Volume 16, Nomor 1, Hal. 01-08 Januari – Juni 2014
ISSN:0852-8349
SINTENSIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA KOMPLEKS LOGAM KADMIUM (II) DENGAN LIGAN KUFPERON Intan Lestari, Afrida, Aulia Sanova Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Jambi Kampus Pinang Masak, Mendalo – Darat Jambi 36361
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian sintesis senyawa kompleks antara logam kadmium dengan ligan kupferon. Senyawa kompleks yang terbentuk antara logam kadmium dan ligan kupferon disintesis dengan menentukan kondisi awal pH optimal senyawa kompleks, selanjutnya ditentukan rumus stoikiometri senyawa kompleks dan dianalisis karakterisasi ikatan yang terbentuk dengan instrumen Infra Merah (IR) serta dihitung nilai rendemen dari senyawa kompleks terbentuk. Variabel yang ditentukan dalam penelitian adalah menentukan pH serapan optimum pembentukan senyawa kompleks dengan menggunakan spektrofotometer UV, penentuan rumus stoikiometri kompleks dilakukan dengan metode variasi kontinu (metode job), menentukan ikatan yang terbentuk dikarakterisasi dengan menggunakan alat Spektrofotometer Inframerah (IR). Sedangkan untuk melihat efisiensi metoda yang digunakan dihitung melalui nilai rendemen dari sintesis yang dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan pH optimum pembentukan senyawa kompleks logam kadmium (II) dengan kupferon adalah pada pH 3, rumus stoikiometrinya terbentuk dengan rasio logam : ligan yaitu 1 : 4, spektum inframerah menunjukkan adanya gugus OH pada serapan maksimum 3448,72 cm-1, vibrasi C-C rentangan ditunjukkan adanya serapan pada 2083,12 cm-1, vibrasi rentangan C-N ditunjukkan serapan pada 1635,64 cm-1, vibrasi Cd-O terjadi pada serapan maksimum tajam 370,33 cm-1 dan serapan lemah pada 1213 cm-1. Gugus fungsional terjadi pada (CO) yaitu 1458 cm-1 dan gugus (C-N) yaitu 1635,64 cm-1. Hal ini menunjukkan ikatan yang terjadi antara Cd dengan O maupun ikatan antara Cd dengan N pada ligan kupferon, sedangkan nilai rendemen sintesis kompleks adalah 78,43%. Berdasarkan hasil penelitian dapat simpulkan bahwa logam kadmium (II) dapat dikomplekskan oleh ligan kupferon dan membentuk senyawa kompleks [Cd(C6H10N3O2)4]. Kata Kunci : Sintesis, kupferon.
senyawa kompleks, ion logam Kadmium (Cd2+), ligan
PENDAHULUAN Berbagai macam logam berat yang terdapat di dalam badan perairan, diantaranya seng (Zn), timbal (Pb), kadmium (Cd), dan air raksa (Hg), dimana badan perairan yang telah dimasuki oleh senyawa atau ion-ion Zn, Pb, Cd, dan Hg melebihi nilai ambang batas dapat mengakibatkan
kematian bagi biota perairan dan selanjutnya akan membahayakan manusia yang mengkonsumsi ikan tersebut. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Ngatijo (1995) telah melakukan sintesis senyawa kompleks logam kadmium (II) dengan ligan 8hidroksikuinolin dengan variasi pH
01
Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains
larutan dan jumlah fraksimol ligan. Selain itu berdasarkan penelitian Edwin dkk (1997) telah melakukan sintesis dan karakterisasi senyawa kompleks kadmium dengan ligan dietilditiokarbamat dan diperoleh senyawa kompleks [bis (dietilditiokarbamato) kadmium(II)] dimana ligannya berasal dari garam natrium dietilditiokarbamat. Senyawa kompleks dapat digunakan dalam analisis kualitatif sebagai pengembangan prosedur analisis logam berat. Logam-logam tersebut contohnya logam kadmium dapat diubah menjadi suatu senyawa kompleks dan diikuti ekstraksi dalam pelarut organik yang sesuai, sehingga konsentrasi logam dapat dianalisis secara spektrofotometri. Sebagai contoh, campuran ion logam bervalensi dua, tiga, dan empat dipisahkan melalui pembentukan senyawa kompleks dengan kupferon, kompleks kupferon dari logam bervalensi dua dapat diekstraksi dengan pelarut organik contohnya etanol dan eter, dan valensi tiga dan empat dapat diekstraksi dari pelarut air. Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari atom pusat dan ligan. Atom pusat bisa berupa logam transisi, alkali atau alkali tanah. Ion atau molekul netral yang memiliki atom - atom donor yang dikoordi nasikan dengan atom pusat disebut dengan ligan. Senyawa kompleks terbentuk akibat terjadinya ikatan kovalen koordinasi antara ion logam atom pusat dengan suatu ligan. Menurut Ngatijo (1995) sintesis senyawa kompleks melibatkan reaksi antara larutan yang mengandung molekul atau ion negatif sebagai ligan. Beberapa molekul organik seperti kupferon, 8-hidroksikuinolin (oksin), benzoilaseton dan lain-lain, dapat berfungsi sebagai ligan dalam 08
pembentukan kompleks dengan logam transisi. Salah satu metode penentuan komposisi kompleks adalah dengan variasi kontinu atau sering disebut metode Job. Ikatan antara inti dan ligan bersifat kovalen. Faktor pH dapat mempengaruhi pembentukan khelat logam yang kuat (Sakidjah dalam Muhendri, 1996). Berbagai logam membentuk kompleks pada pH tertentu (Khopkar, 1990). Teknik ekstraksi pelarut merupakan salah satu metode yang terus dipelajari dan dikembangkan untuk meningkatkan efisiensinya dalam pemisahan dan pemekatan logam pada skala industri. Pemilihan metode ekstraksi mempunyai keunggulan dalam penggunaannya karena tidak membutuhkan peralatan mahal dan rumit. Selain itu, pelarutnya dapat digunakan kembali untuk proses pemisahan selanjutnya. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan cara mensintesis senyawa kompleks antara logam cadmium dengan ligan kup feron. Karakterisasi senyawa kom pleks logam kadmium (II) dengan kupferon dilakukan dengan spek trofotometer inframerah sedangkan analisis absorbansi dilakukan dengan instrument spektrofotometer ultra violet model spektronik 20-D. Parameter yang diuji adalah variasi pH larutan Cd2+ dan variasi perbandingan fraksi mol ligan kupferon, dianalisa dengan spektronik 20-D. Penentuan pH optimum sintesis senyawa kompleks Cd (II) dengan kupferon Larutan masing –masing 10 mL mengandung ion kadmium (II) 10 ppm diatur kondisi dengan pH bervariasi 3,
Intan Lestari., dkk: Sintensi Dan Karakterisasi Sen yawa Kompleks Logam Kadmium (II) Dengan Logam Kufperon
4, 5 dan 6 selanjutnay direaksikan dengan 5 mL ligan kupferon dalam pelarut kloroform. Kemudian masingmasing larutan diekstraksi selama 10 menit dengan corong pisah. Selanjutnya dipisahkan antara fasa organik dan fasa air. Fasa organik diamati absorbansi kompleksnya dengan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang 420 nm. Dari data kurva hubungan antara pH terhadap absorbansi dapat ditentukan pH optimum pembentukan kompleks logam kadmium dengan kupferon. Penentuan rumus stoikiometri kompleks Dalam penelitian ini dibuat sejumlah larutan dengan berbagai perbandingan mol ligan dengan mol logam yang bervariasi. Variasi perbandingan tersebut adalah (0,8 : 0,2 ; 0,6 : 0,4 ; 0,4 : 0,6 ; 0,2 : 0,8). Selanjutnya masing-masing larutan diekstraksi pada pH optimumnya. Kompleks ini diekstraksi dengan pelarut kloroform. Fasa organik masing-masing larutan kompleks, diamati absorbansinya dengan spektrofotometer uv-vis pada panjang gelombang maksimum. Sintesis kompleks logam kadmium (II) dengan kupferon Sintesis kristal kompleks ini didasarkan pada hasil rasio dalam penentuan rumus stoikiometri kompleks, yang diperoleh dari percobaan tahap kedua. Larutan Kadmium (II) pH 3, 4, 5 dan 6 sebanyak 5 ml kemudian masingmasing direaksikan dengan 5ml kupferon dalam kloroform. Campuran ini dikocok dalam corong pemisah selama 10 menit. Fasa organiknya dipisahkan, kedalam fasa air ditambahkan 5 ml kloroform dikocok lagi selama 10 menit. Fasa organik dipisahkan kemudian dikumpulkan
dengan hasil ekstraksi pertama. Fasa organik disaring dan fasa air dibuang, dilakukan rekristalisasi yaitu penamba han pelarut kloroform dibiarkan pelarut menguap.rekristalisasi diulang sampai tiga kali. Setelah kristal hasil sintesiskeringdan kemudian ditimbang amati warna dan dihitung rende mennya. Karakterisasi kompleks hasil sintesis Karakterisasi kompleks Cdkupferon dianalisis dengan instrument analisis spektrofotometer inframerah dan didapatkan hasil data analisis pita serapan pada panjang gelombang timbulnya puncak tertinggi. Ini bertujuan untuk menguji keberhasilan secara kualitatif. HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan panjang gelombang serapan maksimum Kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] dipe roleh pada panjang gelombang serapan maksimum 380 nm dengan nilai absorbansi 0,335. Harga-harga serupa dengan panjang gelombang maksimum kompleks yang dilaporkan oleh Ngatijo, (1995).
Gambar 1. Kurva panjang gelombang serapan maksimum Kompleks Cd- Kupferon.
03
Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains
Pengaruh pH pada efektifitas pembentukan kompleks Larutan pH mepengaruhi pada pembentukan senyawa kompleks. Dari Gambar 2 menunjukkan bahwa pembentukan kompleks tersebut optimum pada pH sekitar 3 diperoleh nilai absorbansi 0,335. Hal ini menunjukan kondisi yang optimum pembentukan kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] pada pH 3. Maka untuk percobaan selanjutnya yang berkaitan dengan sintesis kristal kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] dilakukan pada kondisi rentang pH 3, 4, 5 dan 6.
Gambar 2. Kurva absorbansi pH Vs absorbansi pada efektivitas pembentukan [Cd(C6H10N3O2)4]. Gambar 2. Terlihat pada variasi pH logam kadmium (II) yang digunakan semakin tinggi pH maka semakin menurun efektivitas pembentukan senyawa kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] akan menurun. Akibatnya pada pH > 4 senyawa kompleks yang terbentuk makin sedikit ditandai dengan absorbansi yang makin menurun. Berdasarkan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Ngatijo (1995) sintesis kompleks Cd dengan 8hidroksikuinolin didapatkan hasil bahwa kondisi optimum pH Cd tercapai pada pH 6. Hal ini berbeda kondisi pada sintesis kompleks ion kadmium (II) dengan ligan kupferon menghasilkan pH optimum pada pH 3 08
jika pH dinaikkan maka absorbansinya menurun hal ini disebabkan oleh peningkatan konsentrasi ion -OH, akan besar kemungkinan terjadi pertukaran antara ligan OH- dengan kupferon. Reaksi pembentukan kompleks [Cd (C6H10N3O2)4] bergeser kearah kiri hal ini disebabkan peningkatan pH Akan berjalan menimbulkan peningkatan OH-. Proses kesetimbangan ionisasi dan pembentukan kompleks dalam sistem pelarut organik M2+ ion dengan pereaksi organik HQ (asam dari ligan) kedalam suatu pelarut, menurut reaksi : 2HQ(org) 2 HQ (air) 2HQ(air) 2 H+ + 2 QM2+(air) + 2 Q- (air) MQ2 (air) MQ2(air) MQ2(org) Reaksi di atas, menunjukkan bahwa pH mempengaruhi banyaknya pembentukan kompleks [Cd(C6H10 N3O2)4]. Pembentukan MQ2 yang terjadi dipengaruhi oleh penguraian HQ sebelum berinteraksi dengan M2+. Hasil penguraian HQ di dalam larutan menghasilkan H+ dan Q- sehingga makin banyak HQ yang terurai, akan semakin banyak H+ yang terjadi. Pembentukan H+ yang makin banyak, menimbulkan pH larutan meningkat dan Q- juga meningkat. Apabila konsentrasi H+ dalam larutan makin besar, maka pembentukan kompleks kemungkinan menjadi lebih besar, karena ion ligan yang terdapat di dalam larutan juga makin banyak, akibat dari penguraian bentuk asam dari ligan. Apabila proses pembentukan kompleks berlangsung dalam dua pelarut yang berbeda, maka proses deprotonasi ligan, sebagai langkah awal pembentukan kompleks dalam pelarutyang polaritasnya lebih tinggi akan berlangsung lebih besar. Demikian juga spesies kompleks dihasilkan lebih banyak.
Intan Lestari., dkk: Sintensi Dan Karakterisasi Sen yawa Kompleks Logam Kadmium (II) Dengan Logam Kufperon
Rumus Stoikiometri Berdasarkan hasil penelitian yang terlihat pada Gambar 4.3 dapat dinyatakan secara eksperimental, struktur stoikiometri kompleks yang terbentuk. Gambar 4.3 menunjukkan bahwa perpotongan garis singgung kurva terjadi pada fraksi mol ligan kira-kira sebesar 0,8. Menurut persamaan n = xmaks / 1- x, maka diperoleh nilai n = 4. Menurut Svehla, G (1990) bilangan koordinasi 4 biasanya menunjukkan suatu susunan yang datar (hampir datar), dimana strukturnya bujur sangkar atau tetrahedral.
Untuk membentuk kompeks, 2 elektron pada orbital 5s2 mengalami promosi menyediakan 4 orbital hibridisasi yaitu 5s dan 5p, yang ditempati oleh 4 pasang elektron. Sehingga ligan kupferon 2 pasang elektron dan 2 molekul kupferon sehingga ada 4 pasang elektron dari kupferon yang menempati orbital hibridisasi.
Gambar 4. Struktur molekul kompleks [Cd (C6H10N3O2)4 Jika orbital hibridisasi sp3, maka strukturnya tetrahedral. Rumus stoikiometri n=4. Model struktur senyawa kompleks [Cd (C6H10N3O2)4] diperkirakan adalah berbentuk tetrahedral.
Gambar 3. Kurva fraksimol ligan lawan absorbansi pada penentuan rumus stoikiometri kompleks [Cd(C6H10 N3O2)4]. Data perbandingan yang dilakukan oleh Ngatijo (1995) tercantum bahwa sintesis senyawa kompleks logam Cd (II) dengan 8-hidroksiquinolin diperoleh kurva fraksimol ligan lawan absorbansi diperoleh nilai n = 4 dengan model struktur kompleks tetrahedral atau bujur sangkar.
Sintesis Kristal Berdasarkan rumus stoikiometri yang diperoleh dengan metoda kontinu, dapat dihitung kebutuhan logam dan ligan untuk sintesis kompleks. Rendemen yang diperoleh pada sintesis Kristal kompleks disajikan pada tabel 1 dan diperoleh dari persamaan berikut: Rendemen = Hasil yang diperoleh x 100% Hasil berdasarkan perhitungan. Dari persamaan diatas diperoleh hasil sintesis logam kadmium (II) dengan kupferon sebesar 0,8 gram maka diperoleh rendemen dengan satuan persen (%). Tabel 1. Rendemen hasil sintesis kompleks ion Cd (II) dengan kupferon
03
Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains
Ion Perco Teorit Ren log ba an ik deam (gram (gram men (%) Cd 0,32 0, 78,43 2+ 408 %
4.
War na Krist al Kun ing
Hasil Karakterisasi Menggunakan Spektrofotometer Inframerah Hasil yang diperoleh setelah Kristal kompleks logam kadmium (II) dengan kupferon dianalisis menggunakan spektrofotometri inframerah didapatkan hasil sebagai gambar berikut: Tabel 2 : Hasil spektrum IR kompleks Cd-Kupferon Sen ya wa kom pleks [Cd( C6H1 0N3 O2)4]
v
C- v C C (cmN
v
v
v
C O
CdO
Cd C -N dO
16 14 35, 58 64
121 3
10 3 18, 7 41 0, 3 3
1)
208 3,1 2
v
KESIMPULAN DAN SARAN 1.
2.
3.
08
Pembentukan kompleks ion kadmium (II) dengan kupferon sangat dipengaruhi oleh pH larutan. Pembentukan kompleks [Cd(C6H10N3O2)4], diperoleh pada kondisi optimum pH 3. Struktur stoikiometri kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] sesuai dengan rasio molar logam-ligan 1 : 4 struktur kompleksnya tetrahedral. Rendemen pembentukan kupferon dari ion logam Cd (II) diperoleh nilai yang cukup tinggi 78,43%.
Karakterisasi kompleks Ion kadmium (II) dengan kupferon dilakukan dengan spektrofoto meter inframerah muncul daerah serapan-serapan yang menafsirkan bahwa telah terbentuk senyawa kompleks [Cd(C6H10N3O2)4] . DAFTAR PUSTAKA
Akitsu, T dan Einaga, Y. 2006. Structures, Magnetic Properties and XPS af One Dimentional Cyanide-Bridge CuII - NiII/ Pt II Bimetallic Asembly Complexes. Inorganica Chimica Acta, (Online), Vol. 360: 497-505, (http://www.elsevier.com, diakses 3 Februari 2013) Anonim, 2012. Seng, http//Wikipedia padi.com. diakses pada tanggal 30 Oktober 2012. Bauer, C. E., dkk.2002. Steric effects caused by N-alkylation of the tripodal chelator N,N’,N’’-tris (2pyridylmethyl) cis,cis1,3,5 triaminocyclohe xan (tachpyr): structural and electronic properties of the Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) complexes. Dalton, (Online), 2003: 318-324, (http://www.rsc.org/dalton, diakses 11 november 2012) Christanti, AT., 2012., Kompleks Seng (II) Piridin 2,6-Dikarboksilat, Sintesis, Karakterisasi, dan Uji Toksisitas, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Edwin,dkk 1997., Sintesis dan Karakteristik Senyawa Kompleks Kadmium, Dietil ditiokarbamat, Jambi. Murti, AA., 2011., Sintesis dan Karaktersasi Senyawa kompleks dari ZnCl2 dengan ligan
Intan Lestari., dkk: Sintensi Dan Karakterisasi Sen yawa Kompleks Logam Kadmium (II) Dengan Logam Kufperon
Etilenatiourea, Malang Surabaya. Ngatijo, 1995., Sintesis dan Karaktersasi Senyawa kompleks logam Seng (II) Kadmium (II) dan Raksa (II) dengan 8Hidroksikuinolin, Tesis S2. Yogyakarta. Nur Candar Eka, 2012., Sintesis dan Karakterisasi Senyawa Kompleks dari Ion Logam Cu2+ dengan Ligan Isokuinolin dan Ion Kompleks [Co(SCN)6]4-. Universitas Negeri Malang.
Muhendri, 1996., Analisis dan Karakterisasi Senyawa kompleks Merkuri dengan Natrium Dietilditiokarbamat, UNJA, Jambi. Sufyani, F., 2012., Pengaruh Ion Penggangu Al (III) dan Fe (III) Pada Penentuan Zn (II) Dengan Alizarin Red Secara Spektrofotometri, Surabaya. Sukardjo., 2005. Kimia Anorganik, Rineka Cipta, Yogyakarta.
03
