Spektrum Elektronik Senyawa Kompleks

Spektrum Elektronik Senyawa Kompleks

Serapan cahayaTak seperti kebanyakan senyawa organik, kebanyakan senyawa transisi memiliki warna yang kuatWarna yang kuat ini diakibatkan oleh adanya transisi elektronik diantara orbital d pada logamNamun, tingkat energi dari konfigurasi elektron pada orbital d biasanya sangat kompleks (rumit) karena elektron-elektron pada orbital atom saling berinteraksi. Warna komplementer jika satu senyawa menyerap cahaya dengan satu warna tertentu, maka yang teramati adalah warna komplementernya. [Cu(H2O)6]2+ berwarna biru. Warna apakah yang diserap?Hukum serapan Beer-Lambertlog(Io/I)=A=lcPada spektrum serapan, A di plot terhadap panjang gelombang atau cm-1 (1/).

Spektrum serapan elektronik d3 [Cr(NH3)6]3+

Spin forbiddenSpin allowed

Untuk mengetahui energi transisi antara satu keadaan ke keadaan lain pada atom (sistem) dengan lebih dari 1 elektron, maka harus diketahui secara rinci bagaimana elektron saling berinterasi.

Pada sistem dengan banyak elektron interaksi elektron-elektron dan kopling spin-orbital harus diperhatikan

Untuk atom ringan (Z30) urutan peringkat berdasarkan pentingnya interaksi: tarikan elektron-inti > interaksi elektron-elektron > pasangan spin-orbit

Ingat, ada 4 bilangan kuantumn = merupakan bilangan kuantum utama, menentukan ukuran orbital (atom); 1,2,3.dstl = bilangan kuantum angular momentum, menentukan bentuk orbital; n-1ml = Bilangan kuantum magnetik, menentukan arah (orientasi) orbital; -l sampai +lms = Bilangan kuantum spin; +1/2 atau -1/2

Spektrum elektronik atomKonfigurasi elektron (1s2 2s2 2p6dst) tidak dapat menjelaskan posisi elektron dalam orbitalContoh: 2p1Untuk l=1, ml adalah +1, 0, -1. Elektron dapat memiliki nilai ml berbeda-beda.Demikian halnya untuk spin, bisa +1/2 atau -1/2

Cara-cara yang mungkin untuk peletakan elektron dalam orbital sehingga dihasilkan kombinasi yang berbeda, disebut sebagai konfigurasi microstatesMicrostates untuk konfigurasi tertentu, memiliki energi yang sama hanya jika tolakan antar-elektron diabaikan

Spektrum elektronik atom

Contoh: elektron (d1) dari [Ti(H2O)]3+Seluruh microstates ini memiliki energi yang sama, karena tidak ada tolakan antar-elektron

Atau..

Menunjukkan jumlah microstate

Istilah spektroskopi (hang in therecerna perlahan-lahan)Namun, atom dan umumnya molekul sangat compact, sehingga tolakan antar-elektron tidak bisa diabaikanAkibatnya, microstates yang memiliki distribusi elektron yang berbeda, memiliki energi yang berbeda pulaJika microstates dengan energi sama dikelompokkan, akan dihasilkan level energi yang tidak dapat dibedakan secara spektroskopis yang dikenal sebagai term (nanti akhirnya muncul istilah term symbol)Untuk atom ringan dan deret 3d dan 4f (lantanida), yang menentukan energinya paling besar adalah orientasi spin dari elektron. Setelah spin, energi dipengaruhi oleh orientasi momentum angular dari orbital.Maka, untuk atom ringan term dapat ditentukan dengan menyusun microstates berdasarkan bilangan kuantum spin total, S, kemudian oleh bilangan kuantum momentum angular orbital total, L

Istilah spektroskopiUntuk atom berat, 4d, 5d, dan 5f, spin dan momentum angular bergabung membentuk resultan melalui interaksi magnetik yang disebut coupling spin-orbitJadi, orientasi spin dan momentum angular dari tiap elektron pada atom berat sangat menentukan term atau energinyaUntuk tiap microstate elektron, term untuk atom berat disusun berdasarkan nilai total dari bilangan kuantum momentum angular, jProses penggabungan momentum angular elektron melalui penjumlahan spin, dilanjutkan penjumlahan momentum orbital, lalu resultan keduanya, dikenal sebagai Russel-Saunders Coupling (dipakai untuk atom ringan)Untuk atom berat digunakan j-j coupling

Istilah spektroskopiUntuk menghasilkan skema Russel-Saunders, harus diketahui nilai L dan S yang dihasilkan atom.Contoh: terdapat dua elektron dengan bilangan kuantum, l1, s1, dan l2,s2,Maka, menurut deret Clebsh-Gordan, nilai L dan S yang mungkin adalah: L = l1+l2, l1+l2-1, ..|l1-l2| S = s1+s2, s1+s2-1, ..|s1-s2|, (tanda | | muncul, karena L dan S tidak boleh bernilai negatif)Misal d2, dapat memiliki nilai L L = 2+2, 2+2-1,., |2-2| = 4, 3, 2, 1, 0 total spin S S = 1/2+1/2, 1/2+1/2-1, ..|1/2-1/2| = 1, 0Begitu nilai L dan S diperoleh, maka nilai yang diperbolehkan untuk bilangan kuantum ML dan MS dapat ditulis sebagai: ML = L, L-1,., -L MS = S, S-1,.., -S

Istilah spektroskopiUntuk menyederhanakan: Untuk nilai L tertentu, nilai ML = 2L + 1 , dan untuk nilai S tertentu, MS = 2S + 1Nilai sebenarnya dari ML dan MS untuk tiap microstates, adalah penjumlahan dari masing-masing nilai ml atau ms.Misal satu elektron dengan nilai ml1, dan satu elektron lagi bernilai ml2, maka ML = ml1 + ml2Demikian halnya untuk MS = ms1 + ms2Maka (0+, -1-) adalah microstate dengan ML = -1 dan MS = 0 (hehehe.artinya satu elektron diletakkan pada ml = 0 dengan spin +1/2, dan satu pada ml = -1 dengan spin -1/2),

Istilah spektroskopiMelalui analogi notasi s, p, d, f.untuk orbital dengan l = 0, 1, 2, 3., total momentum angular orbital untuk term atom dinotasikan dengan cara yang sama, tapi menggunakan huruf besarL = 0, 1, 2, 3, 4, S, P, D, F, Gdst (J tidak digunakan)

Untuk total spin, dengan nilai 2S + 1, biasanya disebut sebagai multiplicity dari term (masih ingat term itu apa? ) S = 0, , 1, 3/2, 2. 2S +1 = 1, 2, 3, 4, 5..

16

Kesimpulan sementara:term untuk atom diberikan dalam bentuk simbol, dimana nilai L diindikasikan oleh satu dari huruf S, P, D., dan nilai dari 2S + 1 ditulis sebagai superskrip di sebelah kiri dari tiap huruf L

Contoh: Berikan simbol term (term symbol) untuk atom dengan konfigurasi (a) s1, (b) p1, dan (c) s1, p1Jawab: (a) satu elektron s memiliki nilai l=0 dan s=1/2. karena hanya ada satu elektron, L=0 (notasi term S), S= , dan 2S+1= 2 (doublet term). Maka simbol term: 2S (b) satu elektron p, nilai l=1, maka L=1 dan simbol term 2P (c) Untuk satu elektron s dan satu elektron p, L = 1+0 = 1 (notasi term P). Elektron dapat berpasangan (S = 0) atau paralel (S=1). Maka dimungkinkan terbentuk dua term 1P (bila S=0) dan 3P (bila S=1)

Coba sendiri: Apa term symbol untuk konfigurasi p1d1 Jawab: 1F, 3F

Info tambahan: Prinsip Pauli membatasi microstates yang mungkin terbentuk untuk satu konfigurasi dan berakibat pada term yang dapat dibentuk.Contoh: dua elektron terletak pada ml = +2, tidak dapat memiliki spin yang sama. Maka microstate (2+, 2+) tidak diperbolehkan.

Istilah SpektroskopiAda 15 cara meletakkan elektron dalam orbital atom C.... 2p2

px py pz spin l l paralel atau berlawanan l l paralel atau berlawanan l l paralel atau berlawanan ll berlawanan (dan py, pz)

19

15 mikrostat untuk atom C, p2

20

Untuk atom C, p2Atau.

Klasifikasi microstateTerm untuk konfigurasi d2

Konfigurasi d2, memiliki ML tertinggi +4 tentunya berasal dari L = 4 (term G), dari tabel nilai MS yang mungkin untuk term ini adalah Ms=0, maka term G pastilah singlet (1G).Namun, karena ada 9 nilai ML ketika L=4 (satu dari microstate di tiap kotak pada kolom di bawah (2+, 2-) pasti milik term ini), maka satu dari tiap microstate pada kolom Ms=0 dapat dicoret (tersisa 36 microstate untuk diklasifikasi)ML terbesar selanjutnya adalah ML=+3, dari L=3 (term F), dengan nilai MS yang mungkin ada tiga, +1, 0, -1 (atau triplet term 3F) ada 7 baris dan 3 kolom yang mengandung L=3, maka coret 21 kotak menunjukkan terdapat 21 state dengan term 3F (tersisa 15 kotak)Tersisa satu microstate pada baris ML=+2 dengan nilai MS=0 (term menjadi 1D). Ada lima kotak dengan L=2 (pada kolom MS=0), mulai dari ML=+2 ke ML=-2 (tersisa 10 kotak)Dari sepuluh kotak, ada microstate ML=+1 dan MS=+1, maka tentu ada 9 microstates yang masuk ke dalam term 3PSisa satu microstate dengan ML=0 dan Ms=0 (term 1S)

In total

Energi untuk tiap termMengikuti aturan Hund: konfigurasi terendah diperoleh pada saat elektron paralel (spin)Karena nilai tertinggi untuk S dihasilkan dari paralel elektron spin, makaTerm dengan multiplicity (2S+1) tertinggi memiliki energi terendah (untuk d2, ground state dengan energi terendah bisa saja 3F atau 3P)Term dengan multiplicity tertentu, menghasilkan energi terendah saat nilai L besar (karena saat L tinggi, elektron mengorbit dengan orientasi yang sama, pada d2 ml+2 + ml+1 sehingga tolakan rendah, maka 3F lebih rendah dari 3P)Untuk d2, ground state adalah 3FUntuk d2: 3F