Ion Kompleks Tetraaminkarbonatonikel (III)

Judul Percobaan
Ion Kompleks Tetraaminkarbonatonikel (III)


Tujuan Percobaan
Mempelajari cara pembuatan, cara pemurnian, dan karakterisasi ion kompleks [Ni(NH3)4CO3]+

Landasan Teore
Suatu ion kompleks didefinisikan sebagai ion yang tersusun dari atom pusat yang mengikat secara koordinasi sejumlah ion atau molekul netral. Ion atau molekul netral sebagai spesies terikat pada atom pusat dalam suatu ion kompleks biasanya dinamakan ”ligan”. Spesies ini memiliki satu pasang atau lebih elektron bebas dan berperan sebagai donor pasangan elektron pada pembentukan ikatan koordinasi (Tim Dosen Kimia Anorganik, 2010 : 22).
Dalam Pelaksanaan analisis anorganik kualitatif, banyak digunakan reaksi-reaksi yang menghasilkan pembentukan kompleks. Suatu ion (atau molekul) kompleks terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat itu. Jumlah relatif komponen-komponen ini dalam kompleks yang stabil nampak mengikuti stoikiometri yang sangat tertentu, meskipun tidak dapat ditafsirkan dalam lingkup konsep valensi yang klasik. Atom pusat ini ditandai oleh bilangan koordinasi adalah 6 (Seperti dalam kasus Fe2+, Fe3+, Zn2+, Cr3+, Co3+, Cd3+), kadang-kadang 4 (Cu2+, Cu+, Pt2+), tetapi bilangan-bilangan 2(Ag+) dan 8 (beberapa ion dari golongan platinum) juga terdapat (Svehla, 1990 : 95).
Senyawa yang tersusun atas satu atom pusat, biasanya logam atau kelompok atom seperti VO, VO2, dan TiO yang dikelilingi oleh sejumlah anion atau molekul disebut senyawa kompleks. Anion atau molekul netral yang mengelilingi atom pusat atau kelompok atom itu disebut ligan. Jika ditinjau dari sistem asam-basa lewis, atom pusat atau kelompok atom dalam senyawa kompleks tersebut bertindak sebagai asam Lewis, sedangkan linggannya bertindak sebagai basa Lewis. Ikatan yang terjadi antara ligan dan atom pusat merupakan ikatan kovalen koordinasi sehingga senyawa kompleks disebut juga senyawa koordinasi. Jumlah ligan yang mengelilingi atom pusat menyatakan bilangan koordinasi. Jumlah muatan kompleks ditentukan dari penjumlahan muatan ion pusat dan jumlah muatan yang membentuk kompleks (Ramlawati, 2005 : 1).
Zat padat dapat dibedakan antara zat padat kristal dan amorf. Dalam kristal, ataom atau molekul penyusun memiliki struktur tetap (tetapi dalam amorf tidak) dan titik leburnya pasti. Zat padat memiliki volume dan bentuk tetap. Ini disebabkan karena molekul-molekul dalam zat padat menduduki tempat yang gelap dalam kristal. Molekul-molekul zat padat juga mengalami gerakan namun sangat terbatas (Anonim, 2010).
Ion-ion dan molekul-molekul anorganik sederhana seperti NH3, CN-, Cl-, H2O membentuk ligan monodentat, yaitu satu ion atau molekul menempati salah satu ruang yang tersedia di sekitar ion pusat dalam bulatan koordinasi, tetapi ligan bidentat (seperti ion dipiridil). Rumus dan nama beberapa ion kompleks adalah sebagai berikut :
[Fe(CN)6]4+ heksasianoferrat (II)
[Fe(CN)6]3- heksasianoferrat (III)
[Cu(NH3)4]2+ tetraamintembaga (II)
[Cu(NH3)4]3- tetraaminkuprat (III)
[Co(CO)4]3- tetrakarbonilkobaltat (III)
[Ag(CN)2]- disianoargentat (I)
[Ag(S2O3)2]3- ditiosulfatoargentat (I)
Dari contoh-contoh ini, kaidah tatanama nampak jelas (Oxtoby, 2007 ; 97).
Bilangan koordinasi menyatakan jumlah ruangan yang tersedia sekitar atom atau ion pusat dalam apa yang disebut bulatan koordinasi, yang masing-masing dapat dihuni satu ligan (monodentat). Susunan logam-logam sekitar ion pusat adalah simetris. Jadi, suatu kompleks dengan satu atom pusat dengan bilangan koordinasi 6, terdiri dari ion pusat, dipusat suatu oktahedron (Svehla, 1985 ; 56).
Karena kebanyakan reaksi dimana kompleks terbentuk berlangsung larutan air, salah satu reaksi yang sangat mendasar untuk dipelajari dan dipahami adalah dimana molekul-molekul air disekeliling kation dalam larutan air dipindahkan dari kulit koordinasi dan diganti oleh ligan lain masuk disini adalah kasus dimana ligan yang baru semata-mata molekul lain, yakni reaksi pertukaran air. Dengan beberapa pengecualian misalnya [Cr(H2O)6]3+, [Rh(H2O)6]3+ reaksi tersebut sangat cepat dan harus dipelajari dengan metode relaksasi (Cotton, 1989 : 168).
Molekul ataupun ion yang bertindak sebagai ligan umumnya mengandung suatu ligan atom elektronegatif, seperti nitrogen, oksigen, atau salah satu halogen. Ligan yang hanya memiliki satu pasang elektron menyendiri misalnya NH3 dikatakan unidentat. Ligan yang memiliki dua gugus yang mampu membentuk dua ikatan dengan atom sentral disebut bidentat. Salah satu contoh adalah etilendiamina, NH2CH2CH2NH2 dimana dua atom nitrogen ini memiliki pasangan elektron menyendiri. Ion tembaga (II) membentuk suatu kompleks dengan dua molekul etilendiamina cincin yang dibentuk oleh interaksi sebuah ion logam dengan dua gugus fungsional dalam ligan yang sama disebut cincin sepit, molekul organiknya adalah zat penyepit dan kompleks itu disebut senyawa sepit

Alat dan Bahan
Alat
Gelas kimia 100 mL 2 buah
Gelas Kimia 250 mL 2 buah
Gelas ukur 10 mL 1 buah
Gelas ukur 50 mL 1 buah
Batang pengaduk 2 buah
Lampu spiritus 1 buah
Kaki tiga dan kasa asbes 1 buah
Erlenmeyer 250 mL 1 buah
Corong biasa 1 buah
Botol semprot 1 buah
Kaca arloji 2 buah
Pipet tetes
Neraca analitik
Kulkas

Bahan
Ni(NO3)2.6H2O (nikel (II) nitrat heksahidrat) padat
(NH4)2CO3 (ammonium karbonat)
NH4OH (ammonium hidroksida) pekat
H2O2 30% (hidrogen peroksida)
H3O+ (aquadest)
Aluminium foil
Es batu
Kertas saring
Korek api
Tissu

Cara Kerja
Menimbang 7,5 gram kristal Ni(NO3)2.6H2O kemudian melarutkannya dalam 15 mL aquadest hingga diperoleh larutan nikel yang homogen.
Menimbang 10 gram kristal (NH4)2CO3 dan melarutkannya dengan 30 mL aquadet kemudian menambahkan 30 mL NH4OH pekat hingga terbentuk larutan homogen
Mencampurkan larutan (2) ke dalam larutan nikel
Menambahkan secara perlahan-lahan 4 mL H2O2 30% ke dalam larutan
Memanaskan larutan kemudian menambahkan 2,5 gram (NH4)2CO3 sedikit demi sedikit saat proses pemanasan.
Mengaduk larutan selama proses pemanasan dan menjaga larutan agar tidak mendidih
Menghentikan pemanasan saat volume larutan telah menjadi ± 50 mL
Menyaring larutan hasil pemanasan kemudian filtrat dibiarkan dalam air es
Menyaring larutan (jika terbentuk kristal) kemudian mencucinya dengan aquadest dan etanol.

Hasil Pengamatan
7,5 gram Ni(NO3)2.6H2O + 15 mL Aquadest  larutan 1 (hijau)
10 gram (NH4)2CO3 + 30 mL aquadest + 30 mL NH4OH pekat  larutan 2 (bening)
Larutan 1 (hijau) + larutan 2 (bening)  larutan biru tua diaduk dan dipanaskan larutan biru tua 50 mL + endapan hijau disaring larutan biru tua

Analisis Data
Dik : m Ni(NO3)2.6H2O = 7,5 gram
m (NH4)2CO3 = 10 gram
Mm Ni(NO3)2.6H2O = 290,71 g/mol
Mm (NH4)2CO3 = 96 g/mol
Mm [Ni(NH3)4CO3]+ = 249,71 g/mol
Dit : m [Ni(NH3)4CO3]+ ......?
Peny :
"n Ni" ("NO3" )"2.6H2O = " "m Ni" ("NO3" )"2.6H2O" /"Mm Ni" ("NO3" )"2.6H2O" "= " "7,5 gram" /(290,71 gram/mol)=0,026 mol
n "(NH4)2CO3 = " (m (NH4)2CO3)/(Mm (NH4)2CO3)= (10 gram)/(96 gram/mol)=0,104 mol

Ni3+ + (NH4)2CO3  [Ni(NH3)4CO3]+
mula-mula : 0,026 mol 0,104 mol -
bereaksi : 0,026 mol 0,026 mol 0,026 mol
sisa : - 0,076 mol 0,026 mol
maka,
m [Ni(NH3)4CO3]+ = n x Mm
= 0,026 mol x 249,71 gram/mol
= 6,492 gram


Pembahasan
Ion kompleks didefinisikan sebagai ion yang tersusun dari atom pusat yang mengikat secara koordinasi sejumlah ion atau molekul netral. Dalam percobaan ini, ion kompleks [Ni(NH3)4CO3]+ akan dibuat dari senyawa asal garam nikel, Ni(NO3)2.6H2O. pertama-tama kristal garam Ni(NO3)2.6H2O dilarutkan dengan aquadest agar dapat terionisasi menjadi ion-ion penyusunnya. Pada proses pelarutan Ni(NO3)2.6H2O, akan terjadi penggantian molekul-molekul NO3- dengan molekul H2O membentuk kompleks [Ni(H2O)6]2+ sehingga larutan menjadi berwarna hijau. Reaksi yang terjadi :
Ni(NO3)2.6H2O  [Ni(H2O)6]2+ + 2NO3-
Selanjutnya, dibuat pula campuran kristal (NH4)2CO3 yang dilarutkan dengan aquadest untuk membebaskan NH4+ dan CO32- menurut reaksi :
(NH4)2CO3  2NH4+ + CO32-
Larutan ini berfungsi sebagai penyedia ligan amin (NH3) dan karbonato (CO32-). Selanjutnya ditambahkan dengan NH4OH pekat yang berfungsi untuk memperkuat spesi ligan amin (NH3). Reaksi yang terjadi yaitu :
2NH4+ + CO32- + 2NH4OH  4NH3 + H2CO3 + 2H2O
Selanjutnya campuran yang terbentuk ini ditambahkan ke dalam larutan nikel yang kemudian membentuk larutan berwarna biru tua. Pada proses ini, terjadi pendesakan ligan H2O oleh NH3 sehingga terjadi penggantian ligan H2O dengan NH3. Hal ini karena H2O merupakan ligan lemah sedang NH3 merupakan ligan kuat. Adapun reaksi yang terjadi, yaitu :
[Ni(H2O)6]2+ + 4NH3  [Ni(NH3)4]2+ + 6H2O
[Ni(NH3)4]2+ + H2O + H2CO3  [Ni(NH3)4CO3]+ + 2H2O
Setelah itu larutan ditambahkan dengan H2O2 30% yang berfungsi untuk mengoksidasi Ni2+ menjadi Ni3+. Reaksi yang terjadi, yaitu :
Ni2+ + H2O2  Ni3+ + 2H2O + O2
Setelah itu larutan dipanaskan perlahan-lahan sambil diaduk. Pengadukan berfungsi untuk mempercepat reaksi karena akan mempercepat terjadinya tumbukan antar partikel-partikel penyusunnya. Pemanasan berfungsi untuk menguapkan H2O yang ada pada larutan. Dalam hal ini, H2O merupakan spesi yang tidak diperlukan dan merupakan spesi pengganggu dalam pembentukan ion kompleks [Ni(NH3)4CO3]+ karena H2O dapat menghasilkan ligan OH- yang dapat menghambat pembentukan ion kkompleks [Ni(NH3)4CO3]+. Selain itu, H2O dalap melarutkan kristal yang terbentuk karena kristal yang terbentuk bersifat mudah larut dalam air.
Selama pemanasan, ditambahkan sedikit demi sedikit (NH4)2CO3 untuk penyempurnaan atau memperkuat spesi ligan amin (NH3). Pemanasan dijaga agar tidak mendidih. Hal ini dilakukan agar NH3 tidak ikut menguap. Hal ini karena, jika NH3 menguap maka ligan NH3 yang diharapkan pada percobaan tidak tersedia lagi sehingga kompleks yang diinginkan tidak terbentuk.
Pemanasan dilakukan sampai volume larutan 50 mL kemudian disaring dan filtratnya didiamkan di dalam lemari es. Namun, pada percobaan ini tidak terbentuk kristal. Hal ini disebabkan karena cara pengadukan dan pemanasan yang kurang baik.
Adapun struktur [Ni(NH3)4CO3]+ sebagai berikut
NH3
NH3 O
Ni3+ C = O
NH3 O

NH3

Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Dari hasil percobaan, dapat disimpulkan bahwa ion kompleks [Ni(NH3)4CO3]+ dapat dibuat dari Ni(NO3)2.6H2O dan (NH4)2CO3. Kristal [Ni(NH3)4CO3]+ dapat dimurnikan dengan cara dicuci dengan air dan etanol.

Saran
Sebaiknya proses pemanasan dan pengadukan dilakukan dengan hati-hati agar diperoleh kristal yang diharapkan

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Interaksi Antar Bahan Terlarut. Http://benito.staff.ugm.ac.id/interaksi%20antar%20bahan%20terlarut.html diakses pada 18 Mei 2010.
Cotton, Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press.
Oxtoby. 2001. Kimia Modern. Jakarta : Erlangga.
Ramlawati. 2005. Buku Ajar Kimia Anorganik Fisik. Makassar : Jurusan Kimia, FMIPA, UNM.

Svehla. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro Bagian 1. Jakarta : PT Kalman Media Pustaka.
Tim Dosen Kimia Anorganik. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik. Makassar : Laboratorium Kimia, FMIPA, UNM.
Underwood dan Day. 2005. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga.