sintesis dan karakterisasi material magnetik …repository.unair.ac.id/25760/1/christianti, natalia...

SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA NIKEL(II) DENGAN

2,2’-BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT

SKRIPSI

NATALIA DWI CHRISTIANTI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA 2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat

Natalia Dwi Christianti

Pembimbing II Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si NIK. 139 080 769

Pembimbing I Dra. Hartati, M.Si NIP. 19591115 198703 2 002

SINTESIS DAN KARAKTERISASI MATERIAL MAGNETIK BERBASIS SENYAWA KOMPLEKS INTI GANDA NIKEL(II) DENGAN

2,2’-BIPIRIDIN MENGGUNAKAN LIGAN JEMBATAN OKSALAT

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia pada

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Oleh :

NATALIA DWI CHRISTIANTI

NIM : 080810630

Tanggal lulus :

6 Agustus 2012

Disetujui oleh :




LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI Judul : Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis

Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat

Penyusun : Natalia Dwi Christianti NIM : 080810630 Pembimbing I : Dra. Hartati M.Si Pembimbing II : Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si Tanggal ujian : 6 Agustus 2012

Disetujui Oleh :

Pembimbing I,

Dra. Hartati, M.Si NIP. 19591115 198703 2 002

Pembimbing II,

Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si NIK. 139 080 769

Mengetahui, Ketua Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA NIP. 19671115 199102 2 001




Ia membuat segala sesuatu indah pada Ia membuat segala sesuatu indah pada Ia membuat segala sesuatu indah pada Ia membuat segala sesuatu indah pada

waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan

dalam hati mereka. dalam hati mereka. dalam hati mereka. dalam hati mereka.

Tetapi manusia tidak dapat menyelami Tetapi manusia tidak dapat menyelami Tetapi manusia tidak dapat menyelami Tetapi manusia tidak dapat menyelami

pekerjaan yang dilakukan Allah darpekerjaan yang dilakukan Allah darpekerjaan yang dilakukan Allah darpekerjaan yang dilakukan Allah dari awal i awal i awal i awal

sampai akhirsampai akhirsampai akhirsampai akhir

( Pengkhotbah 3 : 11 )( Pengkhotbah 3 : 11 )( Pengkhotbah 3 : 11 )( Pengkhotbah 3 : 11 )




PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia dalam lingkungan

Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan

sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.




KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur pada Tuhan Yesus Kristus yang telah

mengaruniakan kasih karunia dan hikmat-Nya sehingga penyusun dapat

menyelesaikan naskah skripsi ini dengan judul “ Sintesis dan Karakterisasi

Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan

2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat”.

Dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan rasa terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA selaku ketua Departemen Kimia Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.

2. Dra. Hartati, M.Si selaku dosen wali dan dosen pembimbing I yang telah

memberikan pengarahan, saran, nasehat dan bimbingan.

3. Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah

sabar memberikan pengarahan, saran, nasehat dan bimbingan dalam

menyusun skripsi ini.

4. Seluruh dosen di jurusan kimia yang telah membagi ilmu serta

pengalamannya kepada penulis.

5. Seluruh tenaga kerja di jurusan kimia yang telah membantu.

6. Papa, mama dan mbak Ika yang telah memberikan kasih sayang,

kepercayaan dan dukungan secara spiritual, moral maupun material.




7. Nirma, Putri, Inna, Nikita, Febri yang telah memberi banyak semangat dan

masukan dalam menyusun skripsi ini

8. Kak Jo yang dengan sabar telah banyak membantu dan memberi semangat

dalam menyusun skripsi ini

9. Teman – teman angkatan 2008 yang senantiasa menemani dalam menuntut

ilmu dan teman-teman angkatan 2006, 2007, 2009, dan 2010 yang telah

memberikan banyak dukungan

10. Dan semua pihak yang telah membantu kelancaran dalam menyusun

skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.

Penulis masih menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam

penyusunan skripsi ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan

saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan penulisan naskah skripsi ini

agar bermanfaat bagi semua pihak.

Surabaya, Agustus 2012

Penyusun




Christianti, Dwi N., 2012, Sintesis dan Karakterisasi Material Magnetik Berbasis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II) dengan 2,2’-Bipiridin Menggunakan Ligan Jembatan Oksalat. Skripsi ini di bawah bimbingan Dra. Hartati M.Si dan Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya.

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk sintesis dan karakterisasi material magnetik berbasis senyawa kompleks inti ganda nikel(II) dengan 2,2’-bipiridin menggunakan ligan jembatan oksalat Sintesis senyawa kompleks inti ganda nikel(II)-2,2’-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat dilakukan dengan mensintesis senyawa kompleks inti tunggal terlebih dahulu. Sintesis senyawa kompleks inti tunggal diperoleh berdasarkan perbandingan mol nikel(II) : bipy = 1 : 3. Sedangkan senyawa kompleks inti ganda disintesis berdasarkan perbandingan mol nikel(II) : bipy : oksalat = 2 : 4 : 1. Senyawa kompleks inti ganda memiliki rumus kimia [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+ yang kristalnya berwarna merah muda. Senyawa hasil sintesis ini dikarakterisasi dengan spektroskopi UV-VIS, infrared (IR), Magnetic Susceptibility Balance (MSB), dan konduktometri. Hasil analisis spektroskopi UV-VIS diperoleh nilai panjang gelombang maksimum sebesar 523 nm. Spektrum IR senyawa kompleks inti ganda menunjukkan bahwa ikatan Ni-N terdapat pada daerah bilangan gelombang 354,90 cm-1, sedangkan ikatan Ni-O terletak pada bilangan gelombang 385,76 cm-

1. Analisis dengan Magnetic Susceptibility Balance diperoleh harga momen magnet sebesar 3,75 BM dan konduktansinya adalah 837 µs.

Kata kunci : Senyawa kompleks inti ganda, Nikel(II)-bipiridin, ligan jembatan oksalat




Christianti, Dwi N., 2012, Synthesis and Characterization of Magnetic Material Binuclear Complex Compounds of Nickel(II) with 2,2’-Bipyridine using Oxalate Bridging Ligand. Final Project have been supervised by Dra. Hartati M.Si and Harsasi Setyawati, S.Si, M.Si, Chemistry Department, Technology and Science Faculty, Airlangga University, Surabaya.

ABSTRACT

The aim of the research is to synthesis and chracterization of magnetic material binuclear complex compounds of nickel(II) with 2,2’-bipyridine using oxalate bridging ligand. Synthesis nickel(II)-2,2’-bipyridine binuclear complex compound using oxalate bridging ligand was done by synthesize mononuclear complex compound first. Synthesis mononuclear complex compound obtained by mole ratio nickel(II) : bipy = 1 : 3. While binuclear complex compound were synthesized by mol ratio nickel(II) : bipy : oxalate = 2: 4 :1. The chemical formulae of binuclear complex compound is [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+ which pink crystal. This compound is characterized by UV-VIS spectroscopy, infrared (IR) spectroscopy, Magnetic Susceptibility Balance (MSB), and conductometry. Characterization of binuclear complex compound showed that maximum wavelength of compound were 523 nm. The infrared spectra of binuclear complex compound show that Ni-N bond found in the wavenumber 354,90 cm-1, while Ni-O bond is located at wavenumber 385,76 cm-1 . Magnetic Susceptibility Balance analysis of price obtained for the magnetic moment of 3.75 BM and the conductivity are 837 µs.

Keywords : Binuclear complex compound, Nickel(II)- bipyridine, oxalate bridging ligand




DAFTAR ISI LEM BAR JUDUL ......................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................................ iv KATA PENGANTAR .................................................................................... v ABSTRAK ....................................................................................................... vii ABSTRACT ..................................................................................................... viii DAFTAR ISI .................................................................................................. ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 3 1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Material Magnetik ....................................................................... 4 2.2 Senyawa Kompleks...................................................................... 4 2.3 Senyawa Kompleks Inti Ganda ................................................... 6 2.4 Nikel ............................................................................................ 6 2.5 Senyawa 2,2’-Bipiridin ................................................................ 7 2.6 Ligan oksalat ................................................................................ 8 2.7 Teori Pembentukan Senyawa Kompleks .................................... 8 2.7.1 Teori Ikatan Valensi (Valance Bond Theory) .................. 9 2.7.2 Teori Medan Kristal (Crystal Field Theory) ..................... 10 2.7.3 Teori Orbital Molekul (Molecular Orbital Theory) .......... 11 2.8 Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks ........................ 12 2.8.1 Spektrum Absorbsi Elektronik Senyawa Kompleks Logam Transisi ................................................................ 12 2.8.2 Tinjauan Umum Spektroskopi Inframerah ....................... 15

2.8.2.1 Spektrum Inframerah Senyawa Kompleks ........ 16 2.8.3 Sifat Kemagnetan Senyawa Kompleks ........................... 16 2.8.4 Konduktometri .................................................................. 18

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................... 19 3.2 Bahan Penelitian ......................................................................... 19 3.3 Alat Penelitian ............................................................................. 19 3.4 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 20 3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................... 21 3.5.1 Pembuatan Larutan Ni(II) 10-2 M ................................... 21 3.5.2 Pembuatan Larutan 2,2’-Bipiridin 10-2 M ....................... 21 3.5.3 Pembuatan Larutan Oksalat 10-2 M ................................. 21 3.5.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)




Ni(II) 10-2 M ...................................................................... 21 3.5.5 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)

2,2-Bipiridin 10-2M ............................................................ 22 3.5.6 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks)

Oksalat 10-2M ..................................................................... 22 3.5.7 Penentuan stoikiometri Ni2+ : bipy dengan metode

perbandingan mol .............................................................. 22 3.5.8 Penentuan Stoikiometri Ni2+ : bipy : oksalat

dengan metode perbandingan mol ..................................... 23 3.5.9 Sintesis Senyawa Kompleks .............................................. 24 3.5.9.1 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal ........... 24 3.5.9.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda .............. 25 3.5.10 Prosedur Karakterisasi....................................................... 26 3.5.10.1 Spektrum UV-VIS ............................................. 26 3.5.10.2 Spektrum Inframerah ......................................... 26 3.5.10.3 Analisis dengan Magnetic Susceptibility Balance............................................................... 26 3.5.10.4 Analisis Muatan Ion Kompleks ......................... 27

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penentuan Stokiometri Senyawa Kompleks Inti Tunggal

Nikel(II)-bipy................................................................................ 28 4.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal Nikel(II)-bipy............ 29 4.3 Penentuan Stokiometri Senyawa Kompleks Inti Ganda

Nikel(II)-bipy-oksalat................................................................... 30 4.4 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II)-bipy-

Oksalat.......................................................................................... 31 4.5 Karakterisasi dari Hasil Sintesis Senyawa Kompleks.................. 33 4.5.1 Analisis Spektra Senyawa Kompleks dengan

Spektrofotometer UV-VIS..................................................... 33 4.5.2 Analisis Spektra senyawa Kompleks dengan Spektrofotometer Inframerah (IR)......................................... 37 4.5.3 Analisis Sifat Kemagnetan dengan Menggunakan

Magnetic Susceptibility Balance........................................... 39 4.5.4 Analisis Muatan Ion Kompleks dengan

Menggunakan Konduktometri............................................. 41 4.5.5 Analisis Komprehensif Terhadap Senyawa Kompleks

Inti Tunggal dan Inti Ganda.................................................. 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan................................................................................... 44 5.2 Saran............................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 46 LAMPIRAN




DAFTAR TABEL Nomor Judul Tabel Halaman

2.1 Spektrum Cahaya Tampak dan Warna Komplementer 13 3.1 Penambahan larutan 2,2’-bipiridin 10-2 M secara bertahap 23

ke dalam larutan Ni(II) 10-2 M dengan perbandingan mol 3.2 Penambahan mol oksalat ke dalam larutan [Ni(bipy)3]

2+ 24 4.1 Hasil momen magnet pada ketiga senyawa 39 4.2 Daya hantar pada setiap larutan 42




DAFTAR GAMBAR No Judul Halaman

2.1 Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II) 7 2.2 Struktur 2,2’-bipiridin 8 2.3 Struktur ligan oksalat 9 2.4 Pembentukan ikatan hibrida pada [NiF�]�� 10 2.5 Pemisahan medan kristal dan penempatan elektron pada 11

orbital d dalam struktur oktahedral 2.6 Diagram tingkat energi orbital molekul pada senyawa 12

kompleks oktahedral 2.7 Tingkat energi elektronik molekul organik sebagai ligan 15 3.1 Diagram alir penelitian 20 3.2 Proses sintesis senyawa kompleks inti tunggal 25 3.3 Proses sintesis senyawa kompleks inti ganda 26 4.1 Penentuan stokiometri bipy : Ni2+ pada 521 nm 29

dengan metode perbandingan mol 4.2 Kristal hasil sintesis senyawa kompleks inti tunggal 30 4.3 Prediksi struktur senyawa kompleks inti tunggal 30 4.4 Penentuan stokiometri oksalat : Ni2+ pada 523 nm 31

dengan metode perbandingan mol 4.5 Kristal senyawa kompleks inti ganda 32 4.6 Prediksi struktur senyawa kompleks inti ganda 33 4.7 Spektrum sintesis senyawa kompleks inti tunggal 34

4.8 Transisi elektronik ion nikel(II) 35

4.9 Spektrum senyawa kompleks inti ganda 36




No Judul Halaman

4.10 Perbandingan spektra sintesis senyawa kompleks inti tunggal 38

dengan inti ganda 4.11 Proses pembentukan [Ni(bipy)3]

2+ 40 4.12 Proses pembentukan senyawa kompleks inti ganda 41




DAFTAR LAMPIRAN

No Judul

1 Spektrum larutan Ni(II) konsentrasi 5.10-2 M di daerah uv-vis

2 Spektrum larutan Ni(II) konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

3 Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

4 Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10-4 M di daerah uv-vis

5 Spektrum larutan oksalat konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

6 Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)3]

2+

7 Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)3]

2+

8 Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti ganda [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

9 Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti ganda [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

10 Spektrum Inframerah (IR) NiSO4.7H2O

11 Spektrum Inframerah (IR) [Ni(bipy)3]

2+

12 Spektrum Inframerah (IR) [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

13 Spektrum Inframerah (IR) 2,2’-bipiridin

14 Spektrum Inframerah (IR) oksalat

15 Penentuan stokiometri dengan metode perbandingan mol

16 Penentuan momen magnet senyawa kompleks hasil sintesis




BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Senyawa kompleks adalah senyawa yang tersusun dari atom pusat (logam)

dengan satu atau lebih ligan yang menyumbangkan pasangan elektron bebas

kepada atom pusat (House, 2008). Aplikasi senyawa kompleks sangat bervariasi.

Di industri senyawa kompleks berguna untuk pemisahan logam dari bijihnya

(Sukardjo, 1992), dalam bidang kesehatan senyawa kompleks dimanfaatkan

sebagai senyawa pengontras Magnetic Resonance Imaging (MRI) yang dapat

memperjelas visualisasi jaringan tubuh (Maulana, dkk., 2008), dan yang paling

mutakhir saat ini senyawa kompleks banyak diaplikasikan sebagai material

magnetik (Gomez, dkk., 2007). Senyawa kompleks sangat potensial untuk

dijadikan material magnetik karena pada proses pembuatannya tidak memerlukan

suhu tinggi (Martak, 2011).

Senyawa kompleks yang banyak dikembangkan sebagai material magnetik

biasanya senyawa kompleks berinti ganda. Senyawa kompleks inti ganda adalah

senyawa kompleks yang atom pusatnya lebih dari satu dengan melibatkan ligan

gugus jembatan (Balzani, dkk., 1996). Senyawa kompleks berinti ganda ini

terbukti memiliki sifat kemagnetan lebih baik jika dibandingkan senyawa

kompleks berinti satu (Setiawan, 2008).

Penelitian tentang senyawa kompleks terus dilakukan dan berkembang

makin pesat. Dalam industri yang telah menggunakan teknologi lebih mutakhir,




aplikasi penggunaan senyawa kompleks terutama dalam bidang material magnetik

telah memainkan peranan dalam kemajuan bidang teknologi. Industri dengan

teknologi mutakhir tersebut telah menghasilkan produk berupa media perekaman

magnetik, pencitraan medis, tinta cetak, dll. (Gomez, dkk, 2007). Salah satu

penelitian senyawa kompleks dalam bidang material magnetik pada senyawa

kompleks nikel adalah epitaxial film dari bentuk memori magnetik bahan

Ni2MnGa. Dalam penelitian tersebut, material magnetik pada senyawa kompleks

nikel digunakan sebagai sensors free standing thin films atau sensor bebas film

tipis (Jacob dan Elmers, 2006).

Untuk menambah kajian dan informasi ilmiah tentang sintesis dan

karakterisasi tentang material magnetik senyawa kompleks inti ganda di

Indonesia, maka dalam penelitian ini akan disintesis dan dikarakterisasi senyawa

kompleks inti ganda Ni(II) dengan 2,2’-bipiridin dan ligan gugus jembatan

oksalat.

Pada penelitian ini, material magnetik disintesis menggunakan 2,2’-

bipiridin karena kerapatan elektron tinggi (memiliki banyak muatan negatif),

sehingga sifat magnetik tinggi (Setiawan, 2008). Logam transisi yang digunakan

sebagai atom pusat pada sintesis senyawa kompleks dipilih nikel, sebab nikel

mempunyai orbital d yang belum terisi penuh oleh elektron. Nikel(II) juga

memiliki momen magnetik sebesar 2,83 BM (Effendy, 2007). Penggunaan ligan

jembatan oksalat dipilih karena oksalat dapat menjadi mediator interaksi magnetik

antar-ion logam yang dihubungkan (Reinoso, dkk., 2005).




1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, maka dapat

dirumuskan masalah sebagai berikut.

1. Bagaimana cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-

bipiridin dengan ligan jembatan oksalat ?

2. Bagaimana karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-bipiridin

dengan ligan jembatan oksalat ?

1.3 Tujuan Penelitian

1. Mempelajari cara mensintesis senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-

bipiridin dengan ligan jembatan oksalat.

2. Karakterisasi senyawa kompleks inti ganda Ni(II)-2,2-bipiridin dengan

ligan jembatan oksalat .

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang

sintesis dan karakterisasi material magnetik senyawa kompleks inti ganda

Ni(II)-2,2’-bipiridin dengan ligan jembatan oksalat. Di samping itu,

diharapkan dapat menambah kajian tentang senyawa kompleks inti ganda,

khususnya yang menggunakan atom pusat Ni(II).




BAB II

TIN JAUAN PUSTAKA

2.1 Material Magnetik

Senyawa kompleks sangat potensial untuk dijadikan material magnetik,

karena pada proses pembuatannya tidak memerlukan suhu tinggi seperti material

magnetik generasi sebelumnya. Dengan demikian diharapkan dapat lebih

menghemat biaya (Martak, 2011). Aplikasi penggunaan senyawa kompleks

terutama dalam bidang material magnetik telah memainkan peranan dalam

kemajuan bidang teknologi. Industri dengan teknologi mutakhir tersebut telah

menghasilkan produk berupa media perekaman magnetik, pencitraan medis, tinta

cetak, dll.(Gomez, dkk., 2007). Salah satu contoh penggunaan senyawa kompleks

dalam bidang material magnetik adalah epitaxial film dari bentuk memori

magnetik bahan Ni2MnGa. Epitaxial atau epitaksi adalah pengendapan overlayer

kristal pada substrat kristal. Dalam penelitian tersebut, material magnetik pada

senyawa kompleks nikel digunakan sebagai sensors free standing thin films atau

sensor bebas film tipis (Jacob dan Elmers, 2006).

2.2 Senyawa Kompleks

Senyawa kompleks dikenal sebagai kompleks koordinasi, senyawa

kompleks, atau hanya disebut kompleks. Ciri penting dari senyawa kompleks

adalah ikatan koordinasi terbentuk antara pasangan elektron bebas yang dikenal




sebagai ligan dan akseptor pasangan elektron yang dapat berupa atom atau ion

logam (House, 2008).

Senyawa kompleks melibatkan asam dan basa Lewis. Ion atau atom pusat

penerima pasangan elektron bebas yang disumbangkan oleh ligan disebut asam

Lewis. Ligan mempunyai paling sedikit sepasang elektron bebas yang dapat

disumbangkan kepada ion atau atom pusat, sehingga ligan merupakan basa Lewis.

Reaksi asam-basa Lewis dapat dituliskan sebagai berikut (House, 2008) :

A + :B A : B

asam basa senyawa kovalen koordinasi

Berdasarkan jumlah donor pasangan elektron yang dimilikinya, ligan

dapat dikelompokkan sebagai berikut.

1. Ligan monodentat, yaitu ligan yang hanya memiliki satu donor pasangan

elektron. Sebagai contoh adalah NH3, H2O, CO dan Cl�.

2. Ligan bidentat, yaitu ligan yang memiliki dua donor pasangan elektron.

Ligan bidentat bisa berupa senyawa netral (contohnya etilendiamin, 1,10-

fenantrolin) atau anion seperti oksalat, karboksilat, ion glisinat, dan lain-

lain.

3. Ligan polidentat, yaitu ligan yang mempunyai lebih dari dua donor

pasangan elektron. Tergantung pada jumlah donor pasangan elektron yang

disumbangkan, ligan ini disebut tridentat, tetradentat, pentadentat dan

heksadentat (Effendy, 2007).

Pada umumnya ligan bidentat dan ligan polidentat menggunakan singkatan

dalam penulisan tata nama senyawa kompleks. Sebagai contoh, ligan fenantrolin




disingkat phen, ligan etilendiamintetraasetat disingkat EDTA, ligan

metilglioksimat disingkat DMG, ligan pirazin disingkat pyz, dan sebagainya

(Effendy, 2007).

2.3 Senyawa Kompleks Inti Ganda

Senyawa kompleks inti ganda (polynuclear complexes) merupakan

senyawa kompleks yang mempunyai ion pusat lebih dari satu dan antara ion pusat

yang satu dengan ion pusat yang lain dihubungkan oleh ligan gugus jembatan.

Senyawa kompleks tunggal digunakan dalam pembuatan senyawa kompleks inti

ganda, yaitu dengan mengganti satu atau lebih ligan dengan gugus jembatan dan

menggabungkannya dengan senyawa kompleks tunggal yang lain (Balzani dkk.,

1996). Umumnya momen magnetik senyawa kompleks berinti ganda (binuklir)

lebih tinggi dari senyawa kompleks berinti tunggal (mononuklir) (Martak dan

Elmila, 2011). Contoh penelitian senyawa kompleks inti ganda adalah sintesis,

struktur kristal dan sifat magnetik dari jembatan oksalat-kompleks dibesi(III)

{[FeIII(salapn)]2(C2O4)} (Jia, dkk., 2006).

2.4 Nikel

Nikel adalah logam putih perak yang keras. Logam ini bersifat liat, dapat

ditempa, dan sedikit magnetis. Titik lebur nikel adalah 1455˚C (Svehla,1996).

Nikel merupakan logam transisi yang berada pada periode ke-4 dalam

sistem periodik unsur. Nikel(II) mempunyai elektron pada kulit terluar 3d8.

Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II) seperti yang tercantum pada Gambar 2.1.




28Ni = [Ar] 4s2 3d8

Ni pada keadaan dasar :

3d 4s

Ni2+ pada keadaan dasar :

3 d 4 s

Gambar 2.1 Konfigurasi elektron Ni dan ion Ni(II)

Jika Nikel(II) membentuk senyawa kompleks, biasanya memiliki bilangan

koordinasi 6 atau 4, sehingga mampu membentuk senyawa dengan struktur

oktahedral, tetrahedral, atau segiempat planar. Ion Ni(II) mampu membentuk

senyawa kompleks dengan ligan karena ion ini mempunyai orbital d yang belum

terisi penuh oleh elektron. Orbital-orbital tersebut dapat berfungsi sebagai

penerima pasangan elektron dari ligan sehingga terbentuk senyawa kompleks jika

telah kosong karena terjadi pengaturan elektron (King, 2005).

2.5 Senyawa 2,2’-Bipiridin

Senyawa 2,2’-bipiridin adalah suatu senyawa organik dengan rumus

molekul C10H8N2 dan memiliki massa molekul sebesar 156,19. Senyawa ini juga

biasa disebut dengan 2,2’-Dipyridyl, 2,2’-Dipyridin, atau 2,2’-Bipyridyl dan biasa

dituliskan hanya dengan bipy. Senyawa ini berbentuk kristal dan mempunyai titik

leleh 69,7˚C, titik didih 272˚ - 273˚C. Senyawa 2,2’-bipiridin larut dalam air dan

akan sangat larut dalam alkohol, eter, benzene, kloroform, atau petroleum eter

(Budavari, 2001). Struktur senyawa 2,2’-bipiridin dapat dilihat pada Gambar 2.2.




Ligan bipiridin cenderung mengompleks atom pusat yang sama (Effendy, 2007).

Ligan ini dapat membentuk kompleks yang memiliki intensitas warna yang kuat

sehingga ligan ini dapat dipakai luas dalam reaksi warna pada kompleks khelat

yang stabil (Simamora, 1997).

Gambar 2.2 Struktur 2,2’-bipiridin

2.6 Ligan oksalat

Ligan oksalat merupakan salah satu ligan jembatan yang bisa

menghubungkan dua atom pusat membentuk senyawa kompleks inti ganda. Ligan

ini memiliki dua atom donor yang dapat disumbangkan ke atom pusat, yaitu atom

donor O (King, 2005). Ion-ion logam dengan ligan oksalat dapat membentuk

kompleks inti ganda homonuklir atau heteronuklir (Martak, dkk., 2009). Martak

dan Elmila, 2011 menggunakan ligan oksalat pada peningkatan sifat magnetik

kompleks polimer oksalat [N(C4H9)4][MnCr(C2O4)3] dengan menggunakan kation

organik tetrabutil amonium yang mempunyai momen magnet sebesar 7,51 BM

(Bohr Magneton).

N N




C

O

C

O

O O

2-

Gambar 2.3 Struktur ligan oksalat

2.7 Teori Pembentukan Senyawa Kompleks

Pembentukan senyawa kompleks dipelajari dalam tiga macam teori, yaitu

teori ikatan valensi (Valence Bond Theory), teori medan kristal (Crystal Field

Theory), dan teori orbital molekul (Molecular Orbital Theory).

2.7.1 Teori Ikatan Valensi (Valance Bond Theory)

Teori ikatan valensi atau Valence Bond Theory (VBT) dikemukakan oleh

Linus Pauling pada tahun 1931. Dasar teori ini adalah tumpang tindih antara

orbital ion pusat dengan orbital ligan yang menyebabkan terjadinya hibridisasi

membentuk orbital baru yang disebut orbital hibrida. Orbital hibrida ini

mempunyai sifat yang berbeda dengan orbital ion pusat dan orbital ligan.

Sebagai contoh pada ion koordinasi [NiF6]4-, pembentukan ikatan hibrida

membentuk orbital hibrida baru yang dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4.




Gambar 2.4 Pembentukan ikatan hibrida pada [NiF2005)

Koordinasi yang terbentuk adalah koordinasi oktahedral. Oleh karena ada

dua elektron pada orbital 3d yang

bersifat paramagnetis. Ion kompleks [NiF

luar (outer orbital com

bebas ligan menempati orbital 4d. Ion koordinasi ini disebut juga koordinasi spin

tinggi (high spin atau

2.7.2 Teori Medan Kristal (

Teori medan kristal dikembangkan oleh Bethe (1929) dan Van Vleck

(1931-1935). Menurut teori ini, ikatan antara atom pusat dan ligan dalam

kompleks merupakan ikatan ion, sehingga gaya

elektrostatik. Medan listrik dar

sedangkan medan dari ligan akan mempengaruhi elektron dari ion pusat.

Gambar 2.4 Pembentukan ikatan hibrida pada [NiF6]4- (Housecroft dan Sharpe,


dua elektron pada orbital 3d yang tidak berpasangan pada Ni(II), maka [NiF

sifat paramagnetis. Ion kompleks [NiF6]4- disebut sebagai koordinasi orbital

outer orbital complex) karena orbital yang digunakan oleh pasangan elektron


atau free spin) (Housecroft dan Sharpe, 2005).

2.7.2 Teori Medan Kristal (Crystal Field Theory)


1935). Menurut teori ini, ikatan antara atom pusat dan ligan dalam

merupakan ikatan ion, sehingga gaya-gaya yang ada hanya berupa gaya

elektrostatik. Medan listrik dari ion pusat akan mempengaruhi ligan sekelilingnya,


(Housecroft dan Sharpe,


tidak berpasangan pada Ni(II), maka [NiF6]4-

disebut sebagai koordinasi orbital

) karena orbital yang digunakan oleh pasangan elektron



1935). Menurut teori ini, ikatan antara atom pusat dan ligan dalam senyawa

gaya yang ada hanya berupa gaya

i ion pusat akan mempengaruhi ligan sekelilingnya,





Pengaruh medan ligan terutama pada elektron orbital d ion pusat menyebabkan

tingkat energi orbital d bertambah dan akhirnya terpisah dengan energi yang tidak

sama. Pemisahan kelima orbital d ion pusat disebut pemisahan medan kristal

(Housecroft dan Sharpe, 2005).

Pada Gambar 2.5 adalah contoh splitting orbital d dalam struktur

oktahedral.

Gambar 2.5 Pemisahan medan kristal dan penempatan elektron pada orbital d

(Huheey, 1993). Pengisian elektron pada orbital d dipengaruhi oleh kekuatan medan ligan.

Untuk ligan yang kekuatan medannya besar atau strong ligand field, pemisahan

(splitting) yang terjadi menghasilkan perbedaan energi yang besar, akibatnya

elektron akan mengisi penuh orbital yang energinya rendah sebelum mengisi

orbital yang energinya tinggi. Pada medan ligan lemah atau weak ligand field,

elektron akan mengisi kelima orbital d tanpa berpasangan lebih dahulu. Hal ini

disebabkan karena perbedaan energi orbital t2g dengan eg sangat kecil (Housecroft

dan Sharpe, 2005).




2.7.3 Teori Orbital Molekul (

Teori ini menjelaskan bahwa ikatan antara atom atau ion pusat dengan

ligan bersifat kovalen. Ikata

orbital molekul dalam

kombinasi orbital ion pusat d

diagram tingkat energi orbital molekul pada senyawa k

Gambar 2.6.

orbital logam

Gambar 2.6 Diagram tingkat energi orbital molekul pada senyawa kompleks oktahedral (House, 2008).

2.8 Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks

2.8.1 Spektrum Absorbsi Elektronik

Spektrum ultra ungu

terjadi dari hasil interaksi radiasi ultra ungu

2.7.3 Teori Orbital Molekul (Molecular Orbital Theory)


ligan bersifat kovalen. Ikatan kovalen tersebut terjadi karena adanya pembentukan

orbital molekul dalam senyawa kompleks, yaitu orbital yang terjadi dari

kombinasi orbital ion pusat dan orbital ligan (Effendy, 2007). Seba

diagram tingkat energi orbital molekul pada senyawa kompleks oktahedral pada

orbital molekul orbital ligan

ram tingkat energi orbital molekul pada senyawa kompleks oktahedral (House, 2008).

2.8 Karakterisasi Hasil Sintesis Senyawa Kompleks

ektrum Absorbsi Elektronik Senyawa Kompleks Logam Transisi

Spektrum ultra ungu-tampak disebut juga spektrum elektronik, karena

terjadi dari hasil interaksi radiasi ultra ungu-tampak dengan molekul yang


n kovalen tersebut terjadi karena adanya pembentukan

, yaitu orbital yang terjadi dari

). Sebagai contoh

ompleks oktahedral pada

orbital ligan

ram tingkat energi orbital molekul pada senyawa kompleks

Logam Transisi

tampak disebut juga spektrum elektronik, karena

tampak dengan molekul yang




mengakibatkan molekul tersebut mengalami transisi elektronik. Transisi ini pada

umumnya terjadi antara orbital ikatan atau orbital pasangan bebas dan orbital anti

ikatan. Selain itu juga karena adanya gugus berikatan rangkap atau terkonjugasi

yang mengabsorbsi radiasi elektronik di daerah ultra ungu.

Sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400-750 nm dan disebut

cahaya sinambung. Artinya cahaya yang terdiri dari semua panjang gelombang

yang mungkin terdapat dalam suatu jarak tertentu. Hubungan antara warna dan

panjang gelombang terlihat pada Tabel 2.1 yang disertai warna komplementer,

yaitu merupakan kombinasi dua warna, bila keduanya digabung akan

menghasilkan cahaya putih (Housecroft dan Sharpe, 2005).

Tabel 2.1 Spektrum Cahaya Tampak dan Warna Komplementer (Housecroft dan Sharpe, 2005)

Panjang Gelombang (nm) Warna Warna Komplementer 380-430 Violet Kuning 430-490 Biru Oranye 490-560 Hijau Merah 560-580 Kuning Violet 580-620 Oranye Biru 620-700 Merah Hijau

Pada transisi elektronik, molekul-molekul menyerap radiasi dan tereksitasi

sehingga elektron valensi bergerak dari orbital energi rendah ke orbital energi

yang lebih tinggi (Robinson, dkk., 2005).

Spektrum absorbsi senyawa kompleks disebabkan karena adanya

pembelahan orbital d oleh medan ligan, sehingga memungkinkan terjadinya

transisi elektronik dalam senyawa kompleks. Transisi elektronik inilah yang




mengakibatkan terjadinya puncak-puncak serapan pada spektrum senyawa

kompleks. Transisi elektronik yang terjadi pada senyawa kompleks antara lain

transisi d-d, perpindahan muatan, dan perpindahan elektron dalam ligan.

Pada transisi elektronik d-d, elektron tereksitasi dari orbital d yang satu ke

orbital d yang lain, misalnya dari orbital t2g ke orbital eg. Intensitas transisi d-d

relatif rendah yang disebabkan pemisahan energi d-d yang relatif kecil. Warna

larutan ion logam transisi pada umumnya diakibatkan adanya transisi d-d ini,

misalnya pada senyawa kompleks akuo, transisi d-d terjadi di daerah tampak.

Jenis transisi elektronik lainnya adalah perpindahan muatan. Pada transisi

jenis ini, elektron berpindah dari orbital ligan ke orbital ion logam dan disebut

juga Ligand to Metal Charge Transfer (LMCT). Selain itu, ada perpindahan

elektron dari orbital ion logam ke orbital ligan dan disebut juga Metal to Ligand

Charge Transfer (MLCT). Jenis transisi LMCT terjadi pada ligan yang mudah

teroksidasi dan ion logam berada pada bilangan oksidasi tinggi. Pita serapan

perpindahan muatan berada di daerah ultra ungu, sedangkan pada transisi

elektronik jenis MLCT, terjadi bila ligan mempunyai ikatan tidak jenuh dan ion

logam berada pada bilangan oksidasi rendah, misalnya senyawa kompleks Cu(II),

Fe(II), Cr(III) dengan ligan piridin, bipiridin dan fenantrolin (Huheey, 1993).

Transisi perpindahan elektron dalam ligan terjadi pada senyawa ligan

organik yang memiliki ikatan �, ikatan π, ikatan n (non bonding), anti ikatan �

(�*) dan ikatan π (π*) (Fessenden, 1992). Tingkat energi elektronik molekul

organik ditunjukkan pada Gambar 2.7




Gambar 2.7 Tingkat energi elektronik molekul organik sebagai ligan (Fessenden, 1992).

Molekul dengan elektron dalam ikatan sigma tereksitasi memerlukan

energi paling tinggi dan akan memberikan serapan pada daerah di bawah 120 nm.

Daerah ini dikenal dengan daerah ultra ungu vakum, karena pada waktu

pengukuran tidak boleh ada udara, sehingg

memberikan keterangan untuk penentuan struktur. Contoh senyawa yang

memberikan serapan di daerah ultra ungu vakum adalah CH

Senyawa berikatan rangkap dua atau tiga cukup mudah tereksitasi ke

orbital π yang lebih tinggi. Suatu transisi

orbital π-ikatan tereksitasi ke orbital

ini lebih kuat daripad

penelitian yang berhasil menggunakan uji spektrofotometer UV

senyawa kompleks [Ni(bipy)

dan 307 nm (Juric, dkk., 2009).

Tingkat energi elektronik molekul organik sebagai ligan (Fessenden, .




pengukuran tidak boleh ada udara, sehingga sukar dilakukan dan juga relatif tidak


memberikan serapan di daerah ultra ungu vakum adalah CH4.


yang lebih tinggi. Suatu transisi π� π* terjadi apabila elektron dari

ikatan tereksitasi ke orbital π-anti ikatan. Absorbsi energi dalam transisi

ini lebih kuat daripada transisi ��* (Underwood, 1999). Salah satu contoh

penelitian yang berhasil menggunakan uji spektrofotometer UV-

senyawa kompleks [Ni(bipy)3](NO3)2.6H2O memiliki panjang gelombang 245nm

dan 307 nm (Juric, dkk., 2009).

Tingkat energi elektronik molekul organik sebagai ligan (Fessenden,




a sukar dilakukan dan juga relatif tidak



* terjadi apabila elektron dari

anti ikatan. Absorbsi energi dalam transisi

* (Underwood, 1999). Salah satu contoh

-Vis adalah pada

O memiliki panjang gelombang 245nm




2.8.2 Tinjauan Umum Spektroskopi Inframerah

Radiasi inframerah adalah radiasi elektromagnetik pada daerah panjang

gelombang yang berdekatan dengan sinar tampak dengan energi yang lebih

rendah. Daerah inframerah berawal dari panjang gelombang 0,7-500 µm. Radiasi

inframerah yang terserap oleh molekul akan menyebabkan terjadinya vibrasi

(getaran). Energi inframerah adalah energi terkuantisasi. Spektrum vibrasi yang

muncul bukan sebagai garis-garis, namun sebagai pita-pita absorbsi yang

kompleks. Hal ini dikarenakan energi inframerah yang terserap selain

menimbulkan vibrasi juga menimbulkan gerakan rotasi pada molekul (pada

daerah bilangan gelombang 4000-400 cm-1) (Patnaik, 2004).

2.8.2.1 Spektrum Inframerah Senyawa Kompleks

Pada senyawa kompleks, spektrum inframerah merupakan spektrum

spesifik yang ditunjukkan oleh ikatan koordinasi yang terletak pada bilangan

gelombang lebih kecil dari 500 cm-1 (daerah sidik jari). Jumlah vibrasi senyawa

kompleks antara ion pusat dan ligan lebih sedikit daripada jumlah vibrasi ligan

bebas. Hal ini disebabkan gerakan vibrasi ligan terhambat, karena berikatan

dengan ion pusat. Frekuensi vibrasi senyawa kompleks tergantung pada jenis

ligan, ukuran atom atau ion logam , dan besarnya muatan ion logam (Robinson,

dkk., 2005). Hutchbison telah meneliti berbagai pita vibrasi dari berbagai ion

logam dengan berbagai tingkat oksidasi yang berikatan dengan ligan 2,2’-bipiridin

(Nakamoto, 2009). Salah satu contoh penelitian yang berhasil menggunakan uji

spektrum inframerah yaitu senyawa kompleks{[P(n-C4H9)4][Ni(II)Cr(III)(ox) 3]}




yang menunjukkan adanya oksalat sebagai ligan jembatan pada bilangan

gelombang 1627,8 cm-1 untuk vas(C-O), 1384,8 cm-1 untuk vs(C-O), dan 810,0 cm-

1 untuk δ(O-C-O) (Martak, dkk., 2009).

2.8.3 Sifat Kemagnetan Senyawa Kompleks

Sifat kemagnetan senyawa kompleks hasil sintesis dapat diamati

berdasarkan nilai momen magnet yang terukur serta melihat banyaknya elektron

yang tidak berpasangan untuk masing-masing senyawa kompleks. Besarnya

momen magnet suatu senyawa kompleks dapat dihitung dengan menggunakan

Magnetic Susceptibility Balances. Secara eksperimen magnetic susceptibility

ditentukan dengan Gouy balance, dimana serbuk atau larutan zat yang diteliti

digantungkan dalam sebuah tabung Gouy yang diletakkan diantara kutub-kutub

magnet yang kuat. Adapun rumus yang digunakan dinyatakan dalam persamaan

2.1.

� = ��(�−�0)109�

(2.1)

Keterangan :

C balance = 1

l = panjang sampel

R = nilai tabung dan sampel yang terbaca

R0 = nilai tabung kosong yang terbaca

m = massa sampel

Nilai ini dikonversi menjadi µeff (momen magnet) dengan persamaan :

Xm = Xg x Mr (2.2)




µeff = 2,82 √ �. " BM (2.3)

Keterangan :

µeff = momen magnet (Bohr Magneton/BM)

Mr = massa molekul relatif sampel

T = suhu (K)

(Magway, 2005).

Salah satu contoh penelitian yang berhasil menggunakan uji MSB adalah senyawa

kompleks [Ni(HMP2NBu2)2]Br2 yang memiki momen magnet sebesar 3,18 BM

(Saha, dkk., 2003).

2.8.4 Konduktometri

Kemampuan suatu larutan untuk menghantarkan listrik dapat memberikan

informasi analitik tentang larutan. Sifat yang diukur adalah daya hantar listrik

antara dua elektroda dari ion-ion dalam larutan. Semua ion dalam larutan

menyumbangkan daya hantar listrik. Daya hantar listrik digunakan untuk

memberikan analisis kualitatif, seperti kemurnian pelarut organik dan

perbandingan kualitas air minum dalam hal jumlah ion kontaminan. Untuk

mengukur daya hantar listrik pada suatu larutan menggunakan konduktometer

(Robinson, dkk., 2005).

Adapun penelitian yang telah berhasil menggunakan uji hantaran adalah

senyawa kompleks [(bipy)2RuII(LI)RuII(bipy)2](ClO4)4.2H2O yang memiliki

konduktivitas jenis sebesar 444 Λ$/&-1 cm2 mol-1, dengan ligan L adalah

piridinaldimin netral (Chakraborty, dkk., 1997).




BAB III

MET ODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Departemen Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga mulai bulan Februari sampai

dengan Juli 2012.

3.2 Bahan Penelitian

Bahan-bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini memiliki derajat

kemurnian pro analysis (p.a), meliputi garam Nikel sulfat heptahidrat, 2,2’-

bipiridin, amonium oksalat, metanol, KCl, MgCl2.6H2O, FeCl3.6H2O dan

akuabides.

3.3 Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer

Shimadzu UV 1800, Spektrofotometer Inframerah Jasco FT-IR 5300, Magnetic

Susceptibility Balance (MSB) Sherwood Scientific, Eutech Instruments CON 510

Bench Conductivity, timbangan analitis Mettler AE 200, kertas saring, mortar,

serta peralatan gelas yang biasa digunakan dalam laboratorium.




Sintesis senyawa kompleks inti tunggal Sintesis senyawa kompleks inti ganda

3.4 Diagram Alir Penelitian

Pembuatan larutan Ni(II) 10-2 M ;

2,2’-bipiridin 10-2 M ; oksalat 10-2 M Penentuan panjang gelombang maksimum (λ maks): 1. Ni(II) 10-2 M 2. 2,2’-bipiridin 10-2 M 3. oksalat 10-2 M

Penentuan stoikiometri

Penentuan stoikiometri Penentuan stoikiometri Ni(II) : bipy Ni(II) : bipy : oksalat

Sintesis senyawa kompleks

Karakterisasi : • Spektrofotometer UV-VIS

• Spektrofotometer FT-IR • Magnetic Susceptibility Balance • Muatan ion kompleks

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian




3.5 Prosedur Penelitian

3.5.1 Pembuatan Larutan Ni(II) 10 -2 M

Garam nikel sulfat heptahidrat (NiSO4.7H2O) kering ditimbang sebanyak

0,28069 gram kemudian dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml.

Setelah semua larut, dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan

dengan akuabides sampai tanda batas lalu dihomogenkan.

3.5.2 Pembuatan Larutan 2,2’-Bipiridin 10-2 M

Senyawa 2,2’-bipiridin monohidrat (C10H8N2) kering ditimbang sebanyak

0,156 gram lalu dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml. Setelah

larut,kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan

akuabides sampai tanda batas lalu dihomogenkan.

3.5.3 Pembuatan Larutan Oksalat 10-2 M

Amonium oksalat [(NH4)2C2O4] ditimbang sebanyak 0,1240 gram

kemudian dilarutkan dengan akuabides dalam gelas beker 100 ml. Setelah semua

larut dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan akuabides sampai

tanda batas lalu dihomogenkan.

3.5.4 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks) Ni(II) 10-2 M

Larutan NiSO4.7H2O 10-2 M dimasukkan dalam kuvet yang telah

disiapkan kemudian diukur panjang gelombang maksimum pada daerah dengan

panjang gelombang 200-700 nm.




3.5.5 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks) 2,2-Bipiridin 10-2 M

Larutan 2,2 bipiridin 10-2 M dimasukkan dalam kuvet yang telah disiapkan

kemudian diukur panjang gelombang maksimum pada daerah dengan panjang

gelombang 200-380 nm.

3.5.6 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum (λ maks) Oksalat 10-2 M

Larutan (NH4)2C2O4 10-2 M dimasukkan dalam kuvet yang telah disiapkan

kemudian diukur panjang gelombang maksimum pada daerah dengan panjang

gelombang 200-380 nm.

3.5.7 Penentuan stoikiometri Ni(II) : bipy dengan metode perbandingan mol

Dibuat tujuh seri campuran dari larutan Ni(II) dan larutan 2,2’-bipiridin

pada konsentrasi tertentu dengan perbandingan volume masing-masing

sedemikian rupa lalu ditambahkan akuabides sampai volumenya menjadi 3 ml.

Masing-masing campuran tersebut diukur spektrumnya. Kemudian spektrum dari

masing-masing campuran di tumpuk dan dicari panjang gelombang

maksimumnya. Setelah panjang gelombang maksimumnya ditemukan maka

diukur absorbansinya. Larutan blanko yang digunakan adalah akuabides.

Perbandingan volume masing-masing campuran tercantum pada Tabel 3.1.




Tabel 3.1 Penambahan larutan 2,2’-bipiridin 10-2 M secara bertahap ke dalam larutan Ni(II) 10-2 M dengan metode perbandingan mol.

Laru tan Volume larutan (ml) Perbandingan

No. Ni(II) 2,2'-bipiridin Ni(II) : bipy (mol) 1 0,5 0,5 1 : 1

2 0,5 1 1 : 2

3 0,5 1,5 1 : 3

4 0,5 1,75 1 : 3,5

5 0,5 2 1 : 4

6 0,5 2,5 1 : 5

3.5.8 Penentuan Stoikiometri Ni(II) : bipy : oksalat dengan metode perbandingan mol

Pada botol kaca kecil dibuat larutan dengan konsentrasi dan volume

tertentu dengan perbandingan mol Ni(II) : bipy : oksalat = 2 : 4 : 1, dan ke dalam

senyawa kompleks ini ditambahkan secara bertahap larutan oksalat dengan

konsentrasi dan volume tertentu, sehingga nilai perbandingan mol Ni(II) : bipy :

oksalat menunjukkan kemungkinan terbentuknya spesi-spesi senyawa kompleks.

Pada setiap penambahan larutan oksalat, senyawa kompleks diukur spektrumnya

pada masing-masing campuran. Kemudian di tumpuk dan dicari panjang

gelombang maksimumnya. Setelah panjang gelombang maksimumnya ditemukan

maka diukur absorbansinya. Larutan blanko yang digunakan adalah akuabides.

Jumlah mol larutan oksalat yang ditambahkan ke dalam larutan [Ni(bipy)3]2+

tercantum pada Tabel 3.2.




Tabel 3.2 Penambahan mol oksalat ke dalam larutan [Ni(bipy)3]2+.

volume larutan(ml) Larutan

ke- Ni(II) 2,2'-bipy oksalat volume total *)

1 0,1 0,3 0 5

2 0,1 0,3 0,05 5

3 0,1 0,3 0,1 5

4 0,1 0,3 0,15 5

5 0,1 0,3 0,2 5

6 0,1 0,3 0,25 5

7 0,1 0,3 0,3 5 *) penambahan H2O 3.5.9 Sintesis Senyawa Kompleks

3.5.9.1 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal

Sintesis senyawa ini dilakukan dengan menggunakan gelas beker.

Sebanyak 0,5 mmol Ni(II) dari senyawa NiSO4.7H2O dilarutkan dalam akuabides

sampai larut. Kemudian sebanyak 1,5 mmol 2,2’-bipiridin dilarutkan ke dalam

metanol sampai larut. Selanjutnya kedua larutan dicampurkan secara bersamaan di

dalam gelas beker dan dipanaskan sebentar pada suhu rendah. Kemudian larutan

ditunggu sampai dingin, lalu ditutup dengan kertas saring dan dibiarkan selama 1-

2 minggu. Kristal yang dihasilkan selanjutnya diambil dengan hati-hati.




Gambar 3.2 Proses sintesis senyawa kompleks inti tunggal

3.5.9.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda

Sebanyak 1 mmol Ni(II) dari senyawa NiSO4.7H2O dilarutkan dalam

akuabides sampai larut. Lalu sebanyak 2 mmol 2,2’-bipiridin dilarutkan dalam

metanol sampai larut. Sebanyak 0,5 mmol oksalat dilarutkan dalam akuabides

sampai larut. Kemudian larutan Ni(II) dicampurkan terlebih dahulu dengan

larutan 2.2’-bipiridin ke dalam gelas beker. Kemudian dipanaskan sebentar pada

suhu rendah dan didiamkan sampai suhu dingin. Selanjutnya ditambahkan larutan

oksalat ke dalam gelas beker yang berisi campuran larutan tadi. Lalu dipanaskan

lagi sebentar dengan suhu rendah dan diamkan sampai suhu dingin. Kemudian

endapannya disaring. Kemudian larutan ini dtutup dengan kertas saring dan

dibiarkan selama 1-2 minggu. Kristal yang dihasilkan selanjutnya diambil dengan

hati-hati.

Larutan Bipy

LarutanNi(II)

Ni(II):bipy




Gambar 3.3 Proses sintesis senyawa kompleks inti ganda

3.5.10 Prosedur Karakterisasi

3.5.10.1 Spektrum UV-VIS

Masing-masing kristal senyawa kompleks hasil sintesis dilarutkan dengan

akuabides. Selanjutnya larutan senyawa kompleks hasil sintesis ditentukan

spektrumnya di daerah UV-VIS (200-700 nm).

3.5.10.2 Spektrum Inframerah

Masing-masing padatan ligan 2,2’-bipiridin, ligan oksalat, dan senyawa

kompleks hasil sintesis dicampur dengan KBr dan dibuat pelet. Selanjutnya

seluruh padatan diukur serapan inframerahnya pada bilangan gelombang 4000-

300 cm-1.

3.5.10.3 Analisis Dengan Magnetic Susceptibility Balance

Padatan senyawa kompleks hasil sintesis ditumbuk sampai halus kemudian

dimasukkan ke dalam kuvet sampai homogen. Masing- masing padatan halus

diukur momen magnetnya menggunakan Magnetic Susceptibility Balance.

[Ni(bipy)3]2+

Oksalat




3.5.10.4 Analisis Muatan Ion Kompleks

Dengan membandingkan daya hantar listrik larutan sampel dengan larutan

standard pada konsentrasi yang sama dengan larutan sampel, maka dapat

diketahui muatan ion kompleks yang memberi dukungan pada rumus molekul

senyawa kompleks. Larutan senyawa kompleks tunggal dan ganda dibuat pada

konsentrasi 0,002 M pada labu ukur 25 ml dan pelarut akuabides. Larutan yang

digunakan sebagai standar untuk muatan +1 adalah KCl. Larutan KCl konsentrasi

0,002 M dibuat dengan melarutkan 0,0149 gram KCl dalam 100 ml akuabides

pada labu ukur 100 ml. Adapun larutan standart +2 digunakan larutan

MgCl2.6H2O. Di dalam labu ukur 100 ml dimasukkan 0,0541 gram MgCl2.6H2O

dan dilarutkan dalam 100 ml akuabides sehingga diperoleh larutan dengan

konsentrasi 0,002 M. Sedangkan larutan standart +3 digunakan larutan

FeCl3.6H2O. Di dalam labu ukur 100 ml dimasukkan 0,0406 gram FeCl3.6H2O

dan dilarutkan dalam 100 ml akuabides sehingga diperoleh larutan dengan

konsentrasi 0,002 M. Selanjutnya kelima larutan yang sudah dibuat diukur dengan

alat konduktometri sehingga diperoleh konduktivitas masing-masing larutan. Dari

konduktivitas tersebut bisa dibandingkan muatan senyawa kompleks tunggal dan

ganda dengan larutan standart (Rahadjeng, 1997).




BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Penentuan Stoikiometri Senyawa Kompleks Inti Tunggal Nikel(II)-bipy

Sebelum melakukan sintesis senyawa kompleks inti tunggal nikel(II)-

bipiridin, maka terlebih dahulu melakukan penentuan stoikiometri antara nikel(II)

dengan ligan 2,2’-bipiridin. Penentuan stoikiometri nikel(II) : bipy menggunakan

metode perbandingan mol. Hasil penentuan stoikiometri nikel(II) : bipy

menggunakan perbandingan mol tertera pada Gambar 4.1. Penentuan stoikiometri

merupakan langkah dasar sintesis sebab dari penentuan stoikiometri ini

didapatkan perbandingan mol antara nikel(II) dengan ligan 2,2’-bipiridin untuk

mensintesis senyawa kompleks inti tunggal nikel(II)-bipiridin. Pada penentuan

stoikiometri ini juga dapat diketahui jumlah ligan 2,2’-bipiridin yang terikat pada

atom pusat nikel(II). Stoikiometri senyawa koordinasi nikel(II)-bipiridin dengan

metode perbandingan mol ditentukan dari perpotongan dua garis lurus yang

terletak pada perbandingan mol bipy : Ni(II) = 3,18. Dengan demikian

perbandingan mol nikel(II) : bipy = 1 : 3,18 atau 1 : 3. Hasil penentuan

stoikiometri tersebut menunjukkan bahwa tiga mol ligan bipiridin dapat berikatan

dengan satu mol nikel(II) untuk membentuk ion kompleks [Ni(bipy)3]2+ .




Gambar 4.1 Penentuan stoikiometri bipy : Ni(II) pada 521 nm dengan metode perbandingan mol

4.2 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Tunggal Nikel(II)-bipy

Setelah penentuan stoikiometri pada senyawa kompleks inti tunggal

didapatkan maka sintesis dapat dilakukan dengan perbandingan mol nikel(II) :

bipy = 1 : 3. Kristal yang terbentuk pada sintesis senyawa kompleks inti tunggal

berwarna merah muda. Jika kristal dilihat secara fisik berbentuk persegi yang

tercantum pada Gambar 4.2a. Sedangkan pada Gambar 4.2b adalah gambar kristal

dengan perbesaran 600 kali menggunakan mikroskop ultra yang berbentuk

oktahedral.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0 1 2 3 4 5 6

Ab

sorb

an

si (λ

= 5

21 n

m)

perbandingan mol bipy : Ni(II)




a b

Gambar 4.2 Kristal hasil sintesis senyawa kompleks inti tunggal. Kristal dilihat secara fisik(a). Kristal dengan perbesaran 600x (b).

Ion [Ni(bipy)3]2+ memiliki bilangan koordinasi enam karena ligan

bipiridin merupakan ligan bidentat dan memiliki struktur ruang oktahedral.

Perkiraan struktur senyawa kompleks inti tunggal terlihat pada Gambar 4.3, yaitu

satu mol nikel(II) mengikat tiga mol 2,2’-bipiridin.

Ni

NN

N

N

N

NNN

Ni2+ 3+

Gambar 4.3 Prediksi struktur senyawa kompleks inti tunggal

4.3 Penentuan Stoikiometri Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II)-bipy-oksalat

Penentuan stoikiometri nikel(II) : bipy : oksalat menggunakan metode

perbandingan mol. Perbandingan mol stoikiometri nikel(II) : bipy : oksalat adalah




2 : 4 : 1 . Pada stoikiometri ini perpotongan kedua garis lurus pada kurva yang

terdapat pada Gambar 4.4 adalah perbandingan mol oksalat : Ni(II) = 1. Dengan

demikian perbandingan mol nikel(II) : oksalat = 1 : 1 atau 1 : 1. Hasil penentuan

stoikiometri tersebut menunjukkan bahwa dua mol nikel(II) dapat berikatan

dengan satu mol oksalat. Hasil penentuan stoikiometri oksalat : nikel(II) dapat

terlihat grafiknya pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Penentuan stoikiometri oksalat : Ni(II) pada 523 nm dengan metode perbandingan mol

4.4 Sintesis Senyawa Kompleks Inti Ganda Nikel(II)-bipy-oksalat

Setelah penentuan stoikiometri pada senyawa kompleks inti ganda

didapatkan maka sintesis dapat dilakukan dengan perbandingan mol nikel(II) :

bipy : oksalat = 2 : 4 : 1. Senyawa kompleks inti ganda ini merupakan kristal

serbuk berwarna merah muda, lebih pudar dari pada kristal sintesis senyawa

kompleks inti tunggal yang tercantum pada Gambar 4.5a. Secara fisik, ukuran

kristal sintesis senyawa kompleks inti ganda lebih kecil daripada kristal sintesis

0

0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

0,003

0,0035

0,004

0,0045

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

ab

sorb

an

si (λ

= 5

23 n

m)

perbandingan mol oksalat : Ni(II)




senyawa kompleks inti tunggal. Sedangkan pada Gambar 4.5b adalah gambar

kristal dengan perbesaran 600 kali menggunakan mikroskop ultra berbentuk

oktahedral yang bergandengan.

a b

Gambar 4.5 Kristal senyawa kompleks inti ganda. Kristal dilihat secara fisik (a). Kristal dengan perbesaran 600x (b).

Pada penentuan stoikiometri senyawa kompleks inti ganda, satu ligan

oksalat mampu mensubstitusi satu ligan bipiridin. Ligan oksalat ini terikat pada

nikel(II) melalui satu sisi koordinasi, sedangkan sisi koordinasi yang lain masih

bebas. Adanya sisi koordinasi yang masih bebas ini dapat digunakan untuk

mengikat ion logam lain sehingga dapat terbentuk senyawa kompleks inti ganda.

Sisi koordinasi pada ligan oksalat yang memungkinkan untuk berikatan dengan

ion logam adalah atom donor pasangan elektron O. Diharapkan dalam penelitian

ini terbentuk senyawa kompleks inti ganda, dengan kedudukan ligan gugus

jembatan terikat pada dua atom logam melalui atom donor pasangan elektron O.

Maka dengan demikian dapat diprediksi struktur senyawa kompleks inti ganda

yang diharapkan yang tertera pada Gambar 4.6. Pada Gambar 4.6, terlihat jelas




bahwa ligan jembatan oksalat mengikat dua atom logam pada atom donor

pasangan elektron O.

N

N

Ni

N N

OC

O

C

O

OH

NiO

NN

N

N

HO

Gambar 4.6 Prediksi struktur senyawa kompleks inti ganda

4.5 Karakterisasi dari Hasil Sintesis Senyawa Kompleks.

4.5.1 Analisis Spektra Senyawa Kompleks dengan Spektrofotometer UV-VIS

Spektra senyawa kompleks hasil sintesis diukur panjang gelombang

maksimum masing-masing di daerah sinar tampak. Pada senyawa kompleks inti

tunggal memiliki panjang gelombang maksimum 520,5 nm dan absorbansinya

adalah 0,662 sedangkan pada senyawa kompleks inti ganda memiliki panjang

gelombang maksimum 523 nm dan absorbansinya adalah 0,500. Spektrum

senyawa kompleks inti tunggal terlihat pada Gambar 4.7.




Gambar 4.7 Spektrum sintesis senyawa kompleks inti tunggal

Spektrum senyawa kompleks inti tunggal pada Gambar 4.7 berasal dari

transisi d-d. Pada transisi d-d, elektron tereksitasi dari orbital d ke orbital d yang

lain. Warna larutan ion logam transisi nikel(II) disebabkan adanya transisi d-d

yang menyerap sinar di daerah tampak. Ion kompleks [Ni(bipy)3]2+ dengan ion

nikel(II) sebagai ion pusat, memiliki konfigurasi d8 low spin dan pada keadaan

dasar memiliki simbol elektronik 3F. Ion nikel(II) yang berada dalam pengaruh

medan oktahedral maka keadaan dasar konfigurasi elektroniknya adalah 3A2g dan

keadaan tereksitasinya ada tiga macam, yaitu 3A2g�3T2g,

3A2g �3T1g,

3A2g�3T1g(P) (Brisdon, 2005). Transisi elektronik untuk ion nikel(II) dalam

medan oktahedral tertera Gambar 4.8.

Abs

orba

nsi

Panjang Gelombang




T1g

T1g

T2g

3

3

3

3

3F

3P

A2g

Gambar 4.8 Transisi elektronik ion nikel(II)

Diagram pemecahan tingkat energi pada Gambar 4.8 menunjukkan adanya

tiga transisi elektron, yang berarti diprediksi ada tiga puncak spektrum yang dapat

diamati pada daerah tampak (Missler, 2003).

Pada senyawa kompleks inti tunggal terdapat satu spektrum yang teramati

pada daerah tampak dan puncak yang terukur yaitu pada 520,5 nm dengan

absorbansi 0,662. Spektrum senyawa kompleks inti tunggal dan inti ganda

mengalami pergeseran ke arah panjang gelombang yang lebih kecil, yaitu 520,5

nm untuk senyawa kompleks inti tunggal pada Gambar 4.7 dan 523 nm untuk

senyawa kompleks inti ganda pada Gambar 4.9




Gambar 4.9 Spektrum senyawa kompleks inti ganda

Pada senyawa kompleks inti ganda, satu ligan bipiridin disubstitusi oleh

satu ligan oksalat. Proses substitusi ini menyebabkan senyawa kompleks inti

tunggal yang semula simetris menjadi kurang simetris dan membentuk senyawa

kompleks oktahedral semu atau disebut juga pseudooctahedral (Huheey, 1993).

Hal ini yang menyebabkan spektrum yang terbentuk memiliki puncak yang tidak

simetris dan nilai panjang gelombang maksimum menjadi lebih rendah. Begitu

juga dengan senyawa kompleks inti ganda yang tertera pada Gambar 4.9 transisi

yang terjadi tidak hanya dipengaruhi oleh transisi d-d, namun besar kemungkinan

dipengaruhi oleh transisi elektron dalam ligan yang menyebabkan nilai panjang

gelombang maksimumnya lebih rendah dibanding senyawa kompleks inti tunggal

(Missler, 2003).

Abs

orba

nsi

Panjang Gelombang




4.5.2 Analisis Spektra senyawa Kompleks dengan Spektrofotometer Inf ramerah (IR)

Hasil analisis spektra inframerah dari garam nikel, senyawa kompleks inti

tunggal, dan senyawa kompleks inti ganda masing-masing tertera pada Lampiran

10,11 dan 12. Spektrum spesifik yang menunjukkan adanya ikatan koordinasi

antara ion logam transisi dengan ligan 2,2-bipiridin terukur pada daerah dengan

frekuensi rendah dibawah 500 cm-1 (Nakamoto, 2009). Diduga spektrum tersebut

merupakan ikatan koordinasi Ni-N dari ligan bipiridin. Untuk senyawa kompleks

tunggal, vibrasi Ni-N dari ligan bipiridin muncul pada daerah bilangan gelombang

354,90 cm-1. Untuk senyawa kompleks inti ganda, vibrasi Ni-N dari ligan

bipiridin juga muncul pada daerah bilangan gelombang 354,90 cm-1.

Vibrasi ulur C=C aromatis dan C=N aromatis pada kedua senyawa

kompleks hasil sintesis muncul pada rentang bilangan gelombang 1597,06-

1566,20 cm-1 . Secara teoritis vibrasi C=C aromatis dan C=N aromatis muncul

pada rentang bilangan gelombang 1650-1550 cm-1 (Lambert, 1998). Vibrasi ulur

C-O dari ligan oksalat yang terkoordinasi dengan ligan nikel yang muncul di

daerah bilangan gelombang yang lebih rendah, yaitu sekitar 1118,71 cm-1 untuk

senyawa kompleks inti tunggal dan untuk senyawa kompleks inti ganda. Hal ini

disebabkan karena vibrasi ligan oksalat yang sudah terikat dengan nikel akan

menjadi lebih lemah jika dibandingkan vibrasi ligan oksalat bebas, sehingga

serapan terjadi pada frekuensi yang lebih rendah. Secara teoritis, vibrasi ulur C-O

ligan oksalat yang terkoordinasi dengan logam nikel muncul di daerah bilangan

gelombang 1100 cm-1 (Silverstein, dkk., 1991). Vibrasi ulur Ni-O pada senyawa

kompleks inti ganda muncul didaerah bilangan gelombang 385,76 cm-1. Secara




teoritis vibrasi ulur Ni-O muncul pada daerah bilangan gelombang 389 cm-1

(Nakamoto, 2009).

Vibrasi ulur O-H dari senyawa H2O yang terhidrat muncul pada senyawa

kompleks inti tunggal dan inti ganda. Vibrasi tersebut terlihat jelas dengan

ditandai adanya spektra yang lebar dan intensitas sangat kecil di daerah bilangan

gelombang sekitar 3410,15 cm-1 pada senyawa kompleks inti tunggal dan ganda.

Secara teoritis vibrasi ulur O-H terletak pada daerah bilangan gelombang 2500-

3500 cm-1 (Wade, 2006). Perbandingan spektra sintesis senyawa kompleks inti

tunggal dengan inti ganda terlihat pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Perbandingan spektra sintesis senyawa kompleks inti tunggal dengan inti ganda

Ni-O

Ni-N




4.5.3 Analisis Sifat Kemagnetan dengan Menggunakan Magnetic Susceptibility Balance

Analisis sifat kemagnetan pada garam nikel, sintesis senyawa kompleks

inti tunggal dan sintesis senyawa kompleks inti ganda terdapat pada Lampiran 16,

adapun hasilnya terangkum pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil momen magnet pada ketiga senyawa

Nama Senyawa Momen magnet (BM)

NiSO4.7H2O secara teoritis 2,83–3,93

[Ni(bipy)3]2+ 2,97

[(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+ 3,75

Berdasarkan data pada Tabel 4.1 terlihat bahwa kedua senyawa tersebut

memiliki harga momen magnet yang tidak jauh berbeda dan secara teoritis

mendekati harga momen magnet 2,83–3,93 BM (Saha, dkk., 2003). Senyawa

kompleks inti tunggal mempunyai harga momen magnet yang kecil yaitu 2,97

BM. Pada senyawa kompleks inti tunggal memiliki dua elektron bebas tidak

berpasangan. Hal ini menjelaskan bahwa ligan bipiridin tidak mampu mendesak

logam nikel(II) sehingga senyawa kompleks inti tunggal bersifat paramagnetik

dan pembentukan senyawa kompleksnya adalah outer orbital complex. Hal ini

juga disebabkan karena adanya faktor sterik atau halang rintang yang cukup besar

yang dapat mempengaruhi kestabilan senyawa kompleks yang terbentuk.

28Ni = [Ar] 3d8 4s2




Ni pada keadaan dasar

Ni2+ keadaan dasar

[Ni(bipy)3]2+

2 elektron bebas tidak berpasangan = 2 BM

Gambar 4.11 Proses pembentukan [Ni(bipy)3]2+

Sintesis senyawa kompleks inti ganda memiliki harga momen magnet

yang lebih besar daripada sintesis senyawa kompleks inti tunggal karena interaksi

dari dua logam Ni(II) yang masing-masing dikelilingi oleh dua ligan bipiridin dan

dijembatani oleh ligan oksalat memberikan efek khelat lebih besar (Martak,

2009).

28Ni = [Ar] 3d8 4s2

Ni pada keadaan dasar

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓

3d 4s 4p

3d 4s

4d 3d 4s 4p

4p

3d 4s 4p 4s 3d




Ni2+ keadaan dasar

(Ni(II)-bipy)1-ox

(Ni(II)-bipy)2-ox

Gambar 4.12 Proses pembentukan senyawa kompleks inti ganda

4.5.4 Analisis Muatan Ion Kompleks dengan Menggunakan Konduktometri

Pada analisis muatan ion kompleks, yang diukur terlebih dahulu adalah

larutan standart. Larutan standart yang dipakai adalah KCl yang mewakili muatan

+1, MgCl2 yang mewakili muatan +2, dan FeCl3 yang mewakili muatan +3. Hasil

pengukuran larutan standar yaitu pada KCl 296 µs, MgCl2 388 µs dan FeCl3 912

µs. Kemudian mengukur larutan hasil sintesis senyawa kompleks inti tunggal dan

inti ganda. Pada larutan sintesis senyawa kompleks inti tunggal hasilnya adalah

318 µs yang berarti senyawa kompleks ini bermuatan +1, karena termasuk dalam

rentang larutan standar KCl. Sedangkan pada larutan sintesis senyawa kompleks

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ xx xx ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ xx xx ↑↓

3d 4s 4p

3d 4d 4p 4s

3d 4d 4p 4s

2 buah bipiridin

oksalat

OH

2 buah bipiridin

oksalat

OH




inti ganda hasilnya adalah 837 µs yang berarti senyawa kompleks ini bermuatan

+3 karena termasuk dalam rentang larutan standar FeCl3.

Tabel 4.2 Daya hantar pada setiap larutan

Rumus Senyawa Hantaran (µs) Prediksi Tipe Elektrolit

KCl dalam akuabides 296 1 : 1 MgCl2 dalam akuabides 388 2 : 1 FeCl3 dalam akuabides 912 3 : 1

Nikel(II)-bipy 358 2 : 1 Nikel(II)-bipy-oksalat 837 3 : 1

Dengan membandingkan daya hantar larutan sampel dengan larutan

standart, terlihat bahwa sampel larutan antara senyawa kompleks inti tunggal dan

inti ganda memiliki daya hantar hasil sintesis yang berbeda. Senyawa kompleks

nikel(II)-bipiridin dengan perbandingan muatan kation : anion = 2 : 1. Sehingga

rumus senyawa kompleks inti tunggal yaitu [Ni(bipy)3]2+. Daya hantar larutan

sampel kompleks [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]y diperkirakan perbandingan

muatan kation : anion = 3 : 1. Hal ini dikarenakan hasil konduktansi senyawa

kompleks inti ganda lebih besar dari hasil konduktansi senyawa kompleks inti

tunggal (masuk dalam rentang muatan FeCl3). Dengan demikian dapat

diperkirakan rumus senyawa kompleks inti ganda yaitu

[(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

4.5.5 Analisis Komprehensif Terhadap Senyawa Kompleks Inti Tunggal dan Inti Ganda

Pada pembahasan sebelumnya dapat dilihat bahwa karakteristik

kemagnetan senyawa kompleks inti ganda meningkat cukup signifikan yaitu 3,75

BM untuk senyawa kompleks inti ganda dan 2,97 BM untuk senyawa kompleks




inti tunggal. Hal ini membuktikan bahwa senyawa kompleks inti ganda nikel(II)

memiliki sifat kemagnetan yang baik dan sesuai untuk dijadikan material

magnetik. Salah satu contoh penggunaan senyawa kompleks dalam bidang

material magnetik adalah epitaxial film dari bentuk memori magnetik bahan

Ni2MnGa. Epitaxial atau epitaksi adalah pengendapan overlayer kristal pada

substrat kristal. Dalam penelitian tersebut, material magnetik pada senyawa

kompleks nikel digunakan sebagai sensors free standing thin films atau sensor

bebas film tipis (Jacob dan Elmers, 2006).




BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan sebagai

berikut.

1. Sintesis senyawa kompleks inti ganda nikel(II)-2,2’ bipiridin dengan ligan

jembatan oksalat dilakukan dengan mensintesis senyawa kompleks inti

tunggal terlebih dahulu. Sintesis senyawa kompleks inti tunggal diperoleh

berdasarkan perbandingan mol nikel(II) : bipy = 1 : 3. Sedangkan senyawa

kompleks inti ganda disintesis berdasarkan perbandingan mol nikel(II) :

bipy : oksalat = 2 : 4 : 1.

2. Karakterisasi senyawa kompleks inti ganda meliputi analisis spekroskopi

UV-Vis, spektroskopi inframerah, analisis momen magnet, dan

konduktometri. Hasil analisis spektroskopi UV-VIS diperoleh nilai

panjang gelombang maksimumnya sebesar 523 nm. Spektrum IR senyawa

kompleks inti ganda menunjukkan bahwa ikatan Ni-N terdapat pada

daerah bilangan gelombang 354,90 cm-1, sedangkan ikatan Ni-O terletak

pada bilangan gelombang 385,76 cm-1. Analisis dengan Magnetic

Susceptibility Balance diperoleh harga momen magnet sebesar 3,75 BM.

Berdasarkan karakteristik senyawa kompleks yang diperoleh maka




senyawa kompleks inti ganda diduga memiliki rumus

[(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+.

5.2 SARAN

1. Penelitian sintesis senyawa kompleks inti ganda masih banyak yang perlu

dikembangkan dan diteliti terutama pada logam-logam transisi dengan

menggunakan dua atom yang berbeda ataupun dengan ligan yang berbeda-

beda pula.

2. Untuk dapat mengetahui terbentuknya struktur dari senyawa kompleks inti

ganda maka perlu dilakukan analisis ESR (Electron Spin Resonance)

karena aplikasinya berhubungan dengan material magnetik dan dilakukan

analisis difraksi kristal tunggal yang dilanjutkan dengan XRD

kristalografi.




DAFTAR PUSTAKA Balzani V., Juris A., Venturi M., 1996, Luminescent and Redox-Active

Polynuclear Transition Metal Complexes, Chem Rev., 96, 759-833 Brisdon, K.A., 2005, Inorganic Spectroscopic Methods, Oxford University Press

Inc., New York Budavari, S., 2001, The Merk Index : An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and

Biologicals, 13th Edition, Merck Research Laboratories Inc, New York Chakraborty, S., Munshi, P., Lahiri, K.G., 1997, Dinuclear Ruthenium(II)

Bipyridine Complexes having Non-Symmetric ', '’-Diimine Based Neutral Bridging Ligands. Synthesis, Spectroscopic and Electrochemical Properties, Thesis, Departemen of Chemistry, Indian of Institute Technology, Bombay, Mumbai-400076, India

Effendy, 2007, Perspektif Baru Kimia Koordinasi, Jilid 1, Bayumedia Publishing,

Malang Fessenden and Fessenden, 1992, Kimia Organik, Jilid 1, Edisi Ketiga, Erlangga,

Jakarta Gomez, P.C., Gil A., Korili S.A., Landazabal, P.J.I., Recarte V., Trujillano R.,

Vincente M.A., 2007, Effect of the Metal Support Interactions on the Physicochemical and Magnetic Properties of Ni Catalysts, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 316

Huheey, J.E., Keiter, E.A., Keiter R.L., 1993, Inorganic Chemistry, Principles of

Structure and Reactivity, 4th Edition, Harpercollins College Publisher, New York

House, J.E., 2008, Inorganic Chemistry, Elsevier Inc, London Housecroft, C.E., dan Sharpe, A.G., 2005, Inorganic Chemistry, 2nd Edition,

Pearson Prentice Hall, England Jacob G. dan Elmers H.J., 2006, Epitaxial Films of the Magnetic Shape

Memory Material Ni 2MnGa, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 310




Jia, H.P., Li W., Ju, F.Z., Jie, Z., 2007, Synthesis, Crystal Structure and Magnetic Properties of an Oxalate-Bridged Diiron(III) Complex {[FeIII (salapn)]2(C2O4)}, Journal of Molecular Structure, 833 (2007) 49-52

Juric, M., Planinic, P., Zilic, D., Rakvin, B., Prugovecki, B., Calogovic, D.M.,

2008, A New Heterometallic (Ni2+ and Cr3+) Complex- Crystal Structure and Spectroscopic Characterization, Journal of Molecular Structure, Volume 924-926,73-80

King, R.B., 2005, Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2nd Edition, A John

Wiley and Sons Inc, Canada Lambert J.B., Herbert F.S., David A.L., Cooks R.G., 1998, Organic Structural

Spectroscopy, Prentice Hall, United States of America Magway, 2005, Magnetic Suspectibility Balance : Instructional Manual,

Sherwood Scientific LTD., England Maulana, I., Mulyasih, Y., Hastiawan, I., 2008, Pembentukan Senyawa

Kompleks dari Logam Gadolinium dengan Ligan Asam Dietilentriaminpentaasetat (DTPA), Prosiding Skripsi, Laboratorium Anorganik, jurusan Kimia FMIPA Universitas Padjadjaran

Martak F. dan Elmila I., 2011, Peningkatan Sifat Magnetik Kompleks Polimer

Oksalat [N(C4H9)4][MnCr(C2O 4)3] dengan Menggunakan Kation Organik Tetrabutil Amonium, Prosiding Skripsi, Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Ilmu Pengetahuan Alam ITS, Surabaya

Martak, F., Onggo, D., Ismunandar., Nugroho, A.A., Mufti, N., Yamin, B.M.,

2009, Synthesis and Characterization of a Bimetallic Oxalate-Based Magnet [(C4H9)4P][M(II)Cr(ox)3] M(II) = Mn, Fe, Co, Ni, Cu , Inorganic and Physical Chemistry Group, volume (1) : 1-7

Martak, F., 2009, Studi Struktur Kompleks Ligan Karboksilat , Desertasi,

Institut Teknologi Bandung, Bandung Miessler, G.L., Tarr, D.A., 2003, Inorganic Chemistry, 3rd Edition, Prentice-Hall

International Inc, New Jersey Nakamoto, K., 2009, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination

Compounds, Part B : Application in Coordination, Organometallic and Bioinorganic Chemistry, 6th Edition, A John Wiley and Sons Inc, Canada

Patnaik, P., 2004, Dean’s Analytical Chemistry Handbook, 2nd Edition, The

McGraw-Hill Companies Inc, United States of America




Rahadjeng, S., 1997, Sintesis dan Karakterisasi Senyawa Koordinasi Inti

Ganda Krom(III)-Polipiridil dengan Ligan Gugus Jembatan 4,4’-Bipiridin dan Pirazin, Tesis, Program Pascasarjana UI, Depok

Reinoso, S., Victoria, P., Zorrilla, J.M.G., Lezama, L., Felices, L.S., and Beitia,

J.I., 2005, Inorganic-Metalorganic Hybrids Based on Copper(II)-Monosubstituted Keggin Polyanions and Dinuclear Copper(II)-Oxalate Complexes. Synthesis, X-ray Structural Characterization, and Magnetic Properties, Inorganic Chemistry, pp 9731-9742, 44 (26)

Robinson, W.J., Frame, E.M.S., Frame II, G.M., 2005, Undergraduate

Instrumental Analysis, 6th Edition, Marcel Dekker, New York Saha, C.N., Butcher, R.J., Chaudhuri, S., Saha, N., 2003, Synthesis and

Spectroscopic Characterisation of Cobalt(III) and Nickel(II) Complexes with 5-methyl-3-formylpyrazole-N(4)-dibutylthiosemicarbazone (HMPzNBu2): X-ray Crystallography of [Co(MPzNBu2)2]NO3./H2O (I) and [Ni(HMP zNBu2)2](ClO 4)2 (II), Polyhedron, 22 (2003) 383-390

Setiawan, N.C.E., 2008, Sintesis dan Karakterisasi Senyawa Kompleks dari

Ion Logam Cu2+ dengan Ligan Isokuinolin dan Ion Kompleks [Co(SCN)6]

4-, Skripsi, FMIPA, Universitas Negeri Malang Silverstein, R.M., Bassler, G.C., Morril, T.C., 1991, Spectrometric Identification

of Organic Compounds, 5th Edition, John Wiley & Sons, Canada Simamora, 1997, Studi Pengompleksan Co(II) dan Mn(II) dengan Ligan 1,10-

Fenantrolin, 4,7-Dimetil Fenantrolin dan Sianida, Sintesis dan Karakterisasi, Thesis, Jakarta, Universitas Indonesia

Sukardjo, 1992, Kimia Koordinasi, Cetakan Kedua, PT. Rineka Cipta, IKAPI,

Jakarta Svehla, G., 1996, Vogel : Buku Teks Analisis Anorganik Kuantitatif Makro dan

Semimikro, Edisi Kelima, Cetakan Kedua, Terjemahan oleh L. Setiono dan A. Hadyana P., PT. Kalman Media Pusaka, Jakarta

Svehla, G., 1996, Vogel’s Qualitative Inorganic Analysis,7th Edition, Longman,

England Underwood, A.L., dan Day, R.A., 1999, Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi

Keenam, Erlangga, Jakarta




Wade, L.G, Jr., 2006, Organic Chemistry, 6th Edition, Pearson Prentice Hall, United States of America




Lampiran 1

Spektrum larutan Ni(II) konsentrasi 5.10-2 M di daerah uv-vis

Panjang Gelombang

Ab

sorb

an

si




Lampiran 2

Spektrum larutan Ni(II)

Ab

sorb

an

si

(II) konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

Panjang Gelombang




Lampiran 3

Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

Panjang Gelombang

Ab

sorb

an

si




Lampiran 4

Spektrum larutan 2,2’-bipiridin konsentrasi 10-4 M di daerah uv-vis

Panjang Gelombang

Ab

sorb

an

si




Lampiran 5

Spektrum larutan oksalat

Ab

sorb

an

si

Spektrum larutan oksalat konsentrasi 10-2 M di daerah uv-vis

Panjang Gelombang




Lampiran 6

Spektrum stokiometri

Ab

sorb

an

si

Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)3]2+

Panjang Gelombang

+




Lampiran 7

Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti tunggal [Ni(bipy)3]2+

Panjang Gelombang

Abs

orb

ansi




Lampiran 8

Spektrum stokiometri senyawa kompleks inti ganda

[(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)

Abs

orb

ansi


Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

Panjang Gelombang





Lampiran 9

Spektrum larutan sintesis senyawa kompleks inti ganda

[(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+

Panjang Gelombang

Ab

sorb

an

si




Lampiran 10

Spektrum Inframerah (IR) NiSO4.7H2O




Lampiran 11

Spektrum Inframerah (IR) [Ni(bipy)3]2+




Lampiran 12

Spektrum Inframerah (IR) [(OH)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(OH)]3+




Lampiran 13

Spektrum Inframerah (IR) 2,2’-bipiridin




Lampiran 14

Spektrum Inframerah (IR) oksalat




Lampiran 15

Penentuan stokiometri dengan metode perbandingan mol

1. Penentuan stokiometri bipy : Ni2+ pada 521 nm dengan metode perbandingan mol

Bipy : Ni2+ (sb.x)

Absorbansi (sb.y)

1 0,006 2 0,012 3 0,021

3,5 0,024 4 0,025

4,5 0,027 5 0,029

Persamaan garis lurus :

1. Perbandingan mmol bipy : Ni2+ (1-3,5) : y = 0,00742x + 0,001881 2. Perbandingan mmol bipy : Ni2+ (4-5) : y = 0,004x + 0,009

Perpotongan kedua garis lurus pada perbandingan mmol adalah 3,18. Jadi perbandingan mmol bipy : Ni2+ = 3,18 : 1 atau 3 : 1

2. Penentuan stokiometri Ni2+ : bipy : oksalat pada 523 nm dengan metode perbandingan mol

Oksalat : Ni2+ (sb.x)

Absorbansi (sb.y)

0 0,002 0,5 0,003 1 0,004

1,5 0,004 2 0,004

2,5 0,004 3 0,004

Persamaan garis lurus :

3. Perbandingan mmol oksalat : Ni2+ (0-1) : y = 0,002x + 0,002 4. Perbandingan mmol oksalat : Ni2+ (1,5-3) : y = 0,004

Perpotongan kedua garis lurus pada perbandingan mmol adalah 1. Jadi perbandingan mmol oksalat : Ni2+ = 1 : 1 atau 1 : 1




Lampiran 16

Penentuan momen magnet senyawa kompleks hasil sintesis

Berdasarkan alat Magnetic Susceptibility Balance diperoleh nilai Xg dengan persamaan :

� =��(� − �))

10*�

Nilai ini dikonversi menjadi +eff (momen magnet) dengan persamaan :

Xm = Xg x Mr

+eff = 2,82 √ �. " BM

1. Penentuan momen magnet [Ni(bipy)3]2+

Untuk ion [Ni(bipy)3]2+ dengan Mr = 748,69 didapatkan data sebagai berikut :

Replikasi Cbalance l (cm) R0 R M (gram) T (°,) 1 1 1,7 -036 243 0,099 299 2 1 1,7 -032 249 0,0933 300

Replikasi 1:

� =1�1,7�(243 + 36)

10*.0,099= 4,7909. 10��

� = 4,7909. 10�� x 748,69 = 3,5868 . 10-3

+344 = 2,8263,5868. 10�8. 299 BM = 2,92 BM

Replikasi 2 :

� =1�1,7�(249 + 32)

10*. 0,0933= 5,1200. 10��

� = 5,1200. 10��748,69 = 3,8333. 10�8

+344 = 2,8263,8333. 10�8. 3009: = 3,029:

+344;�<� − ;�<� =2,929: + 3,029:

2= 2,979:




2. Penentuan momen magnet [(H2O)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(H2O)]3+

Untuk ion [(H2O)(bipy)2Ni(ox)Ni(bipy)2(H2O)]3+ dengan Mr = 1187,38 didapatkan data sebagai berikut :

Replikasi Cbalance l (cm) R0 R M (gram) T (°,) 1 1 1,8 -033 217 0,0873 299 2 1 1,9 -036 228 0,1041 300

Replikasi 1:

� =1�1,8�(217 + 33)

10*.0,0873= 5,1546. 10��

� = 5,1546. 10�� x 1187,38 = 6,1205 . 10�8

+344 = 2,8266,1205. 10�8. 299 BM = 3,81 BM

Replikasi 2 :

� =1�1,9�(288 + 36)

10*. 0,1041= 4,8184. 10��

� = 4,8184. 10��1187,38 = 5,7213. 10�8

+344 = 2,8265,7213. 10�8. 3009: = 3,699:

+344;�<� − ;�<� =3,819: + 3,699:

2= 3,759:




sintesis dan karakterisasi material magnetik …repository.unair.ac.id/25760/1/christianti, natalia...

Documents