Teori medan ligan

Teori medan ligan (Bahasa Inggris: Ligand Field Theory), disingkat LFT, adalah sebuah teori yang menjelaskan ikatan pada senyawa kompleks koordinasi. Ia merupakan aplikasi teori orbital molekul pada kompleks logam transisi. Ion logam transisi mempunyai enam orbital atom terhibridisasi dengan energi yang sama untuk berikatan dengan ligan-ligannya. Analisis LFT bergantung pada geometri kompleks. Walaupun begitu, untuk tujuan tertentu, kebanyakan analisis berfokus pada kompleks oktahedral dengan enam ligan berkoordinasi dengan logam.

Ikatan σ

Orbital-orbital molekul yang dibentuk oleh koordinasi dapat dilihat sebagai akibat dari donasi dua elektron oleh tiap-tiap donor σ ligan ke orbital-d logam. Pada kompleks oktahedral, ligan mendekat ke logam sepanjang sumbu x, y, dan z, sehingga orbital simetri σ nya membentuk kombinasi ikatan dan anti-ikatan pada orbital d_z² dan d_x²−y². Orbital d_xy, d_xz dan d_yz yang tersisa menjadi orbital non-ikatan. Beberapa interaksi ikatan (dan anti-ikatan) yang lemah dengan orbital s dan p logam juga terjadi, menghasilkan total 6 orbital molekul ikatan (dan 6 orbital anti-ikatan).

Ligand-Field scheme summarizing σ-bonding in the octahedral complex [Ti(H₂O)₆]³⁺.

Dalam istilah simetri molekul, enam orbital pasangan menyendiri ligan-ligan membentuk enam kombinasi linear simetri tersuai (Bahasa Inggris: Symmetry adapated linear combination) orbital atau juga disebut sebagai orbital kelompok ligan (ligand group orbitals). Representasi taktereduksinya adalah a_1g, t_1u dan e_g. Logam juga mempunyai enam orbital valensi yang memiliki representasi taktereduksi yang sama, yaitu orbital s berlabel a_1g, orbital p berlabel t_1u, dan orbital d_z² beserta d_x²−y² berlabel e_g. Enam orbital molekul ikatan σ dihasilkan oleh kombinasi orbital SALC ligan dengan orbital logam yang bersimetri sama.

Ikatan π

Ikatan π pada kompleks oktahedral terbentuk dengan dua cara: via orbital p ligan yang tidak digunakan pada ikatan σ, ataupun via orbital molekul π atau π^* yang terdapat pada ligan. Orbital-orbital p logam digunakan untuk ikatan σ, sehingga interaksi π terjadi via orbital d, yakni d_xy, d_xz dan d_yz. Orbital-orbital ini adalah orbital yang tidak berikatan apabila hanya terjadi ikatan σ.

Satu ikatan π pada kompleks koordinasi yang penting adalah ikatan π logam ke ligan, juga dikenal sebagai ikatan balik π. Ia terjadi ketika LUMO ligannya adalah orbital π^* anti-ikatan. Orbital-orbital ini berenergi sangat dekat dengan orbital-orbital d_xy, d_xz dan d_yz orbitals, sehingga mereka dapat membentuk orbital ikatan. Orbital anti-ikatan ini berenergi lebih tinggi daripada orbital anti-ikatan dari ikatan σ bonding, sehingga setelah orbital ikatan π yang baru terisi dengan elektron dari orbital-orbital d logam, Δ_O meningkat dan ikatan antara ligan dengan logam menguat. Ligan-ligan pada akhirnya memiliki elektron pada orbital molekul π^*-nya, sehingga ikatan π pada ligan melemah.

Bentuk koordinasi ikatan π yang lain adalah ikatan ligan ke logam. Hal ini terjadi apabila orbital simetri- π p atau orbital π pada ligan terisi. Ia bergabung dengan orbital d_xy, d_xz dan d_yz logam, dan mendonasikan elektron-elektronnya, sehingga menghasilkan ikatan simetri-π antara ligan dengan logam. Ikatan logam-ligan menguat oleh interaksi ini, namun orbital molekul anti-ikatan dari ikatan ligan ke logam tidak setinggi orbital molekul anti-ikatan dari ikatan σ. Ia terisi dengan elektron yang berasal dari orbital d logam dan menjadi HOMO kompleks tersebut. Oleh karena itu, Δ_O menurun ketika ikatan ligan ke logam terjadi.

Stabilisasi yang dihasilkan oleh ikatan logam ke ligan diakibatkan oleh donasi muatan negatif dari ion logam ke ligan. Hal ini mengizinkan logam menerima ikatan σ lebih mudah. Kombinasi ikatan σ ligan ke logam dan ikatan π logam ke ligan merupakan efek sinergi dan memperkuat satu sama lainnya.

Karena enam ligan mempunyai dua orbital simetri π, terdapat total keseluruhan dua belas orbital tersebut. Kombinasi linear simetri tersuainya mempunyai empat degenerat triplet representasi taktereduksi, salah satunya bersimetri t_2g. Orbital d_xy, d_xz dan d_yz pada logam juga mempunyai simetri ini, sehingga ikatan π yang terbentuk antara logam pusat dengan enam ligan juga mempunyai simetri tersebut.

Referensi

1. Schläfer, H. L.; Gliemann, G. "Basic Principles of Ligand Field Theory" Wiley Interscience: New York; 1969
2. G. L. Miessler and D. A. Tarr “Inorganic Chemistry” 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, ISBN 0-13-035471-6.

Lihat pula

• Teori medan kristal
• Teori orbital molekul