Language
Country/Area
No result found
Penemuan revolusioner Bill Brum: Bagaimana ia menentukan konstanta stabilitas?
Dalam kimia koordinasi, konstanta stabilitas (juga dikenal sebagai konstanta pembentukan atau konstanta pengikatan) adalah konstanta kesetimbangan untuk pembentukan kompleks dalam larutan. Konstanta ini mengukur kekuatan interaksi antara reaktan untuk membentuk kompleks. Kompleks ini terutama mencakup senyawa yang dibentuk oleh ion logam dan ligan, serta kompleks supramolekul, seperti kompleks host-guest dan kompleks anionik. Konstanta stabilitas memberikan informasi yang diperlukan untuk menghitung konsentrasi kompleks dalam larutan dan memiliki aplikasi luas di banyak bidang termasuk kimia, biologi, dan kedokteran.
Latar belakang sejarah
Pada tahun 1941, Jannik Bjerrum mengembangkan metode umum pertama untuk penentuan konstanta stabilitas kompleks logam-amino. Kemajuan ini terjadi relatif baru-baru ini, karena Alfred Werner telah mengusulkan struktur senyawa koordinasi yang benar hampir lima puluh tahun yang lalu. Kunci metode Bilrum adalah penggunaan elektroda kaca dan pH meter yang baru dikembangkan, yang dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi ion hidrogen dalam larutan. Ia menyadari bahwa proses ion logam dan ligan yang membentuk kompleks logam sebenarnya merupakan kesetimbangan asam-basa: terdapat persaingan antara ion logam (Mn+) dan ion hidrogen (H+), yang mengakibatkan adanya dua kesetimbangan pada saat yang bersamaan.
"Bilrum melacak konsentrasi ion hidrogen dengan menambahkan asam alkali tetes demi tetes ke dalam campuran, dan menggunakan konstanta disosiasi asam HL untuk menentukan konstanta stabilitas ML."
Bilrum kemudian mulai menentukan konstanta stabilitas untuk banyak kemungkinan kompleks yang dapat dibentuk. Selama dua dekade berikutnya, jumlah konstanta stabilitas tumbuh hampir secara eksponensial, dan hubungan ditemukan termasuk deret Irving-Williams. Perhitungan pada saat itu sebagian besar dilakukan dengan tangan, mengandalkan apa yang disebut metode grafis. Metode matematika yang digunakan selama periode ini dijelaskan secara singkat dalam karya Rossotti dan Rossotti. Perkembangan penting berikutnya adalah penggunaan program komputer LETAGROP untuk perhitungan, yang memungkinkan pemeriksaan sistem yang terlalu rumit.
Teori
Reaksi antara ion logam M dan ligan L untuk membentuk kompleks biasanya merupakan reaksi substitusi. Misalnya, dalam larutan berair, ion logam biasanya ada sebagai ion terhidrasi. Oleh karena itu, reaksi untuk membentuk kompleks pertama dapat dinyatakan sebagai:
[M(H2O)n] + L ⇋ [M(H2O)n-1L] + H2O. Konstanta kesetimbangan reaksi ini dapat dinyatakan sebagai: β' = [M(H2O)n-1L][H2O] / [M(H2O)n][L]. Dalam larutan encer, konsentrasi air dapat dianggap sebagai konstanta, sehingga memberikan bentuk yang lebih sederhana:
β = [ML] / [M][L].
"Dengan semakin mendalamnya penelitian, pengukuran konstanta stabilitas hampir menjadi operasi "rutin" saat ini, dan ribuan data tentang berbagai kompleks telah terkumpul."
Konstanta langkah dan konstanta kumulatif
Konstanta akumulasi (β) mengacu pada konstanta dalam pembentukan kompleks dari bahan mentah. Misalnya, untuk konstanta kumulatif yang membentuk ML2, dapat dinyatakan sebagai β1,2 = [ML2] / [M][L]2. Konstanta langkah K1 dan K2 mengacu pada pembentukan kompleks secara bertahap. Representasi okupansi ini memudahkan pemahaman tentang proses dinamis pembentukan kompleks logam-ligan.
Hidrolisat
Reaksi hidrolisis biasanya melibatkan reaksi kimia yang menggunakan air sebagai substrat dan menghasilkan hidroksida dan ion hidrogen. Pembentukan kompleks hidrolisis yang umum dapat dinyatakan sebagai M + OH ⇋ M(OH). Konstanta untuk reaksi ini dapat dinyatakan sebagai K = [M(OH)] / [M][OH]. Mempelajari konstanta reaksi hidrolisis ini dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat kimia logam.
Konstanta termodinamika dan stabilitas
Mempelajari termodinamika kompleks yang dibentuk oleh ion logam dan ligan memberikan informasi penting, terutama dalam identifikasi efek entalpi dan entropi. Konsep termodinamika ini sangat baik dalam menjelaskan fenomena seperti efek khelasi. Ada hubungan erat antara perubahan energi bebas Gibbs standar (ΔGθ) dan konstanta kesetimbangan reaksi:
ΔGθ = -2,303RT log β. Hubungan ini tidak hanya membantu memahami respons tetapi juga membantu memprediksi dampak dari mikro hingga makro.
Dengan berkembangnya penelitian, pengukuran dan analisis konstanta stabilitas telah menjadi salah satu bidang penting dalam kimia kontemporer. Dapatkah kita mengharapkan lebih banyak penemuan inovatif seperti itu di masa mendatang?
