digilib@itb.ac.id +62 812 2508 8800

Senyawa kompleks oktahedral yang mengandung ion logam pusat besi(II) dengan konfigurasi d6 dapat berada dalam dua keadaan elektronik yang berbeda yaitu spin rendah atau spin tinggi. Ketika besi(II) berikatan dengan ligan kuat maka semua elektron pada orbital d berpasangan sehingga kompleks berada pada keadaan spin rendah dan bersifat diamagnetik, sebaliknya bila berikatan dengan ligan lemah maka empat elektron pada orbital d tidak berpasangan sehingga kompleks tersebut memiliki keadaan spin tinggi dan bersifat paramagnetik. Dalam medan ligan sedang, perbedaan energi antara kedua keadaan tersebut kecil, dan pengaruh eksternal dapat menyebabkan perubahan keadaan spin. Peristiwa ini dikenal sebagai transisi spin (TS) yang dapat terjadi secara reversibel. Sebagian besar peristiwa TS diamati dengan melihat perubahan suhu terhadap perubahan kerentanan magnet. Kurva hubungan antara kerentanan magnet dengan suhu disebut pola TS yang menggambarkan pola perubahan keadaan spin rendah menuju ke keadaan spin tinggi dan/ atau sebaliknya. Dari kurva tersebut dapat ditentukan suhu TS (T½) yang didefinisikan sebagai suhu pada saat fraksi spin tinggi sama dengan fraksi spin rendah. Senyawa kompleks dengan perubahan transisi pada rentang suhu yang sempit dapat dimanfaatkan sebagai material saklar, dan jika pola transisi pada saat pemanasan berbeda dengan saat pendinginan menyebabkan berpotensi sebagai material penyimpan data. Ligan 1,2,4 H-triazol (Htrz) adalah ligan dengan kekuatan menengah. Ligan ini memiliki tiga atom donor N tetapi hanya dua atom N yang dapat memberikan pasangan elektron pada ion logam untuk membentuk senyawa kompleks. Kedua atom N tersebut sangat berdekatan sehingga memungkinkan untuk berikatan dengan dua atom pusat yang berbeda dan kompleks yang terbentuk memiliki struktur polimerik. Kompleks besi(II) dengan ligan Htrz memiliki karakteristik TS disertai dengan perubahan warna yang kontras. Berbagai penelitian mendapatkan kompleks ini berupa serbuk dengan satu ion besi(II) mengikat enam atom Nitrogen dari tiga buah ligan sehingga rumus molekulnya [Fe(Htrz)3]2+. Penelitian lebih lanjut mendapatkan bahwa satu dari ligan Htrz terdeprotonasi menjadi trz-1 sehingga rumus molekul yang diperoleh adalah [Fe(Htrz)2(trz)]+1. Sejauh ini kristal tunggal kompleks tersebut belum berhasil ditumbuhkan sehingga rumus molekulnya belum dapat ditentukan secara pasti. Sampai saat ini metode komputasi telah digunakan untuk berbagai kajian karakteristik TS pada beberapa senyawa kompleks. Metode komputasi dapat menjadi solusi dalam memastikan rumus molekul kompleks besi(II) dengan ligan Htrz yang sesuai. Karena kompleks besi(II) dengan ligan Htrz memiliki struktur polimerik, maka diperlukan pemodelan struktur yang sesuai yang dapat menggambarkan sistem polimerik kompleks tersebut dengan tepat. Model struktur meliputi model A dan model B, model A yang paling pendek diberi notasi A1 yang terdiri dari dua ion Fe(II) dan enam ligan Htrz, sedangkan model B yang paling pendek dengan notasi B1 yang terdiri dari dua ion Fe(II) dan sembilan ligan Htrz. Perpanjangan fragmen untuk kedua model dilakukan dengan menambahkan dua ion Fe(II) dan enam ligan Htrz dengan notasi 2 dan 3. Enam model struktur telah digunakan pada perhitungan komputasi untuk menentukan rumus molekul yang sesuai, menentukan suhu TS, dan pola TS. Untuk mencapai tujuan tersebut, tahapan penelitian ini meliputi penentuan model struktur polimerik, penyusunan input data berdasarkan model tersebut, melakukan perhitungan komputasi pada keadaan spin rendah dan keadaan spin tinggi, visualisasi struktur kompleks, dan penentuan suhu TS dan pola TS berdasarkan data termodinamika. Kebaruan yang diperoleh dalam penelitian ini adalah enam model fragmen kompleks polimerik, rumus molekul kompleks yang sesuai, suhu TS (T½), dan pola TS. Kontribusi mendasar penelitian ini pada bidang ilmu adalah dapat dilakukannya prediksi suhu TS dan pola TS pada kompleks dengan struktur polimerik. Perhitungan kimia komputasi dalam penelitian ini menggunakan perangkat lunak Gaussian 09 Revision D.01 dengan fungsi hibrid UHF, B3LYP, M06-2x, dan TPSSh dengan himpunan basis 3-21G, 6-31G(d), 6-31G(d,p), dan TZVP. Urutan fungsi hibrid dan himpunan basis di atas menunjukkan urutan tingkat keakuratan. Fungsi hibrid M06-2x, dan TPSSh merupakan fungsi hibrid dengan tingkat akurasi paling baik. Penentuan karakteristik TS menggunakan fungsi hibrid/ himpunan basis TPSSh/ TZVP. Data hasil perhitungan kimia komputasi dalam penelitian ini dibandingkan dengan data hasil pengukuran eksperimen. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa model fragmen A1 dapat digunakan pada penentuan rumus molekul kompleks polimerik, sedangkan model fragmen B2 dapat digunakan pada penentuan struktur kompleks pada keadaan spin rendah dan spin tinggi, suhu TS (T½), dan kurva pola TS. Berdasarkan hasil perhitungan komputasi diperoleh bahwa rumus molekul kompleks besi(II) dengan ligan Htrz/ trz yang sesuai adalah ([Fe(Htrz)2trz]+)n. Jarak antar ion Fe(II) pada keadaan spin rendah sebesar 3,67? – 3,71? dan pada keadaan spin tinggi sebesar 3,98? – 4,07?, sedangkan panjang ikatan Fe-N pada keadaan spin rendah sebesar 1,97? – 2,02? dan spin tinggi sebesar 2,07? – 2,33?. Berdasarkan data sudut dihedral Fex-Np-Nq-Fey hasil optimasi geometri diperoleh bahwa pada keadaan spin tinggi sudut antara bidang Fex-Np dan bidang Nq-Fey menyimpang lebih besar dibandingkan pada keadaan spin rendah. Suhu TS kompleks besi(II) dengan ligan Htrz pada model fragmen B2 sebesar 342K dan B3 sebesar 348K. Pola TS kompleks besi(II) dengan ligan Htrz/ trz hasil perhitungan komputasi memiliki pola TS perlahan dan belum menggambarkan adanya peristiwa histeresis.