Senyawa Kandungan Besi
SENYAWA KOMPLEKS BESI
Besi yaitu 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 yaitu 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 sanggup dipakai dalam sintesis senyawa-senyawa yagn mengandung Fe.
Beberapa senyawa kompleks dengan atom sentra Fe yaitu :
1. FeIII (2,2-bipryridine)(HPO3)(H2PO4) ]
a. Pembuatan
Reaksi hidrotermal dari adonan yang mengandung abu besi, asam fosfat, 2,2’-bipyridine dan air pada suhu 1250C selama 7 hari.
Pada sintesis tersebut 0,108 g abu 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 hingga hmogen selama 30 menit pada suhu kamar. Campuran simpulan 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, basuh dengan air dan keringkan. Produk ini mengandung 70% Fe. pH awal dan simpulan reaksi yaitu 2.
Sintesis hidrotermal menawarkan metode yang cepat untuk menciptakan senyawa hibrid organik dan anorganik. Komponen-komponen organik dan anorgnaik tersebut mungkin dilengkapi satu sama lain dengan material tertendu utnuk meningktakan mutu struktur padatan gres dan untuk beberapa perkara 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 menempel pada lapisan beling 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 bangun 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) mempunyai kekerabatan pseudo-tetrahedral dan teetrahedral dengan atomoksigen.
P (1) dihubungkan denga besi melalui 3 ikatan P-O -Fe dan mempunyai ikatan P-H ujung. P (2) dihubungkan dengan 2ikatan P-O-Fe dan mempunyai 2 ikatan P-O ujung.
Ikatan P-O mempunyai 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 sentra (Gambar 2).
Pengamatan sifat magnetik memperlihatkan 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 yaitu [Fe(C5Me5)2][TCNE] yang ditemukan sebagai ferumagnetik dibawah suhu kritis 4.8 K. hal berikutnya dibentuk dengan sintesis dari V [TCNE]y z CH2Cl2 yang bersifat magnet ada suhu kritis Tc»400 K. Lebih jauh dibentuk dengan penggunaan materi dasar natural yang gampang 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) sanggup disentesis dari Ma(CO)b dan TCNQ, berdasarkan 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 sasaran 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 abu amorf.
Difraksi dari abu ini diajukan terhadap material, namun tidak ada difraksi yang sanggup diobservasi. Sifat magnetik yang tinggi sanggup 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 alasannya mempunyai empat atom donor yang sanggup berfungsi sebagai jembatan. Jembatan oksalat merupakan perantara yang baik untuk interaksi diantara ion-ion logam. Ion-ion logam dengan ligan oksalat sanggup membentuk kompleks polimer homonuklir atau heteronuklir.
Kompleks polimer dikala ini banyak diminati untuk diteliti alasannya pemanfaatan senyawa ini sabagai material magnet.
Struktur ligan oksalat berkoordinasi dengan ion logam sanggup dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Struktur K2[Co(C2O4)2]
a. Pembuatan
Sebagai sumber besi (II) dipakai garam klorida, FeCl2.4H2O.
Ø Sintesis FeCl2. 4H2O
5,24 gram FeCl3 dilarutkan dalam 20 ml etanol, sehabis itu pada larutan ini ditambah 2,63 gram serbuk Fe dan 3 ml HCL 10 M sambil dipanaskan hingga temperatur 70 0C. Setelah reaksi tepat adonan 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 beling 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 besar lengan berkuasa hingga terbentuk gelembung-gelembung gas. Setelah reaksi tepat 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 yaitu 1.5 : 1 : 1.
Kompleks polimer yang terbentuk berwarna hijau kekuningan, dan rendemen yang diperoleh sebesar 74%. Kompleks yang dihasilkan mempunyai 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 memperlihatkan 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 mempunyai sifat magnet. senyawa kompleks Fe(II)-Cr(III) dengan ligan oksalat mempunyai 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 memperlihatkan 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 mengakibatkan sifat magnet.
Sintesis hydrotermal menawarkan 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 mempunyai 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 memperlihatkan 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.