BAB 11. SENYAWA KOMPLEKS DAN POLIMER 11.1 KIMIA LOGAM TRANSISI 11.2 PEMBENTUKAN KOMPLEKS KOORDINASI 11.3 ISOMERISASI DALAM KOMPLEKS KOORDINASI 11.4 PENERAPAN KIMIA KOORDINASI 11.5 KLASIFIKASI POLIMER 11.6 PROSES POLIMERISASI 11.7 POLIMER SINTETIK 11.8 POLIMER ALAMI
11. 1 KIMIA LOGAM TRANSISI
Titik Leleh W = 3410 oC Hg = -39 oC
BILANGAN OKSIDASI sangat beragam Dalam satu gol biloks ↑ Gol : Sc max +3 Mn max +7
11. 2 PEMBENTUKAN KOMPLEKS KOORDINASI • Logam transisi mampu membentuk kompleks koordinasi • Ion Logam • Ligan
: Asam Lewis : Basa Lewis
Misal [Cu(H2O)4]2+
- ion kompleks
[Cu(H2O)4]SO4.H2O
Jenis Ligan Unidentat Rumus
Nama
Netral
Rumus
Nama
Rumus
Anion
Nama
Anion F-
Floro
OCO22- Karbonato
Cl-
Kloro
Karbonil
ONO-
Nitrito
Br-
Bromo
NO
Nitrosil
CN-
Siano
I-
Iodo
NH2CH
Metilamina
SCN-
Tiosianato
O2-
Okso
Piridina
NCS-
Isotiosianato
OH-
Hidrokso
OH2
Akuo
NO2-
NH3
Amina
CO
Nitro
3
NC6H5
JENIS LIGAN MULTIDENTAT • • • • • •
etilenadiamina en oksalato oks o-fenantrolina o-fen dietilenatriamina dien trietilenatetramina trien etilenadiaminatetraasetat EDTA
CONTOH 11.1 Tentukan bilangan oksidasi atom logam pusat yang ter-koordinasi dalam senyawa berikut: a. K[Co(CN)4(NH3)2] b. [Os(CO)5] c. Na[Co(OH)3(H2O)3]
Penyelesaian a.
Biloks K = +1 maka muatan ion kompleks = -1. muatan ligan NH3 = 0 dan CN = -1, maka biloks atom logam pusat = (2 x 0) + (4 x -1) + (X) = -1; X = +3
b.
Muatan ligan CO = 0 maka muatan senyawa kompleks = 0 berarti biloks Os = 0
c.
Biloks Na = +1 maka muatan ion kompleks = -1 muatan ligan H2O = 0 dan OH = -1, maka biloks atom logam pusat = (3 x 0) + (3 x -1) + (X) = -1; X = +2
CONTOH 11.2 Tafsirkan rumus senyawa kompleks dari nama-nama senyawa di bawah ini: a. natrium trikarbonatokobaltat(3-) b. diaminadiakuodikloroplatinum(2+)bromida c. natrium tetranitratoborat(1-)
Penyelesaian a. Muatan ion kompleks = -3 diperlukan 3 kation Na rumus senyawanya = Na3[Co(CO3)3] b. Muatan ion kompleks = +2 diperlukan 2 anion Br rumus senyawanya = [PtCl2(NH3)2(H2O)2]Br2 c. Muatan ion kompleks = -1 diperlukan 1 kation Na rumus senyawanya = Na[B(NO3)4]
PENULISAN RUMUS SENYAWA KOORDINASI 1. Penulisan: bermuatan positif terlebih dahulu baru yang bermuatan negatif. 2. Dalam tiap ion kompleks atau kompleks netral: atom pusat (logam) dituliskan dahulu, disusul ligan bermuatan negatif lalu ligan netral dan terakhir ligan bermuatan positif. Penulisan ligan yang bermuatan sejenis diurutkan berdasarkan abjad dalam bahasa inggris dari tiap simbol pertama ligan 3. Baik ion kompleks maupun kompleks netral dituliskan dalam kurung siku
TATA NAMA SENYAWA KOORDINASI 1. Penamaan: ion bermuatan positif lalu bermuatan negatif. 2. Nama ion kompleks: ligan dahulu lalu ion logam pusatnya. 3. Urutan penamaan ligan: abaikan muatan ligan & urutkan berdasarkan urutan abjad nama ligan dalam bahasa inggrisnya tetapi nama ligan tetap dituliskan dalam bahasa Indonesia 4. Aturan umum nama ligan: ¾ ligan bermuatan negatif: diberi akhiran -o dari nama dasarnya (Cl-: klorida menjadi kloro) ¾ ligan bermuatan positif: diberi akhiran ium dari nama dasarnya ( NH4+: amonium) ¾
ligan bermuatan netral, diberi nama sesuai molekulnya, kecuali beberapa ligan
5.
Jumlah tiap jenis ligan dalam awalan Yunani.
6.
Muatan ion kompleks dituliskan setelah nama atom logam pusat tanpa jarak. Jumlah muatan ion kompleks ditulis dalam nomor Arab dan diikuti dengan tanda jenis muatannya di dalam tanda kurung
7.
nama logam pada ion kompleks bermuatan negatif di beri akhiran at
11.3 ISOMERISASI DALAM KOMPLEKS KOORDINASI • ISOMER STRUKTUR • 1. Isomer ionisasi, [PtCl2(NH3)4]Br2 [PtBr2(NH3)4]Cl2 2. Isomer akua, [Cr(H2O)6]Cl3 ungu [CrCl(H2O)5]Cl2.H2O biru hijau [CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O hijau 3. Isomer koordinasi, [Co(NH3)6][Cr(CN)6] dan [Cr(NH3)6][Co(CN)6] 4. Isomer ikatan, ligan nitro –NO2 nitrito –ONO, siano (CN-) isosiano (NC-), tiosianato (SCN-) isotiosianato (NCS-)
• ISOMER RUANG 1. Isomer Geometri, cis- dan trans2. Isomer Optik, bayangan cermin
11.4 PENERAPAN KIMIA KOORDINASI 1. Proses fotografi AgBr (p) + S2O32- Æ [Ag(S2O3)2]3- + Br2. Proses penyepuhan Anoda : Cu + 3CN- Æ [Cu(CN)3]2- + ekatoda : [Cu(CN)3]2- + e- Æ Cu + 3CN3. Metalurgi emas ekstraksi Au di alam dengan proses pengkompleksan oleh CN4Au(p) + 8CN- + O2 + 2H2O Æ 4[Au(CN)2]- + 4OH2[Au(CN)2]-(aq) + Zn(p) Æ 2Au(p) + [Zn(CN)4]2(aq)
4. Pengolahan air ¾ menghilangkan logam tertentu dalam air dengan cara pengkelatan ¾ pengkelatan besi dengan EDTA ¾ Fe2+ + EDTA Æ [Fe(EDTA)]2[Fe2+] dalam air <<< tak menimbulkan endapan walaupun ditambahkan basa 5. Membersihkan darah pengikatan ion Ca2+ dalam darah dengan EDTA 6. Menghilangkan logam berat dalam tubuh logam berat beracun seperti Hg dan Pb dapat dikompleks dengan EDTA
11.5 KLASIFIKASI POLIMER
11.6 PROSES POLIMERISASI n monomer
P O L I M E R I S A S I
polimerisasi
polimer
Adisi: tidak ada atom yang hilang Kondensasi: 1 molekul kecil (umumnya H2O) lepas setiap penambahan 1 monomer
Kopolimerisasi: > 1 jenis monomer terpolimerisasi secara adisi/ kondensasi ⇒ kopolimer acak
Pertautan silang (cross-linking): monomer memiliki ≥ 3 tapak reaktif
11.7 POLIMER SINTETIK serat (memanjang < 10% tanpa putus)
Ketahanan terhadap ukuran
plastik (20–100%) elastomer (100–1000%)
1. SERAT
(1) serat alami: kapas, wol, sutra (2) serat (semi) sintetik:
Nama
Satuan Struktural
Sifat
Contoh Kegunaan
Rayon
Selulosa teregenerasi
Pengabsorpsi, lembut, mudah diwarnai, pakaian yang tidak ‘cucipakai’
Gaun, jas, jubah, gorden, selimut
Asetat
Selulosa terasetilasi
Cepat kering, lemas, tahan susut
Gaun, kemeja, gorden tebal, jok kursi
Nilon
Poliamida
Kuat, mengkilap, mudah dicuci, halus, kenyal
Karpet, jok kursi, tenda, layar perahu, stoking, tekstil mulur, tali
Dakron
Poliester
Kuat, mudah diwarnai, tahan susut
Tekstil pres-permanen, tali, layar, benang
Hangat, ringan, kenyal, cepat kering
Karpet, baju hangat, pakaian bayi, kaus kaki
Akrilik (Orlon)
CH2 CH C Nn
2. PLASTIK ⇒ dapat dicetak/diekstrusi ⇒ didinginkan/diuapkan pelarutnya Plastik sintetik pertama: Bakelit Nama
Satuan Struktural
Sifat
Contoh Kegunaan
Kerapatan tinggi: keras, kuat, kaku Kerapatan rendah: lembut, lentur, jernih
Wadah cetakan, tutup, mainan, pipa Pengemas, kantung sampah, botol semprot
Polietilena
CH2 CH2
Polipropilena
CH2 CH n CH3
Lebih kaku dan lebih keras daripada polietilena kerapatantinggi, titik leleh lebih tinggi
Wadah, tutup, karpet, koper, tali
Poli(vinil klorida)
CH2 CH n Cl
Tidak mudah terbakar, tahan bahan kimia
Pipa air, atap, kartu kredit, piringan hitam
Polistirena
CH2 CH n
Getas, mudah terbakar, tidak tahan bahan kimia, mudah diproses dan diwarnai
Mebel, mainan, pelapis refrigerator, isolasi
Tahan panas, air, bahan kimia
Perekat kayu lapis, penguat serat-kaca, papan rangkaian
Fenolik
n
Kopolimer fenolformaldehida
11.8 POLIMER ALAMI (1) (2) (3) (4)
KARET PROTEIN POLISAKARIDA ASAM NUKLEAT
(1) KARET CH2 H2C C C + H CH3 n
n H2C CH C CH2 CH3 2-metilbutadiena (isoprena)
cis-poliisoprena (karet alam)
CH3 H2C C C CH2 H
n
trans-poliisoprena (getah perca)
Adisi radikal bebas Î campuran cis- dan transKatalis Ziegler-Natta Î semua cis-
Karet alam: meleleh lembek
tidak sepenuhnya kembali ke bentuk semula jika diulur
Vulkanisasi (Goodyear, 1839)
pembentukan jembatan disulfida (-S-S-) di antara gugus –CH3 pada rantai yang bersebelahan: < 5% S Î bahan elastik banyak S Î sangat keras & nonelastik (ebonit)
Karet sintetik: - SBR - kopolimer butadiena + akrilonitril (NBR) - polibutadiena
Produksi sekarang < karet alam: - bahan baku makin mahal - meningkatnya minat orang akan ban radial berserat
(2) PROTEIN
Monomer: asam-α-amino
Asam
COOH -COOH Î asam H2N H -NH2 Î basa R
amfoter
amino paling sederhana: R = H (glisina)
H O O O O - H2O HO C CH2 N H + HO C CH2 NH2 HO C CH2 N C CH2 NH2 H
glisina ikatan peptida
diglisina (suatu dipeptida)
Polimerisasi ⇒ poliglisina/Nilon 2 (suatu polipeptida)
COOH R=CH3 (alanina): 1 atom C kiral H2N H CH3 levo (L-)
COOH NH2 H CH3 dekstro (D-)
Polipeptida harus dibangun dari 1 isomer optis saja agar sifatnya berulang (reproducible) ⇒ 20 asam α-amino alami hampir semua levo Lambang
Struktur Gugus Samping
“Gugus Samping” Hidrogen Glisina
Gly
–H
Alanina
Ala
–CH3
Valina
Val
–CH(CH3)2
Leusina
Leu
–CH2CH(CH3)2
Isoleusina
Ile
–CH(CH3)CH2CH3
Prolina
Pro (struktur seluruh asam amino)
Gugus Samping Alkil
CH2 CH2
H2C NH CH
COOH
Lambang
Struktur Gugus Samping
Gugus Samping Aromatik Fenilalanina
Phe
Tirosina
Tyr
Triptofan
Trp
C H2 C H2
OH
CH2 C HC
Gugus Samping Mengandung Alkohol
N H
Serina
Ser
–CH2OH
Treonina
Thr
–CH(OH)CH3
Lisina
Lys
–(CH2)4NH2
Arginina
Arg
–(CH2)3NHC(NH2)=NH
Histidina
Hys
Gugus Samping Basa
CH2 C
CH
HN
N C H
Lambang
Struktur Gugus Samping
Gugus Samping Asam Asam aspartat
Asp
Asam glutamat
Glu
Gugus Samping Mengandung Amida Asparagina
Asn
Glutamina
Gln
–CH2COOH –(CH2)2COOH O C C NH2 H2 O C C C NH2 H2 H2
Gugus Samping Mengandung Sulfur Sisteina
Cys
–CH2SH
Metionina
Met
–CH2CH2SCH3
protein berserat (fibrous) Protein protein globular 1. PROTEIN BERSERAT: a. Sutera: bentuk lembaran terlipat -β ¾ monomer utama Gly dan Ala + sedikit Ser dan Tyr ⇒ R cukup kecil ¾ rantai protein ditaut-silang oleh ikatan hidrogen C O
H N
¾ gugus nonhidrogen semuanya terletak pada 1 sisi lembaran ¾ gaya lemah antarlembaran membuat lembaran menumpuk menjadi lapisan ⇒ sutera terasa halus
b. Wol dan rambut: bentuk heliks-α
¾ protein memilin menjadi kumparan berputarkanan dengan ikatan hidrogen antara C O dan H N pada asam amino ke-4.
¾ R lebih meruah dan kurang terdistribusi secara teratur ⇒ menonjol keluar dari heliks dan tidak saling mengganggu
2. PROTEIN GLOBULAR Contoh: Mioglobin (pembawa O2 dalam sel) Hemoglobin (pembawa O2 dalam darah) Struktur terlipat tak beraturan: a. Ada bagian berstruktur heliks-α/lembaran dan bagian tidak beraturan. b. R hidrokarbon menggerombol di daerah yang menolak air dan R polar/bermuatan cenderung tetap bersentuhan dengan air.
ENZIM: ¾
residu yang membentuk tapak aktif dan menentukan sifat katalitik tidak berdekatan satu sama lain.
¾
berfungsi menurunkan penghalang aktivasi suatu reaksi.
¾
bekerja selektif pada kelompok substrat yang terbatas.
(3) POLISAKARIDA 1. Monosakarida: gula sederhana (n = 3,4,5,6 = triosa, tetrosa, pentosa, heksosa) CnH2nOn Polihidroksialdehida ⇒ aldosa Contoh: glukosa cincin membuka di sini
H 6CH OH 2
HO 4 5
HO
H 3
H
O H 2
OH
1 H
OH
(a) α-D-glukosa
H H HO H H
1C
cincin membuka di sini
O
C OH 2 C H 3 C OH 4 C OH 5 CH2OH
H 6
HO 4 5
HO
H 3
H
CH2OH
O H 2
OH
1 OH
H
6
(b) D-glukosa (c) β-D-glukosa rantai terbuka
4 atom C-kiral Î 24 =16 gula aldoheksosa Selain glukosa, yang alami: D-galaktosa (gula susu laktosa) D-manosa (gula tumbuhan)
Polihidroksiketon ⇒ ketosa Contoh: fruktosa (buah dan madu) cincin membuka di sini
1CH2OH
2
O HO 3C H H 4C OH H 5C OH CH2OH
HO
H
O
5
HO
H
H
2C
1
HOH2C
cincin membuka di sini
3
CH2OH
4
6
H
OH
1CH OH 2 2
HO 3 HO
OH 4
H
6
(b) bentuk rantai-terbuka
(a) cincin beranggota-5
O OH 6 H
5
H
H
(c) cincin beranggota-6
2. Disakarida: kondensasi dua gula sederhana melalui dehidrasi Contoh: laktosa (gula susu); sukrosa (gula pasir dari tebu dan gula bit) OH 6
H4 5
HO
H 3
H
β-D-galaktosa
CH2OH
O H 2
α-D-glukosa
H
OH
1
H
O
6
4 5
HO
H 3
H
LAKTOSA
CH2OH
O H 2
OH
1 H
OH
H 6CH OH 2
HO 4
5
H
HO
3
O H 2
H
β-D-fruktosa
OH 1
H CH2OH 1
O
α-D-glukosa
2
H
HO
3
SUKROSA
H
O
4
H
OH
5
CH2OH 6
3. POLISAKARIDA H CH2OH
O HO
H
O H OH
H
H
H CH2OH
O HO
PATI
H H
O H OH
H n
polimer dari α-D-glukosa: dapat dimetabolisme manusia dan hewan
H
H O HO
H
CH2OH H H
O H
HO
OH H
O
H
HO H O CH2OH
H
SELULOSA
polimer dari β-D-glukosa: hanya dapat dicerna bakteri pada saluran pencernaan kambing, sapi, rayap, dsb.
n
(4) ASAM NUKLEAT Monomer: empat jenis nukleotida, salah satunya:
Nukleotida = nukleosida + asam fosfat (H3PO4) Nukleosida = basa nitrogen + gula D-ribosa Î RNA
purina basa nitrogen
gula pirimidina
D-deoksiribosa Î DNA
Basa purina dan pirimidina:
DNA: James Watson dan Francis Crick (1953): Heliks rangkap, antiparalel, pasangan basa komplementer C & G, A & T
LATIHAN SOAL-SOAL 1. Tentukan bilangan oksidasi logam dalam setiap kompleks koordinasi ini: [VCl2(NH3)4], [Mo2Cl8]4-, [Co(OH)2(H2O)4]+, dan [Ni(CO)4] 2. Tuliskan rumus struktur untuk senyawa /ion kompleks yang memiliki nama: a. ion diaminabisoksalatokobaltat(1-) b. heksaaminakobalt(3+)klorida c. kalium tetrakloropaladat(2-) 3. Tuliskan nama yang benar untuk senyawa kompleks berikut: b. [Tc(CO)5]I a. NH4[Cr(NCS)4(NH3)2] c. K[Mn(CN)5]
d. [CoCl(NH3)4(H2O)]Br2
4. Gambarkan isomer geometri yang dihasilkan oleh
ion kompleks berikut: a. [CuCl2(H2O)2] b. [PtI2(NH3)4]2+ c. [RuCl2(NH3)4]+ 5. Tuliskan rumus dari ligan berikut ini beserta singkatannya, dan kelompokkan termasuk ke dalam jenis ligan apa. a. ortofenatrolin b. oksalato c. etilendiaminatetraasetat
d. amina
e. akuo
f. floro
6. Tuliskan definisi dari: a. polimer c. Polimer termoset e. Vulkanisasi
b. bahan sintetik d. monomer f. Oligosakarida
7. Sebutkan contoh makromolekul yang berasal dari bahan alam dan bahan sintetik yang Anda ketahui. 8. Apakah fungsi polimer untuk kehidupan manusia. 9. Sebutkan dua jenis reaksi polimerisasi. Apakah perbedaan antara kedua polimerisasi tersebut ?
