Halo Sobat Zenius! Lo mungkin udah nggak asing lagi dengan kata kristal, benda ini emang familiar banget dalam kehidupan sehari-hari terutama karena penggunaannya sebagai perhiasan.

Nah, kali ini gue akan membahas materi mengenai teori medan kristal, eits ini nggak ada hubungannya sama perhiasan ya, biar tahu lebih dalam yuk simak artikel ini.

Daftar Isi

Apa Itu Medan Kristal?

Teori Medan Kristal atau dalam bahasa Inggris, Crystal Field Theory, yang biasa disingkat CFT adalah sebuah model yang menjelaskan struktur elektronik dari senyawa logam transisi yang dikategorikan sebagai kompleks koordinasi.

Teori ini berhasil menjelaskan beberapa sifat magnetik, warna, entalpi hidrasi, dan struktur spinel senyawa kompleks dari logam transisisi. Meski begitu, pada awalnya teori ini tidak ditunjukkan untuk menjelaskan ikatan kimia ya.

CFT dikembangkan pada tahun 1930-an oleh seorang fisikawan Hans Bethe dan John Hasbrouck van Vlek. Saat itu teori ini digabungkan dengan teori orbital molekul sehingga membentuk teori medan ligan yang juga menjelaskan proses ikatan kimia pada senyawa kompleks logam transisi. Ligan adalah sebuah ion atau molekul netral yang mampu mengikat koordinasi atom atau ion logam pusat dalam senyawa kompleks. Sedangkan ion kompleks adalah ion yang terbentuk dari satu kation tunggal yang terikat langsung pada anion atau molekul netral.

Tinjauan Analisis Teori Medan Kristal

Menurut CFT, interaksi selang logam transisi dan ligan diakibatkan oleh tarikan selang kation logam yang bermuatan positif dan elektron bukan ikatan ligan yang bermuatan negatif.

Teori ini dikembangkan menurut perubahan energi orbital-d ketika dikelilingi oleh ligan-ligan. Ketika ligan mendekati ion logam, elektron dari ligan akan berdekatan dengan sebagian orbital-d logam dan menjauhi yang lain sehingga menyebabkan terjadinya degeneracy.

Elektron orbital-d dari ligan akan saling tolak menolak sementara elektron-d yang berdekatan dengan ligan akan memiliki energi yang lebih besar dari yang berjauhan dengan ligan. Hal ini pun menyebabkan terjadinya pemisahan energi orbital-d. Nah, pemisahan ini dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut :

Sifat-sifat ion logam
Keadaan oksidasi logam di mana keadaan oksidasi yang lebih besar menyebabkan pemisahan yang lebih besar
Susunan ligan di sekitar ion logam
Sifat-sifat yang mengelilingi ion logam

Struktur kompleks yang paling sering digunakan adalah oktahedron. Dalam struktur ini, enam ligan membentuk oktahedron di sekitar ion logam. Untuk lebih jelasnya elo bisa lihat gambar di bawah ini.

Teori Medan Kristal yang Perlu Sobat Zenius Ketahui! 34

Pada simetri oktahedron, orbital-d akan berpisah menjadi dua kelompok energi dengan perbedaan energi Δoct. Orbital d_xy, d_xz dan d_yz akan memiliki energi yang lebih rendah daripada orbital d_z² and d_x²_–_y². Hal ini dikarenakan orbital d_xy, d_xz dan d_yz memiliki posisi yang lebih jauh dari ligan-ligan, sehingga mendapatkan gaya tolak yang lebih kecil.

Kompleks tetrahedron juga merupakan struktur yang umum. Dalam struktur ini, empat ligan membentuk tetrahedron di sekitar ion logam. Dalam pemisahan medan kristal tetrahedron, orbital-d kembali berpisah menjadi dua kelompok dengan perbedaan energi Δ_tet.Orbital d_z² dan d_x²_–_y² akan memiliki energi orbital yang lebih rendah sementara d_xy, d_xz dan d_yz akan memiliki energi orbital yang lebih tinggi.

Energi Stabilisasi Medan

Energi stabilitasi medan merupakan stabilitas yang dihasilkan dari penempatan ion logam pada medan kristal oleh sekelompok ligan-ligan. Kemunculannya disebabkan karena orbital-d terpisah dari medan ligan.

Stabilisasi medan kristal dapat digunakan untuk menjelaskan geometri kompleks logam transisi. Jawaban dari mengapa banyak kompleks d⁸ memiliki geometri datar persegi karena banyaknya stabilisasi medan kristal yang dihasilan struktur geometri berjumlah elektron 8.

Warna Kompleks Logam Transisi

Oke sekarang kita bahas kenapa sih senyawa koordinasi memiliki warna-warna cerah? Jawabannya dapat dinyatakan dengan teori medan kristal ini.

Jika orbital-d dari sebuah kompleks berpisah menjadi dua himpunan, maka ketika molekul tersebut menyerap foton cahaya, elektoran di dalam orbital akan loncat ke orbital-d yang berenergi lebih tinggi dan menghasilkan keadaan atom yang tereksitasi alias sebuah keadaan ketika atom menyerap energi untuk berpindah kulit menuju kulit yang tingkat energinya lebih tinggi.

Nah, karena hanya gelombang-gelombang cahaya tertentu saja yang dapat diserap, maka senyawa-senyawa tersebut menunjukkan warna komplementer.

Oke sobat Zenius, itu dia materi mengenai teori medan kristal. Kalau lo pengen materi yang lebih lengkap, boleh banget nih untuk klik banner di bawah ini.

Teori Medan Kristal yang Perlu Sobat Zenius Ketahui! 35

Bareng Zenius, elo nggak akan cuman belajar mereview materi aja, tetapi juga mengerjakan latihan soal yang bisa mengukur pemahaman lo. Ada beberapa paket belajar yang bisa lo coba sesuai kebutuhan lo, Yuk klik banner ini!