Jumat, 07 Januari 2011

biloks

Kimia (REDOKS DAN ELEKTROKIMIA)

A. REAKSI KIMIA
Alam semesta tersusun dari dua komponen utama yaitu materi dan energi. Materi adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan volume. Sedangkan energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Materi dapat digolongkan menjadi zat tunggal (zat murni) dan campuran. Zat murni meliputi unsur dan senyawa. Unsur adalah zat murni yang dengan reaksi kimia biasa tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana. Unsur-unsur di alam semesta dapat digolongkan menjadi unsur logam dan bukan logam, jumlah seluruh unsur alamiah sekitar 80 buah unsur, ditambah unsur buatan menjadi lebih dari 110 unsur.

Unsur-unsur dapat bergabung menghasilkan senyawa. Pembentukan senyawa biasanya diikuti oleh perubahan energi. Jadi senyawa adalah gabungan dua macam unsur atau lebih dengan perbandingan tertentu. Sifat-sifat unsur penyusunnya dalam senyawa hilang dan muncul sifat-sifat baru pada senyawa. Peristiwa penggabungan unsur-unsur menjadi senyawa atau penguraian senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya disebut perubahan kimia. Perubahan kimia disebut pula reaksi kimia.
Suatu rumusan yang menggambarkan hubungan antara pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk) dalam reaksi kimia disebut persamaan reaksi. Reaktan dan produk diberi tambahan fase dalam penulisan dan dipisahkan dengan tanda panah. Contohnya gas hydrogen dan gas oksigen bereaksi membentuk uap air, dapat ditulis sebagai berikut:
1. H2(g) + O2(g) → H2O(g)
2. SO3(g) → SO2(g) + O2(g)
3. NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(aq)
Terjadinya reaksi kimia ditandai oleh 4 gejala, yaitu: (1) terjadi perubahan suhu, (2) terjadi perubahan warna, (3) terjadi endapan, dan (4) timbul gas. Setiap terjadi reaksi kimia, maka akan selalu berlaku hukum kekekalan massa, massa zat sebelum dan sesudah reaksi tetap. Dengan demikian jumlah atom di ruas kiri harus sama dengan jumlah atom di ruas kanan. Jika jumlah atomnya belum sama, maka perlu disetarakan dengan menambahkan angka di depan rumus kimia, angka tersebut disebut koefisien reaksi. Koefisien reaksi menyatakan jumlah zat yang bereaksi. Penyetaraan reaksi tidak boleh mengubah rumus kimia. Penyetaraan reaksi pada contoh persamaan reaksi di atas adalah:
1. 2H2 + O2 → 2H2O
2. 2SO3 → 2SO2 + O2
3. NaOH + HCl → NaCl + H2O

Penggolongan reaksi kimia
Reaksi kimia dapat dikelompokkan berdasarkan banyak aspek, antara lain berdasarkan perpindahan atomnya, berdasarkan pereaksinya, dan berdasarkan perubahan tingkat oksidasinya.

Berdasarkan perpindahan atomnya, suatu reaksi kimia dapat dikelompokkan menjadi:
a. Reaksi adisi
b. Reaksi substitusi
c. Reaksi eliminasi

Berdasarkan pereaksinya, maka reaksi kimia dapat dikelompokkan menjadi:
a. Reaksi hidrolisis
b. Reaksi hidrogenasi
c. Reaksi kalsinasi

Berdasarkan perubahan tingkat oksidasinya, suatu reaksi dapat dikelompokkan menjadi:
a. Reaksi bukan redoks: tidak mengalami perubahan tingkat oksidasi.
Contoh:
Penetralan : NaOH + HCl → NaCl + H2O,
Pertukaran ion : AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3
b. Reaksi redoks: mengalami perubahan tingkat oksidasi
Contoh:
H2 + O2 → H2O
MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2

A. REAKSI REDOKS
Standar kompetensinya adalah memahami perkembangan konsep reaksi kimia, kompetensi dasarnya: membedakan konsep oksidasi dan reduksi, dan indikatornya: (1) membedakan reaksi reduksi dan oksidasi ditinjau dari penggabungan dan pelepasan oksigen, pelepasan dan penerimaan elektron, serta peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi, dan (2) menentukan oksidator dan reduktor dalam reaksi redoks. (8 jam)

1. Konsep Reduksi dan Oksidasi

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi dan oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Pengertian reduksi dan oksidasi dapat dijelaskan dengan tiga konsep:

a. Konsep pengikatan oksigen
Berdasarkan konsep ini, oksidasi didefinisikan sebagai reaksi pengikatan oksigen oleh suatu zat dan reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen dari suatu zat.
Contoh:
Oksidasi : C + O2 → CO2
Reduksi : Fe2O3 + CO → Fe + CO2
b. Konsep perpindahan elektron
Berdasarkan konsep ini, oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron oleh suatu zat, sedangkan reduksi adalah reaksi penangkapan elektron oleh suatu zat.
Contoh:
Oksidasi : Mg → Mg2+ + 2e
Reduksi : Cl2 + 2e → 2Cl-
c. Konsep bilangan oksidasi
Konsep ini berlaku umum, tidak hanya melibatkan reaksi pengikatan atau pelepasan oksigen atau elektron.

Aturan bilangan oksidasi (grade of oxidation):
1) Hidrogen dalam senyawanya memiliki bilangan oksidasi = +1, kecuali dalam hidrida bilangan oksidasi = -1.
2) Oksigen dalam senyawanya memiliki bilangan oksidasi = -2, kecuali dalam peroksida bilangan oksidasinya = -1 dan dalam OF2 = +2.
3) Unsur bebas memiliki bilangan oksidasi 0 (nol), baik monoatomik (Fe, Ag, Au, Ca, dsb), diatomic (H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, dan I2), maupun poliatomik (P4, S8, O3)
4) Bilangan oksidasi unsur-unsur golongan IA, IIA, dan IIIA dalam senyawanya masing-masing = +1, +2, dan +3
5) Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur yang menyusun senyawa = 0
6) Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur yang menyusun ion = muatannya

Contoh:
1. Tentukan bilangan oksidasi S dalam senyawa atau zat berikut ini:
a. SO2 d. H2SO4
b. H2S e. Na2SO4
c. SO32- f. K2S4O6

Jawab:
a. SO2 : Bilok S + 2.Bilok O = 0 (poin 5 aturan bilangan oksidasi)
Bilok S + 2 (-2) = 0
Bilok S = +4
b. H2S : 2.Bilok H + Bilok S = 0
2(+1) + Bilok S = 0
Bilok S = 0 – 2 = -2
c. SO32- : Bilok S + 3.bilok O = -2 (poin 6 aturan bilangan oksidasi)
Bilok S + 3(-2) = -2
Bilok S = -2 + 6 = +4
2. Tentukan bilangan oksidasi masing-masing atom dalam reaksi-reaksi berikut:
a. Fe + HCl → FeCl2 + H2
b. H2 + N2 → NH3
c. MnO4- + Cl- → Mn2+ + H2O + Cl2

Jawab:
a. Fe + HCl → FeCl2 + H2
0 +1 -1 +2 2(-1) 2(0)

b. H2 + N2 → NH3
2(0) 2(0) -3 3(-1)

c. MnO4- + Cl- → Mn2+ + H2O + Cl2
+7 4(-2) -1 +2 2(+1) -2 2(0)

Pengertian oksidasi dan reduksi dalam reaksi kimia menurut konsep bilangan
oksidasi adalah:

Oksidasi : reaksi peningkatan bilangan oksidasi
Reduksi : reaksi penurunan bilangan oksidasi

Oksidasi dan reduksi terjadi selalu bersamaan, sehingga reaksinya disebut reduksi oksidasi disingkat redoks.Contoh:
-1 (reduksi)

Fe + HCl → FeCl2 + H2
0 +1 -1 +2 2(-1) 2(0)

Fe di ruas kiri bilangan oksidasinya = 0 dan berubah menjadi FeCl2 di ruas kanan dengan bilangan oksidasi =+2. Fe mengalami oksidasi. H dalam HCl di ruas kiri bilangan oksidasi =+1 berubah menjadi H2 di ruas kanan bilangan oksidasi = 0. H mengalami reduksi.


2. Oksidator dan Reduktor

Zat yang menyebabkan terjadinya oksidasi pada zat lain dalam suatu reaksi redoks disebut oksidator. Oksidator mengalami reaksi reduksi. Oksidator bisanya adalah zat-zat yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4-, CrO3, Cr2O72−, OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif. Zat yang menyebabkan terjadinya reduksi pada zat lain dalam suatu reaksi redoks disebut reduktor. Reduktor mengalami reaksi oksidasi. Zat-zat yang berupa reduktor sangat bervariasi, antara lain logam-logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al, reagen transfer hidrida seperti NaBH4 dan LiAlH4, dan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel.

Latihan:
Tentukan unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi serta tentukan pula oksidator dan reduktornya untuk reaksi berikut:
-2 reduksi

a. SO2 + O2 → SO3
+4 2(-2) 2(0) +6 3(-2)


+2 oksidasi
Yang mengalami oksidasi adalah S dalam SO2, jadi SO2 sebagai reduktor
Yang mengalami reduksi adalah O dalam O2, dan O2 sebagai oksidator
-5 reduksi

b. MnO4- + Cl- → Mn2+ + H2O + Cl2
+7 4(-2) -1 +2 2(+1) -2 2(0)

+1 oksidasi
Yang mengalami oksidasi adalah Cl dalam Cl-, jadi Cl- sebagai reduktor
Yang mengalami reduksi adalah Mn dalam MnO4-, sehingga MnO4- sebagai oksidator

3. Menyetarakan Reaksi Redoks

Suatu reaksi redoks dinyatakan setara apabila:
a. Jumlah atom di ruas kiri sama dengan jumlah atom di ruas kanan
b. Jumlah muatan di ruas kiri sama dengan jumlah muatan di ruas kanan
Penyetaraan reaksi redoks dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu cara bilangan oksidasi dan cara setengah reaksi atau cara ion elektron.
Ada 2 cara tapi saya akan menjelaskan tentang cara setengah reaksi terlebih dahulu.
Cara ini disebut setengah reaksi, karena reaksi lebih dulu harus dipecah menjadi dua , yaitu setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi. Cara ini disebut cara ion elektron karena dalam penyetaraannya melibatkan ion-ion dan elektron. Cara setengah reaksi sangat sederhana karena tidak harus mengetahui bilangan oksidasi masing-masing unsur dan tidak harus mengetahui zat yang mengalami reduksi dan oksidasi. Secara spesifik, penyetaraan ini melibatkan penambahan ion H+ dan H2O (reaksi dalam lingkungan asam), atau ion OH- dan H2O (reaksi dalam lingkungan basa).
Contoh:
a) Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ (lingkungan asam)
b) Cl2 + Zn2+ → ClO3- + Zn (lingkungan basa)

Langkah-langkah penyetaraannya sebagai berikut:
1) Reaksi dipecah menjadi setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi
Cr2O72- → Cr3+
Fe2+ → Fe3+

2) Jumlah atom di ruas kiri dan ruas kanan disamakan (selain O dan H)
Cr2O72- → 2Cr3+
Fe2+ → Fe3+

3) Dalam lingkungan asam: tambahkan H+ jika kekurangan H dan tambahkan H2O jika kekurangan O
Dalam lingkungan basa: tambahkan H2O jika kelebihan O dan tambahkan OH- jika kekurangan H
Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O
Fe2+ → Fe3+
4) Samakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi yang lebih positif
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
Fe2+ → Fe3+ + e
5) Samakan jumlah elektron di kiri dan kanan, kemudian jumlahkan kedua setengah reaksinya.
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O │X1

Fe2+ → Fe3+ + e │X6
+
Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+

Langkah-langkah penyetaraan dalam lingkungan basa adalah sebagai berikut:

· Cl2 → ClO3-
Zn2+ → Zn
· Cl2 → 2ClO3-
Zn2+ → Zn
· Cl2 + 12OH- → 2ClO3- + 6H2O
Zn2+ → Zn

· Cl2 + 12OH- → 2ClO3- + 6H2O
Zn2+ → Zn

· Cl2 + 12OH- → 2ClO3- + 6H2O │X1
Zn2+ + 2e→ Zn │X5

· Cl2 + 12OH- → 2ClO3- + 6H2O + 10e
5Zn2+ + 10e→ 5Zn
+

Cl2 + 12OH- + 5Zn2+ → 2ClO3- + 6H2O + 5Zn

2 komentar: