BAB VI
REAKSI REDUKSI-OKSIDASI (REAKSI REDOKS) Telah dipelajari bahwa persamaan reaksi kimia menyatakan perubahan materi dalam suatu reaksi kimia. Dalam reaksi kimia, jumlah atom-atom sebelum reaksi sama dengan jumlah atom-atom sesudah reaksi. Secara umum, reaksi kimia dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: reaksi asam-basa dan reaksi reduksi oksidasi. Reaksi asambasa adalah reaksi yang melibatkan perpindahan proton (H+), sedangkan reaksi reduksi-oksidasi (sering disingkat sebagai reaksi redoks) merupakan reaksi yang melibatkan perpindahan elektron sehingga mengakibatkan perubahan bilangan oksidasi. A. ATURAN BILANGAN OKSIDASI Bilangan oksidasi (sering disingkat bilok atau b.o) adalah angka yang menunjukkan jumlah elektron suatu atom yang dilepaskan atau diterima suatu senyawa. Bilangan oksidasi dapat bernilai positif, negatif, maupun netral atau nol. Untuk mempermudah mempelajari reaksi reduksi oksidasi, berikut aturan bilangan oksidasi. 1. Unsur bebas (misalnya H2, O2, N2, Fe, dan Cu) mempunyai bilangan oksidasi = 0. 2. Umumnya unsur H dalam senyawanya mempunyai bilangan oksidasi = +1. Contoh: Bilangan oksidasi H dalam H2O, HCl, dan NH3 adalah +1. 3. Umumnya unsur O dalam senyawanya mempunyai bilangan oksidasi = –2. Contoh: Bilangan oksidasi O dalam H2O, CaO, dan Na2O adalah –2. 4. Unsur F dalam senyawanya selalu mempunyai bilangan oksidasi = –1. 5. Unsur logam dalam senyawanya selalu mempunyai bilangan oksidasi bertanda positif. Contoh: Golongan IA (logam alkali: Li, Na, K, Rb, dan Cs) bilangan oksidasinya = +1 Golongan IIA (alkali tanah: Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba) bilangan oksidasinya = +2 6. Bilangan oksidasi ion tunggal = muatannya. Contoh: Bilangan oksidasi Fe dalam ion Fe2+ adalah +2 7. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa = 0. Contoh: Dalam senyawa H2CO3 berlaku: 2 b.o H + 1 b.o C + 3 b.o O = 0 8. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam ion poliatom = muatan ion. Contoh: Dalam ion NH4+ berlaku 1 biloks N + 4 biloks H = + 1 Contoh soal: Tentukan bilangan oksidasi (b.o) unsur N dalam: a. N2 c. NH4+ b. N2O3 d. HNO3 Jawab: a. N2 merupakan unsur bebas sehingga b.o = 0 d. 1 b.o H + 1 b.o N b. Jumlah b.o unsur-unsur dalam senyawa = 0 1 (+1) + b.o N 2 b.o N + 3 b.o O = 0 1 + b.o N 2 b.o N + 3 (-2) = 0 b.o N 2 b.o N = +6 b.o N = +3 c Jumlah b.o unsur-unsur dalam ion poliatom = muatan ion (muatan ion = +1) b.o N + 4 b.o H = (+1) b.o N + 4 (+1) = (+1) b.o N = (-3) INGAT: b.o O dalam senyawanya = (-2) sedangkan b.o H dalam senyawanya = +1
+ + + +
3 b.o O 3 (-2) (-6) (-5) b.o N
= = = = =
0 0 0 0 +5
B. PERKEMBANGAN KONSEP REDUKSI OKSIDASI Pada mulanya, pengertian reaksi reduksi oksidasi dikaitkan dengan oksigen, oksidasi adalah penerimaan oksigen, sedangkan reduksi adalah pelepasan oksigen. Akan tetapi, pada perkembangan selanjutnya, banyak reaksi yang tidak melibatkan oksigen, sehingga konsep reduksi oksidasi dikembangkan lagi. Pengertian reduksi oksidasi tidak hanya menyangkut penerimaan dan pelepasan oksigen, tetapi diterapkan untuk semua reaksi yang menyangkut penerimaan dan pelepasan elektron. 43
Oksidasi adalah pelepasan elektron Reduksi adalah penerimaan elektron
Contoh pada reaksi pembentukan senyawa ion NaCl Na (2 8 1) mencapai kestabilan dengan melepas 1 e membentuk Na + (2 8) Cl (2 8 7) mencapai kestabilan dengan menangkap 1 e membentuk Cl - (2 8 8) Na → Na+ + 1 e- (oksidasi) Cl + 1 e- → Cl(reduksi) Na + Cl → NaCl (redoks) Reaksi reduksi dan oksidasi berlangsung secara bersamaan. Dalam reaksi reduksi oksidasi yang melibatkan zat kompleks, terkadang tidak mudah menentukan atom yang melepas dan menangkap elektron, sehingga konsep reaksi reduksi oksidasi dikembangkan lagi dengan mengaitkan bilangan oksidasi. Elektron bermuatan negatif, sehingga penerimaan elektron (reduksi) mengakibatkan terjadinya penurunan bilangan oksidasi. Sebaliknya, pelepasan elektron (oksidasi) meyebabkan kenaikan bilangan oksidasi.
Oksidasi adalah kenaikan bilangan oksidasi Reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi
Contoh pada reaksi pembentukan senyawa ion NaCl oksidasi: b.o naik 1
0 Na
+ Cl 0
→
+1 NaCl -1
reduksi: b.o turun 1
Zat yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi (oksidasi) disebut pereduksi atau reduktor karena zat ini menyebabkan zat lain mengalami reduksi. Sebaliknya, zat yang mengalami penurunan bilangan oksidasi (reduksi) dinamakan pengoksidasi atau oksidator. Jadi:
Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi (penurunan bilangan oksidasi) Reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi (kenaikan bilangan oksidasi)
Pada reaksi pembentukan senyawa NaCl, Na merupakan reduktor, b.o Na naik dari 0 menjadi +1. Cl merupakan oksidator, b.o Cl turun dari 0 menjadi -1. Contoh soal: Tentukan reduktor, oksidator, hasil oksidasi, hasil reduksi, dan oksidasi berikut: CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g) Jawab: Langkah-langkahnya: Menentukan b.o masing-masing zat Memeriksa unsur yang mengalami perubahan oksidasi Menetapkan reduktor dan oksidator Reduktor: reduksi: b.o turun 2 Oksidator: +2 0 Hasil oksidasi: CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g) Hasil reduksi: -2 0 +1 oksidasi: b.o naik 1
44
perubahan bilangan oksidasi pada reaksi reduksi
H2 CuO H2O Cu
C. MENYETARAKAN REAKSI REDUKSI OKSIDASI Pada dasarnya, menyerakan reaksi reduksi oksidasi adalah menyetarakan perubahan bilangan oksidasi. Contoh soal 1. Setarakan reaksi reduksi-oksidasi berikut, tentukan reduktor dan oksidatornya. Reaksi pengolahan bijih besi: Fe2O3 (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 (g) Jawab b.o yang dituliskan hanya b.o zat yang berubah oksidasi: b.o naik 2 |x3| Oksidator: Fe2O3 +2 +4 Reduktor: CO Fe2O3 (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 (g) *perubahan b.o disetarakan +3
0 reduksi: b.o turun 3 |x2|
sehingga, persamaan reaksi setaranya: 2 Fe2O3 (s) + 3 CO (g) →2 Fe (s) + 3 CO2 (g) 2. Setarakan reaksi reduksi-oksidasi berikut, tentukan reduktor dan oksidatornya. Cu(s) + NO3-(aq) + H+(aq) → Cu2+(aq) + NO2(g) + H2O(l) Jawab: oksidasi: b.o naik 2 0
+2
Cu(s) + NO3-(aq)
+ H+(aq) → Cu2+(aq) + NO2(g) + H2O(l)
+5
+4 reduksi: b.o turun 1|x2|
Jumlah H dan O disesuaikan sehingga muatan di ruas kiri sama dengan ruas kanan Persamaan reaksi setaranya: Cu(s) + 2 NO3-(aq) + 2 H+(aq) → Cu2+(aq) + 2 NO2(g) + 2 H2O(l) Muatan kiri = 2(-1) + 4 (+1) → Muatan kanan= 2+ +2 = +2 D. TATA NAMA SENYAWA SESUAI BILANGAN OKSIDASI Pada semester awal, anda telah mempelajari tata nama senyawa logam dengan non logam, misalnya NaCl memiliki nama natrium klorida. Seperti sudah diketahui, Na dan unsur golongan I A serta II A hanya memiliki satu bilangan oksidasi dalam senyawanya. Bagaimana dengan unsur yang memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi dalam senyawanya? Banyak unsur yang dapat membentuk senyawa dengan lebih dari satu macam bilangan oksidasi. Untuk membedakan senyawa-senyawa tersebut, bilangan oksidasi dituliskan dalam tanda kurung. Contoh FeO : besi(II) oksida *b.o Fe dalam FeO = (+2) Fe2O3 : besi(III) oksida *b.o Fe dalam Fe2O3 = (+3) CuCl : tembaga(I) klorida CuCl2 : tembaga(II) klorida E. BEBERAPA REAKSI REDUKSI OKSIDASI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI Reaksi perkaratan besi/logam 4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2Fe2O3(s) Reaksi pembakaran glukosa dalam tubuh C6H12O6(aq) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l)
45
Tugas 1 LATIHAN ULANGAN 1. Tentukan bilangan oksidasi S dalam: a. S8 e. H2S b. SO2 f. SO3 c. H2SO3 g. H2SO4 d. KSO4 h. SF6 2. Tentukan bilangan oksidasi Mn dalam: a. MnO2 c. K2MnO4 b. MnO d. KMnO4 c. Mn2O2 3. Tentukan reaksi berikut tergolong reaksi redoks atau bukan redoks. a. 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O b. 2 Fe + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2 c. Pb(NO3)2 + 2 KI → PbI2 + 2 KNO3 d. I2 + H2S → 2 HI + S 4. Tentukan oksidator, reduktor, hasil oksidasi, dan hasil reduksi, serta perubahan bilangan oksidasi pada reaksi reduksi oksidasi berikut. a. Cl2 + SO2 + 2 H2O → 2 HCl + H2SO4 b. 2 Na2S2O3 + I2 → 2 NaI + Na2S4O6 c. ZnS + 2 HNO3 → ZnSO4 + N2O + H2O d. CuO + H2 → Cu + H2O 5. Setarakan reaksi reduksi oksidasi berikut a. MnO4- + H+ + S2- → Mn2+ + S + H2O b. S + H+ + NO3 → SO2 + NO + H2O
46
Tugas 2 (Praktikum Mandiri) KOROSI BESI A. TUJUAN: 1. Mengamati faktor-faktor penyebab korosi besi 2. Mengamati gejala yang ditimbulkan korosi besi B. ALAT DAN BAHAN Alat 1. Gelas plastik 2. Tutup gelas 3. Amplas 4. Tisu atau lap 5. Spidol
Bahan 1. Paku Besi 2. Air yang sudah dididihkan 3. Air ledeng 4. Larutan asam cuka 5. Larutan garam dapur 6. Garam dapur 7. Air kapur 8. Minyak tanah
C. CARA KERJA 1. Amplas paku hingga bersih. 2. Masukkan air ledeng ke gelas I. 3. Masukkan air yang sudah didihkan ke gelas II. 4. Masukkan larutan asam cuka ke gelas III. 5. Masukkan larutan garam ke gelas IV. 6. Masukkan air kapur ke gelas V. 7. Masukkan minyak tanah ke gelas VI. 8. Masukkan kristal garam ke gelas VII. 9. Masukkan paku ke masing-masing gelas kemudian tutup masing-masing gelas. 10. Masukkan paku ke gelas kosong (gelas VII) dan biarkan terbuka. 11. Diamkan selama tiga hari, dan amati. D. DATA No 1 2 3 4 5 6 7
PENGAMATAN Objek Pengamatan Gelas I Gelas II Gelas III Gelas IV Gelas V Gelas VI Gelas VII
Hasil Pengamatan
E. PEMBAHASAN
(Jelaskan hasil praktikum secara detail. Akan lebih baik jika Anda mencari sumber yang relevan mengenai hasil praktikum, boleh menggunakan sumber dari internet. Jika hasil praktikum Anda berbeda dengan hasil praktikum dari sumber yang Anda temukan, carilah alasan untuk hasil praktikum yang berbeda tersebut. Gunakan hanya alasan yang ilmiah.) F. SIMPULAN
(Berdasarkan hasil praktikum, simpulkan: Apa yang dimaksud dengan korosi? Faktor-faktor apa saja yang menyebabkan korosi Gejala apa saja yang ditimbulkan oleh korosi? G. DAFTAR PUSTAKA
(Boleh dari buku maupun dari internet)
47
SOAL LATIHAN BAB VI PILIHAN GANDA 1. Pernyataan yang benar mengenai konsep reduksi yaitu .... A. reduksi adalah peristiwa peningkatan bilangan oksidasi B. reduksi adalah peristiwa penurunan bilangan oksidasi C. reduksi adalah peristiwa perubahan bilangan oksidasi D. reduksi adalah peristiwa perpindahan proton E. reduksi adalah peristiwa perpindahan elektron 2. Reaksi di bawah ini yang bukan merupakan reaksi reduksi-oksidasi adalah .... A. Ag+(aq) + Cl-(aq ) → AgCl(s) B. Cl2(g) + H2(g) → HCl(aq) C. Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl2(s) + H2(g) D. Mg(s) + HCl(aq) → MgCl2(s) + H2(g) E. F2(g) + 2KCl(aq) → 2KF(aq) + Cl2(g) 3. Yang merupakan reaksi redoks adalah .... A. MnCO3(s) → MnO(s) + CO2(g) B. Cl2(g)+ 2I–(aq) → 2Cl-(aq) + I2(g) C. BaCl2(s)+ H2SO4(aq) → BaSO4(s)+ 2HCl(g) D. SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq) E. ZnO(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2O(l) 4. Peristiwa oksidasi terjadi pada reaksi .... A. Br2(l) → 2Br-(aq) B. Ag+(aq) → Ag(s) C. MnO4-(aq) → Mn2+(aq) D. IO3-(aq) → I-(aq) E. 2O2-(aq) → O2(g) 5. Bilangan oksidasi Mn yang paling besar terdapat pada senyawa .... A. MnO2 B. K2MnO4 C. MnO D. KMnO4 E. Mn2O2 6. Senyawa belerang (S) yang mempunyai bilangan oksidasi paling rendah adalah .... A. H2S B. H2SO4 C. H2SO3 D. SO3 E. SO2 7. Bilangan oksidasi S dalam senyawa Na2S2O3 adalah .... A. +2 B. +3 C. +4 D. –3 E. –2
8. Senyawa atau ion berikut yang mempunyai bilangan oksidasi N = -2 adalah .... A. NO B. NO2C. NO3D. NH3 E. N2H4 9. Senyawa unsur klor berikut yang mempunyai bilangan oksidasi Cl = +5 adalah .... A. HCl B. HClO C. HClO2 D. HClO3 E. HClO4 10. Unsur Mn yang mempunyai bilangan oksidasi sama dengan krom dalam K2Cr2O7 adalah …. A. KMnO4 B. MnO C. K2MnO4 D. MnO2 E. MnSO4 11. Bilangan oksidasi P dalam HPO42– adalah .... A. +2 B. +3 C. +4 D. +5 E. +6 12. Pada reaksi: 2CO (g)+ 2NO(g) → 2CO2(g) + N2(g) 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 13. Pada reaksi redoks: KMnO4 + KI + H2SO4 → MnSO4 + I2 + K2SO4 + H2O Bilangan oksidasi Mn berubah dari .... A. +14 menjadi +8 B. –1 menjadi +2 C. +7 menjadi +2 D. –2 menjadi +2 E. +7 menjadi –4 14. Reaksi berikut yang mengalami perubahan bilangan oksidasi sebanyak 6 adalah .... A. NO3-(aq) → NO(g) B. SbO43-(aq) → SbO33-(aq) C. SO42-(aq) → SO2(g) D. S2O32-(aq) → S4O62-(aq) E. ClO3-(aq) → Cl-(aq) 15. Perhatikan reaksi berikut. 48
Cu2+(aq) + Mg(s) → Mg2+(aq) + Cu(s) Zat yang bertindak sebagai oksidator adalah .... A. Mg B. Mg2+ C. Mg dan Cu D. Cu2+ E. Cu 16. Oksidator yang melepaskan lima elektron adalah .... A. MnO4-(aq) → Mn2+(aq) B. Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) C. NO3-(aq) → NO2(g) D. Cl2(g) → 2Cl-(aq) E. SO42-(aq) → SO2(g) 17. Pernyataan yang benar berdasarkan reaksi berikut. 2HI(aq) + 2HNO2(aq) → 2H2O(l) + 2NO(g) +I2(g) A. HI adalah reduktor B. HNO2 adalah reduktor C. H2O adalah reduktor D. H2O adalah oksidator E. NO adalah oksidator
18. Perhatikan reaksi berikut. K(s) + H2SO4(aq) → K2SO4(aq) + H2(g) Zat yang mengalami reduksi yaitu .... A. H2 B. H2SO4 C. K+ D. K E. K2SO4 19. Jika bilangan oksidasi Fe = +3 dan S = –2, maka bila kedua unsur tersebut bersenyawa akan membentuk senyawa dengan rumus kimia …. A. Fe2S3 B. FeS2 C. Fe3S2 D. FeS E. Fe3 20. Nama kimia dari senyawa As2O3 adalah .... A. arsen dioksida B. diarsen trioksida C. arsen(II) oksida D. arsen(III) oksida E. diarsen oksida
URAIAN 21. Tentukan bilangan oksidasi atom-atom yang diberi garis bawah dalam molekul berikut: a. CH4 f. KMnO4 k. Cs2O p. PtCl62u. b. C2H2 g. NaHCO3 l. CaI2 q. SnF2 v. c. C2H4 h. NaIO3 m. H3AsO3 r. ClF3 w. d. K2CrO4 i. PF6 n. TiO2 s. SbF6 x. e. K2Cr2O7 j. KAuCl4 o. PtCl42t. CsO2 y. 22. Tentukan setengah reaksi berikut termasuk oksidasi atau reduksi. a. MnO2 → MnO4e. N2O4 → N2O 3+ b. BiO3 → Bi f. NH3 → NO4c. SO2 → SO3 g. CO2 → CO d. ClO- → ClO3 h. Cr3+ → Cr2O7223. Tentukan oksidator, reduktor, hasil oksidasi, dan hasil reduksi dari reaksi reduksi-oksidasi berikut. a. Fe2+ + NO3- + H+ → Fe3+ + NO2 + H2O b. MnO4- + H+ Fe2+ → Mn2++ H2O + Fe3+ 24. Tentukan perubahan bilangan oksidasi pada reaksi reduksi oksidasi tersebut (nomor 23). 25. Setarakan reaksi reduksi oksidasi tersebut (nomor 23).
CaC2 CO32C2O42ZnO22NaBH4
Science may have found a cure for most evils, but it has found no remedy for the worst of them all–the apathyof human beings. –Hellen Keller – 49
