Modul 2

Sintesis dan Rekristalisasi Kompleks Cr(III)

Mempelajari sintesis tiga senyawa kompleks Cr(III) dengan ligan oksalat, urea, dan asetilasetonato

Senyawa kompleks Cr(III) merupakan kompleks stabil dengan struktur oktahedral dan bersifat paramagnetik dengan momen magnet sebesar 3,87 BM, sesuai dengan jumlah elektron tidak berpasangan pada konfigurasi .

Jenis ligan (kuat atau lemah) tidak mempengaruhi sifat magnet dari kompleks Cr(III) karena ion Cr³⁺ memiliki 3 elektron d yang selalu menempati orbital tanpa berpasangan, baik dalam medan lemah maupun kuat. Namun, jenis ligan berpengaruh terhadap transisi elektronik yang dapat diamati melalui spektrum serapan UV-Vis.

Contoh Kompleks Cr(III):

  • • Kationik: , ,
  • • Anionik: (ox = oksalat)
  • • Netral:

Tiga ligan yang digunakan dalam sintesis kompleks Cr(III). Lingkaran hijau putus-putus menunjukkan atom donor yang berkoordinasi ke ion logam.

Oxalate (C₂O₄²⁻)CCOO⁻OO⁻Bidentate — 2 O donor atoms
Urea (CO(NH₂)₂)CONH₂NH₂Monodentate — O donor atom
Acetylacetonate (acac⁻)CH₃CCHCCH₃OOBidentate — 2 O donor atoms

Bidentat = ligan yang mengikat melalui 2 atom donor (oksalat: O,O; acac: O,O).

Monodentat = ligan yang mengikat melalui 1 atom donor (urea: O). Untuk membentuk oktahedral, dibutuhkan 6 ligan urea.

Kompleks 1: Kalium tris(oksalato)kromat(III)

Struktur Kompleks Tris(oksalato)kromat(III)

Struktur K3[Cr(ox)3]

Reduksi Cr(VI) → Cr(III) dengan asam oksalat

Fungsi reagen:

  • K₂Cr₂O₇: Sumber ion Cr dan K⁺.
  • H₂C₂O₄: Reduktor Cr(VI) → Cr(III) sekaligus sumber ligan oksalat.
  • K₂C₂O₄·H₂O: Sumber K⁺ tambahan dan oksalat tambahan untuk memastikan semua Cr(III) membentuk kompleks.
  • Etanol (saat pencucian): Pelarut untuk mencuci kristal karena kompleks kurang larut dalam etanol dingin dibandingkan air.

💡 Mengapa menggunakan K₂Cr₂O₇ (Cr(VI)) dan bukan garam Cr(III)?

Kompleks 2: Heksaureakromium(III) klorida trihidrat

Struktur Kompleks Heksaureakromium(III)

Struktur [Cr(ur)6]3+

Substitusi ligan langsung

Fungsi reagen:

  • CrCl₃·6H₂O: Menyediakan sumber ion Cr(III) awal yang akan disubstitusi ligannya.
  • Urea [CO(NH₂)₂]: Ligan monodentat yang akan mendesak ligan H₂O (dibutuhkan 6 molekul urea untuk membentuk geometri oktahedral).
  • HCl: Menjaga pH tetap asam agar ion Cr³⁺ tetap larut (mencegah pembentukan endapan Cr(OH)₃) selama proses pemanasan.

Kompleks 3: Tris(asetilasetonato)kromium(III)

Struktur Kompleks Tris(asetilasetonato)kromium(III)

Struktur [Cr(acac)3]

Substitusi ligan dengan bantuan urea sebagai basa

Fungsi reagen:

  • CrCl₃·6H₂O: Sumber ion Cr(III).
  • Urea [CO(NH₂)₂]: Bertindak sebagai basa tak langsung, karena saat dipanaskan menghasilkan NH₃. Amonia inilah yang membantu melepaskan proton dari asetilaseton.
  • Asetilaseton [C₅H₈O₂]: Setelah kehilangan proton, bentuk anionnya ( atau ) berkoordinasi dengan Cr(III) sebagai ligan bidentat pembentuk cincin kelat heksagonal. Dibutuhkan 3 molekul untuk mencapai bilangan koordinasi 6.

Warna kompleks Cr(III) bergantung pada jenis ligan karena perbedaan energi pemisahan medan kristal menyebabkan penyerapan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.

K₃[Cr(ox)₃]·3H₂O

Kalium tris(oksalato)kromat(III)

#2d8c7f — hijau kebiruan

[Cr(ur)₆]Cl₃·3H₂O

Heksaureakromium(III) klorida

#4a8c3f — hijau

[Cr(acac)₃]

Tris(asetilasetonato)kromium(III)

#6b2137 — marun/merah-ungu

Warna marun pada [Cr(acac)₃] menunjukkan penyerapan cahaya di daerah hijau-biru (λ lebih pendek → Δ₀ lebih besar) — acac⁻ berposisi lebih tinggi di deret spektrokimia dibanding oksalat.

Isolasi senyawa kompleks dilakukan dengan mencapai kondisi larutan jenuh:

  1. Penguapan pelarut perlahan → bibit kristal terbentuk di permukaan
  2. Pendinginan larutan → lebih banyak endapan mengkristal
  3. Penangas es / refrigerator untuk mempercepat pengendapan

Metode difusi uap digunakan untuk rekristalisasi: kristal dilarutkan dalam pelarut (air/etanol) dalam botol kecil, ditempatkan di dalam botol besar berisi anti-pelarut (etanol/aseton). Uap anti-pelarut perlahan berdifusi → menurunkan kelarutan → kristal tumbuh perlahan dengan kualitas tinggi.

Schematic of Vapor Diffusion Crystallization

Klik "Mulai Difusi Uap" untuk melihat simulasi pergerakan uap (vapor) masuk ke dalam larutan sampel hingga terbentuk kristal.

VaporSample Solution(in Good Solvent,e.g., Water)Crystals FormingVolatile Anti-solvent(e.g., Ethanol)