Universitas Pendidikan Indonesia (2013) Pedoman penulisan karya ilmiah. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia
3. Konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan biloks a)Bilangan oksidasi (biloks)
Bilangan oksidasi (tingkat oksidasi) ialah jumlah elektron yang diperoleh atau yang hilang oleh atom dari suatu unsur ketika membentuk suatu senyawa. Dalam reaksi redoks, perpindahan elektron menyebabkan terjadinya perubahan bilangan oksidasi. Oleh karena itu, penentuan bilangan oksidasi sangat penting untuk mengetahui apakah suatu reaksi berlangsung melalui proses redoks atau bukan. Perhatikan kembali biloks yang terdapat pada tiap atom dalam persamaan reaksi 1.2. Mengapa biloks pada atom N dalam senyawa KNO3 +5? Sedangkan dalam senyawa N2 memiliki biloks 0? Begitu juga pada atom S dalam unsur bebas memiliki biloks 0 sedangkan dalam senyawa SO2
memiliki biloks +4. Untuk mengetahui mengapa biloks tersebut dapat berbeda-beda, mari kita bahas aturan dalam penentuan bilangan oksidasi berikut:
Aturan penentuan bilangan oksidasi :
1) Dalam unsur bebas (yaitu dalam keadaan tidak bergabung), setiap atom memiliki bilangan oksidasi nol.
Contoh :
2) Untuk ion-ion yang tersusun atas satu atom saja, bilanganoksidasinya sama dengan muatan ion tersebut.
Contoh :
Na+ Ca2+ Al3+ Cl- O2-
95 Feri Andi Syuhada, 2014
PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA
+1 +2 +3 -1 -2
Jadi, untuk contoh yang lain, Li+ memiliki bilangan oksidasi +1; ion Ba2+, +2; ion Fe3+, +3; ion I-, -1 dan seterusnya. Semua logam alkali memiliki bilangan oksidasi +1, dan semua logam alkali tanah memiliki bilangan oksidasi +2 dalam senyawanya. Aluminium memiliki bilangan oksidasi +3 dalam semua senyawanya.
3) Sebuah atom dalam ion poliatomik atau senyawa molekul biasanya memiliki bilangan oksidasi yang sama, seperti dalam bentuk ion monoatomik.
Dalam ion hidroksida (OH-) misalnya, atom oksigen memiliki bilangan oksidasi -2, seperti dalam ion monoatomik O2-, dan atom hidrogen memiliki bilangan oksidasi +1, seperti dalam bentuk H+.
Secara umum, semakin ke kiri suatu unsur dalam tabel periodik, semakin besar kemungkinan atom bersifat kation. Oleh karena itu, logam biasanya memiliki bilangan oksidasi positif. Semakin ke kanan suatu unsur dalam tabel periodik, semakin besar kemungkinan bahwa atom bersifat anion. Nonlogam seperti O, N, dan halogen biasanya memiliki bilangan oksidasi negatif.
a)
Hidrogen dapat memiliki biloks +1 atau -1. Ketika berikatan dengan logam, seperti Na atau Ca, hidrogen memiliki biloks -1. Ketika berikatan dengan nonlogam, seperti C, N, O atau Cl, hidrogen memiliki biloks +1.b)
Oksigen biasanya memiliki biloks -2. Kecuali pada senyawa peroksida, yang mengandung ion O22- atau ikatan kovalen O – O dalam molekul. Setiap atom oksigen dalam peroksida memiliki biloks -1.Bilangan oksidasi
c)
Halogen biasanya memiliki biloks -1. Kecuali dalam suatu senyawa, dimana atom halogen (klorin, bromine, atau iodin) berikatan dengan oksigen. Dalam kasus tersebut oksigen memiliki biloks -2, dan halogen memiliki biloks positif. Dalam Cl2O sebagai contoh, atom O memiliki biloks -2 dan setiap atom Cl memiliki biloks +1.4) Dalam molekul netral, jumlah bilangan oksidasi semua atom penyusunnya harus nol. Dalam ion poliatomik, jumlah bilangan oksidasi semua unsur dalam ion tersebut harus sama dengan muatan total ion.
Contoh 1 :
Menentukan biloks atom sulfur dalam asam sulfat (H2SO4). Karena setiap atom H +1 dan atom O -2, atom S harus memiliki biloks +6 untuk senyawa yang tidak memiliki muatan total :
Contoh 2 :
Menentukan biloks atom klorin dalam anion perklorat (ClO4-), kita mengetahui bahwa setiap atom oksigen adalah -2, sehingga atom Cl harus memiliki biloks +7, agar muatan totalnya -1
Contoh 3 :
Untuk menentukan biloks atom nitrogen dalam kation amonium (NH+), kita tahu bahwa Muatan total
97 Feri Andi Syuhada, 2014
PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA
setiap atom H +1, atom N harus memiliki biloks -3, agar muatan totalnya +1.
5) Bilangan oksidasi tidak harus bilangan bulat. Sebagai contoh, bilangan oksidasi O dalam ion superoksida (O2-) adalah -1/2.
7.1 Peserta didik mampu menentukan
bilangan oksidasi atom dalam molekul dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku. 7.2 Peserta didik mampu
menentukan bilangan oksidasi atom dalam ion dari komponen kembang api berdasarkan aturan yang berlaku 8.1 Peserta didik mampu
mengaitkan konsep reaksi oksidasi-reduksi berdasarkan perubahan bilangan oksidasi dengan penggunaan komponen bahan kembang api.
b) Perubahan bilangan oksidasi dalam reaksi redoks
Perkembangan reaksi redoks lebih lanjut dikaitkan dengan konsep yang disebut dengan perubahan bilangan oksidasi. Perubahan bilangan oksidasi terjadi pada atom dalam unsur atau senyawa dalam suatu rekasi tertentu. Perhatikan persamaan reaksi antara heksakloroetana (C2C16) dengan logam seng (Zn) berikut:
3Zn + C2Cl6 3ZnCl2 + 2C Muatan total
Untuk menguji pemahamanmu dalam memahami beberapa aturan penentuan biloks, coba kamu tentukan biloks dari tiap atom dalam molekul dan ion berikut ini:
a. Sr(NO3)2 Jawab : ….. b. CaCO3 Jawab : ….. c. C2H4 Jawab : ….. d. N2 Jawab : ….. e. NO3- Jawab : ….. f. Zn2+ Jawab : ….. g. CrO42- Jawab : ….. h. Cr2O72- Jawab : ….. 0 +3 -1 +2 -1 0
8.2 Peserta didik mampu menjelaskan konsep zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor) berdasarkan konsep perubahan bilangan oksidasi.
Reaksi di atas sebelumnya telah dibahas pada konsep pelepasan dan pengikatan elektron. Namun, reaksi tersebut juga mengalami perubahan bilangan oksidasi. Perhatikan bagaimana bilangan oksidasi berubah selama reaksi. Berdasarkan aturan penentuan bilangan oksidasi, bilangan oksidasi Zn berubah dari 0 ke +2, artinya tiap atom seng melepaskan dua elektron selama reaksi, untuk membentuk ion Zn2+. Sedangkan atom karbon dari reaktan C2Cl6 mengalami penurunan bilangan oksidasi yaitu dari +3 ke 0, artinya tiap atom karbon memperoleh tiga elektron, untuk membentuk C.
Jadi apa perbedaan oksidasi dibandingkan dengan reduksi, jika ditinjau dari perubahan bilangan oksidasinya?
Persamaan reaksi 1.3 memenuhi konsep reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi, ini dapat dilihat dari bilangan oksidasi masing atom penyusunnya. Perhatikan biloks masing-masing atom dalam reaksi di bawah ini:
3KClO4 + 12Mg 3KCl + 12MgO
Prinsip ini juga dapat kita terapkan pada reaksi-reaksi lainnya yang terjadi dalam kembang api. Misalnya pada zat pengoksidasi KNO3. Ketika zat pengoksidasi KNO3 bereaksi dengan bahan bakar sulfur (S), maka akan terbentuk beberapa senyawa sebagai produknya. Berikut persamaan beserta bilangan oksidasinya :
4KNO3 + 5S 2K2O + 2N2 + 5SO2
Oksidasi didefinisikan sebagai kenaikan bilangan oskidasi atom dalam unsur atau senyawa tertentu, sedangkan reduksi didefinisikan sebagai penurunan bilangan oksidasi atom dalam unsur atau senyawa tertentu.
Reduksi
+1 +7 -2 0 +1 -1 +2 -2
Oksidasi
99 Feri Andi Syuhada, 2014
PENGEMBANGAN BUKU AJAR REAKSI REDOKS MENGGUNAKAN KONTEKS KEMBANG API UNTUK MENINGKATKAN LITERASI SAINS PESERTA DIDIK SMA
Mengacu pada aturan penentuan bilangan oskidasi, dalam reaksi di atas terjadi perubahan bilangan oksidasi, yaitu pada atom N dan S. Dimana atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 ke 0, sehingga N mengalami reduksi dan disebut sebagai oksidator, sedangkan atom S mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 ke +4, sehingga S mengalami oksidasi dan disebut sebagai reduktor. Berdasarkan uraian tersebut, jadi apakah perbedaan antara oksidator dan reduktor?
10.1 Peserta didik mampu membedakan konsep reaksi oksidasi-reduksi dari persamaan reaksi berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen, pelepasan dan pengikatan elektron serta perubahan biloks dari penggunaan komponen bahan kembang api. Tugas Mandiri
Kembang api dapat menghasilkan berbagai macam warna, seperti merah, hijau, biru ataupun putih. Seperti yang telah kamu pelajari sebelumnya, tentunya kamu sudah mengetahui senyawa-senyawa yang terkandung dalam kembang api yang dapat memancarkan warna tersebut. Berikut beberapa reaksi yang terjadi dalam zat pemberi warna :
1. Mg + O2 MgO
2. 2SrCl2 + O2 2SrO + 2Cl2
3. 2CuCl + O2 2CuO + Cl2
4. 2BaCl2 + O2 2BaO + 2Cl2
Dari masing-masing reaksi di atas, tunjukkan senyawa mana yang mengalami oksidasi dan senyawa mana yang mengalami reduksi (jika ada) berdasarkan konsep:
a. Pengikatan dan pelepasan oksigen b. Pengikatan dan pelepasan elektron c. Perubahan biloks.
Aspek sikap 4:
Peserta didik berinisiatif dalam menyelesaikan setiap permasalahan yang diberikan dalam
Eksperimen
Uji Nyala Logam A. Tujuan percobaan
1. Melakukan uji logam menggunakan nyala api 2. Mengamati prilaku logam dalam nyala api
Reduksi Oksidasi
Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi (mengalami penurunan bilangan oksidasi), sedangkan reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi (mengalami kenaikan bilangan oksidasi).
pembelajaran materi reaksi oksidasi-reduksi melalui hasil kerja peserta didik.
3. Mengidentifikasi logam melalui warna yang dipancarkan dalam nyala api B. Alat dan bahan
1. Pembakar Bunsen 2. Kawat uji
3. Gelas kimia 4. HCl pekat
5. Larutan (BaCl2, CuCl, SrCl2, NaCl, Ba(NO3)2 dan KCl) 6. Larutan sampel (1, 2, 3 dan 4)
10.1 Peserta didik mampu melakukan percobaan reaksi oksidasi-reduksi sesuai prosedur percobaan yang diberikan. C. Prosedur percobaan