Pengertian dan contoh Ion Senyawa Kompleks

Senyawa Kompleks. Warna yang tampak dalam senyawa kimia tidak hanya menarik, tetapi juga memberikan pengetahuan tentang struktur dan ikatan di dalam senyawa. Logam-logam unsur transisi pada umumnya berwarna sehingga banyak digunakan, misalnya untuk pigmen cat atau kaca. Mengapa senyawa-senyawa logam transisi berwarna dan berubah warnanya jika ion atau molekul yang terikat pada logam berubah? Pertanyaan tersebut dapat dijawab melalui pembahasan senyawa kompleks dari logam-logam unsur transisi.

1. Ion Kompleks. Ion kompleks adalah senyawa ionik, di mana kation dari logam transisi berikatan dengan dua atau lebih anion atau molekul netral. Dalam ion kompleks, kation logam unsur transisi dinamakan atom pusat, dan anion atau molekul netral terikat pada atom pusat dinamakan ligan (Latin: ligare, artinya mengikat). Menurut teori asam-basa Lewis, ion logam transisi menyediakan orbital d yang kosong sehingga berperan sebagai asam Lewis (akseptor pasangan elektron bebas) dan ion atau molekul netral yang memiliki pasangan elektron bebas untuk didonorkan berperan sebagai basa Lewis. Contoh ion kompleks adalah [Fe(H₂O)₆]³⁺. Atom Fe bermuatan 3+ dengan konfigurasi elektron [Ar] 3d⁵ 4s⁰. Oleh karena atom Fe dapat mengikat enam molekul H₂O (netral), atom Fe harus menyediakan enam buah orbital kosong. Hal ini dicapai melalui hibridisasi d2sp3. Proses hibridisasinya adalah sebagai berikut. Konfigurasi atom Fe:

Konfigurasi dari ion Fe³⁺:

Oleh karena memerlukan enam orbital kosong, hibridisasi yang terjadi adalah d²sp³, yakni 2 orbital dari 3d, 1 orbital dari 4s, dan 3 orbital dari 4p. Keenam orbital d²sp³ selanjutnya dihuni oleh pasangan elektron bebas dari atom O dalam molekul H₂O.

Molekul atau ion yang bertindak sebagai ligan, yang terikat pada atom pusat, sekurang-kurangnya harus memiliki satu pasang elektron valensi yang tidak digunakan, misalnya Cl–, CN–, H₂O, dan NH₃, seperti ditunjukkan pada struktur Lewis Gambar 4.3.

Gambar 4.3 (a) Ligan H₂O (b) Ligan NH₃

Pada pembentukan ion kompleks, ligan dikatakan mengkoordinasi logam sebagai atom pusat. Ikatan yang terbentuk antara atom pusat dan ligan adalah ikatan kovalen koordinasi. Penulisan rumus kimia untuk ikatan koordinasi dalam senyawa kompleks digunakan tanda kurung siku. Jadi, dalam rumus [Cu(NH₃)₄]SO₄ terdiri atas kation [Cu(NH₃)₄]²⁺dan anion SO₄^2–, dengan kation merupakan ion kompleks. Senyawa yang terbentuk dari ion kompleks dinamakan senya a kompleks atau koordinasi. Ion kompleks memiliki sifat berbeda dengan atom pusat atau ligan pembentuknya. Misalnya, pada ion kompleks Fe(SCN)²⁺, ion SCN^– tidak berwarna dan ion Fe³⁺ berwarna cokelat. Ketika kedua spesi itu bereaksi membentuk ion kompleks, [Fe(SCN)₆]^3– warnanya menjadi merah darah. Pembentukan kompleks juga dapat mengubah sifat-sifat ion logam, seperti sifat reduksi atau sifat oksidasi. Contohnya, Ag⁺ dapat direduksi oleh air dengan potensial reduksi standar:

Ag+(aq) + e– → Ag(s) Eo = +0,799 V

Namun ion [Ag(CN)₂]^– tidak dapat direduksi oleh air sebab ion Ag⁺ sudah dikoordinasi oleh ion CN^– menjadi stabil dalam bilangan oksidasi +1.

[Ag(CN)₂]^–(aq) + e– → Ag(s) Eo = –0,31 V

2. Muatan dan Bilangan Koordinasi ion kompleks
Muatan ion kompleks adalah jumlah muatan atom pusat dan ligannya. Jika ligan suatu molekul netral, muatan ion kompleks berasal dari atom pusat. Pada senyawa [Cu(NH₃)₄]SO₄, muatan ion kompleks dapat dihitung jika muatan anion diketahui. Jika ion sulfat bermuatan 2–, ion kompleks bermuatan 2+, yaitu [Cu(NH₃)₄]²⁺. Jika ligan suatu molekul netral maka bilangan oksidasi atom pusat sama dengan muatan ion kompleks. Dalam ion [Cu(NH₃)₄]²⁺, biloks Cu sama dengan +2.

Contoh Menentukan Bilangan Oksidasi
Berapakah biloks atom pusat dalam [Co(NH₃)₅Cl](NO₃)₂?

Jawab:
Gugus NO₃ adalah anion nitrat, memiliki muatan 1–, NO₃^–. Ligan NH₃ bersifat netral, sedangkan Cl suatu anion bermuatan 1–. Oleh karena senyawa koordinasi bermuatan netral maka jumlah semua muatan harus nol.

Jadi, biloks kobalt adalah +3.

Atom dalam ligan yang terikat langsung pada atom pusat dinamakan atom donor. Misalnya, ligan NH₃ dalam ion kompleks [Ag(NH₃)₂]²⁺. Atom nitrogen dalam NH₃ adalah atom donor. Jumlah atom donor yang terikat pada atom pusat disebut bilangan koordinasi logam. Berapakah bilangan koordinasi dalam ion [Ag(NH₃)₂]²⁺? Oleh karena ada dua atom nitrogen yang terikat langsung pada Ag maka atom perak memiliki bilangan koordinasi 2. Dalam ion [Cr(H₂O)₄Cl₂]⁺, krom memiliki bilangan koordinasi 6 sebab ada enam atom yang terikat langsung. Bilangan koordinasi ion logam biasanya dipengaruhi oleh ukuran relatif ion logam dan ligan yang terikat. Jika ukuran ligan besar, boleh jadi hanya beberapa ligan yang terikat. Sebaliknya, jika ukuran ligan kecil maka jumlah ligan yang terikat pada ion logam lebih banyak. Contohnya, besi(III) dapat mengkoordinasi enam ion fluorida membentuk [FeF₆]^3–, tetapi dengan ion klorida (ion klorida lebih besar dari ion fluorida) hanya dapat mengkoordinasi sebanyak empat membentuk ion [FeCl₄]^–.

Ion kompleks yang memiliki bilangan koordinasi empat dapat berada dalam dua bentuk struktur, yaitu tetrahedral dan segiempat datar. Struktur ion kompleks tetrahedral lebih umum terdapat pada senyawa bukan transisi, sedangkan struktur ion kompleks segiempat datar banyak dijumpai dalam senyawa transisi, seperti pada platina(II) dan emas(III), juga beberapa ion kompleks dari tembaga.

Contoh Menentukan Muatan, Bilangan Koordinasi, dan Rumus Ion Kompleks
Tentukan muatan, bilangan koordinasi, dan rumus ion kompleks yang tersusun dari:
a. atom pusat Cu²⁺ dan empat buah ligan H₂O.
b. atom pusat Fe²⁺ dan enam buah ligan CN^–.

Jawab:
Muatan ion kompleks merupakan jumlah muatan atom pusat dan muatan ligan. Bilangan koordinasi adalah jumlah atom donor yang terikat pada atom pusat secara langsung. Rumus ion kompleks dituliskan dalam kurung siku. Dengan demikian, dapat ditentukan bahwa:

a. Bilangan koordinasi Cu = 4
Muatan ion kompleks = 2 + 4 (0) = +2
Rumus ion kompleks adalah [Cu(H₂O)4]²⁺
b. Bilangan koordinasi Fe = 6
Muatan ion kompleks = 2 + 6 (–1) = –4
Rumus ion kompleksnya adalah [Fe(CN)₆]₄^–

3. Ligan Polidentat (Senyawa Kelat). Ligan yang telah dibahas sebelumnya, seperti NH₃ dan Cl^– dinamakan ligan monodentat (bahasa Latin: satu gigi). Ligan-ligan ini memiliki atom donor tunggal yang dapat berkoordinasi dengan atom pusat. Beberapa ligan dapat memiliki dua atau lebih atom donor yang dapat dikoordinasikan dengan ion logam sehingga dapat mengisi dua atau lebih orbital d ion logam. Ligan seperti itu dinamakan ligan polidentat (bahasa Latin: bergigi banyak). Oleh karena ligan polidentat dapat mencengkeram ion logam dengan dua atau lebih atom donor, ligan polidentat juga dikenal sebagai zat pengkelat. Contoh ligan polidentat seperti etilendiamin (disingkat en) dengan rumus struktur pada Gambar 4.4a.

Gambar 4.4 etilendiamin

(a) Struktur etilendiamin
Ligan en memiliki dua atom nitrogen, masing-masing dengan sepasang elektron bebas yang siap didonorkan. Atom-atom donor ini harus saling berjauhan agar keduanya dapat mengkoordinasi ion logam membentuk kompleks dengan posisi berdampingan. Ion kompleks [Co(en)₃]³⁺ mengandung tiga ligan etilendiamin. Ion kompleks tersebut membentuk struktur koordinasi oktahedral dengan atom kobalt(III) sebagai atom pusatnya (Gambar 4.4b).

Gambar 4.4b

(b) Struktur ion kompleks [Co(en)₃]³⁺
Zat pengkelat seperti EDTA pada Gambar 4.4c sering digunakan dalam analisis kimia, terutama dalam menentukan kadar ion kalsium dalam air. Ion EDTA₄^– memiliki enam atom donor (4 dari gugus COO^–, 2 dari atom N). Dengan EDTA, tingkat kesadahan air dapat diukur. Dalam bidang kedokteran zat pengkelat sering digunakan untuk mengeluarkan ion logam, seperti Hg²⁺, Pb²⁺, dan Cd²⁺. Dalam sistem tubuh terdapat zat pengkelat, seperti mioglobin dan oksihemoglobin.

Gambar 4.4 Struktur EDTA

4. Tata Nama Senyawa Kompleks. Tata nama senyawa kompleks disusun berdasarkan aturan Alfred erner, pakar Kimia Swiss yang sudah bekerja meneliti senyawa kompleks lebih dari 60 tahun. Aturan penamaannya adalah sebagai berikut.
1. Tata nama untuk ligan bermuatan negatif ditambah akhiran –o, contoh:

Ligan	Nama	Ligan	Nama
F-	Fluoro	NO3–	Nitrato
Cl-	Kloro	OH–	Hidrokso
Br-	Bromo	O2–	Okso
I-	Iodo	NH2–	Amido
CN-	Siano	C2O4–	Oksalato
NO2-	Nitro	CO32–	Karbonato
ONO-	Nitrito

2. Tata nama untuk ligan netral digunakan nama molekulnya, kecuali empat ligan yang sudah dikenal umum, seperti a ua (H₂O), amina (NH₃), karbonil (CO), dan nitrosil (NO).
3. Nama ligan diurut menurut alfabetis (urutan ligan adalah pertama nama ligan negatif, nama ligan netral, dan nama ligan positif).
4. Jika lebih dari satu ligan yang sama digunakan kata depan di– (dua), tri– (tiga), tetra– (empat), dan seterusnya.
5. Jika nama ligan dimulai dengan huruf vokal untuk ligan polidentat, penomoran menggunakan awalan bis– (dua), tris– (tiga), dan tetrakis–(empat).
6. Nama ligan dituliskan terlebih dahulu diikuti nama atom pusat.
7. Jika kompleks suatu kation atau molekul netral, nama atom pusat dituliskan sama seperti nama unsur dan diikuti oleh angka romawi dalam kurung yang menunjukkan bilangan oksidasinya.
8. Jika kompleks suatu anion, penulisan nama dimulai dari kation diikuti nama anion.
9. Jika kompleks suatu anion, akhiran –at ditambahkan kepada nama induk logam, diikuti angka romawi yang menyatakan bilangan oksidasi logam.

Contoh ion kompleks berupa kation:
[Co(NH₃)₆]Cl₃ → heksaaminkobalt(III) klorida
[Pt(NH₃)4Cl₂]²⁺ → ion tetraamindikloroplatina(IV)
[Co(NH₃)₆]Cl₃ → heksaaminkobalt(III) klorida

Contoh ion kompleks yang netral:
[Pt(NH₃)₂Cl₄] → diamintetrakloroplatina(IV)
[Co(NH₃)₃(NO₂)₃] → triamintrinitrokobalt(III)
[Ni(H₂NCH₂CH₂NH₂)₂Cl₂] → diklorobis(etilendiamin)nikel(II)

Contoh ion kompleks berupa anion:
K₃[Co(NO₂)₆] → kalium heksanitrokobaltat(III)
[PtCl6]₂^– → ion heksakloroplatinat(IV)
Na₂[SnCl₆] → natrium heksaklorostanat(IV)

Contoh Penamaan Senyawa Kompleks dari Rumusnya

Apakah nama senyawa berikut.
(a) [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl;
(b) K₂[Ni(CN)₄]

Jawab:

(a) Ion kompleks adalah suatu kation bermuatan 1+.
Ligan terdiri atas 4 molekul a ua (aturan 2) dan 2 ion kloro (aturan 1).
Penulisan ligan diurut secara alfabet: tetraa ua, diikuti dikloro. Jadi, tetraa uadikloro.
Nama ligan ditulis terlebih dahulu, kemudian nama atom pusat.
Dengan demikian, nama senyawa kompleks tersebut adalah tetraa uadiklorokrom(III) klorida.
(b) Ion kompleks berupa anion bermuatan 2–.
Dengan mengikuti aturan (8): kation ditulis terlebih dahulu, kemudian anion kompleks.
Menurut aturan (9): anion ditambah akhiran –at sehingga ditulis sebagai nikelat Penulisan ligan mengikuti aturan di atas menjadi tetrasiano. Dengan demikian, nama senyawa kompleks ditulis sebagai: kalium tetrasianonikelat(II).

Contoh Menentukan Rumus Senyawa Kompleks dari Namanya
Tuliskan rumus untuk senyawa kompleks difluorobis(etilendiamin)kobalt(III) perklorat.

Jawab:
Ion kompleks mengandung dua ion fluorida, dua etilendiamin, dan kobalt dengan biloks +3. Dengan demikian, ion kompleks adalah suatu kation yang bermuatan:
(Co + 2en +2Cl–) = +3 + 0 – 2 = 1+.
Oleh karena jumlah total muatan ion kompleks 1+, ion perklorat bermuatan 1–. Dengan demikian, rumus senyawa kompleks tersebut adalah [Co(en)₂F₂]ClO₄.

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share