Redoks (Oksidasi dan Reduksi)

 Redoks (Oksidasi dan Reduksi)

Pengertian oksidasi dan reduksi disini lebih melihat dari segi transfer oksigen, hidrogen dan elektron. Disini akan juga dijelaskan mengenai zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor).
Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen
Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah kehilangan oksigen.
Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:

Karena reduksi dan oksidasi terjadi pada saat yang bersamaan, reaksi diatas disebut reaksi REDOKS.
Zat pengoksidasi dan zat pereduksi
Oksidator atau zat pengoksidasi adalah zat yang mengoksidasi zat lain. Pada contoh reaksi diatas, besi(III)oksida merupakan oksidator.
Reduktor atau zat pereduksi adalah zat yang mereduksi zat lain. Dari reaksi di atas, yang merupakan reduktor adalah karbon monooksida.
Jadi dapat disimpulkan:

• oksidator adalah yang memberi oksigen kepada zat lain,
• reduktor adalah yang mengambil oksigen dari zat lain

Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hidrogen

Definisi oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hidrogen ini sudah lama dan kini tidak banyak digunakan.
Oksidasi berarti kehilangan hidrogen, reduksi berarti mendapat hidrogen.
Perhatikan bahwa yang terjadi adalah kebalikan dari definisi pada transfer oksigen.
Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal:

Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV) yang diasamkan dengan asam sulfat encer.
Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

Zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor)

• 
  
• Zat pengoksidasi (oksidator) memberi oksigen kepada zat lain, atau memindahkan hidrogen dari zat lain.
• Zat pereduksi (reduktor) memindahkan oksigen dari zat lain, atau memberi hidrogen kepada zat lain.

Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer elektron
Oksidasi berarti kehilangan elektron, dan reduksi berarti mendapat elektron.
Definisi ini sangat penting untuk diingat. Ada cara yang mudah untuk membantu anda mengingat definisi ini. Dalam hal transfer elektron:

Contoh sederhana
Reaksi redoks dalam hal transfer elektron:



Tembaga(II)oksida dan magnesium oksida keduanya bersifat ion. Sedang dalam bentuk logamnya tidak bersifat ion. Jika reaksi ini ditulis ulang sebagai persamaan reaksi ion, ternyata ion oksida merupakan ion spektator (ion penonton).

Jika anda perhatikan persamaan reaksi di atas, magnesium mereduksi iom tembaga(II) dengan memberi elektron untuk menetralkan muatan tembaga(II).
Dapat dikatakan: magnesium adalah zat pereduksi (reduktor).
Sebaliknya, ion tembaga(II) memindahkan elektron dari magnesium untuk menghasilkan ion magnesium. Jadi, ion tembaga(II) beraksi sebagai zat pengoksidasi (oksidator).
Memang agak membingungkan untuk mempelajari oksidasi dan reduksi dalam hal transfer elektron, sekaligus mempelajari definisi zat pengoksidasi dan pereduksi dalam hal transfer elektron.
Dapat disimpulkan sebagai berikut, apa peran pengoksidasi dalam transfer elektron:

• Zat pengoksidasi mengoksidasi zat lain.
• Oksidasi berarti kehilangan elektron (OIL RIG).
• Itu berarti zat pengoksidasi mengambil elektron dari zat lain.
• Jadi suatu zat pengoksidasi harus mendapat elektron

Atau dapat disimpulkan sebagai berikut:

• Suatu zat pengoksidasi mengoksidasi zat lain.
• Itu berarti zat pengoksidasi harus direduksi.
• Reduksi berarti mendapat elektron (OIL RIG).
• Jadi suatu zat pengoksidasi harus mendapat elektron.

 

Bilangan oksidasi

Bilangan oksidasi adalah muatan formal atom dalam  suatu molekul atau dalam ion yang dialokasikan sedemikian sehingga atom yang ke-elektronegativannya lebih rendah mempunyai muatan positif.  Karena muatan listrik tidak berbeda dalam hal molekul yang terdiri atas atom yang sama, bilangan oksidasi atom adalah kuosien muatan listrik netto dibagi jumlah atom.  Dalam kasus ion atau molekul mengandung atom yang berbeda, atom dengan ke-elektronegativan lebih besar dapat dianggap anion dan yang lebih kecil dianggap kation. Misalnya, nitrogen berbilangan oksidasi 0 dalam N₂; oksigen berbilangan oksidasi -1 dalam O₂^2-; dalam NO₂ nitrogen +4 dan oxygen -2; tetapi dalam NH₃ nitrogen -3 dan hidrogen +1.  Jadi, bilangan oksidasi dapat berbeda untuk atom yang sama yang digabungkan dengan pasangan yang berbeda dan atom dikatakan memiliki muatan formal yang sama nilainya dengan bilangan oksidasinya.  Walaupun harga nilai muatan formal ini tidak mengungkapkan muatan sebenarnya, namun nilai ini sangat memudahkan untuk untuk menghitung elektron valensi dan dalam menangani reaksi redoks.

b.  Reaksi redoks

Awalnya, oksidasi berarti pembentukan oksida dari unsurnya atau pembentukan senyawa dengan mereaksikannya dengan oksigen, dan reduksi adalah kebalikan oksidasi.  Definisi reduksi saat ini adalah reaksi yang menangkap elektron, dan oksidasi adalah reaksi yang membebaskan elektron.
Oleh karena itu, suatu pereaksi yang memberikan elektron disebut reduktor dan yang menangkap elektron oksidator. Akibat reaksi redoks, reduktor mengalami oksidasi dan oksidator mengalami reduksi. Contohnya, dalam reaksi antara logam molibdenum dan gas khlor membentuk molibdenum pentakhlorida,

2 Mo + 5 Cl₂ → Mo₂Cl₁₀

molibdenum adalah reduktor dan berubah bilangan oksidasinya dari 0 menjadi +5 dan khlor adalah oksidator dan berubah bilangan oksidasinya dari 0 ke -1. 

Definisi reduksi dan oksidasi antara lain “penangkapan” dan “penglepasan”

elektron yang diterapkan pada pembentukan senyawa ionik seperti MgO. Tetapi untuk

senyawa seperti HF yang bersifat setengah kovalen dan setengah ionik, bilangan oksidasi

merujuk pada jumlah muatan suatu atom dalam molekul jika elektron-elektron dipindahkan

sempurna, dalam arah yang ditunjukkan oleh perbedaan keelektronegatifan. Karena F lebih

elektronegatif daripada H, maka F akan membawa satu muatan –1. Jika elektron

dipindahkan sempurna, sehingga bilangan oksidasi F dalam HF adalah –1 dan bilangan

oksidasi H adalah +1. Jadi, dikatakan seolah-olah elektron dipindahkan sempurna dari atom

yang kurang elektronegatif pada atom yang lebih elektronegatif.

Dari penjelasan tadi, reaksi redoks dapat didefinisikan sebagai berikut :”suatu

unsur dikatakan teroksidasi jika bilangan oksidasinya naik dalam suatu reaksi, dan suatu

unsur dikatakan tereduksi jika bilangan oksidasinya turun dalam suatu reaksi”.

Hidrogen molekuler bereaksi dengan fluor molekuler membentuk Hidrogen

Fluorida :

H2(g) + F2(g) ® 2HF(g)

Bilangan oksidasi hidrogen naik dari nol dalam H2 menjadi +1 dalam HF dan

bilangan oksidasi fluor turun dari nol dalam F2 menjadi –1 dalam HF. Jadi hidrogen

merupakan unsur yang teroksidasi dan fluor merupakan unsur yang tereduksi dalam reaksi

ini.

2. Penandaan Bilangan Oksidasi

Ada beberapa ketentuan umum untuk menentukan bilangan oksidasi unsur-unsur

dalam senyawa :

1) Bilangan oksidasi suatu atom beberapa unsur dalam senyawa unsurnya (yaitu, bentuk

yang tidak bersenyawa dengan atom unsur lain adalah nol, tanpa memperhatikan

kompleknya molekul. Jadi tiap atom dalam H2, F2, Be, Li, Na, O2, P4 dan S8 memiliki

bilangan oksidasi yang sama yaitu nol.

2) Untuk suatu ion yang terbentuk dari satu atom, bilangan oksidasinya sama dengan

muatan pada ion. Jadi :

· Ion K+ bilangan oksidasinya +1

· Ion Mg2+ bilangan oksidasinya +2

· Ion F- bilangan oksidasinya –1

· Ion O2- bilangan oksidasinya –2

dan seterusnya.

3) Bilangan oksidasi oksigen dalam kebanyakan senyawa (seperti, H2O dan CaO) adalah –

2, tetapi ini berbeda dalam dua kasus berikut :

a. Dalam OF2, bilangan oksidasi O adalah +2, sebab fluor lebih elektronegatif daripada

oksigen.

b. Dalam hidrogen peroksida (H2O2) dan ion peroksida (O2

2-) bilangan oksidasi 0

adalahn –1.

Hal ini dapat diketahui dengan melihat struktur lewis H2O2 :

H – O – O – H (Hidrogen Peroksida)

Satu ikatan antara atom-atom yang identik dalam suatu molekul menyebabkan tidak

terjadinya penyebaran bilangan oksidasi atom-atom, sebab pasangan elektron dari

ikatan-ikatan itu telah merata (secara sama). Karena H memiliki bilangan oksidasi

+1, tiap atom O dalam H2O2 memiliki bilangan oksidasi –1. dalam ion superoksida

(O2

-) tiap atom O memiliki bilangan oksida – ½.

4) Fluor memiliki satu bilangan oksidasi yaitu –1 dalam setiap senyawanya. Ini merupakan

suatu konsekuensi dari fakta bahwa fluor keelektronegatifannya tertinggi dari semua

unsur.

5) Bilangan oksidasi hidrogen adalah +1, kecuali apabila berikatan dengan unsur-unsur

yang kurang elektronegatif daripada H. Sebagai contoh, dalam hibrida seperti LiH, NaH

dan BaH2, bilangan oksidasinya –1.

6) Dalam molekul netral, jumlah bilangan oksidasi dari semua atom haruslah nol. Dalam

ion poliatomik, jumlah bilangan oksidasi dari semua unsur-unsur dalam ion harus sama

dengan muatan ion. Sebagai contoh, dalam ion amonium (NH4), bilangan oksidasi

nitrogen adalah –3 dan bilangan oksidasi hidrogen +1. Jadi jumlah bilangan oksidasi

NH4

+ ialah –3 + (4x1) = +1 yang sama dengan muatan ion.

3. Variasi Periodik Bilangan Oksidasi

Gambar (12.1) menunjukkan bilangan oksidasi yang diketahui dari unsur-unsur

yang lebih dikenal, disusun menurut letaknya dalam tabel keperiodikan. Penyusunan ini

amat berguna sebab menunjukkan ciri-ciri yang sama dari bilangan oksidasi berikut :

a. Unsur-unsur logam memiliki hanya bilangan oksidasi positif, sedangkan unsur-unsur

non logam dapat memiliki bilangan oksidasi positif atau negatif.

b. Bilangan oksidasi tertinggi suatu unsur tertentu dapat mempunyai bilangan oksidasi

dalam tabel periodik, sebagai contoh : halogen dalam golongan VIIA, bilangan oksidasi

tertingginya yang mungkin ialah +7, yang mana Cl dan I dalam beberapa senyawanya

dipisahkan.

c. Logam transisi, tidak seperti kebanyakan logam dari unsur-unsur tertentu, biasanya

memiliki beberapa bilangan oksidasi pada baris pertama logam-logam transisi, sebagai

contoh (Sc sampai Cu). Kita catat bahwa bilangan oksidasi maksimum naik dari +3

untuk Sc sampai +7 untuk Mn. Kemudian turun lagi dari Fe sampai Cu.

Penting untuk diingat bahwa bilangan oksidasi tidak mempunyai arti fisika kecuali

dalam senyawa-senyawa ionik. Penandaan bilangan oksidasi +7 untuk Cl dalam Cl2O7 tidak

berarti bahwa tiap-tiap Cl menanggung 7 muatan positif. Bilangan oksidasi sangat berguna

dalam penamaan senyawa-senyawa, meramalkan sifat-sifat kimianya, dan dalam

penyetaraan persamaan reaksi redoks (reaksi yang menunjukkan perubahan bilangan

oksidasi).

4. Penyetaraan Reaksi Redoks

Reaksi-reaksi redoks yang sederhana dapat diselesaikan dengan cepat, sebagai

contoh :

2Na(s) + Cl2(g) ® 2NaCl(s)

C(s) + O2(g) ® CO2(g)

Pada reaksi-reaksi di atas tidak diperlukan suatu langkah penyetaraan yang

khusus, namun untuk suatu reaksi yang cukup komplek seperti reaksi antara :

MnO4

- + C2O4

2-® CO2 + Mn2+

Reaksi ini tidak bisa langsung disetarakan tanpa melalui suatu langkah-langkah tertentu.

Agar reaksi ini dapat disetarakan yaitu

Metoda Bilangan Oksidasi

Perhatikan reaksi berikut ini :

S + HNO3 ® SO2 + NO

Untuk menyetarakan reaksi redoks di atas dengan metoda bilangan oksidasi, digunakan

langkah-langkah penyetaraan berikut :

a. Tuliskan rangka persamaan yang mengandung oksidator, reduktor dan produk,

dalam hal ini reaksi di atas ditulis ulang.

S + HNO3 ® SO2 + NO

b. Tandai bilangan oksidasi pada atom tiap-tiap unsur dikedua sisi persamaan, dan

tentukan mana unsur yang teroksidasi dan mana unsur yang tereduksi. Tentukan

jumlah satuan yang naik dan turun dalam bilangan oksidasi untuk tiap unsur ini.

Hati-hati memeriksa bilangan oksidasi tiap-tiap unsur pada kedua sisi persamaan,

tunjukkan bahwa belerang adalah unsur yang teroksidasi dan nitrogen adalah unsur

yang tereduksi. Secara ringkas dapat ditulis sebagai berikut :

Bilangan Oksidasi

Sisi kiri Sisi kanan

Perubahan Bilangan

Oksidasi

S = 0 S = +4 +4 (bertambah)

N = +5 N = +2 +3 (berkurang)

c. Samakan kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi dengan mengalikan tiap-tiap

senyawa yang tereduksi atau teroksidasi dengan mencocokkan koefisiennya.

Gunakan koefisien-koefisien dalam persamaan untuk tiap unsur yang teroksidasi dan

tereduksi.

Untuk menyamakan perubahan bilangan oksidasi, maka dari data di atas S dikalikan

dengan 3 dan N dengan 4. Agar lebih jelas gambarkan garis-garis yang

menghubungkan pereaksi dan hasil reaksi yang mengandung unsur yang mengalami

perubahan bilangan oksidasi.

0 +5 4 +2

3S + 4HNO3 ® 3SO2 + 4NO

3 (+4) = +12

4 (-3) = -12

akibatnya, seperti terlihat di atas koefisien 3 ditempatkan di depan S dan koefisien 4

di depan N.

d. Setarakan atom-atom yang tersisa dengan memeriksa; untuk reduksi dalam larutan

asam, tambahkan H+ atau H2O atau keduanya pada persamaan jika diperlukan.

Perhatikan bahwa atom H muncul di sisi kiri, sehingga kita memerlukan dua

molekul H2O di sisi kanan.

3S + 4HNO3 ® 3SO2 + 4NO + 2H2O

e. Uji bahwa persamaan yang mengandung jumlah atom dan jenis atom yang sama

pada kedua sisi persamaan. Untuk persamaan ionik, muatan harus setara pada kedua

sisi persamaan.

Latihan soal

1. Perubahan bilangan oksidasi unsur nitrogen pada reaksi :

CuS + NO3– ® Cu2+ + S + NO Adalah ....

A. – 3

B. +3

C. – 2

D. +2

E. +5

2. Unsur logam yang mempunyai bilangan oksidasi +5 terdapat pada ion ....

A. CrO4–

B. Fe(CN)63-

C. MnO4–

D. Cr2O72-

E. SbO43-

3. Pada reaksi redoks, MnO2 + 2H2SO4 + 2NaI ® MnSO4 + NaSO4 + 2H2O + I2 yang

berperan sebagai oksidator adalah ....

A. NaI

B. H2SO4

C. Mn+4

D. I –

E. MnO2

4. Bilangan oksidasi fosforus paling rendah terdapat pada senyawa ....

A. PH4Br

B. POBr3

C. PF3

D. PCl5

E. Ca3(PO4)2

5. Pada reaksi Cl2(aq) + 2KOH(aq) ® KCl(aq) + KClO(aq) + H2O. Bilangan oksidasi klorin

berubah dari ....

A. – 1 menjadi +1 dan 0

B. +1 menjadi – 1 dan 0

C. 0 menjadi – 1 dan – 2

D. – 2 menjadi 0 dan +1

E. 0 menjadi – 1 dan +1

6. Bilangan oksidasi klorin dalam kalium klorat adalah ....

A. – 1

B. +1

C. +3

D. +5

E. +7

7. Diantara reaksi-reaksi di bawah ini yang termasuk redoks adalah ....

A. SnCl2 + I2 + 2HCl® SnCl4 + 2HI

B. H2 + Cl2 ® 2HCl

C. Cu2O + C ® 2Cu + CO

D. CuO + 2HCl® CuCl2 + H2O

8. Pada reaksi 2CO + 2NO® 2CO2 + N2 , bilangan oksidasi N berubah dari ....

A. +2 ke 0

B. +2 ke +1

C. +3 ke +1

D. +3 ke +2

E. +4 ke 0

9. Unsur yang dapat menunjukkan bilangan oksidasi paling positif dalam senyawa adalah

....

A. Oksigen

B. Belerang

C. Nitrogen

D. Klorin

E. Karbon

Posted in: Materi Kimia SMA X