BAB II Reaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia
A. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks
Unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi adalah Mn, yaitu dari +7 menjadi +2 dan Cl yaitu dari -1 menjadi 0.
Langkah 2 Memberi koefisien yang sesuai pada unsur-unsur
yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Atom Mn sudah setara. Atom Cl belum setara, di ruas kanan terdapat 2 atom Cl sedangkan di sebelah kiri hanya terdapat satu atom Cl. Untuk menyetarakan, atom Cl di ruas kiri diberi koefisien 2.
MnO4– (aq) + 2 Cl–(aq) → Mn2+(aq) + Cl2(g)
Langkah 3 Menentukan jumlah penambahan bilangan
oksidasi untuk reaksi oksidasi dan penurunan bilangan oksidasi untuk reaksi reduksi. Kalikan jumlah unsur yang terlibat dengan muatannya. Perubahan bilangan oksidasi Mn dari +7 menjadi +2 = 5.
Perubahan bilangan oksidasi Cl dari -2 (= 2 × (-1)) menjadi 0 = 2.
Langkah 4 Menyetarakan perubahan bilangan oksidasi
dengan memberi koefisien yang sesuai.
Untuk menyetarakan reaksi, maka koefisien Mn dikalikan 2 sedangkan koefisien Cl dikalikan 5. 2 MnO4¯(aq) + 10 Cl¯(aq) → 2 Mn2+(aq) + 5 Cl2(g)
Langkah 5 Setarakan muatan dengan menambahkan H+
(dalam suasana asam) dan OH¯ (dalam suasana basa).
Total muatan di sebelah kiri adalah (-2) + (-10) = -12 Total muatan di sebelah kanan adalah (+4) + 0 = +4 Oleh karena dalam suasana asam, agar muatan seimbang maka tambahkan 16 ion H+ di sebelah kiri, sehingga persamaan reaksi menjadi seperti berikut.
2 MnO4¯(aq) + 10 Cl¯(aq)+ 16 H+(aq) → 2 Mn2+(aq) + 5 Cl2(g)
Langkah 6 Setarakan jumlah atom H dengan menambahkan
H2O.
Jumlah atom H di sebelah kiri = 16 dan di sebelah kanan tidak terdapat atom H, sehingga di sebelah kanan ditambahkan 8 molekul H2O.
2 MnO4¯(aq) + 10 Cl¯(aq) + 16 H+(aq) → 2 Mn2+(aq) + 5 Cl2(g) + 8 H2O(l)
(reaksi telah seimbang)
2. Cl2(g) + IO3¯(aq)→ IO4¯(aq) +Cl¯(aq) (dalam suasana basa)
Langkah 1 Unsur yang mengalami perubahan bilangan
oksidasi adalah I, yaitu dari +5 menjadi +7 dan Cl yaitu dari 0 menjadi -1.
Langkah 2 Di ruas kiri terdapat 2 atom Cl sedangkan di sebelah kanan hanya terdapat satu atom Cl. Untuk menyetarakan, atom Cl di ruas kanan diberi koefisien 2. Adapun jumlah atom I sudah setara. Cl2(g) + IO3¯(aq)→ IO4¯(aq) + 2 Cl¯(aq)
Langkah 3 Perubahan bilangan oksidasi I dari +5 menjadi
+7 = 2.
Perubahan bilangan oksidasi Cl dari 0 menjadi -2(2 × -1) = 2.
Langkah 4 Koefisien Cl maupun I sudah setara.
Langkah 5 Total muatan di sebelah kiri adalah 0 + -1 = -1.
Total muatan di sebelah kanan adalah (-1 ) + (-2) = -3. Oleh karena dalam suasana basa, agar muatan se-imbang maka tambahkan 2 ion OH– di sebelah kiri, sehingga persamaan reaksi menjadi seperti berikut. Cl2(g) + IO3¯(aq) + 2 OH¯(aq) → IO4¯(aq) + 2 Cl¯(aq)
Langkah 6 Jumlah atom H di sebelah kiri = 2 dan di sebelah
kanan tidak terdapat atom H, sehingga di sebelah kanan ditambahkan 1 molekul H2O.
Cl2(g) + IO3¯(aq) + 2 OH¯(aq) → IO4¯(aq) + 2 Cl¯(aq) + H2O(l)
(reaksi telah seimbang)
2. Metode Setengah Reaksi
Dasar dari metode ini adalah jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dan reduksi sama. Untuk menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi, perhatikan langkah-langkah berikut.
Langkah 1 Pisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksi dan
reaksi oksidasi.
Langkah 2 Setarakan masing-masing setengah reaksi.
Setarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dengan memberi koefisien.
Langkah 3 Setarakan oksigen dan hidrogen.
Untuk larutan asam atau netral tambahkan mole-kul satu H2O jika kekurangan satu atom oksigen pada ruas yang kekurangan atom oksigen. Selanjutnya setarakan jumlah atom H dengan menambahkan ion H+ pada ruas yang kekurangan atom H.
Latihan 2.1
Setarakan reaksi redoks berikut dengan metode bilangan oksidasi 1. Cr2O72¯(aq) + Br¯(aq) → Cr3+(aq) + Br2(g)
2. ClO¯(aq) + I¯(aq)→ Cl¯(aq) + I2(g)
Untuk larutan basa tambahkan molekul satu H2O untuk setiap kelebihan satu atom oksigen pada ruas yang kelebihan atom oksigen. Selanjutnya setarakan pada ruas lainnya dengan menam-bahkan ion OH– dua kali lebih banyak.
Langkah 4 Setarakan muatan dengan cara menambahkan
elektron pada ruas yang muatannya lebih besar.
Langkah 5 Samakan jumlah elektron pada setengah reaksi
oksidasi dengan jumlah elektron pada setengah reaksi reduksi.
Perhatikan contoh berikut agar lebih jelas. Setarakan reaksi redoks berikut ini.
1. Cr2O72¯(aq) + Fe2+(aq) → Cr3+(aq) + Fe3+(aq) (suasana asam)
Langkah 1 Memisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksi
dan reaksi oksidasi.
Bilangan oksidasi Cr pada Cr2O72¯ = +6 sedangkan bilangan oksidasi pada Cr3+ = +3, berarti terjadi reaksi reduksi. Fe mengalami reaksi oksidasi dengan perubahan bilangan oksidasi dari +2 menjadi +3.
Reduksi : Cr2O72¯(aq) → Cr3+(aq)
Oksidasi : Fe2+(aq)→ Fe3+(aq)
Langkah 2 Setarakan masing-masing setengah reaksi.
Pada reaksi reduksi jumlah Cr di ruas kiri adalah 2, maka di ruas kanan ion Cr2+ diberi koefisien 2, sedangkan pada reaksi oksidasi jumlah Fe di ruas kiri dan kanan sudah sama, maka tidak perlu penambahan koefisien.
Reduksi : Cr2O72¯(aq) → 2 Cr3+(aq)
Oksidasi : Fe2+ (aq) → Fe3+(aq)
Langkah 3 Setarakan oksigen dan hidrogen.
Disetarakan jumlah atom O terlebih dahulu, kemudian setarakan jumlah atom H. Pada reaksi reduksi, jumlah atom O dalam Cr2O72¯ adalah 7, maka di ruas kanan perlu ditambah 7 H2O. Penambahan 7 H2O di ruas kanan menyebabkan jumlah atom H menjadi 14, maka di ruas kiri perlu ditambah 14 H+ (suasana asam).
Pada reaksi oksidasi tidak terdapat atom O atau-pun atom H.
Reduksi : Cr2O72¯(aq) + 14 H+(aq) → 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)
Oksidasi : Fe2+(aq)→ Fe3+(aq)
Langkah 4 Setarakan muatan dengan cara menambahkan
elektron pada ruas yang muatannya lebih besar. Pada reaksi reduksi jumlah muatan di ruas kiri adalah -2 + 14 = +12, sedangkan jumlah muatan
di ruas kanan 2 × (+3) + 0 = +6. Disetarakan jumlah muatannya dengan menambahkan 6 e– di ruas kiri. Pada reaksi oksidasi jumlah muatan di ruas kiri = +2 dan di ruas kanan = +3, maka di ruas kanan ditambah 1 e–.
Reduksi : Cr2O72¯(aq)+ 14 H+(aq) + 6 e¯→ 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)
Oksidasi: Fe2+(aq)→ Fe3+(aq)+ 1 e¯
Langkah 5 Samakan jumlah elektron pada setengah reaksi
oksidasi dengan jumlah elektron pada setengah reaksi reduksi.
Pada reaksi reduksi jumlah elektron = 6 sedangkan pada reaksi oksidasi jumlah elektron = 1, maka kalikan koefisien dari setengah reaksi oksidasi dengan 6 supaya jumlah elektron yang dibebaskan menjadi 6.
2. MnO4¯(aq) + C2O42¯(aq)→ MnO2(s) + CO2(g) (dalam suasana basa)
Langkah 1 Memisahkan reaksi redoks menjadi reaksi reduksi
dan reaksi oksidasi.
Reduksi : MnO4¯(aq) → MnO2(s)
Oksidasi : C2O42¯(aq) → CO2(g)
Langkah 2 Pada reaksi reduksi jumlah Mn di ruas kiri dan di
ruas kanan sudah sama. Adapun pada reaksi oksidasi jumlah C di ruas kiri = 2 dan di ruas kanan = 1 maka atom C di sebelah kanan diberi koefisien 2.
Reduksi : MnO4¯(aq) → MnO2(s)
Oksidasi : C2O42¯(aq) →2 CO
2(g)
Langkah 3 Disetarakan jumlah atom O terlebih dahulu,
kemudian setarakan jumlah atom H. Pada reaksi reduksi, jumlah atom O dalam MnO4¯ adalah 4 sedangkan di ruas kanan jumlah atom O = 2, maka di ruas kiri perlu ditambah 2 H2O. Penam-bahan 2 H2O di ruas kiri menyebabkan jumlah atom H menjadi 4, maka di ruas kanan perlu ditambah 4 OH¯ (dalam suasana basa). Pada setengah reaksi oksidasi, jumlah atom O sudah sama.
Reduksi : MnO4¯(aq) + 2 H2O(l) → MnO2(s) + 4 OH¯(aq)
Oksidasi : C2O42¯(aq) → 2 CO2(g)
Langkah 4 Pada reaksi reduksi jumlah muatan di ruas kiri
adalah -1 + 0 = -1, sedangkan jumlah muatan di ruas kanan 0 + (4 × -1)= -4. Disetarakan jumlah muatannya dengan menambahkan 3 e¯ di ruas kiri. Reduksi : Cr2O72¯(aq)+ 14 H+(aq) + 6 e¯ → 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)
Oksidasi : 6 Fe2+(aq)→ 6 Fe3+(aq)+ 6 e¯
Redoks : Cr2O72¯(aq)+ 14 H+(aq) + 6 Fe2+(aq) → 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l) + 6 Fe3+(aq)
Pada reaksi oksidasi jumlah muatan di ruas kiri = -2 dan di ruas kanan = 0, maka di ruas kanan ditambah 2 e¯.
Reduksi : MnO4¯(aq)+ 2 H2O(l) + 3 e¯→ MnO2(s) + 4 OH¯(aq)
Oksidasi : C2O42¯(aq)→ 2 CO2(g) + 2 e¯
Langkah 5 Pada reaksi reduksi jumlah elektron = 3 sedangkan
pada reaksi oksidasi jumlah elektron = 2, maka kalikan koefisien dari setengah reaksi reduksi dengan 2 dan kalikan 3 pada setengah reaksi oksidasi.
Kamu telah mempelajari dua metode untuk menyetarakan suatu persamaan reaksi. Kamu dapat memilih salah satu metode yang tepat dan mudah untuk menyetarakan suatu persamaan reaksi. Sebelum memilih metode yang akan kamu gunakan, kamu perlu mencermati persamaan reaksi yang akan disetarakan.
Tahukah kamu, sebelum ada listrik kita menggunakan aki sebagai alat untuk menimbulkan arus listrik untuk menyalakan TV. Sekarang ini penggunaan aki juga masih luas, antara lain pada kendaraan bermotor. Arus listrik pada aki timbul karena adanya perpindahan elektron yang terjadi pada reaksi kimia, dalam hal ini reaksi redoks. Bagaimana reaksi redoks dapat menimbulkan arus listrik? Alat yang memanfaatkan reaksi kimia untuk menghasilkan listrik adalah sel elektrokimia. Sel elektrokimia ada dua jenis yaitu sel Volta (menghasilkan listrik dari reaksi redoks) dan sel elektrolisis (menghasilkan reaksi redoks dari listrik). Pada bab ini akan kita pelajari sel elektrokimia saja, untuk sel elektrolisis akan kita pelajari di bab selanjutnya. Oleh karena keadaan cair lebih memungkinkan terjadinya reaksi daripada gas atau padat, sebagian besar sel elektrokimia dibuat dengan memakai zat cair yang disebut elektrolit yaitu suatu larutan yang mengandung ion dan menimbulkan arus listrik.
Latihan 2.2
Setarakan reaksi berikut dengan metode setengah reaksi! 1. I2(g) + CO¯(aq) → IO3¯(aq) + Cl¯(aq) (asam)
2. Cl¯(aq) + NO3¯(aq)→ NO2(g) + O2(g) (asam) 3. S2¯(aq) + I2(g)→ SO42–(aq) + I¯(aq) (basa)
