Investigasi DFT terhadap Stabilitas dan Perilaku Ionisasi Senyawa Kompleks [Ag(NH3)n] (n = 1–4)

DFT Investigation of the Stability and Ionization Properties of Ag(NH3)n Complexes (n = 1–4)

Abstract

ABSTRAK

Pemahaman mengenai hubungan antara kestabilan dan proses ionisasi pada senyawa kompleks logam penting dalam pengembangan material fungsional dan sistem berbasis logam transisi. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh jumlah ligan NH₃ terhadap kestabilan, sifat elektronik, dan karakteristik ionisasi kompleks [Ag(NH₃)_n] (n = 1–4) menggunakan metode Density Functional Theory (DFT). Optimasi geometri dilakukan untuk memperoleh struktur paling stabil, sedangkan analisis kestabilan dilakukan melalui energi pembentukan, energi stabilisasi, dan celah energi HOMO–LUMO. Karakteristik ionisasi dievaluasi menggunakan pendekatan AIP dan VIP dari hasil perhitungan optimasi dan frekuensi. Penelitian ini dilakukan secara komputasi dan perhitungan dilakukan dengan menggunakan basis set 6-3111++ G (d,p) untuk senyawa NH3, dan LANL2DZ ECP – B3LYP untuk unsur Ag & ion Ag+, dan untuk senyawa kompleks [Ag(NH3)n]+ (n=1-4) pada proses optimasi geometri. Sedangkan pada perhitungan opt+freq (optimasi dan frekuensi) untuk senyawa-senyawa kompleks [Ag(NH₃)_n] (n=1-4) dan [Ag(NH₃)_n]⁺ (n=1-4) digunakan basis set yang berbeda, yaitu SDD-ECP dengan fitting set DEF2SV. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan ligan NH₃ meningkatkan kestabilan termodinamika kompleks, dengan [Ag(NH₃)₄] sebagai spesies paling stabil. Analisis HOMO–LUMO menunjukkan bahwa [Ag(NH₃)₂] memiliki kestabilan kinetik tertinggi. Nilai AIP dan VIP menurun secara bertahap seiring bertambahnya jumlah ligan, yang mengindikasikan peningkatan densitas elektron pada pusat logam Ag dan kemudahan pelepasan elektron. Hasil ini juga memberikan pemahaman yang lebih komprehensif mengenai peran ligan dalam mengatur kestabilan dan sifat elektronik kompleks perak–amonia, serta menjadi landasan teoritis bagi pengembangan material berbasis perak yang lebih efektif.

ABSTRACT

Understanding the relationship between stability and ionization processes in metal complexes is important for the development of functional materials and transition metal–based systems. This study aimed to investigate the effect of the number of NH₃ ligands on the stability, electronic properties, and ionization characteristics of [Ag(NH³)ⁿ] complexes (n = 1–4) using Density Functional Theory (DFT). Geometry optimization was performed to obtain the most stable structures, while stability was evaluated through formation energy, stabilization energy, and HOMO–LUMO energy gap analyses. Ionization characteristics were assessed using Adiabatic Ionization Potential (AIP) and Vertical Ionization Potential (VIP) calculations based on optimized geometries and frequency analyses. Computational calculations were carried out using the 6-311++G(d,p) basis set for NH₃ and the LANL2DZ effective core potential (ECP) combined with the B3LYP functional for Ag and Ag⁺ species during geometry optimization of the [Ag(NH₃)_n]⁺ complexes (n = 1–4). For geometry optimization and frequency calculations of neutral and ionized complexes, the SDD-ECP basis set with the DEF2SV fitting set was employed. The results showed that increasing the number of NH₃ ligands enhanced the thermodynamic stability of the complexes, with [Ag(NH₃)₄] exhibiting the highest stability. HOMO–LUMO analysis indicated that [Ag(NH₃)₂] possessed the greatest kinetic stability. Both AIP and VIP values decreased progressively with increasing ligand coordination, indicating higher electron density around the Ag center and a greater tendency for electron removal. These findings provide deeper insight into the role of ligands in governing the stability and electronic properties of silver–ammonia complexes and offer a theoretical basis for the development of more effective silver-based materials.