Aturan 18 elektron

Perkembangan dunia dalam segi kimia memiliki detail yang beragam, salah satunya aturan 18 elektron, yang aturan tersebut mirip dengan kaidah duplet ataupun oktet. Aturan 18 elektron dirancang untuk memprediksi struktur dan reaktifitas kompleks untuk kompleks logam yang stabil, khususnya organologam. Senyawa koordinasi atau kompleks terdiri dari logam atau ion logam sebagai atom pusat yang terikat secara ikatan kovalen koordinasi ke satu atau lebih atom donor dalam suatu ligan.

Pengantar

Irving Langmuir, merupakan seorang ahli kimia Amerika yang mengusulkan tentang aturan 18 elektron untuk memperluas model Lewis. Aturan ini diusulkan untuk menjelaskan stabilitas logam transisi dan senyawa organologam yang terbentuk^[1]. Hukum ini dibentuk atas dasar aturan sebelumnya, yaitu jumlah elektron untuk tiap subkulit berbeda, di mana dua elektron untuk subkulit s, enam elektron untuk subkulit p dan sepuluh elektron untuk subkulit d, sehingga totalnya 18 elektron. Orbital pada senyawa koordinasi dapat menampung 18 elektron, baik dari pasangan elektron ikatan atau non-ikatan. Kombinasi antara logam transisi sebagai atom pusat dan ligan, ketika memiliki 18 elektron valensi maka mencapai konfigurasi elektron yang sama dengan gas mulia.^[2]

Aturan 18 Elektron

Aturan 18 elektron hanya berlaku untuk senyawa koordinasi dengan medan ligan yang kuat, biasanya ligan tersebut merupakan donor dan akseptor yang baik, salah satu contoh adalah ligan karbonil (CO). Kuat lemahnya ligan ditentukan oleh deret spektroskopi. Ligan yang kuat akan membuat celah energi (Δ₀) antara orbital t_2g dan e_g besar. Perbedaan celah energi yang besar membuat, ketiga orbital t_2g selalu terisi dan membentuk ikatan. Sedangkan dua orbital e_g akan membentuk anti ikatan (anti bonding) dan selalu tak terisi.^[3] Fenoma ini juga disebut dengan low spin.

Pengecualian Aturan 18 Elektron

Aturan 18 elektron tidak berlaku untuk senyawa koordinasi dengan medan ligan yang lemah, seperti ligan bromo (Br^-). Ligan yang lemah akan membuat celah energi (Δ₀) antara orbital t_2g dan e_g kecil. Celah energi yang kecil akan membuat orbitan e_g* melemah dan kompleks dapat memiliki lebih dari 18 elektron.

Sebaliknya, elektron yang kurang dari 18 dapat diamati pada kompleks logam transisi IV dan V dengan bilangan oksidasi yang tinggi. Dalam hal ini celah energi (Δ₀) relatif besar, hal ini disebabkan karena terjadinya peningkatan tolakan antara orbital d logam dan ligan. Orbital t_2g dapat terisi sebanyak maksimal enam elektron. Sedangakn, orbital e_g menjadi anti ikatan dan tetap kosong.

Secara umum, jenis ligan dalam kompleks menentukan apakah kompleks akan mengikuti aturan 18 elektron atau tidak.

Beberapa contoh umum pengecualian untuk aturan 18 elektron meliputi:

Kompleks 16 elektron: Pusat logam biasanya spin rendah dan dalam8 konfigurasiKompleks ini mengadopsi struktur planar persegi, seperti kompleks Rh(I), Ni(II), Pd(II), dan Pt(II). Dalam banyak reaksi katalitik, katalis organologam mengubah bolak-balik antara 18 dan 16 konfigurasi elektron, dan dengan demikian melengkapi siklus katalitik.
Ligan besar dapat menghambat penyelesaian aturan 18 elektron. Contohnya termasuk kompleks dengan interaksi agostik.
Kompleks dengan ligan dengan karakter pendonor yang kuat sering melanggar aturan 18 elektron. Contoh ligan jenis ini antara lain F^-, O₂^-, RO^- dan RN₂^-.

Referensi

^ A.K., Prodjosantoso (2012). Kimia Organologam. Yogyakarta: UNY Press.
^ Mitchell, P. R.; Parish, R. V. (1969). "The Eighteen-Electron Rule". J Chem Educ (dalam bahasa Inggris).
^ Nordholm, Sture; Bacskay, George B. (2020-06-08). "The Basics of Covalent Bonding in Terms of Energy and Dynamics". Molecules. 25 (11): 2667. doi:10.3390/molecules25112667. ISSN 1420-3049. PMC 7321125 . PMID 32521828.

[1] A.K., Prodjosantoso (2012). Kimia Organologam. Yogyakarta: UNY Press.

[2] Mitchell, P. R.; Parish, R. V. (1969). "The Eighteen-Electron Rule". J Chem Educ (dalam bahasa Inggris).

[3] Nordholm, Sture; Bacskay, George B. (2020-06-08). "The Basics of Covalent Bonding in Terms of Energy and Dynamics". Molecules. 25 (11): 2667. doi:10.3390/molecules25112667. ISSN 1420-3049. PMC 7321125 . PMID 32521828.

[1]

[2]

[3]