REAKSI OKSIDASI REDUKSI (REDOKS) BAGIAN II

REAKSI OKSIDASI - REDUKSI (REDOKS) BAGIAN II

Konsep Reaksi Redoks Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi

Pada bahasan sebelumnya, kita sudah mengetahui konsep reaksi redoks berdasarkan pengikatan dan pelepasan oksigen, hidrogen atau elektron. Kita juga sudah mempelajari cara penentuan bilangan oksidasi. Pada bagian II, ini kita akan mempelajari tentang reaksi oksidasi – reduksi berdasarkan perubahan bilangan oksidasi unsur-unsur yang terlibat dalam reaksi.

Bagaimanakah bilangan oksidasi dapat menjelaskan reaksi redoks?

Sekarang, perhatikanlah reaksi berikut:

2SO₂(g) + O₂(g) ⎯⎯→  2SO₃(g)

Berdasarkan konsep pengikatan dan pelepasan oksigen, maka reaksi tersebut tergolong reaksi oksidasi, dimana oksigen diikat oleh SO₂, sehingga berubah menjadi SO₃ (cirinya: jumlah O yang diikat oleh S bertambah). Tapi jika dilihat berdasarkan konsep transfer elekron, maka reaksi tersebut tidak tergolong reaksi oksidasi atau reduksi, karena pada reaksi tersebut tidak terjadi transfer electron. Pembentukan SO₃ diatas terjadi bukan melalui ikatan ion (transfer electron), melainkan melalui penggunaan bersama pasangan elektron membentuk ikatan kovalen. Oleh karenanya reaksi tersebut tidak dapat dijelaskan dengan konsep transfer elektron. Sebenarnya, reaksi-reaksi seperti itu masih banyak, di antaranya:

a) CO₂ (g)+4H₂ (g) → CH₄ (g) + 2H₂O (l)

b) I₂(g)+3Cl₂(g) → 2ICl₃(g)

c) Cu(s)+HNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq)+NO₂(g)+H₂O(l)

d) Na₂S₂O₃(aq)+2HCl(aq) → 2NaCl(aq)+ H₂O()+ SO₂(g)+ S(s)

Oleh karena banyak reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan dengan konsep pengikatan oksigen maupun transfer elektron maka para ahli kimia mengembangkan konsep alternatif, yaitu perubahan bilangan oksidasi. Menurut konsep ini, jika dalam reaksi bilangan oksidasi atom meningkat maka atom tersebut mengalami oksidasi. Sebaliknya, jika bilangan oksidasinya turun maka atom tersebut mengalami reduksi.

Oksidasi = meningkatnya/ naiknya bilangan oskidasi suatu unsur

Reduksi  = berkurangnya/ turunnya bilangan oksidasi suatu unsur

Perhatikan contoh-contoh berikut:

Pada contoh-contoh di bawah ini kalian dapat mempelajari reaksi oksidasi dan reduksi secara parsial (reduksi saja) dan oksidasi saja.

Oksidasi:

Na    →  Na⁺         (Biloks Na naik dari 0 (Na) menjadi +1 (Na⁺))

Cl^–    →  Cl₂          (Biloks Cl naik dari –1 (Cl^–) menjadi 0 (Cl₂))

CO    →  CO₂        (Biloks C naik dari +2 (CO) menjadi +4 (CO₂))

SO₂   →  SO₄^2–     (Biloks S naik dari +4 (SO₂) menjadi +6 (SO₄^2–)

Cr³⁺  →  K₂Cr₂O₇  (Biloks Cr naik dari +3 (Cr³⁺) menjadi +6 (K₂Cr₂O₇)

Reduksi:

O₂    →  O^2–         (Biloks O turun dari 0 (O₂) menjadi -2 (O^2–))

ClO^– →  Cl₂          (Biloks Cl turun dari +1 (ClO^–) menjadi 0 (Cl₂))

N₂O₅  →  NO₂      (Biloks N turun dari +5 (N₂O₅) menjadi +4 (NO₂))

MnO₄^-→  Mn²⁺     (Biloks Mn turun dari +7 (MnO₄^-) menjadi +2 (Mn²⁺)

Cu²⁺  →  Cu₂O     (Biloks Cu turun dari +2 (Cu²⁺) menjadi +1 (Cu₂O)

Sekarang mari kita lihat lagi reaksi di atas. Untuk mengetahui suatu reaksi tergolong reaksi redoks atau bukan menurut konsep perubahan bilangan oksidasi maka perlu diketahui biloks dari setiap atom, baik dalam pereaksi maupun hasil reaksi. Perhatikan diagram reaksi berikut

2SO₂(g) + O₂(g) ⎯⎯→  2SO₃(g)

                      +4          0               +6

Berdasarkan aturan penentuan bilangan oksidasi unsur, maka biloks dari S dalam SO₂ adalah +4, Biloks O dalam O₂ adalah 0, dan Biloks S dalam SO₃ adalah +6. (Pelajari kembali cara penentuan biloks unsur!!!)

Dengan demikian, berdasarkan diagram tersebut dapat disimpulkan bahwa:

a)    atom S mengalami kenaikan biloks dari +4 menjadi +6, peristiwa ini disebut oksidasi;

b)    atom O mengalami penurunan biloks dari 0 menjadi –2, peristiwa ini disebut reduksi.

Dengan demikian, reaksi tersebut adalah reaksi redoks.

Manakah reduktor dan oksidator pada reaksi di atas? 

Oleh karena molekul O₂ menyebabkan molekul SO₂ teroksidasi maka molekul O₂ adalah oksidator. Molekul O₂ sendiri mengalami reduksi akibat molekul SO₂ sehingga SO₂ disebut reduktor. 

Untuk lebih memahami reaksi oksidasi reduksi perhatikanlah tayangan di bawah ini

pelajari pula contoh-contoh reaksi redoks di bawah ini.

Contoh 1:

Tentukan manakah oksidasi dan reduksi serta reduktor dan oksidator pada reaksi

berikut:

CO₂(g) + 4H₂(g) → CH₄(g) + 2H₂O(g)

Jawab

Tentukan biloks setiap atom.

Dalam CO₂, biloks O = –2 dan C = +4.

Dalam H₂, biloks H = 0

Dalam CH₄, biloks H = +1, dan C = –4

Dalam H₂O, biloks H = +1 dan O = –2

Atom C mengalami penurunan biloks dari +4 menjadi  –4 (reduksi) dan atom H

mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +1 (oksidasi).

Sebagai reduktor adalah molekul H₂ dan sebagai oksidator adalah molekul CO₂.

Contoh 2:                                     

Perhatikan reaksi redoks berikut:

Sn + 4HNO₃ ⎯⎯→ SnO₂ + 4NO₂ +H₂O

Tentukan Oksidator, reduktor, hasil oksidasi dan hasil reduksinya

Jawab

Tentukan biloks setiap atom yang terlibat dalam reaksi.

Ingat!  Biloks H dalam HNO₃ dan H₂O = +1, Biloks O dalam semua senyawa di atas adalah –2, dengan demikian:  

Dalam Sn, biloks Sn = 0

Dalam HNO₃, biloks N = +5   

Dalam SnO₂, biloks Sn = +4

Dalam NO₂, biloks N = +4

Dengan demikian, atom Sn mengalami kenaikan biloks dari O (dalam Sn) menjadi +4 (dalam SnO₂) berarti Sn mengalami oksidasi. Sn adalah reduktornya.

Atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 (dalam HNO₃) menjadi +4 (dalam NO₂). Berarti N mengalami reaksi reduksi. HNO₃ adalah oksidatornya.

Sn setelah teroksidasi berubah jadi SnO₂, maka SnO₂ adalah hasil oksidasi.

HNO₃ setelah tereduksi berubah jadi NO₂, maka NO₂ adalah hasil reduksi.

REAKSI AUTOREDOKS

Mungkinkah dalam satu reaksi, suatu unsur mengalami reaksi reduksi dan oksidasi sekaligus? Satu  unsur dalam suatu reaksi mungkin saja mengalami reaksi reduksi dan oksidasi sekaligus. Hal ini karena ada unsur yang mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu jenis. Reaksi redoks di mana satu unsur mengalami reaksi reduksi dan oksidasi

sekaligus disebut reaksi autoredoks.

Contoh:

Cl₂ + 2 KOH → KCl + KClO + H₂O

Pada contoh di atas, atom klor mengalami dua kali perubahan bilangan oksidasi. Biloks Cl dalam Cl₂ adalah 0. Sedangkan biloks Cl dalam KCl adalah – 1, dan dalam KClO adalah +1. Jadi, reaksi reduksi terjadi ketika Cl₂ berubah menjadi KCl, dan reaksi oksidasi terjadi ketika Cl₂ berubah menjadi KClO. Karena Cl₂ mengalami reaksi oksidasi sekaligus reduksi, maka pada reaksi ini, Cl₂ bertindak sebagai oksidator sekaligus reduktornya 

Bagaimana dengan reaksi berikut:

Apakah reaksi berikut termasuk reaksi autoredoks atau bukan? Jelaskan!

2 H₂S  + SO₂ →    3 S + 2 H₂O

Jawab:

Biloks S dalam H₂S adalah –2

Biloks S dalam SO₂ adalah +4

Biloks S sebagai S adalah 0

Pada reaksi ini, biloks S berubah dari – 2 (dalam H₂S) menjadi 0 (dalam S). Dengan demikian terjadi oksidasi dari H₂S menjadi S. Berarti pula H₂S bertindak sebagai reduktornya. Sementara itu, biloks S juga berubah dari +4 (dalam SO₂) menjadi 0 (dalam S), dalam hal ini terjadi reduksi dari SO₂ menjadi S, dan ini berarti SO₂ bertindak sebagai oksidatornya. Hasil oksidasi dan reduksi dari reaksi redoks diatas adalah zat yang sama yaitu S.

Perhatikanlah bahwa reaksi autoredoks dapat terjadi ketika oksidator atau reduktornya adalah zat yang sama atau hasil oksidasi dan reduksinya adalah zat yang sama. Reaksi autoredoks dimana zat yang bertindak sebagai oskidator dan reduktornya sama dinamakan juga reaksi disproporsionasi, sementara reaksi redoks dimana hasil reduksi dan oksidasinya sama dinamakan reaksi konproporsionasi.

APLIKASI REDOKS DALAM PENAMAAN SENYAWA

Konsep Bilangan Oksidasi selain dapat menjelaskan tentang reaksi oksidasi – reduksi, juga dapat digunakan untuk menjelaskan tatanama senyawa.Tata nama yang mengungkapkan atau menuliskan harga bilangan oksidasi unsurnya yaitu untuk senyawa-senyawa yang dibentuk oleh logam-logam yang mempunyai lebih dari satu harga bilangan oksidasi misalnya logam-logam transisi.

Bilangan oksidasi Fe : + 2, +3

Bilangan oksidasi Cu : + 1, +2

Bilangan oksidasi Mn : +2, +3, +4, +6, +7

Bilangan oksidasi Cr : +2, +3, +6

Tata nama untuk senyawa dari unsur-unsur tersebut ada dua cara yaitu sebagai berikut.

Menyebutkan nama logam dalam bahasa Indonesia, diikuti dengan bilangan oksidasi logam dalam tanda kurung, kemudian nama suku pertama nonlogam yang dirangkai dengan akhiran –ida. Misalnya tembaga mempunyai dua macam bilangan oksidasi, yaitu Cu+ dan Cu2+, contoh tata nama senyawanya yaitu sebagai berikut.

Rumus Senyawa      Nama Senyawa

Cu2O                         Tembaga(I) oksida

CuO                           Tembaga(II) oksida

CuS                           Tembaga(II) sulfida

Menyebutkan nama logam dalam bahasa Latin dengan akhiran –o untuk logam yang bilangan oksidasinya rendah dan akhiran –i untuk logam yang bilangan oksidasinya tinggi, diikuti dengan nama suku pertama nonlogam yang dirangkai dengan akhiran –ida. Berikut contoh tata nama senyawa tembaga dengan oksigen.

Rumus Senyawa       Nama Senyawa

Cu2O                          Cupro oksida

CuO                            Cupri oksida

 

Konsep reaksi redoks banyak digunakan dalam proses industri. Beberapa industri yang sering menggunakan reaksi redoks di antaranya sebagai berikut.

a.   Industri pelapisan logam

      Industri pelapisan logam adalah industri pelapisan logam dengan unsur-unsur lain yang meningkatkan kualitas logam tersebut. Sebagai contoh pelapisan besi dengan seng atau krom untuk menjaga besi dari perkaratan, melapisi tembaga dengan emas.

b.   Industri pengolahan logam

      Bijih-bijih logam umumnya terdapat dalam bentuk senyawa oksida, sulfida, dan karbonat. Bijih-bijih sulfida dan karbonat diubah terlebih dahulu menjadi oksida melalui pemanggangan. Setelah itu bijih oksida direduksi menjadi logam.

      Contoh:

      Besi diperoleh dengan cara mereduksi bijih besi Fe₂O₃ dengan reduktor kokas (C) dalam tanur tinggi. C akan teroksidasi menjadi CO dan CO akan mereduksi Fe₂O₃ menjadi Fe.

      2C + O₂ →   2CO

      Fe₂O₃ + 3CO  →  2Fe + 3CO₂

c.   Industri aki dan baterai

      Aki dan baterai merupakan sumber energi listrik searah yang bekerja menggunakan prinsip reaksi redoks.

      Reaksi yang terjadi pada aki:

      Pb(s) + PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + 2SO₄^2–(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)

      Reaksi yang terjadi pada baterai:

      Zn(s)+ 2MnO₂(s)+2NH₄⁺(aq) →  Zn²⁺(aq) + Mn₂O₃(s) + 2NH₃(aq) + H₂O(l) 

LATIHAN PENGUASAAN KONSEP

1.    Tentukan biloks atom dalam senyawa poliatom berikut

a.     KCrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇

b. MnSO₄, MnO₂, KMnO₄

c.   Cu(NO₃)₂, CuNO₂, (NH₄)₂SO₄,(NH₄)₂Fe(SO₄)₂

d. KSCN, CH₃OH, PbCO₃

2.    Berdasarkan konsep perubahan bilangan oksidasi, tentukan oksidasi dan reduksi serta oksidator dan reduktor dalam reaksi berikut.

a. 2HI(g) ⎯⎯→ H₂(g) + I₂(g)

b. 2H₂O() ⎯⎯→ 2H₂(g) + O₂(g)

c.   2CO₂(g) ⎯⎯→ 2CO(g) + O₂(g)

d. O₃(g) + NO(g) ⎯⎯→ O₂(g) + NO₂(g)

3.   Tentukan bilangan oksidasi setiap atom dalam senyawa berikut, kemudian tentukan reaksi yang tergolong autoredoks.

a.  Cl₂(g) + H₂O() ⎯⎯→ HCl(aq) + HClO(aq)

b.  2HNO₃(aq) + 3Cu₂O(s) ⎯⎯→ 6Cu(NO₃)₂(aq) +2NO(g) + H₂O(l)

c.   NH₃(g) + HCl(g) ⎯⎯→ NH₄Cl(g)

d. 3Cu(s) + O₂(g) ⎯⎯→ Cu₂O(s) + CuO(s)

e. (NH₄)₂Cr₂O₇ (s) ⎯⎯→ N₂ (g) + 4H₂O (g ) + Cr₂O₃ (s)

4. Tuliskan tata nama senyawa-senyawa berikut.

a. Fe₂(SO₄)₃ dan FeSO₄

b. CuCl dan CuCl₂

c. MnSO₄, MnO₂, K₂MnO₄, KMnO₄

      d. Cr₂O₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇

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.
4. Devi, Poppy K., dkk, 2009, Kimia I: Kelas X SMA dan MA, Pusbuk, Depdikbud, Jakarta