Pada umumnya, bentuk geometri ion kompleks sesuai dengan teori tolakan pasangan elektron (teori VSEPR). Telah disebutkan bahwa ikatan antara ligan dengan ion pusatnya adalah ikatan kovalen koordinat. Oleh karena itu, ion kompleks dengan bilangan koordinat n mempunyai n pasangan elektron pada kulit terIuar.
Sesuai dengan teori VSEPR, ion kompleks dengan bilangan koordinasi 2 berbentuk linear, yang mempunyai bilangan koordinasi 4 berbentuk tetrahedron. Akan tetapi, ion kompleks dengan bilangan koordinasi 4 ada juga yang berbentuk segi empat datar, bergantung pada jenis orbital yang digunakan oleh ion pusatnya.
Jadi, bentuk geometri ion kompleks bergantung pada bilangan koordinasi dan jenis orbital yang digunakan ion pusat. Pada bagian artikel berikut ini akan dibahas bentuk geometri beberapa ion kompleks.
Contoh 1 : Ion kompleks Ag(NH3)2+ (bilangan koordinasi 2)
Ion kompleks ini terbentuk dari penggabungan ion perak (Ag+) dengan 2 molekul NH3.
Ag + 2NH3 → Ag(NH3)2+.
Masing-masing molekul NH3 menyumbang sepasang elektron, sedangkan ion Ag+ menyiapkan dua orbital kosong. Orbital kosong dengan tingkat energi terendah pada ion Ag+ adalah orbital 5s dan 5p. Jadi, ion Ag+ akan menggunakan orbital 5s dan orbital 5px. Oleh karena kedua orbital itu tidak ekivalen, maka untuk menghasilkan dua orbital yang ekivalen, kedua orbital itu (orbital 5s dan 5p) mengalami hibridisasi (pembastaran). Hasil pembastaran itu disebut orbital hibrida sp, yang berbentuk linear.
Contoh 2: Ion kompleks Zn(NH)42+ (bilangan koordinasi 4)
Dari percobaan diketahui bahwa ion kompleks ini berbentuk tetrahedron. Sesuai dengan konfigurasi elektronnya, ion Zn2+ akan menggunakan satu orbital 4s dan 3 orbital 4p untuk berikatan dengan 4 molekul NH3 (ligan). Keempat orbital itu mengalami hibridisasi membentuk 4 orbital sp3 yang ekuivalen. Orbital hibrida sp3 berbentuk tetrahedron.
Contoh 3: Ion kompleks Cu(NH3)42+ (bilangan koordinasi 4)
Dari percobaan diketahui bahwa ion kompleks ini berbentuk segi empat datar. Bentuk segi empat datar sesuai dengan hibridisasi dsp2.
Rupanya, molekul NH3 (ligan) dapat mendesak elektron tunggal pada subkulit 3d ke orbital 4p. Dengan demikian satu orbital 3d menjadi kosong. Jadi, ion Cu2+ dapat menggunakan satu orbital 3d, satu orbital 4s, dan 2 orbital 4p untuk berikatan dengan molekul-molekul NH3. Keempat orbital itu mengalami hibridisasi membentuk 4 orbital hibrida dsp2 yang ekivalen. Hibirida dsp2 berbentuk segi empat datar.
Contoh 4: Ion kompleks Co(NH3)63+ dan ion kompleks CoF63- (bilangan koordinasi 6)
Ion kompleks Co(NH3)63- berbentuk oktahedron dan bersifat diamagnetik, sedangkan ion kompleks CoF63- berbentuk oktahedron tetapi bersifat paramagnetik. Bagaimanakah perbedaan itu dapat dijelaskan? Ion pusat kedua ion kompleks itu adalah sama, yaitu Co3+ dengan konfigurasi elektron sebagai berikut.
Pada ion kompleks Co(NH3)63+ rupanya ligan (molekul NH3) dapat mendesak elektron-elektron tak berpasangan pada subkulit 3d menjadi berpasangan. Oleh karena itu, ion kompleks itu bersifat diamagnetik. Dengan demikian, dua orbital dari subkulit 3d menjadi kosong. Dua orbital 3d itu, bersama-sama dengan 1 orbital 4s dan 3 orbital dari subkulit 4p mengalami hibridisasi membentuk 6 orbital hibrida d2sp3, yang berbentuk oktahedron.
Pada ion kompleks CoF63-, rupanya ligan (ion F–) tidak dapat mendesak elektron tak berpasangan pada ion pusat (elektron pada subkulit 3d) sehingga ion kompleks itu bersifat paramagnetik. Untuk membentuk ikatan dengan 6 ion F– (ligan), ion Co3+ pastilah menggunakan 1 orbital 4s, 3 orbital 4p, dan 2 orbital 4d. Keenam orbital itu mengalami hibridisasi membentuk 6 orbital hibrida sp3d2 yang ekivalen dan berbentuk oktahedron.
Ion kompleks seperti [Co(NH3)6]3+ disebut kompleks orbital dalam karena hibridisasi menggunakan orbital dari kulit bagian dalam (3d), sedangkan ion kompleks seperti [CoF6]3- disebut kompleks orbital luar karena hibridisasi menggunakan orbital d dari kulit luar (4d).
Dari contoh di atas dapat dilihat bahwa ligan turut menentukan sifat magnet dari suatu ion kompleks. Ion kompleks yang mempunyai paramagnetisme relatif besar disebut mempunyai spin tinggi, sedangkan yang mempunyai paramagnetisme relatif kecil dikatakan mempunyai spin rendah. Urutan kekuatan beberapa ligan dalam hal mengurangi spin ion (atom) pusat adalah sebagai berikut:
CN– > NO2– > NH3 > H2O > F– > Cl– > Br– > I–
Teori medan ligan mengatakan bahwa ligan mempunyai efek medan yang mempengaruhi energi orbital d. Ligan seperti CN– mempunyai medan kuat yang dapat memaksa elektron-elektron tunggal dalam subkulit d berpasangan.