Hand Out 3 teori medan kristal dalam Kompleks 2022.ppt

teori ikatttan kimia anorganik

1. TEORI IKATAN DALAM
SENYAWA KOMPLEKS

2. TEORI MEDAN KRISTAL
Diusulkan oleh Bethe (1929) dan Vleck (1931 –
1935), dan mulai berkembang sekitar tahun 1951
Teori ini merupakan usaha untuk menjelaskan hal-
hal yang menjadi kelemahan dari Teori Ikatan
Valensi :
TIV tidak dapat menjelaskan warna dan spektra elektronik
dari senyawa kompleks
TIV tidak dapat menjelaskan mengapa kemagnetan
senyawa dapat berubah dengan kenaikan suhu
Teori Ikatan Valensi tidak dapat memberikan penjelasan
yang memuaskan mengapa sejumlah kompleks berada
dalam bentuk kompleks orbital luar

3. TEORI MEDAN KRISTAL
Interaksi logam – ligan murni merupakan
interaksi elektrostatik
Berlaku asumsi :
Logam ion positif, dan ligan merupakan
titik/sisi muatan negatif
Tidak ada interaksi antara orbital logam
dengan orbital ligan
Seluruh orbital d dalam ion logam bebas berada
dalam keadaan terdegenerasi dengan tingkat
energi yang sama
 adanya ligan yang memiliki medan negatif
akan merusak degenerasi

4. Bentuk Orbital d
x
x
y
z
d
xy
zy
d
yz
d
xz
y
x
d
x2-
y2 d
z2
y
x

5. Kompleks Oktahedral
Logam berada di pusat oktahedron,
dengan 6 ligan berada di sudut
M
+
L
L
L
L
L
L
X
Y
Z

Terjadi tolakan antara elektron pada orbital-
d logam dengan ligan  terjadi kenaikan
tingkat energi orbital-d

Orbital eg  berhadapan langsung
dengan ligan

Orbital t2g  tidak berhadapan
langsung dengan ligan
Terjadi pemecahan
(splitting) tingkat
energi)

6. Besarnya harga o tergantung pada jenis
∆
ligan, muatan logam pusat, jenis logam pusat
Harga o dapat ditentukan berdasarkan
∆
Spektrum Serapan UV-Vis
orbital-d terdegenerasi
d
x
2
-y
2d
z
2
d
xyd
xzd
yz
d
xyd
xzd
yz
d
x
2
-y
2d
z
2
∆
o

10Dq
0,6∆
o
0,4∆
o
Splitting orbital d atom pusat
kompleks oktahedral

7. Jika ligan adalah
ligan medan
lemah o < P
∆

Jika ligan adalah
ligan medan kuat
o > P
∆
 e
-
mengisi orbital e
g yang
kosong terlebih dahulu
sebelum berpasangan

kompleks disebut
kompleks spin tinggi

e
-
berpasangan terlebih
dahulu sebelum mengisi
orbital e
g
yang kosong

kompleks disebut
kompleks spin rendah

8. Electron Configuration in d-
Orbitals
Hund’s rule
Δ > P
low spin d
4
Δ < P
high spin d
4
pairing energy considerations
ΔP
Kompleks
oktahedral

9. Spectrochemical Series
Large Δ
Strong field
ligands
        
           
2
3 2 3 2
I Br S Cl NO F OH H O EDTA NH NO CN CO
Small Δ
Weak field ligands

10. Weak and Strong Field
Ligands
Two d
6
complexes:
Kompleks
oktahedral

11. Setiap e
-
yang menempati orbital t
2g akan
meningkatkan kestabilan kompleks 
menurunkan energi sebesar 0,4 o
∆
Setiap e
-
yang meningkatkan orbital e
g

akan menurunkan kestabilan kompleks 
menaikkan energi sebesar 0,6 o
∆
Crystal Field Stabilization Energy (CFSE) = -
0,4 o + 0,6 o
∆ ∆
Kompleks
oktahedral

12. Kompleks Segiempat
PlanarLogam pusat dengan konfigurasi d
8
 t
6
2g
e
2
g
elektron pada orbital d
x
2
-
y
2
mengalami tolakan
dari empat ligan, e- pada orbital d
z
2
mengalami
tolakan dari dua ligan
Orbital d
x
2
-
y
2
mengalami kenaikan tingkat
energi yang relatif lebih tinggi dibandingkan
orbital d
z
2
Jika ∆E lebih besar dibandingkan P
(energi untuk memasangkan e-),
maka elektron akan menempati
orbital d
z
2

13. Kompleks menjadi
lebih stabil dengan
pengisian elektron ke
orbital d
z
2
yang
energinya lebih rendah
Orbital d
x
2
-
y
2
kosong
X
Y
Z

Ligan pada sumbu z
mengalami tolakan yang
sangat kuat

Ligan dapat mendekat
sepanjang sumbu x dan y
tanpa mengalami tolakan
yang cukup signifikan

14. SPLITTING ORBITAL-d ATOM PUSAT DENGAN
MEDAN YANG BERBEDA

15. The Energy Levels of d-orbitals in Crystal Fields of Different Symmetries

16. Komples Tetrahedron
Orientasi ruang dari kompleks
tetrahedral dapat dihubungkan
sebagai suatu kubus
Y
X
Y
Z

Sumbu x; y; z mengarah pada titik tengah
dari sisi kubus
Orbital e
g berada di sepanjang sumbu x; y;
z
Orbital t
2g
berada diantara sumbu x; y; z

Ligan berada di antara sumbu x; y; z

17. 20_459
–
–
–
–
–
–––
–
–
dz
2 dx
2 – y
2
dxy dyzdxz
(a) (b)
Tetrahedral Complexes

18. Ligan berada lebih
dekat dengan arah
orbital t
2g daripada
orbital e
g
, meskipun
tidak tepat berimpit
Kenaikan energi orbital
t
2g lebih besar
dibandingkan
kenaikan energi orbital
e
g
Y
X
Y
Z
Pemecahan tngkat energi orbital yang terjadi
berkebalikan dengan pemecahan energi yang
terjadi pada kompleks oktahedral

19. Harga t lebih
∆
kecil
dibandingkan
o, karena
∆
jumlah ligan
lebih sedikit,
dan arah
datangnya ligan
tidak tepat
berimpitan
dengan arah
orbital
d
xyd
xzd
yz
d
z
2d
x
2
-y
2
0,4∆
t
0,6∆
t
∆
t

Setiap e
-
di orbital e
g meningkatkan kestabilan dengan
menurunkan energi sebesar 0,6
∆
t dan setiap e
-
pada
orbital t
2g menurunkan kestabilan dengan menaikkan
energi sebesar 0,4
∆
t


CFSE
tetrahedral
= -06 ne
g + 0,4 nt
2g

20. Δ
t
= 4/9Δ
o

21. Color and the Colors of
Complexes
Absorb Orange
See Blue
Absorb Red
See Green

22. Analisis dengan UV-Vis

24. Effect of ligands on the colors of
coordination compounds

25. [V(H
2
O)
6
]
2+
[V(H
2
O)
6
]
3+
[Cr(NH
3)
6]
3+
[Cr(NH
3)
5Cl]
2+s

27. I
-
< Br
-
< SCN
-
~Cl
-
< F
-
< OH
-
~ ONO
-
< C
2
O
4
2-
< H
2
O<
NCS
-
< EDTA
4-
< NH
3
~ pyr ~ en < phen < CN
-
~ CO
Mn
2+
< Ni
2+
< Co
2+
< Fe
2+
< V
2+
< Fe
3+
< Co
3+
< Mn
3+
<
Mo
3+
< Rh
3+
< Ru
3+
< Pd
4+
< Ir
3+
< Pt
4+

28. 28
The color that we see is the color that
is not absorbed, but is transmitted.
The transmitted light is the
complement of the absorbed light.
Numbers are nm
So if red light is mainly absorbed the
color is green; if green light is mainly
absorbed, the color is red.

29. “red
absorption”
“violet
absorption”
“looks green”
“looks yellow
Color of complexes depend on the value of 
0
= h= E

30. 30
In real systems there are regions
of different light absorptions
leading to a wide range of colors

31. Internal Energy of
Molecules
E
total=E
trans+E
elec+E
vib+E
rot+E
nucl
E
elec: electronic transitions (UV, X-ray)
E
vib
: vibrational transitions (Infrared)
E
rot: rotational transitions (Microwave)
E
nucl: nucleus spin (nuclear magnetic
resonance) or (MRI: magnetic resonance
imaging)

32. UV/VIS
Vacuum UV or Far UV
(λ<190 nm )

34. Distorsi Jahn-Taller
Jika penataan e- dalam orbital logam simetris,
semua ligan mengalami tolakan yang setara
Jika penataan e- tidak simetris, beberapa ligan
akan mengalami tolakan yang lebih besar
dibandingkan ligan lainnya
simetris
asimetris
t
2g
e
g
Penataan e
-
yang asimetris pada orbital e
g
memberikan
pengaruh yang lebih signifikan terhadap sterokimia
kompleks
e
gt
2g

35. Jika orbital d
z
2 berisi lebih banyak elektron
ligan pada sumbu z mengalami tolakan yang
lebih besar  terjadi perpanjangan
sepanjang sumbu z  elongasi tetragonal
Jika orbital d
x
2-
y
2 berisi lebih banyak elektron
 ligan pada sumbu x dan y mengalami
tolakan yang lebih besar  terjadi
perpanjangan sepanjang sumbu x dan y 
kompresi tetragonal

Teorema Jahn- Taller :
molekul non linear yang berada dalam keadaan
terdegenarasi tidaklah stabil dan akan mengalami
distorsi untuk memecahkan degenerasi tersebut