Chemistry · Buku 3 · Bachelor Year 2

Kimia Universitas — Tahun 2

Kimia Universitas — Tahun 2 · Bachelor Year 2

18Logam Transisi dan Kompleks Koordinasi

Pada tahun 1893 seorang kimiawan berusia dua puluh enam tahun, Alfred Werner, berusaha menjelaskan sebuah teka-teki. Kobalt(III) klorida membentuk empat senyawa dengan amonia, CoClX3 ⋅ 6 NHX3\ce{CoCl3.6NH3}, CoClX3 ⋅ 5 NHX3\ce{CoCl3.5NH3}, dan dua dengan rumus CoClX3 ⋅ 4 NHX3\ce{CoCl3.4NH3}, yang satu hijau dan yang lain ungu. Perak nitrat langsung mengendapkan ketiga klorida senyawa pertama, dua klorida senyawa kedua, dan hanya satu klorida dari masing-masing dua senyawa terakhir. Jawaban Werner — enam gugus yang tertahan di sekeliling logam pada sudut-sudut sebuah oktahedron, sisanya di luar — meletakkan dasar kimia koordinasi. Bab ini memperluas kompleks-kompleks jilid Tahun 1 ke geometrinya, isomer-isomernya, nama-namanya, dan sebuah perhitungan elektron yang meramalkan karbonil logam mana yang ada.

Yang sudah kamu ketahui

Jilid Tahun 1: kompleks, atom pusat, ligan, ligan polidentat, kelat, tetapan pembentukan, bilangan koordinasi; konfigurasi elektron ion-ion logam transisi (elektron nns lepas lebih dahulu); asam dan basa Lewis, ikatan datif; VSEPR; bilangan oksidasi; enansiomer. Bab 13: orbital-orbital d dan urutan tingkat 4s dan 3d.

Larutan berair senyawa-senyawa logam transisi: dari kiri ke kanan, kobalt(II) nitrat, kalium dikromat, kalium kromat, nikel(II) klorida, tembaga(II) sulfat, dan kalium permanganat. Warna larutan kobalt, nikel, dan tembaga berasal dari kompleks akuanya. (Foto: Benjah-bmm27, domain publik, Wikimedia Commons.)
Larutan berair senyawa-senyawa logam transisi: dari kiri ke kanan, kobalt(II) nitrat, kalium dikromat, kalium kromat, nikel(II) klorida, tembaga(II) sulfat, dan kalium permanganat. Warna larutan kobalt, nikel, dan tembaga berasal dari kompleks akuanya. (Foto: Benjah-bmm27, domain publik, Wikimedia Commons.)

18.1 Blok d

Definisi 18.1 (Unsur transisi)

Yang disebut unsur transisi adalah unsur yang atomnya, atau salah satu ionnya yang lazim, mempunyai subkulit d yang terisi sebagian. Ion unsur semacam itu dengan nn elektron dalam orbital-orbital d-nya mempunyai konfigurasi dnd^n.

Proposisi 18.2 (Menghitung elektron d)

Ion logam transisi Mm+\mathrm M^{m+} dari golongan bernomor gg (3 sampai 12) mempunyai konfigurasi dnd^n dengan n=g−mn = g - m.

Bukti. Atom netralnya mempunyai gg elektron di luar gas mulia sebelumnya, dalam orbital nns dan (n−1)(n - 1)d. Dalam ion-ionnya, orbital-orbital d terletak di bawah orbital s (Contoh 13.15): semua g−mg - m elektron valensi yang tersisa adalah elektron d. ∎

Sebagai contoh, FeX2+\ce{Fe^2+} (golongan 8) adalah d6d^6, CuX2+\ce{Cu^2+} (golongan 11) d9d^9, CoX3+\ce{Co^3+} (golongan 9) d6d^6, PtX2+\ce{Pt^2+} (golongan 10) d8d^8.

18.2 Ligan

Definisi 18.3 (Dentisitas)

Yang disebut dentisitas sebuah ligan adalah jumlah atomnya yang terikat pada atom pusat yang sama. Sebuah ligan monodentat terikat melalui satu atom (HX2O\ce{H2O}, NHX3\ce{NH3}, ClX−\ce{Cl-}, CO\ce{CO}), sebuah ligan bidentat melalui dua (etana-1,2-diamina, ditulis en; ion etanadioat, ox). Sebuah ligan jembatan terikat pada dua atom logam sekaligus. Sebuah ligan ambidentat dapat terikat melalui salah satu dari dua atom yang berbeda, seperti ion nitrit (melalui N atau O) atau tiosianat (melalui S atau N).

Definisi 18.4 (Bola koordinasi)

Yang disebut bola koordinasi sebuah kompleks adalah himpunan atom pusat dan ligan-ligan yang terikat padanya, yang dituliskan di dalam kurung siku; ion-ion di luar kurung adalah ion lawan, yang tidak terikat pada logam.

Ligan-ligan pengelat. Kiri: etana-1,2-diamina (en), bidentat melalui kedua nitrogennya. Tengah: ion etanadioat (ox), bidentat melalui dua oksigen. Kanan: anion edta, yang membungkus ion logam dengan kedua nitrogennya dan keempat oksigen karboksilatnya (heksadentat). Ligan-ligan pengelat. Kiri: etana-1,2-diamina (en), bidentat melalui kedua nitrogennya. Tengah: ion etanadioat (ox), bidentat melalui dua oksigen. Kanan: anion edta, yang membungkus ion logam dengan kedua nitrogennya dan keempat oksigen karboksilatnya (heksadentat). Ligan-ligan pengelat. Kiri: etana-1,2-diamina (en), bidentat melalui kedua nitrogennya. Tengah: ion etanadioat (ox), bidentat melalui dua oksigen. Kanan: anion edta, yang membungkus ion logam dengan kedua nitrogennya dan keempat oksigen karboksilatnya (heksadentat).
Ligan-ligan pengelat. Kiri: etana-1,2-diamina (en), bidentat melalui kedua nitrogennya. Tengah: ion etanadioat (ox), bidentat melalui dua oksigen. Kanan: anion edta, yang membungkus ion logam dengan kedua nitrogennya dan keempat oksigen karboksilatnya (heksadentat).

18.3 Bilangan koordinasi dan geometri

Dua, empat, dan enam adalah bilangan koordinasi yang paling lazim. Perak(I) dan emas(I) membentuk kompleks linear ([Ag(NHX3)X2]X+\ce{[Ag(NH3)2]+}); empat ligan membentuk tetrahedron ([CoClX4]X2−\ce{[CoCl4]^2-}, [Zn(NHX3)X4]X2+\ce{[Zn(NH3)4]^2+}) atau bujur sangkar ([PtClX4]X2−\ce{[PtCl4]^2-}, [Ni(CN)X4]X2−\ce{[Ni(CN)4]^2-}); lima, bipiramida trigonal (Fe(CO)X5\ce{Fe(CO)5}); enam, yang sejauh ini paling sering, oktahedron.

Geometri-geometri koordinasi yang lazim (logam jingga, ligan abu-abu; ikatan putus-putus mengarah ke belakang halaman).
Geometri-geometri koordinasi yang lazim (logam jingga, ligan abu-abu; ikatan putus-putus mengarah ke belakang halaman).

VSEPR, yang menempatkan pasangan-pasangan elektron atom pusat sejauh mungkin satu sama lain, gagal di sini: ion d8d^8 seperti PtX2+\ce{Pt^2+} membawa empat pasang elektron d dan empat ligan, namun kompleks-kompleksnya berbentuk bujur sangkar, bukan tetrahedral atau oktahedral. Elektron-elektron d bukanlah pasangan-pasangan terlokalisasi yang mendorong ligan: energinya bergantung pada geometri dengan cara yang dihitung dalam bab berikutnya.

Proposisi 18.5 (d8d^8 bujur sangkar)

Kompleks berkoordinasi empat dari ion-ion d8d^8 deret transisi kedua dan ketiga (PdX2+\ce{Pd^2+}, PtX2+\ce{Pt^2+}, AuX3+\ce{Au^3+}) berbentuk bujur sangkar planar.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Penjelasannya, yaitu pemisahan tingkat-tingkat d oleh ligan, diberikan pada Bab 19.

18.4 Isomer

Definisi 18.6 (Isomer kompleks)

Dalam kompleks oktahedral MA3B3\mathrm{MA_3B_3}, isomer fac mempunyai ketiga ligan B pada satu muka oktahedron, sedangkan isomer mer pada sebuah meridian (tiga posisi dalam satu bidang yang melalui logam). Isomer ikatan berbeda dalam atom yang dipakai ligan ambidentat untuk terikat. Isomer ionisasi saling menukar sebuah ligan dengan ion lawan, sehingga menghasilkan ion-ion yang berbeda dalam larutan.

Proposisi 18.7 (Menghitung isomer oktahedral)

Dalam oktahedron, MA4B2\mathrm{MA_4B_2} mempunyai dua isomer (cis dan trans), MA3B3\mathrm{MA_3B_3} dua (fac dan mer), dan M(AA)3\mathrm M(\mathrm{AA})_3, dengan tiga ligan bidentat, dua enansiomer, Δ\Delta dan Λ\Lambda.

Bukti. Dalam oktahedron, setiap dua posisi bertetangga (cis, 90∘90^\circ) atau berseberangan (trans, 180∘180^\circ): dua susunan untuk kedua ligan B. Untuk tiga ligan B, entah tidak ada dua yang trans (ketiganya menempati satu muka: fac) atau tepat satu pasang yang trans (yang ketiga cis terhadap keduanya: mer); tiga posisi yang saling trans tidak ada. Untuk M(AA)3\mathrm M(\mathrm{AA})_3, setiap kelat merentang dua posisi cis; ketiga kelat melilit sumbu lipat tiga seperti bilah-bilah baling-baling, berputar searah atau berlawanan arah jarum jam jika dilihat sepanjang sumbu itu: dua bayangan cermin, yang tidak dapat ditumpukkan karena kompleks itu tidak mempunyai bidang cermin. ∎

Atas: isomer cis dan trans MA_4B_2 (ligan B biru), isomer fac dan mer MA_3B_3 (B merah). Bawah: kedua enansiomer sebuah tris-kelat seperti [Co(en)3]3+, dilihat sepanjang sumbu lipat tiga, skematis: setiap kelat (busur biru) menghubungkan sebuah posisi atas dan sebuah posisi bawah, dan ketiganya berputar ke satu arah () atau ke arah yang lain (). Atas: isomer cis dan trans MA_4B_2 (ligan B biru), isomer fac dan mer MA_3B_3 (B merah). Bawah: kedua enansiomer sebuah tris-kelat seperti [Co(en)3]3+, dilihat sepanjang sumbu lipat tiga, skematis: setiap kelat (busur biru) menghubungkan sebuah posisi atas dan sebuah posisi bawah, dan ketiganya berputar ke satu arah () atau ke arah yang lain ().
Atas: isomer cis dan trans MA4B2\mathrm{MA_4B_2} (ligan B biru), isomer fac dan mer MA3B3\mathrm{MA_3B_3} (B merah). Bawah: kedua enansiomer sebuah tris-kelat seperti [Co(en)X3]X3+\ce{[Co(en)3]^3+}, dilihat sepanjang sumbu lipat tiga, skematis: setiap kelat (busur biru) menghubungkan sebuah posisi atas dan sebuah posisi bawah, dan ketiganya berputar ke satu arah (Δ\Delta) atau ke arah yang lain (Λ\Lambda).

18.5 Nama dan jumlah elektron

Metode 18.8 (Menamai kompleks)

  1. Dalam rumus, tuliskan bola koordinasi di dalam kurung siku, logamnya lebih dahulu, lalu ligan-ligannya; muatan kompleks di luar kurung.
  2. Dalam nama, urutkan ligan-ligan menurut abjad dengan awalan pengali (di-, tri-, tetra-; bis-, tris- untuk nama ligan yang majemuk): ligan anionik berakhiran -o (klorido, sianido, oksido, hidroksido), ligan netral mempertahankan namanya (akua, amin, karbonil).
  3. Kemudian logamnya, yang namanya diberi akhiran seperti pada ferat, kuprat, dan kobaltat jika kompleksnya anion, dan bilangan oksidasinya dalam angka Romawi.
  4. Kation dinamai sebelum anion: [Co(NHX3)X6]ClX3\ce{[Co(NH3)6]Cl3} adalah heksaaminkobalt(III) klorida, KX4[Fe(CN)X6]\ce{K4[Fe(CN)6]} kalium heksasianidoferat(II).

Definisi 18.9 (Jumlah elektron)

Yang disebut jumlah elektron valensi sebuah kompleks adalah banyaknya elektron d ion logam ditambah elektron yang diberikan oleh ligan-ligan (dua untuk setiap pasangan donor). Yang disebut aturan 18 elektron menyatakan bahwa kompleks-kompleks stabil dari logam berbilangan oksidasi rendah dengan ligan akseptor π\pi yang berikatan kuat seperti CO\ce{CO} cenderung mempunyai 18 elektron valensi.

Definisi 18.10 (Hapisitas)

Yang disebut hapisitas sebuah ligan adalah jumlah atomnya yang terikat pada logam melalui satu sistem π\pi yang berkesinambungan; hapisitas ditulis ηn\eta^n: etena yang terikat melalui ikatan π\pi-nya adalah η2\eta^2, cincin siklopentadienil yang terikat melalui kelima karbonnya η5\eta^5.

Metode 18.11 (Menghitung elektron)

  1. Berikan muatan kepada ligan-ligan sebagai spesies berkulit tertutup (ClX−\ce{Cl-}, HX−\ce{H-}, CX5HX5X−\ce{C5H5-}; CO\ce{CO}, PRX3\ce{PR3}, NHX3\ce{NH3} netral) dan simpulkan bilangan oksidasi logamnya.
  2. Hitunglah elektron d logam itu, n=g−mn = g - m.
  3. Tambahkan dua elektron per pasangan donor: satu per ligan monodentat, enam untuk η5\eta^5-CX5HX5X−\ce{C5H5-}, enam untuk η6\eta^6-benzena, dua untuk η2\eta^2-alkena.
  4. Ikatan logam–logam dihitung satu elektron untuk masing-masing logam.

Proposisi 18.12 (Karbonil logam)

Karbonil-karbonil biner yang stabil dari deret transisi pertama, Cr(CO)X6\ce{Cr(CO)6}, Fe(CO)X5\ce{Fe(CO)5}, Ni(CO)X4\ce{Ni(CO)4}, dan MnX2(CO)X10\ce{Mn2(CO)10}, semuanya mempunyai 18 elektron valensi per atom logam.

Bukti. Kromium(0), d6d^6, dengan enam CO: 6+12=186 + 12 = 18. Besi(0), d8d^8, lima CO: 8+10=188 + 10 = 18. Nikel(0), d10d^{10}, empat CO: 10+8=1810 + 8 = 18. Mangan(0), d7d^7, lima CO dan satu ikatan Mn–Mn: 7+10+1=187 + 10 + 1 = 18; Mn(CO)X5\ce{Mn(CO)5} monomerik, dengan 17, tidak ada sebagai senyawa yang stabil, dan berpasangan. Alasan mengapa 18 lebih disukai — sembilan orbital valensi logam, yang semua orbital ikatan atau nonikatannya terisi — diberikan pada Bab 19. ∎

Ferosena, Fe(ηX5-CX5HX5)X2\ce{Fe(\eta^5-C5H5)2}, menahan sebuah ion besi(II) (d6d^6) di antara dua anion siklopentadienil, yang masing-masing memberikan enam elektron: 6+12=186 + 12 = 18. Aturan ini gagal untuk sebagian besar kompleks berbilangan oksidasi tinggi dan untuk banyak kompleks dengan ligan lemah: [Ti(HX2O)X6]X3+\ce{[Ti(H2O)6]^3+} mempunyai 13 elektron, [Cu(HX2O)X6]X2+\ce{[Cu(H2O)6]^2+} 21.

Sejarah — Werner dan oktahedron

Alfred Werner mengusulkan pada tahun 1893 bahwa sebuah logam mempunyai, selain valensinya, bilangan koordinasi berupa gugus-gugus yang tertahan langsung di sekelilingnya, dan bahwa kobalt(III) menahan enam gugus pada sudut-sudut sebuah oktahedron. Ia lalu meramalkan berapa isomer yang seharusnya dimiliki setiap rumus dan menghabiskan dua puluh tahun untuk membuatnya; pada tahun 1911 ia memisahkan sebuah kompleks kobalt menjadi kedua enansiomernya, yang membuktikan bahwa kekiralan tidak memerlukan atom karbon. Ia menerima Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1913. (Potret, Les Prix Nobel, 1914, domain publik, Wikimedia Commons.)

18.6 Latihan

Latihan 18.1 ★

Tuliskan konfigurasi dnd^n TiX3+\ce{Ti^3+}, VX3+\ce{V^3+}, CrX3+\ce{Cr^3+}, MnX2+\ce{Mn^2+}, FeX3+\ce{Fe^3+}, CoX2+\ce{Co^2+}, NiX2+\ce{Ni^2+}, dan ZnX2+\ce{Zn^2+}.

Solusi

Solusi Latihan 18.1.

TiX3+\ce{Ti^3+} d1d^1, VX3+\ce{V^3+} d2d^2, CrX3+\ce{Cr^3+} d3d^3, MnX2+\ce{Mn^2+} d5d^5, FeX3+\ce{Fe^3+} d5d^5, CoX2+\ce{Co^2+} d7d^7, NiX2+\ce{Ni^2+} d8d^8, ZnX2+\ce{Zn^2+} d10d^{10}.

Latihan 18.2 ★

Tentukan dentisitas air, etana-1,2-diamina, ion etanadioat, edta, dan ion tiosianat, dan sebutkan mana yang ambidentat.

Solusi

Solusi Latihan 18.2.

Air 1, en 2, etanadioat 2, edta 6, tiosianat 1; tiosianat bersifat ambidentat (melalui S atau N).

Latihan 18.3 ★

Namailah [Cu(NHX3)X4]SOX4\ce{[Cu(NH3)4]SO4}, KX3[Fe(CN)X6]\ce{K3[Fe(CN)6]}, [CoClX2(NHX3)X4]Cl\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl}, dan [Ni(CO)X4]\ce{[Ni(CO)4]}.

Solusi

Solusi Latihan 18.3.

Tetraamintembaga(II) sulfat; kalium heksasianidoferat(III); tetraamindikloridokobalt(III) klorida; tetrakarbonilnikel(0).

Latihan 18.4 ★

Ramalkan geometri [Ag(NHX3)X2]X+\ce{[Ag(NH3)2]+}, [CoClX4]X2−\ce{[CoCl4]^2-}, [PtClX4]X2−\ce{[PtCl4]^2-}, dan [Fe(HX2O)X6]X2+\ce{[Fe(H2O)6]^2+}.

Solusi

Solusi Latihan 18.4.

Linear; tetrahedral; bujur sangkar planar (d8d^8, deret ketiga); oktahedral.

Latihan 18.5 ★★

Berapa isomer yang dimiliki [PtClX2(NHX3)X2]\ce{[PtCl2(NH3)2]} bujur sangkar planar? Gambarlah isomer-isomer itu. (Salah satunya, sisplatin, adalah obat antikanker.)

Solusi

Solusi Latihan 18.5.

Dua: cis (kedua klorida bertetangga) dan trans (berseberangan). Dalam tetrahedron hanya akan ada satu.

Latihan 18.6 ★★

Hitunglah elektron valensi Cr(CO)X6\ce{Cr(CO)6}, Fe(CO)X5\ce{Fe(CO)5}, Ni(CO)X4\ce{Ni(CO)4}, V(CO)X6\ce{V(CO)6}, dan MnX2(CO)X10\ce{Mn2(CO)10}. Senyawa manakah yang melanggar aturan itu, dan bagaimana perilakunya?

Solusi

Solusi Latihan 18.6.

Cr(CO)X6\ce{Cr(CO)6} 18; Fe(CO)X5\ce{Fe(CO)5} 18; Ni(CO)X4\ce{Ni(CO)4} 18; V(CO)X6\ce{V(CO)6}: 5+12=175 + 12 = 17; MnX2(CO)X10\ce{Mn2(CO)10} 18 per mangan. V(CO)X6\ce{V(CO)6} melanggar aturan itu: senyawa ini paramagnetik dan mudah direduksi menjadi [V(CO)X6]X−\ce{[V(CO)6]-}, yang mempunyai 18.

Latihan 18.7 ★★

Hitunglah elektron valensi ferosena dan kobaltosena Co(CX5HX5)X2\ce{Co(C5H5)2}. Senyawa manakah yang mudah teroksidasi, dan menjadi apa?

Solusi

Solusi Latihan 18.7.

Ferosena: Fe(II) d6d^6 + 12 = 18. Kobaltosena: Co(II) d7d^7 + 12 = 19. Kobaltosena mudah melepaskan elektron kelebihannya dan menghasilkan ion kobaltosenium [Co(CX5HX5)X2]X+\ce{[Co(C5H5)2]+}, dengan 18.

Latihan 18.8 ★★

Kompleks nikel(II) dengan edta mempunyai log⁡10K=20.5\log_{10}K = 20.5, jauh di atas kompleks-kompleks yang nikelnya terikat pada enam donor nitrogen atau oksigen yang terpisah. Jelaskan efek kelat ini dari segi jumlah partikel yang dilepaskan ketika kelat itu menggantikan enam molekul air.

Solusi

Solusi Latihan 18.8.

Satu edta menggantikan enam molekul air: [Ni(HX2O)X6]X2++edtaX4−→[Ni(edta)]X2−+6 HX2O\ce{[Ni(H2O)6]^2+ + edta^4- -> [Ni(edta)]^2- + 6H2O}, tujuh partikel dari dua. Entropi reaksinya sangat positif, dan KK sangat besar. Enam ligan terpisah menggantikan enam molekul air tanpa penambahan jumlah partikel.

Latihan 18.9 ★★

Gambarlah kedua isomer ikatan [Co(NOX2)(NHX3)X5]X2+\ce{[Co(NO2)(NH3)5]^2+}.

Solusi

Solusi Latihan 18.9.

Nitrito-κN\kappa N (Co−NOX2\ce{Co-NO2}, isomer nitro, kuning) dan nitrito-κO\kappa O (Co−O−N=O\ce{Co-O-N=O}, isomer nitrito, merah).

Latihan 18.10 ★★★

Berapa stereoisomer yang dimiliki [CoClX2(en)X2]X+\ce{[CoCl2(en)2]+}? Manakah yang kiral?

Solusi

Solusi Latihan 18.10.

Tiga: isomer trans (akiral: ada bidang-bidang cermin) dan kedua enansiomer isomer cis (kedua kelat dan kedua klorida melilit ke satu arah atau ke arah yang lain).

Latihan 18.11 ★★★

Untuk MA4B2\mathrm{MA_4B_2}, hitunglah isomer-isomer yang diramalkan oleh heksagon planar dan oleh prisma trigonal dengan enam ligan, dan jelaskan bagaimana jumlah isomer yang ditemukan menentukan pilihan di antara geometri-geometri itu.

Solusi

Solusi Latihan 18.11.

Heksagon planar: B pada posisi 1,2 (orto), 1,3 (meta), 1,4 (para): tiga isomer. Prisma trigonal: B sepanjang sisi segitiga, sepanjang rusuk tegak, atau melintang pada muka persegi panjang: tiga. Oktahedron memberikan dua. Tidak ditemukannya lebih dari dua isomer, meskipun banyak percobaan dan beberapa senyawa telah dicoba, menyingkirkan kedua geometri yang lain — asalkan tidak ada isomer ketiga yang terlewat.

Latihan 18.12 ★★★

Hitunglah elektron valensi [RhCl(PPhX3)X3]\ce{[RhCl(PPh3)3]} dan [IrH(CO)(PPhX3)X3]\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]} (PPhX3\ce{PPh3} donor dua elektron, HX−\ce{H-} sebagai hidrida). Senyawa manakah yang dapat mengikat dua ligan lagi?

Solusi

Solusi Latihan 18.12.

[RhCl(PPhX3)X3]\ce{[RhCl(PPh3)3]}: Rh(I) d8d^8 + 4 × 2 = 16. [IrH(CO)(PPhX3)X3]\ce{[IrH(CO)(PPh3)3]}: Ir(I) d8d^8 + 5 × 2 = 18. Kompleks rodium, dengan 16 elektron, dapat mengikat dua lagi (adisi oksidatif, Bab 20).

18.7 Soal: Kobalt Amin Werner

Soal 18.1

Soal akhir pekan — empat amin kobalt(III) klorida dan klorida yang dilepaskannya, rumusnya dengan kurung siku, kedua isomer tetraamin dan apa yang dibuktikannya tentang geometri, serta aktivitas optik sebuah tris-kelat

Data: empat senyawa A CoClX3 ⋅ 6 NHX3\ce{CoCl3.6NH3} (kuning jingga), B CoClX3 ⋅ 5 NHX3\ce{CoCl3.5NH3} (lembayung), C dan D CoClX3 ⋅ 4 NHX3\ce{CoCl3.4NH3} (hijau dan ungu). Dengan perak nitrat berlebih, satu mol A mengendapkan 3 mol AgCl\ce{AgCl}, B 2 mol, C dan D masing-masing 1 mol. Konduktivitas molar menunjukkan 4, 3, 2, dan 2 ion per satuan rumus.

Bagian I — Klorida dan ion.

  1. Klorida manakah yang langsung bereaksi dengan ion perak?
  2. Berapa klorida yang terikat pada kobalt dalam setiap senyawa?
  3. Cocokkan jumlah ion dengan konduktivitasnya.
  4. Berapa bilangan oksidasi kobalt dalam keempat senyawa itu?
  5. Apa konfigurasi dnd^n-nya?
  6. Berapa jumlah total ligan yang ditahan kobalt dalam setiap senyawa?

Bagian II — Rumus dan nama.

  1. Tuliskan A, B, C, dan D dengan kurung siku.
  2. Namailah A dan B.
  3. Namailah kation C dan D.
  4. Isomer jenis apakah C dan D?
  5. Akan menjadi apakah senyawa CoClX3 ⋅ 3 NHX3\ce{CoCl3.3NH3}, dan berapa ion yang akan dihasilkannya?
  6. Berapa isomer yang akan dimiliki senyawa itu dalam oktahedron?

Bagian III — Geometri.

  1. Gambarlah [CoClX2(NHX3)X4]X+\ce{[CoCl2(NH3)4]+} cis dan trans dalam oktahedron.
  2. Hitunglah isomer-isomer [CoClX2(NHX3)X4]X+\ce{[CoCl2(NH3)4]+} yang diramalkan untuk enam ligan pada sudut-sudut heksagon planar.
  3. Hitunglah isomer yang diramalkan untuk prisma trigonal.
  4. Werner tidak pernah menemukan lebih dari dua. Apa yang dibuktikannya?
  5. Apakah bukti itu lengkap? Apa arti isomer ketiga seandainya ada?
  6. Manakah di antara C dan D yang cis, jika diketahui bahwa isomer cis dapat diubah menjadi kelat dengan etanadioat sedangkan isomer trans tidak dapat?

Bagian IV — Aktivitas optik.

  1. Gambarlah [Co(en)X3]X3+\ce{[Co(en)3]^3+}.
  2. Apakah kation itu mempunyai bidang cermin? Pusat inversi?
  3. Berapa stereoisomer yang dimilikinya?
  4. Apa yang dibuktikan oleh pemisahan kation semacam itu menjadi enansiomer-enansiomernya?
  5. Apakah [CoClX2(en)X2]X+\ce{[CoCl2(en)2]+} kiral dalam bentuk cis-nya? Dalam bentuk trans-nya?
  6. Mengapa pemisahan oleh Werner atas sebuah kompleks yang sama sekali tidak mengandung karbon itu penting?
  7. Nyatakan jumlah isomer [CoClX2(NHX3)X4]X+\ce{[CoCl2(NH3)4]+} yang diramalkan oleh oktahedron, dan oleh heksagon planar serta prisma trigonal.
Solusi

Solusi Soal 18.1.

1. Klorida-klorida di luar bola koordinasi, yang bebas dalam larutan. 2. A: 0; B: 1; C dan D: 2. 3. A: [Co(NHX3)X6]3+[\ce{Co(NH3)6}]^{3+} + 3 ClX−\ce{Cl-}: 4 ion; B: 3; C, D: 2. Hasilnya cocok. 4. +3. 5. d6d^6. 6. Enam dalam setiap senyawa: 6 NHX3\ce{NH3}; 5 NHX3\ce{NH3} + 1 Cl; 4 NHX3\ce{NH3} + 2 Cl. 7. [Co(NHX3)X6]ClX3\ce{[Co(NH3)6]Cl3}; [CoCl(NHX3)X5]ClX2\ce{[CoCl(NH3)5]Cl2}; [CoClX2(NHX3)X4]Cl\ce{[CoCl2(NH3)4]Cl} (dua kali). 8. Heksaaminkobalt(III) klorida; pentaaminkloridokobalt(III) klorida. 9. Tetraamindikloridokobalt(III). 10. Isomer geometri (cis–trans). 11. [CoClX3(NHX3)X3]\ce{[CoCl3(NH3)3]}, sebuah kompleks netral: tidak ada ion, tidak ada klorida yang langsung mengendap. 12. Dua: fac dan mer. 13. Cis: kedua Cl pada 90∘90^\circ; trans: pada 180∘180^\circ. 14. Tiga (posisi orto, meta, para pada heksagon). 15. Tiga. 16. Hal itu mendukung oktahedron, satu-satunya dari ketiga geometri yang meramalkan dua. 17. Tidak: ketiadaan isomer ketiga adalah bukti negatif. Isomer ketiga akan menyingkirkan oktahedron. 18. Isomer yang membentuk kelat: etanadioat yang bidentat hanya dapat merentang dua posisi cis. 19. Tiga kelat en di sekeliling kobalt, masing-masing merentang dua posisi cis. 20. Tidak keduanya: tidak ada bidang cermin dan tidak ada pusat inversi. 21. Dua enansiomer, Δ\Delta dan Λ\Lambda. 22. Bahwa keenam ligan tersusun dalam tiga dimensi, seperti dalam oktahedron; susunan planar akan menghasilkan ion yang akiral. 23. Cis: kiral (dua enansiomer). Trans: akiral. 24. Pemisahan itu menunjukkan bahwa aktivitas optik merupakan sifat geometri molekul secara umum, bukan milik karbon, dan meneguhkan oktahedron. 25. Oktahedron meramalkan 2\boldsymbol{2} isomer [CoClX2(NHX3)X4]X+\ce{[CoCl2(NH3)4]+}; heksagon planar dan prisma trigonal meramalkan 3\boldsymbol{3}.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 852 istilah di glosarium