Konsep Redoks Berdasarkan Oksigen, Elektron dan Bilangan Oksidasi

Daftar Materi Kimia

• 1. Struktur Atom (Proton, Elektron dan Neutron)
• 2. Ikatan Kimia (Ion, Kovalen dan Logam)
• 3. Stoikiometri (Perhitungan Kimia)
• 4. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit
• 5. Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Advertisement

Baca Juga:

Di sekitar kita terdapat berbagai proses kimia yang dapat dijelaskan dnegan konsep reaksi redoks. Contohnya proses pembakaran bahan bakar, bahan makanan menjadi basi karena teroksidasi oleh udara, penggunaan baterai sebagai sumber listrik, penyepuhan logam, dan perkaratan pada logam.

Pengertian oksidasi-reduksi berkembang sesuai dengan konsep-konsep yang menyertainya, mulai dari konsep penggabungan dan pelepasan oksigen, konsep pengikatan dan pelepasan (transfer) elektron, serta konsep perubahan bilangan oksidasi (biloks).

Konsep-konsep tersebut sangat membantu dalam penjelasan proses oksidasi-reduksi. Pada reaksi redoks dikenal zat-zat oksidator dan reduktor. Nah, dalam artikel kali ini akan dijelaskan perkembangan konsep reaksi redoks berdasarkan pengikatan oksigen, transfer elektron dan perubahan bilangan oksidasi. Selamat belajar.

Konsep Reaksi Redoks (Reduksi Oksidasi)

Salah satu reaksi kimia yang terpenting adalah reaksi oksidasi-reduksi. Reaksi ini tidak dapat dibahas satu per satu, sebab keduanya tidak dapat dipisahkan. Jika terjadi reaksi oksidasi selalu disertai reaksi reduksi. Pada mulanya, kira-kira pada abad ke-19, ahli kimia meninjau reaksi redoks hanya dari konsep reaksi dengan oksigen. Kini konsep reaksi redoks mengalami perkembangan yaitu ditinjau dari pengikatan dan pelepasan elektron serta perubahan bilangan oksidasi.

#1 Konsep Reaksi Oksidasi Reduksi Berdasarkan Penggabungan dan Pelepasan Oksigen

Sejak dulu para ahli mengamati bahwa dalam reaksi kimia, jika suatu zat menerima oksigen, zat itu dikatakan mengalami oksidasi, reaksinya disebut reaksi oksidasi. Jika zat melepaskan oksigen, zat itu mengalami reduksi, reaksinya disebut reaksi reduksi. Pengertian oksidasi dan reduksi dapat dijelaskan dengan contoh-contoh reaksi berikut.

Contoh:

■  Magnesium terbakar dalam oksigen sesuai dengan persamaan reaksi:

2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)

Magnesium mengikat oksigen berarti magnesium mengalami oksidasi.

■ Reaksi antara logam seng dan tembaga(II) oksida dengan persamaan reaksi:

Zn(s) + CuO(aq) → ZnO(aq) + Cu(s)

Tembaga(II) oksida melepaskan oksigen dan seng mengikat oksigen, berarti tembaga(II) oksida mengalami reduksi, seng mengalami oksidasi. Seng disebut zat pereduksi atau reduktor, sedangkan tembaga(II) oksida adalah zat pengoksidasi atau oksidator.

■ Reaksi antara tembaga(II) oksida dan hidrogen dengan persamaan reaksi:

CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(l)

Tembaga(II) oksida melepaskan oksigen maka CuO mengalami reduksi. Hidrogen mengikat oksigen dari tembaga(II) oksida, hidrogen mengalami oksidasi.

Reaksi oksidasi dan reduksi terjadi bersamaan. Misalnya pada reaksi CuO(s) dan H2(g). CuO mengoksidasi H2 berarti mengalami reduksi, disebut oksidator. H2 mereduksi CuO berarti mengalami oksidasi, disebut reduktor. Persamaan reaksinya ditulis:

Dari penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut.

■ Oksidasi adalah peristiwa pengikatan oksigen. ■ Reduksi adalah peristiwa pelepasan oksigen. ■ Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi atau zat yang mengoksidasi zat lain. ■ Reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi atau zat yang mereduksi zat lain.

Latihan Soal:

Tentukan zat yang mengalami oksidasi, reduksi, sebagai oksidator, dan sebagai reduktor dari reaksi-reaksi berikut:

1. PbO(s) + H2(g) → Pb(s) + H2O(l)

Jawab:

PbO melepaskan oksigen, maka PbO mengalami reduksi sehingga PbO disebut oksidator. Sedangkan H2 mengikat oksigen, maka H2 mengalami oksidasi sehingga H2 disebut reduktor.

2. 2CuS(s) + 3O2(g) → 2CuO(s) + 2SO2(g)

3. ZnO(s) + C(s) → Zn(s) + CO(g)

4. 2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(l) + 2Fe(s)

#2 Konsep Reaksi Oksidasi Reduksi Berdasarkan Pengikatan dan Pelepasan Elektron

Dahulu pengertian reaksi oksidasi–reduksi hanya digunakan untuk reaksi-reaksi yang berlangsung dengan adanya perpindahan oksigen. Konsep ini kemudian berkembang terutama setelah konsep struktur atom dipahami. Melalui konsep struktur atom maka konsep oksidasi–reduksi dapat juga dijelaskan berdasarkan pengikatan dan pelepasan elektron, perhatikan uraian berikut!

Untuk mempelajari konsep ini perhatikan reaksi logam magnesium dengan asam menghasilkan ion Mg2+ dengan persamaan reaksi:

Mg(s) + H+(aq) → Mg2+(aq) + H2(g)

■ Atom magnesium (Mg) berubah menjadi ion magnesium (Mg2+) sambil melepaskan elektron: Mg(s) → Mg2+(s) + 2e–.

■ Ion hidrogen (H+) berubah menjadi H2 berarti ion hidrogen (H+) mengikat elektron yang dihasilkan Mg: 2H+(aq) + 2e– → H2(g).

Pada reaksi ini Mg bertindak sebagai reduktor dan hidrogen sebagai oksidator. Jadi, oksidator adalah zat yang mengikat elektron dan reduktor adalah zat yang melepaskan elektron.

Perhatikan contoh reaksi antara logam seng dan larutan tembaga sulfat di bawah ini.

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) atau

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Reaksi ini dapat ditulis dalam dua tahap yang disebut setengah reaksi, yaitu sebagai berikut.

Setengah reaksi oksidasi	:	Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e−
Setengah reaksi reduksi	:	Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)
Reaksi keseluruhan	:	Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Reaksi keseluruhan adalah jumlah dari kedua setengah reaksi, yaitu setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi yang disebut reaksi redoks. Reaksi di atas menunjukkan terjadinya pelepasan dan pengikatan elektron, maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

■ Oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron. ■ Reduksi adalah peristiwa pengikatan elektron. ■ Proses oksidasi dan reduksi berlangsung dalam satu reaksi. ■ Oksidator adalah pengikat elektron. ■ Reduktor adalah pelepas elektron.

Latihan Soal:

Tentukan setengah reaksi dari reaksi-reaksi berikut. Tunjukkan zat oksidator dan reduktornya.

1. Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Jawab:

Reaksi di atas dapat juga ditulis sebagai berikut.

Mg(s) + 2H+(aq) → Mg2+(aq) + H2(g)

Reaksi ini dapat ditulis dalam dua tahap yang disebut setengah reaksi, yaitu sebagai berikut.

Setengah reaksi oksidasi	:	Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e−
Setengah reaksi reduksi	:	2H+(aq) + 2e− → H2(g)
Reaksi keseluruhan	:	Mg(s) + 2H+(aq) → Mg2+(aq) + H2(g)

2. Cl2(g) + 2Br–(aq) → 2Cl–(aq) + Br2(l)

3. Mg(s) + Fe2+(aq) → Fe(s) + Mg2+(aq)

4. F2(g) + 2KCl(aq) → F2(g) + 2KCl(aq)

#3 Konsep Reaksi Oksidasi Reduksi Berdasarkan Pertambahan atau Penurunan Bilangan Oksidasi

Para ilmuwan telah menciptakan suatu metode untuk menentukan oksidator dan reduktor dalam suatu reaksi redoks yaitu menggunakan konsep bilangan oksidasi. Bilangan oksidasi suatu unsur menggambarkan kemampuan unsur tersebut berikatan dan menunjukkan bagaimana peranan elektron dalam suatu senyawa. Untuk memahaminya berikut akan diuraikan cara menentukan bilangan oksidasi dan penggunaan bilangan oksidasi pada reaksi redoks.

A. Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi diterangkan berdasarkan komposisi senyawa, keelektronegatifan relatif unsur, dan menurut beberapa aturan. Aturan untuk menentukan bilangan oksidasi unsur adalah sebagai berikut.

■ Bilangan oksidasi atom unsur bebas adalah nol. Aturan ini berlaku untuk setiap unsur dalam satuan rumus, misalnya dalam H2, N2, O2, P4, S8, Na, Mg, Fe, dan Al.

■ Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa = +1, misalnya dalam HCl, NH3, dan H2SO4.

Dalam hidrida logam, bilangan oksidasi hidrogen = –1, misalnya dalam NaH dan CaH2.

■ Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawanya sama dengan –2, kecuali dalam peroksida misalnya, H2O2, Na2O2, BaO2 = –1, dan dalam OF2 sama dengan +2.

■ Bilangan oksidasi suatu ion monoatomik sama dengan muatannya, contohnya bilangan oksidasi Na+ = +1, Mg2+ = +2, Al3+ = +3, Cl– = –1, dan S2– = –2.

■ Dalam senyawa, bilangan oksidasi unsur golongan alkali sama dengan +1, dan unsur golongan alkali tanah sama dengan +2.

Contoh:

Bilangan oksidasi K dalam KCl, KMnO4, KHSO4, KClO4 sama dengan +1.

Bilangan oksidasi Ca dalam CaSO4, CaHCO3, CaCl2 sama dengan +2.

■ Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa sama dengan nol.

Contoh:

Jumlah bilangan oksidasi unsur S dan O dalam SO2 = 0

■ Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu ion yang terdiri atas beberapa unsur sama dengan muatannya.

Contoh:

Jumlah bilangan oksidasi unsur S dan O pada SO42– = –2

Latihan Soal:

Selesaikan soal-soal berikut!

1. Tentukan bilangan oksidasi mangan pada

a. ion MnO4–

b. MnO2

Jawab:

a. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu ion yang terdiri atas beberapa unsur sama dengan muatannya.

Bilangan oksidasi O = -2 maka

⇒ b.o Mn + (4 × b.o O) = -1

⇒ b.o Mn + (4 × -2) = -1

⇒ b.o Mn + (-8) = -1

⇒ b.o Mn = -1 + 8

⇒ b.o Mn = 7

Jadi, bilangan oksidasi Mn dalam ion MnO4– adalah 7.

b. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa sama dengan nol.

Bilangan oksidasi O = -2 maka

⇒ b.o Mn + (2 × b.o O) = 0

⇒ b.o Mn + (2 × -2) = 0

⇒ b.o Mn + (-4) = 0

⇒ b.o Mn = 0 + 4

⇒ b.o Mn = 4

Jadi, bilangan oksidasi Mn dalam MnO2 adalah 4.

2. Tentukan bilangan oksidasi krom pada

a. ion Cr2O72–

b. CrO3

c. [Cr(Cl)6]3–

3. Tentukan bilangan oksidasi masing-masing unsur pada

a. Cu(NO3)2

b. HNO3

c. NaNO3

B. Penggunaan Bilangan Oksidasi pada Reaksi Redoks

Pada suatu reaksi, perubahan bilangan oksidasi unsur-unsurnya menunjukkan terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi. Untuk memahaminya perhatikan reaksi berikut.

Oksidator	:	CuO		Hasil oksidasi	:	H2O
Reduktor	:	H2		Hasil reduksi	:	Cu

Bilangan oksidasi Cu pada CuO = +2 dan pada Cu = 0. Bilangan oksidasi Cu mengalami penurunan dari +2 menjadi 0. Bilangan oksidasi H pada H2 = 0 dan pada H2O = +1. Bilangan oksidasi H mengalami kenaikan dari 0 menjadi +1.

Pada reaksi tersebut dinyatakan CuO mengalami reduksi dan H2 mengalami oksidasi. Dengan demikian berdasarkan perubahan bilangan oksidasinya, oksidasi adalah peristiwa kenaikan bilangan oksidasi dan reduksi adalah peristiwa penurunan bilangan oksidasi. Pada reaksi ini CuO bertindak sebagai oksidator. H2 bertindak sebagai reduktor.

Penggunaan bilangan oksidasi pada reaksi redoks lainnya dapat dilihat pada contoh berikut ini.

Contoh 1:

Oksidator	:	O2		Hasil oksidasi	:	H2O atau H+
Reduktor	:	H2		Hasil reduksi	:	H2O atau O2-

Contoh 2:

Oksidator	:	HNO3		Hasil oksidasi	:	Cu(NO3)2 atau Cu2+
Reduktor	:	Cu		Hasil reduksi	:	NO2

Dari penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

■ Oksidasi adalah peristiwa kenaikan bilangan oksidasi suatu unsur. ■ Reduksi adalah peristiwa penurunan bilangan oksidasi suatu unsur. ■ Oksidator mengalami penurunan bilangan oksidasi. ■ Reduktor mengalami kenaikan bilangan oksida

Latihan Soal:

Jelaskan dengan menggunakan perubahan bilangan oksidasi, peristiwa reduksi dan oksidasi, serta tunjukkan zat oksidator dan zat reduktor pada reaksi berikut.

1. Ca(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2(g)

2. Cl2(g) + 2NaBr(aq) → 2NaCl(aq) + Br2(g)

3. Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g)

4. Fe(s) + Cu2+(aq) → Fe2+ + Cu(s)