sintesis dan karakterisasi kompleks besi heksasulfanilatobesi(ii)

i

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPLEKS BESI

HEKSASULFANILATOBESI(II) DIHIDRAT

Disusun Oleh :

HERLINA NURWIDYA RATNA

M0309066

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana

Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli, 2013

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi




M0309066

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing

Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D

NIP. 19560507 198601 1001

Dipertahankan di depan TIM Penguji Skripsi pada :

Hari : Jum’at

Tanggal : 26 Juli 2013

Anggota TIM Penguji :

1. Dra. Tri Martini, M.Si ………………….

NIP. 19581029 198503 2002

2. Teguh Endah Saraswati, M.Sc, Ph.D …………………..

NIP. 19790326 200501 2001

Disahkan oleh

a.n. Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Yuniawan Hidayat, M. Si.

NIP. 19790605 200501 1001


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi saya yang berjudul

―SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOMPLEKS BESI HEKSASULFANILATO

BESI(II) DIHIDRAT‖ belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di

suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis

atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah

ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, 26 Juli 2013



commit to user

iv




Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan mensintesis kompleks antara antara Fe(II) dengan

sulfanilat. Terbentuknya kompleks ditandai adanya pergeseran spektra UV-Vis.

Kadar Fe dalam kompleks ditentukan dengan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA).

Adanya H2O diperkirakan dari hasil analisis Thermogravimetric Analysis/Differential

Thermal Analyzer (TG/DTA). Perbandingan muatan kation dan anion diketahui dari

daya hantar listriknya dengan konduktivitimeter. Gugus fungsi sulfanilat yang

terkoordinasi pada atom pusat Fe2+

diperkirakan dari adanya pergeseran spektra IR.

Sifat kemagnetan diketahui dengan Magnetic Susceptibility Balance (MSB).

Karakteristik I-V Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) diketahui dengan I-V meter.

Kompleks Fe(II)-sulfanilat telah disintesis pada perbandingan mol logam

dengan mol ligan 1:6 dalam pelarut metanol. Terbentuknya kompleks ditandai

dengan adanya pergeseran panjang gelombang maksimum (λmaks) ke arah yang lebih

kecil. Berdasarkan analisis Fe dalam kompleks dapat diperkirakan bahwa formula

kompleks Fe3(sulfanilat)6.nH2O. Dari hasil analisis TG/DTA diperkirakan bahwa

tiap mol kompleks mengandung 2 mol H2O, berarti harga n = 2. Daya hantar listrik

larutan kompleks menunjukkan perbandingan muatan kation dan anion dalam

kompleks adalah 2:1. Berarti formula kompleksnya adalah Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O.

Data spektra IR mengindikasikan gugus fungsi -NH2 sulfanilat terkoordinasi pada

atom pusat Fe2+

. Spektra elektronik menunjukkan satu puncak serapan pada 297 nm

yang merupakan transisi Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT). Kompleks

bersifat paramagnetik dengan µeff = 5,29±0,01 BM menunjukkan kompleks

bergeometri oktahedral. Karakteristik I-V DSSC menunjukkan tidak adanya

perubahan grafik antara kondisi gelap dan terang yang signifikan.

Kata kunci : karakterisasi, kompleks Fe(II), sintesis, sulfanilat


commit to user

v

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF IRON

HEXASULFANILATOIRON(II) DIHYDRATE COMPLEX


Department of Chemistry, Faculty of Mathematic and Natural Science

Sebelas Maret University

ABSTRACT

The objectives of this research is to synthesis complex of Fe(II) and

sulfanilic. The forming of complex is indicated by shifting of UV-Vis spectra. The

percentage of Fe in the complex is determined by Atomic Absorption

Spectrophotometer (AAS). The existence of H2O is estimated by using

Thermogravimetric Analysis/Differential Thermal Analyzer (TG/DTA). The charge

ratio of cation to anion is known from its electrical conductivity by conductivity

meter. The functional groups of sulfanilic which coordinated to center atom Fe2+

was

predicted by shifting of the IR spectra. Magnetic characteristic of the complex is

determined by Magnetic Susceptibility Balance (MSB). I-V characteristic Dye

Sensitized Solar Cell (DSSC) is performed by I-V meter.

The complex of iron (II) sulfanilic has been synthesized in ratio of 1 to 6 of

metal to ligand in methanol. The forming of complex is indicated by shifting of

λmaks towards smaller than metal ion Fe(II). Based on the analysis of Fe in the

complex, it can be estimated that the complex formula is Fe3(sulfanilat)6.nH2O. The

analysis of TG/DTA shows that 1 mole of complex contain 2 mole of H2O, which

means n = 2. The conductivity measurement indicate that the complex is in 2 to 1 of

ratio cation charge to anion charge, it means that the complex formula is

Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O. IR spectral data indicate the functional groups of -NH2

sulfanilic coordinate to center ion Fe2+

. The UV-Vis spectra shows a band peak at

270 nm due to Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT) transition. The complex is

paramagnetic, with µeff = 5,29 ± 0.01 BM indicate that the complex is in the

octahedral structure Character I-V of DSSC does not show the graphic of dark and

bright different significantly.

Keyword : characterization, Fe(II) complex, synthesis, sulfanilic


commit to user

vi

MOTTO

Remember Me, I will remember you.

(Q.S. Al-Baqarah : 152)

Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.

Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras

(untuk urusan yang lain)

(Q.S. Al-Insyirah : 6-7)

Sesungguhnya jika kamu bersyukur, niscaya Allah akan menambah nikmat

kepadamu.

(Q.S. Ibrahim : 14)

In doing something do it happily and sincerely. (Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D)

There is a will, There is a way.

(Raditya)

Don’t think too much, just do much.


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Karya sederhana ini penulis persembahkan untuk:

Keluargaku tersayang

Sebagai wujud terimakasih atas segala cinta dan pengorbanan

yang telah diberikan selama ini.


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Sholawat dan salam

senantiasa penulis haturkan kepada Rosulullah Muhammad SAW sebagai

pembimbing seluruh umat manusia.

Penulisan skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak

pihak, karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Prof. Ari Handono Ramelan, M.Sc., Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS.

2. Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS.

3. Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D selaku pembimbing skripsi yang telah

memberikan banyak bimbingan, arahan, dan bantuan dalam penyelesaian skripsi.

4. Edi Pramono,M.Si selaku pembimbing akademik yang telah memberikan banyak

masukan dan motivasi.

5. Seluruh Dosen Kimia FMIPA UNS yang telah memberikan banyak ilmu.

6. Ayah, Ibu, Adik (Hastika Narulita Widyaratna dan Yoga Widya Ilhama), dan

seluruh keluarga atas doa dan semangatnya.

7. Teman-teman kimia 2009, kakak-kakak tingkat dan adik-adik tingkat kimia

FMIPA UNS atas semangat dan dukungannya.

8. Sahabat-sahabat atas kebersamaan, semangat, dan bantuannya.

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya.

Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, Juli 2013

Herlina Nurwidra Ratna


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................... ......................... i

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. ii

PERNYATAAN ................................................................................................... iii

ABSTRAK ....................................................................................................... iv

ABSTRACT ....................................................................................................... v

MOTTO .................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN ................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

A. Latar Belakang Masalah ................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ................................................................... 4

1. Identifikasi Masalah ...................................................................... 4

2. Batasan Masalah ........................................................................... 4

3. Rumusan Masalah ........................................................................ 5

C. Tujuan Penelitian ................................................................... 5

D. Manfaat Penelitian ................................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................. 6

A. Tinjauan Pustaka ................................................................................ 6

1. Sintesis Senyawa Kompleks ......................................................... 6

2. Kompleks Fe(II) ............................................................................ 7

3. Teori Pembentukan Kompleks ..................................................... 10

a. Teori Ikatan Valensi ................................................................ 12

b. Teori Medan Kristal ................................................................. 13


commit to user

x

1) Kompleks Oktahedral ......................................................... 14

2) Kompleks Tetrahedral ......................................................... 15

3) Kompleks Segiempat Datar ................................................. 17

c. Teori Orbital Molekul .............................................................. 18

4. Spektroskopi Serapan Atom (SSA) .............................................. 21

5. Analisis Termal ............................................................................ 23

6. Daya Hantar Listrik ....................................................................... 25

7. Analisis Ion .................................................................................... 26

8. Spektroskopi Infra Merah ............................................................. 27

9. Spektra Elektronik Kompleks Fe(II) ............................................. 29

10. Sifat Magnetik .............................................................................. 31

11. Sel Surya Tersensitisasi Dye

(Dye Sensitized Solar Cell, DSSC) ............................................... 33

12. Material DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) ................................. 36

a. Substrat....................................................................................... 36

b. Titanium Dioksida (TiO2).......................................................... 36

c. Elektrolit.................................................................................... 37

d. Katalis (Counter Electrode........................................................ 37

e. Zat Pewarna (Dye).................................................................... 38

13. Kompleks Fe(II) sebagai Dye pada DSSC ................................... 38

14. Karakteristik ArusTegangan DSSC ............................................. 39

15. Ligan Sulfanilat ............................................................................ 40

B. Kerangka Pemikiran .......................................................................... 40

C. Hipotesis ............................................................................................. 41

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 42

A. Metode Penelitian .............................................................................. 42

B. Tempat dan Waktu ............................................................................. 42

C. Alat dan Bahan .................................................................................. 42

1. Alat ............................................................................................... 43


commit to user

xi

2. Bahan ............................................................................................. 43

D. Prosedur Penelitian ............................................................................ 44

1. Penentuan Bilangan Koordinasi Ion Fe(II) .................................. 44

2. Sintesis Kompleks Fe(II)-Sulfanilat .............................................. 45

3. Penentuan Kadar FeII) dalam Kompleks ...................................... 46

4. Analisis TG/DTA ......................................................................... 46

5. Pengukuran Daya Hantar Listrik ................................................... 46

6. Pengukuran Analisis Ion................................................................ 46

7. Pengukuran Spektra Infra Merah ................................................... 46

8. Pengukuran Spektra Elektronik ..................................................... 47

9. Pengukuran Momen Magnet ......................................................... 47

10. Pembuatan Lapis Tipis TiO2 .......................................................... 47

11. Pembuatan Lapis Tipis Grafit ........................................................ 48

12. Preparasi Larutan Elektrolit ........................................................... 48

13. Fabrikasi DSSC .............................................................................. 48

14. Uji Karakteristik Arus –Tegangan DSSC ...................................... 49

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data ........................................... 49

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 50

A. Penentuan Bilangan Koordinasi Senyawa Kompleks ........................ 50

B. Sintesis Senyawa Kompleks ............................................................. 52

C. Penentuan Formula dan Karakteristik Kompleks............................... 53

1. Penentuan Kadar Fe dalam Kompleks ......................................... 53

2. Analisis Termal dengan TG/DTA ................................................. 54

3. Pengukuran Daya Hantar Listrik .................................................. 55

4. Analisis Ion..................................................................... .............. 56

5. Spektra Infra Merah ....................................................................... 57

D. Karakteristik Kompleks...................................................................... 59

1. Spektra Elektronik ......................................................................... 59

2. Sifat Kemagnetan .......................................................................... 59


commit to user

xii

3. Karakteristik Arus – Tegangan DSSC ........................................... 60

E. Perkiraan Struktur Senyawa Kompleks ............................................. 66

BAB V PENUTUP ................. ............................................................................. 67

A. Kesimpulan ...................................................................................... 67

B. Saran ................................................................................................. 67

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 68

LAMPIRAN.......................................................................................................... 74


commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Bentuk Geometri dan Ikatan Hibrida Senyawa Kompleks .................. 12

Tabel 2. Faktor Koreksi Diamagnetik untuk Beberapa Ion dan

Molekul........................... ...................................................................... 32

Tabel 3. Pembuatan Seri Larutan FeSO4.7H2O dengan Asam Sulfanilat

dalam Pelarut Metanol........................... ............................................... 45

Tabel 4. Kadar Fe dalam Kompleks Fe(II)-sulfanilat secara Perhitungan ......... 53

Tabel 5. Hasil Pengukuran Daya Hantar Listrik larutan standar dan

kompleks Fe(II)-sulfanilat dalam metanol (±1.10-3

M) ........................ 55

Tabel 6. Serapan IR Ligan Asam Sulfanilat dan Kompleks

Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O…………………………………………… . 58

Tabel 7. Panjang Gelombang Maksimum (λmaks), Absorbansi (A),

Bilangan Gelombang (ʋ) dan Absorbtivitas Molar (ε) untuk

Kompleks Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O……………………………… .... 59

Tabel 8. Sifat Kemagnetan Kompeks Lain yang Mirip dengan

Kompleks Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O .................................................... 60

Tabel 9. Serapan IR Gugus Fungsi TiO2 dan TiO2/Dye ..................................... 63

Tabel 10. Perbandingan mol FeSO4.7H2O dan mol Asam Sulfanilat ................. 78

Tabel 11. Data dan Hasil Perhitungan Kadar Besi dengan SSA dalam

Kompleks Fe(II)-sulfanilat ................................................................... 82

Tabel 12. Perhitungan Kadar Fe untuk Berbagai Formula Kompleks ................. 83

Tabel 13. Kondisi Pengukuran Kompleks dengan TG/DTA……………… ........ 85

Tabel 14. Perhitungan Pelepasan Molekul dalam Kompleks Fe3(sulfanilat)6.

nH2O (n =0, 1, 2, dan 3)……………………………………………... 85

Tabel 15. Daya Hantar Larutan Standar dan Sampel Kompleks

Fe(II)-sulfanilat dengan Pelarut Metanol (±1.10-3 M)……………...... 87

Tabel 16. Data Pengukuran Moment Magnet Efektif (µeff)

Kompleks Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O ................................................... 89


commit to user

xiv

Tabel 17. Nilai Koreksi Diamagnetik untuk Beberapa Unsur Molekul ............... 89

Tabel 18. Harga μeff pada Beberapa Harga Xg Kompleks

Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O .................................................................... 91


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur kompleks M(II)-sulfadimidin (M=Co dan Ni)....... .............. 1

Gambar 2. Struktur kompleks Ni(sulfametoksazol)6.SO4.2H2O............. ............. 2

Gambar 3. Struktur kompleks Dichloro bis N1(5,6-dimethoxypyridin-

4-yl) sulphanilamide Fe(II) ............ .................................................... 3

Gambar 4. Struktur ion sulfanilat ............. ............................................................ 3

Gambar 5. Konfigurasi eleKtron Fe dan Fe2+

...................................................... 7

Gambar 6. Struktur kompleks [(2,4-dinitro phenyl hydrazine )iron(II)

dichloro bergeometri tetrahedral ........................................................ 8

Gambar 7. Struktur kompleks [(BAPP)Fe]2+

(BAPP = N,N’,N”-tri

benzyl-2,11,20,20-triaza[3,3,3](2,6)pyridinenophane)

bergeometri segiempat piramida ............ ............................................ 8

Gambar 8. Struktur kompleks [Fe(α-naph.dtc)2] (α-naph.dtc = α naphthyl

amine dithiocarbamate) bergeometri segiempat datar............ ........... 9

Gambar 9. Struktur kompleks [(TpPh2)FeII(CatH)((TpPh2 = hydrotris

(3, diphenilpyrazole-1-yl)borate,CatH = monoanionic

pyrocate) bergeometri trigonal bipiramida ........ ................................ 9

Gambar 10. Struktur kompleks Fe(L)2(H2O)2 (L = 3-ethyl-2hydroxy-

5methyl-4’-(5”-methyl-oxazole-3”-yl)aminosulphonyl

azobenzene) bergeometri oktahedral ........... ....................................... 10

Gambar 11. Ilustrasi pembentukan kompleks [Fe(mnt)(bipy)(t-BuNC)2]

(mnt = cis-1,2-dicyanoethylene-1,2-dithiolate, bipy = 2,2’-

bipyridine)pada keadaan spin rendah. ................................................ 11

Gambar 12. Ilustrasi pembentukan kompleks [Fe(L)2(py)2]

(L = dihydrobis(1,2,3-benzotriazolyl)borate, py = pyridine)

pada keadaan spin tinggi. ................................................................... 12

Gambar 13. Orientasi orbital eg (a) dan orbital t2g (b) ......................................... 14

Gambar 14. Pembelahan orbital d dalam medan oktahedral................................. 14


commit to user

xvi

Gambar 15. Diagram tingkat energi orbital d pada medan tetrahedral ... ............. 15

Gambar 16. Hubungan tetrahedral dengan kubus ................................................. 15

Gambar 17. Diagram tingkat energi orbital d pada medan tetrahedral ................. 16

Gambar 18. Ilustrasi pembelahan orbital d karena pengaruh distorsi Jahn

Teller ................................................................................................ 17

Gambar 19. Diagram orbital molekul kompleks oktahedral ................................. 19

Gambar 20. Diagram tingkat energi kompleks tetrahedral ................................... 20

Gambar 21. Diagram tingkat energi kompleks segiempat datar ........................... 21

Gambar 22. Termogram TG (a) dan DTA (b) kompleks Fe(L)2.2H2O.. .............. 24

Gambar 23. Termogram TG (a) dan DTA (b) [Fe(phen)(H2O)3SO4]

(phen = phenantroline).. ..................................................................... 24

Gambar 24. Transisi Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT) kompleks

oktahedral .......................................................................................... 30

Gambar 25. Transisi Metal to Ligand Charge Transfer (MLCT) kompleks

oktahedral ........................................................................................... 30

Gambar 26. Struktur DSSC ................................................................................... 34

Gambar 27. Prinsip kerja DSSC............................................................................ 35

Gambar 28. Struktur TiO2 anatase (a) dan rutil (b) ............................................... 37

Gambar 29. Kurva karakteristik arus-tegangan pada sel surya ............................. 39

Gambar 30. Spektrum UV-Vis penentuan bilangan koordinasi kompleks

Fe(II) dengan sulfanilat ...................................................................... 50

Gambar 31. Grafik λmaks versus perbandingan mmol FeSO4.7H2O dengan

mol sulfanilat ...................................................................................... 51

Gambar 32. Spektra elektronik larutan FeSO4.7H2O dalam metanol (a)

dan larutan kompleks Fe(II)-sulfanilat dalam metanol (b). ................ 52

Gambar 33. Hasil analisis TG (a) dan DTA (b) kompleks Fe(II)-sulfanilat……. 54

Gambar 34. Spektra IR asam sulfanilat................................................................. 57

Gambar 35. Spektra IR kompleks Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O. .............................. 57


commit to user

xvii

Gambar 36. Spektrum elektronik lapis tipis TiO2. ................................................ 61

Gambar 37. Spektrum elektronik lapis tipis TiO2/dye 10-2

M (a) dan lapis

tipis TiO2/dye 10-3

M (b) ……………………………................ 61

Gambar 38. Spektra IR (a) TiO2 dan (b)TiO2/Dye.. ............................................. 63

Gambar 39. Grafik hubungan arus-tegangan DSSC pada konsentra larutan

dye 10-2

M........................................................................................... 64

Gambar 40. Grafik hubungan arus-tegangan DSSC pada konsentra larutan

dye 10-3

M........................................................................................... 65

Gambar 41. Struktur kompleks Fe2[Fe(sulfanilat)6].2H2O........................... ........ 66

Gambar 42. Kurva larutan standar Fe(II) pada konsenrasi 0-6

ppm........................... .......................................................................... 80

Gambar 43. Data hasil pegukuran Fe dengan SSA ............................................... 81


commit to user

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Diagram Alir Percobaan .................................................................. 74

Lampiran 2. Penentuan Bilangan Koordinasi ..................................................... 78

Lampiran 3. Pengukuran Kadar Fe dalam Senyawa Kompleks

Menggunakan SSA......................... .................................................. 79

Lampiran 4. Pengukuran Kompleks dengan TG/DTA ......................................... 85

Lampiran 5. Pengukuran Daya Hantar Listrik Larutan Kompleks.................... ... 87

Lampiran 6. Penentuan moment magnet efektif (µeff) ........................................... 89

Lampiran 7. Perhitungan Nilai Absorptivitas Molar ........................................... 92

Lampiran 8. Konsentrasi Larutan Dye ................................................................ 93

Lampiran 9. Tabulasi Hasil Pengujian Arus-Tegangan dengan Keithley

2602 A System Source ...................................................................... 94

Lampiran10. Foto Percobaan…………………………………………………… 97


commit to user

sintesis dan karakterisasi kompleks besi heksasulfanilatobesi(ii)

Documents