Geometri molekul oktahedral

Dalam kimia, **geometri molekul oktahedral** menggambarkan bentuk senyawa dengan enam atom atau kelompok atom atau ligan yang tersusun secara simetris di sekitar atom pusat, yang menentukan simpul simpul oktahedron. Oktahedron memiliki delapan muka, maka diberi awalan **' yang berarti ''delapan''. Oktahedron adalah salah satu padatan [[Platonis padat|Platonis]], walaupun molekul oktahedral biasanya memiliki atom di pusatnya dan tidak ada ikatan antara atom-atom ligan. Suatu oktahedron sempurna termasuk dalam [[kelompok titik]] O<sub>h</sub>. Contoh senyawa oktahedral adalah [[belerang heksafluorida]] SF<sub>6</sub> dan [[molibdenum heksakarbonil]] Mo(CO)<sub>6</sub>. Istilah "oktahedral" digunakan agak longgar oleh kimiawan, dengan fokus pada geometri ikatan ke atom pusat dan tidak mempertimbangkan perbedaan di antara ligan sendiri. Misalnya, [[Kobalt(III) heksamin klorida|]], yang tidak oktahedral dalam pengertian matematis karena orientasi ikatan N-H, tetap disebut sebagai oktahedral.

Konsep geometri koordinasi oktahedral dikembangkan oleh [[Alfred Werner]] untuk menjelaskan stoikiometri dan isomerisme pada senyawa koordinasi. Pandangannya memungkinkan kimiawan untuk merasionalisasi jumlah isomer dalam [[senyawa koordinasi]]. Kompleks logam transisi oktahedral yang mengandung amina dan anion sederhana sering disebut sebagai kompleks tipe Werner.

== Isomerisme dalam kompleks oktahedral ==

Bila dua atau lebih jenis ligan (L, L, ...) berikatan koordinasi ke pusat logam oktahedral (M), maka kompleksnya dapat berbentuk sebagai isomer. Sistem penamaan isomer ini bergantung pada jumlah dan susunan ligan yang berbeda.

=== ''cis'' dan ''trans'' ===
Terdapat dua isomer untuk MLL. Isomer MLL ini berorientasi ''cis'', jika ligan L<sup>b</sup> saling berdekatan, dan ''trans'', jika gugus L<sup>b</sup> berada 180° satu sama lain. Analisis kompleks semacam ini membawa [[Alfred Werner]] memenangkan Anugerah Nobel pada tahun 1913 dengan postulat kompleks oktahedralnya.

<center>
<gallery>
Image:Cis-dichlorotetraamminecobalt(III).png|<center>''cis''-</center>
Image:Trans-dichlorotetraamminecobalt(III).png|<center>''trans''-</center>
</gallery>
</center>

=== Isomer muka dan meridional ===
Terdapat dua isomer yang mungkin terjadi untuk MLL – isomer **muka** () (''fac'') yang mana masing-masing kelompok tiga ligan yang identik terletak pada permukaan oktahedron yang sama mengelilingi atom logam, sehingga, dua dari tiga ligan ini berorientasi ''cis''. Sedangkan isomer ''meridional'' (''mer'') adalah kondisi ketika tiga ligan yang identik terletak pada satu bidang datar yang menembus atom logam.

<center>
<gallery>

Image:Fac-trichlorotriamminecobalt(III).png|<center>''fac''-[CoCl<sub>3</sub>(NH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>]</center>
Image:Mer-trichlorotriamminecobalt(III).png|<center>''mer''-[CoCl<sub>3</sub>(NH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>]</center>
</gallery>
</center>

=== Kekhiralan ===
Senyawa kompleks yang lebih rumit, dengan beberapa ligan yang berbeda-beda atau dengan ligan [[bidentat]] dapat membentuk [[Khiral (kimia)|khiral]], dengan pasangan isomer yang tidak dapat ditumpangkan di atas masing-masing bayangan cermin atau [[enensiomer]]nya.

<center>
<gallery>
Image:Delta-tris(oxalato)ferrate(III)-3D-balls.png|<center>''Δ''-[Fe(ox)<sub>3</sub>]<sup>3−</sup></center>
Image:Lambda-tris(oxalato)ferrate(III)-3D-balls.png|<center>''Λ''-[Fe(ox)<sub>3</sub>]<sup>3−</sup></center>
Image:Delta-cis-dichlorobis(ethylenediamine)cobalt(III).png|<center>[[cis-Diklorobis(etilendiamin)kobalt(III) klorida|''Δ''-''cis''-[CoCl<sub>2</sub>(en)<sub>2</sub>]<sup>+</sup>]]</center>
Image:Lambda-cis-dichlorobis(ethylenediamine)cobalt(III).png|<center>''Λ''-''cis''-[CoCl<sub>2</sub>(en)<sub>2</sub>]<sup>+</sup></center>
</gallery>
</center>

=== Lain-lain ===
Terdapat total enam isomer yang mungkin untuk MLLL.
# Satu isomer di mana seluruh tiga pasang ligan yang identik berada pada posisi ''trans''
# Tiga isomer berbeda di mana sepasang ligan identik (L<sup>a</sup> ''atau'' L<sup>b</sup> ''atau'' L<sup>c</sup>) berada pada posisi ''trans'', sementara dua lainnya ''cis''.
# Dua ismoer khiral enansiomer di mana seluruh tiga pasang ligan yang identik pada posisi ''cis''.

Jumlah probabilitas isomer dapat mencapai 30 untuk kompleks oktahedral dengan 6 ligan yang berbeda (sebaliknya, hanya dua stereoisomer yang mungkin untuk kompleks tetrahedral dengan empat ligan yang berbeda). Tabel berikut menyajikan seluruh kemungkinan kombinasi untuk ligan monodentat:
<center>

</center>
Jadi, semua 15 diastereomer ML<sup>a</sup>L<sup>b</sup>L<sup>c</sup>L<sup>d</sup>L<sup>e</sup>L<sup>f</sup> adalah khiral, sementara untuk MLL<sup>b</sup>L<sup>c</sup>L<sup>d</sup>L<sup>e</sup>, enam diastereomer khiral dan tiga tidak (dengan L<sup>a</sup> adalah ''trans''). Dapat dilihat bahwa koordinasi oktahedral memungkinkan [[kompleksitas]] yang jauh lebih besar daripada tetrahedron yang mendominasi [[kimia organik]]. ML<sup>a</sup>L<sup>b</sup>L<sup>c</sup>L<sup>d</sup> tetrahedron berada sebagai pasangan enansiomer tunggal. Agar menghasilkan dua diastereomer dalam senyawa organik, dibutuhkan sekurang-kurangnya dua pusat karbon.

== Geometri trigonal prismatik ==
Untuk senyawa dengan rumus , alternatif utama untuk geometri oktahedral adalah [[Geometri molekul trigonal prismatik|geometri trigonal prismatik]], yang memiliki [[Gugus simetri|simetri]] D. Dalam geometri ini, enam ligan juga ekivalen. Terdapat juga prisma trigonal prisma terdistorsi, dengan simetri C. Contoh yang menonjol adalah [[Heksametil tungsten|]]. Interkonversi kompleks ''Δ''– dan ''Λ''–, yang biasanya berjalan lambat, diperkirakan berlangsung melalui intermediat trigonal prismatik, sebuah proses yang disebut "[[puntiran Bailar]]" (''[[Bailar twist]]''). Jalur alternatif untuk [[rasemisasi]] kompleks ini adalah [[puntiran Ray-Dutt]] (''[[Ray-Dutt twist]]'').

== Geometri molekul bioktahedral ==
Pasangan oktahedra dapat disatukan dengan cara mengganti ligan terminal dengan [[jembatan ligan]]. Dengan cara ini geometri koordinasi oktahedral tetap terjaga. Dua motif umum untuk memadukan oktahedra adalah: berbagi tepi dan berbagi muka. **Bioktahedra** berbagi tepi dan wajah masing-masing memiliki rumus  dan . Versi polimer dari pola penautan yang sama memberi stoikiometri  dan .

Berbagi tepi atau muka pada oktahedron memberi struktur yang disebut bioktahedral. Banyak senyawa logam penta[[halida]] dan penta[[alkoksida]] yang ada dalam larutan dan padatan mempunyai struktur bioktahedral. Salah satu contohnya adalah [[niobium pentaklorida]]. Logam tetrahalida sering berada sebagai [[polimer]] dengan oktahedra berbagi tepi. [[Zirkonium tetraklorida]] adalah sebuah contoh. Senyawa dengan rantai oktahedral berbagi muka mencakup MoBr, RuBr, dan TlBr.

<center>
<gallery>
Image:Niobium-pentachloride-from-xtal-3D-balls.png|[[Model bola dan tongkat]] [[niobium pentaklorida]], senyawa koordinasi bioktahedral.
Image:Zirconium-tetrachloride-3D-balls-A.png|Model bola dan tongkat [[zirkonium tetraklorida]], suatu [[polimer]] anorganik berbasis oktahedra berbagi tepi.
Image:MoBr3sideview.jpg|Model bola dan tongkat [[molibdenum(III) bromida]], suatu [[polimer]] anorganik berbasis oktahedra berbagi muka.
Image:TiI3end-on.jpg||Tampilan agak di bawah rantai [[titanium(III) iodida]] yang menyoroti ligan berbentuk bulan sabit di sekitar oktahedra berbagi muka.
</gallery>
</center>

== Pemisahan energi orbital-d dalam kompleks oktahedral ==

Untuk ion bebas, misalnya gas Ni atau Mo, energi [[orbital-d]] adalah sama, yaitu mereka "merosot". Dalam kompleks oktahedral, kemerosotan ini terangkat. Energi d<sub>''z''<sup>2</sup></sub> dan d<sub>''x''<sup>2</sup>−''y''<sup>2</sup></sub>, yang disebut perangkat e<sub>g</sub>, yang menyasar langung pada ligan menjadi tidak stabil. Sebaliknya, energi orbital d<sub>''xz''</sub>, d<sub>''xy''</sub>, dan d<sub>''yz''</sub>, yang disebut perangkat t<sub>2g</sub>, terstabilkan. Label t<sub>2g</sub> and e<sub>g</sub> merujuk pada [[perwakilan taktereduksi]] (''irreducible representation''), yang menjelaskan sifat simetri orbital ini. Perbedaan energi yang memisahkan kedua himpunan ini adalah dasar dari [[teori medan kristal]] dan [[teori medan ligan]]. Hilangnya degenerasi pada pembentukan kompleks oktahedral dari ion bebas disebut [[pembelahan medan kristal]] atau [[pembelahan medan ligan]]. Perbedaan energi, yang diberi label ''Δ'', bervariasi sesuai dengan jumlah dan sifat ligan. Jika simetri kompleks lebih rendah daripada oktahedral, tingkat e dan t dapat terbelah lebih lanjut. Sebagai contoh, e dan t dan misalnya mengalami pembelahan lanjutan pada ''trans''-MLL.

Kekuatan ligan mengikuti urutan donor elektron sebagai berikut:
:**lemah:** [[iodium]] < [[brom]] < [[fluor]] < [[asetat]] < [[oksalat]] < [[air]] < [[piridin]] < [[sianida]] **:kuat**

Jadi, ''ligan medan lemah'' memberikan kenaikan ''Δ''<sub>o</sub> yang kecil dan [[Absorbansi|menyerap]] cahaya pada [[panjang gelombang]] yang lebih panjang.

== Reaksi ==
Mengingat bahwa kompleks oktahedral sedemikian banyak, maka tidak mengherankan apabila berbagai macam reaksi telah dijelaskan. Reaksi-reaksi itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

* Reaksi penggantian ligan (melalui berbagai mekanisme)
* Reaksi penambahan ligan, termasuk di antaranya, protonasi
* Reaksi [[redoks]] (di mana elektron diperoleh atau dilepas)
* Penataan ulang di mana stereokimia relatif ligan berubah dalam [[ruang koordinasi]].

Banyak reaksi kompleks logam transisi oktahedral terjadi dalam air. Bila ligan anionik menggantikan molekul air yang terkoordinasi, reaksinya disebut **anasi'''. Reaksi sebaliknya, air yang menggantikan ligan anionik, disebut akuasi. Sebagai contoh,  perlahan-lahan terakuasi menjadi  dalam air, terutama dengan adanya asam atau basa. Penambahan HCl pekat mengubah kembali kompleks aquo menjadi klorida, melalui proses anasi.

## Lihat juga
* Gugus oktahedral
* Metode AXE
* Geometri molekul

## Referensi

## Pranala luar
*  Chem Chemistry, Structures, and 3D Molecules
*  Indiana University Molecular Structure Center 
*  Point Group Symmetry Examples