Medan Ligan dan Teori Orbital Molekul

Mata Kuliah: KIMIA KOMPLEKS Oleh: Muhamad Nurissalam Bambang Iswantoro PROGRAM PASCASARJANA JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2014

PENDAHULUAN

Teori Ikatan Valensi (VBT) Teori Medan Kristal (CFT) Bentuk Molekul Sifat Magnet dan warna Medan Ligan Teori Orbital Molekul

Medan Ligan Teori Orbital Molekul Interaksi Kovalen Interaksi Elektrostatis Dalam teori ini, orbital–orbital dari atom pusat akan saling berinteraksi dgn orbital – orbital dari ligan membentuk orbital – orbital molekul

Splitting Energi Orbital d pada Oktahedral

[CoF 6 ] 3 [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ ada empat elektron tidak berpasangan tidak memiliki elektron berpasangan

Tdk mampu dijelaskan dengan VBT, namun Medan kristal dapat menjelaskan Medan ligan mengkolaborasikan ikatan kovalen dan elektrostatis

Orientasi Medan ligan Orbital d pada ion logam Gambar 1.

Lima orbital d dari ion logam transisi

Jika ion logam dikelilingi oleh bola elektrostatis, energi orbital d akan

meningkat

secara keseluruhan dalam jumlah yang sama. Pada gambar 2 kompleks oktahedral dari sebuah ion logam yang dikelilingi oleh enam ligan.

Gambar 2.

Senyawa kompleks oktahedral dengan 6 ligan pada sumbu x, y, z.

Gambar 3

. Splitting orbital d dalam medan kristal untuk oktahedral simetri

Spektrum tunggal yang menunjukkan ikatan luas yang dipusatkan di 20.300 cm -1 , yang sesuai langsung dengan ∆ o . Energi yang terkait dengan ikatan ini dihitung sebagai berikut

Energi ini (243 kj mol -1 ) cukup besar untuk menimbulkan efek ketika sebuah ion logam yang dikelilingi oleh enam ligan ion : Ti 2+ dalam  Ti(H 2 O) 6  3+ Elektron d akan menempati orbital t 2 g.

∆ o = perbedaan energi orbital t 2 g dan e g ion ini akan menangkap sekuanta radiasi dan mengubah energi tersebut ,energi eksitasi elektron dari t 2 g ke e g ,dari spektrum tampak, maka ion  Ti(H 2 O) 6  3+ bertanggung jawab pada  =20300 cm -1 yang dihubungkan ke energi sekitar = 243 kJ/mol menghasilkan

warna ungu

Gambar 4

. Medan kristal dari perbandingan energi dari elektron pairing energi

Splitting Energi Orbital d pada Medan Simetri lain TETRAHEDRAL Gambar 5.

Kompleks tetrahedral dalam sistem koordinat. Dua lobes of d z2 pada garis z aksis, dan dual lobes dari orbital d x2-y2 pada garis x

pola splitting yang dihasilkan oleh suatu oktahedral terbalik ditetapkan sebagai ∆ t , dalam sebuah tetrahedral. Besarnya splitting dalam sebuah tetrahedral

Ada beberapa perbedaan antara pemisahan oktahedral dan tetrahedral. Tidak hanya dua set energi orbital terbalik tapi juga mengalami splitting di tetrahedral jauh lebih kecil daripada yang dihasilkan oleh sebuah oktahedral.

Pertama, hanya ada empat ligan memproduksi medan dibandingkan enam ligan hadir dalam kompleks oktahedral Kedua, tak ada satupun dari orbital d titik langsung di ligan di tetrahedral. Dalam sebuah kompleks, oktahedral dua dari titik orbital langsung ke arah ligan dan tiga titik antara mereka. Hasilnya, ada sebuah energi maksimum membuat efek spitting orbital d dalam sebuah oktahedral. Bahkan, hal ini dapat menunjukkan bahwa jika ligan identik hadir dalam kompleks dan metal-to-ligand jarak yang identik, ∆ t = (4/9) ∆ o . Hasilnya adalah bahwa tidak ada low-spin pada kompleks tetrahedral karena pemisahan orbital d tidak cukup besar untuk memaksa pasangan elektron.

Ketiga, karena hanya ada empat ligan sekitar ion logam dalam sebuah tetrahedral

Susunan orbital d pada medan ligan dan perbandingan ligan pada sumbu z.

Energi orbital d dari segiempat planar empat ligan.

Metal-to-ligan dengan panjang ikatan yang besar dalam arah z dikenal sebagai tetragonal dengan perpanjangan sumbu z. Jika pada sumbu ligan z yang dekat dengan ion logam memaksa untuk menghasilkan tekanan tetragonal dengan z menunjukkan orbital dua set yang terbalik Susunan kompleks orbital d sedemikian seperti yang ditampilkan untuk perpanjangan sumbu z, kecuali bahwa splitting jauh dengan d xy di atas d z2 (planar segiempat) Hal ini dapat menandakan bahwa energi yang memisahkan d xy dan orbital d x2 _ y2 sebenarnya ∆ o , pemisahan antara t 2g dan e g dalam sebuah oktahedral

Energi yang memisahkan d xy ∆ o , pemisahan antara t 2g dan e dan orbital d g x2 _ y2 sebenarnya dalam sebuah oktahedral. Pada d 8 seperti ion Ni 2+ , Pd 2+ , dan Pt 2+ membentuk komplek persegi planar yang diamagnetik. MENGAPA

Delapan elektron dapat berpasangan di empat orbital energi terendah meninggalkan d

x2 _ y2

tersedia untuk membentuk sebuah set orbital hibrida dsp

2 . Orbital hibrida sp 3 , yang akan mengakibatkan stuktur tetrahedral. Jika perbedaan energi antara d xy dan d x2 _ y2 tidak cukup untuk memaksa pasangan elektron, semua orbital d yang diduduki, dan kompleks memiliki empat ikatan akan diharapkan untuk memanfaatkan

Kekuatan ligan dilihat dari deret spektrokimia Makin kuat suatu ligan berarti makin mampu membedakan jenis orbital eg atau t 2 g sehingga pembelahan energi orbital tersebut makin besar Faktor yang berpengaruh pada deret spektrokimia : 1. Ukuran atom/molekul, ex : bandingkan F dan I 2. Adanya pasangan elektron non – ikatan, ex : H 2 O & NH 3 3. Adanya back boding ex : piridin, bipy dan terpiridin

Harga ∆ o kompleks oktahedral periode 4 ion logam transisi

Penempatan Splitting dari Medan Kristal

akibat dari splitting energi orbital d

Jika ion +2 pada logam transisi periode 4 dianggap ada peningkatan panas hidrasi dalam struktur sebagai akibat dari penurunan radius ionik dibawa oleh kenaikan muatan inti

Proses dalam hidrasi ion

Kestabilan energi untuk ligan dalam Dq

Panas dari hidrasi ion logam transisi 2 + dari transisi pertama.

DISTORSI JAHN-TELLER

Gambar 12. Energi orbital d dari ion d

9

Jahn-Teller.

hasil dari distorsi

Gambar 13. Sebuah ilustrasi dari prinsip Franck-Condon. Dalam hal ini, transisi adalah dari v = 0 dalam keadaan dasar elektronik dan v’ = 3 dalam keadaan elektronik tereksitasi.

Gambar 14. Sistem koordinat orbital yang digunakan dalam membentuk orbital molekul untuk kompleks oktahedral.

Gambar 15. Kombinasi orbital ligan dengan orbital s, p

x , p y , p z , d z2 ,

dan d

x2-y2

dalam ion logam.

Gambar 16

. Diagram tingkat energi orbital molekul untuk kompleks oktahedral.

Gambar 17

. Kompleks tetrahedral dengan lobus dari

d x2- y2

dan

d z2

orbital diarahkan antara ligan.

Gambar 18

. Diagram kualitatif orbital molekul untuk kompleks tetrahedral.

Gambar 19

. Kombinasi logam dan orbital ligan di kompleks bujur sangkar.

Gambar 20. Diagram tingkat energi orbital molekul untuk kompleks bujur sangkar.

TERIMA KASIH