Perhitungan 10Dq Splitting Energi Senyawa Kompleks

2013-03-09 9:47

10Dq adalah harga yang menyatakan besarnya perbedaan tingkat energi antara dua kelompok orbital d yang mengalami pembelahan (splitting). 10Dq sangat penting dipelajari dalam studi senyawa-senyawa kompleks, karena dapat meramalkan kekuatan ligan, dan sifat kemagnetan bahan secara teoritis.  Pengukuran harga 10Dq suatu kompleks adalah cukup rumit jika orbital d terisi lebih dari satu elektron.  Pengukuran yang paling mudah adalah seperti pada kompleks [Ti(H2O)6]3+ dimana Ti memiliki 1 elektron pada orbital d-nya.

Konfigurasi elektron keadaan dasar dari Ti3+ adalah [Ar] 3d14s0.  Pada medan oktahedral sebuah elektron pada orbital 3d akan menempatkan orbital dengan tingkat energi paling rendah yaitu pada salah satu dari tiga orbital t2g degenerate.  Sebuah elektron pada orbital t2g tersebut dapat melakukan transisi ke orbital eg ; t2g1 eg0 --> t2g0 eg1.  Spektrum dari transisi ini akan terbaca di UV dengan satu puncak absorbsi pada bilangan gelombang 20.300/cm.  karena 1 kJ/mol = 83,6 /cm maka energi transisi tersebut sekitar 243 kJ/mol (20.300 /cm).

Berikut ini contoh untuk perhitungan 10Dq suatu kompleks dengan atom pusat lebih dari 1 elektron pada orbital d-nya.  Berdasarkan data dari UV, kompleks polinuklir [CoII(dipic)(μ-dipic)CoII (H2O)5].2H2O memiliki 2 puncak serapan pada bilangan gelombang 400-800 /cm. puncak pertama adalah 20.161/cm (v3) dan puncak kedua 19.305/cm (v2), (v1) teramati pada bilangan gelombang lebih dari 1000/cm, atau melalui TS-Diagram bilangan gelombang (v1) dapat diramalkan dan didapat nilai 9.236/cm.  Dalam perhitungan 10Dq pada kompleks ini akan menggunakan data (v3) dan (v2) yang kemudian diramalkan 10Dq nya melalui bantuan diagram Tanabe-Sugano (TS-Diagram). Karena Co2+ memiliki 7 elektron pada orbital d-nya, sehingga menggunakan TS-Diagram untuk d7 seperti pada gambar dibawah ini.

Besarnya harga ∆o dan B’ untuk senyawa kompleks oktahedral [CoII(dipic)(μ-dipic)CoII (H2O)5].2H2O

4T1g(F) --> 4T2g             -->   19.305 / 2,09

                                         9.236 cm-1   (v1)

sup>4T1g(F) --> 4A2g          -->  19.305 cm-1   (v2)

sup>4T1g(F) --> 4T1g(P)      -->   20.161cm-1   (v3)

 

          20.161 cm-1

          ---------------    =   1,044   ≈ (24/23)          ∆o/B  =  11,5

          19.305 cm-1

(24/23) adalah sumbu vertikal yang nilainya sama dengan v3/v2 --> 20.161/19.305,  selanjutnya titik perpotongan keduanya diulurkan ke sumbu horisontal dan didapatkan 11,5 (∆o/B)

          E                    --> 19.305 cm-1

          E/B                 -->  23

          B                    --> 19.305 cm-1 / 23

                                --> 839 cm-1

          ∆o/B                --> 11,5

          ∆o                   --> 9648 cm-1 

          9648 cm-1        <   Π (22,500)*  =  Spin tinggi,  medan lemah.

(*) adalah data SPE (Spin Pairing Energy) untuk Co2+ yang dapat dilihat di buku Structure and Reactivity of Inorganic Chemistry.  Author : Huheey (1993).

Contoh lain perhitungan 10Dq kompleks oktahedral kobalt-dipikolinat (mono inti) d7.

 

        4T1g(F) --> 4T2g         --->    17.241 / 2,12

                                     -->     8.132  cm-1       (v1)

sup>       4T1g(F) --> 4A2g          -->  17.241 cm-1       (v2)

sup>       4T1g(F) --> 4T1g(P)     -->  21.505 cm-1       (v3)

              21.505 cm-1

              ---------------  =        1,24     ≈ (23/18,5)         ∆o/B  =  10

              17.241 cm-1

           E            -->   17.241 cm-1

           E/B         -->   18,5

           B            -->  17.241 cm-1 / 18,5

                        -->   931 cm-1

           ∆o/B       -->   10

              ∆o       -->   9.310 cm-1 

9.310   <    (22,500)*  =  Spin tinggi,  medan lemah.