Makalah Senyawa Kandungan Besi
Monday, November 28, 2016
SENYAWA KOMPLEKS BESI
Besi
adalah logam paling banyak, dan dipercayai sebagai unsur kimia ke
sepuluh paling banya di alam. Jumlah besi yang besar di bumi disangka
menyumbang kepada medan magnet bumi.
Simbolnya Fe ringkasan ferrum nama latin bagi besi. Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang ditemui dalam keadaan bebas.
Dalam industri, besi dihasilkan dari bijih, kebanyakan hematit (Fe2O3), melalui reduksi oleh karbon pada suhu 20000C.
2 C + O2 → 2 CO
3 CO + Fe2O3 → 2 Fe + 3 CO2
Besi yang dihasilkan dapat digunakan dalam sintesis senyawa-senyawa yagn mengandung Fe.
Beberapa senyawa kompleks dengan atom pusat Fe adalah :
1. FeIII (2,2-bipryridine)(HPO3)(H2PO4) ]
a. Pembuatan
Reaksi hidrotermal dari campuran yang mengandung bubuk besi, asam fosfat, 2,2’-bipyridine dan air pada suhu 1250C selama 7 hari.
Pada sintesis tersebut 0,108 g bubuk besi dilarikan dalam 7 ml air. Kemudian ditambahkan 0,636 g H3PO3.
Akhirnya 0,909 g 2,2-bipiridine (2,2’-bpy) ditambahkan dan dikocok
sampai hmogen selama 30 menit pada suhu kamar. Campuran akhir dngan
komposisi 1 Fe : 4 H3PO3 : 3(2,2-bpy) : 200 H2O dipindahkan ke dalam 23 ml asam dan dipanaskan pada suhu 1250C selama 7 hari.
Hasilnya
mengandung jumlah yang besar kristak tak berwarna kemudian disaring,
cuci dengan air dan keringkan. Produk ini mengandung 70% Fe. pH awal dan
akhir reaksi adalah 2.
Sintesis
hidrotermal memberikan metode yang cepat untuk membuat senyawa hibrid
organik dan anorganik. Komponen-komponen organik dan anorgnaik tersebut
mungkin dilengkapi satu sama lain dengan material tertendu utnuk
meningktakan mutu struktur padatan baru dan untuk beberapa kasus bagi
struktur komposit.
Pada komplkes [FeIII(22-bpy)(HPO3)(H2PO4)],
penggunaan molekul 2,2-bipiridine sebagai ligand menghaslkan kondisi
dimana secara tradisional ikatan Fe dengan p dalam oktahedral
menghasilkan rangkaian struktur 1 dimensi.
b. Pembuatan Struktur Kristal
kristal
tunggal tak berwarna yang dihasilkan dengan hati-hati diseleksi dibawah
mikroskop terpolarisasi dan melekat pada lapisan kaca tipis dengan
perekat cyanocrylate.
Struktur kristak ditentukan dengan difraksi sinar x. Data penentuan struktur yang dihasilkan ditampilkan pada tabel 1.
Tabel 1. Data Kristal [FeIII(C10N2H8)(HPO3)(H2PO4)]
|
Rumus Empiris
|
Fe1P2O7C10N2H11
|
|
Berat Molekul
|
392,03
|
|
Cristal
|
Monoklin
|
|
Volume (A03)
a. (A0)
b. (A0)
c. (A0)
|
657,93
10,541
6.430
10.617
|
|
Suhu (K)
|
293
|
Unit asimetri dari [FeIII(22-bpy)(HPO3)(H2PO4)] mengandung 19 atom nonhidroge, dengan 1 Fe dan 2 atom P berdiri sendiri.
Kecuali
untuk atom oksigen, O(3), semua atom lain pada unit asimetris berada
pada bidang kaca. Atom besi berada pada koordinat oktahedral dengan 2
atom nitrogen dari ligan 2,2’-bpy dan 4 atom oksigen.
Ikatan Fe-O berjarak 1,959 A0 dan ikatan Fe-N rata-rata 2,177 A0.
Atom besi dihubungkan kepada 2 atom pasfor melalui ikatan Fe-O-P. dua
buah atom P, P(1) dan P (2) memiliki hubungan pseudo-tetrahedral dan
teetrahedral dengan atomoksigen.
P (1) dihubungkan denga besi melalui 3 ikatan P-O -Fe dan memiliki ikatan P-H ujung. P (2) dihubungkan dengan 2ikatan P-O-Fe dan memiliki 2 ikatan P-O ujung.
Ikatan P-O memiliki jarak rata-rata 1,499 A0 terhadap atom oksigen yang tidak mengikat atom hidrogen dan 1,577 A0terhadap atom oksigen yang mengikat atom hidrogen.
Struktur kompleks ini terdiri dari sebuah jaringan oktahedral FeO4N2 dan unit pseudo-tetrahedral HP(1)O3,
yang keras, dihubungkan melalui puncak-puncaknya terhadap 4 anggota
cincin. Anggota cincin–cincin tersbut dihubungkan untuk membentuk
rangkaian struktur satu dimensi. P(2)O2(OH)2 dan 2,2 bpydcangkokan ke dalam struktur satu molekul. Dimensi ini 6’ ikatan dnegan atom Fe pusat (Gambar 2).
Pengamatan sifat magnetik menunjukkan bahwa [FeIII(22-bpy)(HPO3)(H2PO4)] bertindak antiferomagnetik pada suhu rendah.
2. Kompleks M [TCNQ]y
M [TCNQ]y [M = Mn, Fe, Ca, Ni ; TCNQ = 7,7,8,8 tetracyano-p-quinodimetane]
Sekelompok molekul dengan sifat magnet dngan rumus umum M[TCNQ]y [M = Mn, Fe, Ca, Ni ; TCNQ = 7,7,8,8 tetracyano-p-quinodimetane] telah disentesis dari Ma(CCO)b dan [M(NCMe)6][SbF6]2.
Pada tahun 1985, molekul organik pertama dengan sifat magnet yang ditemukan adalah [Fe(C5Me5)2][TCNE] yang ditemukan sebagai ferumagnetik dibawah suhu kritis 4.8 K. hal berikutnya dibuat dengan sintesis dari V [TCNE]y z CH2Cl2 yang bersifat magnet ada suhu kritis Tc»400 K. Lebih jauh dibuat dengan penggunaan bahan dasar natural yang mudah menguap dengan cara CVD (Chemical Vapor Deposition).
Rekasi Fe (CO)5dengan TCNE sebaik TCNQ menghasilkan Fe[TCNE]2 dan Fe[TCNQ]2,
magnet pada suhu 100 dan 35 K. TCNQ
(7,7,8,8-tetracyano-p-gulnodimetane) sudah dipelajari secara luas,
terutama aplikasinya dalam konduktor organik.
Gambar 1. 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimetane (TCNQ)
|
N
|
|
N
|
|
N
|
|
N
|
 |
a. Pembuatan
Reaksi dari TCNQ dan V(CO)6
tidak harus berasal/ berawal dengan transfer elektron, tapi dengan
subtitusi ligand melalui serangan nukleofilik dari TCNQ melepaskan CO.
Analog dengan reaksi ini, M[TCNQ]y (M=Fe,Ni,CO) dapat disentesis dari Ma(CO)b dan TCNQ, menurut persamaan 1 walaupun mekanismenya tidak diketahui.
Persamaan 1
1/a Ma (CO)b + 2 TCNQ → m[TCNQ]y + b/a CO
Reaksi Fe [TCNQ]2 2CH2Cl2 dari Fe (CO)5 dan TCNQ juga telah dilaporkan. Rute reaksi redoks dari material target dihindari dengan persamaan 2.
[M(NCME)6][SbF6]2 + 2[n. BO4N][TCNQ] → M[TCNQ]y + 2[N-BO4N][SbF6] + 6 MeCN
y » 2 M = Mn. Fe, Co, Ni
Semua reaksi ( 1 & 2 ) berjalan cepat.
b. Struktur
Reaksi yang terjadi pada persamaan 1 & 2 berakhir dalam pembentukan bubuk amorf.
Difraksi
dari bubuk ini diajukan terhadap material, namun tidak ada difraksi
yang dapat diobservasi. Sifat magnetik yang tinggi dapat diobeservasi
pada beberapa material amorf, yang sama dengan data obeservasi untuk
sistem M [TCNE]y.
Walaupun
struktur dari material ini tidak diketahui, namun diajukan bahwa S = ½
[TCNQ] hibridisasi sp dengan ikatan N dari beberapa ion logam, dengan
demikia menyediakan pasangan magnetik yagn rapi.
3. Kompleks Fe(II) – Cr(III) Oksalat
Ligan
oksalat sangat mneraik untuk diteliti karena mempunyai empat atom donor
yang dapat berfungsi sebagai jembatan. Jembatan oksalat merupakan
mediator yang baik untuk interaksi diantara ion-ion logam. Ion-ion logam
dengan ligan oksalat dapat membentuk kompleks polimer homonuklir atau
heteronuklir.
Kompleks polimer saat ini banyak diminati untuk diteliti karena pemanfaatan senyawa ini sabagai material magnet.
Struktur ligan oksalat berkoordinasi dengan ion logam dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Struktur K2[Co(C2O4)2]
a. Pembuatan
Sebagai sumber besi (II) digunakan garam klorida, FeCl2.4H2O.
Ø Sintesis FeCl2. 4H2O
5,24 gram FeCl3
dilarutkan dalam 20 ml etanol, setelah itu pada larutan ini ditambah
2,63 gram serbuk Fe dan 3 ml HCL 10 M sambil dipanaskan sampai
temperatur 70 0C. Setelah reaksi sempurna campuran ini
disaring untuk memisahkan dari kelebihan serbuk besi. Filtratnya
dimasukkan dalam wadah tertutup dan didinginkan. Kristal putih kehijauan
terbentuk dengan segera, kristal ini disaring dengan kaca masir G-4 sambil dialiri gas N2. Kristal kering putih kehijauan dikeringkan dalam vakum sambil dialiri gas N2.
Ø Sintesis K3[Cr(C2O4)3]. 3H2O
Sebanyak 5.52 gram H2C2O4.2H2O dilarutkan dalam 10 ml aquadest dengan pengadukan. Kedalam larutan ini ditambahkan 1.83 gram K2Cr2O7
sambl diaduk dengan kuat hingga terbentuk gelembung-gelembung gas.
Setelah reaksi sempurna pada larutan ini ditambah 2.09 gram K2C2O4. 2H2O
sambil diaduk hingga larut. Larutan tersebut didinginkan dalam penangas
es kemudian ke dalam larutan tersebut ditambahkan 10 ml etanol hingga
terbentk endapan. Padatan ini disaring, dicuci dengan etanol dan
dikeringkan dalam deksikator. Endapan yang sudah kering direkristalisasi
dengan metode dua pelarut, yaitu dilarutkan dlam air kemudian
dikristalkan dengan penambahan etanol.
Ø Sintesis [(C4H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3]
Sebanyak 0.48 gram K3[Cr(C2O4)3]. 3H2O hasil sintesis diatasi dilarutkan dalam 5 ml aquadest. Kedalam larutan ini ditambahkan 0.29 gram FeCl2.4H2O yang telah dilarutkan dalam 3 ml aquadest sambil dialiri gas N2. Setelah reaksi sempurna, larutan ini ditambah 0.32 gram [(C4H9)4N] Br yang telah dilarutkan dalam 3 ml aquadest. Endapan yang terbentuk disaring, dikeringkan dalam desikator.
Sintesis kompleks [(C6H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3] dilakukan dalam atmosfir nitrogen untuk mencegah besi (II) teroksidasi menjadi besi (III). Perbandingan mol FeCl2 : K3[Cr(C2O4)3] [(C4H9)4N]Br adalah 1.5 : 1 : 1.
Kompleks
polimer yang terbentuk berwarna hijau kekuningan, dan rendemen yang
diperoleh sebesar 74%. Kompleks yang dihasilkan memiliki rumus kimia [(C6H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3].H2O.
b. Sifat Magnet
Sifat magnet kompleks polimer [(C6H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3].H2O
sangat menerik. Pada temperatur ruang senyawa kompleks menunjukkan
momen magnet 6.59 BM. Ini sesuai dengan momen magnet diantara ion-ion
logam Fe(II) dan Cr(III). Nilai momen magnet teoritis kompleks diperoleh dari resultan momen magnet interaksi ion-ion logam.
KESIMPULAN
Besi
dialam ditemukan sebagai unsur kimia ke sepuluh paling banyak. Hal ini
menyumbang kepada medan magnet bumi. Beberapa komleksi besi juga
memiliki sifat magnet. senyawa kompleks Fe(II)-Cr(III) dengan ligan
oksalat memiliki rumus kimia [(C6H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3].H2O.
Ligan oksalat pada kompleks tersebut berfungsi sebagai jembatan antra
ion besi (II) dengan khrom (III). Kompleks tersebut berwarna hijau
kekuningan dan bersifat paramagnet pada temperatur ruang. Pengukuran
suseptibilitaspada temperatur 80-300K menghasilkan peningkatan
suseptibilitas pada temperatur makin rendah yang menunjukkan kompleks
yang terbentuk bersifat feromagnet.
Kelompok
molekuil sebagai magnet dengan rumus M [TCNQ], dimana M = Mn, Fe, Co,
Ni ; TCNQ = 7,7,8,8-tetraciano-p-quinodimetana) telah disintesis dari 2
rute reaksi dari dan material awalnya Ma(CO)b dan [M(NCME)6][SbF6]2.
Walaupun
struktur dari material ini belum diketahui. Diajukan bahwa hibridisasi
sp. atom nitrogen dari grup CN pada S = ½ [TCNQ] 6’ ikatan dengan ion
logam, hal ini menyebabkan sifat magnet.
Sintesis
hydrotermal memberikan metode yang baik untuk persiapan senyawa hidrid
organik-anorganik. Komponen-komponen organik dan anorganik tersebut
mungkin dilengkapi satu sama lain dengan material ttt untuk meningkatkan
mut struktur padatan baru.
Pada kompleks [FeIII(22-bpy)(HPO3)(H2PO4)],
penggunaan molekul 2.2 bipiridine sebagai ligan menghasilkan kondisi
dimana secara tradisional ikatan Fe dengan P dalam oktahedral
menghasilkan rangkaian struktur dalam 1 dimensi.
senyawa kompleks Fe(II)-Cr(III) dengan ligan oksalat memiliki rumus kimia [(C6H9)4N][FeIICrIII(C2O4)3].H2O.
Ligan oksalat pada kompleks tersebut berfungsi sebagai jembatan antra
ion besi (II) dengan khrom (III). Kompleks tersebut berwarna hijau
kekuningan dan bersifat paramagnet pada temperatur ruang. Pengukuran
suseptibilitaspada temperatur 80-300K menghasilkan peningkatan
suseptibilitas pada temperatur makin rendah yang menunjukkan kompleks
yang terbentuk bersifat feromagnet.
DAFTAR PUSTAKA
Mandal, S ; Pati, Swapan ; Green, A, Marli ; Natarajan, Srinivasan. Chem. Mater. 2005, 17, 638-634.
Martak, Fahimah ; Onggo, Djulia ; Ismunandar ; Bijaksana, Satria. Seminar Nasional MIPA. Universitas Indonesia Depok. 2005.