1

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA KOMPLEKS

DARI Mn(NO3)2 DAN Co(NO3)2 DENGAN CAMPURAN LIGAN 8-

HIDROKSIKUINOLINA DAN ANION DISIANAMIDA

Tri Silviana Purwanti1, I Wayan Dasna

1, dan Neena Zakia

1.

1Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang

Email: ciphicuitt@gmail.com,idasna@um.ac.id,Z_khia@yahoo.com

Abstrak : Sintesis senyawa kompleks I dari Mn(NO3)2 dan Co(NO3)2

(senyawa kompleks II) berturut-turut dengan campuran ligan oksina dan dca-

pada perbandingan stoikiometri sebesar 1 : 2 : 2 telah disintesis melalui metode

reaksi langsung. Uji titik lebur menunjukkan lebih dari 300ºC. Pada analisis

DHL menunjukkan kedua kompleks netral. Pada analisis EDX diperoleh

perbandingan atom Mn : O yaitu 1 : 8 sedangkan rasio atom Co : N adalah 1 : 8.

Senyawa kompleks I dan II berturut-turut memiliki rumus empiris

C22H14N8O2Mn dan C22H14N8O2Co. Berdasarkan data karakterisasi diperoleh

rumus molekul dari senyawa kompleks I dan II berturut-turut

[Mn(C9H7NO)2(N(CN)2)2] dan [Co(C9H7NO)2(N(CN)2)2]. Analisis IR

menunjukkan puncak-puncak khas dari ligan oksina (gugus fungsi O-H dan C-

O) dan dca- (gugus fungsi C N) pada senyawa kompleks I dan II.

Kata Kunci : sintesis, karakterisasi, senyawa kompleks, Mn(NO3)2, Co(NO3)2,

oksina, dca-, campuran ligan.

Abstract : Complex compound I of Mn(NO3)2 and Co(NO3)2 (Complex II)

with mixed ligand oxine and dca- with stoichiometric ratio 1: 2 : 2 can be done

through the method of direct reaction. The melting point higher than 300°C. Test

electrical conductivity (EC) indicates that the complexes are neutral test

electrical conductivity (EC) indicates that the complexes are neutral. analysis

from EDX showed the ratio of Mn : N from EDX analysis is 1 : 8 and for Co : N

is 1 : 8. (4) The structure complexes are [Mn(C9H7NO)2(N(CN)2)2] (Complex I)

and [Co(C9H7NO)2(N(CN)2)2] (Complex II). IR analysis of both complexes

shows that the complexes contain of oxine ligand as showed by the O−H group

and anion dca (C≡N).

Key Words : Mn(NO3)2, Co(NO3)2, 8-hydroxyquinoline, anion dicyanamide, and

complex compound, mixed ligand.

Garam nitrat dari Mn(II) dan Co(II) dapat membentuk senyawa kompleks

dengan ligan yang memiliki atom donor N. Dua ligan donor N yang banyak

diteliti adalah 8-hidroksikuinolina (oksina) dan anion disianamida (dca-). Oksina

merupakan turunan dari kuinolina (quin). Hasil penelitian senyawa kompleks dari

Mn(II) dengan ligan oksina yaitu [Mn(C9H6NO)2].0,75 CH3OH (Nida, 2007).

Kompleks disintesis dari Mn(NO3)2 dengan ligan oksina pada perbandingan

stoikiometri sebesar 1 : 2. Pada kompleks tersebut dua ligan oksina dikoordinasi

pada Mn(II) melalui atom donor N dan O sehingga membentuk kompleks sepit.

Senyawa kompleks berwarna hitam, memiliki titik lebur lebih dari 300°C yang

berbeda dengan reaktannya. Struktur kompleks hasil sintesis oleh Nida (2007)

diberikan pada Gambar 1.

2

Gambar 1 Struktur [Mn(C9H6NO)2].0,75 CH3OH (Nida, 2007)

Penelitian lain yang mensintesis campuran ligan quin dan dca- seperti

[Mn(C9H7N)2(N(CN)2)2] dan [Co(C9H7N)2(N(CN)2)2] (Anggraini, 2012). Kedua

senyawa kompeks disintesis dari Mn(NO3)2 dan Co(NO3)2 dengan perbandingan

stoikiometri sebesar 1 : 2 : 2. Struktur kedua kompleks berturut-turut diberikan

pada Gambar 2 dan 3.

Gambar 2 Struktur [Mn(C9H7N)2(N(CN)2)2] (Anggraini, 2012)

3

Gambar 3 Struktur [Co(C9H7NO)2(N(CN)2)2] (Anggraini, 2012)

Contoh penelitian lain yaitu senyawa kompleks Co(biz)2(dca)2 (biz = 2,2’-

biimidazoline, dca = dicyanamide) (Mohamadau dkk., 2003) yang ditunjukkan

pada Gambar 1.11. Co(II) berperan sebagai ion pusat yang memiliki bilangan

koordinasi sebesar 6 berikatan dengan dua ligan biz dan dua anion dca sehingga

membentuk struktur oktahedral. Struktur ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4 Struktur Co(biz)2(dca)2 (Mohamadau dkk., 2003)

Berdasarkan hasil penelitian dari Anggraini (2012) ditunjukkan bahwa

Mn(II) dan Co(II) mampu berkoordinasi dengan atom donor N dari ligan quin dan

dca-. Ligan oksina memiliki kemiripan struktur dengan quin, maka senyawa

kompleks dari ion Mn(II) dan Co(II) menggunakan oksina dapat disintesis.

Senyawa kompleks dari Mn(NO3)2 dan Co(NO3)2 dengan campuran ligan oksina

dan dca- pada perbandingan mol sebesar 1 : 2 : 2 belum pernah dilaporkan.

Metode Penelitian

1. Sintesis Senyawa Kompleks I Mn(NO3)2.4H2O (0,04 g, 1 mmol) dilarutkan dalam MeOH (7 mL), diaduk

dengan pengaduk magnet hingga homogen selama 30 menit pada temperatur

kamar. Larutan oksina (0,04 g, 2 mmol) dilarutkan dalam MeOH (7 mL)

ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan Mn(NO3)2. Campuran larutan

Mn(NO3)2 dan oksina diaduk kembali hingga homogen selama 90 menit pada

temperatur kamar. Larutan dca (0,03 g, 2 mmol) dilarutkan dalam MeOH (7 mL)

ditambahkan tetes demi tetes ke dalam campuran tersebut, diaduk kembali hingga

homogen selama 150 menit pada temperatur kamar. Kristalisasi dilakukan dengan

cara dipindahkan larutan ke dalam gelas kimia 50 mL. Gelas kimia yang berisi

campuran larutan ditutup dengan aluminium foil yang dilubangi dengan jarum

pentul dan diuapkan secara perlahan pada suhu kamar. Setelah empat belas hari,

kristal yang terbentuk dicuci dengan metanol lalu disaring menggunakan kertas

saring.

4

2. Sintesis Senyawa Kompleks II

Co(NO3)2.4H2O (0,03 g, 1 mmol) dilarutkan dalam MeOH (7 mL), diaduk

dengan pengaduk magnet hingga homogen selama 30 menit pada temperatur 50-

60°C dalam penangas minyak. Larutan oksina (0,03 g, 2 mmol) yang dilarutkan

dalam MeOH (7 mL) ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan Co(NO3)2.

Larutan campuran Co(NO3)2 dan oksina diaduk kembali hingga homogen selama

90 menit pada temperatur 50-60°C dalam penangas minyak. Larutan dca (0,02 g,

2 mmol) yang dilarutkan dalam MeOH (7 mL) ditambahkan tetes demi tetes ke

dalam campuran larutan tersebut, diaduk kembali hingga homogen selama 150

menit pada temperatur 50-60ºC dalam penangas minyak. Kristalisasi dilakukan

dengan cara dipindahkan larutan ke dalam gelas kimia 50 mL. Gelas kimia yang

berisi larutan campuran tersebut ditutup dengan aluminium foil yang dilubangi

dengan jarum pentul dan diuapkan secara perlahan pada suhu kamar. Setelah tujuh

hari, kristal yang terbentuk dicuci dengan metanol lalu disaring menggunakan

kertas saring.

Hasil

1. Hasil Sintesis Senyawa Kompleks I dan II

Hasil sintesis senyawa kompleks I terbentuk kristal prisma berwarna hitam

yang muncul pada hari ke empat belas, sedangkansenyawa kompleks II

menghasilkan kristal balok berwarna hitam muncul pada hari ke tujuh. Hasil

analisis SEM dan permukaan dari kedua kristal hasil sintesis berturut-turut

ditunjukkan pada Gambar 5 dan 6.

Gambar 5 Senyawa Kompleks I Hasil Analisis SEM

5

Gambar 6 Senyawa Kompleks II Hasil Analisis SEM

2. Hasil Uji Titik Lebur

Kemurnian suatu senyawa kompleks dapat diketahui melalui uji titik lebur.

Uji titik lebur digunakan untuk memastikan bahwa senyawa yang dihasilkan

adalah senyawa baru, bukan ligan ataupun garamnya. Data hasil uji titik lebur dari

senyawa reaktan dan senyawa kompleks I dan II dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Hasil Uji Titik Lebur Senyawa Reaktan dan Sintesis Senyawa Kompleks I dan II

Titik lebur senyawa kompleks hasil sintesis tidak dapat ditentukan dengan tepat

karena pada temperatur 300ºC kristal belum menunjukkan perubahan fasa karena

keterbatasan alat.

3. Hasil Uji Daya Hantar Listrik (DHL)

Daya hantar listrik (DHL) adalah ukuran kemampuan suatu zat

menghantarkan arus listrik. Pengukuran DHL digunakan untuk mengetahui

senyawa kompleks hasil sintesis bersifat netral atau ionik. Kompleks netral jika

mendekati DHL pelarut sedangkan ionik jika mendekati DHL reaktan (garam).

Data uji Daya Hantar Listrik senyawa komples I dan II ditunjukkan di Tabel 2.

Senyawa Titik Lebur (°C) Titik Lebur (°C)

Mn(NO3)2

Co(NO3)2

Oksina

Natrium Disianamida

Senyawa Kompleks I

Senyawa Kompleks II

37ºC (Merck Index)

100ºC (Merck Index)

74-75ºC (Merck Index)

300ºC (Merck Index)

> 300ºC

> 300ºC

> 300ºC

> 300ºC

6

Tabel 2 Hasil Uji Daya Hantar Listrik Senyawa Kompleks I dan II

Larutan Harga DHL (μS/cm)

Metanol

Mangan (II) nitrat

Kobalt (II) nitrat

Senyawa Kompleks I

Senyawa Kompleks II

1,64

839

425

9,21

6,75

Pada Tabel 2, senyawa kompleks I dan II larut dalam metanol. Kedua

senyawa hasil sintesis juga mempunyai DHL yang mendekati DHL pelarut, maka

dapat disimpulkan bahwa kedua senyawa kompleks tersebut termasuk kompleks

netral.

4. Analisis EDX

Hasil analisis EDX dapat menunjukkan data secara kualitatif dan

kuantitatif. Analisis EDX secara kualitatif menghasilkan spektrum EDX yang

dinyatakan sebagai histogram seperti pada Gambar 7 dan 8 menunjukkan jenis

unsur-unsur yang terkandung dalam senyawa kompleks I dan II.

Gambar 7 Spektrum EDX Senyawa Kompleks I

Gambar 8 Spektrum EDX Senyawa Kompleks II

7

Secara kualitatif, spektrum pada Gambar 6 menunjukkan beberapa puncak

yang menggambarkan komposisi atom-atom penyusun senyawa kompleks yaitu

atom C, N, O, dan Mn sedangkan spektrum pada Gambar 7 menunjukkan adanya

atom-atom penyusun senyawa kompleks adalah atom C, N, O, dan Co. Secara

kuantitatif, komposisi atom-atom penyusun senyawa kompleks diperlihatkan pada

Tabel 3 dan 4.

Tabel 3 Komposisi Atom-Atom Penyusun Senyawa Kompleks I

Unsur Persentase Massa (%Wt) Persentase Atom (%At)

Teoritis EDX Teoritis EDX

C 62,49 64,34 66,67 68,35

N 26,52 25,94 24,24 23,80

O 7,57 7,69 6,06 5,79

Mn 13,00 12,67 3,03 2,95

Tabel 4 Komposisi Atom-Atom Penyusun Senyawa Kompleks II

Unsur Persentase Massa (%Wt) Persentase Atom (%At)

Teoritis EDX Teoritis EDX

C 54,89 53,76 66,67 65,12

N 23,28 25,82 24,24 23,54

O 6,65 6,79 6,06 5,97

Co 12,45 11,98 3,03 2,98

5. Analisis IR

Spektrum IR dari senyawa kompleks I dan II berturut-turut dapat dilihat

pada Gambar 9 dan 10. Bilangan gelombang pada kompleks hasil sintesis

termasuk dalam rentang yang dimiliki ligan oksina dan anion dca. Bilangan

gelombang pada kompleks hasil sintesis dapat dilihat pada Tabel 5.

Gambar 9 Spektrum IR Ligan dari Senyawa Kompleks I

8

Gambar 10 Spektrum IR Ligan dari Senyawa Kompleks II

Tabel 5 Bilangan Gelombang Gugus Fungsi pada Spektrum IR Senyawa Kompleks I dan

II

Gugus

Fungsi

Bilangan Gelombang

(cm-1

)

Secara

Teori

Oksina Dca Senyawa Kompleks I Senyawa kompleks II

C - O 1300-1050 1207,44 1232,43 1172,72

C N 2260-2100 2218,14 2170,70 2156,42

O - H 3600-3000 3122,75 3407,98 3383,14

Berdasarkan pada Tabel 5, hasil analisis IR menunjukkan bahwa dalam

kompleks terdapat kedua ligan. Gugus O-H pada senyawa kompleks I dan II

terdapat pada daerah berturut-turut 3407,98 cm-1

dan 3383,14 cm-1

. Gugus fungsi

C-O pada senyawa kompleks I dan II terdapat puncak pada daerah berturut-turut

1232,43 cm-1

dan 1172,72 cm-1

. Gugus fungsi C N yang dimiliki anion dca pada

senyawa kompleks I dan II muncul puncak pada daerah berturut-turut 2170,7 cm-1

dan 2156,42 cm-1

.

Pembahasan

Sintesis senyawa kompleks I dan II dengan campuran ligan oksina dan dca-

pada perbandingan stoikiometri sebesar 1 : 2 : 2 berturut-turut menghasilkan

kristal berbentuk prisma dan balok yang keduanya berwarna hitam. Berdasarkan

data EDX dapat diprediksi struktur dan rumus empiris senyawa kompleks melalui

perbandingan komposisi atom-atom penyusunnya. Rumus empiris dari analisis

EDX pada senyawa kompleks I dan II berturut-turut C22H14N8O2Mn dan

C22H14N8O2Co. Prediksi struktur 1 senyawa kompleks I dan II berturut-turut

ditunjukkan pada Gambar 11 dan 12 berdasarkan penelitian dari Anggraini

(2012).

9

Gambar 11 Prediksi Struktur 1 Senyawa Kompleks I

Gambar 12 Prediksi Struktur 1 Senyawa Kompleks II

Prediksi struktur 2 senyawa kompleks I dan II berdasarkan penelitian oleh

Mohamadau dkk (2003). Struktur berturut-turut ditunjukkan pada Gambar 13 dan

14.

Gambar 13 Prediksi Struktur 2 Senyawa Kompleks I

N(7)

O(1)

N(5)

N(3)

O(2)

N(1)

Mn

10

Gambar 14 Prediksi Struktur 2 Senyawa Kompleks II

Ligan oksina memiliki kemiripan struktur dengan quin, sehingga prediksi

struktur yang diplih adalah Gambar 11 dan 12 berdasarkan penelitian dari

Anggraini (2012). Struktur senyawa kompleks yang dibuat dilakukan pendekatan

komputasi menggunakan Software HyperChem 8.03. Hasil perhitungannya

Software HyperChem 8.03 didapatkan besar energi bebas senyawa kompleks I dan

II. Suatu senyawa kompleks lebih stabil jika energi bebas yang dihasilkan makin

negatif. Energi bebas prediksi struktruk senyawa kompleks I dan II dapat dilihat

pada Tabel 7.

Tabel 7 Energi Bebas Prediksi Struktur Senyawa Kompleks I dan II

Senyawa Kompleks Harga ∆G (kj/mol)

Senyawa Kompleks I

Senyawa kompleks II

- 67229,262

- 68207,261

Hasil perhitungan energi bebas Tabel 7. senyawa kompleks II mempunyai

energi bebas lebih besar dari senyawa kompleks I. Reaksi pada senyawa kompleks

II lebih mudah berlangsung dibandingkan senyawa kompleks I.

Selain menghitung energi bebas, Software HyperChem 8.03 dapat

digunakan untuk mengetahui panjang ikatan dan sudut ikatan dari senyawa

kompleks I dan II. Data panjang dan sudut ikatan senyawa kompleks I dan II

ditunjukkan pada Tabel 8.

Tabel 8 Panjang Ikatan dan Sudut Ikatan Senyawa Kompleks I dan II

Parameter Senyawa Kompleks I Parameter SenySe Senyawa Kompleks II Seny

Panjang

Ikatan

Mn-N(1)

Mn-N(4)

Mn-N(5)

Mn-N(6)

Mn-O(1)

Mn-O(2)

2,241ºA

2,246 ºA

2,529 ºA

2,242 ºA

1,934 ºA

1,454 ºA

Panjang

Ikatan

Co-N(1)

Co-N(4)

Co-N(5)

Co-N(6)

Co-O(1)

Co-O(2)

1,901ºA

1,913ºA

1,915ºA

1,910ºA

1,889ºA

1,896ºA

N(5)

O(1)

N(7)

N(1)

O(2)

Co

N(3)

11

Sudut Ikatan

N(4)-Mn-N(6)

N(5)-Mn-N(1)

81,010°

74,389º

Sudut Ikatan

N(4)-Co-N(6)

N(5)-Co-N(1)

99,038°

82,155º

Berdasarkan Tabel 8. senyawa kompleks I memiliki panjang ikatan pada

Mn-N(1) lebih besar dibandingkan panjang ikatan Co-N(1), sebaliknya sudut

ikatan pada Mn-N(1) lebih kecil dibandingkan sudut ikatan Co-N(1). Hal ini

sesuai dengan jari-jari ion Mn2+

lebih besar dari Co2+

, sedangkan makin besar

panjang ikatan maka sudut ikatan makin kecil. Panjang ikatan Mn-N(5) lebih

besar dibandingkan panjang ikatan Mn-N(6) sedangkan sudut ikatan pada N(5)-

Mn-N(1) lebih kecil daripada sudut ikatan N(4)-Mn-N(6), begitu pula pada

senyawa kompleks II. Panjang ikatan yang dimiliki senyawa kompleks I dan II

dibandingkan dengan panjang ikatan penelitian Anggraini (2012) dapat dilihat

pada Tabel 9.

Tabel 9 Panjang Ikatan dan Sudut Ikatan Senyawa Kompleks Mn(C9H7N)2[N(CN)2]2

Parameter Mn(quin)2(dca)2

Panjang Ikatan

Mn-N(1) 2,230°A

Mn-N(4) 2,354°A

Sumber: Anggraini (2012)

Panjang ikatan pada senyawa kompleks hasil sintesis dibandingkan

dengan penelitian sebelumnya yaitu [Mn(C9H7N)2(N(CN)2)2] dan

[Co(C9H7N)2(N(CN)2)2] (Anggraini, 2012). Struktur [Mn(C9H7N)2(N(CN)2)2] dan

[Co(C9H7N)2(N(CN)2)2] dicantumkan berturut-turut pada Gambar 1.4 dan 1.5

untuk mendukung prediksi struktur senyawa kompleks I dan II. Panjang ikatan

senyawa kompleks I yaitu Mn-N(5) pada oksina lebih besar daripada panjang

ikatan Mn-N(6) pada dca-, sesuai dengan panjang ikatan Mn-N(4) pada quin lebih

besar daripada panjang ikatan Mn-N(1) pada dca- oleh Anggraini (2012). Panjang

ikatan pada oksina lebih besar daripada dca-, hal ini sesuai dengan panjang ikatan

pada quin yang lebih besar dari panjang ikatan dca-. Berdasarkan Anggraini

(2012) dipilih prediksi struktur dapat dilihat berturut-turut pada Gambar 11 dan

12.

Berdasarkan analisis IR menunjukkan bahwa dua ligan yaitu oksina dan

dca- terdapat dalam senyawa kompleks hasil sintesis. Berdasarkan pada Tabel 3.6

gugus fungsi O-H pada oksina yaitu 3122,75 cm-1

, sedangkan senyawa kompleks

I dan II terdapat puncak pada daerah berturut-turut 3407,98 cm-1

dan 3383,14

cm-1

. Gugus fungsi C-O pada oksina 1207,44 cm-1

, pada senyawa kompleks I dan

II terdapat puncak berturut-turut 1232,43 cm-1

dan 1172,72 cm-1

. Oksina terdapat

pada senyawa kompleks I dan II, hal ini dibuktikan nilai bilangan gelombang

gugus O-H dan C-O senyawa kompleks I dan II bergeser dibandingkan ligan

oksina. Dca- pada spektrum IR diamati dengan gugus fungsi C N yaitu 2218,14

cm-1

. Senyawa kompleks I dan II berturut-turut pada daerah 2170,7 cm-1

dan

2156,42 cm-1

, pada kedua senyawa kompleks nilainya bergeser menunjukkan

12

bahwa terdapat dca- dalam kompleks tersebut. Hasil analisis IR menunjukkan

bahwa kedua kompleks terdapat kedua ligan yang ditunjukkan dengan gugus

fungsi O-H dan C-O yang mengindikasikan ligan oksina, sedangkan gugus C N

mengidentikasikan dca-.

Kesimpulan

Senyawa kompleks I dapat disintesis dari Mn(NO3)2 dengan campuran

ligan oksina dan dca- menggunakan pelarut metanol pada perbandingan

stoikiometri sebesar 1 : 2 : 2 menghasilkan kristal prisma berwarna hitam.

Senyawa kompleks II berhasil disintesis dari Co(NO3)2 berhasil disintesis dengan

campuran ligan, pelarut dan perbandingan yang sama dengan senyawa kompleks I

menghasilkan kristal balok berwarna hitam. Kedua senyawa kompleks tersebut

memiliki titik lebur lebih dari 300°C dan merupakan kompleks netral, hasil

analisis EDX diperoleh perbandingan atom Mn : O yaitu 1 : 8 sedangkan rasio

atom Co : N adalah 1 : 8. Berdasarkan data karakterisasi diperoleh rumus molekul

dari senyawa kompleks I dan II berturut-turut [Mn(C9H7NO)2(N(CN)2)2] dan

[Co(C9H7NO)2(N(CN)2)2]. Analisis IR menunjukkan puncak-puncak khas dari

ligan oksina (gugus fungsi O-H dan C-O) dan dca- (gugus fungsi C N) pada

senyawa kompleks I dan II.

Daftar Rujukan

Anggraini, N. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Senyawa Kompleks dari Mn2+

dan

Co2+

dengan Ligan Kuinolina dan Disianamida. Skripsi tidak diterbitkan.

Malang: FMIPA Universitas Negeri Malang.

Nida, S. 2007. Sintesis, Karakterisasi, Penentuan Struktur dengan Difraksi Sinar-

X Kristal Tunggal Senyawa Kompleks dari Garam Mn(NO3)2.4H2O dengan

Ligan 8-Hidroksikuinolina. Skripsi Tidak Diterbitkan. Malang. FMIPA

Universitas Negeri Malang.

Mohamadau, A., Van Alvada, G.A., Kooijman, H., Weiczorek, B., Spek, A.L. &

Reedijk, J. 2003. The Binding Mode of the Ambidentate Ligands

Dicyanamide to transition Metal Ions can be Tuned by Bisimidazoline

Ligands with H-bonding Donor Property at the Rare Side of the Ligand.

New. J. Chem. 27: 983-988.