1 / 110

Lecture Presentation Inorganic Chemistry 1

Lecture Presentation Inorganic Chemistry 1. By : Agung Nugroho Catur Saputro,S.Pd.,M.Sc. Modern Theory of Coordination Chemistry. Structure of Complexes. Complex: species in which a central metal ion (usually a transition metal) is bonded to a group of surrounding molecules or ions

ilori
Download Presentation

Lecture Presentation Inorganic Chemistry 1

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Lecture PresentationInorganic Chemistry 1 By : Agung Nugroho Catur Saputro,S.Pd.,M.Sc.

  2. Modern Theory of Coordination Chemistry

  3. Structure of Complexes Complex:species in which a central metal ion (usually a transition metal) is bonded to a group of surrounding molecules or ions Coordination compound: compound that contains a complex ion or ions.

  4. Structure of Complexes A coordination compound, or complex, consists of: • Metal ion • Acts as a Lewis acid (e- pair acceptor) • Electrophile: species that is “e- poor” and seeks e- (gets attacked by nucleophile) • Ligand or complexing agent: molecule or ion with a lone pair of e- that bonds to a metal ion • Acts as a Lewis base (e- pair donor) • Coordinate covalent bond: metal-ligand bond • Nucleophile:species that is “e- rich” and seeks an e- poor area of a molecule (seeks an electrophile)

  5. Modern Theory of Coordination Chemistry • Preface : TEORI KOORDINASI dari Werner merupakan dasar bagi kimia koordinasi.Teori ini yang mendasarkan adanya valensi sekunder dapat menjelaskan sifat-sifat serta stereokimia dari banyak senyawa kompleks.Walaupun begitu, teori ini tidak mampu mengikuti perkembangan senyawa kompleks. TEORI IKATAN dalam senyawa kompleks mula-mula diberikan oleh Lewis dan Sidgwick. Teori ini karena tdk dapat menjelaskan bentuk-bentuk geometri senyawa-senyawa komoleks kemudian ditinggalkan. Kemudian muncul teori-teori yang lebih baru, yaitu : • Teori Ikatan Valensi (Valence Bond Theory, VBT) • Teori Medan Kristal (Crystal Field Theory,CFT) • Teori Orbital Molekul (Moleculer Orbital Theory,MOT)

  6. Octet Theory and Effective Atomic Number (EAN) • Teori Oktet Menurut G.N.Lewis ikatan antara dua atom terjadi karena pembagian elektron antara keduanya.Ikatan yang terbentuk disebut IKATAN KOVALEN (covalen bonding) Pada amonia (:NH3) terdapat pasangan elektron bebas (lone pair electron) yang dapat disumbangkan atau dipakai scr bersama-sama dengan elektron atom lain sehingga terbentuk IKATAN KOVALEN KOORDINASI (coordinate covalen bonding)

  7. Octet Theory and Effective Atomic Number (EAN) • Reaksi pembentukan amonium FAKTA : Jarak antara atom H dan N dalam NH4+ ternyata sama. SOAL : Apakah ikatan kovalen dan kovalen koordinasi dapat dibedakan?

  8. Octet Theory and Effective Atomic Number (EAN) • Bila ion H+ diganti ion logam, maka terbentuk ion kompleks

  9. Octet Theory and Effective Atomic Number (EAN) • Ion-ion Ag+ dan Cu2+dalam larutan terhidrat, sehingga reaksi lebih baik ditulis : [H:OH2]+ + :NH3 [H:NH3]+ + H2O [Ag(:OH2)2]+ 2:NH3 [Ag(:NH3)2]+ + 2H2O [Cu(:OH2)4]2+ + 4:NH3 [Cu(:NH3)4]2+ + 4H2O • Reaksi-reaksi di atas merupakan reaksi asam-basa Lewis.

  10. Do you still remember…? • Lewis Acid ? • Lewis Base?

  11. Definitions Lewis Acid = acceptor = usually a transition metal cation Lewis Base = donor = ligand = usually something with a lone electron pair

  12. Conclusion……? Based on Lewis Theory, complex compound is occured from acid-base reaction. A + : B A : B Acid base complex compound (acceptor) (donor)

  13. Donor-Acceptor Complexes

  14. Octet Theory and Effective Atomic Number (EAN) • Menurut Lewis : Ion-ion logam termasuk asam, sedangkan ligan termasuk basa. • BASA (DONOR ELEKTRON) • Molekul-molekul netral gol. VA,VIA, dan VIIA seperti NH3, NR3, OH2, OR2, SR2, dan PR3 • Anion-anion gol. VA, VIA, dan VIIA seperti H2-, OH-, F-, Cl-, Br- dan I- • Molekul atau ion sederhana seperti CO dan CN- • ASAM (AKSEPTOR ELEKTRON) • Molekul-molekul netral gol.III seperti BF3, AlCl3, B(CH3)3 • Ion-ion logam transisi seperti Cr3+, Fe3+, Pt4+, Cu2+

  15. Theory of Effective Atomic Number (EAN) • History Compound that it atomics have electron configuration of noble gas is stable. Base on this theory, N.V. Sidwick explain the complex compound : In the complex compound, the amount of total electron in central atomic is same with amount of electron noble gas. Effective Atomic Number (EAN) = The amount of total electron in central atomic

  16. Calculation of EAN • Complex [Co(NH3)6]3+ Nomor atom Co = 27, shg : Jumlah elektron Co = 27 Jumlah elektron Co(III) = 27 – 3 = 24 Jumlah elektron 6 (:NH3) = 6 x 2 = 12 EAN Co(III) dalam [Co(NH3)6]3+ = 24 + 12 = 36

  17. Theory of Effective Atomic Number (EAN) Menurut teori EAN, bila EAN senyawa kompleks sama dengan nomor atom gas mulia, maka bilangan koordinasi atom pusat dalam senyawa kompleks tersebut dapat diramalkan.

  18. Theory of Effective Atomic Number (EAN) • Logam-logam golongan IB, IIB dan gol.A bilangan koordinasi 4 terdapat pada kompleks : [ZnCl2(NH3)2]2+ [Cu(CN)4]3- [CaCl4]2- [HgI4]2- • Senyawa-senyawa karbonil dan derivatnya biasanya mempunyai EAN sama dengan gas mulia. EAN = 36 dipenuhi oleh senyawa-senyawa : Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe(CO)4Cl2, Mn(CO)5Br, CoNO(CO)3, dan Fe(NO)2(CO)2. Senyawa Mn dan CO harus mempunyai rumus (CO)5Mn-Mn(CO)5 agar mempunyai EAN = 36.

  19. Kelemahan Teori EAN Teori EAN dapat menerangkan tentang jumlah bilangan koordinasi senyawa kompleks, tetapi tidak dapat menerangkan arah dan ikatan-ikatan dalam kompleks tersebut. Oleh karena itu perlu teori baru!!!!

  20. Teori Ikatan Valensi (Valence Bond Theory, VBT) • Teori ikatan valensi dikembangkan oleh Pauling. • Menurut VBT, senyawa koordinasi dibentuk dari reaksi antara asam Lewis (atom atau ion pusat) dengan basa Lewis (ligan) melalui ikatan kovalen koordinasi antara keduanya. • Di dalam senyawa koordinasi (kompleks), atom atau ion pusat memiliki bilangan koordinasi tertentu.

  21. Valence Bond Theory

  22. Valence Bond Theory • Berdasarkan VBT, geometri dari senyawa kompleks berhubungan erat dengan geometri orbital-orbital dari atom atau ion pusat yang digunakan dalam pembentukan ikatan. • Pembentukan ikatan kovalen koordinasi atom atau ion pusat dalam senyawa-senyawa kompleks dalam tabel di atas tidak menggunakan orbital atom asli p atau d, melainkan menggunakan orbital-orbital hibrida yang dibentuk melalui proses hibridisasi.

  23. Valence Bond Theory What is hibridisasi….? Hibridisasi adalah proses pembentukan orbital-orbital hibrida dengan tingkat energi yang sama dari orbital-orbital atom yang jenis dan tingkat energinya berbeda. • Jumlah orbital hibrida yang terbentuk adalah sama dengan jumlah orbital atom-atom yang terlibat dalam hibridisasi. • Contoh hibridisasi orbital-orbital atom atau ion pusat :

  24. Valence Bond Theory

  25. Ion kompleks [Cu(CN)2]- Hibridisasi sp Keadaan dasar Atom Cu : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Cu+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Cu+ : [Ar]  3d hibridisasi sp [Cu(CN)2]- : [Ar]  Contoh Proses Hibridisasi sp

  26. Contoh Proses Hibridisasi sp2 • Kompleks [AgBr(PPh3)2]  Hibridisasi sp2 Keadaan dasar Atom Ag : [Kr]  4d 5s 5p Keadaan dasar Ion Ag+ : [Kr]  4d 5s 5p Hibridisasi ion Ag+ : [Kr]  4d hibridisasi sp2 [AgBr(PPh3)2 : [Kr] 

  27. Contoh Proses Hibridisasi sp3 • Ion kompleks [NiCl4]2- Hibridisasi sp3 Keadaan dasar Atom Ni : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Ni2+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Ni2+ : [Ar]  3d hibridisasi sp3 [NiCl4]2- : [Ar] 

  28. Contoh Proses Hibridisasi sp3d • Ion kompleks [CuCl5]3- Hibridisasi sp3d Keadaan dasar Atom Cu : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Cu2+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Cu2+ : [Ar]  3d hibridisasi sp3d [CuCl5]3-: [Ar] 

  29. Contoh Proses Hibridisasi sp3d2 • Ion kompleks [CoF6]3- Hibridisasi sp3d2 Keadaan dasar Atom Co : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Co3+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Co3+ : [Ar]  3d hibridisasi sp3d2 [CoF6]3-: [Ar] 

  30. Valence Bond Theory Beberapa hal yang perlu diperhatikan : • Pada [Cu(CN)2]- dan [AgBr(PPh3)2] semua elektron yang ada sudah dalam keadaan berpasangan sehingga ion-ion kompleks tersebut bersifat diamagnetik. • Pada ion kompleks [NiCl4]2-, [CuCl5]3- dan [CoF6]3- masih terdapat elektron-elektron yang tidak berpasangan sehingga ion-ion kompleks tersebut bersifat paramagnetik.

  31. Valence Bond Theory Apakah kompleks dengan ion atau atom pusat yang sama memiliki sifat magnetik yang sama pula (sama-sama paramagnetik atau sama-sama diamagnetik)? • Kompleks dengan ion pusat yang sama dapat bersifat paramagnetik atau diamagnetik. Kompleks [CoF6]3- dan [Co(NH3)6]3+ memiliki ion pusat yang sama yaitu Co3+, tetapi kompleks [CoF6]3- bersifat paramagnetik sedangkan kompleks [Co(NH3)6]3+ bersifat diamagnetik. • Pada kompleks [Co(NH3)6]3+ sebelum terjadi hibridisasi “dianggap” terjadi proses eksitasi. Pada proses ini terjadi pemasangan elektron pada orbital-orbital 3d ion Co3+.

  32. Valence Bond Theory • Ion kompleks [Co(NH3)6]2+ Hibridisasi d2sp3 Keadaan dasar Atom Co : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Co3+ : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan tereksitasi ion Co3+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Co3+ : [Ar]  3d hibridisasi d2sp3 [Co(NH3)6]2+: [Ar]  Kompleks [Co(NH3)6]3+ bersifat diamgnetik karena semua elektron yang ada sudah berpasangan.

  33. Valence Bond Theory Kapan elektron-elektron yang ada pada orbital d ion pusat dipasangkan dan kapan tidak dipasangkan? • Elektron-elektron pada orbital d ion pusat dipasangkan atau tidak dipasangkan tergantung pada fakta eksperimen. • Apabila dari fakta eksperimen diperoleh bahwa suatu senyawa atau ion kompleks bersifat diamagnetik, maka atom atau ion pusat yang ada :

  34. Valence Bond Theory (1). Memiliki orbital d atau orbital lain yang telah terisi penuh atau (2). Memiliki orbital d atau orbital lain yang belum terisi penuh tetapi semua elektron yang ada dalam keadaan berpasangan. • Pada kasus (2) dalam menjelaskan pembentukan ikatan kovalen koordinasi antara ligan dengan atom/ion pusat dilibatkan tahap eksitasi. • Eksitasi cenderung terjadi apabila ligan yng ada merupakan ligan kuat seperti CN-, akan tetapi faktor yang mempengaruhi eksitasi tidak hanya jenis ligan, tetapi ada jumlah ligan, jenis ion/atom pusat dan geometri kompleks.

  35. Valence Bond Theory Apakah dengan terjadinya eksitasi akan selalu dihasilkan kompleks yang bersifat diamagnetik? • Tidak selalu kompleks yang terjadi bersifat diamgnetik. • Apabila jumlah elektron pada orbital d atom/ion pusat yang ada adalah 3, 5, atau 7 maka meskipun terjadi eksitasi kompleks yang terbentuk tetap bersifat paramegnetik. Contoh :

  36. Valence Bond Theory • Ion kompleks [Fe(NH3)6]3+ Hibridisasi d2sp3 Keadaan dasar Atom Fe : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan dasar Ion Fe3+ : [Ar]  3d 4s 4p Keadaan tereksitasi ion Fe3+ : [Ar]  3d 4s 4p Hibridisasi ion Fe3+ : [Ar]  3d hibridisasi d2sp3 [Co(NH3)6]2+: [Ar]  Pada ion kompleks [Fe(NH3)6]3+ terdapat sebuah elektron yang tidak berpasangan pada orbital d ion pusat sehingga bersifat paramgnetik

  37. Valence Bond Theory • Sampai sekitar tahun 1943 yang lalu teori ikatan valensi (VBT) merupakan satu-satunya teori yang digunakan oleh para pakar kimia anorganik dalam menerangkan geometri dan kemagnitan senyawa kompleks. • Meskipun demikian, teori ini memiliki kelemahan, yaitu : a. Tidak dapat menjelaskan gejala perubahan kemagnetan senyawa kompleks karena perubahan suhu b. Tidak dapat menjelaskan warna atau spektra senyawa kompleks c. Tidak dapat menjelaskan kestabilan senyawa kompleks. • Adanya kelemahan dari VBT ini, maka memungkinkan digunakannya teori lain untuk menjelaskan ketiga fakta di atas. Salah satu teori tersebut adalah Teori Medan Kristal (Crystal Field Theory, CFT).

  38. Teori Medan Kristal(Crystal Field Theory) Sebab-sebab munculnya teori medan kristal adalah karena teori ikatan valensi mempunyai kelemahan-kelamahan : • Tidak dapat menjelaskan gejala perubahan kemagnetan senyawa kompleks karena perubahan suhu • Tidak dapat menjelaskan warna atau spektra senyawa kompleks • Tidak dapat menjelaskan kestabilan senyawa kompleks. • Tidak dapat menjelaskan perbedaan kompleks ionik dan kompleks kovalen.

  39. Teori Medan Kristal(Crystal Field Theory) • The crystal field theory was originally proposed by Bethe, as modification of the simple electrostatic picture of complex formation. • These principles were applied by Schlapp and Penny and also by van Vleck to account for the magnetic properties of the transition metal ions and their complexes.

  40. Teori Medan Kristal(Crystal Field Theory) • The basic principle of the Crystal field theory The essence of the theory is that the five d orbitals which are degenerate (equal in energy), in the free (gaseous) ion of the metal become differentiated, i.e. split up, into levels of different energy, under the influence of the electrostatic field of the ligands.

  41. d orbitals

  42. Crystal Field Theory • Menurut teori medan kristal (CFT), ikatan antara atom pusat dan ligan dalam kompleks berupa ikatan ion, hingga gaya-gaya yang ada hanya berupa gaya elektrostatik. • Ion kompleks tersusun dari ion pusat yang dikelilingi oleh ion-ion lawan atau molekul-molekul yang mempunyai momen dipole permanen.

  43. Crystal Field Theory • Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligan-ligan di sekelilingnya, sedang medan gabungan dari ligan-ligan akan mempengaruhi elektron-elektron dari ion pusat. Pengaruh ligan ini terutama mengenai elektron d dari ion pusat (mengapa…?) • Pengaruh ligantergantung dari jenisnya, terutama pada kekuatan medan listrik dan kedudukan geometri ligan-ligan dalam kompleks.

  44. Crystal Field Theory • Di dalam ion bebas kelima orbital d bersifat degenerate, artinya mempunyai energi yang sama. Dengan adanya ligan di sekitar ion pusat, orbital d tidak lagi degenerate, orbital d ini terbagi menjadi beberapa orbital dengan energi berbeda. Dikatakan orbital d mengalami splitting.

  45. Crystal Field Theory isolated metal ion _ _ _ _ _ d-orbitals Crystal Field Theory octahedral crystal field d orbital energy levels dz2 dx2- y2 _ _ _ _ _ E dxy dxz dyz metal ion in octahedral complex

  46. Crystal Field Theory • Ligan di dalam ion kompleks (berupa ion negatif atau molekul polar) akan menimbulkan medan listrik yang akan menolak elektron terutama elektron d dari ion pusat. Penolakan ini menyebabkan level energi orbital d dari ion pusat bertambah. • Medan ligan mempengaruhi orbital d secara tidak sama sehingga orbital d mengalami splitting menjadi dua grup, yaitu orbital eg (atau d) dan orbital t2g (atau d). Proses penguraian (splitting) orbital d oleh medan ligan disebut uraian medan ligan (crystal field splitting, CFS). • Uraian /splitting dari orbital d oleh ligan tergantung pada strukturnya.

  47. Crystal Field Theory eg 0,6o o 0,4o t2g energi a b c • Orbital d yang degenerate pada ion bebas • Kompleks hipotetis dengan orbital d yang degenerate • Crystal field splitting dalam medan oktahedral

  48. Crystal Field Theory • Berdasarkan data eksperimen diketahui bahwa ada ligan yang menghasilkan medan listrik yang kuat (disebut strong ligand field) dan ada ligan yang menghasilkan medan listrik lemah (disebut weak ligand field). • Susunan ligan berdasarkan urutan kekuatan medan listriknya disusun dalam spectrochemical series.

  49. Crystal Field Theory • Spectrochemical series : CO~CN->NO2->dipy>en>NH3~py> NCS->H2O>RCO2->OH->F->Cl->Br->I- 1 Strong ligand field 1 2 3 4 Weak ligand field 1,2,3,dan 4 menunjukkan banyaknya lone pair electron yang ada.

  50. Crystal Field Theory • Medan Oktahedral Susunan ligan-ligan di sekitar ion pusat dalam struktur oktahedral. Berdasarkan gambar diketahui bahwa daya tolak yang dialami oleh ligan-ligan paling besar untuk elektron-elektron yang terdapat pada orbital-orbital sepanjang sumbu-sumbu x, y, z.

More Related