Konsep Redoks

          

                                                                                                                 

Konsep Reaksi Redoks

Pernahkah kalian melihat berbagai peralatan terbuat dari besi berkarat? Mengapa besi jika dibiarkan tanpa perlindungan lama kelamaan terbentuk bintik-bintik merah pada permukaannya? Proses perkaratan logam merupakan contoh reaksi oksidasi yang terjadi di alam. Munculnya bintik-bintik merah (karat) pada logam disebabkan logam mengikat oksigen dari udara dan air.

Gambar 1. Jembatan besi berkarat (pngtree.com)

Oksigen bereaksi dengan banyak unsur membentuk senyawa yang disebut sebagai oksida. Semula pengertian oksidasi dihubungkan dengan reaksi unsur atau senyawa dengan oksigen. Seiring dengan perkembangan kimia, istilah oksidasi dan reduksi juga dikembangkan dan disempurnakan.

Perkembangan konsep reaksi reduksi oksidasi dibagi menjadi 3, yaitu:

1. Konsep Reaksi Redoks Berdasarkan Keterlibatan atom Oksigen 

a. Oksidasi 

Oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen oleh suatu unsur. Contoh reaksi oksidasi dalam kehidupan sehari-hari.

Perkaratan logam besi Pada perkaratan besi terjadi reaksi antara logam besi dengan oksigen dari udara. Menurut reaksi, Fe mengalami oksidasi karena mengikat oksigen berubah menjadi Fe2O3

4 Fe (s)  +  3 O2(g)    2 Fe2O3(s)

                                                  (karat besi)

Proses perkaratan besi dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2. Proses perkaratan besi (Kompas.com)

Pembakaran bahan bakar (misalnya gas metana, minyak tanah, LPG, solar).

Reaksi pembakaran gas metana (CH4) akan menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air.

CH4(g) + O2(g)   CO2(g) + 2H2O(g)

Gambar 3. Pembakaran gas LPG (sajian sedap.com)

Oksidasi glukosa dalam tubuh Di dalam tubuh glukosa dioksidasi melalui peristiwa oksidasi (respirasi) akan dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti karbon dioksida dan air, menurut reaksi : C6H12O6(s) + 6O2(g)     6CO2(g)  +  6H2O(g)

Buah apel maupun pisang setelah dikupas akan berubah warna menjadi kecoklatan

Gambar 4. Buah apel setelah dibelah beberapa lama berubah menjadi kecoklatan (kompas.com)

Coba kalian cari contoh peristiwa oksidasi dalam kehidupan sehari-hari yang lain!.

b. Reduksi 

Reduksi adalah peristiwa pelepasan oksigen dari suatu zat, jadi reduksi adalah kebalikan dari oksidasi.

Contoh reaksi reduksi, diantaranya :

1) Proses pengolahan besi melalui proses tanur tinggi Pada pengolahan besi dari bijih besi, (Fe2O3) digunakan karbokmonoksida, CO menurut reaksi.

Fe2O3(s)    +   3 CO(g)    2Fe(s)  + 3 CO2(g)

2) Reduksi kromium(III) oksida Cr2O3 oleh aluminium

Al Cr2O3(s) + 2Al(s) 2Cr(s) + Al2O3(s)

2. Konsep Reaksi Redoks Berdasarkan Transfer Elektron 

Ditinjau dari serah terima elektron, oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron dan reaksi reduksi adalah reaksi penerimaan elektron. Reaksi reduksi dan reaksi oksidasi  selalu terjadi bersama-sama. Artinya, ada zat yang melepas elektron atau mengalami oksidasi dan ada zat yang menerima elektron tersebut atau mengalami reduksi. Oleh karena itu, reaksi reduksi dan reaksi oksidasi disebut juga reaksi reduksi-oksidasi atau reaksi redoks.

Secara umum, reaksi redoks berdasarkan transfer elektron dapat digambarkan sebagai berikut.

A        An+    + n e           (oksidasi)

An+    + n e         A            (reduksi)

(n = jumlah elektron yang dilepas/diterima)

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

2 Fe    2 Fe3+   +  6 e    (oksidasi)

3 O2   +  6 e    3 O2-       (reduksi)

Pada  reaksi  tersebut,  enam  elektron  dilepaskan  oleh  dua  atom  besi  dan diterima oleh tiga atom oksigen membentuk senyawa Fe2O3. Oleh karena itu, peristiwa oksidasi selalu disertai peristiwa reduksi. Pada setiap persamaan reaksi,  massa  dan  muatan  harus  setara  antara  ruas  kanan  dan  ruas  kiri.

3. Konsep Reaksi Redoks Berdasarkan Konsep Bilangan Oksidasi 

Ada beberapa reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan dengan konsep keterlibatan elektron maupun transfer elektron.

Contoh : 2 SO2 (g)  + O2(g)  2 SO3

Kalau dikaji dari konsep keterlibatan elektron, reaksi tersebut termasuk reaksi oksidasi. Kalau ditinjau dari serah terima elektron, kemungkinan kalian akan bingung memahaminya. Sebenarnya pada reaksi tersebut tidak hanya terjadi reaksi oksidasi, tetapi juga terjadi reaksi reduksi.

Oleh karena banyak reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan  dengan konsep pengikatan oksigen maupun transfer elektron  maka para pakar 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.

Untuk  mengetahui  suatu  reaksi tergolong reaksi redoks atau bukan menurut konsep perubahan bilangan oksidasi maka perlu diketahui bilangan oksidasi dari setiap atom, baik dalam pereaksi maupun  hasil  reaksi.

Contoh  untuk reaksi di atas dapat dituliskan bilangan oksidasinya sebagai berikut.

screenshoot file parmawati

                                                                                                       

Berdasarkan diagram tersebut dapat disimpulkan bahwa atom S mengalami kenaikan  biloks  dari  +4  menjadi  +6, peristiwa ini  disebut  oksidasi.  Atom O mengalami penurunan biloks dari 0 menjadi --2, peristiwa ini disebut  reduksi.

Dengan  demikian,  reaksi  tersebut  adalah  reaksi  reduksi dan oksidasi yang biasa disebut reaksi redoks.

Reduktor dan Oksidator Dalam  reaksi  redoks,  pereaksi  yang  dapat  mengoksidasi  pereaksi  lain dinamakan  zat  pengoksidasi  atau  oksidator.  Sebaliknya,  zat  yang  dapat mereduksi  zat  lain  dinamakan  zat  pereduksi  atau  reduktor. Pada Contoh di atas, SO2 mengalami oksidasi yang menyebabkan  oksigen mengalami reduksi.

Dalam  hal  ini,  magnesium  disebut  zat pereduksi atau reduktor.  Sebaliknya, oksigen berperan  dalam mengoksidasi  SO2 sehingga  oksigen disebut  oksidator.

Untuk lebih jelasnya konsep redoks ditinjau dari perubahan bilangan oksidasi maka akan dibahas konsep bilangan oksidasi pada materi selanjutnya.

1. Aturan Bilangan Oksidasi 

Konsep redoks berdasarkan peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi ini merupakan konsep redoks yang sekarang digunakan oleh siapa pun yang mempelajari ilmu Kimia. Apakah bilangan oksidasi itu? Bilangan oksidasi adalah muatan yang dimiliki atom jika atom tersebut berikatan dengan atom lain. Nilai bilangan oksidasi suatu atom dapat diketahui lebih mudah dengan menggunakan aturan berikut.

a. Unsur bebas memiliki biloks = 0.

Unsur bebas adalah Contoh Unsur bebas adalah: H2, N2, O2, F2, Cl2,Br2, I2, P4, S8, Al, Fe.

b. Biloks H dalam senyawanya pada umumnya = +1.

Contoh: Biloks H dalam H2O adalah +1.

Biloks H dalam NH3 adalah +1.

Kecuali dalam senyawa hidrida logam, biloks H = -1.

Contoh senyawa hidrida logam adalah: NaH, BaH2.

c. Biloks O dalam senyawanya pada umumnya = -2.

Contoh: Biloks O dalam H2O adalah -2.

Biloks O dalam H2SO4 adalah -2.

Biloks O dalam CaO adalah -2.

Kecuali dalam senyawa peroksida (H2O2), biloks H = -1.

Dan dalam senyawa superoksida, KO2, biloks H =  -- .

d. Biloks unsur logam selalu bernilai positif.

Contoh: Biloks unsur golongan IA (H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) = +1.

Biloks unsur golongan IIA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) = +2.

Biloks unsur golongan IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) = +3.

Biloks unsur Fe = +2 dan +3.

Biloks unsur Cu = +1 dan +2.

Biloks unsur Hg = +1 dan +2.

Biloks unsur Au = +1 dan +3.

Biloks unsur Ag = +1.

Biloks unsur Zn = +2.

Biloks unsur Sn = +2 dan +4.

Biloks unsur Pb = +2 dan +4.

Biloks unsur Pt = +2 dan +4.

e. Biloks suatu unsur dalam ion monoatomik/ion tunggal = muatannya.

Contoh: Biloks Fe dalam ion Fe3+ = +3.

Biloks Fe dalam ion Fe2+ = +2.

Biloks O dalam ion O2- = -2.

Biloks Cl dalam ion Cl- = -1.

f. Biloks Unsur Golongan VII A (F, Cl, Br, I) pada senyawanya = -1. 

g. Jumlah biloks unsur-unsur dalam suatu senyawa = 0.

Contoh: Jumlah biloks H2SO4 = 0.

Jumlah biloks H2SO4 = (2. Biloks H) + (1. Biloks S) + (4. Biloks O) = 0 Jumlah biloks CO (NH2)2 = 0.

Jumlah biloks CO (NH2)2 = (1. Biloks C) + (1. Biloks O) + (2. Biloks N) + (4. Biloks H) = 0.

Jumlah biloks C6H12O6 = 0.

Jumlah biloks C6H12O6 = (6. Biloks C) + (12. Biloks H) + (6. Biloks O)=0. h.

Jumlah biloks unsur-unsur dalam suatu ion poliatomik = sesuai muatannya.

Contoh: Jumlah biloks OH-= (1. Biloks O) + (1. Biloks H) = -1.

Jumlah biloks SO42- = (1. Biloks S) + (4. Biloks O) = -2.

2. Penentuan Biloks Unsur dalam Senyawa atau Ion 

Bagaimana kalian dapat menentukan bilangan oksidasi atom dalam suatu senyawa atau ion? Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh-contoh berikut:

a. Tentukan bilangan oksidasi atom S dalam H2SO4

Pembahasan :

H2SO4 adalah senyawa netral sehingga jumlah bilangan oksidasi atom penyusunnya = 0.

H2SO4 tersusun dari 2 atom H + 1 atom S + 4 atom O

2 x biloks H + biloks S + 4 x biloks O = 0

2 (+1) + biloks S + 4 (-2) = 0

+2 + biloks S -- 8 = 0

Biloks S -- 6 = 0

Biloks S = +6

Jadi biloks atom S dalam H2SO4 = +6 b.

Tentukan bilangan oksidasi atom Cr dalam K2Cr2O7 Pembahasan : H2Cr2O7 adalah senyawa netral sehingga jumlah bilangan oksidasi atom penyusunnya = 0.

K2Cr2O7  tersusun dari 2 atom K + 2 atom Cr + 7 atom O

2 x biloks K + 2 x biloks Cr + 7 x biloks O = 0

2 (+1) + 2 biloks Cr + 7 (-2) = 0

+2 + 2 x biloks Cr --14 = 0

2 x biloks Cr -- 12 = 0

2 x biloks Cr = +12

Biloks Cr = +12/2 = +6

Jadi biloks atom Cr dalam K2Cr2O7 = +6

c. Tentukan bilangan oksidasi atom Mn dalam MnO4-

Pembahasan :

MnO4  adalah senyawa ion poliatomik,  sehingga jumlah bilangan oksidasi atom penyusunnya = muatannya, muatan ion MnO4   = 1

MnO4   tersusun dari 1 atom Mn + 4 atom O

biloks Mn + 4 x biloks O = 1

biloks Mn + 4 (-2) = 1

biloks Mn --8 = -1

biloks Mn = -1 + 8

biloks Mn = +7

Jadi biloks atom Mn dalam MnO4   = +7

3. Penggunaan Konsep Biloks  dalam Penentuan Reaksi Redoks 

Banyak reaksi reduksi oksidasi yang tidak dapat dijelaskan dengan menggunakan konsep keterlibatan oksigen maupun transfer elektron tetapi bisa dijelaskan dengan menggunakan konsep perubahan bilangan oksidasi.

Contoh : Mg(s)    +    HCl(aq)          MgCl2(aq) + H2(g)

Pada reaksi di atas tidak tampak adanya oksigen yang yang terlibat, begitu juga tidak secara langsung dapat kita lihat adanya transfer elektron, namun dari perubahan bilangan oksidasi akan dapat dijelaskan bahwa reaksi tersebut adalah reaksi redoks.

screenshoot file parmawati

                                                                                                           

Pada reaksi di atas, biloks atom Mg mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +2, sedangkan biloks atom H mengalami penurunan biloks dari +1 menjadi 0. Sehingga dalam reaksi redoks di atas, atom Mg mengalami oksidasi disebut reduktor dan atom H dalam HCl mengalami reduksi disebut oksidator,

4. Reaksi Autoredoks atau Disproporsionasi 

Adakalanya dalam reaksi redoks satu zat yang mengalami reaksi oksidasi dan sekaligus mengalami reaksi reduksi, reaksi redoks yang demikian disebut autoredoks atau disproporsionasi.

Contoh :

screenshoot file parmawatu

                                                                                                        

Pada reaksi di atas, atom Cl mengalami kenaikan biloks dari 0 ke +1 dan juga atom Cl mengalami penurunan biloks dari 0 menjadi -1, sehingga dapat disimpulkan atom Cl pada molekul Cl2 mengalami oksidasi dan sekaligus mengalami reduksi.

C.  Glosarium

Reaksi Redoks     :     Reaksi kimia yang melibatkan perpindahan elektron antar zat.

Oksidasi                 :     Proses pelepasan elektron oleh suatu zat, sehingga biloksnya naik.

Reduksi                  :     Proses penerimaan elektron oleh suatu zat, sehingga biloksnya turun.

Oksidator               :     Zat yang menyebabkan zat lain teroksidasi (menerima elektron).

Reduktor                :     Zat yang menyebabkan zat lain tereduksi (melepaskan elektron).

Biloks                      :     Bilangan oksidasi, yaitu muatan atom dalam suatu senyawa jika atom tersebut diikat dengan cara elektrovalensi.

Sel voltaic              :     Menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks.

Korosi                      :     Kerusakan logam akibat reaksi redoks dengan lingkungan.

Fotosintesis          :     Proses pembuatan makanan oleh tumbuhan dengan bantuan energi cahaya.

Bilangan Oksidasi Maksimum: Bilangan oksidasi tertinggi yang dapat dicapai oleh suatu unsur.

Bilangan Oksidasi Minimum: Bilangan oksidasi terendah yang dapat dicapai oleh suatu unsur.