Reaksi Oksidasi dan Reaksi Reduksi (Reaksi Redoks)

 

Berbagai macam reaksi kimia tanpa kita sadari, begitu akrab dengan kehidupan kita.

1. Pernahkah Anda melihat besi maupun seng berkarat?
2. Benda perhiasan yang disepuh kembali karena warnanya yang pudar?
3. Energi listrik yang ditimbulkan oleh aki kendaran bermotor?
4. Atau yang lebih sederhana ketika kita mengupas buah apel, beberapa saat akan terjadi perubahan warna. Mengapa hal itu bisa terjadi?

Semua kejadian atau peristiwa di atas merupakan contoh dari reaksi oksidasi atau reduksi yang akrab kita sebut sebagai reaksi redoks.

Sesuai dengan perkembangannya, ada tiga konsep untuk menjelaskan reaksi oksidasi reduksi (redoks). Konsep tersebut adalah sebagai berikut:

1. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.
2. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan penerimaan elektron.
3. Konsep redoks berdasarkan kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi.

 

A. KONSEP REAKSI OKSIDASI REDUKSI

    Pengertian oksidasi dan reduksi dapat ditinjau berdasarkan 3 landasan teori, yaitu :

1. Reaksi Pengikatan dan pelepasan unsur oksigen

     
    Reaksi oksidasi (pengoksigenan) adalah peristiwa penggabungan suatu zat dengan oksigen.

    Contoh:

1) Perkaratan logam besi
Reaksi perkaratan logam besi:
4Fe_(s) + 3O_2(g) --> 2Fe₂O_3(s) [karat besi]

2) Pembakaran bahan bakar (misalnya gas metana, minyak tanah, LPG, solar)
Reaksi pembakaran gas metana (CH₄): akan menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air.
CH_4(g) + O_2(g) --> CO_2(g) + 2H₂O_(g)
 

3) Oksidasi glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam tubuh (respirasi). Di dalam tubuh, glukosa di pecah menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti carbon dioksida dan air.
C₆H₁₂O_6(aq) + 6O_2(g) --> 6CO_2(g) + 6H₂O_(l)
 

4) Oksidasi tembaga Cu, belarang S, dan belerang dioksida SO2:
Cu_(s) + O_2(g) --> CuO_(s)
S_(s) + O_2(g) --> SO_2(g)
SO_2(g) + O_2(g) --> SO_3(g)
 

5) Buah apel maupun pisang setelah dikupas akan berubah warna menjadi kecoklatan
6) Minyak makan yang disimpan terlalu lama dan dalam kondisi terbuka akan menyebabkan bau tengik hasil dari pengikatan oksigen (teroksidasi)
7) Menurut Anda, contoh apa lagi yang terkait dengan peristiwa oksidasi berdasarkan konsep pertama? Silakan tambahkan di sini !!

Zat yang mengikat oksigen kita sebut sebagai reduktor/pereduksi. Berdasarkan contoh-contoh reaksi oksidasi di atas, maka reduktor untuk reaksi: 1) Besi Fe; 2) Metana CH₄; 3) Glukosa C₆H₁₂O₆; 4) Cu, S, SO₂

    Si  +  O₂      →   SiO₂

    4 Fe  +  3 O₂   →    2 Fe₂O₃

    Reaksi oksidasi logam dikenal juga dengan nama perkaratan. Reaksi pembakaran juga termasuk reaksi oksidasi, misalnya pembakaran minyak bumi, kertas, kayu bakar, dll.

    
Reaksi reduksi adalah peristiwa pengeluaran oksigen dari suatu zat.

Contoh:

1) Reduksi mineral hematit F₂O₃ oleh karbon monoksida CO

        F₂O_3(s) + CO_(g) --> 2Fe_(s) + CO_2(g)
 

2) Reduksi kromium(III) oksida Cr₂O₃ oleh aluminium Al

        Cr₂O_3(s) + 2Al_(s) --> 2Cr_(s) + Al₂O_3(s)
 

3) Reduksi tembaga(II) oksida CuO oleh gas hidrogen H2
        CuO_(s) + H_2(g) --> Cu_(s) + H₂O_(g)
 

4) Reduksi SO₃, KClO₃, dan KNO₃:
        SO_3(g) --> SO_2(g) + O_2(g)
        3KClO_3(s) --> 2KCl_(s) + 3O_2(g)
         2KNO_3(aq) --> 2KNO_2(aq) + O_2(g)
 

Zat yang melepas oksigen kita sebut sebagai oksidator/pengoksidasi. Berdasarkan contoh-contoh reaksi reduksi di atas, maka oksidator untuk reaksi: 1) Hematit Fe₂O₃; 2) Kromium(III) oksida Cr₂O₃; 3) Tembaga(II) oksida CuO; 4) SO₃, KClO₃, KNO₃

    2 CuO      →  2 Cu  + O₂

    H₂O    →    H₂   + O₂

2.  Reaksi pelepasan dan pengikatan elektron

    Reaksi oksidasi dan reduksi juga dapat dibedakan dari pelepasan dan penangkapan elektron.

    Oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron

    Contoh:
    Na    →    Na ⁺  +  e

    Zn    →    Zn ⁺²    + 2e

    Al     →   Al ⁺³    + 3e

    
Reduksi adalah peristiwa penangkapan elektron

    Contoh:

    Na ⁺  + e   →   Na

    Fe ⁺³  + e   →   Fe ⁺²

Dari konsep kedua ini dapat disimpulkan bahwa reaksi oksidasi dan reduksi tidak hanya hanya melibatkan reaksi suatu zat dengan oksigen.
Zat yang melepas elektron (oksidasi) disebut reduktor, sedangkan zat yang menerima elektron (reduksi) disebut oksidator. 

3. Reaksi penambahan dan pengurangan bilangan oksidasi

    Oksidasi adalah peristiwa naiknya / bertambahnya bilangan oksidasi suatu unsur, sedangkan reduksi adalah peristiwa turunnya / berkurangnya bilangan oksidasi.

B. BILANGAN OKSIDASI

    Bilangan oksidasi ( biloks) disebut juga tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi diartikan sebagai muatan yang dimiliki suatu atom dalam keadaan bebas atau dalam senyawa yang dibentuknya.

    Bilangan oksidasi suatu unsur dapat ditentukan dengan aturan berikut:

1. Biloks atom dalam unsur adalah nol

    Contoh  Na, Fe, O₂ , H₂  memiliki biloks nol

2. Total biloks senyawa adalah nol

    Contoh H₂O, NaOH, CH₃COOH, KNO₃ total biloksnya adalah nol

3. Biloks ion sesuai dengan muatannya

    Contoh  Na ⁺¹ ( = +1),  O ^-2 ( = -2),  Fe ⁺³  (= +3)

4. Biloks unsur golongan I A dalam senyawanya adalah + 1

    Contoh Biloks atom Na dalam NaCl adalah + 1

5. Biloks unsur golongan II A dalam senyawanya adalah + 2

    Contoh: Biloks  Ca dalam CaCO₃  adalah + 2

6. Biloks unsur golongan VII A dalam senyawa binernya adalah – 1

    Contoh: Biloks F dalam senyawa KF dan BaF₂ adalah – 1

7. Biloks unsur oksigen dalam senyawanya adalah – 2

    Contoh dalam H₂O, Na₂O, Al₂O₃

8. Biloks unsur hydrogen dalam senyawanya adalah + 1

    Contoh dalam H₂O, HCl, H₂SO₄

Catatan Penting:

    Biloks H = -1 dalam senyawa hidrida misal NaH, LiH, CaH₂

    Biloks O = -1 dalam senyawa peroksida misal H₂O₂

Silahkan selesaikan soal berikut ini!

Tentukan Biloks unsur yang digarisbawahi di bawah ini

1. HNO₃

2. KMnO₄

3. H₂SO₄

4. SrCO₃

5. KClO₂

6. NH₄ ⁺

7. CaC₂O₄

8. CH₃OH

9. PO₄ ^-3

10. Cu(NO₃)₂

11. CrCl₃

12. Mn(OH)₂

13. Co₂(SO₃)₃

14. P₂O₅

15. CH₃ONa

C. OKSIDATOR DAN REDUKTOR

    Oksidator adalah istilah untuk zat yang mengalami reduksi (biloksnya turun), sedangkan Reduktor adalah zat yang mengalami reaksi  oksidasi (biloksnya naik/bertambah).

Contoh:

Pada reaksi      2Na    + 2H₂O   →    2NaOH   + H₂

Reduktor adalah Na sebab biloksnya naik dari 0 ke +1

Oksidator adalah H₂O sebab biloks H berubah dari +1 ke 0

Selesaikan soal berikut ini!

1. Tentukan termasuk oksidasi atau reduksi

    a. IO₃ ^-   →   I₂

    b. Cl₂    →     ClO ^–

    c. AsO₃ ^3-  →   AsH₃

    d.  Cr ²⁺   →     CrO₄ ^-2

    e.  C₂O₄^-2   →  CO₂

2. Tentukan oksidator dan reduktor dari persamaan reaksi berikut

    a.  Sn   + SnCl₄   →     2 SnCl₂

    b.   Zn   +  2HCl   →    ZnCl₂  + H₂

    c.   2KI   + Cl₂   →  2KCl   + I₂

    d.   CO₂   + 2NaOH   →  Na₂CO₃   +  H₂O

    e.   MnO₂  +  4HBr  →   MnBr₂  + 2H₂O  + Br₂

    f.   2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ →K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O

    g.   Fe₂O₃  + HCl  →    FeCl₃  + H₂O

D. TATA  NAMA  SENYAWA

    Senyawa biner adalah senyawa yang dibentuk oleh dua macam unsur, dapat terdiri ataslogam dan non logam atau keduanya non logam. Untuk senyawa yang terdiri atas logam dan non logam, maka unsur logam dituliskan terlebih dahulu diikuti dengan non logam.

    Untuk unsur-unsur logam yang mempunyai lebih dari satu macam bilangan oksidasi diberi nama berdasarkan system Stock, yaitu dengan membubuhkan angka Romawi yang sesuai dengan bilangan oksidasi unsure logam dalam tanda kurung dibelakang nama logam dan diikuti nama unsure non logam dengan akhiran ida.

Contoh:   

    FeCl₂       :     besi(II)klorida

    FeCl₃       :     besi(III)klorida

    Cu₂O        :    tembaga(I)oksida

    CuO          :   tembaga(II)oksida

    SnCl₂        :    timah(II)klorida

    SnCl₄        :    timah(IV)klorida

Latihan: Tuliskan rumus senyawa berikut

    1.   besi(II)sulfida

    2.  raksa(I)klorida

    3.  timah(IV)nitrat

    4.  kobal(III)karbonat

    5.  titan(IV)oksida

    6.  raksa(II)sulfat

    7.  mangan(II)hidroksida

    8.  besi(III)fosfat

E. PENGOLAHAN  LOGAM

    Peranan unsur logam dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat dari banyaknya logam yang digunakan. Antara lain untuk membuat mesin-mesin, kendaraan, bangunan, pekakas rumah tangga, dan sebagainya. Logam yang banyak digunakan untuk kesejahteraan manusia diantaranya besi, alumunium, tembaga, perak, emas, nikel, dan timah.

    Pada umumnya pemisahan logam dari bijihnya dilakukan berdasarkan reaksi reduksi. Cara reduksi yang paling murah adalah reduksi oksida logam dengan karbon. Metoda ini cocok dilakukan untuk pengolahan besi dan timah.

    Untuk memperoleh logam dari sulfida logam, mula-mula sulfida logam dipanggang diudara untuk menghasilkan oksida logam. Kemudian oksida logam direduksi dengan karbon atau karbon monoksida. Logam-logam yang sangat reaktif seperti alumunium diperoleh dengan cara elektrolisis.

Beberapa contoh reaksi pengolahan logam:

a. Pengolahan besi:

Fe₂O₃       +   3 CO  →  2 Fe     + 3 CO₂

b. Pengolahan nikel:

            2 NiO   +  C    →     2 Ni       + CO₂

c. Pengolahan Alumunium

            Al₂O₃   +  C   →   4 Al   + 3 CO₂

d. Pengolahan Timah

            SnO₂   +  C  →   Sn   + CO₂

e. Pengolahan tembaga

           2 Cu₂O    + Cu₂S  →   6 Cu   + SO₂