Reaksi Redoks Menurut Perubahan Bilangan Oksidasi (Biloks), Contoh Soal dan Pembahasan
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2018/03/reaksi-redoks-menurut-biloks.html?m=0
Daftar Materi Kimia
Advertisement
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.
Apa itu 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 maupun negatif.
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
Contoh Soal Menentukan Bilangan Oksidasi
1. Tentukan bilangan oksidasi S dalam SO3!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi SO3 = 0
Jumlah bilangan oksidasi O = -2
Maka:
⇒ b.o S + (3 × b.o O) = 0
⇒ b.o S + (3 × -2) = 0
⇒ b.o S + (-6) = 0
⇒ b.o S = 0 + 6
⇒ b.o S = 6
Jadi, bilangan oksidasi S dalam SO3 adalah 6.
2. Tentukan bilangan oksidasi Fe dalam Fe2O3!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi Fe2O3 = 0
Jumlah bilangan oksidasi O = -2
Maka:
⇒ (2 × b.o F) + (3 × b.o O) = 0
⇒ (2 × b.o F) + (3 × -2) = 0
⇒ (2 × b.o F) + (-6) = 0
⇒ (2 × b.o F) = 0 + 6
⇒ (2 × b.o F) = 6
⇒ b.o F = 6/2
⇒ b.o F = 3
Jadi, bilangan oksidasi F adalam Fe2O3 adalah 3.
3. Tentukan bilangan oksidasi Cl adalam ion ClO3−!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi ClO3− = −1
Bilangan oksidasi O = -2
Maka:
⇒ (b.o Cl) + (3 × b.o O) = −1
⇒ (b.o Cl) + (3 × -2) = −1
⇒ (b.o Cl) + (-6) = −1
⇒ b.o Cl = −1 + 6
⇒ b.o Cl = 5
Jadi, biloks Cl dalam ClO3– = +5.
4. Tentukan bilangan oksidasi N dalam ion NH4+!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi NH4+ = +1
Jumlah bilangan oksidasi H = +1
Maka:
⇒ (b.o N) + (4 × b.o H) = 1
⇒ (b.o N) + (4 × 1) = 1
⇒ (b.o N) + (4) = 1
⇒ b.o N = 1 – 4
⇒ b.o N = −3
Jadi, biloks N dalam NH4+ = –3.
5. Tentukan biloks Mn adalam MnO4−!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi MnO4− = −1
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, biloks Mn dalam ion MnO4− adalah + 7.
6. Tentukan bilangan oksidasi P dalam H3PO4!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi H3PO4 = 0
Bilangan oksidasi H = +1
Bilangan oksidasi O = -2
Maka:
⇒ (3 × b.o H) + (b.o P) + (4 × b.o O) = 0
⇒ (3 × 1) + (b.o P) + (4 × -2) = 0
⇒ (3) + (b.o P) + (-8) = 0
⇒ b.o P + (-5) = 0
⇒ b.o P = 5
Jadi, bilangan oksidasi P dalam H3PO4 adalah +5.
7. Tentukan biloks S dalam Fe2(SO3)3.
Jawab:
Agar lebih mudah, perhatikan reaksi penguraian Fe2(SO3)3 berikut.
Fe2(SO3)3(s) → 2Fe3+(aq) + 3SO32–(aq)
Jadi, muatan ion dalam Fe2(SO3)3 adalah:
Fe3+ = 3+ dan SO32– = 2–
Biloks Fe = +3
Biloks total ion SO32– = –2
Biloks O dalam SO32– = –2
Biloks S dalam SO32– adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o S) + (3 × b.o O) = –2
⇒ (b.o S) + (3 × -2) = –2
⇒ (b.o S) + (-6) = –2
⇒ b.o S = –2 + 6
⇒ b.o S = 4
Jadi, biloks S dalam SO32– = +4.
8. Tentukan bilangan oksidasi Cl dalam Ca(ClO3)2!
Jawab:
Kita uraikan dahulu senyawa Ca(ClO3)2 yaitu sebagai berikut.
Ca(ClO3)2 → Ca2+ + ClO3−
Dari anion ClO3− diperoleh:
● Jumlah biloks total ClO3− = -1
● Biloks O = -2
Maka:
⇒ (b.o Cl) + (3 × b.o O) = –1
⇒ (b.o Cl) + (3 × -2) = –1
⇒ b.o Cl + (-6) = –1
⇒ b.o Cl = –1 + 6
⇒ b.o Cl = 5
Jadi, biloks Cl dalam Ca(ClO3)2 adalah +5.
9. Tentukan bilangan oksidasi C dalam H2C2O2!
Jawab:
Jumlah bilangan oksidasi H2C2O2 = 0
Bilangan oksidasi H = +1
Bilangan oksidasi O = -2
Maka:
⇒ (2 × b.o H) + (2 × b.o C) + (2 × b.o O) = 0
⇒ (2 × 1) + (2 × b.o C) + (2 × -2) = 0
⇒ (2) + (2 × b.o C) + (-4) = 0
⇒ (2 × b.o C) + (-2) = 0
⇒ 2 × b.o C = 2
⇒ b.o C = 2/2
⇒ b.o C = 1
Jadi, bilangan oksidasi C dalam H2C2O2 adalah +1.
10. Tentukan bilangan oksidasi Cu dan N dalam Cu(NO2)2!
Jawab:
Reaksi penguraian Cu(NO2)2 adalah sebagai berikut.
Cu(NO2)2 → Cu2+ + 2NO2−
Dari kation Cu2+ maka biloks Cu adalah +2.
Dari anion NO2− diperoleh:
● Jumlah biloks total NO2− = -1
● Biloks O = -2
Maka:
⇒ (b.o N) + (2 × b.o O) = –1
⇒ (b.o N) + (2 × -2) = –1
⇒ b.o N + (-4) = –1
⇒ b.o N = –1 + 4
⇒ b.o Cl = 3
Jadi, dalam senyawa Cu(NO2)2, biloks Cu = +2 dan biloks N = +3.
Contoh Soal Menentukan Reaksi Redoks Berdasarkan Biloks
Konsep reaksi redoks berdasarkan kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi secara garis besar adalah 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
|
Untuk memahami konsep reaksi reduksi oksidasi menurut perubahan bilangan oksidasi, silahkan kalian perhatikan beberapa contoh soal dan pembahasannya berikut ini.
1. Tentukan manakah oksidasi dan reduksi serta reduktor dan oksidator pada reaksi berikut ini.
CO2(g) + 4H2(g) → CH4(g) + 2H2O(g)
Jawab:
Tentukan biloks setiap atom.
Dalam CO2, biloks O = -2 dan biloks C = +4
Dalam H2, biloks H = 0
Dalam CH4, biloks H = +1 dan biloks C = -4
Dalam H2O, biloks H = +1 dan biloks O = -2
Atom C mengalami penurunan biloks dari +4 menjadi -4 (reduksi) dan atom H mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +1 (oksidasi). Dengan demikian, sebagai reduktor adalah molekul H2 dan sebagai oksidator adalah molekul CO2.
Catatan Penting!
|
Walaupun biloks yang berubah hanya satu atom dalam molekul, tetapi yang disebut reduktor atau oksidator bukan atomnya, melainkan molekulnya.
|
2. Periksalah reaksi berikut ini tergolong reaksi redoks atau bukan.
a) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
b) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Jawab:
a) Kita periksa perubahan bilangan oksidasi unsur C dan Cl, karena biloks Ca = +2, biloks H = +1 dan biloks O = -2.
■ Biloks C dalam CaCO3 adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o Ca) + (b.o C) + (3 × b.o O) = 0
⇒ 2 + (b.o C) + (3 × -2) = 0
⇒ 2 + (b.o C) + (-6) = 0
⇒ b.o C + (-4) = 0
⇒ b.o C = 4
Jadi bilangan oksidasi C dalam CaCO3 adalah +4.
■ Biloks C dalam CO2 adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o C) + (2 × b.o O) = 0
⇒ (b.o C) + (2 × -2) = 0
⇒ b.o C + (-4) = 0
⇒ b.o C = 4
Jadi bilangan oksidasi C dalam CO2 adalah +4.
■ Biloks Cl dalam HCl adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o H) + (b.o Cl) = 0
⇒ 1 + b.o Cl = 0
⇒ b.o Cl = -1
Jadi, bilangan oksidasi Cl dalam HCl adalah -1.
■ Biloks Cl dalam CaCl2 adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o Ca) + (2 × b.o Cl) = 0
⇒ 2 + (2 × b.o Cl) = 0
⇒ 2 × b.o Cl = -2
⇒ b.o Cl = -2/2
⇒ b.o Cl = -1
Jadi, bilangan oksidasi Cl dalam CaCl2 adalah -1.
Kesimpulan:
Pada reaksi:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Tidak ada unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan dan produknya. Hal ini ditunjukkan sebagai berikut.
Reaktan:
Biloks C dalam CaCO3 adalah +4
Biloks Cl dalam HCl adalah -1
Produk:
Biloks C dalam CO2 adalah +4
Biloks Cl dalam CaCl2 adalah -1
Dengan demikian, reaksi tersebut bukan termasuk reaksi redoks.
|
b) Kita periksa perubahan bilangan oksidasi unsur Zn dan H yaitu sebagai berikut.
■ Biloks Zn adalah 0 (unsur bebas)
■ Biloks Zn dalam ZnCl2 adalah sebagai berikut.
⇒ (b.o Zn) + (2 × b.o Cl) = 0
⇒ (b.o Zn) + (2 × -1) = 0
⇒ (b.o Zn) + (-2) = 0
⇒ b.o Zn = 2
Jadi, bilangan oksidasi Zn dalam ZnCl2 adalah +2.
■ Biloks H dalam HCl adalah +1.
■ Biloks H dalam H2 adalah 0 (unsur bebas).
Kesimpulan:
Pada reaksi:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan dan produknya. Hal ini ditunjukkan sebagai berikut.
Reaktan:
Biloks Zn adalah 0
Biloks H dalam HCl adalah +1
Produk:
Biloks Zn dalam ZnCl2 adalah +2
Biloks H dalam H2 adalah 0
Bilangan oksidasi Zn mengalami kenaikan yaitu dari 0 menjadi +2. Sedangkan bilangan oksidasi H mengalami penurunan yaitu dari +1 menjadi 0. Karena terdapat perubahan bilangan oksidasi pada unsur-unsur yang bereaksi, maka reaksi tersebut merupakan reaksi redoks.
|
