senyawa kompleks

Abstrak

Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat. Senyawa kompleks memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari – hari. Aplikasi senyawa ini meliputi bidang kesehatan, farmasi, industri, dan lingkungan, pertanian dan bidang lainnya. Banyak contoh aplikasi senyawa kompleks ini yang telah diterapkan dalam kehidupan sehari- hari yang pemamfaatannya sangat berguna bagi kelangsungan hidup manusia, hewan dan tanaman. Mulai dari obat terapi penyakit tumor/kanker, mendiagnosa beberapa penyakit, mengurangi dampak negatif pencemaran lingkungan, memenuhi standart mutu air, menghambat pertumbuhan jamur untuk meminimalisir degradasi polutan, dapat meningkatkan produksi biomassa dan kualitas hasil tanaman.

BAB I

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan salah satu negara berkembang yang sarat akan pengembangan IPTEK. Karena memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari-hari, maka aplikasi senyawa kompleks perlu dikembangkan terutama dalam bidang kesehatan, farmasi, industri, lingkungan, dan pertanian yang pemanfaatannya berguna bagi kelangsungan hidup manusia, hewan, dan tumbuhan.

Contoh sederhana, setiap hari manusia senantiasa memerlukan oksigen untuk bernapas. Proses pengikatan oksigen oleh Fe menjadi senyawa kompleks dalam tubuh merupakan salah satu contoh aplikasi senyawa kompleks dalam keseharian. Senyawa kompleks terbentuk akibat terjadinya ikatan kovalen koordinasi antara suatu atom atau ion logam dengan suatu ligan ( ion atau molekul netral ). Logam yang dapat membentuk kompleks biasanya merupakan logam transisi, alkali, atau alkali tanah. Studi pembentukan kompleks menjadi hal yang menarik untuk dipelajari karena kompleks yang terbentuk dimungkinkan memberi banyak manfaat, misalnya untuk ekstraksi dan penanganan keracunan logam berat.

Senyawa kompleks merupakan senyawa yang terbentuk dari ion logam yang berikatan dengan ligan secara kovalen koordinasi. Ikatan koordinasi merupakan ikatan kovalen dimana ligan memberikan sepasang elektronnya pada ion logam untuk berikatan. Ikatan ini terjadi ketika ion logam menyediakan orbital kosong bagi pasangan elektron ligan untuk berkoordinasi.

Sejauh ini penelitian fenomena sifat magnetik menjadi fenomena yang menarik dan banyak dikembangkan tidak hanya pada senyawa kompleks berinti tunggal (mononuklir), tetapi juga pada senyawa kompleks berinti ganda (binuklir). Pembentukan senyawa kompleks binuklir lazim menggunakan ligan jembatan sebagai mediator interaksi magnetik diantara ion logam transisi pusat dengan ion logam transisi yang lainnya. dan Ion oksalat (C₂O₄^2-) merupakan salah satu ligan jembatan yang banyak digunakan dalam penelitian. Hal ini disebabkan oleh keunikan ion oksalat yang dapat menghasilkan senyawa kompleks multidimensi.

Reaksi pengkompleksan dengan suatu ion logam, melibatkan penggantian satu molekul pelarut atau lebih yang terkoordinasi, dengan gugus-gugus nukleofilik lain. Gugus-gugus yang terikat pada ion pusat, disebut ligan, dan dalam larutan air, reaksi dapat dinyatakan oleh persamaan:

M(H₂O)_n + L = M (H₂O)_(n-1) L + H₂O

ligan (L) dapat berupa sebuah molekul netral atau sebuah ion bermuatan, dengan penggantian molekul-molekul air berturut-turut selanjutnya dapat terjadi, sampai terbentuk kompleks ML_n (n adalah bilangan koordinasi dari logam itu, dan menyatakan jumlah maksimum ligan monodentat yang dapat terikat padanya).

Ligan adalah molekul sederhana yang dalam senyawa kompleks bertindak sebagai donor pasangan elektron (basa Lewis). ligan akan memberikan pasangan elektronnya kepada atom pusat yang menyediakan orbital kosong. interaksi antara ligan dan atom pusat menghasilkan ikatan koordinasi. Ligan dapat diklasifikasikan atas dasar banyaknya titik-lekat kepada ion logam:

1.      Monodentat,  yaitu ligan itu terikat pada ion logam hanya pada satu titik oleh penyumbangan satu pasangan elektron kepada logam.

2.      Bidentat, yaitu molekul atau ion ligan itu mempunyai dua atom penyumbang yang masing-masing mempunyai satu pasangan.

3.      Multidentat, yaitu ligan mengandung lebih dari dua atom koordinasi per molekul.

BAB II

PEMBAHASAN

Aplikasi senyawa kompleks sangat beragam dan banyak sekali karena penelitian tentang senyawa kompleks terus berkembang dan perkembangannya sangat pesat sejalan dengan perkembangan IPTEK. Dalam makalah ini diuraikan beberapa aplikasi senyawa kompleks tersebut.

A.    Aplikasi Dalam Bidang Kesehatan

Senyawa kompleks gadolinium-dietilentriaminpentaasetato (GdDTPA) secara in vivo telah digunakan dalam bidang kesehatan sebagai senyawa pengontras MRI untuk diagnose berbagai penyakit. Senyawa kompleks GdDTPA memiliki kestabilan termodinamika (log KML> 20) dan kestabilan kinetika yang cukup tinggi (log Ksel > 7).

Pengkhelatan gadolinium dengan ligan asam dietilentriaminpentaasetat (DTPA) menghasilkan senyawa yang berguna dalam bidang kesehatan. Penelitian ini bertujuan untuk mereaksikan gadolinium dengan ligan DTPA melalui metode refluks. Kemudian untuk proses kristalisasi ditambahkan etanol sampai tepat jenuh. Senyawa yang terbentuk kemudian dikarakterisasi dengan spektrofotometer ultraviolet, spektrofotometer inframerah dan Magnetic Susceptibility Balance (MSB). Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm sedangkan pada senyawa GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm.

Kemudian dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spectrum inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu pada senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus –OH karboksilat serta pita lebar pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang tajam dari gugus –OH dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita tajam. Terjadinya perubahan gugus-gugus penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi antara logam dengan ligan. Dari hasil perhitungan dengan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa kompleks GdDTPA adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk bersifat paramagnetic.

B.     Aplikasi Dalam Bidang Farmasi

Sintesis senyawa kompleks besi (II) dengan menggunakan ligan turunan 1,10-Phenantrolin (phen) seperti 4,7-dimetil-phen (DMP). 3,4,7,8-tetrametil-phen (TMP) dan 4,7-difenil-phen (DIP) menggunakan metode substitusi ligan yang digunakan sebagai kandidat senyawa obat pada terapi penyakit tumor/kanker. Kompleks mixed-ligand disintesis dengan reaksi substitusi ligan dari tris-phenantrolin, [M(phen)₃]^2- dengan memanfaatkan sifatnya yang labil terhadap proses rasemisasi.  

Senyawa kompleks besi (II) turunan fenantrolin dapat berinteraksi secara non-kovalen dengan DNA. Disamping senyawa-senyawa turunan fenantrolin, senyawa lain yang potensial sebagai photosensitizer dalam terapi PDT adalah senyawa-senyawa turunan klorofil yang dapat diekstrak dari tumbuhan yang kaya akan klorofil. Kelebihan photosensitizer senyawa kompleks logam yaitu mempunyai struktur dan bentuk geometri yang fixed, hal ini memberikan kemudahan dalam mendesain struktrur geometrinya dan atau menvariasi gugus-gugus fungsi sehingga diperoleh bentuk geometri yang tepat, dan dapat terinterkalasi secara spesifik kedalam pasangan basa DNA.

C.    Aplikasi Dalam Bidang Industri

            Penentuan kesadahan air untuk menganalisa pembentukan kerak yang terjadi pada dinding pipa yang disebabkan endapan CaCO₃. Metode yang digunakan dalam analisis larutan Ethyldiamine tetra acetic acid sebagai larutan standarnya, untuk mengetahui titik akhir titrasi digunakan indikator logam. Diantara indikator yang digunakan adalah Eriochrome Black T.

Eriochrome Black T sebagai indikator akan membentuk senyawa kompleks seluruhnya dengan EDTA yang ditambahkan, dengan kata lain kapan penambahan larutan EDTA mulai berlebih yang ditunjukkan oleh perubahan warna larutan merah menjadi biru. Reaksi ini berlangsung sempurna pada pH 8-10. Untuk mempertahankan larutan pH tersebut ditambahkan larutan buffer salmiak. Ca²⁺ dam Mg²⁺ akan membentuk senyawa kompleks warna merah anggur, dengan EBT

M²⁺ + EBT      (M EBT) _{kompleks merah anggur}

Perubahan semakin jelas bila pH semakin tinggi, namun pH yang tinggi dapat menyebabkan ion-ion kesadahan hilang dari larutan, karena terjadi pengendapan Mg(OH)₂ dan CaCO_3-­ pada pH >9, CaCO₃ sudah mulai terbentuk.

D.    Aplikasi Dalam Bidang Lingkungan

Proses biosintesis asam oksalat oleh jamur pembusuk coklat merupakan proses fisiologis yang sangat penting bagi jamur, dimana jamur memberoleh energi dengan mengoksidasi karbohidrat menjadi asam oksalat, seperti pada persamaan:

C₆H₁₂O₆ + 5O₂                2(COOH)₂ + 2CO₂ + 4H₂O

Dalam metabolisme biosintesis asam oksalat pada jamur basidiomisetes, asetil-KoA yang diperoleh dari oksidasi glukosa dikonversi menjadi asam oksalat selanjutnya di disekresikan ke lingkungann sintesis asam oksalat dengan mengunakan inhibitor spesifik menyebabkan terhambatnya pertumbuhan jamur untuk meminimalisir dalam degradasi polutan.

E.      Aplikasi Dalam Bidang Pertanian

Pemupukan memegang peranan yang penting dalam kegiatan budidaya tebu, selain dapat meningkatkan produksi biomassanya, pupuk juga dapat meningkatkan keragaman dan kualitas hasil yang diperoleh. Masalah utama penggunaan pupuk N pada lahan pertanian adalah efisiensinya yang rendah karena kelarutannya yang tinggi dan kemungkinan kehilangannya melalui penguapan, pelindian dan immobilisasi. Untuk itu telah dilakukan penelitian peningkatan efisiensi pemupukan N dengan rekayasa kelat urea-humat pada jenis tanah yang mempunyai tekstur kasar (Entisol) dengan menggunakan tanaman tebu varietas PS 851 sebagai tanaman indikator.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelapisan urea dengan asam humat yang berasal dari Gambut Kalimantan sebesar 1% menghasilkan pupuk urea yang lebih tidak mudah larut daripada yang dilapisi asam humat dari Rawa Pening. Dengan pelepasan N yang lebih lambat diharapkan keberadaan N di dalam tanah lebih awet dan pemupukan menjadi lebih efisien. Pupuk urea-humat telah diaplikasikan ke tanah Psamment (Entisol) yang kandungan pasirnya tinggi (tekstur kasar) untuk mewakili jenis-jenis tanah yang biasa ditanami tebu dengan tekstur yang paling kasar. Respons tanaman tebu varietas PS 851 menunjukkan kinerja pertumbuhan yang lebih baik di tanah Vertisol.

Rekayasa kelat urea-humat secara fisik dan kimia terbukti meningkatkan efisiensi pemupukan N pada tanaman tebu. Penelitian ini memperlihatkan bahwa memang efisiensi pemupukan N pada tanah Entisol dan Vertisol rendah, bahkan di Entisol lebih rendah (hanya sekitar 25 %). Aplikasi pupuk urea-humat pada tanah Vertisol dan Entisol terbukti meningkatkan efisiensi pemupukan N hingga 50 %. Di tanah Entisol bahkan efisiensi pemupukan yang lebih tinggi dicapai pada dosis pupuk yang lebih rendah.  

BAB III

KESIMPULAN

Setelah mengumpulkan dan memahami aplikasi senyawa kompleks yang bersumber dari jurnal ilmiah, makalah ilmiah maka penulis mengammbil kesimpulan sebagai berikut:

1.      Aplikasi senyawa kompleks sangat beragam dan banyak sekali.

2.      Tujuan utama penelitian tentang senyawa kompleks adalah untuk pengembangan IPTEK yang berguna untuk kesejahteraan umat manusia, hewan dan tumbuhan.

3.      Penelitian tentang senyawa kompleks ini akan terus berkembang sangat pesat baik sintesis maupun aplikasinya.

DAFTAR PUSTAKA

Derlismawan, Clara. 2008. Kesadahan: Analisa dan Permasalahannya Untuk Industri Air. Jurnal Universitas Sumatera Utara, Medan.

Maulana Irfan. 2008. Pembentukan Senyawa Kompleks dari Logam Gadolinium Dengan Ligan Asam Dietilenrriaminpentaasetat (DTPA). Jurnal Universitas Padjajaran, Bandung.

Mudasir. 2009. Memahami Interaksi Senyawa Kompleks Dengan DNA: Langkah maju Mencari Senyawa Kandidat Antikanker. Jurnal Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

Munir  Erman. 2006. Pemanfaatn Mikroba Dalam Bioremediesi: Suatu Teknologi Alternatif Untuk Pelestarian Lingkungan. Universitas Sumatera Utara, Medan.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/kompleksometri/beberapa-hal-penting-mengenai-senyawa-kompleks/

http://guztinstrawberry.blogspot.com/2011/03/aplikasi-senyawa-kompleks-dalam.html

http://www.scribd.com/doc/45715687/Aplikasi-Senyawa-Kompleks

BAB III

KESIMPULAN

Setelah mengumpulkan dan memahami aplikasi senyawa kompleks maka dapat di simpulan sebagai berikut:

a.       Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari suatu ion logam pusat dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebasnya kepada ion logam pusat.

b.      Tujuan utama penelitian tentang senyawa kompleks adalah untuk pengembangan IPTEK yang berguna untuk kesejahteraan umat manusia dan makhluk lain yang ada dimuka bumi ini.

c.       Aplikasi senyawa kompleks memiliki peranan penting dalam kehidupan sehari – hari,seperti bidang kesehatan, farmasi, industri, dan lingkungan pertanian.

d.      Aplikasi senyawa kompleks banyak disalah gunakan sehingga membahayakan kelangsungan hidup bahkan dapat menyebabkan kematian.

e.       Penelitian tentang senyawa kompleks ini akan terus berkembang sangat pesat baik sintesis maupun aplikasinya

Kompleks oksalat dengan dua ion logam transisi dikenal sebagai kompleks bimetalik oksalat.

Telah dilaporkan oleh Sieber senyawa kompleks bimetalik oksalat dengan senyawa {[Co(bpy)3][LiICrIII(C2O4)3]}. Pada kompleks ini terjadi interaksi diantara ion – ion logam pusat. Kompleks ini mempunyai sifat yang lebih unggul yaitu mempunyai karakter spin tinggi ( Sieber, 2000 ).

Penggunaan senyawa organik dalam pembentukan kompleks polimer juga telah dilaporkan (Decurtins, et al, 1994). Senyawa organik yang digunakan adalah [P(Ph)4]Cl dimana Ph adalah fenil. Penggabungan senyawa organik tersebut dengan kompleks polimer oksalat diperoleh senyawa dengan formula {[P(Ph)4][MnCr(C2O4)3]}. Hasil analisis Kristal tunggal senyawa menunjukkan bahwa kompleks {[P(Ph)4][MnCr(C2O4)3]} berstruktur dua dimensi (2D) yang dibangun oleh Mn(II)-oks-Cr(III) dengan oksalat sebagai jembatan antara dua logam tersebut. Kompleks ini memiliki kelompok ruang R3c dan memiliki suseptibilitas yang positif yaitu pada temperatur 10,5K. Kompleks dengan kation organik tetrafenil fosfin menunjukkan susunan feromagnetik. Berdasarkan hasil penelitian ini diketahui bahwa kompleks ini kurang stabil pada temperatur transisinya. Pada temperatur 260 K, nilai χMT(suseptibilitas magnetik molar termal) ditemukan sebesar 6,48 cm3mol-1K. Pada penurunan temperatur sampai dengan 20 K, nilai χMT naik secara lambat. Namun dibawah 20 K nilai χMT naik secara tajam hingga mencapai 253,125 cm3mol-1K pada 4,2 K.

Selain itu, kompleks bimetalik oksalat lain yang juga telah dilaporkan adalah Kompleks bimetalik oksalat [A][MIIMIII(C2O4)3] dengan A = tetrabutil fosfin (P(C4H9)4), MII = Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, dan Cu2+, sedangkan MIII = Cr3+ dan Fe3+. 3

Pada kompleks oksalat ini ion logam M(II) maupun Cr(III) dikelilingi oleh tiga ligan oksalat dan membentuk jaringan polimer dengan posisi ion logam berselang-seling. Jaringan ionik ini membentuk lorong yang ditempati oleh kation organik penyeimbang tertrabutil fosfin [P(C4H9)4]+. Lima kompleks polimer yang terbentuk menunjukkan adanya interaksi feromagnetik. Ini ditunjukkan nilai konstanta Weiss yang positif (TCW) (Martak, 2008).

Upaya untuk menaikkan sifat magnetik senyawa kompleks bimetalik oksalat dapat dilakukan dengan beberapa pilihan misalnya dengan menurunkan ukuran kation organik penyeimbang ataupun dengan mensintesis kompleks bimetalik yang melibatkan logam - logam transisi yang memiliki karakter transisi spin yang tinggi. Sehingga interaksi magnetik antara logam transisi yang satu dengan lainnya dapat meningkat yang ditunjukkan dengan meningkatnya nilai χMT pada temperatur ruang. Pada penelitian ini dipilih kompleks bimetalik mangan(II) – kromium(III) oksalat, karena kompleks ini pada temperatur ruang bersifat paramagnetik dan pada temperatur rendah menjadi feromagnetik. Kompleks ini memiliki struktur yang terdiri atas lapisan – lapisan magnetik yang dibentuk oleh jaringan mangan(II) – kromium(III) oksalat dengan stokiometri [MnCr(C2O4)3]nn-. Lapisan yang dibentuk jaringan [MnCr(C2O4)3]nn- dan kation organik tetrabutil amonium yang menempati rongga – rongga terletak secara bergantian, karena tidak mungkin dua lapisan anion [MnCr(C2O4)3]nn- terletak berdampingan tanpa diselingi oleh kation organik penyeimbang muatan. Kompleks yang telah dihasilkan diharapkan dapat bersifat feromagnetik yang stabil pada temperatur ruang.

Dalam bidang kesehatan

Senyawa kompleks gadolinium-dietilentriaminpentaasetato (GdDTPA) secara in vivo

telah digunakan dalam bidang kesehatan sebagai senyawa pengontras MRI untuk diagnosa

berbagai penyakit. Senyawa kompleks GdDTPA memiliki kestabilan termodinamika (log KML

> 20) dan kestabilan kinetika yang cukup tinggi (log Ksel > 7).

Pengkhelatan gadolinium dengan beberapa

macam ligan dapat dimanfaatkan dalam bidang industri dan juga kesehatan. Pengkhelatan

gadolinium dengan ligan asam dietilentriaminpentaasetat (DTPA) menghasilkan senyawa

yang berguna dalam bidang kesehatan. Penelitian ini bertujuan untuk mereaksikan

gadolinium dengan ligan DTPA melalui metode refluks. Kemudian untuk proses kristalisasi

ditambahkan etanol sampai tepat jenuh. Senyawa yang terbentuk kemudian dikarakterisasi

dengan spektrofotometer ultraviolet, spektrofotometer inframerah dan Magnetic Susceptibility

Balance (MSB). Hasil analisis spektrofotometer ultraviolet menunjukkan bahwa ligan DTPA

mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 205,2 nm sedangkan pada

senyawa GdDTPA mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang 214,7 nm.

Kemudian dari hasil perbandingan antara spektrum inframerah ligan DTPA dengan spektrum

inframerah senyawa kompleks GdDTPA terjadi perubahan gugus-gugus penting, yaitu pada

senyawa kompleks GdDTPA yang terbentuk, puncak gugus –OH karboksilat serta pita lebar

pada sidik jari hilang dan tergantikan dengan munculnya puncak yang tajam dari gugus –OH

dan pada daerah sidik jari muncul pita-pita tajam. Terjadinya perubahan gugus-gugus

penting ini dapat dijadikan petunjuk telah terjadi ikatan kovalen koordinasi antara logam

dengan ligan. Dari hasil perhitungan dengan MSB, diperoleh harga momen magnet senyawa

kompleks GdDTPA adalah 8,069 BM yang menunjukkan bahwa senyawa yang terbentuk

bersifat paramagnetik.

Kata Kunci : kompleks logam Gadolinium dengan dietilentriaminpentaasetat

1.4 Manfaat Penelitian

Keberhasilan sintesis senyawa kompleks bimetalik oksalat [N(C4H9)4][MnIICrIII(C2O4)3] diharapkan mendapatkan senyawa kompleks sebagai material magnetik yang bersifat feromagnetik. Material magnetik ini dapat digunakan sebagai alat – alat elektronik seperti sensor temperatur dan tekanan, elemen aktif dalam peralatan display dan memori pengolahan data optik.

BAB I PENDAHULUAN

Merupakan bab yang berisi tentang latar belakang, tujuan perancangan,

manfaat perancangan, batasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Berisi tentang studi perancangan yang telah dilakukan sebelumnya.

Selanjutnya mengemukakan tentang teori dasar yang menjelaskan jenis dan

 

                                                              

1.      Niels Bohr mengungkapkan Teori Atom berdasarkan Hipotesis Planck dan Eksperimen Spektrum Atom Hidrogen.

a.       Jelaskan bagaimana eksperimen spektrum atom hidrogen dilakukan dan bagaimana hasilnya!

b.      Jelaskan makna macam-macam deret yang ditemukan berdasarkan eksperimen spektrum atom hidrogen !

Penyelesaian:

a.       Eksperimen spektrum atom hidrogen dilakukan dengan cara memberikan energi pada gas H₂ sehingga gas H₂ tereksitasi ( keadaan yang berenergi lebih tinggi dari keadaan dasar) sehingga memancarkan energi dalam bentuk radiasi cahaya. Cahaya yang dipancarkan diuraikan menjadi komponen-komponennya oleh sebuah prisma. Setiap garis warna mewakili tingkat energi tertentu yang mengindikasikan bahwa elektron dalam atom hidrogen menempati tingkat energi tertentu yang kemudian dikenal sebagai: Lintasan atau Kulit atau Orbit. Perubahan tingkat energi elektron dalam atom hidrogen hanya terjadi pada saat elektron menyerap atau memancarkan energi dengan λ tertentu. Transisi elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi lain menghasilkan spektra garis yang menggambarkan: Diagram Tingkat Energi Elektron Dalam Atom Hidrogen.

b.       

Pada Deret Pfund    : n  > 5 sehingga : 

Pada Deret Bracket : n > 4 sehingga :

Pada Deret Paschen : n > 3  sehingga :

Pada Deret Balmer  : n > 2 sehingga :

Pada Deret Lyman  : n > 1 sehingga :

2.      Teori Atom Mekanikan Kuantum disusun berdasarkan 3 landasan yakni Asumsi de Broglie, Prinsip Heisenberg dan Persamaan Schrödinger.

a.       Jelaskan eksperimen yang melandasi dikemukakannya Asumsi de Broglie !

b.      Jelaskan keterkaitan antara Asumsi de Broglie dan Prinsip Heisenberg dengan Persamaan Schrödinger !

Penyelesaian:

a.          Louis de Broglie meneliti keberadaan gelombang melalui eksperimen difraksi berkas elektron. Dari hasil penelitiannya inilah diusulkan “materi mempunyai sifat gelombang di samping partikel”, yang dikenal dengan prinsip dualitas. Sifat partikel dan gelombang suatu materi tidak tampak sekaligus, sifat yang tampak jelas tergantung pada perbandingan panjang gelombang de Broglie dengan dimensinya serta dimensi sesuatu yang berinteraksi dengannya. Pertikel yang bergerak memiliki sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat. Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat gelombang berbentuk cahaya, sedangkan petir menunjukan sifat pertikel berbentuk suara.

Sehingga diperoleh:

              i.      Elektron dan partikel lainnya berperilaku sebagai gelombang. gelombang tersebut dapat terjadi  dengan frekuensi tertentu saja.

contoh : orang yang berlari cepat diiringi dengan gelombang yang melingkar-lingkar dibelakangnya dimana radiasi

               ii.   Setiap partikel bergerak dengan momentum P, selalu disertai gelombang dengan panjang gelombang λ:

keterangan:

λ : panjang gelombang

 h : konstanta Planck  = 6,626 x 10^-27  erg detik

                                               = 6,626 x 10^-34  J detik

P : momentum partikel

m : massa

             iii.   Makin besar massa partikel, makin pendek panjang gelombang yang menyertai gerakannya.

Eksperimen tersebut didukung oleh fakta eksperimen prinsip dualisme;

ü  Radiasi benda hitam (Max Planck):

radiasi berprilaku partikel yakni radiasi dipancarkan secara tidak kontinyu (discontinue) dalam satuan-satuan atau paket-paket kecil yang disebut: Kuanta.

ü  Efek Fotolistrik (Einstein):
elektron berprilaku gelombang yakni elektron yang terpancar bila frekuensi cukup tinggi, terjadi difraksi dalam daerah cahaya tampak dan ultraviolet.

b.      Keterkaitan antara asumsi De broglie dan prinsip Heisenberg dengan persamaan schrodinger menghasilkan prinsip ketidakpastian yaitu, Hipotesis Louis de broglie dan azas ketidakpastian Werner Heisenberg merupakan tahap penting ke arah penemuan teori atom mekanika kuantum atau mekanika gelombang yang dikemukakan oleh Erwin Schrodinger dengan mengajukan persamaan gelombang Schrodinger, untuk mendeskripsikan keberadaan elektron dalam atom.

3.         Distribusi atau sebaran elektron di dalam atom dikenal sebagai : Konfigurasi Elektron.

a.       Pada saat kita menuliskan konfigurasi elektron maka kita sedang mengaplikasikan postulat-postulat Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum. Apakah anda setuju atau tidak setuju dengan pernyataan tersebut ? Jelaskan mengapa !

b.      Pada penulisan konfigurasi elektron biasa diberlakukan Prinsip Aufbau. Apakah Prinsip Aufbau dapat diberlakukan untuk konfigurasi elektron dalam setiap atom ? Jelaskan mengapa !

c.       Sifat (kereaktifan) suatu atom ditentukan oleh elektron valensinya. Jelaskan disertai contoh, bagaimana elektron valensi menentukan kereaktifan suatu atom !

Penyelesaian:

a.       Pada saat kita menuliskan konfigurasi elektron maka kita sedang mengaplikasikan postulat postulat Teori Atom Bohr dan Teori Mekanika Kuantum. Saya setuju dengan pernyataan tersebut, Karena : Pada saat kita menuliskan konfigurasi elektron, maka artinya kita sedang berekpresi dengan elektron dalam atom, dimana menurut Bohr bahwa atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan disekitarnya beredar elektron-elektron yang bermuatan negatif.

konfigurasi elektron adalah susunan elektron-elektron pada sebuah atom, molekul, atau struktur fisik lainnya. Sama seperti partikel elementer lainnya, elektron patuh pada hukum mekanika kuantum dan menampilkan sifat-sifat bak-partikel maupun bak-gelombang. Secara formal, keadaan kuantum elektron tertentu ditentukan oleh fungsi gelombangnya, yaitu sebuah fungsi ruang dan waktu yang bernilai kompleks. Menurut interpretasi mekanika kuantum Copenhagen, posisi sebuah elektron tidak bisa ditentukan kecuali setelah adanya aksi pengukuran yang menyebabkannya untuk bisa dideteksi. Probabilitas aksi pengukuran akan mendeteksi sebuah elektron pada titik tertentu pada ruang adalah proporsional terhadap kuadrat nilai absolut fungsi gelombang pada titik tersebut.

Elektron-elektron dapat berpindah dari satu aras energi ke aras energi yang lainnya dengan emisi atau absorpsi kuantum energi dalam bentuk foton. Oleh karena asas larangan Pauli, tidak boleh ada lebih dari dua elektron yang dapat menempati sebuah orbital atom, sehingga elektron hanya akan meloncat dari satu orbital ke orbital yang lainnya hanya jika terdapat kekosongan di dalamnya.

Konfigurasi elektron yang pertama kali dipikirkan adalah berdasarkan pada model atom Bohr. Adalah umum membicarakan kelopak maupun subkelopak walaupun sudah terdapat kemajuan dalam pemahaman sifat-sifat mekania kuantum elektron. Berdasarkan asas larangan Pauli, sebuah orbital hanya dapat menampung maksimal dua elektron. Namun pada kasus-kasus tertentu, terdapat beberapa orbital yang memiliki aras energi yang sama (dikatakan berdegenerasi), dan orbital-orbital ini dihitung bersama dalam konfigurasi elektron.

b.         Prinsip Aufbau menyatakan bahwa: “Pengisian elektron dimulai dari subkulit yang berenergi paling rendah dilanjutkan pada subkulit yang lebih tinggi energinya”. Dalam setiap sub kulit mempunyai batasan elektron yang dapat diisikan yakni

ü Subkulit s maksimal berisi 2 elektron

ü Subkulit p maksimal berisi 6 elektron

ü Subkulit d maksimal berisi 10 elektron

ü Subkulit f maksimal berisi 14 elektron

Berdasarkan ketentuan tersebut maka urutan pengisian (konfigurasi) elektron mengikuti tanda panah pada gambar berikut!

Berdasarkan diagram di atas dapat disusun urutan konfigurasi elektron sebagai berikut:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² …. dan seterusnya

Tingkat energi beberapa sub kulit dan orbitalnya

Penerapan Prinsip Aufbau Pada Konfigurasi Elektron

ü  Prinsip Aufbau (Prinsip Bertingkat) diturunkan berdasarkan spektrum atom Hidrogen sehingga Diagram Bertingkat berlaku sebelum subkulit ditempati elektron.

ü  Setelah ditempati elektron maka Diagram Bertingkat subkulit menjadi seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini, yakni:

·         Diagram bertingkat (sesuai Prinsip Aufbau) berlaku untuk atom-atom dengan nomor atom (Z) ≤ 20.

·         Sedangkan untuk atom-atom dengan nomor atom (Z)>20, urutan tingkat energi orbitalnya menjadi sebagai berikut:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 3d < 4s < 4p < 4d < 4f < 5s < 5p < 5d < 6s < 6p < 5f < 6d < 7s < ….dst.

Tampak bahwa tingkat energi orbital dalam sub kulit sangat bergantung pada jumlah elektron yang terdapat dalam atom.

Prinsip Aufbau tidak dapat diterapkan pada setiap atom, hal ini dapat dilihat dengan adanya penyimpangan dari aturan aufbau dalam pengisian electron beberapa atom.

Contoh :

·      Konfigurasi elektron kromium (Z=24) dan tembaga (Z=29). Konfigurasi elektron Cr dan Cu berdasarkan Aufbau :

Cr (Z= 24) : [Ar] 3d⁴4s²

Cu (Z=29) : [Ar] 3d⁹4s²

c.       Sifat suatu atom ditentukan oleh konfigurasi elektron dan berhubungan erat dengan keteraturan letak unsur dalam SPU. Sifat kereaktifan suatu atom ditentukan oleh elektron valensi. Elektron valensi (elektron terluar) berkaitan erat dengan jari – jari atom, energi ionisasi, dan afinitas elektron.

v   Hubungan jari – jari atom dengan elektron valensi

  Hubungannya dapat dijelaskan dengan rumusan gaya sbb:

Dimana :

              q₁       =  jumlah muatan (+) proton dalam inti atom

              q₂       =  jumlah muatan (–) elektron dalam atom

               r        =  jarak diantara muatan (+) pada inti dengan muatan (–) elektron pada kulit   terluar. =jari-jari atom (ra)

     F   =  besarnya gaya tarik menarik

F berbanding lurus dengan jumlah proton (q₁) dan jumlah elektron (q₂). Sebaliknya F berbanding terbalik dengan jari-jari atom (ra).

Rumusan di atas menunjukkan:

“Makin banyak jumlah elektron valensi berarti makin besar q₂ dan q₁ dan makin besar F akibatnya makin kecil jari-jari atom (r) dan sebaliknya”. 

v  Hubungan jari – jari atom dengan energi ionisasi

Energi ionisasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan electron valensi dari atom dalam keadaan gas. Energi ionisasi merupakan ukuran kemudahan suatu atom berubah menjadi ion positif.

Dimana :

“Makin besar jari – jari atom maka makin kecil energi ionisasi suatu atom maka makin mudah atom tersebut melepaskan elektron sehinggamakin mudah atom tersebut menjadi ion positif dan membentuk senyawa ionik (semakin reaktif) dan sebaliknya”.

Misalnya : atom yang elektron valensinya satu akan lebih reaktif untuk melepaskan elektron dari atom yang bervalensi dua atau tiga karena energi ionisasi yang diperlukan untuk melepaskan satu elektron lebih sedikit dibanding energi untuk melepaskan dua atau tiga elektron. Jadi yang memerlukan energi ionisasi lebih kecil dikatakan lebih reaktif.

Contoh :

Atom ₁₁Na lebih reaktif dibandingkan dengan atom ₁₂Mg

v  Hubungan jari – jari atom dengan afinitas elektron

Afinitas elektron adalah energi yang dilepaskan pada saat atom dalam keadaan gas menerima atau menangkap elektron. Afinitas elektron merupakan ukuran kemudahan suatu atom berubah menjadi ion negatif.

Dimana :

“Makin kecil jari – jari atom maka makin besar afinitas elektron suatu atom dan makin mudah atom tersebut menangkap elektron sehinggamakin mudah menjadi ion negatif dan membentuk senyawa ionik (semakin reaktif) dan sebaliknya”.

Misalnya : Dalam hal kecenderungan menerima elektron, atom dengan elektron valensi tujuh lebih reaktif, dibanding dengan atom yang elektron valensinya empat, lima, dan enam. Hal ini karena pada atom elektron valensi tujuh, akan cenderung menerima satu elektron disertai pelepasan energi (afinitas elektron) yang paling besar dibandingkan dengan atom yang elektron valensinya enam (cenderung menerima dua elektron), dan elektron valensi lima (cenderung menerima tiga elektron).

Contoh :

Atom ₁₇Cl lebih reaktif dibandingkan atom ₁₆S

4.      Distribusi atau sebaran elektron di dalam molekul dikenal sebagai: Struktur elektron di dalam Molekul: Gambarkan bagan pembentukkan orbital molekul pada gas N₂ !

 

MOLEKUL

                        N                                              N₂                                                         N

 

Π_2p

Konfigurasi Elektron N₂ : σ_1s², σ*_1s², σ_2s², σ*_2s², π_2p², σ_2p² , σ*_2p²

Hibridisasi yang terjadi pada atom N₂

₇N        : 1s² 2s² 2p³

₇N        : 1s² 2s² 2p³

 

N:  

         1s      2s          2p                          terhibridisasi

N:

                     1s     2s          2p

Pada atom ₇N terdapat tiga elektron dalam keadaan tidak berpasangan, yaitu elektron pada orbital 2p. Orbital ini masing masing akan berpasangan dengan 1 elektron yang berasal dari atom N yang lain. Pada peristiwa pembentukan hibridisasi N₂ tidak terjadi eksitasi tetapi terjadi hibridisasi.

             

          1s     2s        2p

Maka hibridisasinya adalah sp3 dan mempunyai 2 pasangan elektron bebas. Sehingga bentuk geometrinya adalah heksagonal.