Modul 6

Pengukuran Spektrum UV-Vis dan Penentuan Nilai Δ₀

Memahami teori medan kristal, menghitung energi pemisahan medan kristal, dan mengurutkan kekuatan ligan

Dalam medan oktahedral, interaksi elektrostatik antara ion logam transisi dengan ligan menyebabkan orbital d terbelah menjadi dua tingkat energi:

  • (triplet) — energi lebih rendah:
  • (doublet) — energi lebih tinggi:

Perbedaan energi antara dan disebut energi pemisahan medan kristal (atau 10 Dq).

Faktor yang mempengaruhi Δ₀:

  1. Muatan ion logam (semakin tinggi → Δ₀ semakin besar)
  2. Ukuran ion logam (periode 2nd > 1st → Δ₀ lebih besar)
  3. Jenis ligan (deret spektrokimia)

Ion Cr³⁺ memiliki konfigurasi . Dalam medan oktahedral, ketiga elektron menempati orbital — masing-masing satu per orbital, tanpa berpasangan (sesuai aturan Hund).

Pemisahan Medan Kristal Oktahedral — Cr³⁺ (d³)

Ion Bebas5 orbital dterdegenerasiMedan Oktahedraldz²dx²−y²eg+0.6Δ0Barycenterdxydxzdyzt2g−0.4Δ0Δ0Cr³⁺ (d³): 3 elektron tidak berpasangan → paramagnetik

Dari diagram Tanabe-Sugano untuk ion , merupakan keadaan dasar (ground state). Transisi elektronik yang diamati pada Cr³⁺:

  • — puncak serapan pada λ terbesar (energi terendah) → digunakan untuk menghitung Δ₀
  • — puncak serapan pada λ lebih kecil

💡 Mengapa transisi yang diamati adalah ⁴A₂g → ⁴T₂g dan ⁴A₂g → ⁴T₁g(F)?

Tahap 1: Isi 3 elektron ke dalam orbital d untuk mencari Simbol Term Bebas (Free Ion) keadaan dasar ion Cr³⁺. Klik kotak orbital (dari kiri) untuk memasukkan/mengeluarkan elektron tunggal.

+2
+1
0
-1
-2

Nilai \text

Tempatkan 3 elektron lagi.
(Isi orbital dengan nilai L terbesar terlebih dahulu untuk ground state)

Diagram Tanabe-Sugano menggambarkan energi keadaan elektronik (E/B) sebagai fungsi dari kekuatan medan kristal (Δ/B). Untuk ion seperti Cr³⁺, keadaan dasar adalah (dari suku ).

Diagram Tanabe-Sugano — d³ (Cr³⁺)

Klik atau geser pada diagram untuk memilih nilai Δ/B dan melihat energi setiap keadaan.

010203040010203040506070Δo/BE/Boctahedral d³⁴F⁴P²G²H⁴A₂g⁴T₂g⁴T₁g⁴T₁g²Eg²T₁g²T₂g²A₁g²T₂g²T₁g²Eg
Kuartet (spin-allowed)
Doublet (spin-forbidden)

Kekuatan ligan menentukan besarnya . Ligan medan kuat menyebabkan pemisahan yang lebih besar, sedangkan ligan medan lemah menghasilkan pemisahan yang lebih kecil.

Spectrochemical Series

Weak field → Strong field (left to right). Highlighted = ligands used in this practicum.

← Weak field (small Δ₀)Strong field (large Δ₀) →
I⁻Br⁻Cl⁻F⁻OH⁻C₂O₄²⁻ureaH₂ONCS⁻acac⁻pyNH₃enphenNO₂⁻CN⁻CO

Masukkan (nm) dari setiap spektrum UV-Vis untuk menghitung .

Rumus:

K₃[Cr(ox)₃]·3H₂O

— Oksalat (C₂O₄²⁻)
209.82

Absorbed

Yellow

570 nm

→

Appears as

Blue-violet

[Cr(ur)₆]Cl₃·3H₂O

— Urea
202.03

Absorbed

Orange

592 nm

→

Appears as

Blue

[Cr(acac)₃]

— Asetilasetonato (acac⁻)
219.45

Absorbed

Yellow-green

545 nm

→

Appears as

Violet

Urutan Kekuatan Ligan (berdasarkan Δ₀):

Urea(202.0)
<
Oksalat (C₂O₄²⁻)(209.8)
<
Asetilasetonato (acac⁻)(219.4)

Ligan dengan Δ₀ lebih besar → medan lebih kuat → menyerap cahaya pada λ lebih kecil.

Warna suatu larutan kompleks merupakan warna komplementer dari cahaya yang diserap. Jika larutan menyerap cahaya pada daerah kuning-hijau (≈ 570 nm), maka larutan akan tampak berwarna biru-ungu.

Ketuk
warna
Ketuk warna pada roda untuk melihat hubungan warna yang diserap dan warna yang tampak.
λ diserap (nm)Warna diserapWarna tampak
400–435VioletKuning-hijau
435–480BiruKuning-oranye
480–500Biru-hijauOranye-merah
500–560HijauMerah-ungu
560–580Kuning-hijauViolet
580–595KuningBiru
595–650OranyeBiru-hijau
650–780MerahHijau

💡 Mengapa urutan kekuatan ligan: urea < oksalat < asetilasetonato?