Apakah Cu (I) Lebih Stabil Dibanding Cu(II)?

Konfigurasi elektron pada keadaan dasar unsur ₂₉Cu adalah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰ atau 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹.

₂₉Cu ketika melepaskan 1 elektron (Cu(I)) konfigurasinya menjadi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s⁰

₂₉Cu ketika melepaskan 2 elektron  (Cu(II)) konfigurasinya menjadi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁹ 4s⁰

Berdasarkan konfigurasi elektronnya Cu(I) semestinya lebih stabil karena subkulit 3d terisi penuh, 3d¹⁰, sementara pada C(II)  subkulit 3d tidak terisi penuh, 3d⁹. Apakah selalu akan seperti itu stabilitas Cu?

Berikut ini penjelasan yang relatif mudah dipahami untuk pelajar SMA/MA.

Beberapa faktor penentu stabilitas spesi Cu(I) dan Cu(II):

Dalam catatan ini hanya dibahas hanya 3 faktor saja yang relatif mudah dipahami, faktor pelarut, pembentukan senyawa kompleksnya, dan geometri molekul yang dibentuk.

1. Dalam pelarut air
   
   Dalam pelarut air, Cu (II) relatif lebih stabil, Cu (I) relatif tidak stabil. Ini terkait dengan energi hidrasi, kerapatan muatan, kekuatan medan ligan, kemampuan mengalami oksidasi-reduksi.
   
   Dalam pelarut non-air seperti dalam asetonitril/metil sianida (CH₃CN dengan struktur H₃C−C≡N), Cu (I) relatif lebih stabil, Cu (II) relatif tidak stabil.

2. Dalam senyawa kompleks/koordinasi.
   

   Stabilitas dalam senyawa koordinasi bergantung pada sifat keras-lunak-nya ligan.
   Cu(I) adalah ion logam lunak dan karenanya lebih menyukai donor ligan lunak seperti sulfur dan iodida dan tidak terlalu menyukai donor ligan yang lebih keras.

   Ion logam lunak biasanya mempunyai jari-jari ion relatif besar dan bermuatan lebih rendah, seperti Cu(I). Ion logam keras biasanya mempunyai jari-jari ion relatif kecil dan bermuatan lebih tinggi, seperti Cu(II).

   Ligan lunak biasanya mempunyai jari-jari ion relatif besar, seperti O, N, F. Ligan keras biasanya mempunyai jari-jari relatif kecil, seperti S dan I.

   Misalnya, kompleks Cu(I) yang paling umum adalah dengan ligan donor sulfur seperti tiourea, SC(NH₂)₂ dengan struktur H₂N−C(=S)−NH₂.
   Interaksi lunak-lunak Cu(I) dan tiourea sangat mendominasi sehingga ketika tiourea ditambahkan ke larutan Cu(II), ia mengoksidasi tiourea untuk mereduksi Cu(II) menjadi Cu(I).

   Sementara Cu(II) adalah ion logam keras sehingga membentuk kompleks yang lebih stabil dengan donor ligan keras seperti nitrogen, contohnya kompleks [Cu(NH₃)₄]²⁺ yang berwarna biru tua.

   Contoh lain yang lebih sederhana, CuI (kupro iodida) lebih stabil dibanding CuI₂ (kupri iodida) tetapi Cu₂O (kupro oksida) kurang stabil dibanding CuO (kupri oksida).

3. Bentuk geometri
   

   Stabilitas juga bergantung pada geometri yang disukai. Cu(I) yang merupakan sistem d¹⁰ dapat melakukan hibridisasi sp³ dan karenanya lebih menyukai geometri tetrahedral, sementara Cu(II) yang merupakan sistem d⁹ lebih menyukai geometri oktahedral terdistorsi karena energi stabilisasi Jahn Teller.
   
   Oleh karena itu Cu(I) dalam sistem tetrahedral lebih stabil daripada Cu(II) sementara Cu(II) dalam sistem oktahedral terdistorsi akan jauh lebih stabil daripada Cu(I).

Jadi stabilitas suatu spesi dengan bilangan oksidasi tertentu tidak bersifat mutlak hanya dengan dasar penjelasan konfigurasi elektron stabil saja. Ada faktor selain hanya sekadar konfigurasi elektron seperti penjelasan di atas. Oleh karena itu stabilitas suatu spesi tidak absolut tetapi relatif.

Catatan ini disarikan dari sini.