ATOM PUSAT Co2+ (d7) DENGAN KONFIGURASI LOW SPIN DALAM SENYAWA KOMPLEKS Co-EDTA

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012

C - 293

ATOM PUSAT Co2+ (d7) DENGAN KONFIGURASI LOW SPIN DALAM SENYAWA KOMPLEKS Co-EDTA

Co2+ (d7) CENTRAL ATOM WITH LOW SPIN CONFIGURATION IN Co-EDTA

COMPLEX COMPOUND

Gladys Ayu Paramita1, Irmina Kris Murwani2 1,2Jurusan Kimia, FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

e-mail: [email protected] AbstrakSintesis padatan kompleks Co(II)-EDTA berwarna ungu kemerahan pada pH 4 melalui reaksi antara kobalt klorida heksahidrat dan asam etilendiamintetraasetat (H4EDTA) telah dilakukan. Nilai rasio Co : EDTA = 1 : 1 diperoleh dari metode variasi kontinu dan perbandingan molar. Karakterisasi senyawa kompleks hasil sintesis dengan spektroskopi UV-Vis diperoleh pada panjang gelombang maksimum 466 nm, sedangkan dengan spektroskopi FT-IR didapatkan puncak pada 455 cm-1 yang merupakan penunjuk vibrasi Co-N. Nilai momen magnetik () senyawa kompleks tersebut sebesar 1,12 BM, sebagai indikasi senyawa kompleks low spin d7 dengan satu elektron tunggal pada atom pusat Co2+. Kata kunci: Koblat (II), etilendiamintetraasetat (EDTA), spektra Co-EDTA, kompleks low spin Abstract.Purple reddish solid of Co-EDTA complex has been synthesized at pH 4 from cobalt chloride hexahydrate and ethylenediaminetetraacetic acid (H4EDTA). Mol ratio complex Co : EDTA = 1 : 1 has been obtained by continue variation and molar ratio method. Complex characterization using UV-Vis spectroscopy has been obtained at maximum wavelength 466 nm, whereas using FT-IR spectroscopy the absorption band of Co-N vibration appear on 455 cm-1. Magnetic moment () of this complex was found 1,12 BM, as indication of d7 low spin complex with one unpaired electron in Co2+ central atom. Keyword: Koblat (II), etilendiamintetraasetat (EDTA), Co-EDTA spectra, low spin complex. PENDAHULUAN Senyawa koordinasi atau senyawa kompleks merupakan senyawa yang penting dalam kehidupan. Pembentukannya melibatkan ikatan kovalen koordinasi antara atom logam dengan atom nonlogam. Logam yang membentuk senyawa kompleks umumnya merupakan logam-logam golongan transisi salah satunya adalah Co. Menurut Houghton (1979), logam Co memiliki sifat asam Lewis dalam bentuk senyawa kompleksnya. Berdasarkan hal tersebut senyawa kompleks Co banyak diaplikasikan sebagai katalis dalam beberapa reaksi (Mekhemer dkk., 1999; Liu dkk., 2008; Vigier dkk., 2009; Llias dkk., 2010). Salah satu senyawa kompleks stabil adalah senyawa kompleks yang membentuk khelat dengan ligannya dan memiliki struktur

yang rigid. Ligan pengkhelat yang digunakan dalam penelitian ini adalah etilendiamintetraasetat (EDTA). Menurut Satroutdinov dkk. (2000), ligan EDTA merupakan agen pengkhelat yang membentuk senyawa kompleks sangat stabil dengan ion logam divalent (Co2+) dan terlarut dalam air (Tarasov, 2011).

Berdasarkan hal tersebut, pada penelitian ini disintesis dan dikarakterisasi senyawa kompleks Co(II)-EDTA. Senyawa kompleks ini juga dihitung nilai momen magnetiknya untuk memperkirakan struktur yang terbentuk. Senyawa kompleks Co(II)-EDTA selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai katalis.


C - 294

METODE PENELITIAN Alat dan bahan

Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: CoCl26H2O (SAP, 97%), H4EDTA atau Tritiplex II (Merck, 99%), CH3COOH (Merck, 100%), etanol absolut (Merck, 99,9%), dan akuades. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: peralatan gelas, hot plate, magnetic stirrer, oven, pH meter, spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometer FT-IR, X-Ray Diffarction (XRD), dan Magnetikic Susceptibility Balance (MSB). PROSEDUR Penentuan panjang gelombang maksimum, pH optimum dan rumus senyawa kompleks Co2+ dan EDTA4- dengan perbandingan mol 1 : 1 direaksikan dalam bentuk larutan dan diukur absorbansinya pada rentang panjang gelombang 400-700 nm. Selain itu juga diukur absorbansi pada panjang gelombang maksimum untuk berbagai pH dengan penambahan larutan asam asetat.

Senyawa kompleks Co(II)-EDTA ditentukan rumus molekulnya dengan metode variasi kontinu dan metode rasio molar (Sawyer dkk, 1984). Sintesis dan karakterisasi Senyawa Kompleks Co(II)-EDTA

Sintesis padatan senyawa kompleks Co-EDTA dilakukan melalui reaksi Co2+ dengan EDTA4- pada pH optimum dengan jumlah mol sesuai dengan rumus pembentukan senyawa kompleks. Hasil reaksi berupa larutan homogen dipanaskan pada suhu 90C hingga jenuh kemudian didinginkan pada suhu kamar dan dibiarkan sampai terbentuk kristal. Kristal yang terbentuk dicuci dengan etanol absolut dan dikeringkan. Kristal kompleks Co(II)-EDTA yang diperoleh dikarakterisasi dengan XRD dan FT-IR. Momen magnetik kristal Co(II)-EDTA diukur menggunakan Magnetic Susceptibility Balance (MSB). Nilai R yang diperoleh

digunakan untuk menentukan nilai momen magnetiknya (). Nilai momen magnetik kompleks Co(II)-EDTA dibandingkan dengan senyawa Co2O4. HASIL DAN PEMBAHASAN Panjang gelombang maksimum dan pH optimum senyawa kompleks Co(II)-EDTA

Senyawa kompleks Co(II)-EDTA memiliki panjang gelombang maksimum sebesar 466 nm. Hasil pengukuran maks tersebut dapat digunakan untuk mengukur harga 10 Dq senyawa kompleks yang terbentuk. Dari perhitungan diperoleh harga 10 Dq senyawa kompleks Co(II)-EDTA sebesar 256,71 kJ/mol. Harga 10 Dq ini menunjukkan besarnya energi pembentukan kompleks (Huheey, 1993). pH 4 merupakan pH optimum pembentukan senyawa kompleks Co(II)-EDTA. Menurut Xue dan Traina (1996) senyawa kompleks Co(II)-EDTA dalam air terbentuk pada pH asam karena pada pH basa akan terbentuk endapan Co(OH)2 yang mempunyai Ksp rendah dan dapat mengganggu pembentukan senyawa kompleks. Rumus senyawa kompleks Co(II)-EDTA ditentukan dengan dua metode yaitu variasi kontinu dan rasio molar yang masing-masing ditampilkan pada gambar 1 dan gambar 2.

Gambar 1. Kurva variasi kontinu senyawa Kompleks Co(II)-EDTA


C - 295

Gambar 2. Kurva rasio molar senyawa kompleks Co(II)-EDTA

Hasil yang sama diperoleh dari kedua metode tersebut yaitu perbandingan mol antara Co dan EDTA pada senyawa kompleks Co(II)-EDTA sebesar 1 : 1. Sehingga Senyawa kompleks Co(II)-EDTA dapat ditulis sebagai [Co(EDTA)]2-. Karakterisasi padatan senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- Hasil karakterisasi padatan senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- dengan XRD dan FT-IR disajikan masing-masing pada Gambar 3 dan Gambar 4. Pada Gambar 3 dibandingkan difraktogram senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- dan senyawa CoCl26H2O sebagai sumber Co2+, agar dapat diketahui perubahan yang terjadi akibat pembentukan senyawa kompleks.

Gambar 3. Difraktogram senyawa CoCl26H2O dan senyawa kompleks [Co(EDTA)]2-

Pada difraktogram terlihat bahwa puncak-puncak senyawa CoCl26H2O muncul pada 2 yang berbeda dengan puncak-puncak dari senyawa kompleks [Co(EDTA)]2-. Perbedaan ini menunjukkan bahwa senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- terbentuk dengan struktur yang berbeda dengan CoCl26H2O sebagai prekursornya. Karakterisasi dengan FT-IR menunjukkan hal yang sama dengan XRD. Karakterisasi dilakukan pada bilangan gelombang 300 - 4000 cm-1 untuk mengetahui gugus fungsi senyawa kompleks dan interaksi yang terjadi antara logam dan ligan. Spektra FT-IR senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- ditunjukkan pada gambar 4.

Pada spektra [Co(EDTA)]2- terdapat serapan yang merupakan vibrasi ulur gugus OH yang menunjukkan adanya H2O pada daerah 3387 cm-1. Hasil ini menunjukkan bahwa padatan kompleks yang terbentuk mengandung molekul air. Puncak pada bilangan gelombang 2970 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi ulur C-H dari gugus CH2 pada EDTA. Pada daerah spektra 900-1200 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi ulur C-C dan C-N.

Gambar 4. Spektra FT-IR senyawa kompleks [Co(EDTA)]2-


C - 296

Pita serapan gugus karboksilat COO- yang terikat secara kovalen muncul pada daerah bilangan gelombang 1620 dan 1651 cm-1 sesuai dengan Faulques dkk. (1998). Vibrasi ulur C-O muncul di daerah bilangan gelombang 1320-1210 cm-1. Interaksi antara logam dengan ligan ditunjukkan pada serapan di daerah bilangan 420 600 cm-1 seperti yang ditulis oleh Nakamoto (1978). Serapan Co-N muncul pada bilangan gelombang 455 cm-1. Momen magnetik senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- Nilai momen magnetik dapat digunakan untuk mengetahui sifat kemagnetikan dan jumlah elektron tidak berpasangan suatu ion logam dalam senyawanya. Nilai momen magnetic () hasil pengukuran senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- adalah 1,21 BM. Secara teoritis hasil ini menunjukkan ada satu elektron tunggal pada orbital d ion logam Co dalam senyawa kompleks tersebut. Hasil ini memperkuat dugaan bahwa dalam senyawa kompleks hasil sintesis, ion logam Co berada pada bilangan oksidasi 2+ (Huheey dkk., 1993). Oleh karena itu dapat digambarkan hibridisasi d2sp3 dalam pembentukan senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- dengan Co sebagai ion logam d7 sebagai berikut:

Gambar 5. Hibridisasi senyawa kompleks [Co(EDTA)]2-

Satu elektron tunggal yang terdapat pada Co2+ berpindah ke tingkat orbital yang lebih tinggi (di luar ketentuan hukum Pauling, tetapi dianggap berpindah ke 5s) sehingga terjadi hibridisasi inner orbital d2sp3 (Miessler dkk., 2004). Ligan EDTA yang terkoordinasi pada logam pusat Co2+ menimbulkan medan ligan kuat sehingga terbentuk low spin complex. Hibridisasi yang dihasilkan dapat menggambarkan bahwa

senyawa kompleks [Co(EDTA)]2- mempunyai struktur oktahedral. Pengukuran momen magnetik juga dilakukan pada padatan oksida Co yang disintesis dengan prekursor yang sama dengan pembentukan kompleks, agar dapat diketahui bilangan oksidasi Co yang dihasilkan.

Nilai momen magnetik senyawa oksida logam Co2+ adalah 3,93 BM. Nilai ini mendekati nilai teoritis untuk logam Co2+ dengan orbital d7 high spin yaitu 3,88 BM. Ion logam Co2+ dalam senyawa oksida Co2O4 memiliki tiga elektron tunggal. Berdasarkan hal tersebut dapat dilihat bahwa bilangan oksidasi logam Co sebesar 2+ dan tidak berubah ketika dikomplekskan dengan EDTA. Namun terjadi perubahan medan ligan akibat pengaruh ligan EDTA, seperti yang diamati oleh Souvi dkk. (2010). Struktur senyawa Co2O4 ditunjukkan pada gambar 6.

CoO

CoO

OO

Gambar 6. Struktur senyawa Co2O4 (Souvi dkk., 2010).

KESIMPULAN 1. Senyawa kompleks Co-EDTA dapat

disintesis pada pH 4 dan perbandingan mol logam terhadap ligan 1 : 1 dan memiliki panjang gelombang maksimum 466 nm.

2. Berdasarkan nilai momen magnetik senyawa kompleks Co-EDTA diperkirakan memiliki struktur oktahedral.

DAFTAR PUSTAKA Faulques, Eric, Dale L.Perry, S.Lott, J.D.

Zubkowski, dan E.J. Valente, 1998, Study of Coordination and Ligand Ctructure in Cobalt-EDTA Complexes with Vibrational Microspectroscopy, Spectrochimica Acta Part A, 54, 869-878.

Houghton, R.P, 1979, Organometallic Compounds, John Willey and Sons, New York.

Huheey, E.James, Ellen A.Keiter, dan Richard L. Keiter, 1993, Inorganic Chemistry,


C - 297

Harper Collins College Publisher, New York.

Llias, M.A., E.Le Guludec, L.Mariey, J. van Gestel., A. Travert, L.Oliviero, dan F.

Mauge, 2010, Effect of EDTA Addition on The Structure and Activity of The Active Phase of Cobat-molybdenum Sulfide

Hydrotreatment Catalysts, Catalysis Today, 150, 179-185.

Liu, Feng Jun, Liu, Yuan, dan Liang Fu Peng, 2008, Aromatization of Methane by Using Propane as Co-reactant Over Cobalt and Zinc-impregnated HZSM-5 Catalysts, Journal of Molecular Catalysis A : Chemical, 280, 7-15.

Mekhemer, G.A.H., Abd-Allah, H.M.M., dan S.A.A.Mansour, 1999, Surface Characterization of Silica-supported Cobalt Oxide Catalysts, Colloids and Surfaces A : Phsycochemical and Engineering Aspects, 160, 251-259.

Miessler, Gary L, dan Donald A.Tarr, 2004, Inorganic Chemistry 3rd Edition, Pearson Education Inc., Singapura.

Nakamoto K., 1978, Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compound, Third Edition., John Wiley and Sons Inc, New York.

Satroutdinov, Aidar D., Emiliya G. Dedyukhina, Tatyana I. Christyakova, Margarete Witschel, Igor G. Minkevich, Valery K. Eroshin, dan Thomas Egli, 2000, Degradation of Metal-EDTA Complexes by Resting Cells of the Bacterial Starin DSM 9103, Environ. Sci. Technol., 34, 1715-1720.

Sawyer, D.T, Heineman W.R., Beebe J.C., 1984, Chemistry Experiments for Instrumental Methods, John Willey and Sons, New York.

Souvi, Ould Sidi, Delphine Danset, Mohammad E. Alikhani, dan Laurent Manceron, 2010, Formation and Structure of Co2O4 : A Combined IR Matrix Isolation and Theoritical Study, J. Phys. Chem. A., 114, 11399-11407.

Tarasov, Konstantin, Patricia Beaunier, Michel Che, Eric Marceau, dan Ynling Li, 2011, Genesis of Supported Crabon-coated Co Nnaoparticles with Controlled Magnetic Properties, Prepared by Decomposition of Chelate Complexes, JJ Nanopart Res., 13, 1873-1887.

Vigier, De Oliveira K., J.Barrault, dan Y.Pouilloux, 2009, Cis-trans Isomerization of Methyl cis-9-octadecenoate in The Presence of Cobalt Tin Catalysts, Journal of Molecular Catalysis A : Chemical, 306, 102-106.

Xue, Yuan dan Samuel J. Traina, 1996, Oxidation Kinetics of Co(II)-EDTA in Aqueous and Semi-Aqueous Geothite Suspensions, Environ. Sci. Technol., 30, 1975-1981.

Documents

ATOM PUSAT Co2+ (d7) DENGAN KONFIGURASI LOW SPIN DALAM SENYAWA KOMPLEKS Co-EDTA