Analisis dan Pembahasan Pembuatan Kompleks Cis- dan Trans- Kalium Dioksalato Diakuokromat

Analisis dan Pembahasan

“Pembuatan Garam Cis dan Trans – Kaliumdioksalatodiakuokromat (III)”

1.  Pembuatan Isomer Trans-Kaliumdioksalato diakuokromat (III)

Percobaan Pembuatan Isomer trans-kalium dioksalato diakuokromat (III) bertujuan untuk memelajari pembuatan garam isomer trans-kalium dioksalato diakuokromat (III) dan memelajari sifat garam kompleks trans-kaliumdioksalato diakuokromat (III).

Percobaan diawali dengan mencampurkan 3 gram asam oksalat dihidrat ( serbuk putih) dengan aquadest mendidih sedikit mungkin (satu tetes) dalam gelas kimia. Menambahkan 1 g kalium dikromat (serbuk oranye) yang ditambah dengan setetes air panas. Air yang ditambahkan pada setiap reaktan harus sedikit, karena air yang berlebih kemungkinan dapat memengaruhi konfigurasinya menjadi cis. Air yang digunakan berupa air panas agar reaksinya berlangsung lebih cepat, sesuai teori laju reaksi bahwa temperatur berpengaruh terhadap besarnya laju reaksi pembentukan produk. Selanjutnya, campuran dalam gelas kimia segera ditutup dengan kaca arloji dan dikocok. Proses pengocokan tidak boleh berhenti karena reaksi pembentukan isomer sangat cepat, sehingga jika proses pengocokan berhenti meski sebentar dimungkinkan kristal tidak akan terbentuk.

Garam terbentuk ditandai dengan perubahan warna campuran dari semula serbuk putih dan oranye menjadi pasta kehitaman dan timbul uap air. Reaksi pembentukan garam trans-kaliumdioksalato diakuokromat (III) bersifat eksotermik, sehingga wadah gelas kimia menjadi panas pada saat kompleks terbentuk. pembentukan garam kompleks mengikuti reaksi:

7 H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 --->2K[Cr(C2O402(H2O)] + 6CO2 + 7H2O

                                                                                       (trans)

Dengan struktur kristal:

Gambar struktur trans-kaliumdioksalato diakuokromat (III)

Menguapkan pasta kristal diatas penangas air hingga volumenya 1/2 volume awal. menguapkan pasta kristal pada temperatur ruang hingga volumenya 1/3 volume awal. menyaring kristal yang terbentuk, kemudian menyuci sisa dalam gelas kimia dengan menggunakan 1 mL aquadest dingin dan 2 mL etanol. Residu yang diperoleh berbentuk pasta hitam. Mengoven residu dengan temperatur 60^oC selama 2 hari. Namun pada percobaan kali ini, pengovenan dilakukan selama 3 hari, yakni dari Jumat hingga minggu dengan temperatur 40^oC.

Menyimpan residu kristal yang telah dioven ke dalam eksikator, dan menimbang beratnya hingga diperoleh massa konstan. Pada percobaan ini, diperoleh berat konstan dari kristal adalah 1,645 gram. Sedangkan berat kristal secara teori dapat ditentukan melalui cara berikut:

Diketahui:

m asam oksalat dihidrat     = 3 gram

Mr asam oksalat dihirat      = 126 g/mol

M K₂Cr₂O₇                         = 1 gram

Mr K₂Cr₂O₇                        = 294 g/mol

Ditanyakan :

Massa kristal trans yang terbentuk secara teori =....?

Jawab:

mol asam oksalat dihidrat     = massa asam oksalat dihidrat/massa molekul relatif

                                           =  (3/126) mol

                                           = 0,0238 mol

mol K₂Cr₂O₇          = massa K₂Cr₂O₇ /massa molekul relatif

                               = (1/296) mol

                               = 0,0034 mol

(mol)                  7 H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 -->2K[Cr(C2O402(H2O)]  +  6CO2   + 7H2O      awal                            0,0238                0,0034                             -                             -             -

reaksi                      (-) 0,0238            (-)0,0034                     (+)0,0068            (+)0,0204  (+)0,0238

 akhir                                -                              -                                 0,0068               0,0204       0,0238

           

     massa kristal trans secara teori adalah:

mol trans teori x Mr = 0,068 mol x 303 g/mol

                                 = 2,0604 gram

Adapun % isomer trans yang terbentuk adalah :

% isomer = (massa konstan / massa teori) x 100%

               = (1,645 / 2,0604) x 100%

               = 79.838%

 

Melakukan pengujian UV-Visible untuk mengetahui panjang gelombang maksimum kristal dan melakukan uji titik leleh terhadap kristal yang terbentuk.

Tabel. Panjang gelombang warna komplementer beserta warna tampak

Warna	Warna komplementer	Panjang Gelombang (nm)
Violet	Kuning-Hijau	400 - 435
Biru	Kuning	435 - 480
Hijau-Biru	Oranye	480 - 490
Biru-Hijau	Merah	490 - 500
Hijau	Ungu	500 - 560
Kuning-Hijau	Violet	560 - 580
Kuning	Biru	580 - 595
Oranye	Hijau-Biru	595 - 610
Merah	Biru-Hijau	610 - 750

(sumber : Underwood,2002 : halaman 384)

Pengujian UV-Visible dilakukan dengan menguji larutan encer isomer trans dengan spektofotometri. Kristal trans yang dilarutkan dalam air memiliki warna keunguan, sehingga dapat disimpulkan bahwa spektranya akan memiliki panjang gelombang maksimum pada rentang pangjang gelombang visible yakni 380 nm-750 nm. Pada pengujian UV-Vis diperoleh absorbansi maksimum sebesar 0,602 pada panjang gelombang maksimum 416 nm. 416 nm merupakan panjang gelombang yang sesuai dalam rentang warna ungu (Underwood,2002). Panjang gelombang ini masih masuk dalam rentang visible, dan juga absorbansi tersebut masih termasuk dalam rentang toleransi kesalahan minimum. Absorbansi pada spektra UV-Vis memiliki rentang dimana kesalahan pengukuran oleh alat minimum, yakni antara 0 hingga 1. Namun, panjang gelombang maksimum kompleks trans-kaliumdioksalato diakuokromat (III) secara teori belum diketahui sehingga tidak bisa dibandingkan seberapa besar penyimpangannya.

Sedangkan pada pengujian titik leleh kristal yang terbentuk bertujuan untuk mengetahui titik leleh kristal trans yang terbentuk dan mengethui kemurniannya. Kristal murni akan memiliki rentang leleh ± 1^oC dari titik leleh kristal secara teori. Pada pengujian kali ini diperoleh titik leleh trans memiliki rentang 156^oC – 158^oC. Rentang tersebut diukur saat kristal mulai meleleh hingga meleleh seluruhnya. Seharusnya rentang yang hanya terpaut 1^oC adalah baik, namun skala pada termometer berjarak 2^oC tiap barisnya sehingga rentang tersebut besarnya 2^oC. Namun titik leleh kristal trans secara teori tidak diketahui sehingga tidak dapat dibandingkan apakah titik leleh tersebut adalah sama dengan titik leleh trans-kaliumdioksalato diakuokromat (III) murni.

 

2.  Pembuatan Isomer Cis-Kaliumdioksalato diakuokromat (III)

Percobaan Pembuatan Isomer cis-kalium dioksalato diakuokromat (III) bertujuan untuk memelajari pembuatan garam isomer cis-kalium dioksalato diakuokromat (III) dan memelajari sifat garam kompleks cis-kaliumdioksalato diakuokromat (III).

Percobaan diawali dengan mencampurkan 3 gram asam oksalat dihidrat ( serbuk putih) dan 1 g kalium dikromat (serbuk oranye) kedalam gelas kimia. Menambahkan tetes demi tetes akuadest. Selanjutnya, campuran dalam gelas kimia segera ditutup dengan kaca arloji dan dikocok. Proses pengocokan tidak boleh berhenti karena reaksi pembentukan isomer sangat cepat, sehingga jika proses pengocokan berhenti meski sebentar dimungkinkan kristal tidak akan terbentuk.

Garam terbentuk ditandai dengan perubahan warna campuran dari semula serbuk putih dan oranye menjadi pasta kehitaman dan timbul uap air. Reaksi pembentukan garam ciss-kaliumdioksalato diakuokromat (III) bersifat eksotermik, sehingga wadah gelas kimia menjadi panas pada saat kompleks terbentuk. pembentukan garam kompleks mengikuti reaksi:

7 H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 -->2K[Cr(C2O402(H2O)] + 6CO2 + 7H2O

                            (cis)

Dengan struktur kristal:

Gambar struktur cis-kaliumdioksalato diakuokromat (III)

Pasta yang terbentuk ditambah dengan 5 mL etanol dan diaduk hingga timbul endapan (tetap berbentuk pasta) hitam. Campuran kemudian didekantasi dan ditambah etanol lagi untuk melarutkan komponen pengotor. Selanjutnya pasta (kristal cis) disaring dan residu penyaringan merupakan kristal cis yang terbentuk. Residu yang diperoleh berbentuk pasta hitam. Mengoven residu dengan temperatur 60^oC selama 2 hari. Namun pada percobaan kali ini, pengovenan dilakukan selama 3 hari, yakni dari Jumat hingga minggu dengan temperatur 40^oC.

Menyimpan residu kristal yang telah dioven ke dalam eksikator, dan menimbang beratnya hingga diperoleh massa konstan. Pada percobaan ini, diperoleh berat konstan dari kristal adalah 2,215 gram. Sedangkan berat kristal secara teori dapat ditentukan melalui cara berikut:

Diketahui:

m asam oksalat dihidrat     = 3 gram

Mr asam oksalat dihirat      = 126 g/mol

M K₂Cr₂O₇                         = 1 gram

Mr K₂Cr₂O₇                        = 294 g/mol

Ditanyakan :

Massa kristal trans yang terbentuk secara teori =....?

Jawab:

mol asam oksalat dihidrat     = massa asam oksalat dihidrat/massa molekul relatif

                                           =  (3/126) mol

                                           = 0,0238 mol

mol K₂Cr₂O₇          = massa K₂Cr₂O₇ /massa molekul relatif

                               = (1/296) mol

                               = 0,0034 mol

(mol)                  7 H2C2O4.2H2O + K2Cr2O7 -->2K[Cr(C2O402(H2O)]  +  6CO2   + 7H2O      awal                            0,0238                0,0034                             -                             -             -

reaksi                      (-) 0,0238            (-)0,0034                     (+)0,0068            (+)0,0204  (+)0,0238

 akhir                                -                              -                                 0,0068               0,0204       0,0238

           

     massa kristal cis secara teori adalah:

mol trans teori x Mr   = 0,068 mol x 303 g/mol

                                 = 2,0604 gram

Adapun % isomer trans yang terbentuk adalah :

% isomer = (massa konstan / massa teori) x 100%

               = (2,215 / 2,0604) x 100%

               = 107,5 %

Hasil tersebut menunjukkan bahwa kristal yang terbentuk jauh lebih banyak dari yang seharusnya, hal ini dimungkinkan jika massa reaktan pembentuknya lebih besar dari yang seharusnya. Ketelitian membaca skala timbangan sangat berpengaruh. Kemungkinan jumlah asam oksalat dihidrat atau kalium dikromatnya lebih banyak dari yang seharusnya (meski perbedaannya dalam skala desimal tetap berpengaruh). Sehingga diperoleh kristal yang lebih banyak, atau prosentasenya diatas 100%.

Melakukan pengujian UV-Visible untuk mengetahui panjang gelombang maksimum kristal dan melakukan uji titik leleh terhadap kristal yang terbentuk.

Pengujian UV-Visible dilakukan dengan menguji larutan encer isomer cis dengan spektofotometri. Kristal cis yang dilarutkan dalam air memiliki warna kecoklatan, sehingga dapat disimpulkan bahwa spektranya akan memiliki panjang gelombang maksimum pada rentang panjang gelombang visible yakni 380 nm-750 nm. Pada pengujian UV-Vis diperoleh 2 puncak dengan absorbansi maksimum masing-masing sebesar 2,137 pada panjang gelombang 351,5 nm dan 0,224 pada panjang gelombang 564 nm. Absorbansi pada spektra UV-Vis memiliki rentang dimana kesalahan pengukuran oleh alat minimum, yakni antara 0 hingga 1. Sehingga dapat disimpulkan bahwa panjang gelombang maksimum dari kristal cis adalah 564 nm dengan absorbansi 0,224. Warna kecoklatan tergolong dalam warna kuning-hijau, serta panjang gelombang maksimum tersebut masuk dalam rentang warna kuning-hijau (Underwood, 2002). Panjang gelombang ini masih masuk dalam rentang visible, dan juga absorbansi tersebut masih termasuk dalam rentang toleransi kesalahan minimum. Namun, panjang gelombang maksimum kompleks cis-kaliumdioksalato diakuokromat (III) secara teori belum diketahui sehingga tidak bisa dibandingkan seberapa besar penyimpangannya.

Sedangkan pada pengujian titik leleh kristal yang terbentuk bertujuan untuk mengetahui titik leleh kristal cis yang terbentuk dan mengethui kemurniannya. Kristal murni akan memiliki rentang leleh ± 1^oC dari titik leleh kristal secara teori. Namun pada percobaan kali ini, kristal cis tidak meleleh meski dipanaskan hingga temperatur 300^oC. meskipun struktur antara cis dan trans berbeda, namun perbedaan titik lelehnya tidak mungkin terpaut hingga >120^oC mengingat Mr kedua kompleks adalah sama. Hal ini disebabkan oleh rusaknya kristal karena pengujian titik leleh dilakukan setelah > 2 minggu pembentukan kristal. Akibatnya titik leleh kristal tidak dapat diukur.

 

3.      Pengujian Kemurnian Isomer

Percobaan ketiga ini bertujuan untuk menguji kemurnian isomer cis- dan trans- kaliumdioksalato diakuokromat (III) setelah terbentuk dan mencapai berat konstan. Pengujian kemurnian kristal dilakukan dengan cara meletakkan kristal pada kertas saring kemudian menambahkan larutan ammonium encer. Pada kristal trans, terbentuk padatan coklat muda yang tidak larut saat ditambahkan ammonium encer. Sedangkan pada kristal cis, padatan  larut membentuk warna hijau tua dan menyebar cepat pada kertas saring. Hal ini dapat dijelaskan oleh pengaruh kekuatan efek trans dari beberapa ligan yang terkait semisal pada urutan:

H₂O < OH < NH₃ < Cl < Br < I = NO₂ = PR₃ << CO = C₂H₄ = CN

Pada kristal trans :

NH₃ tidak dapat menstubtitusi ligan oksalat karena kekuatan ligan NH₃ dibawah ligan oksalat berdasarkan kekuatan efek trans. Sehingga larutan ammonium encer tak dapat melarutkan kristal trans yang terbentuk. Namun efek transnya diatas H₂O, sehingga terjadi perubahan ligan H₂O yang mengakibatkan perubahan warna kristal menjadi coklat.

Pada kristal cis :

efek tersebut mengalami kebalikan. NH₃ memiliki kekuatan efek cis yang lebih besar dari asam oksalat, sehingga mampu mensubstitusi ligan oksalat dari kompleks. Akibatnya kompleks menjadi larut dan pergantian ligan menyebabkan perubahan warna menjadi hijau tua.

Kesimpulan:

1. Pembuatan garam trans-kaliumdioksalatodiakuokrom (III) dan cis-kaliumdioksalatodiakuokrom (III) memiliki perbedaan pada saat penambahan aquadest. Pada pembuatan kompleks trans-kaliumdioksalato diakuokrom (III) penambahan aquadest(panas) dilakukan pada setiap reaktan sebelum dicampur, sedangkan pada pembuatan kompleks cis-kaliumdioksalato diakuokrom (III) penambahan aquadest dilakukan setelah kedua reaktan dicampur.
2. Pembuatan garam kompleks cis- dan trans- kaliumdioksalato diakuokrom (III) merupakan contoh reaksi eksotermik dan reaksinya berlangsung sangat cepat.
3. Pengujian kemurnian kristal dapat dilakukan dengan menambahkan larutan ammonium encer pada kristal diatas kertas saring. Jika kristal larut dan menyebar cepat pada kertas saring dan membentuk warna hijau, maka kristal tersebut adalah cis-kaliumdioksalato diakuokrom (III). Sedangkan jika kristal tidak larut, tetapi malah mengendap coklat muda, maka kristal tersebut adalah trans- kaliumdioksalato diakuokrom (III). Hal ini sesuai dengan kekuatan efek trans pada medan-medan ligan terkait. 
4. Panjang gelombang maksimum kompleks trans- kaliumdioksalato diakuokrom (III) adalah 416 nm dengan absorbansi 0,602, sedangkan panjang gelombang maksimum cis- kaliumdioksalato diakuokrom (III) adalah 564 nm dengan absorbansi 0,224.
5. Titik leleh kompleks trans- kaliumdioksalato diakuokrom (III) adalah pada rentang 156^oC - 158^oC, sedangkan titik leleh cis- kaliumdioksalato diakuokrom (III) tidak dapat ditentukan karena kristal yang terbentuk diperkirakan telah rusak.