KRITERIA PEMBENTUKAN STRUKTUR SENYAWA KOMPLEKS

KRITERIA PEMBENTUKAN STRUKTUR SENYAWA
KOMPLEKS ION LOGAM d10
ABSTRAK DISERTASI
Untuk memperoleh gelar Doktor dalam bidang Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
di Institut Teknologi Bandung Dipertahankan pada Sidang Terbuka Komisi Program Doktor
Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung
Tanggal 22 Juli 2000
Oleh
Fariati
Promotor
Ko-Promotor
: Prof. Susanto Imam Rahayu, Ph.D.
: Prof.Dr. R.A. N.M. Surdia, M.Sc.
Djulia Onggo, Ph.D.
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2000
Senyawa kompleks terbentuk dari ion logam dan ligan. Pada umumnya ion logam yang digunakan
adalah: ion logam transisi golongan 3-11 dengan konfigurasi elektron [gas mulia] nd1-9, sedang
ligan yang terkoordinasi adalah basa Lewis. Struktur dan sifat Senyawa kompleks serta syarat
kestabilan telah banyak diteliti dan dipelajari. Sementara itu ion logam dengan konfigurasi elektron
[gas mulia] nd10, yang disebut sel tertutup (closed shell) kurang diperhatikan karena strukturnya
selalu teratur dan sederhana. Ion logam sel tertutup ini adalah ion logam golongan 11 dengan
bilangan oksidasi +1 dan golongan 12 yang berbilangan oksidasi +2. Struktur kompleks ion logam
d10 ini telah didominasi dengan struktur yang dapat diramalkan, misalnya: struktur kompeks kation
[Ag(NH3)2]+ adalah linier dengan koordinasi dua dan kompleks kation [Zn(NH3)4]2+ adalah
tetraeder dengan koordinasi empat. Selain itu Senyawa kompleks dari ion logam d10 jarang diteliti
karena warnanya selalu putih, bersifat diamagnetik dan energi penstabilan medan ligan berharga
nol.
Tahun 1976, White, dkk. [47] menemukan kecenderungan struktur yang berbeda dengan anggapan
di atas, dengan diperolehnya berbagai macam struktur Senyawa kompleks ion logam sel tertutup
yang lebih rumit dan memiliki sifat berbeda.
Kelompok ion logam sel tertutup yang telah dipelajari adalah: ion logam golongan Cu(I), Ag(I),
Ap(I) - yang menempati batas antara logam transisi dan unsur golongan utama. Senyawa kompleks
dari ion logam golongan 11 yang berhasil disintesis dengan ligan yang merupakan basa Lewis
monodentat dari unsur golongan 15 ini terdiri dari berbagai macam stoikiometri dan struktur.[3, 5,
9-21, 23-34, 3940, 42, 43, 47-50, 53] Struktur Senyawa kompleks tersebut dapat berupa monomer,
dimer, tetramer, oligomer atau polimer, yang menunjukkan adanya kecenderungan terjadinya
kesamaan struktur antara senyawa kompleks dari Cu(I), Ag(I) dan Au(I) yang ketiganya
mempunyai konfigurasi elektron [gas mulia]nd10.
Beberapa senyawa kompleks dari ion logam golongan .12 - Zn(II), Cd(II) dan Hg(II) - dengan ligan
monodentat dari unsur golongan 15, terutama nitrogen, dengan berbagai macam stoikiometri dan
struktur telah berhasil disintesis [ 1, 2, 7, 8, 22, 35, 37, 41, 44-46, 51, 52] tetapi belum dipelajari
secara sistematik. Pelengkapan data struktur ini hanya dapat diperoleh melalui sintesis langsung.
Sampai saat ini sintesis dilakukan tanpa adanya prakiraan awal tentang kestabilan dan struktur dari
senyawa kompleks yang akan disintesis. Suatu cara mendapatkan prakiraan awal tersebut adalah
dengan menggunakan program Mekanika Molekular (MM). Tujuan komputasi MM adalah untuk
menentukan struktur dan energi optimum yang didasarkan pada model mekanik tersebut. Bertolak
dari suatu masukan (input) awal pada program, melalui pendefinisian suatu struktur awal molekul,
dengan prakiraan untuk besar sudut dan panjang ikatan yang menghubungkan antara atom tersebut,
program akan menunjukkan kondisi optimum. [4, 6, 38].
Berdasarkan latar belakang tersebut maka masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai
berikut: bagaimanakah struktur kompleks hasil sintesis Zn(II) dan Cd(ll) halida dengan ligan
monodentat N (piridina dan turunannya) dibandingkan dengan struktur kompleks ion logam dl0 yang
lain? Dari hasil pembandingan struktur dan data parameter geometri tersebut, faktor apa saja yang
menentukan pembentukan struktur kompleks ion logam d10? Selain itu, bagaimanakah rincian harga
parameter geometri inti molekul (the molecular core geometric parameters) kompleks [ZnX2L2]
dalam kristalnya? Yang disebut parameter geometri inti molekul (tne molecular core geometric
parameters) adalah:
panjang ikatan Zn-X dan Zn-N serta sudut ikatan X-Zn-X; X-Zn-N dan N-Zn-N. Yang terakhir
adalah: seberapa jauh kesesuaian prediksi awal parameter geometri inti molekul (the molecularcore
geometric parameters) dan struktur hasil sintesis yang diperoleh dari difraksi sinar-X kristal tunggal
dengan hasil komputasi program Mekanika Molekular (MM)?
Dari latar belakang dan rumusan masalah di atas maka penelitian ini bertujuan untuk :
1.
melengkapi data struktur senyawa kompleks ion logam d10 melalui sintesis langsung senyawa
kompleks yang baru.
2.
menentukan kriteria pembentukan struktur polimer atau monomer dari senyawa kompleks ion
logam sel tertutup.
3.
menganalisis pembandingan parameter geometri inti molekul (the molecular core geometric
parameters) kompleks [ZnX2L2] dalam kristalnya.
4.
memprediksi struktur kompleks Zn(II) halida yang akan disintesis dengan program komputasi
MM.
Metode penelitian yang digunakan pada disertasi ini terdiri dari beberapa tahap yaitu:
1.
Tahap pengerjaan sintesis senyawa kompleks Zn(II) halida dengan ligan L, dimana L= pip; py;
2-mpy; 2,4-dmpy; 2,4,6-tmpy; quin dan MeCN. Di samping itu, sebagai pelengkap data
struktur kompleks ion logam golongan 12 disintesis juga senyawa Cd(II) halida dengan ligan
dan metode sintesis yang sama.
2.
Tahap berikutnya dilanjutkan dengan proses kristalisasi. Kristal tunggal hasil sintesis yang
diperoleh, dikarakterisasi dengan mengukur titik leburnya, kemudian gambar ORTEP struktur
diperoleh dengan metode difraksi sinar-X kristal tunggal dan setelah itu dianalisis C, H, N.
3.
Tahap terakhir adalah pembandingan struktur dan data geometri inti molekul (the molecular
core geometric parameters) dari metode difraksi sinar-X kristal tunggal dengan metode teoritis
komputasi Mekanika Molekular (NM).
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut:
1.
Struktur kompleks [ZnX2L2] basil sintesis pada penelitian ini berbeda dengan kompleks ion
logam d10 yang lain, yaitu hanya monomer. Struktur Cd(II) halida dengan ligan dan
perbandingan stoikiometri yang sama menunjukkan ada yang monomer dan ada juga yang
polimer.
2.
Kriteria pembentukan struktur kompleks ditentukan oleh besar perbandingan jari-jari anion dan
kation, ρ, yang harus lebih kecil suatu harga ρm agar terbentuk polimer atau oligomer dan bila
harga plebih besar dari ρm maka terbentuk struktur monomer.
3.
Geometri kompleks [ZnX2L2] dalam kristal berupa tetraeder terdistorsi.
4.
Data parameter geometri inti molekul (the molecular core geometric parameters) dan struktur
hasil komputasi MM menunjukkan kecenderungan yang sama dengan hasil difraksi sinar-X
kristal tunggal.
Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan. membuka alur penelitian baru tentang sintesis dan
struktur senyawa kompleks dari ion logam sel tertutup yang lain seperti ion logam golongan alkali,
alkali tanah serta lantanida dengan bermacam-macam ligan unsur golongan 15 - N, P, As, Sb dengan berbagai stoildometri. Hasil struktur yang akan diperoleh akan melengkapi data struktur
kompleks dari ion logam bukan transisi dan memberikan informasi baru dalam bidang ilmu kimia
umumnya dan bidang kimia koordinasi khususnya.