baginya, dan memberinya rizqi dari arah yang tidak disangka - sangkanya

(Q.S.Ath-Thalaq : 2 - 3)

Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan.

Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), maka kerjakanlah (urusan yang lain) dengan sungguh-sungguh

(Q.S. Al-Insyirah : 6-7)

Hai orang-orang yang beriman,

mintalah pertolongan (kepada Allah) dengan sabar dan sholat sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar

(Q.S. Al-Baqarah : 153)

commit to user

PERSEMBAHAN

Dengan segenap rasa syukur penulis persembahkan karya ini untuk :

 Ibunda dan Ayahanda tercinta yang senantiasa memberikan kasih sayang, doa, bimbingan, cinta dan kepercayaan …

 Mas Arief, mas Basuki, & mas Santosa yang selalu memberikan kasih sayang, doa dan motivasi …

 Teman kecilku yang telah mengajariku akan arti hidup di dunia yang singkat ini …

 Fita dan Syafii yang setia menemani hari-hariku di Laboratorium ...

 Sahabat-sahabatku di FC Club ...

 Sahabat-sahabat seperjuangan 2006 ...

commit to user

KATA PENGANTAR

Alhamdulillaah, puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh „Azza wa

Jalla yang telah melimpahkan rahmat, karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “SINTESIS DAN

KARAKTERISASI KOMPLEKS TEMBAGA(II) DENGAN DIFENILAMIN” untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada

Rosulullah Sholallahu „Alaihi Wassalaam sebagai suri tauladan bagi seluruh umat

manusia.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu dengan kerendahan hati penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan FMIPA UNS.

2. Bapak Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Kimia,

Pembimbing Akademik dan Pembimbing TA.

3. Bapak I.F. Nurcahyo, M.Si., selaku Ketua Laboratorium Kimia Dasar FMIPA

UNS.

4. Bapak Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si., selaku Ketua Sub

Laboratorium Kimia Laboratorium Pusat FMIPA UNS.

5. Mas Anang dan Mbak Nanik selaku staf Laboratorium Kimia FMIPA UNS.

6. Bapak Kentriyus, Bapak Sugito, Bapak Basuki, Mas Wanto, Mbak Retno,

Mbak Watik dan Mbak Tutik selaku staf Sub Laboratorium Kimia Laboratorium Pusat FMIPA UNS.

7. Mbak Imah dan Mbak Asri selaku karyawan Jurusan Kimia FMIPA UNS.

8. Sahabat-sahabatku Erna, Ovy, Rina, Nurul, Tya, Eva Ro dan Santi di FC

Club, terima kasih atas semua nasihat, semangat dan dukungan yang telah

kalian berikan.

9. Spesial untuk Fita dan Syafii, yang senantiasa setia menemani hari-hariku

selama penelitian di Laboratorium, terima kasih atas semua nasihat, semangat dan dukungan serta kesabarannya.

commit to user

10. Saudara-saudara seperjuangan 2006, terima kasih atas semua dukungan,

semangat dan doanya.

Semoga Allah „Azza wa Jalla membalas jerih payah dan pengorbanan

yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.

Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan semuanya. Amin.

Surakarta, Juni 2011

Endah Suciningrum

commit to user

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

TABEL LAMPIRAN ... xvii

GAMBAR LAMPIRAN ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A.Latar Belakang Masalah ... 1

B.Perumusan Masalah ... 5

1. Identifikasi Masalah ... 5

2. Batasan Masalah ... 5

3. Rumusan Masalah ... 6

C.Tujuan Penelitian ... 6

D.Manfaat Penelitian ... 6

BAB II LANDASAN TEORI ... 7

A.Tinjauan Pustaka ... 7

1. Sintesis Senyawa Kompleks ... 7

2. Kompleks Cu(II) ... 8

3. Teori Pembentukan Kompleks ... 10

a. Teori Ikatan Valensi ... 10

b. Teori Medan Kristal ... 13

commit to user

1) Kompleks Oktahedral ... 13

2) Kompleks Tetrahedral ... 14

3) Kompleks Square Planar ... 16

c. Teori Orbital Molekul ... 17

4. Spektroskopi Elektronik Kompleks Tembaga(II) ... 21

5. Sifat magnetik ... 22

6. Spektroskopi Infra Merah ... 24

7. Daya Hantar Listrik ... 25

8. Spektroskopi Serapan Atom (SSA) ... 26

9. Ligan Difenilamin ... 27

B.Kerangka Pemikiran ... 28

C.Hipotesis ... 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 29

A.Metode Penelitian ... 29

B. Tempat dan Waktu ... 30

C. Alat dan Bahan ... 30

1. Alat ... 30

2. Bahan-bahan ... 31

D.Prosedur Penelitian ... 31

1. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Cu2+ ... 31

2. Sintesis Senyawa Kompleks Cu(II)-Difenilamin... 32

a. Sintesis Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin. 32 b. Sintesis Kompleks CuSO4.5H2O dengan Difenilamin 32 3. Pengukuran Kadar Cu(II) dengan SSA ... 33

4. Pengukuran Daya Hantar Listrik ... 33

5. Pengukuran Momen Magnet... 33

6. Pengukuran Spektra UV-Vis ... 33

7. Pengukuran Spektra Infra Merah ... 34

E.Teknik Pengumpulan dan Analisis Data ... 34

commit to user

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35

A.Sintesis Kompleks Cu(II)-Difenilamin ... 35

1. Sintesis Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin .... 35

a. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Cu2+ dengan Metode Perbandingan Mmol ... 35

b. Sintesis Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin. 37 2. Sintesis Kompleks CuSO4.5H2O dengan Difenilamin ... 38

B.Penentuan Formula Kompleks ... 39

1. Penentuan Kadar Cu dalam Kompleks ... 39

a. Pengukuran Kadar Cu dalam Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin ... 39

b. Pengukuran Kadar Cu dalam Kompleks CuSO4.5H2O dengan Difenilamin ... 39

2. Pengukuran Daya Hantar Listrik ... 40

3. Spektra Infra Merah ... 41

C.Sifat-Sifat Kompleks... 46

1. Sifat Spektroskopi ... 46

2. Sifat Kemagnetan ... 48

D.Perkiraan Struktur Senyawa Kompleks ... 48

1. Kompleks [Cu(difenilamin)4]Cl2.nH2O... 48

2. Kompleks [Cu(difenilamin)4]SO4.nH2O ... 49

BAB V PENUTUP ... 51

A.Kesimpulan ... 51

B. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN ... 55

commit to user

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Bentuk Hibridisasi Dan Konfigurasi Geometri ... 12

Tabel 2. Faktor Koreksi Diamagnetik untuk Beberapa Ion dan

Molekul ... 23

Tabel 3. Pembuatan Seri Larutan CuCl2.2H2O dengan Difenilamin

dalam Metanol ... 32

Tabel 4. Kadar Tembaga dalam Kompleks CuCl2.2H2O dengan

Difenilamin Secara Teoritis ... 39

Tabel 5. Kadar Tembaga dalam Kompleks CuSO4.5H2O dengan

Difenilamin Secara Teoritis ... 40

Tabel 6. Daya Hantar Listrik Larutan Standar 103M dan Larutan

Sampel Kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O 103M dalam Metanol ... 40

Tabel 7. Serapan Gugus Fungsi Ligan Difenilamin, Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O . 41

Tabel 8. Tabel Pergeseran Serapan Gugus (›NH) pada Beberapa

Kompleks ... 45

Tabel 9. Panjang Gelombang Maksimum ( maks), Absorbansi (A)

dan Besarnya Harga Absorptivitas Molar (ε) : CuCl2.2H2O,

CuSO4.5H2O, Kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O ... 46

Tabel 10. Moment Magnet Efektif (µeff) Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O . 48

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur senyawa kompleks [CuL1](H2O) (L1 = N,N’-

O-phenylenebis(salicylideneimine)) yang bergeometri

square planar ... 2

Gambar 2. Struktur senyawa kompleks [Cu(L2)2] (L2 = 4-chloro benzaldehydephenylhydrazone) yang bergeometri square planar ... 2

Gambar 3. Struktur senyawa kompleks [{Cu(CH3COO)}2( -L3)2] (L3 = 2-((2-(dimethylamino)ethylamino)methyl)phenol) yang bergeometri square pyramidal ... 3

Gambar 4. Struktur senyawa kompleks [Cu(L4)(H2O)2(Cl)2] (L4 = desipramine) yang bergeometri oktahedral ... 3

Gambar 5. Struktur difenilamin ... 4

Gambar 6. Konfigurasi elektron Cu dan Cu2+ ... 8

Gambar 7. Struktur kompleks [Cu(L6)(OH)2] (L6 =3,5-diamine-4-(4-bromo-phenylazo)-1H-pyrazole) yang bergeometri square planar ... 9

Gambar 8. Struktur kompleks [Cu(L5)2(H2O)(SO42-)] (L5 = aminoguanizone of pyruvic acid) yang bergeometri square pyramidal ... 9

Gambar 9. Struktur kompleks [Cu(L8)2(Cl)2] (L8 = 2-[(4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl]pyridine) yang bergeometri oktahedral terdistorsi Jahn-Teller... 10

Gambar 10. Penggambaran teori ikatan valensi [CoF6]3- dan [Co(NH3)6]3+ ... 11

Gambar 11. Ilustrasi pembentukan hibridisasi dsp2 pada ion ... 12

Gambar 12. Arah sumbu x, y dan z dalam medan oktahedral ... 13

Gambar 13. (a) Kelompok eg (b) Kelompok t2g ... 13

Gambar 14. Diagram tingkat energi orbital d pada medan oktahedral 14 Gambar 15. Hubungan tetrahedron dengan kubus ... 15

commit to user

Gambar 16. Pembelahan dan tingkat energi orbital d pada medan

tetrahedral ... 15

Gambar 17. Distorsi kompleks oktahedral yang kemudian menjadi kompleks oktahedral yang terdistorsi secara tetragonal dan kompleks square planar ... 16

Gambar 18. Pembelahan orbital d pada kompleks square planar ... 17

Gambar 19. Diagram tingkat energi kompleks oktahedral ... 18

Gambar 20. Diagram tingkat energi kompleks tetrahedral ... 19

Gambar 21. Diagram tingkat energi kompleks square-planar ... 20

Gambar 22. Pembelahan tingkat energi konfigurasi d9 pada medan oktahedral ... 21

Gambar 23. Pembelahan tingkat energi konfigurasi d9 pada medan square planar ... 21

Gambar 24. Struktur difenilamin.. ... 27

Gambar 25. Spektra UV-Vis penentuan bilangan koordinasi ion Cu2+ dengan metode perbandingan mmol (mmol CuCl2.2H2O : mmol difenilamin) ... 35

Gambar 26. Grafik maks versus perbandingan mmol CuCl2.2H2O dengan mmol difenilamin pada penentuan bilangan koordinasi ion Cu2+ dengan metode perbandingan mmol 36 Gambar 27. Spektra UV-Vis (a) CuCl2.2H2O dan (b) kompleks CuCl2.2H2O dengan difenilamin ... 37

Gambar 28. Spektra UV-Vis (a) CuSO4.5H2O dan (b) kompleks CuSO4.5H2O dengan difenilamin ... 38

Gambar 29. Spektra IR ligan difenilamin ... 42

Gambar 30. Spektra IR kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O ... 42

Gambar 31. Spektra IR kompleks Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O ... 43

Gambar 32. Spektra UV-Vis (a) Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O (b) Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O ... 47

Gambar 33. Perkiraan struktur [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O ... 49

Gambar 34. Perkiraan struktur [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O ... 50

commit to user

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Diagram Alir Percobaan ... 55

Lampiran 2. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Cu2+ ... 57

Lampiran 3. Perhitungan Rendemen Kompleks Hasil Sintesis ... 58

Lampiran 4. Pengukuran Kadar Tembaga dalam Kompleks Menggunakan SSA ... 59

Lampiran 5. Pengukuran Daya Hantar Listrik Kompleks ... 61

Lampiran 6. Penentuan Momen Magnet Effektif ... 62

Lampiran 7. Perhitungan Nilai Absorptivitas Molar ... 65

commit to user

TABEL LAMPIRAN

Halaman

Tabel 1. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Cu2+ pada Kompleks

CuCl2.2H2O dengan Difenilamin Menggunakan Metode

Perbandingan Mmol...……….. ... 57

Tabel 2. Data dan Hasil Perhitungan Kadar Tembaga dengan SSA

dalam Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin ... 60

Tabel 3. Data dan Hasil Perhitungan Kadar Tembaga dengan SSA

dalam Kompleks CuSO4.5H2O dengan Difenilamin ... 60

Tabel 4. Daya Hantar Listrik Larutan Standar 103M dan Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O

103M dalam Metanol ... 61

Tabel 5. Hasil Pengukuran Kerentanan Magnetik Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O . 62

Tabel 6. Harga eff pada Beberapa Harga χg dari Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O . 64

commit to user

GAMBAR LAMPIRAN

Halaman

Gambar 1. Diagram sintesis dan karakterisasi senyawa kompleks

CuCl2.2H2O dengan difenilamin ... 55

Gambar 2. Diagram sintesis dan karakterisasi senyawa kompleks

CuSO4.5H2O dengan difenilamin ... 56

Gambar 3. Kurva larutan standar Cu(II) pada konsentrasi 0-3 ppm . 59

commit to user

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Sejumlah senyawa kompleks terjadi dan terdapat secara alamiah dalam sistem biologi. Proses pengikatan oksigen oleh Fe menjadi senyawa kompleks dalam tubuh merupakan salah satu contoh aplikasi senyawa kompleks. Studi pembentukan kompleks menjadi hal yang menarik untuk dipelajari karena kompleks yang terbentuk dimungkinkan memberi banyak manfaat misalnya untuk ekstraksi, sebagai katalis dan penanganan keracunan logam berat. Senyawa kompleks terdiri dari ion logam yang dikelilingi oleh molekul-molekul atau ion-ion yang disebut ligan.

Tembaga(II) merupakan salah satu ion logam transisi deret pertama yang

mempunyai orbital d yang terisi sebagian atau belum terisi penuh. Tembaga(II)

mempunyai konfigurasi elektron 3d9 dengan satu elektron tidak berpasangan.

Tembaga(II) memiliki stabilitas kompleks yang paling besar jika dibandingkan dengan logam transisi deret pertama yang lain dan paling stabil jika dibandingkan dengan bilangan oksidasi tembaga lain. Kebanyakan senyawa tembaga(I) cukup mudah teroksidasi menjadi tembaga(II). Pada umumnya tembaga(II) membentuk

kompleks dengan bilangan koordinasi 4, 5 atau 6 dengan geometri square planar,

square pyramidal atau oktahedral.

Belaid et al. (2008) mensintesis kompleks [CuL1](H2O) (L1 = N,N’

-O-phenylenebis(salicylideneimine)), ligan L1 terkoordinasi pada ion Cu2+ secara

tetradentat melalui gugus (›NH) dan atom O gugus hidroksil fenol yang

terdeprotonasi membentuk geometri square planar seperti yang ditunjukkan oleh

Gambar 1.

commit to user

Gambar 1. Struktur senyawa kompleks [CuL1](H2O) (L1 = N,N’-O-phenylene

bis(salicylideneimine)) yang bergeometri square planar (Belaid et

al., 2008: 63-69)

Hania, M. (2009) mensintesis kompleks [Cu(L2)2] (L2 = 4-chloro

benzaldehydephenylhydrazone) yang strukturnya ditunjukkan oleh Gambar 2.

Ligan L2 terkoordinasi pada ion Cu2+ melalui atom N dari gugus (›NH) dan gugus

C=N secara bidentat membentuk kompleks dengan geometri square planar.

N N H H

Cl

N H N

H

Cl

Cu2+

Gambar 2. Struktur senyawa kompleks [Cu(L2)2] (L2 = 4-chlorobenzaldehyde

phenylhydrazone) yang bergeometri square planar (Hania M.,

2009: 508-514)

commit to user

Bhardwaj et al. (2010) mensintesis kompleks [{Cu(CH3COO)}2( -L3)2]

(L3 = 2-((2-(dimethylamino)ethylamino)methyl)phenol), ligan L3 terkoordinasi

pada ion Cu2+ melalui gugus (›NH), atom N tersier dan atom O gugus fenol yang

terdeprotonasi. Dalam kompleks ini, anion CH3COO- juga terkoordinasi pada ion

Cu2+ sehingga menghasilkan kompleks yang bergeometri square pyramidal

seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.

O

-HN N H3C

H3C

O

-NH

N CH3

CH3

Cu2+

Cu2+ O

-C O

CH3

O

-C O

CH3

Gambar 3. Struktur senyawa kompleks [{Cu(CH3COO)}2( -L3)2] (L3 =

2-((2-(dimethylamino)ethylamino)methyl)phenol) yang bergeometri

square pyramidal (Bhardwaj et al., 2010: 97–106)

Revanasiddappa et al. (2010) mensintesis kompleks [Cu(L4)(H2O)2(Cl)2]

(L4 = desipramine), ligan L4 terkoordinasi pada ion Cu2+ melalui gugus (›NH) dan

atom N heterosiklik secara bidentat. Dalam kompleks ini, ion Cl- dan H2O juga

terkoordinasi pada ion Cu2+ membentuk geometri oktahedral seperti yang

ditunjukkan oleh Gambar 4.

Gambar 4. Struktur senyawa kompleks [Cu(L4)(H2O)2(Cl)2] (L4 =

desipramine) yang bergeometri oktahedral (Revanasiddappa et al.,

2010: 18-25)

commit to user

Dari beberapa contoh senyawa kompleks di atas terlihat bahwa gugus

(›NH) yang terikat antara gugus phenol-CH2- dan -phenil, gugus (›NH) yang

terikat antara gugus Cl-phenil-CH=N- dan –phenil, gugus (›NH) yang terikat

antara gugus phenol-CH2- dan –C2H5N(CH3)2, gugus (›NH) yang terikat antara

gugus -CH3 dan suatu heterosiklik terkoordinasi pada ion pusat Cu2+ membentuk

kompleks dengan geometri square planar, square pyramidal dan oktahedral.

Gugus pengeliling (›NH) dapat memberikan pengaruh terhadap geometri

kompleks, karena itu pengaruh gugus lain yang mengelilingi gugus (›NH) perlu

dipelajari misalnya pada difenilamin yang strukturnya ditunjukkan oleh Gambar 5.

H

N

Gambar 5. Struktur difenilamin

Difenilamin mengandung gugus (›NH) yang dikelilingi oleh gugus phenil,

karenanya gugus (›NH) difenilamin berkesempatan terkoordinasi pada ion Cu2+.

Adanya pelarut (metanol) dan anion-anion yang terdapat dalam campuran ligan

dan ion Cu2+ (SO42- dan Cl-) memungkinkan juga terkoordinasi pada ion Cu2+

sebagaimana terjadi pada ion asetat dan ion klorida yang terkoordinasi pada ion

Cu2+ pada kompleks [{Cu(CH3COO)}2( -L3)2] dan [Cu(L4)(H2O)2(Cl)2], oleh

karena itu ada beberapa kemungkinan kompleks yang terbentuk dengan geometri

tertentu. Dengan demikian pembentukan kompleks antara ion Cu2+ dengan

difenilamin menarik untuk dipelajari.

commit to user

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Pelarut yang digunakan dalam sintesis kompleks memiliki peranan yang penting dalam pembentukan kompleks. Penggunaan pelarut basa memungkinkan terjadinya persaingan antara ligan dengan pelarut. Penggunaan pelarut asam

memungkinkan ligan akan terprotonasi oleh H+ dari pelarut sehingga

menyebabkan kompleks tidak terbentuk. Sifat kelarutan ion logam dan ligan juga perlu diperhatikan. Oleh karena itu, pemilihan suatu pelarut menjadi masalah dalam sintesis kompleks. Perbandingan mmol logam dan ligan dalam pembentukan kompleks tidak selalu stoikiometri sehingga perlu dicari perbandingan yang sesuai.

Penentuan struktur kompleks dapat dilakukan berdasarkan analisis unsur-unsurnya dan kristallografi sinar-X. Karakterisasi kompleks yang terbentuk meliputi :

a. Sifat kemagnetan

b. Sifat spektroskopi

c. Kestabilan kompleks

d. Sifat redoks kompleks

2. Batasan masalah

a. Sintesis kompleks dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain dengan

mencampur logam dan ligan tanpa pemanasan, dengan pemanasan, atau dengan cara refluks. Difenilamin merupakan ligan yang sedikit larut dalam air dan mudah larut dalam pelarut organik, oleh karena itu dipilih pelarut organik. Perbandingan mol logam dan ligan yang digunakan dalam sintesis kompleks dilakukan dengan menentukan bilangan koordinasi ion logam dalam kompleks dengan metode perbandingan mmol.

b. Penentuan struktur kompleks dilakukan berdasarkan analisis unsur tembaga

dalam kompleks dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), daya hantar listrik larutan kompleks, dan analisis spektra FT-IR untuk memperkirakan

gugus atau atom dari difenilamin yang terkoordinasi pada ion Cu2+.

commit to user

c. Karakterisasi kompleks tembaga(II) dengan difenilamin yang dilakukan

meliputi sifat kemagnetan dan sifat spektroskopi kompleks.

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimana sintesis kompleks tembaga(II) dengan difenilamin?

b. Bagaimana perkiraan struktur kompleks tembaga(II) dengan difenilamin?

c. Bagaimana sifat kemagnetan dan sifat spektroskopi kompleks tembaga(II)

dengan difenilamin?

C. Tujuan Penelitian

a. Mensintesis kompleks tembaga(II) dengan difenilamin.

b. Memperkirakan struktur kompleks tembaga(II) dengan difenilamin.

c. Mengetahui sifat kemagnetan dan sifat spektroskopi kompleks tembaga(II)

dengan difenilamin.

D. Manfaat Penelitian

Memberikan informasi mengenai sintesis, cara penentuan struktur dan sifat kompleks tembaga(II) dengan difenilamin.

commit to user

BAB II

LANDASAN TEORI

A. TinjauanPustaka

1. Sintesis Senyawa Kompleks

Senyawa kompleks didefinisikan sebagai senyawa yang terdiri dari ion logam yang dikelilingi oleh molekul-molekul atau ion-ion yang disebut ligan. Ion pusat pada umumnya merupakan ion-ion logam transisi karena ion logam ini

memiliki orbital d yang terisi sebagian atau belum terisi penuh. Ligan adalah

molekul-molekul atau ion-ion yang mempunyai atom donor elektron. Banyaknya atom donor ligan yang terkoordinasi pada atom atau ion pusat disebut bilangan koordinasi (Cotton and Wilkinson, 1998: 226).

Sintesis kompleks dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain dengan pencampuran larutan pada berbagai perbandingan mol logam : mol ligan dalam berbagai pelarut tanpa pemanasan, maupun dengan pemanasan pada

berbagai suhu. Sintesis kompleks [Cu(L5)2(H2O)(SO42-)] (L5 = aminoguanizone of

pyruvic acid), dilakukan dengan merefluks CuSO4.5H2O dan L5 dalam campuran

DMSO-metanol (1/4V) selama 0,5 jam (Turta et al., 2008: 309-316). Kompleks

[CuL1](H2O) (L1 = N,N’-O-phenylenebis(salicylideneimine)) disintesis dengan

cara merefluks CuCl2.6H2O dan L1 dalam etanol selama 4-5 jam (Belaid et al.,

2008: 63–69). Cara sintesis lain adalah dengan pancampuran disertai pemanasan

seperti pada sintesis kompleks [Cu(L6)(OH)2] (L6 =

3,5-diamine-4-(4-bromo-phenylazo)-1H-pyrazole) yang diperoleh dengan mencampur larutan CuCl2.2H2O

dalam metanol dan L6 dalam DMF kemudian diaduk selama 4 jam pada suhu 110

ºC (Turan et al., 2008: 27-32). Kompleks lain dapat dihasilkan dengan

pencampuran tanpa pemanasan seperti pada kompleks [Cu(L7)(Cl)2] (L7 =

2,3,5,6-tetra(2-pyridyl)pyrazine). Kompleks disintesis dengan mencampur larutan

CuCl2.2H2O dengan L7 dalam asetonitril dan diaduk selama 2 jam pada suhu

ruang (Trivedi et al., 2009: 284–290).

commit to user

2. Kompleks Cu(II)

Tembaga(II) merupakan salah satu ion logam transisi deret pertama yang terletak pada periode empat dan golongan IB, memiliki nomor atom 29 dan massa

atom 63,54 g/mol. Konfigurasi elektron tembaga adalah [Ar] 3d10 4s1, sedang

pada ion tembaga(II) adalah [Ar] 3d9 4s0. Konfigurasi elektron tembaga dan

tembaga(II) diilustrasikan pada Gambar 6. Tembaga(II) memiliki stabilitas kompleks yang paling besar jika dibandingkan dengan logam transisi deret pertama yang lain dan paling stabil jika dibandingkan dengan bilangan oksidasi tembaga lain. Kebanyakan senyawa tembaga(I) cukup mudah teroksidasi menjadi tembaga(II) (Lee, 1994: 827).

Gambar 6. Konfigurasi elektron Cu dan Cu2+ (Basolo and Johson, 1964: 32)

Tembaga(II) dapat membentuk kompleks dengan bilangan koordinasi 4, 5

atau 6 dengan geometri square planar, square pyramidal atau oktahedral. Sebagai

contoh yaitu pada kompleks [Cu(L6)(OH)2] (L6 =

3,5-diamine-4-(4-bromo-phenylazo)-1H-pyrazole) (Turan et al., 2008: 27-32) yang memiliki bilangan

koordinasi 4 dan bergeometri square planar. Pada kompleks tersebut, ligan L6

terkoordinasi pada ion Cu2+ melalui atom N di luar siklis secara bidentat dan dua

ion OH- juga terkoordinasi pada ion Cu2+. Struktur kompleks [Cu(L6)(OH)2]

ditunjukkan oleh Gambar 7.

3d10 4s1 4p 4d

3d9 4s0 4p 4d

Cu [Ar]

Cu2+ [Ar]

commit to user N Br N N NH NH2 NH2 Cu2+ HO HO DMF

Gambar 7. Struktur kompleks [Cu(L6)(OH)2] (L6

=3,5-diamine-4-(4-bromo-phenylazo)-1H-pyrazole) yang bergeometri square planar (Turan et

al., 2008: 27-32)

Kompleks [Cu(L5)2(H2O)(SO42-)] (L5 = aminoguanizone of pyruvic acid)

(Turta et al., 2008: 309-316) memiliki bilangan koordinasi 5 dengan geometri

square pyramidal. Atom O hidroksil yang terdeprotonasi, atom N tersier dan

(=NH) dari ligan L5 serta atom O dari H2O dan anion SO42- terkoordinasi pada ion

pusat Cu2+, seperti ditunjukkan oleh Gambar 8.

C O O C CH3 N N H C NH2 NH Cu O O S O O O H H C O O C CH3 N H N C H2N

NH

O

H H

Cu

Gambar 8. Struktur kompleks [Cu(L5)2(H2O)(SO42-)] (L5 = aminoguanizone of

pyruvic acid) yang bergeometri square pyramidal (Turta et al.,

2008: 309-316)

Kompleks [Cu(L8)2(Cl)2] (L8 =

2-[(4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl]pyridine) (Crowley et al., 2010: 70-83) memiliki bilangan koordinasi 6

dan bergeometri oktahedral terdistorsi Jahn-Teller. Atom N siklis dari L8 secara

bidentat terkoordinasi pada ion pusat Cu2+, serta dua anion Cl- terkoordinasi pada

ion pusat Cu2+. Struktur kompleks [Cu(L8)2(Cl)2] dapat dilihat pada Gambar 9.

commit to user N N

N N

N

N

N N

Cu2+ Cl -Cl

-Gambar 9. Struktur kompleks [Cu(L8)2(Cl)2] (L8 =

2-[(4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl]pyridine) yang bergeometri oktahedral

terdistorsi Jahn-Teller (Crowley et al., 2010: 70-83)

3. Teori Pembentukan Kompleks

Pembentukan kompleks Cu(II) dapat dijelaskan dengan teori ikatan valensi, teori medan kristal dan teori orbital molekul.

a. Teori Ikatan Valensi

Teori ikatan valensi dikembangkan oleh Prof. Linus Pauling. Menurut teori ini, senyawa kompleks mengandung ion kompleks dengan ligan sebagai basa lewis harus mempunyai pasangan elektron bebas yang terkoordinasi pada atom pusat yang mempunyai orbital kosong. Ikatan yang terbentuk merupakan ikatan kovalen koordinasi (Lee, 1994: 202). Sebagai contoh, yaitu pada pembentukan kompleks [CoF6]3- dan [Co(NH3)6]3+.

Ion ion Co3+ mempunyai struktur elektron terluar 3d6. Pada kompleks

[CoF6]3-, ion Co3+ mengandung empat elektron yang tidak berpasangan,

sedangkan semua elektron orbital d ion Co3+ pada kompleks [Co(NH3)6]3+ sudah

berpasangan. Setiap ligan, sebagai basa lewis, menyumbangkan satu pasang elektron untuk membentuk suatu ikatan kovalen koordinasi. Penggambaran teori ikatan valensi dari struktur elektronik ditunjukkan oleh Gambar 10. Kombinasi orbital-orbital atom logam bercampur menghasilkan orbital-orbital hibrida, yang membentuk ikatan kovalen paling stabil antara logam dan ligan-ligan (Basolo and Johnson, 1964: 33).

commit to user [CoF6]

3-3d

4s 4p 4d

F- F- F- F- F- F

-[Co(NH3)]3+

3d

4s 4p

NH3 NH3 NH3 NH3 NH3

NH3 3d

Gambar 10. Penggambaran teori ikatan valensi [CoF6]3- dan [Co(NH3)6]3+ (Lee,

1994: 203)

Orbital-orbital hibrida dalam sistem koordinasi enam melibatkan orbital-orbital atom s, px, py, pz, dx2-y2, dan dz2. Enam hasil orbital hibrida sp3d2 mengarah

pada sudut-sudut oktahedron. Untuk kompleks [CoF6]3-, orbital-orbital d yang

digunakan mempunyai tingkat energi yang sama dengan orbital s dan p.

Kompleks dengan tipe nsnp3nd2 dinamakan kompleks outer-orbital karena

menggunakan orbital d luar. Pada kompleks [Co(NH3)6]3+ menggunakan orbital d

yang tingkat energinya lebih rendah dibanding orbital s dan p. Kompleks dengan

tipe (n-1)d2 ns np3dinamakan kompleks inner-orbital karena menggunakan orbital

d dalam (Basolo and Johnson, 1964: 34).

Kompleks [Cu(NH3)4]2+ dapat terbentuk jika ion logam Cu2+ menyediakan

4 orbital kosong untuk ditempati pasang elektron bebas dari empat ligan NH3.

Orbital yang digunakan adalah satu orbital 3d, satu orbital 4s dan dua orbital 4p

yang mengalami hibridisasi dsp 2 (Day and Selbin, 1993: 579). Ilustrasi

pembentukan hibridisasi dsp2 pada ion [Cu(NH3)4]2+ ditunjukkan oleh Gambar 11.

sp3d2

d2sp3

commit to user

3d 4s 4p 4d

Cu2+

Cu2+ tereksitasi

3d 4s 4p 4d

[Cu(NH3)4]2+

3d

3d 4s 4p

NH3 NH3 NH3NH3

Gambar 11. Ilustrasi pembentukan hibridisasi dsp2 pada ion [Cu(NH3)4]2+ (Day

and Selbin, 1993: 579)

Orbital hibridisasi dapat digunakan untuk meramalkan geometri suatu senyawa, sebagaimana yang ditunjukkan oleh Tabel 1 (Lee, 1994: 85).

Tabel 1. Bentuk Hibridisasi dan Konfigurasi Geometri (Lee, 1994: 85)

Bilangan Koordinasi

Bentuk

Hibridiasi Geometri

2 Sp Lurus

3 sp2 Segitiga Datar

4 sp3 Tetrahedral

4 dsp2 Segiempat Datar

5 sp3d Segitiga Bipiramida

6 sp3d2 Oktahedral

Teori ikatan valensi ini dapat menjelaskan struktur dan kemagnetan banyak senyawa kompleks, namun memiliki kelemahan yaitu tidak dapat menerangkan warna dan spektra kompleks yang dihasilkan serta tidak dapat menjelaskan momen magnet yang berbeda pada temperatur yang bervariasi (Lee, 1994: 204).

dsp2

commit to user

b. Teori Medan Kristal

Teori medan kristal mengasumsikan ikatan antara ion logam/atom pusat dan ligan dalam kompleks adalah murni elektrostatik (ikatan ion murni). Ion logam transisi sebagai atom pusat dianggap sebagai ion positif yang dikelilingi oleh ligan yang bermuatan negatif atau molekul netral yang mempunyai pasangan elektron bebas (Lee, 1994: 202).

1) Kompleks Oktahedral

Penjelasan kompleks oktahedral adalah sebagai berikut : ion logam sebagai partikel bermuatan positif terletak di tengah oktahedron dan ligan berada di keenam sudutnya yang terletak pada sumbu x, y dan z seperti ditunjukkan oleh Gambar 12.

Gambar 12. Arah sumbu x, y dan z dalam medan oktahedral (Lee, 1994: 205)

Orbital d logam mempunyai tingkat energi yang sama (terdegenerasi),

akan tetapi ketika terbentuk kompleks mengalami pemisahan karena adanya

pengaruh medan ligan (Lee, 1994: 204). Orbital d logam terpisah menjadi dua

kelompok yaitu dxy, dxz, dyz yang disebut t2g dan dx2-y2, dz2 yang disebut eg seperti ditunjukkan oleh Gambar 13.

y x

z

x y

x z z

y

x y

3 d_z2 _d

x 2

-y 2

d_xy d_yz d_xz

(a) (b)

Gambar 13. (a) Kelompok eg (b) Kelompok t2g (Huheey, 1993: 396)

commit to user

Medan ligan akan menyebabkan kenaikan tingkat energi orbital eg lebih

besar jika dibandingkan t2g. Diagram tingkat energi orbital d dalam medan ligan

oktahedral ditunjukkan pada Gambar 14. Perbedaan energi antara orbital t2g dan eg

adalah 10 Dq atau ∆o. Orbital eg mempunyai energi +0,6∆o di atas tingkat energi

rata-rata, sedangkan orbital t2g mempunyai energi -0,4∆o di bawah tingkat energi

rata-rata (Lee, 1994: 208).

Pengisian orbital t2g pada kompleks octahedral akan menurunkan energi

kompleks dan membuatnya menjadi lebih stabil, sebesar -0,4∆0 per elektron.

Sementara pengisian orbital egmenaikkan energi sebesar 0,6∆0 per elektron. Total

Crystal Field Stabilization Energy (CFSE) atau energi yang terstabilkan oleh

medan kristal adalah

CFSEoctahedral = -0,4n(t2g) + 0,6n(eg)

Dimana n(t2g) dan n(eg) berturut-turut adalah jumlah elektron yang mengisi orbital t2g

dan eg. Nilai CFSE konfigurasi d0 dan d10 adalah nol baik di medan ligan kuat

maupun lemah. Nilai konfigurasi d5 juga nol pada medan ligan lemah (Lee, 1994:

210-211).

Gambar 14. Diagram tingkat energi orbital d pada medan oktahedral (Lee,

1994: 206)

2) Kompleks Tetrahedral

Tetrahedral sering dihubungkan dengan sebuah kubus. Pada kompleks tetrahedral, atom pusat terletak di tengah kubus dan empat dari delapan sudutnya terisi oleh ligan, seperti ditunjukkan oleh Gambar 15.

eg

t 2g

Energi rata-rata ion logam pada medan spherical

Orbital 3d

E

Ion logam dalam medan oktahedral

Tingkat energi rata-rata +0,6Δo

-0,4Δo

Δo

commit to user

Gambar 15. Hubungan tetrahedron dengan kubus (Lee, 1994: 219)

Empat ligan pada kompleks tetrahedral tidak secara langsung mendekati

orbital-orbital d dari logam, akan tetapi ligan-ligan ini lebih mendekat pada

orbital-orbital yang berada searah dengan sisi kubus (dxy, dxz dan dyz (orbital t2))

daripada orbital yang searah dengan pusat kubus (dz2 dan dx2-y2 (orbital e)). Orbital

t2 akan berada pada tingkat energi yang lebih tinggi sementara orbital e akan stabil

pada tingkat energi di bawahnya, sehingga akan membentuk diagram energi yang berkebalikan dengan medan oktahedral (Huheey, 1993: 402).

Diagram tingkat energi orbital d pada medan tetrahedral ditunjukkan oleh

Gambar 16. Medan ligan kuat dapat menyebabkan perbedaan energi pemisahan t2

dan e yang lebih besar. Akan tetapi, energi pemisahan tetrahedral selalu lebih

kecil jika dibandingkan energi pemisahan oktahedral. Kompleks tetrahedral mempunyai energi pemisahan sebesar 4/λ∆o jika dibandingkan dengan kompleks oktahedral (Lee, 1994: 220).

Gambar 16. Pembelahan dan tingkat energi orbital d pada medan tetrahedral

(Lee, 1994: 221)

e t 2

Energi rata-rata ion logam pada medan spherical

Orbital 3d

E

Ion logam dalam medan tetrahedral

Tingkat energi rata-rata +0,4Δt

-0,6Δt

Δt

commit to user

3) Kompleks Square Planar

Kedua ligan yang berada pada posisi trans kompleks oktahedral, apabila bergerak menjauh dari ion pusat, maka kompleks yang dihasilkan adalah kompleks oktahedral yang terdistorsi secara tetragonal. Distorsi seperti ini dinamakan distorsi Jahn-Teller. Distorsi Jahn-Teller terdapat pada bentuk oktahedral dimana orbital ion pusatnya terisi secara tidak simetris, yaitu seperti

pada ion Cu2+ dengan konfigurasi d9. Kedua ligan sepanjang sumbu z yang

menjauhi ion pusat menyebabkan orbital dxy, dxz dan dyz-nya terstabilkan dan

energinya berkurang karena elektron-elektron yang terdapat pada orbital tersebut memperoleh tolakan yang lebih kecil dibandingkan tolakan yang diperoleh dalam bentuk oktahedral. Berkurangnya energi-energi orbital di atas, disertai dengan

bertambahnya energi orbital-orbital dx2-y2 dan dz2 ( Huheey, 1993: 443-444).

Pelepasan kedua ligan di sepanjang sumbu z kompleks oktahedral yang

terdistorsi secara tetragonal akan menghasilkan kompleks dengan struktur square

planar (Gambar 17), seperti yang umumnya terbentuk pada kompleks

tembaga(II). Pembelahan orbital d pada kompleks square planar dapat dilihat

pada Gambar 18.

Gambar 17. Distorsi kompleks oktahedral yang kemudian menjadi kompleks

oktahedral yang terdistorsi secara tetragonal dan kompleks square

planar (Madan, 1987: 1361)

Cu2+

L _L

L L

Sumbu Z

Sumbu Y Sumbu X

Cu2+

L _L

L L

L

L

Cu2+

L _L

L L

L

L

Kompleks oktahedral Kompleks oktahedral yang terdistorsi secara tetragonal

Kompleks square planar Kedua ligan pada sb. Z

menjauhi ion pusat Cu2+

Kedua ligan pada sb. Z lepas

commit to user

Gambar 18. Pembelahan orbital d pada kompleks square planar (Miessler and

Tarr, 2011: 429)

c. Teori Orbital Molekul

Teori orbital molekul dapat digunakan untuk menjelaskan adanya ikatan kovalen dalam senyawa kompleks. Orbital atom logam dan ligan digunakan untuk

membentuk orbital molekul. Pada kompleks oktahedral, orbital dxy, dxz, dyz yang

arahnya berada di antara arah ligan menuju ion pusat tidak terlibat dalam

pembentukan ikatan (nonbonding). Sedangkan orbital dx2-y2 dan dz2 yang

mengarah langsung pada ligan dapat membentuk orbital molekul ikatan (bonding)

dan anti ikatan (antibonding), selain itu orbital 4s dan 4p juga terlibat dalam pembentukan orbital molekul (Lee, 1994: 228). Diagram tingkat energi untuk kompleks oktahedral ditunjukkan oleh Gambar 19.

17

E

Orbital 3d

Oktahedral Square Planar

J-T Distortion

a1g

x2-y2

xz yz

eg xy

xz yz

xy

t 2g

b2g eg

z2

b1g

x2-y2 z2

commit to user p

s

d

d_x2-_y2 d_z2 d_xy d_{xz d} yz t_2g

d_xy d_xz d_yz t_2g

d_x2-_y2 d_z2

p_x p_y p_z

a_1g

t_1u e_g

nonbonding d_x2-_y2 d_z2

e_g* a_1g* p_x* p_y* p_z*

t_1u*

10 Dq

antibonding

bonding

orbital logam orbital molekul orbital ligan t_1u

a_1g

e_g

Gambar 19. Diagram tingkat energi kompleks oktahedral (Huheey, 1993: 417)

Teori orbital molekul juga dapat digunakan untuk menjelaskan

pembentukan kompleks tetrahedral. Pada kompleks tetrahedral, lima orbital d

logam terpisah menjadi dua kelompok yaitu orbital e (dx2-y2 dan dz2) dan t2 (dxy, dxz,

dyz). Orbital (dx2-y2 dan dz2) merupakan orbital nonbonding e, yang tidak terlibat

dalam pembentukan ikatan. Ketiga orbital p membentuk orbital molekul bonding

t2 dan orbital molekul antibonding t2*. Orbital dxy, dxz, dyz membentuk orbital

molekul bonding t2 dan orbital antibonding t2*. Orbital s membentuk orbital

molekul bonding a1 dan orbital antibonding a1*. Empat orbital ligan juga

mempunyai orbital molekul bonding dan antibonding (Huheey, 1993: 418-420).

Diagram tingkat energi untuk kompleks tetrahedral ditunjukkan oleh Gambar 20. 18

commit to user

Gambar 20. Diagram tingkat energi kompleks tetrahedral (Huheey, 1993: 419)

Diagram tingkat energi orbital molekul pada kompleks square-planar

ditunjukkan oleh gambar 21. Kompleks dengan bilangan koordinasi empat yang

mempunyai bentuk square planar mengikat empat ligan yang identik. Orbital d

terpecah menjadi orbital a1g (dz2), b1g (dx2-y2), b2g (dx-y) dan eg (dx-z, dy-z). Orbital p

juga terpecah menjadi orbital a2u (pz) dan eu (px, py). Keempat ligan yang

terorientasi pada sumbu x dan sumbu y terpecah menjadi orbital a1g, eu dan b1g

yang akan berinteraksi dengan orbital yang memiliki simetri yang sama. Sebagian

orbital logam (a2u, eg dan b2g) memiliki orbital nonbonding karena orbital tersebut

tidak mengalami tumpang tindih dengan orbital ligan (Miessler and Tarr, 2011: 384-386).

(n+1) p

(n+1) s

n d t2

t2

t2

a1

a1

a1

t2

e e

t2*

t2*

a1*

∆t

Orbital antibonding

Orbital bonding Orbital Non-bonding

Orbital logam Orbital molekul Orbital ligan

commit to user

Gambar 21. Diagram tingkat energi kompleks square-planar (Miessler and

Tarr, 2011: 385)

Orbital antibonding

Orbital ligan

Δ

2b1g

2a1g

1a1g

1eu

1b1g

Orbital bonding

a1g

eu

b1g

dz2 dx2-y2

eg

dxy

b2g eg

b2g

b1g

a1g

dxz , dyz Orbital 3d

Orbital d logam

Orbital Nonbonding

2eu

3a1g

eu a2u a2u

px , py pz

a1g Orbital 4p

Orbital 4s

commit to user

4. Spektra Elektronik Kompleks Tembaga(II)

Spektra kompleks meliputi transisi elektronik tingkat-tingkat energi yang

berbeda. Ion Cu2+ dengan konfigurasi d9 tanpa adanya medan magnet/listrik dari

luar mempunyai satu tingkat energi yaitu 2D. Ion bebas 2D akan terpisah menjadi

tingkat energi 2Eg dan 2T2g karena adanya pengaruh dari medan oktahedral.

Pembelahan tingkat energi konfigurasi d9 pada medan oktahedral ditunjukkan oleh

Gambar 22 (Lee, 1994: 956).

Gambar 22. Pembelahan tingkat energi konfigurasi d9 pada medan oktahedral

(Lee, 1994: 956)

Ion bebas 2D pada medan oktahedral akan terpisah menjadi 2Eg dan2T2g,

dan selanjutnya masing-masing tingkatan energi ini terpisah pada medan square

planar karena distorsi Jahn-Taller. Gambar pembelahan tingkat energi konfigurasi

d9 pada medan square planar ditunjukkan oleh Gambar 23 (Miessler and Tarr,

2011: 430).

Gambar 23. Pembelahan tingkat energi konfigurasi d9 pada medan square

planar (Miessler and Tarr, 2011: 430)

2

D Energi

Kekuatan Medan Ligan

2

T2g

0.4

0.6

2

Eg

B2g

A1g

B1g

Eg E

Oktahedral Square Planar

2

D

2

Eg 2

T2g

commit to user

Studi eksperimen mengenai spektra sejumlah besar kompleks yang mengandung berbagai ion logam dan ligan telah dipelajari, dan dapat dijelaskan bahwa ligan-ligan dapat ditata dalam deret menurut kapasitasnya untuk

menyebabkan pemisahan atau pembelahan orbital d dari ion pusat. Deret tersebut

bagi ligan-ligan yang umum adalah :

I- < Br-< Cl-< OH-<RCO2-<F- <H2O <NCS-< NH3< en < NO2-<phen <CN

-(Cotton and Wilkinson, 1998: 537)

5. Sifat Magnetik

Senyawa kompleks dengan orbital d dan f yang belum terisi penuh, dapat

diketahui rentang sifat kemagnetannya, yang tergantung pada tingkat oksidasi, konfigurasi elektron dan bilangan koordinasi atom logamnya. Perkalian

kerentanan spesifik (Xg) dari suatu senyawa dengan berat molekulnya akan

diperoleh harga kerentanan molar (Xm) yang dapat dihubungkan dengan momen

paramagnetik permanen (μ) suatu molekul dengan Persamaan 1 (Huheey, 1993:

459).

X m = RT N 3 2 2



... (1)

N adalah bilangan Avogadro, R adalah tetapan gas ideal, T adalah suhu (dalam K)

dan μ dalam satuan BM (1 BM = eh/4mπ). Dari Persamaan 1 dapat diketahui

besarnya harga μ, yaitu dengan :

μ = 2 2 1 3       N RTX_m ... (2)

μ = 2,84 (X m T) 1/2... (3)

- Spin tinggi

- Medan lemah

- Pemisahan medan

ligan (Δ) kecil

- Spin rendah

- Medan kuat

- Pemisahan medan

ligan (Δ) besar 22

commit to user

Harga μ dapat diubah ke dalam jumlah spin elektron tak berpasangan,

dengan menyertakan kontribusi paramagnet dan diamagnet. Kontrisbusi diamagnet dari suatu senyawa dapat diperoleh dari jumlah kerentanan diamagnetik setiap komponennya. Harga faktor koreksi diamagnetik dari beberapa ion dan molekul ditunjukkan oleh Tabel 2.

Tabel 2. Faktor Koreksi Diamagnetik untuk Beberapa Ion dan Molekul (Szafran, 1991: 52) dan (Huheey, 1993: 463)

No Kation/ Anion/Atom

Netral/Molekul

Faktor Koreksi (x 10-6 cgs)

1 Cu2+ -13,00

2 3

SO4 2-Cl-

-38,00 -23,00

4 H2O -13,00

5 C -6,00

6 7

H N

-2,93 -4,61

Dengan demikian diperoleh kerentanan molar terkoreksi, seperti ditunjukkan oleh persamaan 4.

X A = X m - X l... (4)

Sehingga persamaan 3 dapat ditulis menjadi :

μ = 2,84 (X A T) 1/2... (5)

Senyawa kompleks dengan tingkat energi dasar A seperti d3 oktahedral, dan d5

spin tinggi mempunyai rumus momen paramagnet permanen (μs) secara teoritis :

μs = 2 [S (S+1)]1/2

... (6)

Persamaan 6 dikenal dengan formula spin-only, dimana S adalah bilangan

kuantum momentum anggular spin, S berhubungan dengan jumlah elektron tak

berpasangan (n) = S/2, sehingga didapatkan Persamaan 7 (Lee, 1994: 225).

μs = [n(n+2)] 1/2

... (7) Dimana:

μs = momen magnetik yang ditimbulkan oleh spin elektron (BM)

n = jumlah elektron yang tidak berpasangan

commit to user

6. Spektroskopi Infra Merah

Pembentukan kompleks dapat ditandai oleh beberapa hal yaitu antara lain : terjadinya pergeseran serapan panjang gelombang maksimum ( maks) spektra UV-Vis dan terjadinya pergeseran serapan gugus fungsi spektra IR yang disebabkan karena adanya ikatan koordinasi (Sonmez M., 2003: 397-402). Frekuensi vibrasi antara dua atom dan ikatan yang menghubungkannya dapat dihitung berdasarkan hukum Hooke yang ditunjukkan oleh Persamaan 8.

2 1 2 1 2 1 ) ( 2 1 .                m m m m k c   ...(8)

keterangan : υ = bilangan gelombang (cm-1)

c = kecepatan cahaya (cm.det-1)

k = tetapan gaya ikatan (N.m-1)

m1 dan m2 = massa dua atom (g)

Harga bilangan gelombang υ yang semakin besar, maka akan menyebabkan kekuatan ikatan dua atom menjadi semakin kuat dan panjang ikatan semakin pendek. Pergeseran bilangan gelombang ke arah yang lebih besar akan menambah kuat ikat dua atom dalam satu molekul yang bervibrasi. Pergeseran bilangan gelombang ke arah yang lebih kecil akan memperlemah ikatan dua atom dalam satu molekul yang bervibrasi (Kemp, 1987: 19).

Pergeseran spektra IR suatu kompleks dapat digunakan untuk memperkirakan gugus fungsi mana yang terkoordinasi pada atom pusat. Spektra

infra merah dari kompleks [CuL1](H2O) (L1 = N,N’-O-phenylenebis

(salicylideneimine)) (Belaid et al., 2008: 63-69), menunjukkan pada ligan bebas

muncul serapan melebar υ(OH) gugus hidroksil fenolik pada daerah 3030-3065

cm-1. Namun pita ini tidak terlihat pada kompleks, yang mengindikasikan bahwa

ligan terkoordinasi pada ion Cu2+ melalui bentuk deprotonasi. Pada kompleks

terjadi pergeseran bilangan gelombang dari tipe vibrasi cincin dan C–O stretching

(1465 dan 1106 cm-1 pada ligan menjadi 1513 dan 1180 cm-1 pada kompleksnya

secara berturut-turut). Serapan gugus N-H (3298 cm-1 pada ligan bebas menjadi

3198 cm-1 pada kompleks) mengalami pergeseran ke arah yang lebih kecil.

commit to user

Adanya pergeseran tersebut mengindikasikan bahwa kedua gugus terkoordinasi

pada ion Cu2+. Data ini juga diperkuat dengan munculnya pita baru pada spektra

kompleks yaitu pada 453 cm-1 yang menunjukkan pita vibrasi υ(Cu-O) dan pita

vibrasi υ(Cu-N) pada 500 dan 546 cm-1.

7. Daya Hantar Listrik

Daya hantar listrik adalah ukuran seberapa kuat suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Daya hantar listrik larutan elektrolit dapat dinyatakan

sebagai daya hantar listrik molar (molar conductivity) yang didefinisikan sebagai

daya hantar yang ditimbulkan oleh satu mol zat, sesuai Persamaan 10.

C K

m 

 ...(9)

Keterangan : Λm = hantaran molar (S.mol-1.cm2)

= daya hantar listrik spesifik larutan elektrolit (S.cm-1)

C = konsentrasi elektrolit (mol.cm-3)

Apabila daya hantar spesifik larutan merupakan daya hantar yang sudah terkoreksi

(K*) dalam satuan .S.cm-1 maka daya hantar molar larutan elektrolit dapat ditulis

seperti pada Persamaan 11.

C K m

1000

*



 ...(10)

Keterangan : Λm = hantaran molar (S.mol-1.cm2)

*

= daya hantar listrik spesifik terkoreksi ( .S.cm-1) = K-K pelarut

C = konsentrasi elektrolit (mol.L-1)

Daya hantar molar suatu larutan bergantung pada konsentrasi dan jumlah ion dari senyawa elektrolit. Jumlah muatan atau jumlah ion dari spesies yang terbentuk ketika larutan kompleks dilarutkan dapat diketahui dengan cara membandingkan daya hantar molar kompleks tersebut dengan senyawa ionik sederhana dalam berbagai pelarut yang sesuai dan telah diketahui daya hantar molarnya (Lee, 1994: 197-198).

commit to user

Sisa asam atau anion dalam suatu kompleks dapat diperkirakan apakah terkoordinasi pada atom pusat sebagai ligan atau hanya sebagai sisa asam. Dengan membandingkan konduktivitas molar suatu senyawa ionik yang diketahui molarnya, dapatlah diperkirakan jumlah ion (kation atau anion) yang dihasilkan dalam larutan (Szafran, 1991: 102-105).

8. Spektroskopi Serapan Atom (SSA)

Spektroskopi Serapan Atom (SSA) merupakan suatu metode analisis kimia

untuk menentukan unsur-unsur logam dan semi logam dalam jumlah renik (trace).

Hasil perhitungan akan memberikan kadar total unsur logam atau semi logam dalam sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul logam tersebut dalam sampel. Prinsip kerja SSA adalah adanya interaksi antara energi (sinar) dan materi (atom). Jumlah radiasi yang diserap tergantung pada jumlah atom-atom bebas yang terlibat dan kemampuan atom itu untuk menyerap radiasi. Dasar perhitungan pada SSA adalah menggunakan hukum Lambert-Beer yaitu :

A = ε.b.C Keterangan : A = absorbansi

ε = koefisien absorpsi molar

b = tebal kuvet C = konsentrasi

Cuplikan harus disiapkan dalam bentuk larutan yang prosedurnya tergantung pada sifat dan jenis cuplikan yang akan dianalisis. Ada beberapa cara untuk melarutkan cuplikan, yaitu: (1) cuplikan langsung dilarutkan dalam pelarut yang sesuai, (2) cuplikan direaksikan dengan asam atau (3) cuplikan dilebur dahulu dengan basa kemudian hasil leburan dilarutkan dalam asam. Prosedur yang banyak digunakan adalah dengan melarutkan sampel dengan asam murni seperti

HNO3, H2SO4 dan HCl karena tidak menambah kadar zat padat dalam larutan.

Penentuan kadar logam dari suatu sampel dengan metode SSA, dapat dilakukan

dengan cara kurva kalibrasi maupun penambahan standar (Skoog et al., 1998:

223-224).

commit to user

9. Ligan Difenilamin

Difenilamin merupakan senyawa organik yang berupa serbuk kristal berwarna putih, sedikit larut dalam air dan larut dalam pelarut-pelarut organik

seperti metanol dan etanol. Nama lain dari difenilamin di antaranya

N-phenylbenzenamine, N-phenylaniline, Anilinobenzene, (phenylamino)benzene,

N,N-diphenylamine, phenylbenzenamine. Formula kimia difenilamin adalah

C12H11N dengan berat molekulnya 169,23 g/mol, memiliki titik leleh 53ºC, titik

didih 302 ºC. Difenilamin merupakan basa lemah dengan kb = 10-14. Struktur dari

difenilamin ditunjukkan oleh Gambar 24.

H N

Gambar 24. Struktur difenilamin (Day and Underwood, 1980: 274)

Difenilamin merupakan turunan dari anilin yang memiliki peranan penting dalam bidang farmasi. Reaksi antara difenilamin dengan sulfur menghasilkan

phenothiazine yang merupakan suatu prekursor dalam industri obat. Difenilamin

juga bereaksi dengan deoxyribose DNA menghasilkan warna biru, sehingga dapat

digunakan untuk mendeteksi kehadiran DNA dalam suatu sampel. Difenilamin

juga sering digunakan sebagai indikator redoks pada titrasi Fe2+ dengan kalium

dikromat (Day and Underwood, 1980: 273-274).

commit to user

B. Kerangka Pemikiran

Kemungkinan struktur kompleks yang dapat terbentuk tergantung dari jenis dan jumlah ligan yang terkoordinasi pada atom pusat, anion dan adanya pelarut dalam kompleks. Anion dapat bertindak sebagai ligan atau sisa asam.

Seperti pada kompleks Cu(II) dengan NH3 yang membentuk kompleks

[Cu(NH3)4]2+ dan bergeometri square planar. NH3 dapat terkoordinasi pada

Cu(II) karena memiliki atom donor elektron N dan ligan tersebut memiliki

keruahan yang kecil. Apabila dua atom H dari NH3 digantikan dengan dua gugus

phenil, seperti pada difenilamin, maka diharapkan gugus (›NH) difenilamin juga

dapat membentuk kompleks dengan ion Cu(II). Geometri kompleks Cu(II) pada

umumnya square planar, namun tidak menutup kemungkinan ditemukan struktur

kompleks yang lain seperti tetrahedral, oktahedral dan square pyramidal.

Indikasi terbentuknya kompleks Cu(II) dengan difenilamin ditunjukkan oleh adanya pergeseran panjang gelombang maksimum di daerah ultraviolet dan sinar tampak. Atom donor elektron bagian ligan yang terkoordinasi pada ion pusat diperkirakan dari pergeseran serapan gugus fungsi infra merah.

C. Hipotesis

1. Senyawa kompleks tembaga(II) dengan difenilamin dapat disintesis dari

CuCl2.2H2O dan CuSO4.5H2O dengan difenilamin.

2. Struktur kompleks tembaga(II) dengan difenilamin :

a. Kemungkinan struktur kompleks CuCl2.2H2O dengan difenilamin yang

terbentuk adalah Cu(difenilamin)m(Cl)b(H2O)n

(m = 1,2,3,4), (b = 0,1,2) dan (n = 0,1,2,3,4,5,6).

b. Kemungkinan struktur kompleks CuSO4.5H2O dengan difenilamin yang

terbentuk adalah Cu(difenilamin)m(SO4)b(H2O)n

(m = 1,2,3,4), (b = 0,1) dan (n = 0,1,2,3,4,5,6).

Kompleks tembaga(II) dengan difenilamin bergeometri square planar dengan

gugus (›NH) terkoordinasi pada ion Cu2+.

3. Kompleks bersifat paramagnetik dengan sifat spektroskopi terjadinya transisi

elektronik Eg ke T2g .

commit to user

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen.

Sintesis kompleks yang dilakukan mengacu pada Trivedi et al. (2009). Kompleks

Cu(II) dengan 2-[(4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl]pyridine disintesis

dengan cara mencampur larutan CuCl2 anhidrat dalam metanol dan larutan

2-[(4-phenyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)methyl]pyridine dalam kloroform pada perbandingan

mol logam dan mol ligan tertentu. Campuran larutan diaduk pada suhu ruang

selama 1 jam. Dan mengacu pada Turta et al. (2008), dimana kompleks Cu(II)

dengan aminoguanizone of pyruvic acid, disintesis dengan merefluks

CuSO4.5H2O dan aminoguanizone of pyruvic acid dalam campuran

DMSO-metanol (1/4V) selama 0,5 jam. Terbentuknya kompleks diketahui dari pergeseran maks pada spektra UV-Vis.

Formula senyawa kompleks diperkirakan dengan mengukur kadar logam tembaga dari senyawa kompleks dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), kedudukan anion dalam kompleks ditentukan dengan menggunakan konduktivitimeter. Sifat kemagnetan dari kompleks Cu(II) diketahui dengan

Magnetic Susceptibility Balance (MSB). Atom donor elektron dari ligan yang

terkoordinasi pada ion pusat Cu(II) diperkirakan dari pergeseran serapan gugus fungsi infra merah.

commit to user

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan selama sepuluh bulan mulai dari bulan Juli 2010 sampai dengan bulan April 2011.

1. Sintesis kompleks dilakukan di Sub Laboratorium Kimia Fakultas MIPA

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Penentuan kadar tembaga, pengukuran daya hantar listrik (DHL), analisis

spektra elektronik dan pengukuran momen magnet kompleks dilakukan di Sub Laboratorium Kimia Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Analisis gugus fungsi dilakukan di Laboratorium Kimia Fakultas MIPA

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

C. Alat dan Bahan

1. Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini :

a. Peralatan gelas Pyrex dan Duran

b. Konduktivitimeter 4071 CE Jenway

c. Magnetik Susceptibility Balance (MSB)AUTO Sherwood Scientific 10169

d. Spektrofotometer UV-Vis Double Beam Shimadzu 1601

e. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Shimadzu AA-6650

f. Pemanas Listrik AEL-200 Shimadzu dan Cole Palmer 4658

g. Neraca Analitik Shimadzu AEL-200

h. Spektrofotometer FTIR Perkin Elmer 2000

i. Pengaduk magnetic Haeidholp M1000 Germany

j. Desikator

commit to user

2. Bahan-Bahan

a. CuSO4.5H2O (Merck)

b. CuCl2.2H2O (Merck)

c. Difenilamin (Merck)

d. NiCl2.6H2O (Merck)

e. NiSO4.6H2O (Merck)

f. AlCl3.6H2O (Merck)

g. Metanol p.a. (Merck)

h. Aquadest

i. Asam Klorida (HCl) pekat 37% (Merck)

j. KBr kering (Merck)

k. Kertas Saring Whatman 42

D. Prosedur Penelitian

1. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Cu2+

Bilangan koordinasi dari kompleks Cu(II) dengan difenilamin ditentukan

dengan metode perbandingan mmol yaitu membuat seri larutan CuCl2.2H2O

dengan difenilamin dengan perbandingan mmol CuCl2.2H2O : mmol difenilamin

= 1 : 2, 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, 1 : 5, 1 : 6 dan 1 : 7. Masing-masing seri larutan

diukur panjang gelombang maksimum ( maks)-nya dengan spektrofotometer

UV-Vis, kemudian dibuat grafik antara panjang gelombang maksimum ( maks) sebagai

ordinat dan perbandingan mmol logam dan mmol ligan sebagai absisnya. Dari grafik ditentukan perbandingan banyaknya mmol antara ion logam dan ligan

dalam kompleks pada titik setaranya. Pembuatan seri larutan CuCl2.2H2O dengan

difenilamin dalam metanol dapat dilihat pada Tabel 3.

commit to user

Tabel 3. Pembuatan Seri Larutan CuCl2.2H2O dengan Difenilamin dalam

Metanol

No Perbandingan (mmol)

CuCl2.2H2O : Difenilamin

CuCl2.2H2O (mmol)

Difenilamin (mmol)

1 1 : 0 0,2 0

2 1 : 1 0,2 0,2

3 1 : 2 0,2 0,4

4 1 : 3 0,2 0,6

5 1 : 4 0,2 0,8

6 1 : 5 0,2 1,0

7 1 : 6 0,2 1,2

8 1 : 7 0,2 1,4

2. Sintesis Senyawa Kompleks Cu(II)-Difenilamin

a. Sintesis Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin

CuCl2.2H2O (0,341 g; 2 mmol) dalam metanol (10 mL) ditambahkan pada

difenilamin (1,354 g; 8 mmol) dalam metanol (20 mL) secara bertetes-tetes. Campuran diaduk selama ± 6 jam. Larutan dipekatkan hingga volume ± 15 ml dan didiamkan selama ± 72 jam sampai terbentuk endapan. Endapan yang terbentuk disaring dan dicuci dengan metanol kemudian dikeringkan dalam desikator selama 24 jam.

b. Sintesis Kompleks CuSO4.5H2O dengan Difenilamin

CuSO4.5H2O (0,748 g; 3 mmol) dalam metanol (10 mL) ditambahkan

pada difenilamin (2,031 g; 12 mmol) dalam metanol (20 mL) secara bertetes-tetes. Campuran direfluks selama ± 2 jam. Larutan dipekatkan hingga volume ± 15 ml dan didiamkan selama ± 48 jam sampai terbentuk endapan. Endapan yang terbentuk disaring dan dicuci dengan metanol kemudian dikeringkan dalam desikator selama 24 jam.

commit to user

3. Pengukuran Kadar Cu(II) dengan SSA

Kadar tembaga dalam kompleks ditentukan dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA). Larutan standar dibuat dengan

melarutkan CuSO4.5H2O (0,393 g) dalam HCl 0,1 N (100 mL) sehingga didapat

larutan induk Cu(II) 1000 ppm. Kemudian diambil 2,5 mL dan diencerkan menjadi 50 mL sehingga didapatkan konsentrasi Cu(II) 50 ppm. Larutan standar dengan konsentrasi 0-3 ppm dibuat dari larutan induk 50 ppm. Larutan kompleks dalam HCl 0,1 N dibuat dengan konsentrasi tembaga diperkirakan berada antara 0-3 ppm, diukur absorbansinya kemudian diplotkan pada kurva standar.

4. Pengukuran Daya Hantar Listrik

Sampel dan standar dilarutkan dalam metanol dan dibuat pada konsentrasi

yang sama (10-3 M), kemudian daya hantar listrik masing-masing larutan diukur

dengan konduktivitimeter (setiap pengukuran dikoreksi terhadap nilai daya hantar

spesifik pelarut, Kpelarut). Larutan standar yang digunakan adalah NiSO4.6H2O,

CuSO4.5H2O, NiCl2.6H2O, CuCl2.2H2O dan AlCl3.6H2O.

5. Pengukuran Momen Magnet

Sejumlah sampel senyawa kompleks padat dimasukkan dalam tabung kosong pada neraca kerentanan magnetik, diukur tinggi sampel dalam tabung

dengan panjang antara 1,5- 4,5 cm dan berat antara 0,001 – 0,999 gram. Hingga

diperoleh harga kerentanan magnetik per gram (Xg). Harga Xg yang diperoleh

digunakan untuk menentukan momen magnetnya dengan Magnetic Susceptibility

Balance (MSB).

6. Pengukuran Spektra UV-Vis

Pengukuran spektra UV-Vis dilakukan pada konsentrasi 10-3-10-4 M dalam

metanol pada rentang panjang gelombang (400-900 nm). Serapan diamati pada

panjang gelombang yang sesuai dengan Spektrofotometer UV-Vis Double Beam.

commit to user

7. Pengukuran Spektra Infra Merah

Masing-masing ligan dan sampel senyawa kompleks dibuat pellet dengan KBr kering. Masing-masing pellet ditentukan spektranya menggunakan

spektrofotometer FTIR Shimadzu 1821 PC pada daerah 4000-400 cm-1.

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data

Senyawa kompleks diperoleh dengan cara sintesis, setelah itu dilakukan karakterisasi. Data hasil percobaan diolah secara deskriptif non statistik.

Indikasi terbentuknya kompleks Cu(II) dengan difenilamin ditunjukkan dengan adanya pergeseran panjang gelombang maksimum spektra UV-Vis dan spektra IR. Formula kompleks diperkirakan dengan membandingkan kadar logam hasil analisis SSA dengan kadar logam secara teori. Jumlah ion dalam larutan kompleks diketahui dengan membandingkan daya hantar listrik larutan senyawa kompleks dan daya hantar listrik larutan standar sehingga dapat diketahui kedudukan anion di dalam kompleks sebagai ligan atau hanya sebagai sisa asam. Momen magnetik senyawa kompleks diketahui dari harga kerentanan magnetik

per gram (Χg). Gugus fungsi ligan yang terkoordinasi pada ion pusat diperkirakan

dari pergeseran spektra IR.

commit to user

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Kompleks Cu(II)-Difenilamin

1. Sintesis Kompleks CuCl2.2H2O dengan Difenilamin

a. Penentuan Bilangan Koordinasi Cu(II) dengan Metode Perbandingan Mmol

Spektra UV-Vis seri larutan sampel yang dihasilkan pada penentuan

bilangan koordinasi kompleks CuCl2.2H2O dengan difenilamin (pada

perbandingan mmol CuCl2.2H2O : mmol difenilamin = 1 : 0 sampai 1 : 7)

memberikan spektra dengan harga panjang gelombang maksimum ( maks) yang

berbeda-beda, seperti ditunjukkan oleh Gambar 25 (data selengkapnya ditunjukkan oleh Lampiran 2).

Gambar 25. Spektra UV-Vis penentuan bilangan koordinasi ion Cu2+ dengan

metode perbandingan mmol (mmol CuCl2.2H2O : mmol

difenilamin)

Spektra UV-Vis penentuan bilangan koordinasi ion Cu2+ dengan metode

perbandingan mmol dari Gambar 25 dapat dijelaskan dengan membuat grafik

antara maks versus perbandingan mmol CuCl2.2H2O dengan mmol difenilamin,

seperti ditunjukkan oleh Gambar 26.

1 : 0 1 : 1 1 : 2 1 : 3

1 : 4 1 : 5 1 : 6 1 : 7 A

b s o r b a n s i

Panjang Gelombang (nm)

commit to user

C. Sifat-Sifat Kompleks

1. Sifat Spektroskopi

Besarnya panjang gelombang maksimum ( maks), absorbansi (A) dan

besarnya harga absorptivitas molar (ε) untuk CuSO4.5H2O, kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O ditunjukkan oleh

Tabel 9 (Perhitungan secara lengkap terdapat pada Lampiran 7).

Tabel 9. Panjang Gelombang Maksimum ( maks), Absorbansi (A) dan Besarnya

Harga Absorptivitas Molar (ε) : CuCl2.2H2O, CuSO4.5H2O, Kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O

No Senyawa λmax

(nm) A υ

(cm-1)

ε

(L.mol

-1

.cm-1)

1 CuCl2.2H2O 878,5 0,0032 12202,56 1,364

2 Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O

861 592,5 419 0,0028 0,1312 0,0187 11614,40 16877,64 23866,35 3,218 150,791 21,492

3 CuSO4.5H2O 819,5 0,1317 12202,56 25,294

4 Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O

593 421,5 0,0774 0,0253 16863,41 23724,79 104,447 34,141

Spektra UV-Vis kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O menunjukkan tiga

transisi d-d pada 861; 592,5 dan 419 nm (11614,40; 16877,64 dan 23866,35 cm-1)

yang merupakan transisi dari 2B1g → 2A1g, 2B1g → 2B2g dan 2B1g → 2Eg,

sebagaimana terjadi pada kompleks [CuL14] (H2L14 =

N-Nicotinoyl-N-o-hydroxythiobenzhydrazide) yang bergeometri square planar, dimana kompleks

tersebut juga menghasilkan tiga transisi d-d pada 11790, 13510 dan 15060 cm-1

(848, 740 dan 664 nm) yang menunjukkan transisi 2B1g → 2A1g, 2B1g→ 2B2g dan

2

B1g→ 2Eg (Shrivastav et al., 2003: 311–320).

commit to user

Spektra UV-Vis kompleks Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O menunjukkan dua

transisi d-d pada daerah 593 nm dan 421,5 nm (υ = 16κ63,41 cm-1 dan 23724,79

cm-1) yang merupakan transisi dari 2B1g → 2B2g dan 2B1g → 2Eg, sebagaimana

terjadi pada kompleks [Cu(L1)]H2O (L1 = N,N’-O-phenylenebis

(salicylideneimine)), juga menunjukkan dua pita absorbsi yaitu pada daerah

16000–16500 cm-1 (625-606 nm) yang merupakan transisi 2B1g → 2B2g dan pada

daerah 23000 cm-1 (435 nm) yang merupakan transisi 2B1g → 2Eg . Pita absorbsi

ini sesuai dengan geometri square planar (Belaid et al., 2008: 63–69).

Spektra UV-Vis kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O mempunyai kemiripan yaitu mempunyai serapan

maks pada daerah 590-595 nm dan juga pada daerah 400-425 nm seperti

ditunjukkan oleh Gambar 32. Pita absorbsi yang dihasilkan ini sesuai dengan

geometri square planar. Namun pada kompleks Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O,

serapan pada daerah sekitar 800-900 nm tidak muncul dimungkinkan karena

energi serapan terlalu rendah (tidak muncul di daerah visible), sebagaimana terjadi

pada kompleks [CuL1]H2O (L1 = N,N’-O-phenylenebis(salicylideneimine)), juga

hanya menunjukkan dua pita absorbsi yaitu pada daerah 16500-16000 cm-1

(606-625 nm) dan 23000 cm-1 (435 nm) yang sesuai dengan geometri square planar

(Belaid et al., 2008: 63–69).

Gambar 32. Spektra UV-Vis kompleks (a) Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O (b)

Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O

b2

a1 a3

commit to user

2. Sifat Kemagnetan

Hasil pengukuran moment magnet efektif (µeff) kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O ditunjukkan oleh

Tabel 10 (Perhitungan secara lengkap terdapat pada lampiran 6).

Tabel 10. Moment Magnet Efektif (µeff) Kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O

dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O

No Senyawa Mr µeff

1 Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O 919,46 _{1,7084 ± 0,0159}

2 Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O 944,61 _{1,7174 ± 0,0107}

Nilai moment magnet efektif (µeff) pada Tabel 11 menunjukkan kompleks

Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O dan Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O bersifat paramagnetik

dengan satu elektron tak berpasangan. Nilai moment magnet efektif (µeff) tersebut

juga menunjukkan tidak terbentuknya ikatan Cu-Cu, karena apabila terbentuk ikatan Cu-Cu maka elektron tak berpasangan akan menjadi berpasangan dan harga

momen magnet efektifnya (µeff) menjadi lebih kecil dari nilai moment magnet spin

only (µs) (Szafran, 1991: 53). Harga moment magnet efektif (µeff) kompleks

tersebut juga merupakan harga normal untuk kompleks Cu2+ dengan satu elektron

tak berpasangan, dimana harga moment magnet efektif (µeff) 1,70-2,20 BM

(Huheey, 1993: 465).

D. Perkiraan Struktur Senyawa Kompleks

1. Perkiraan Struktur Kompleks [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O

Hasil pengukuran kadar tembaga dalam kompleks menunjukkan bahwa

formula kompleks CuCl2.2H2O dengan difenilamin yang paling mungkin

terbentuk adalah Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O. Pengukuran daya hantar molar

kompleks dalam metanol menunjukkan jumlah ion di dalam larutan kompleks

adalah 3 yaitu mengandung satu ion [Cu(difenilamin)4]2+ dan dua ion Cl-. Hal ini

menunjukkan ion Cl- dalam kompleks Cu(difenilamin)4.Cl2.6H2O tidak

terkoordinasi pada atom pusat Cu2+ akan tetapi berkedudukan sebagai anion.

Harga moment magnet efektif (µeff) 1,7084 ± 0,0159 BM menunjukkan tidak

commit to user

adanya ikatan Cu-Cu. Spektra UV-Vis kompleks menunjukkan tiga transisi d-d

pada daerah 861; 592,5 dan 419 nm (11614,40; 16877,64 dan 23866,35 cm-1)

yang merupakan transisi 2B1g → 2A1g, 2B1g → 2B2g dan 2B1g → 2Eg

mengindikasikan kompleks berstruktur square planar. Data spektra IR

menunjukkan gugus fungsi dari ligan difenilamin yang terkoordinasi pada atom

pusat Cu2+ adalah gugus (›NH). Dengan demikian dapat diperkirakan struktur

kompleks [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O adalah seperti ditunjukkan oleh Gambar

33.

2 Cl- + nH2O

NH

HN HN

NH

Cu

2+

Gambar 33. Perkiraan struktur [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O

2. Perkiraan Struktur Kompleks [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O

Hasil pengukuran kadar tembaga dalam kompleks menunjukkan bahwa

formula kompleks CuSO4.5H2O dengan difenilamin yang paling mungkin

terbentuk adalah Cu(difenilamin)4.SO4.6H2O. Pengukuran daya hantar molar

kompleks dalam metanol menunjukkan jumlah ion di dalam larutan kompleks

adalah 2 yaitu mengandung satu ion [Cu(difenilamin)4]2+ dan satu ion SO42-. Hal

ini menunjukkan ion SO42- dalam kompleks tidak terkoordinasi pada atom pusat

Cu2+ akan tetapi berkedudukan sebagai anion. Harga moment magnet efektif (µeff)

1,7174 ± 0,0107 BM menunjukkan tidak adanya ikatan Cu-Cu. Spektra UV-Vis

commit to user

16863,41 dan 23724,79 cm-1) yang merupakan transisi 2B1g → 2B2g dan 2B1g →

2

Eg mengindikasikan kompleks berstruktur square planar. Data spektra IR

menunjukkan gugus fungsi dari ligan difenilamin yang terkoordinasi pada atom

pusat Cu2+ adalah gugus (›NH). Dengan demikian diperkirakan struktur kompleks

[Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O adalah seperti ditunjukkan oleh Gambar 34.

NH

HN

HN

NH

Cu SO₄2- + n H₂O

2+

Gambar 34. Perkiraan struktur [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O

commit to user

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Kompleks tembaga(II) dengan difenilamin dapat disintesis dengan cara :

a. Campuran larutan CuCl2.2H2O dengan difenilamin dalam metanol pada

perbandingan mol logam : ligan adalah 1 : 4, diaduk selama 6 jam pada suhu kamar.

b. Campuran larutan CuSO4.5H2O dengan difenilamin dalam metanol pada

perbandingan mol logam : ligan adalah 1 : 4, direfluks selama 2 jam.

2. Struktur kompleks tembaga(II) dengan difenilamin :

a. Struktur kompleks yang terbentuk antara CuCl2.2H2O dengan

difenilamin adalah [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O.

b. Struktur kompleks yang terbentuk antara CuSO4.5H2O dengan

difenilamin adalah [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O.

Kompleks [Cu(difenilamin)4]Cl2.nH2O dan [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O

bergeometri square planar dan gugus (›NH) difenilamin terkoordinasi pada

ion Cu2+.

3. Kompleks bersifat paramagnetik dengan 2 transisi elektronik yang nampak

untuk kompleks [Cu(difenilamin)4]SO4. nH2O dan 3 transisi elektronik yang

nampak untuk kompleks [Cu(difenilamin)4]Cl2. nH2O.

B. Saran

Penentuan formula kompleks akan lebih tepat jika dapat dilakukan analisis tiap unsur. Jarak ikatan, besar sudut, karakterisasi dan struktur kompleks yang lebih tepat dapat dianalisis secara kristalografi.