Laporan stabilitas ion kompleks dan endapan dari senyawa Tembaga (II)

I.               TUJUAN PERCOBAAN :
 

Ø  Mengurutkan stabilitas beberapa ion kompleks dari Tembaga (II).

Ø  Mengurutkan stabilitas endapan dari senyawa Tembaga (II).

Ø  Menyimpulkan stabilitas ion kompleks dan endapan dari senyawa Tembaga (II) dengan benar.

II.            ALAT YANG DIPAKAI :

Ø  Tabung Reaksi 20 Buah

Ø  Rak Tabung 1 Buah

Ø  Labu Ukur 100 ml dan 250 ml 1+1 Buah

Ø  Gelas kimia 250 ml dan 600 ml 1+1 Buah

Ø  Pipet ukur 5 ml 2 Buah

Ø  Selang karet 1 Buah

Ø  Bola hisap 1 Buah

Ø  Labu Semprot 1 Buah

Ø  Pengaduk Kaca 1 Buah

Ø  Spatula 1 Buah

Ø  Kacamata 1 Buah

III.           BAHAN YANG DIGUNAKAN :

Ø  Larutan Cu (NO3)2 0,1 M 250 Ml?

Ø  Larutan Amoniak (NH3) 1 M 250 Ml?

Ø  Larutan HCl 1 M 250 Ml

Ø  Larutan NaOH 1 M 250 M

Ø  Larutan Na2CO3 1 M 250 Ml

Ø  Larutan Na2C2O4 1 M 250 Ml

Ø  Larutan KNO2 1 M 250 Ml

Ø  Larutan Na3PO4 1 M 250 Ml

Ø  Aquadest

IV.              DASAR TEORI

Senyawa kompleks telah banyak dipelajari dan diteliti melalui suatu tahapan-tahapan reaksi (mekanisme reaksi) dengan menggunakan ion-ion logam serta ligan yang berbeda-beda. Salah satu keistimewaan dari reaksi kompleks adalah reaksi pergantian ligan melalui efek trans.

Tembaga adalah logam merah muda, yang lunak, dapat ditempa, dan liat. Ia melebur pada 1038ºC. Karena potensial elektrode standarnya positif (+0,34 V untuk pasangan Cu/Cu²⁺), ia tak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit. Ada dua deret senyawa tembaga. Senyawa-senyawa tembaga(I) diturunkan dari tembaga(I) oksida Cu₂O yang merah, dan mengandung ion tembaga(I), Cu⁺. Senyawa-senyawa ini tak berwarna, kebanyakan garam tembaga(I) tak larut dalam air, perilakunya mirip senyawa perak(I). Mereka mudah dioksidasi menjadi senyawa tembaga(II), yang dapat diturunkan dari tembaga(II) oksida, CuO, hitam. Garam-garam tembaga(II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat, maupun dalam larutan air. Garam-garam tembaga(II) anhidrat, seperti tembaga(II) sulfat anhidrat CuSO₄, berwarna putih (atau sedikit kuning). Dalam larutan air selalu terdapat ion kompleks tetraakuo ^[3].

Tembaga memiliki elektron s tunggal di luar kulit 3d yang terisi. Ini agak kurang umum dengan golongan alkali kecuali stoikiometri formal dalam tingkat oksidasi +1. Kulit d yang terisi jauh kurang efektif daripada kulit gas mulia dalam melindungi elektron s dalam muatan inti, sehingga potensial pengionan pertama Cu lebih tinggi daripada golongan alkali. Karena elektron-elektron pada kulit d juga dilibatkan dalam ikatan logam, panas penyubliman dan titik leleh tembaga juga jauh lebih tinggi daripada alkali. Faktor-faktor ini bertanggung jawab bagi sifat lebih mulia tembaga. Pengaruhnya adalah membuat lebih kovalen dan memberi energi kisi yang lebih tinggi ^[4].

Kebanyakan senyawaan Cu^I cukup mudah teroksidasi menjadi Cu^II, namun oksidasi selanjutnya menjadi Cu^III adalah sulit. Terdapat kimiawi larutan Cu²⁺ yang dikenal baik, dan sejumlah besar garam berbagai anion didapatkan, banyak diantaranya larut dalam air, menambah perbendaharaan kompleks ^[4].

Dalam hal kompleks dari logam Cu, terdapat beberapa macam bilangan koordinasi yang dapat dibentuk oleh logam ini dengan ligan, yaitu:

Bilangan Koordinasi 2 dimana struktur molekulnya yang lazim adalah linear, contoh: ion diklorokuprat(I) [CuCl₂]^-, ion dibromokuprat(I) [CuBr₂]^-, karbonilklorotembaga(I) [Cu(CO)Cl], Kalium disianokuprat(I) K[Cu(CN)₂], ion diaminatembaga(I) [Cu(NH₃)₂]⁺.

Bilangan Koordinasi 3 dengan struktur molekulnya yang lazim adalah trigonal planar, contoh: ion triklorokuprat(I) [CuCl₃]^2-, ion trinitratokuprat(II) [Cu(NO₃)₃]^-, klorobis(trisikloheksilfosfina)tembaga(I) [CuCl(Pcy₃)₂].

Bilangan Koordinasi 4 dengan struktur molekulnya yang lazim adalah tetrahedral atau bujur sangkar, contoh: ion tetrasianokuprat(I) [Cu(CN)₄]^3-, amonium tetraklorokuprat(II) (NH₄)₂[CuCl₄], cesium tetraklorokuprat(II) Cs₂[CuCl₄], cesium tetrabromokuprat(II) Cs₂[CuBr₄], ion tetraaminatembaga(II) [Cu(NH₃)₄]²⁺

Bilangan Koordinasi 5 dengan struktur molekulnya yang lazim adalah trigonal bipiramidal, contoh: ion pentaklorokuprat(II) [CuCl₅]^3-

Bilangan Koordinasi 6 dengan struktur molekulnya yang lazim adalah oktahedral, contoh: ion heksaakuotembaga(II) [Cu(H₂O)₆]²⁺, ion heksaaminatembaga (II) [Cu(NH₃)₆]²⁺, ion tris(etilenadiamina)tembaga(II) [Cu(en)₃]²⁺, kalium heksafluorokuprat(III) K₃[CuF₆], dan cesium heksafluorokuprat(IV) Cs₂[CuF₆].

Struktur Molekul Kompleks Bilangan Koordinasi 6

Salah satu kompleks dari tembaga yang memiliki bilangan koordinasi 6 adalah ion heksaakuotembaga(II) [Cu(H₂O)₆]²⁺ yang terbentuk jika ion Cu²⁺ bertemu dengan air dalam larutan, contohnya ketika garam Cu²⁺ seperti CuSO₄ dan Cu(NO₃)₂ dilarutkan dalam air. Kompleks ini berwarna biru muda dan berbentuk oktahedral terdistorsi tetragonal. Tidak seperti oktahedral normal, pada bentuk terdistorsi ini 2 ikatan Cu-Ligan yang berada di atas dan bawah bangun oktahedral lebih panjang dari 4 ikatan Cu-Ligan yang lain.

Struktur Molekul Kompleks Bilangan Koordinasi 4

Dengan bilangan koordinasi 4, terdapat dua kemungkinan struktur yang dapat ditemukan yaitu tetrahedral dan bujur sangkar.

Struktur Tetrahedral

Pada Cesium tetraklorokuprat(II) Cs₂[CuCl₄], jika ditinjau dari teori ikatan valensi dapat dijelaskan strukturnya adalah tetrahedral karena ligan menempati orbital hibrida sp³, sifat magnetiknya sesuai dengan fakta eksperimen yaitu paramagnetik yang setara dengan adanya satu elektron yang tidak berpasangan.

Struktur Bujur Sangkar

Bentuk orbital hibrida dsp² identik dengan struktur bujur sangkar sehingga penjelasan teori ini dapat diterima. Sifat magnetiknya setara dengan satu elektron tidak berpasangan. Kompleks ini berwarna kuning, berbeda dari kompleks dengan kation yang lain yaitu Cs₂[CuCl₄] yang berwarna oranye.

Sebelum memahami stabilitas dari ion kompleks, harus dipahami terlebih dahulu pengertian mengenai istilah kestabilan itu sendiri. Dalam mempelajari suatu sistem reaksi dan senyawa kimia, ada dua pendekatan yang bisa digunakan, yaitu pendekatan secara termodinamika, dan pendekatan kinetika.

Pada pendekatan termodinamika, maka kita membicarakan mengenai keadaan awal dan akhir dari sistem tersebut. Pada tinjauan termodinamika ini, suatu senyawa kimia dapat dikatakan stabil atau tidak stabil. Selain stabilitas senyawa, beberapa besaran yang dibahas dalam pendekatan termodinamika adalah konstanta kesetimbangan, energi ikatan, potensial reduksi, dan besaran lain yang mempengaruhi harga konstanta kesetimbangan. Untuk senyawa kompleks, Biltz (1927) menggolongkan senyawa kompleks menjadi kompleks stabil dan kompleks tidak stabil. Kompleks yang stabil memiliki kemampuan yang besar untuk tetap mempertahankan keberadaan/identitasnya dalam suatu larutan, sementara kompleks yang tidak stabil akan terurai dengan mudah dalam larutan.

Pendekatan kinetika lebih menitikberatkan pada mekanisme yang  terjadi dalam reaksi dan kecepatan berlangsungnya reaksi. Selain itu, pendekatan kinetika juga membahas energi aktivasi dalam reaksi, pembentukan kompleks intermediate, konstanta laju reaksi dan besaran-besaran yang mempengaruhinya. Dalam pandangan secara kinetika, maka suatu senyawa dapat dikatakan sebagai suatu senyawa yang labil, atau senyawa inert. Terkait dengan senyawa kompleks, Taube (1950) telah mengklasifikasikan senyawa kompleks menjadi kompleks labil dan kompleks inert berdasarkan laju pertukaran ligan kompleks tersebut. Kompleks yang labil mengalami pertukaran ligan dengan cepat. Sebaliknya pada kompleks inert, pertukaran ligan berlangsung dengan sangat lambat atau bahkan tidak berlangsung sama sekali.

Karena tinjauan yang digunakan dalam aspek kinetika dan termodinamika berbeda, maka bukan tidak mungkin suatu kompleks yang stabil secara termodinamika jika ditinjau secara kinetika merupakan kompleks yang labil. Sebaliknya, suatu kompleks yang tidak stabil mungkin saja merupakan kompleks inert.

Stabilitas suatu senyawa bergantung pada energi reaksinya, sedangkan labilitas senyawa bergantung pada energi aktivasi dari senyawa tersebut.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Stabilitas Ion Kompleks

1. Aspek ion pusat

a. Rapat muatan (perbandingan muatan dengan jari-jari atom)

Stabilitas ion kompleks bertambah jika rapat muatan ion pusat bertambah

b. CFSE (energi psntabilan medan ligan)

Stabilitas ion kompleks bertambah dengan adanya CFSE, karena CFSE pada   dasarnya merupakan energi penstabilan tambahan yang diakibatkan oleh terjadinya splitting orbital d. Pengaruh CFSE terhadap K dapat dilihat pada diagram berikut.

Bulatan-bulatan pada gambar tersebut adalah harga log K relatif masing-masing logam bedasarkan eksperimen, sedang garis putus-putus merupakan kecenderungan harga log K secara teoritis dengan tanpa memperhitungkan CFSE.

c. Polarisabilitas

Ion-ion logam klas a (asam keras) yaitu yang memiliki muatan tinggi dan ukuran kecil akan membentuk kompleks ysng stabil jika ligannya berasal dari basa keras, yaitu yang elektronegatifitasya besar dan berukuran kecil

2. Aspek ligan

a. Efek khelat

Kompleks khelat lebih stabil dibanding kompleks nonkhelat analog (yang atom donornya sama).  [Ni(en)₃]³⁺ dengan β₃ sebesar 4.10¹⁸ adalah lebih stabil dibanding [Ni(NH₃)₆]³⁺ β₆ sebesar 10⁸

a. Ukuran cincin

Jika ligan tidak memiliki ikatan angkap, ikatan cincin 5 adalah yang paling stabil, tetapi jka    ligan memiliki ikatan rangkap, maka yang paling stabil adalah ikatan cincin 6.

b. Hambatan ruang (steric effect)

Ligan-ligan bercabang pada umumnya kurang stabi dibanding ligan-ligan tak     bercabang yang analog.

c. Polarisabilitas

Ion-ion logam klas a (asam keras) yaitu yang memiliki muatan tinggi dan ukuran kecil akan membentuk kompleks ysng stabil jika ligannya berasal dari basa keras, yaitu yang elektronegatifitasya besar dan berukuran kecil

IV.3 Kestabilan Kinetika.

Kestabilan kinetika menunjuk pada enetgi aktivasi (∆G^#) pada substitusi reaksi pertukaran ligan. Kestabilan kinetika bertambah jika ∆G^# semakin besar. Kompleks yang ligannya dapat digantikan oleh ligan lain dengan cepat (kurang dari 1 menit pada suhu 25 ^oC dan konsentrasi larutan 0,1 M) disebut kompleks labil, sebaliknya jika reaksi pertukarannya berlangsung lambat disebut kompleks inert (lembam).

Seringkali kompleks stabil bersifat inert dan kompleks tidak stabil bersifat labil, namun hal itu tidak berhubungan. Bisa saja suatu kompleks stabil namun labil. Sebagai contoh, CN^- membentuk kompleks yang sangat stabil dengan Ni²⁺, hal ini tercermin dari harga K yang besar untuk reaksi berikut :

[Ni(H₂O)₆]²⁺ +     4CN^- ↔          [Ni(CN^-)₄]^2- +     6H₂O

Namun jika ke dalam larutan ditambahkan ion berlabel ¹³CN^- , ternyata terjadi reaksi pertukaran ligan yang sangat cepat antara  CN^- dengan ¹³CN^- seperti ditunjukkan pada persamaan reaksi berikut :

[Ni(CN^-)₄]^2- +     4 ¹³CN^- ↔    [Ni(¹³CN^-)₄]^2- +    4CN^-

Kasus sebaliknya, kompoleks [Co(NH₃)₆]³⁺ tidak stabil dalam larutan asam, sehingga reaksi berikut hampir sempurna berjalan ke kanan.

4[Co(NH₃)₆]³⁺ +    20H⁺ +     26H₂O     ↔    4[Co(H₂O)₆]³⁺ +    24NH₄⁺ +   O₂

Akan tetapi [Co(NH₃)₆]³⁺ dapat tinggal dalam larutan asam pada suhu kamar selama beberapa hari dengan tanpa terjadi perubahan.

Ini berarti bahwa kestabilan suatu kompleks tidak menjamin keinertannya, sebaliknya kompleks yang tidak stabil dapat saja inert..

Kestabilan kinetika kompleks oktahedral dapat diprediksi berdasarkan Aturan Taube, yaitu :

• Kompleks oktahedral labil bilamana pada atom pusatnya

-     mengandung elektron pada orbital e_g atau

-     mengandung elektron pada orbital d kurang dari 3.

• Kompleks oktahedral inert bilamana pada atom pusatnya

-          tidak mengandung elektron pada orbital e_g dan

-          mengandung elektron pada orbital d minimal 3.

Aturan Taube tersebut logis dan dapat dinalar. Kompleks yang mengandung elektron pada orbital e_g labil, karena elektron tersebut posisinya dekat (behadapan langsung) dengan ligan sehingga memberikan tolakan yang signifikan terhadap ligan dan dengan demikian ligan tersebut relatif mudah lepas dan digantikan oleh ligan lain. Kompleks yang mengandung elektron pada orbital d kurang dari 3 labil, karena pada kompleks tersebut masih terdapat minimal 1 orbital t_2g yang kosong dimana ligan pengganti dapat mendekati ion pusat dengan tolakan yang relatif kecil.

V.            PROSEDUR KERJA

Disiapkan tabung reaksi yang bersih sebanyak 7 buah lalu beri tanda (nomor),
 Masing-masing tabung reaksi diisi dengan Cu(NO3)2 0,1 M sebanyak 2 ml,
 Kemudian setiap tabung ditambahkan lagi NH3 1 M sebanyak 2 ml ( catat setiap perubahan yang terjadi ),?
 Lalu disetiap tabung ditambahkan larutan sebagai berikut :
 Tabung 1Ø : ditambahkan larutan NH3 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 2Ø : ditambahkan larutan HCl 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 3Ø : ditambahkan larutan NaOH 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 4Ø : ditambahkan larutan Na2CO3 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 5Ø : ditambahkan larutan Na2C2O4 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 6Ø : ditambahkan larutan KNO2 1 M sebanyak 2 ml,
 Tabung 7Ø : ditambahkan larutan Na3PO4 1 M sebanyak 2 ml,
 Dihomogenkan larutan yang berada didalam? masing-masing tabung reaksi,

VI.          DATA PENGAMATAN

NO. TABUNG	PERLAKUAN	HASIL PENGAMATAN
	-      Cu2+ 2 ml + 2 ml  NH3 -      Cu2+ 2 ml + 4 ml  NH3 -      Cu2+ 2 ml + 5 ml  NH3	-        Warna larutan ion Cu2+ biru muda Ditambahkan 2 ml NH3 menjadi biru tua ada endapan. -        Warna larutan biru tua dan tidak terdapat endapan. -        Warna larutan biru tua dan tidak terdapat endapan
	-       2 ml Cu2+ + 2 ml NaOH	-        Warna larutan ion Cu2+ biru muda Ditambahkan 2 ml OH-

PEMBAHASAN

A.    Reaksi – reaksi yang terjadi antara lain sebagai berikut:

Pada praktikum ini kita akan melihat hasil reaksi dari tembaga 2 dengan beberapa ligan.

1.         Reaksi ion hekasaquotembaga(II) dengan ion hidroksida

Pada reaksi ini kita dapat melihat pembentukan endapan warna biru. Hal ini terjadi karena Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksida) menggantikan ion hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat pada ion tembaga. Setalah ion hidrogen dihilangkan dari dua molekul air, maka akan diperoleh kompleks tidak bermuatan – kompleks netral. Kompleks ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan.

Pada tabung reaksi, perubahan warna yang terjadi adalah:

2.         Reaksi ion heksaaquotembaga(II) dengan larutan amonia

Amonia dapat berperan sebagai basa maupun ligan. Dengan jumlah amonia yang sedikit, ion hidrogen dihilangkan dengan pasti seperti pada kasus ion hidrogen menghasilkan kompleks netral.

Endapan yang terbentuk larut saat ditambahkan amonia berlebih.

Amonia menggantikan air sebagai ligan untuk menghasilkan ion tetraamindiaquotembaga(II). Dengan catatan hanya empat dari enam molekul air yang digantikan.

[Cu(H₂O)₆]²⁺(aq) +4 NH₃                        [Cu(NH₃)₆]²⁺ + 4 H₂O

Perubahan warna yang terjadi adalah:

3.         Reaksi ion heksaaquotembaga(II) dengan ion karbonat

maka akan diperoleh dengan mudah endapan tembaga(II) karbonat seperti gambar di bawah ini:

4.    Reaksi pertukaran ligan yang melibatkan ion klorida

Pada percobaan ini,  Jika di tambahkan asam klorida ke dalam larutan yang mengandung ion heksaaquotembaga(II), enam molekul air digantikan oleh empat ion klorida.

Cl-

Reaksi yang terjadi berlangsung reversibel.

Karena reaksi berlangsung secara reversibel, maka yang kita memperoleh campuran warna dari kedua ion kompleks.

Dari hasil pengamatan kami pada percobaan ini reaksi yang terjadi tidak mengalami perubahan warna. Walaupun secara teori dari hasil reaksi ini akan menghasilkan warna hijau seperti gambar dibawah ini.

Hal ini terjadi mungkin karena ada tambahan air ke dalam larutan yang berwarna hijau, maka larutan tersebut akan kembali berwarna biru.

Dimana dalam mereaksikan ion tetraklorokuprat(II) dengan ion tetraklorokuprat(II) kita mungkin dapat menemukan beraneka warna ion tetraklorokuprat(II) mulai dari hijau minyak zaitun atau kuning. Jika kamu menambahkan air ke dalam larutan yang berwarna hijau, maka larutan tersebut akan kembali berwarna biru.

B.    Stabilitas senyawa kompleks yang terbentuk dari ion tembaga (II) dengan beberapa ligan

Pada praktikum ini kita ingin menentukan urutan stabilitas dari ion kompleks tembaga (II) dengan ligan – liganya. Pada tahap pertama

CO, CN^- > phen > NO₂^- > en > NH₃ > NCS^- > H₂O > F^- > RCOO^- > OH^- > Cl^- > Br^- > I^-

I⁻ < Br⁻ < S²⁻ < SCN⁻ < Cl⁻ < NO₃⁻ < N₃⁻ < F⁻ < OH⁻ < C₂O₄²⁻ < H₂O < NCS⁻ < CH₃CN < py < NH₃ < en < 2,2'-bipiridina < phen < NO₂⁻ < PPh₃ < CN⁻ < CO

Tolong Komentnya!!!!!!!!!!!!