Laporan Praktikum Thermocromic UNY

LAPORAN KIMIA TERMOKROMIS Dosen Pengampu: Dr. Hari Sutrisno

Oleh: Nama: Muhammad Izzatul Faqih NIM: (13708251134)

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 28 MEI 2014

A. Tujuan Menjelaskan efek termokromis pada senyawa kompleks. B. Dasar Teori 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. Donasi pasangan elektron ligan kepada ion logam pusat menghasilkan ikatan kovalen koordinasi sehingga senyawa kompleks juga disebut senyawa koordinasi. Senyawa-senyawa kompleks memiliki bilangan koordinasi dan struktur bermacammacam. Mulai dari bilangan koordinasi dua sampai delapan dengan struktur linear, tetrahedral, segi empat planar, trigonal bipiramidal dan oktahedral. Namun kenyataan menunjukkan bilangan koordinasi yang banyak dijumpai adalah enam dengan struktur pada umumnya oktahedral. (Iis Siti Jahro) Bentuk (geometri) dari ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasi dan ion logam itu sendiri. Tabel 1. memperlihatkan bahwa geometri ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasinya 2, 4, dan 6, dengan be-berapa contohnya. Sebuah ion kompleks yang mana ion logamnya mem-iliki bilangan koordinasi 2, seperti [Ag(NH3)2]+, memiliki bentuk yang linier.

Tabel 1. Bilangan Koordinasi dan Bentuk dari Beberapa Ion Kompleks

Senyawa kompleks telah banyak dipelajari dan diteliti melalui suatu tahapan-tahapan reaksi (mekanisme reaksi) dengan menggunakan ion-ion logam serta ligan yang berbeda-beda. Ligan memiliki kemampuan sebagai donor pasangan elektron sehingga dapat dibedakan atas ligan monodentat, bidentat, tridentat dan polidentat. Dalam kimia koordinasi, NO atau NO2 dapat berperan sebagai ligan sehingga membentuk senyawa kompleks dengan beberapa logam transisi. Beberapa ligan dapat dideretkan dalam suatu deret spektrokimia berdasarkan kekuatan medannya, yang tersusun sebagai berikut : I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < NO3- < F- < OH- < Ox2- < H2O < NCS- < NH3 < en < bipi < fen < NO2- < CN- < CO, dengan Ox = oksalat, en = etilendiamin, bipi = 2,2’-bipiridin dan fen = fenantrolin. Ligan NO2 dalam deret spektrokimia lebih kuat dibandingkan liganligan feroin (fenantrolin, bipiridin dan etilendiamin) dan lebih lemah dari ligan CN (Rilyanti et al, 2008). Kobalt merupakan salah satu logam unsur transisi dengan konfigurasi elektron 3d7 yang dapat membentuk kompleks. Kobalt yang relatif stabil berada sebagai Co(II) ataupun Co(III). Namun dalam senyawa sederhana Co, Co(II) lebih stabil dari Co(III). Ion – ion Co2+ dan ion terhidrasi [Co(H2O)6]2+ stabil di air. (Siswandono dan Soekardjo: 1995 ) Dalam larutan air garam-garam kobalt(II) berwarna pink CoCl2.6H2O oleh karena ion oktahedral [Co(H2O)6]2+. Tetapi ion tetrahedral kobatl (II) berwarna biru, dan ini dapat terjadi misalnya dengan ligan Cl-. Jadi, penambahan HCl pada (ion Cl-) pada ion [Co(H2O)6]2+ akan menghasilkan larutan biru ion tetrahedral [CoCl4]2- : [Co(H2O)6]2+(aq) + 4 Cl-(aq) [CoCl4]2-(aq) + 6 H2O (l) pink biru hasil yang sama juga dapat diperoleh dari proses pelarutan kristal pink CoCl2.6H2O di dalam etanol absolute atau aseton; dalam hal ini, pelarut berfungsi menarik ligan air. Pada kondisi keseimbangan yaitu tepat terjadinya perubahan warna, pergeseran keseimbangan warna sangat sensitif terhadap temperatur, yaitu biru pada pemanasan tetapi menjadi pink pada pendinginan (dengan es). [Co(H2O)6]2+ (aq) + 4 Cl- (aq) ----> [CoCl4]2+ (aq) + 6 H2O (l) Pemanasan

Pendinginan

Penambahan ion hidroksida kedalam larutan ion kobalt (II) dalam air menghasilkan endapan kobalt(II) hidroksida berwarna biru pada awalnya, tetapi menjadi pink setelah dibiarkan beberapa lama : [Co(H2O)6]2+ (aq) + 2 OH- (aq) -----> Co(OH)2 (s) + 6 H2O (l) pink biru

Secara perlahan, kobalt(II) hidroksida teroksidasi dengan dioksigen udara menjadi kobalt(III) oksida hidroksida CoO(OH). (Nunun Kluphnaruti:2010) Warna dari zat-zat kimia adalah sifat fisika dari zat-zat kimia yang dalam banyak kasus berasal dari eksitasi elektron karena penyerapan energi yang dilakukan oleh zat kimia tersebut. Apa itu terlihat oleh mata bukan terserap oleh warna, tetapi warna komplementer dari penghapusan pajang gelombang yang terserap. Studi struktur kimia atas bantuan penyerapan dan pelepasan energi umumnya dikenal sebagai spektroskopi. Semua atom dan molekul mampu menyerap dan melepaskan energi dalam bentuk foton, yang diiringi dengan perubahan keadaan kuantum. Jumlah energi yang diserap adalah perbedaan antara energi-energi dari dua keadaan kuantum. Ada beberapa tipe kuantum, termasuk, misalnya, keadaan rotasi dan fibrasi dari suatu molekul. Namun pelepasan energi tampak pada mata manusia, secara umum disebut sebagai cahaya tampak, spin panjang gelombang kira-kira 380 nm sampai 760 nm, bergantung pada individu, dan foton dalam jangkauan ini biasanya seiring dengan perubahan keadaan kuantum pada atom atau orbital molekul. Persepsi cahaya diatur oleh tiga jenis reseptor warna pada mata, yang sensitif terhadap jangkauan berbeda dari panjang gelombang dalam pita ini. Hubungan antara energi dan panjang gelombang ditentukan oleh persamaan: E = hf = hc/λ Di mana E adalah energi kuantum (foton), f adalah frekuensi gelombang cahaya, h adalah konstanta Planck, λ adalah panjang gelombang dan c adalah kecepatan cahaya. Hubungan antara energi dari berbagai keadaan kuantum yang diperlakukan oleh orbital atom, orbital molekul, dan Teori Medan Ligan. Bila foton panjang gelombang tertentu diserap oleh benda, maka ketika kita mengamati cahaya yang dipantulkan dari atau dipancarkan melalui benda itu, apakah kita melihat warna komplementer, yang terbentuk dari panjang gelombang tampak tersisa lainnya. (Anonim: 2013)

C. Alat dan Bahan 1. Alat: a) b) c) d)

Spektrofotometer sinar tampak Penangas air Pipet volum 10 ml Erlenmeyer 100 ml

e) Gelas ukur 50 ml f) 3 Tabung reaksi 5 ml g) Rak tabung

2. Bahan : a) Kobal(II) klorida heksahidrat, CoCl3.6H2O b) Aseton c) Akuades d) Air Es h) D. Langkah Kerja i) j)

k) l) m) n) o) p) q) E. Hasil dan Analisis Data 1. Hasil a) Tabel Warna Larutan Dalam Berbagai Kondisi Suhu r) No

s)

Larut an Kobal

t)

Warna Larutan Aw y) Akhi

x) al

r

z)

u) Awal

Gambar aa)

Akhir

ab)

ac)

Tabu

1.

ng 1 ad)

(Air

Es) aj)

Tabu

ai) 2.

ap) 3.

ng 2 ak)

ae)

gu Violet

al) (Suh

Un

Un

af)

Un

gu Violet

an)

ao)

au)

av)

ah Jambu

am)

gu Violet

as) (Suh

ah)

Mer

Ung

u Violet

u Kamar) aq) Tabu ng 3 ar)

ag)

at)

Biru

u 700C)

aw) b) Grafik Spektra Absorbansi ax) 2. Analisis Data ay) Perhitungan Mol az) Diketahui: ba) Mr CoCl3.6H2O : 238 bb) Massa: 1,19 gr bc) n = m/Mr = 1.19 /238 = 5 mmol bd) F. Pembahasan be) Percobaan kali ini berjudul Termokromis. Tujuan yang ingin dicapai adalah menjelaskan efek termokromis pada senyawa kompleks. bf) Langkah kerja pada percobaan kali ini yang pertama adalah membuat preparasi larutan sampel. Larutan sampel dibuat dengan mencampurkan 10 ml akuades, 40 ml aseton dan 1,19 g kobal(II) klorida heksahidrat kedalam erlenmeyer 100 ml sehingga didapatkan molaritas 5 mmol, penambahan aseton serta air digunakan sebagai ligan untuk membentuk senyawa komples dengan kobalt. Setelah sampel selesai dibuat, maka langkah selanjutnya ialah membaginya menjadi tiga pada tiga tabung reaksi. Larutan sampel pada tiap tabung diberi perlakuan yaitu tabung ke-1 dibiarkan pada temperatur kamar, tabung reaksi ke-2 dimasukkan dalam air es, dan tabung ke-3 dimasukkan pada penangas air yang suhunya sekitar 70°C. Perlakuan tersebut bermaksud untuk mengetahui efek termokromis pada sampel yang telah dibuat. Langkah terakhir ialah melihat spectra absorbansi yang diberikan oleh masing-masing sampel melalui Spektrofotometer pada panjang gelombang antara 400 sampai 800 nm dan mencatat warna ketiga larutan tersebut berdasarkan pengamatan dengan mata telanjang. bg) Dalam larutan sampel yang dipelajari, ion kobal (II) tetra hidrat merupakan senyawa kompleks dalam lingkungan oktahedrik [Co(H2O)]6+ atau tetrahedrik [CoCl4]2-. Dalam larutan terjadi kesetimbangan:

bh) bi)

[Co(H2O)6]2+

+

4 Cl-

↔

[CoCl4]2-

+ 6 H2O

bj) bk) Warna larutan sampel pada suhu kamar ialah ungu violet (tabung ke-2) dan berada dalam keseimbangan. Untuk mengetahui efek termokromis pada berbagai suhu maka dilakukan dua perlakuan. Perlakuan tersebut yaitu mendinginkan larutan dengan es (tabung ke-1) dan memanaskan pada suhu 700C (tabung ke-3). Tujuan dari perlakukan ini adalah untuk mengubah struktrur geometri senyawa kompleks. bl) Dalam larutan air garam-garam kobalt (II) berwarna pink karena ion oktahedral [Co(H2O)6]2+. Tetapi ion tetrahedral kobatl (II) berwarna biru, dan ini dapat terjadi dengan ligan Cl-. Hasil ini diperoleh dari proses pelarutan kristal pink CoCl2.6H2O di dalam aseton; dalam hal ini, pelarut berfungsi menarik ligan air. Pada kondisi keseimbangan yaitu tepat terjadinya perubahan warna, pergeseran keseimbangan warna sangat sensitif terhadap temperatur, yaitu biru (tabung-3) pada pemanasan tetapi menjadi pink (tabung-1) pada pendinginan (dengan es). bm) bn) [Co(H2O)6]2+ (aq) + 4 Cl- (aq) ----> [CoCl4]2+ (aq) + 6 H2O (l) bo)

Pendinginan

Pemanasan

bp) bq) Pada praktikum kali ini larutan sampel diamati spektrumnya melalui spektrofotometer. Pengamatan ini dilakukan untuk mengetahui dominasi panas dan dingin pada panjang gelombang tertentu. Spektrofotometer manghasilkan data seperti terlihat pada Gambar 1. br) bs) bt) Gambar 1. Spektrum Senyawa Kompleks Pada Suhu Kamar, Suhu Dingin, dan Suhu 700C. bu) bv) Pada pendinginan, bentuk geometri molekulnya ialah octahedral ([Co(H2O)6]2+ ) dengan mengikat ligan OH-. Bentuk ini memiliki energy yang rendah, sehingga spin

(aq)

dari elektronnya cenderung rendah (low spin). Dominasi dingin terlihat pada panjang gelombang yang tinggi, yang sesuai dengan teori yaitu E = hc/λ, dimana semakin besar panjang gelombangnya maka energy yang dipancarkan juga makin sedikit. bw) Berbeda dengan pendinginan, pada larutan sampel yang dipanaskan memiliki molekul tetrahedral ([CoCl4]2+ (aq)) dengan mengikat ligan Cl-. Bentuk ini memiliki energy yang tinggi, sehingga spin elektonnya cenderung tinggi (high spin). Dominasi panas terlihat pada panjang gelombang yang rendah sesuai dengan teori yang ada.

bx) G. Kesimpulan by) Efek termokromis dapat dilihat melalui perlakuan suhu pada senyawa kompleks kobalt. Pada pendingnan akan berwarna pink karena berbentuk octahedral ([Co(H2O)6]2+ (aq)) dan sebaliknya pada pemanasan akan berwarna biru karena berbentuk tetrahedral ([CoCl4]2+ (aq)). bz) H. Daftar Pustaka ca)Anonim. (2013). Kimia Zat Warna. http://wawasanilmukimia.wordpress.com/type/image/ cb)

Himawan, Ahmad Andika. (2012). Ringkasan Materi Snyawa Kompleks.

Semarang: Teknik Kimia UNDIP cc)

Iis Siti Jahro, Djulia Onggo, Ismunandar dan Susanto Imam Rahayu. Kajian

Mekanisme Reaksi Kompleks Multi Inti FeII-MnII-CrIII Dengan Ligan Ion Oksalat Dan 2,(2’-pyridyl)quinoline Dalam Pelarut Metanol dan Air. Departemen Kimia, FMIPA Institut Teknologi Bandung Jln. Ganesha No. 10 Bandung, 40132e-mail : [email protected] cd)

Kluphnaruti, Nunun. (2010). Kobalt, Rodium, Iridium.

http://nu2nklupphnaruti.blogspot.com/2010/06/kobalt-rodium-iridium.html ce)Riyanti M., Sembiring Z., Handayani T., dan Subekti E. M., (2008). “Sintesis Senyawa Kompleks Cis-(Co(bipi)2(CN)2 dan Uji Interaksinya Dengan Gas NO2 Menggunakan Metode Spektrofotometri UV-Vis dan IR”. Lampung: FMIPA Universitas Lampung. cf) Siswandono dan Soekardjo, B., 1995. Kimia Medisinal. Surabaya: Airlangga University Press cg) I. Tugas 1. Pada temperatur rendah, bentuk yang manakah dari senyawa kompleks di atas yang dominan ? Demikian juga pada temperature kamar dan tinggi ? a) Bentuk yang dominan pada suhu rendah adalah oktahedral b) Bentuk yang dominan pada suhu kamar adalah seimbang antara octahedral dan tetrahedral c) Bentuk yang dominan pada suhu tinggi adalah tetrahedral ch) 2. Jelaskan fenomena pertanyaan No. 1 tersebut berdasarkan kekuatan ligan H2O dan Cl- !

ci)

Dalam deret spektrokimia berdasarkan kekuatan medannya, ligan Cl- memiliki

kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan H2O. Jadi, ketika suhu rendah ligan H2O yang diikat dan membentuk struktur oktahedral, sedangkan pada suhu tinggi ligan Cl- yang diikat dan membentuk struktur tetrahedral. cj) J. Lampiran ck) Laporan Sementara