- Orbital dz2 dan dx

2- y

2 Tingkat Energi eg

- Orbital dxz

dyz Tingkat Energi t2g dxy

Pemisahan Tingkat Energi Orbital d

BENTUK ORBITAL d

dz2 dx2 - y2 dxz dyz dxy

Cuping terarah diantaramuatan

Cuping terkonsentrasi pada lingkungan muatan

Pemisahan Tingkat Energi Orbital d

Tolakan elektrostatik

- Ligan bermuatan negatif

- Elektron d ion logam pusat

VAN BETHE (1929) dikembangkan

VANVLECK (1931-1935) 1951

CFT Terjadi karena adanya kelemahan

pada TEORI IKATAN VALENSI

• Tidak dapat menerangkan adanya warna pada senyawa

kompleks

• Ion-ion Ni2+, Pd2+, Pt2+, dan Au3+

biasanya membentuk kompleks Planar Segiempat,

dapat membentuk kompleks Tetrahedral dengan

bilangan koordinasi 5

• Adanya beberapa kompleks yang memilih membentuk

OUTER ORBITAL KOMPLEKS

TEORI IKATAN VALENSI

tidak dapat menjelaskan :

Tidak dapat menjelaskan terjadinya Spektra

Elektronik

Tidak dapat menerangkan terjadinya

kompleks Planar Segiempat dari

[Cu(N3)4]2+

Tidak dapat membedakan antara KOMPLEKS

IONIK dan KOMPLEKS KOVALEN

Menurut CFT

ATOM PUSAT + LIGAN Ikatan Ionik

elektrostatik

• Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligan disekelilingnya • Medan gabungan dari ligan akan mempengaruhi elektron dari ion pusat

Pengaruh Ligan Elektron d ion pusat

Tergantung:

• Kekuatan medan listrik • Kedudukan geometri ligan dalam kompleks

Adanya ligan di sekitar atom pusat

Orbital d tidak lagi degenerate Orbital d akan terbagi menjadi beberapa orbital dengan energi yang berbeda

Orbital mengalami SPLITTING

LIGAN

Ligan akan menimbulkan medan listrik

Menolak elektron d

Tingkat energi orbital d bertambah

Bila ke 5 orbital d ini sama dan medan ligan mempengaruhi ke 5 nya dengan cara yang sama

Maka ke 5 orbital akan tetap degenerate

pada tingkat energi yang lebih tinggi

ION NEGATIF : F - , CN-

MOLEKUL POLAR :H2O, NH3 ( Muatan negatif mengarah pada ion pusat )

►Tetapi, ke-5 orbital tidak sama (eg dan t2g)

dan medan ligan tergantung letaknya pada ion pusat (oktahedral, tetrahedral, segi-4 planar)

SPLITTING/PEMBELAHAN MEDAN KRISTAL

E

eg

t2g

MEDAN LIGAN

Sesuai dengan kekuatan medannya,

Ligan dideret dalam SERI SPEKTROKIMIA

CO ~ CN- > NO2 > dipy > en > NH3 ~ py >

1

NCS > H2O > RCO2- > OH- >

2 3

F- > Cl- > Br- > I-

4

1,2,3,4 Banyaknya pasangan elektron yang tidak berikatan

MEDAN LIGAN KUAT ( 1 dan 2 )

Ligan dengan jumlah pasangan elektron

yang tidak berikatan lebih sedikit

Medan ligan lebih kuat

Interaksi dengan ion pusat lebih besar

Perbedaan Energi BESAR

Sehingga elektron cenderung untuk berpasangan Pada tingkat energi lebih rendah membentuk Kompleks SPIN RENDAH (elektron yang tidak berpasangan MINIMUM)

• MEDAN LIGAN LEMAH ( 3 dan 4 ) Ligan dengan jumlah pasangan elektron yang tidak berikatan lebih banyak

Medan ligan lebih lemah

Interaksi dengan ion pusat lebih kecil

Perbedaan Energi KECIL

Sehingga elektron cenderung untuk berpasangan Pada tingkat energi lebih rendah membentuk Kompleks SPIN TINGGI (elektron yang tidak berpasangan MAKSIMUM)

CATATAN:

Medan Lemah paramagnetik

Medan Kuat diamagnetik

Medan Lemah outer orbital

kompleks

(mengisi orbital d bagian luar : SP3d2)

Medan Kuat inner orbital

kompleks

(mengisi orbital d bagian dalam : d2SP3)

Contoh Soal: Co : 3d74S2

Co3+ : 3d64S0

LIGAN MEDAN LEMAH

Misalnya : [CoF6]3- Co3+ : 3d64S0

xx xx xx xx xx xx

s p3 d2

F - Outer orbital kompleks Hibridisasi : SP3d2

Pembelahan Medan Kristal

▲E <

Keadaan Dasar

Kompleks Medan Kristal eg

2t2g4

SPIN TINGGI

PARAMAGNETIK

LIGAN MEDAN KUAT

Misalnya : Co(NH3)63+ Co3+ : 3d64S0

XX XX xx xx xx xx

s p3 d2

NH3

Inner orbital kompleks Hibridisasi : d2SP3

Pembelahan Medan Kristal

▲E >

Keadaan Dasar

Kompleks Medan Kristal e2

0t2g6

SPIN RENDAH

DIAMAGNETIK

dn SPIN TINGGI ORBI

TAL

KONFIGURA

SI

SPIN RENDAH ORBI

TAL

KONFIGURA

SI

CONTOH

d1 eg t2g1 Ti3+

t2g

d2 eg t2g2 Ti2+ , V3+ , Zn2+

t2g

d3 eg t2g3 V2+ , Cr3+

t2g

d4 eg t2g3eg

1 Mn3+ , Re3+

t2g

d5 eg t2g3eg

2 Mn2+ , Fe3+ , Ru3+

t2g

d6 eg t2g4eg

2 Fe2+ , Ru2+

t2g Pd4+ , Rh3+, Co3+

d7 eg t2g5eg

2 Rh2+, Co2+

t2g

d8 eg t2g6eg

2 Ni2+, Pt2+ , Au3+

t2g

d9 eg t2g6eg

3 Cu2+

t2g

d10 eg t2g6eg

4 Zn2+, Ag+ , Hg2+

t2g

KONFIGURASI SPIN RENDAH DAN SPIN TINGGI

Latihan Soal

1. Dari ion kompleks Cr(NH3)63+ dan CrCl6

2-

a. Jelaskan bagaimana hibridisasi dari kedua senyawa tersebut? b. Jelaskan perbedaan teori medan kristal dari ke-2 ion kompleks tersebut. c. Tentukan inner atau outer orbital kompleks, spin rendah atau spin tinggi dan sifat diamagnetik atau paramagnetik. 2. Dari senyawa kompleks Cu(CN)6

4-dan CuBr64-

a. Jelaskan bagaimana hibridisasi dari kedua senyawa tersebut? b. Jelaskan perbedaan teori medan kristal dari ke-2 ion kompleks tersebut. c. Tentukan inner atau outer orbital kompleks, spin rendah atau spin tinggi dan sifat diamagnetik atau paramagnetik.

Contoh Soal: Cr : 3d44S2 Cr3+ :

3d34S0

LIGAN MEDAN LEMAH

Misalnya : Cr(NH3)63+ Cr3+ : 3d34S0

xx xx xx xx xx xx

s p2 d3

NH3 Outer orbital kompleks Hibridisasi : d3SP2

Pembelahan Medan Kristal

▲E >

Keadaan Dasar

Kompleks Medan Kristal eg

0t2g3

SPIN RENDAH PARAMAGNETIK

OKTAHEDRAL

z

Z

Daya tolak ligan terbesar • Elektron pada orbital sepanjang sumbu x, y, z

Oktahedral: • dz

2, dx2 - y

2 sumbu • dxz, dyz, dxy diantara sumbu

Pengaruh Ligan pada Orbital eg > t2g

Splitting Tingkat energi

eg > t2g

▲oct

0,6 ▲O

0,4 ▲O

CFSE = 0,6 ▲O(eg) – 0,4 ▲O(t2g)

TETRAHEDRAL

Daya tolak ligan terbesar • Elektron pada orbital diantara sumbu x, y, z Ligan disekitar ion pusat Tidak ada secara langsung Searah orbital eg dan t2g

Ke-4 Ligan terletak pada SUDUT KUBUS ORBITAL t2g LEBIH DEKAT KE LIGAN

Pengaruh Ligan pada Orbital t2g > eg

Splitting Tingkat energi

t2g > eg

▲t

0,18 ▲t

0,27 ▲t

CFSE = 0,18 ▲O(t2g) – 0,27 ▲O(eg)

▲t = 4/9 ▲O

Segiempat Bidang Datar

• Ligan di sekitar ion pusat terletak pada sumbu x dan y • Pengaruh ligan besar pada orbital dx

2 – y2

Splitting Tingkat energi dx2 – y

2

lebih tinggi dari dxy, dz

2, dxz, dyz

0,99 ▲o

0,23 ▲o

0,43 ▲o

0,08 ▲o

dx2 -y

2

dxy

dz2

dxz dyz

CFSE = 0,99 (dx2 - y

2) + 0,23 (dxy) – 0,43(dz

2) – 0,08(dxz) – 0,08(dyz)

ENERGI STABILISASI MEDAN KRISTAL

(Crystal Field Stabilisation Energy)

Energi stabilisasi yang disebabkan oleh

pemisahan orbital d

Ligan + ion pusat Tingkat energi orbital d lebih tinggi Kompleks

Fakta Kurang Stabil Stabil Energi lebih rendah Sebagian energi digunakan untuk pembentukan

• 1 elektron mengisi orbital d (t2g)

yang energinya lebih rendah (0,4 ▲o)

Contoh: [Ti(H2O)]3+ Ti3+

3d14so

Kompleks lebih stabil

CFSE

Oktahedral :

Kontribusi setiap elektron

pada orbital

t2g = -2/5 ▲o

eg = +3/5▲o

Tetrahedral :

Kontribusi setiap elektron

pada orbital

t2g = +2/5 ▲o

eg = -3/5▲o

Contoh Soal

Tentukan CFSE dari ke-2 ion kompleks

Fe(SCN)63- dan FeF4

2- dan apakah FeF42-

mempunyai bentuk molekul tetrahedral

atau segiempat planar.

APLIKASI TEORI MEDAN KRISTAL

1. Terjadinya Warna pada Senyawa Kompleks

- Menyerap sinar di daerah tampak

- Energi sinar di daerah tampak cocok

untuk promosi elektron pada orbital d

dari energi yang rendah ke yang tinggi

Besarnya energi untuk promosi tergantung:

Ion pusat

Jenis logam

Sehingga senyawa kompleks Warna beragam

Contoh :

[Ti(H2O)6]2+

[Cu(H2O)6]

2+

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

ungu

biru muda

biru tua

Bila zat menyerap warna (λ tertentu) dari sinar tampak zat akan meneruskan warna komplemen (terlihat)

Contoh: [Ti(H2O)6]2+

Menyerap warna hijau atau sinar

dengan λ 5000 Ao

Warna yang diteruskan ungu

2. Pengaruh CFSE pada struktur

KOMPLEKS PLANAR SEGIEMPAT

TETRAHEDRAL HIGH SPIN

(CFSE = 0,9)

PLANAR SEGIEMPAT LOW SPIN

(CFSE = 2,47)

CFSE lebih kecil STABIL

Contoh: Ni2+ d8

d s p3

d s p3

TETRAHEDRAL (HIGH SPIN) CFSE = 0,29

PLANAR SEGIEMPAT (LOWSPIN) CFSE = 2,47

3. Pengaruh Medan Ligan pada Jarak Ikatan

Oktahedral Ligan sangat berpengaruh pada Orbital eg

Gaya tolak terhadap ligan lebih kuat

Jarak ikatan bertambah Bila orbital eg diisi elektron

• Penambahan elektron pada orbital eg

Memperpanjang jarak ikatan

Latihan Soal

1. Dari ion kompleks Ni(H2O)62+ dan NiCl4

2-

a. Jelaskan kenapa pada Ni(H2O)62+ energi

orbital eg lebih tinggi, sedangkan pada NiCl4

2- energi orbital eg lebih rendah b. Jelaskan perbedaan teori medan kristal dari ke-2 ion kompleks tersebut. c. Tentukan CFSE dari ke-2 ion kompleks tersebut dan apakah NiCl42- mempunyai bentuk molekul tetrahedral atau segiempat planar. 2. Dari senyawa kompleks Zn(CN)6

4-dan ZnBr42-

a. Jelaskan kenapa pada Zn(CN)62- energi

orbital eg lebih tinggi, sedangkan pada ZnBr4

2- energi orbital eg lebih rendah b. Jelaskan perbedaan teori medan kristal dari ke-2 ion kompleks tersebut. c. Tentukan CFSE dari ke-2 ion kompleks tersebut dan apakah ZnBr4

2- mempunyai bentuk molekul tetrahedral atau segiempat planar.