A Studi Pengaruh Variasi Jumlah Ligan Amina dalam Kompleks [Ni(NH3)n]2+ (n=1-6) dengan perhitungan Density Functional Theory

Abstract

ABSTRAK

Logam nikel (Ni) menjadi perhatian penting dalam kimia koordinasi karena sifat elektroniknya yang fleksibel dan kemampuannya berkoordinasi dengan berbagai ligan, membentuk senyawa kompleks nikel, yang banyak dimanfaatkan pada bidang katalisis, sensor, hingga biokimia. Namun, pemahaman mendalam mengenai kestabilan dan reaktivitas kompleks ini masih terbatas akibat kompleksitas dari orbital d yang terbuka. Tantangan tersebut menjadikan pendekatan komputasi, khususnya Density Functional Theory (DFT), dapat digunakan untuk menjelaskan interaksi ligan – logam yang sulit dipahami jika hanya melalui eksperimen, khususnya terhadap ligan tunggal seperti amina. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh jumlah ligan amina (NH₃) terhadap sifat elektronik dan kestabilan kompleks [Ni(NH₃)_n]²⁺ dengan n=1-6, melalui pendekatan komputasi (DFT). Perhitungan dilakukan menggunakan basis set LANL2DZ ECP–B3LYP untuk ion Ni²⁺ dan kompleks [Ni(NH₃)_n]²⁺, serta 6-311++G(d,p) untuk ligan NH₃. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa energi pembentukan semakin negatif seiring dengan bertambahnya jumlah ligan, dari –869,040 kJ/mol pada [NiNH₃]²⁺ hingga –2092,524 kJ/mol pada [Ni(NH₃)₆]²⁺, menandakan bahwa kompleks heksa-amina merupakan yang paling stabil secara termodinamik. Analisis HOMO–LUMO memperlihatkan bahwa [Ni(NH₃)₃]²⁺ dengan band gap tertinggi (9,418 eV) cenderung paling inert, sedangkan [Ni(NH₃)₅]²⁺ dengan band gap terendah (7,138 eV) paling reaktif. Temuan ini membuktikan keberhasilan DFT dalam memprediksi sifat kompleks logam Ni secara akurat, sekaligus memberikan dasar ilmiah untuk perancangan material berbasis nikel yang lebih efektif pada aplikasi katalisis maupun material fungsional.

Kata Kunci: kompleks, nikel, amina, DFT

ABSTRACT

Nickel metal has attracted considerable attention in coordination chemistry due to its flexible electronic properties and ability to coordinate with a wide range of ligands, forming nickel complexes, which are widely used in catalysis, sensors, and biochemistry. However, a detailed understanding of their stability and reactivity remains limited because of the complexity of open d-orbitals. This challenge highlights the role of computational approaches, particularly Density Functional Theory (DFT), in metal–ligand complex interactions that are difficult to interpret experimentally, especially with single ligands such as amines. This study aims to investigate the influence of the number of amines (NH₃) ligands on the electronic properties and stability of [Ni(NH₃)_n]²⁺ complexes (n = 1–6) using DFT calculations. The computations employed the LANL2DZ ECP–B3LYP basis set for Ni²⁺ and [Ni(NH₃)_n]²⁺ complexes, and 6-311++G(d,p) for NH₃ ligands. The results reveal that the formation energy becomes more negative with increasing numbers of ligands, ranging from –869.040 kJ/mol for [NiNH₃]²⁺ to –2092.524 kJ/mol for [Ni(NH₃)₆]²⁺, indicating that the hexa-ammine complex is the most thermodynamically stable. HOMO–LUMO analysis showed that [Ni(NH₃)₃]²⁺ has the highest band gap (9.418 eV), is the most inert, while [Ni(NH₃)₅]²⁺, with the lowest band gap (7.138 eV), is the most reactive. These findings demonstrate the success of DFT in accurately predicting the properties of nickel complexes, providing a scientific basis for designing Ni-based materials with enhanced performance in catalysis and functional applications.

Keywords: complexes, nickel, amine, DFT