Penentuan Bilangan Koordinasi Kompleks Tembaga II

I.           JUDUL PERCOBAAN

Penentuan Bilangan Koordinasi Kompleks Tembaga II

II.         TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan bilangan koordinasi kompleks dengan bahan CuCl₂  2 H₂O

III.       LANDASAN TEORI           

Senyawa yang tersusun atas satu atom pusat, biasanya logam atau kelompok atom seperti VO, VO₂, dan TiO yang dikelilingi oleh sejumlah anion atau molekul netral disebut senyawa kompleks. Anion atau molekul netral disebut senyawa kompleks. Anion atau molekul netral yang memiliki atom pusat atau kelompok atom itu disebut dengan ligan. Jika ditinjau dari sistem asam-basa lewis, atom pusat atau kelompok atom dalam senyawa kompleks tersebut bertindak sebagai asam lewis, sedangkan ligannya bertindak sebagai basa lewis. Ikatan yang terjadi antara ligan dan atom pusat merupakan ikatan kovalen koordinasi. Sehingga senyawa kompleks disebut pula senyawa koordinasi. Jumlah muatan kompleks ditentukan dari penjumlahan muatan ion pusat dan jumlah muatan ligan yang membentuk kompleks (Ramlawaty, 2005; 1).

Senyawa molekular yang mengandung logam transisi blok d dan ligan yang disebut senyawa koordinasi. Bilangan koordinasi ditentukan oleh ukuran atom logam pusat, jumlah elektron d, efek sterik ligan. Dikenal kompleks dengan bilangan koordinasi antara 2 dan 9. Khususnya kompleks bilangan koordinasi 4 sampai 6 adalah yang paling labil secara elektronik dan secara geometri dan kompleks dengan bilangan koordinasi 4-6 yang paling banyak dijumpai (Anonim, 2010).

Menurut anonim (2010) kompleks dengan berbagai bilangan koordinasi dideskripsikan menjadi enam bagian:

1.       Kompleks bilangan koordinasi dua

2.       Kompleks bilangan koordinasi tiga

3.       Kompleks bilangan koordinasi empat

4.       Kompleks bilangan koordinasi lima

5.       Kompleks bilangan koordinasi enam

6.       Kompleks bilangan koordinasi lebih tinggi dari enam

Proses pembentukan senyawa kompleks koordinasi adalah perpindahan satu atau lebih pasangan elektron dari ligan ke ion logam. Jadi, ligan bertindak sebagai pemberi elektron dan ion logam sebagai penerima elektron. Sebagai akibat dari perpindahan kerapatan elektron ini, pasangan elektron menjadi kepunyaan bersama antara ion logam dan ligan, sehingga terbentuk ikatan pemberi penerima elektron. Keadaan-keadaan antara mungkin saja terjadi, namun jika pasangan elektron itu terikat kuat pada kedua sarah tersebut, maka ikatan kovalen sejati dapat terbentuk. Bergantung pada susunan elektronnya, ion logam dapat menerima sejumlah pasangan elektron, sehingga ion logam itu dapat berikatan koordinasi dengan sejumlah ligan. Jumlah ligan yang dapat diikat oleh ion logam itu disebut bilangan koordinasi senyawa kompleks (Sunarya, 2003; 184).

Pada beberapa senyawa kompleks koordinasi, ikatan antara ion logam dan ligan tidak begitu kuat. Bila dilarutkan dalam air, senyawa-senyawa kompleks yang memiliki bilangan koordinasi lebih dari satu berlangsung secara bertahap dalam penambahan ligan satu persatu. Mula-mula sekali terbentuk senyawa kompleks 1:1 antara ion logam dan ligan, kemudian 1:2 dan seterusnya. Misalnya pembentukan senyawa kompleks antara ion tembaga dan ligan NH₃ (Atkins, 1997; 186).

Bilangan koordinasi menyatakan jumlah ruangan yang tersedia disekitar atom atau ion pusat dalam apa yang disebut bulatan koordinasi, yang masing-masingnya dapat dihuni satu ligan (monodentat). Bilangan koordinasi untuk ion tembaga dalam [Cu(NH₃)₄]²⁺ adalah 4. Kristal CuCl₂. 6H₂O dan kristal CuSO₄. 5H₂O adalah kristal yang berhidrat atau mengikat air, sehingga jika dilarutkan dalam pelarut air akan menyebabkan kristal Cu²⁺ berhidrat menjadi lebih banyak dilingkupi oleh air (proses sulvasi), sehingga pembentukan senyawa kompleks Cu (II) akan sulit dan berlangsung lambat. Namun apabila kristal berhidrat tersebut dilarutkan dalam pelarut yang mengikat hidrat , seperti alkohol 96%, maka proses pembentukan senyawa kompleks Cu (II) akan lebih mudah dan berlangsung cepat. Ammonia merupakan ligan netral yang penting yang membentuk kompleks dengan ion logam (Tim Dosen, 2010; 25).

IV.      ALAT DAN BAHAN

A.      Alat

1.       Buret 50 mL 2 buah

2.       Gelas kimia 100 mL 3 buah

3.       Batang pengaduk

4.       Gelas ukur 10 mL dan 50 mL

5.       Pipet gondok 10 mL

6.       Pipet ukur 25 mL

7.       Erlenmeyer 100 mL 3 buah

8.       Neraca analitik

9.       Spatula

10.   Kaca arloji

11.   Labu ukur 100 mL

12.   Thermometer 110^oC

13.   Klem dan statif

14.   Ball pipet

15.   Corong biasa

16.   Botol semprot

17.   Pipet tetes

B.      Bahan

1.       Alcohol 96%

2.       Aquades

3.       NH₄OH 17 M

4.       Kristal CuCl₂. 2H₂O

5.       Kristal Na₂B₄O₇

6.       Tissue

7.       Larutan HCl

8.       Indicator metal orange

9.       Indicator pp

V.        PROSEDUR KERJA

1.       Penentuan Bilangan Koordinasi Kompleks dengan Bahan CuCl₂ . 2H₂O

a.       Pembuatan Larutan CuCl₂ 0,5 M danLarutan NH₃

1.       Membuat 50 mL larutan CuCl₂ 0,5 M dalam gelas kimia 100 mL dengan melarutkan 4,30 gram kristal CuCl₂ . 2H₂O dalam 50 mL alkohol 96%.

2.       Membuat 50 mL larutan NH₃5,1 M dalam gelas kimia 100 mL dengan mengencerkan 15 mL larutan NH₄OH 17 M dalam 35 mL larutanalkohol 96%.

b.      StandarisasiLarutan NH₃

1.       Dibuat 100 mL larutan Na₂B₄O₇ 0,05 N secara kuantitatif, dengan cara melarutkan 1,90 gram kristal Na₂B₄O₇ . 10 H₂O dengan aquades, kemudian mengencerkan secara kuantitatif sampai tanda batas pada labu ukur 100 mL.

2.       Mengisi buret dengan cuplikan HCl dan memipet 10 mL larutan Na₂B₄O₇ dan memasukkan kedalam labu erlenmeyer kemudian menambahkan 2 tetes indikator metil jingga. Menitrasilarutan Na₂B₄O₇ sampai warnanya berubah. Mengulangi sebanyak tiga kali.

3.       Dengan ball pipet, mengambil 10 mL larutan NH₃ dan memasukkan kedalam erlenmeyer. Kemudian menambahkan 2 tetes indikator pp dan menitrasi dengan menggunakan HCl sampai larutan menjadi tidak berwarna. Melakukan titrasi sampai minimal 3 kali.

2.       Penentuan Bilangan Koordinasi Kompleks Cu(NH₃)²⁺ dengan metode titrimometri

A.      Mengisi buret dengan larutan NH₃ yang telah distandarisasi, lalu memipet 10 mL larutan CuCl₂ secara kuantitatif dan memasukkan kedalam labu erlenmeyer 100 mL.

B.      Melakukan penambahan larutan NH₃ dari dalam buret kedalam erlenmeyer yang berisi 10 mL larutan CuCl₂ secara bervariasi, sesuai dengan perbandingan mol antara mol NH₃ dan mol Cu²⁺ dalam tahapan reaksi pembentukan kompleks secara perhitungan teoritis.

C.      Dalam setiap penambahan  NH₃ mengamati dan mencatat perubahan suhu dan warna larutan yang terbentuk (pengamatan suhu dan warna dilakukan sebelum penambahan NH₃).

VI.      HASIL PENGAMATAN

1.       PenentuanBilanganKoordinasiKompleksdenganBahanCuCl₂ . 2H₂O

A.      PembuatanLarutan CuCl₂ 0,5 M danLarutan NH₃

4,30 g CuCl₂ . 2H₂O (biru) + 50 mL alkohol 96% (bening)             50 mL larutan CuCl₂ (hijautua).

15 mL larutanNH₄OH (bening) + 35 mL alkohol 96% (bening)            50 mL larutan NH₃ (bening).

B.      StandarisasiLarutan NH₃

1,90 gram Na₂B₄O₇ . 10 H₂O (putih) ^{diencerkan dengan aquades} 100 mL larutan Na₂B₄O₇

10 mL larutan Na₂B₄O₇ (bening) + 2 tetes indikator MO     larutan berwarna jingga  ^{dititrasi 3 kali} larutan berwarna mera hmuda.

Adapun volume titran yang dipakai:

V₁= 0,8 mL; V₂= 0,8 mL; V₃= 0,8 mL

10 mL larutan NH₃ (bening) + 2 tetes indikato rpp (bening)    larutan berwarna ungu ^{dititrasi menggunakan HCl}  larutan tak berwarna (bening).

Adapun vulome titran yang dipakai adalah:

V₁= 14,70 mL

V₂= 14,80 mL

V₃= 14,60 mL

2.       Penentuan Bilangan Koordinasi Kompleks Cu(NH₃)²⁺ dengan metode titrimometri

10 mL larutan CuCl₂ (hijau tua) ^{dititrasi dengan NH3}   data sebagai berikut:

No	Perlakuan	Volume NH3 (mL)	Suhu (oC)	Warna
1	Titrasi I	2,73	31	Biru kehijauan
2	Titrasi II	5,46	33	Biru
3	Titrasi III	8,19	34	Biru tua
4	Titrasi IV	10,92	35	Biru tua
5 6	Titrasi V Titrasi  VI	13,65 16,38	32 31	Biru tua Biru tua

VII.    ANALISIS DATA

1.       Konsentrasi CuCl₂

Dik: m CuCl₂ . 2 H₂O           = 4,30 gram

       Mm CuCl₂ . 2 H₂O        = 170,5 gmol^-1

       Volume                       = 50 mL = 0,05 L

Dit: M CuCl₂ =

Peny:

M CuCl₂  =

M CuCl₂ =

M CuCl₂ =

M CuCl₂ = 0,4988 M

2.       NormalitasNa₂B₄O₇

V₁ . M₁ = V₂ . M₂

50 mL . 17 M = V₂ . 8,5 M

V₂ = 100 mL

N = n . M

N Na₂B₄O₇ =

N Na₂B₄O₇ =

N Na₂B₄O₇ = 0,0988 N

3.       NormalitasHCl

N_HCl =

N_HCl = 1,248 N

4.       Normalitas NH₃

N_NH3=

N_NH3 = 1,834 N

5.       Volume NH₃ yang harusditambahkan

Mmol CuCl₂~mmol NH₃

MmolCuCl₂ . 2 H₂O =

MmolCuCl₂ . 2 H₂O =

MmolCuCl₂ . 2 H₂O = 0,025 mol

Untuk V_NH3

mmol NH₃ =

V NH₃ =

V NH₃ =

V NH₃ =

Jadi volume NH₃ yang harus ditambahkan dalam setiap titrasi adalah 2,73 mL

VIII.         PEMBAHASAN

Pada penentuan bilangan koordinasi kompleks Cu (II) menggunakan bahan CuCl₂.2H₂O yang dilarutkan menggunakan larutan alkohol 96%. Larutan alkohol ini nantinya akan mengikat air yang ada pada kristal sehingga menghasilkan CuCl₂ yang berwarna hijau. Dari hasil analisis data maka diperoleh konsentrasi CuCl₂ yaitu 0,9409 M. Adapun persamaan reaksinya,yaitu:

            CuCl₂.H₂O (s^{)            C2H5OH}               CuCl₂ (aq) + H₂O (aq)

Selanjuutnya dilakukan juga pembuatan NH3 dari NH4OH 17 M. NH4OH ini juga diencerkan dengan menggunakan alcohol 96% yang juga berfungsi  untuk mengikat air. Persamaan reaksi yang terjadi, yaitu:

            NH4OH (aq)       ^C2H5OH      NH3(aq) + H2O (l)

Larutan NH3 yang terbentuk terlebih dahulu distandarisasi untuk menentukan konseentrasi larutan yang sebenarnya. Standarisasi larutanNH3 dilakukan dengan menggunakan titran larutan HCl, di mana larutan HCl ini juga terrlebih dahulu distandarisasi dengan menggunakan larutan Na2B4O7 yang dibuat dari kriistal Na2B4O7.H2O. Dari hasil analisi data diperoleh normalitas dari Na2B4O7 0,0988 N. larutan Na2B4O7 merupakan larutan standar primer sedangkan laruutan HCl merupakan larutan standar sekunder yang muddah mengalami perubahan dalam penyimpanan. Selanjutnya memipet 10 ml kemudian menambahkan indicator MO yang bertujuan untuk menentukan titik akhir titrasi yang ditandai dengan perubahan warna dari kuning menjadi merah mudah. Indikator MO digunakan sebagai indicator sebab larutan yang dititrasi bersifat asam, sehingga harus digunakan indicator yang bersifat basa. Dari hasil analisis data diperoleh Normalitas HCl sebesar 1,248 N.Persamaan reaksi yang terjadi :

     Na2B4O7.10H2O + 2HCl                            2NaCl + 4H3BO3 + 5H2O

            Larutan  HCl yang telah diketahui konsentrasinya dipakai untuk standarisasi larutan NH3 dengan cara memipet 10 ml larutan NH₃ kemudian menambahkan indicator PP yang bertujuan untuk menentukan titik akhir titrasinya yang ditandai dengan perubahan warna dari warna ungu muda menjadi bening. Dari standarisasi tersebut konseentrasi dapat ditentukan yaitu sebesar 1,834 N. Adapun persamaan reaksinya ,yaitu

            NH₃      +      HCl                  NH₄CL

Pada penentuan bilangan koordinasi kompleks [Cu(NH₃)]²⁺ dilakukan dengan menggunakan metode titrimometric. Metode titrimometri merupakan metode titrasi yang menggunakan perubahan suhu untuk menetukan titik akhir titrasi dari suatu reaksi volumetric. Dalam percobaan ini, dilakukan penambahan NH₃ (ligan) secara bertahap sesuai dengan perbandingan mol Cu²⁺ yaitu sebesar 2,73 ml. Jadi, volume NH3 yang harus dalam perbandingan 1:1 yaitu 2,73 ml. begitu pula dengan penambahan NH₃ sampai  perbandingan 1:6 harus dengan kelipatan volume yang diperoleh (2,73 ml).

Untuk Cu²⁺ : NH₃ (1:1) suhu yang diperoleh 31⁰C dan berwarna biru kehijauan. Untuk perbandingan (1:2) suhu yang diperoleh 33⁰C dan berwarna biru. Untuk perbandingan (1:3) suhu yang diperoleh 34⁰C dan berwarna biru tua.  Untuk perbandingan (1:4) suhu yang diperoleh 35⁰C dan berwarna biru tua. Suhu yang diperoleh naik terus sampai perbandingan (1:4) pada proses pergantian ligan. Hal ini telah sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa suhu semakin meningkat hingga penambahan empat kalinya. Untuk perbandingan  (1:5) suhu yang diperoleh 33⁰C dan berwarna biru tua dan untuk perbandingan (1:6) suhu yang diperoleh 32⁰C dan berwarna biru tua. Hal ini  telah sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa Cu²⁺  hanya dapat mengikat empat ligan tau hanya memiliki bilangan koordinasi empat.

IX.       KESIMPULAN DAN SARAN

A.      Kesimpulan

1.       Konsentrasi larutan CuCl₂, Na₂B₄O₇, HCl, dan NH₃      masing-masing 0,4980 M, 0,0988 M, 1,248 M dan 1,834 M.

2.       Bilangan koordinasi Cu²⁺ adalah empat yang menunjukkan bahwa ion pussat Cu²⁺ hanya mampu menyediakan empat ruanng untuk ditempati ligan NH₃

B.      Saran

Diharapkan agar menghitung volume NH₃ dengan cermat agar hasil yang didapatkan sesuai dengan teori.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Bilangan Koordinasi dan Struktur. (http://www.chem-is-try.org/bilangan_koordinasi/).

Atkins. 1997. Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Ramlawati. 2005. Kimia Anorganik Fisik. Makassar: FMIPA UNM.

Sunarya, Yayan. 2003. Ikatan Kimia. Bandung: JICA.

Tim Dosen Kimia Anorganik. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik. Makassar: jurusan kimia  FMIPA UNM.