Mengapa daging buah apel yang tadinya berwarna putih setelah dibiarkan di udara berubah warna menjadi cokelat? Apakah ada buah lain yang dapat mengalami hal serupa? Pada kehidupan sehari-hari sering dijumpai besi berubah menjadi karat besi. Mengapa logam besi bisa berkarat? Bagaimana dengan logam-logam lainnya? Kedua contoh tersebut merupakan proses terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi. Nah, sekarang kita akan mempelajari konsep reaksi redoks dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
A. Konsep Redoks
Redoks adalah singkatan dari Reduksi dan Oksidasi. Seiring dengan meningkatnya pemahaman kimia, konsep redoks juga mengalami pertumbuhan sebagai berikut :
1. Berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.
Berdasarkan konsep ini, reduksi adalah proses pelepasan oksigen. Sedangkan oksidasi adalah peristiwa pengikatan oksigen. Contoh :
a) Pelepasan oksigen (reduksi) : 2 KClO3 2 KCl + O2 (di sini yang mengalami reduksi adalah KClO3)
b) Pengikatan oksigen (oksidasi) 2 Fe + 3O2 2 Fe2O3 (di sini yang mengalami oksidasi adalah Fe)
2. Berdasarkan penangkapan dan pembebasan electron.
Berdasarkan konsep ini, reduksi adalah proses penangkapan electron. Sedangkan oksidasi adalah proses pembebasan electron. Contoh :
c) Penangkapan elektron (reduksi) Zn2+ + 2e- Zn
d) Pembebasan electron (oksidasi) Cu Cu2+ + 2e-
3. Berdasarkan perubahan bilangan oksidasi.
Berdasarkan konsep ini, reduksi adalah peristiwa penurunan bilangan oksidasi. Sedangkan oksidasi adalah persitiwa naiknya bilangan oksidasi. Contoh :
B. Bilangan Oksidasi
Bilangan oksidasi adalah angka atau nilai yang menentukan jumlah electron yang dapat diterima dan dilepas oleh suatu atom dalam bentuk molekul atau ion. Penentuan bilangan oksidasi dari suatu atom unsur dalam molekul atau ion mengikuti beberapa aturan sebagai berikut :
a) Bilangan oksidasi unsur bebas (monoatomik, diatomic, dan poliatomik) dan molekul bebas serta dalam bentuk senyawa adalah nol (0)
b) Bilangan oksidasi atom logam dalam senyawa selalu positif. Khusus untuk logam golongan IA, IIA, dan logam Al, bilangan oksidasinya sama dengan golongannya.
c) Bilangan oksidasi atom H dalam senyawa atau ion umumnya adalah +1, kecuali jika berikatan dengan unsur logam (senyawa hidrida), misalnya, KH (bilangan oksidasi H = -1).
d) Bilangan oksidasi atom O dalam senyawa adalah -2, kecuali bila berikatan dengan atom F, senyawa peroksida, dan superperoksida. OF2 : bilangan oksidasi dari O = +2
H2O2 : bilangan oksidasi dari O = -1 KO2 : bilangan oksidasi dari O = -1/2
e) Jumlah bilangan oksidasi atom dalam molekul / senyawa netral adalah nol (0).
f) Jumlah bilangan oksidasi atom dalam suatu senyawa ion sama dengan jumlah muatan ion.
C. Reaksi Redoks
Reaksi redoks adalah reaksi yang mengandung peristiwa perubahan bilangan oksidasi (penurunan dan kenaikan bilangan oksidasi. dalam suatu reaksi redoks, unsur yang mengalami penurunan bilangan oksidasi disebut oksidator, sedangkan yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi disebut reduktor. Contoh :
Reduktor : H2S... hasil oksidasi : S Oksidator : HNO3 hasil reduksi : NO
D. Reaksi Autoredoks (disproporsionasi)
Reaksi Autoredoks terjadi jika salah satu unsur mengalami reduksi dan oksidasi (penurunan dan kenaikan bilangan oksidasi). contoh :
Pada reaksi ini Cl2 mengalami penurunan dan kenaikan bilangan oksidasi. sehingga reaksi ini disebut reaksi autoredoks.
Kebalikan reaksi disproporsionasi adalah reaksi kompromisasi. Contoh :
Pada rekasi ini, H2S berfungsi sebagai reduktor, sedangkan SO2 sebagai oksidator.
E. Aplikasi Reaksi Redoks dalam Kehidupan Sehari-hari..
Reaksi redoks memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari atau dalam industri. Berikut ini akan dijelaskan beberapa aplikasi reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari dan industri.
1. Reaksi Redoks pada Pengolahan logam.
Reaksi redoks ini diterapkan pada proses setelah dipisahkan dari batu reja (karang) baik secara kimia maupun fisika yang kemudian dipekatkan menjadi bijih pekat. Bijih pekat tersebut direduksi dengan zat pereduksi yang paling tepat.
Contoh : reaksi elektrolisis logam aluminium. 3 C(s) + 4 Al3+(l) + 6 O2-(l) 4 Al(s) + 3 CO2(g)
reduksi 2. Reaksi Pembakaran
Pencernaan makanan didalam tubuh juga dapat dikategorikan sebagai reaksi pembakaran dan merupakan salah satu contoh dari reaksi redoks. Karena kandungan makanan yang kita makan seperti glukosa akan mengalami oksidasi dengan oksigen yang kita hirup. Peristiwa oksidasi tersebut kemudian akan menghasilkan energi untuk tubuh kita dan mengeluarkan zat sisa berupa CO2 dan H2O. Reaksi yang terjadi :
C6H12O6(aq) + 6O2 (g) Energi + 6CO2 (g) + 6H2O(g)
3. Reaksi Redoks pada Penyambungan Besi.
Rel-rel besi dilas dengan proses termit. Campuran aluminium dan besi oksida disulut untuk memulai reaksi redoks dan panas yang dihasilkan dapat melumerkan permukaan rel. Reaksi : 2 Al(s) + Fe2O3(s) 2 Fe(s) + Al2O3(s)
4. Reaksi Redoks pada Sel Aki.
Reaksi penggunaan sel aki sebagai berikut
Aki
Pada saat aki digunakan terjadi reaksi redoks, di mana Pb mengalami reaksi oksidasi membentuk PbSO4 dan PbO2 mengalami reaksi reduksi membentuk PbSO4
5. Oksidasi Pada Buah Apel
Buah apel yang dibelah dan kemudian dibiarkan beberapa saat maka bagian yang terbelah tersebut akan mengalami perubahan warna manjadi kecoklatan ini terjadi karena adanya reaksi oksidasi antara
zat yang terkandung dalam buah apel dengan lingkungan sekitar (O2)
6. Reaksi Redoks pada Baterai (Sel Leclanche). perubahan bilangan oksidasi pada reaksi pemakaian baterai.
7. Reaksi Aluminotermik
Salah satu pemanfaatan aluminium adalah dengan adanya Reaksi Aluminotermik. Reaksinya adalah sebagai berikut :
4Al + 3O2 2Al2O3
Reaksi ini tahan dengan suhu yang cukup tinggi, biasanya reaksi aluminotermik digunakan untuk melindungi logam-logam yang tahan dengan suhu tinggi namun tidak tahan terhadap korosi dan oksidasi logamnya cukup buruk contohnya yaitu niobium dan tantalium (logam refraktori), reaksi aluminotermik ini digunakan sebagai pelindung logam-logam tersebut terhadap korosi dan oksidasi logam tersebut.
Dilihat dari reaksi aluminotermik sendiri yang menggunakan oksigen, sehingga reaksi ini termasuk dalam konsep perkembangan redoks berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.
8. Reaksi Redoks pada Pengolahan Air Limbah.
Konsep reaksi redoks sering dimanfaatkan dalam proses pengolahan air limbah. Di dalam suatu tempat pengolahan, limbah dilewatkan pada serangkaian sekat dan ruangan yang di dalamnya dilakukan beberapa proses, termasuk proses kimia untuk mengurangi kotoran dan zat racun. Pada umumnya, proses pengolahan air limbah terdiri dari tiga fase pengolahan utama, yaitu primer, sekunder, dan tersier. a. Pada pengolahan primer, sebagaian besar zat padat dan zat-zat
b. Pada pengolahan sekunder. Zat-zat organic dikurangi dengan mempercepat proses-proses biologi secara alamiah. Untuk mengurangi zat-zat organic dalam air limbah dilakukan reaksi oksidasi menggunakan lumpur aktif yang mengandung banyak bakteri aerob. Reaksinya sebagai berikut :
CH2O + O2 CO2 + biomasa Senyawa N organic NH4+ + NO 3-Senyawa P organic H2PO4- ; HPO42-
c. Pada proses tersier, sisa-sisa zat padat, zat-zat beracun, logam berat, dan bakteri dihilangkan dari air, sehingga air tersebut bebas dari kotoran yang mungkin terdapat di dalamnya.
Lampiran 4. Lembar Kerja Siswa A. Pertemuan I