Solvatokromik: Fenomena Perubahan Warna Dalam Pelarut Yang Berbeza

Oleh : ChM. Dr Nur Hasyareeda Binti Hassan
Fakulti Sains & Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia

Kromisma adalah fenomena perubahan warna disebabkan perubahan persekitaran fizikal dan keadaan kimia seperti suhu (termokromik), pelarut (solvatokromik), tekanan (piezokromik), cahaya (fotokromik) dan tindak balas elektro-redoks (elektrokromik). Fenomena kromisma dapat diaplikasikan dalam bahan deria, pengimejan dan pelbagai bidang yang lain. Kompleks solvatokromik contohnya boleh diaplikasikan sebagai petunjuk kekuatan kebesan ligan.

Mengikut teori roda warna, warna putih mengandungi semua warna pada spektrum. Apabila satu warna spesifik dari spektrum diserap, warna komplementari akan dapat dilihat dengan mata kasar. Sebagai contoh, warna kuning dilihat dengan mata kasar apabila warna ungu dari spektrum diserap.

Solvatokromik merujuk kepada kemampuan sesuatu sebatian berubah warna apabila dilarutkan di dalam pelarut yang mempunyai kepolaran yang berbeza. Fenomena ini boleh berlaku terhadap sebatian organik yang mempunyai kumpulan kromofor atau boleh juga berlaku terhadap kompleks logam peralihan. Kompleks logam peralihan menunjukkan sifat solvatokromik dan hal ini dapat dilihat apabila berlakunya perubahan warna mengikut jenis pelarut. Hal ini disebabkan oleh perubahan struktur dan elektronik iaitu peralihan elektron pada orbital d-d yang terdapat pada logam peralihan. Logam peralihan yang mempunyai konfigurasi elektron yang tidak penuh membolehkan berlakunya peralihan elektron pada orbital d logam tersebut.

Kompleks solvatokromik mempunyai permintaan yang tinggi untuk dijadikan sebagai petunjuk dalam sistem pemangkinan dwifasa, menentukan kekuatan koordinasi serta menentukan nombor penderma, (Donor Number) anion serta pelarut. Nombor penderma merujuk kepada kemampuan sesuatu bahan untuk menderma elektron kepada atom pusat kompleks. Ini juga menentukan tahap kebesan sesuatu pelarut atau anion.

Contoh fenomena solvatokromik dapat ditunjukkan pada kompleks kuprum dalam Rajah 1.1. Apabila kompleks yang berwarna ungu dilarutkan dalam pelarut dengan julat kepolaran yang berbeza, dapat dilihat berlakunya perubahan warna yang berterusan. Ini disebabkan oleh kekuatan interaksi yang berlaku antara pelarut dan juga kompleks adalah berbeza bergantung kepada kekuatan pendermaan elektron atau ciri kebesan pelarut terhadap logam kuprum. Disebabkan sifat istimewa yang terdapat pada logam kuprum membolehkan logam ini sering dipilih untuk diaplikasikan sebagai penunjuk kebesan sesuatu ligan atau pun pelarut.

Rajah 1.1 Fenomena kompleks solvatokromik kuprum(II) dalam pelarut yang berbeza
Sumber: Nur Hasyareeda 2012

Kuprum merupakan antara elemen peralihan yang berada pada baris pertama blok-d dalam jadual berkala dengan konfigurasi [Ar]3d¹⁰4s¹. Solvatokromik umumnya bergantung pada tahap pemisahan cas di aras bawah kromofor. Kompleks Cu(II) menunjukkan sifat solvatokromik apabila berlakunya anjakan penyerapan maksima dengan kehadiran pelarut yang berbeza. Contoh kompleks solvatokromik pada Rajah 1.2.

Rajah 1.2 Struktur kompleks bagi [Cu(APO)(tmen)][ClO4] dan [Cu(APBO)(tmen)][ClO4¬]
Sumber: Hamid et al. 2012

Perubahan warna dan anjakan penyerapan maksima berlaku disebabkan interaksi antara molekul pelarut dengan logam dan berlaku peralihan orbital d-d dari aras tenaga bawah ke aras tenaga teruja, iaitu pemindahan elektron daripada orbital d_xy dan d_yz kepada d_x²-d_y². Pemisahan orbital d pada Cu(II) berubah disebabkan kemampuan koordinatan ligan pada kompleks berubah yang membawa kepada struktur segi empat sesatah kepada struktur octahedral melalui koordinasi pelarut atau anion pada kedudukan aksial. Disebabkan Cu(II) mempunyai sifat pengherotan Jahn-Teller, maka peralihan geometri membawa kepada perubahan spektra yang tidak begitu ketara, yakni anjakan penyerapan maksima secara berterusan pada pelarut yang berbeza dapat diperhatikan.