REAKSI OKSIDASI - REDUKSI (REDOKS) BAG. I

REAKSI OKSIDASI REDUKSI (REDOKS) BAGIAN I

Reaksi kimia merupakan proses perubahan materi yang berhubungan dengan pembentukan zat yang sifat dan jenisnya baru. Kajian tentang reaksi kimia memberikan banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Karena dengan memahami tentang reaksi kimia, kita dapat merekayasa zat-zat atau bahan-bahan yang tadinya tidak bermanfaat menjadi lebih bermanfaat. Dalam dunia industri kimia, pemahaman tentang reaksi kimia dapat dimanfaatkan untuk mengontrol reaksi-reaksi yang tidak diperlukan, atau mengendalikan kondisi reaksi-reaksi kimia tertentu agar produk yang dihasilkan lebih maksimal.
Berbagai jenis reaksi kimia, seringkali kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari, baik secara sadar atau tidak disadari, bahkan mungkin secara sengaja atau tidak sengaja kita telah mereaksikan zat-zat tertentu sehingga dihasilkan zat yang baru. Saat kita menghirup gas oksigen dari udara, sebenarnya tanpa disadari gas oksigen tersebut oleh tubuh akan digunakan untuk membakar zat-zat makanan sehingga dihasilkan energi untuk keperluan kita berpikir, bergerak, dan lain-lain.
Kita mungkin pernah menyaksikan bagaimana besi akan berkarat ketika besi tersebut kita biarkan di tempat terbuka, buah apel yang kita kupas, akan berubah warnanya menjadi kecoklatan jika kita biarkan. Contoh lain, apabila kutub-kutub positif dan negatif dari baterai kita hubungkan, maka akan terjadi aliran arus listrik. Aliran arus listrik inilah yang menyebabkan lampu senter menyala. Apa sebenarnya yang terjadi pada besi dan buah apel tersebut, apa pula yang terjadi di dalam baterai sehingga bisa menghasilkan arus listrik? Peristiwa-peristiwa tersebut sebenarnya merupakan salah satu jenis reaksi kimia yang dinamakan reaksi oksidasi - reduksi (redoks). Apakah yang dimaksud reaksi redoks itu? Kita akan mempelajarinya pada uraian di bawah ini.

Perkembangan Konsep Reaksi Oksidasi - Reduksi (Redoks)
Pengertian reaksi oksidasi - reduksi mengalami perkembangan dari masa ke masa sesuai dengan perkembangan ilmu kimia itu sendiri. Awalnya, reaksi redoks dipandang sebagai hasil dari perpindahan atom oksigen dan hidrogen. Sejak dulu, para ahli kimia telah mengetahui bahwa oksigen dapat bereaksi dengan banyak unsur. Senyawa yang terbentuk dari hasil reaksi dengan oksigen dinamakan oksida, sehingga reaksi antara gas oksigen dengan suatu unsur dinamakan reaksi oksidasi.
Sementara itu, reduksi adalah proses pelepasan oksigen dari suatu oksida. Jadi, dalam hal ini reduksi adalah kebalikan dari oksidasi. Dalam beberapa hal peristiwa oksidasi juga diartikan sebagai suatu proses pelepasan hidrogen oleh suatu zat dan reduksi adalah suatu proses penenagkapan hidrogen. Oleh karena itu, teori klasik menyatakan bahwa oksidasi adalah proses penangkapan oksigen dan kehilangan hidrogen. Di sisi lain, reduksi adalah proses kehilangan oksigen dan penangkapan hidrogen. 
Perhatikan contoh reaksi oksidasi - reduksi berikut:

    4Fe(s) + 3O₂(g)         →   2Fe₂O₃(s)

Reaksi tersebut merupakan contoh reaksi oksidasi. Dalam hal ini logam besi (Fe) bereaksi dengan gas oksigen (O₂) sehingga dihasilkan oksida besi (karat besi).
Kebalikan dari reaksi oksidasi dinamakan reaksi reduksi. Perhatikan contoh berikut:

Fe₂O₃(s) + 3H₂(g) → 2Fe(s) + 3H₂O(g)

Pada reaksi di atas terlihat bahwa besi oksida (Fe₂O₃ ) berubah menjadi besi (Fe) setelah bereaksi dengan gas hidrogen (H₂). Dalam hal ini, besi oksida mengalami reduksi dan berubah menjadi besi.
Perhatikan pula contoh-contoh di bawah ini:

Contoh:

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)                            (reaksi oksidasi)

CO(g) + H₂(g) → C(s) + H₂O(g)              (reaksi reduksi)

2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g)                   (reaksi oksidasi)

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(s) + 2H₂O(g)     (reaksi oksidasi)

Adanya penemuan partikel dasar penyusun atom seperti elektron, kemudian mengubah pengertian reaksi oksidasi - reduksi menjadi lebih luas. Konsep reaksi redoks kemudian di dasarkan pada adanya serah terima elektron (Pelajari kembali materi tentang ikatan kimia).
Dalam Konsep yang baru ini, yang dimaksud dengan oksidasi adalah proses yang menyebabkan hilangnya atau lepasnya elektron dari suatu zat/atom, sedangkan reduksi adalah proses yang menyebabkan diperolehnya atau diterimanya elektron oleh suatu zat /atom.
Oksidasi = pelepasan elektron
Reduksi = penerimaan/penangkapan elektron

Perhatikan contoh-contoh berikut
Reaksi Oksidasi:

1) K     → K⁺  + e^–

2) Cu   → Cu²⁺  +  2 e^–

Pada reaksi di atas, atom K dan Cu melepaskan elektronnya sehingga berubah menjadi ion positif K⁺ dan Cu²⁺. Zat-zat yang dapat melepaskan elektron seperti Cu dan K di atas dinamakan Reduktor. Jadi, dalam suatu reaksi yang dimaksud reduktor adalah: 
1) zat yang melepaskan elektron, dan
2) zat yang mengalami reaksi oksidasi

Reaksi Reduksi:

1) Cl₂  +  2 e^–⎯⎯→ 2 Cl^–

2) Ca²⁺  +  2 e^–⎯⎯→ Ca

Pada reaksi di atas, molekul Cl₂ dan kation Ca²⁺ masing-masing menangkap/ mengikat dua elektron sehingga berubah menjadi Cl^– dan Ca. Zat-zat yang menangkap/ mengikat elektron seperti Cl₂ dan Ca²⁺  dinamakan Oksidator. Dengan demikian yang dimaksud oksidator adalah:
1) zat yang menangkap/ mengikat elektron
2) zat yang mengalami reaksi reduksi

Konsep Redoks ini masih digunakan hingga saat ini. Jadi, proses oksidasi dan reduksi tidak hanya dilihat dari penangkapan oksigen dan hidrogen, melainkan dipandang sebagai proses transfer/ perpindahan elektron dari zat yang satu ke zat yang lain. Oleh karena itu reaksi redoks, hakikatnya tidak berlangsung secara terpisah melainkan merupakan dua proses yang berlangsung bersamaan. Dimana terjadi oksidasi pasti ada yang tereduksi. Perhatikan contoh peristiwa perkaratan besi.

Reaksi redoks pada peristiwa perkaratan besi dapat dijelaskan dengan reaksi berikut:

2Fe →  2Fe³⁺ + 6e^–           (oksidasi)

3O₂ + 6e^– → 3O^2–             (reduksi)   +

2Fe  +  3O₂  →  Fe₂O₃        (redoks)

Pada reaksi tersebut, enam elektron dilepaskan oleh dua atom besi dan diterima oleh tiga atom oksigen membentuk senyawa Fe₂O₃. Dalam hal tersebut, besi (Fe) mengalami reaksi oksidasi dan berubah jadi (Fe³⁺). Besi pada reaksi tersebut bertindak sebagai reduktor. Sementara itu, Oksigen mengalami reaksi reduksi (karena menangkap elektron) dan berubah menjadi O^2– . Oksigen pada reaksi tersebut bertindak sebagai oksidator.  Jadi jelaslah, bahwa antara reaksi oksidasi dengan reaksi reduksi keduanya berlangsung pada saat yang bersamaan.

Bilangan Oksidasi

Perkembangan konsep redoks tidak berhenti sampai transfer elektron. Konsep tersebut berkembang terus sejalan dengan munculnya masalah dalam reaksi-reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan dengan konsep transfer elektron maupun dengan konsep pengikatan oksigen. Akan tetapi, hanya dapat dijelaskan dengan konsep bilangan oksidasi.

Apa yang dimaksud dengan bilangan oksidasi? Bilangan oksidasi adalah suatu bilangan yang menunjukkan ukuran kemampuan suatu atom untuk melepas atau menangkap elektron dalam pembentukan suatu senyawa. Nilai bilangan oksidasi menunjukkan banyaknya elektron yang dilepas atau ditangkap, sehingga bilangan oksidasi dapat bertanda positif atau negatif. Lalu, bagaimana menentukan bilangan oksidasi (biloks) atom suatu unsur?

Aturan Penentuan Bilangan Oksidasi

Aturan penentuan bilangan oksidasi unsur adalah sebagai berikut:

a.     Unsur bebas (misalnya H₂, O₂, N₂, Fe, Na, Cu, dll) mempunyai bilangan oksidasi = 0.

b.    Umumnya unsur H mempunyai bilangan oksidasi = +1, kecuali dalam senyawa   

hidrida, bilangan oksidasi H = –1.

Contoh:  

Bilangan oksidasi H dalam H₂O, HCl, dan NH₃ adalah +1

Bilangan oksidasi H dalam LiH, NaH, dan CaH₂ adalah –1

c.     Umumnya unsur O mempunyai bilangan oksidasi = –2, kecuali dalam senyawa

peroksida, bilangan oksidasi  O = –1

Contoh:  

Bilangan oksidasi O dalam H₂O, CaO, dan Na₂O adalah –2

Bilangan oksidasi O dalam H₂O₂, Na₂O₂ adalah –1

d.    Unsur F selalu mempunyai bilangan oksidasi  = –1.

e.     Unsur logam mempunyai bilangan oksidasi selalu bertanda positif.

Contoh: 

Golongan IA (logam alkali: Li, Na, K, Rb, dan Cs) bilangan oksidasinya = +1

Golongan IIA (alkali tanah: Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba) bilangan oksidasinya = +2

f.      Bilangan oksidasi ion tunggal = muatannya.

Contoh:

Bilangan oksidasi Fe dalam ion Fe²⁺ adalah +2 dan dalam ion Fe³⁺ adalah +3

g.    Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa = 0.

Contoh: 

Dalam senyawa H₂CO₃ berlaku: 2x biloks H + 1x biloks C + 3x biloks O = 0

h.    Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam ion poliatom = muatan ion.

Contoh: 

Dalam ion NH₄⁺ berlaku 1x biloks N  +  4x biloks H = + 1

Perhatikan dan pelajarilah contoh-contoh di bawah ini!

Tentukan bilangan oksidasi unsur yang dicetak tebal pada senyawa berikut.

a. Fe₂O₃

b. H₂O₂

c. MnO₄^–

Jawab:

a.     Fe₂O₃

bilangan oksidasi O = –2 (aturan c)

     2x biloks Fe + 3x biloks O = 0

     2x biloks Fe + 3(–2)        = 0

     2x biloks Fe – 6               = 0

     2x biloks Fe                   = +6

     biloks Fe                        =+6/2

     biloks Fe                        = +3

b. H₂O₂

biloks H = +1 (aturan b)

2x biloks H + 2x biloks O = 0

2(+1)  + 2x biloks O        = 0

+2 + 2x biloks O             = 0

2x biloks O                     = –2

    biloks O                     = –1

c. MnO₄^–

     biloks O  = –2 (aturan c)

     biloks Mn + 4x biloks O    = –1 (aturan h)

     biloks Mn + 4(–2)           = –1

     biloks Mn – 8                  = –1

     biloks Mn                       = –1 + 8

     biloks Mn                       = +7

LATIHAN UNTUK PEMAHAMAN KONSEP

1)   Jelaskan kembali apa yang dimaksud reaksi oksidasi reduksi berdasarkan pengikatan dan pelepasan oksigen, hidrogen dan electron.

2)     Berikan masing-masing satu contoh reaksi oksidasi – reduksi berdasarkan:

a.     Pengikatan dan pelepasan oksigen

b.     Pelepasan dan penangkapan elektron

3)    Dari contoh reaksi yang kamu berikan, tunjukan oksidator, reduktor, zat hasil oksidasi dan zat hasil reduksinya.

4)    Tentukan bilangan oksidasi S di dalam spesi-spesi berikut:

a.     S                 c.  S^2–              e. SO₂             g. H₂SO₄         

       b.   SO₃^2–         d.  S₂O₃ ^2–       f.  SO₃             h. CaSO₄

DAFTAR PUSTAKA

1. Utami, Budi., dkk, 2009, Kimia untuk SMA dan MA Kelas X, Pusbuk, Depdikbud, Jakarta
2. Setyawati, A. Arifatun, 2009, KIMIA: Mengkaji Fenomena Alam, untuk SMA dan MA Kelas X, Pusbuk, Depdikbud, Jakarta
3. Sunarya, Yayan, dkk, 2009, Mudah dan Aktif Belajar Kimia, Untuk Kelas X SMA dan MA, Pusbuk, Depdikbud, Jakarta.