Reaksi Reduksi Oksidasi

Pengertian Reduksi Oksidasi- Pada bahasan sebelumnya, Anda sudah mengenal beberapa macam reaksi. Sebutkan kembali reaksi apa saja yang Anda ketahui. Sekarang, Anda akan dikenalkan dengan salah satu macam reaksi yang melibatkan transfer elektron dari satu spesi kimia ke spesi kimia lain, dapat berupa senyawa, molekul, atau ion. Reaksi ini terjadi pada reaksi metabolisme zat makanan dalam tubuh, proses pemurnian logam-logam dari bijihnya, baterai, dan accumulator. Makna reduksi oksidasi (redoks) mengalami perkembangan dari masa ke masa sejalan dengan perkembangan ilmu Kimia sendiri. Sebelum dikenal elektron, konsep redoks dihubungkan dengan reaksi kimia yang melibatkan oksigen dan hidrogen.

1. Reaksi Redoks Pengikatan dan pelepasan Oksigen

Sejak dulu, para pakar kimia sudah mengetahui bahwa oksigen dapat bereaksi dengan banyak unsur. Senyawa yang terbentuk dari hasil reaksi dengan oksigen dinamakan oksida sehingga reaksi antara oksigen dan suatu unsur dinamakan reaksi oksidasi seperti contoh pada Gambar 7.1.

Fosfor putih dalam air

Gambar 7.1 Fosfor putih dalam air diaerasi dengan udara sehingga terjadi reaksi oksidasi disertai nyala api dalam air.
P4(s) + 5O2(g) →2P2O5(g)

Karat besi adalah senyawa yang terbentuk dari hasil reaksi antara besi dan oksigen (besi oksida). Perkaratan besi merupakan salah satu contoh dari reaksi oksidasi. Persamaan reaksi pembentukan oksida besi dapat ditulis sebagai berikut.

4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)

Pada reaksi tersebut, besi mengalami oksidasi dengan cara mengikat oksigen menjadi besi oksida. Kebalikan dari reaksi oksidasi dinamakan reaksi reduksi. Pada reaksi reduksi terjadi pelepasan oksigen. Besi oksida dapat direduksi dengan cara direaksikan dengan gas hidrogen, persamaan reaksinya:

Fe2O3(s) + 3H2(g)→2Fe(s) + 3H2O(g)

Contoh:

C(s) + O2(g)→CO2(g) (reaksi oksidasi)

CO(g) + H2(g) →C(s) + H2O(g) (reaksi reduksi)

2SO2(g) + O2(g) →2SO3(g) (reaksi oksidasi)

CH4(g) + 2O2(g)→CO2(s) + 2H2O(g) (reaksi oksidasi)

Contoh Konsep Redoks Melibatkan Oksigen

Manakah di antara reaksi berikut yang tergolong reaksi reduksi-oksidasi menurut konsep pelepasan dan pengikatan oksigen?

A. 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)

B. Zn(s) + H2SO4(aq)→ ZnSO4(aq) + H2(g)

Jawab

Reaksi (a) terjadi pelepasan oksigen maka reaksinya tergolong reaksi reduksi.

Reaksi (b) terjadi pelepasan oksigen, tergolong reaksi reduksi.

2. Reaksi Redoks Pelepasan dan Penerimaan Elektron

Konsep redoks yang melibatkan transfer elektron berkembang setelah diketahui adanya elektron dalam atom dan reaksi pembentukan senyawa ion (lihat kembali topik ikatan ion). Tuliskan pembentukan senyawa NaCl dari unsur-unsurnya. Spesi manakah yang melepaskan elektron dan yang menerima elektron?

Dalam konsep redoks, peristiwa pelepasan elektron dinamakan oksidasi, sedangkan peristiwa penerimaan elektron dinamakan reduksi. Pada pembentukan senyawa NaCl dari unsur-unsurnya, atom natrium mengalami oksidasi, sedangkan atom klorin mengalami reduksi. Penggabungan kedua proses itu dinamakan reaksi redoks. Reaksi redoks pada peristiwa perkaratan besi dapat dijelaskan dengan reaksi berikut:

2Fe → 2Fe3+ + 6e– (oksidasi)

3O2 + 6e– →3O2– (reduksi)

Pada reaksi tersebut, enam elektron dilepaskan oleh dua atom besi dan diterima oleh tiga atom oksigen membentuk senyawa Fe2O3. Oleh karena itu, peristiwa oksidasi selalu disertai peristiwa reduksi. Pada setiap persamaan reaksi, massa dan muatan harus setara antara ruas kanan dan ruas kiri (ingat kembali penulisan persamaan reaksi).

Persamaan reaksi redoks tersebut memiliki muatan dan jumlah atom yang sama antara ruas sebelah kiri dan sebelah kanan persamaan reaksi. Oksidasi besi netral melepaskan elektron yang membuatnya kehilangan muatan. Dengan menyamakan koefisiennya maka muatan pada kedua ruas persamaan reaksi menjadi sama. Penyetaraan pada reaksi reduksi oksigen juga menggunakan cara yang sama.

Contoh Reduksi Oksidasi Berdasarkan Transfer Elektron

Manakah dari reaksi berikut yang mengalami oksidasi dan reduksi berdasarkan konsep transfer elektron?
Mg(s) + Cl2(g)→ MgCl2(g)

Jawab

Persamaan reaksi ionnya:

Oksidasi                       : Mg→ Mg2+ + 2e

Reduksi                        : Cl2 + 2e− → 2Cl−

Reaksi keseluruhan: Mg + Cl2 → MgCl2

Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa Mg melepaskan elektron dan Cl menerima elektron. Dengan demikian, Mg mengalami oksidasi dan Cl mengalami reduksi.

3. Pengertian Reduktor dan Oksidator

Berdasarkan uraian sebelumnya, apa yang dapat Anda simpulkan mengenai zat-zat kimia dihubungkan dengan konsep redoks? Semua zat kimia dapat dikelompokkan ke dalam dua kelompok, yakni zat-zat yang mengalami oksidasi dan zat-zat yang mengalami reduksi. Dalam reaksi redoks, pereaksi yang dapat mengoksidasi pereaksi lain dinamakan zat pengoksidasi atau oksidator. Sebaliknya, zat yang dapat mereduksi zat lain dinamakan zat pereduksi atau reduktorPada Contoh 7.2, magnesium melepaskan elektron yang menyebabkan klorin mengalami reduksi. Dalam hal ini, magnesium disebut zat pereduksi atau reduktor. Sebaliknya, atom klorin berperan dalam mengoksidasi magnesium sehingga klorin disebut oksidator.

Contoh Reduktor dan Oksidator

Kelompokkan pereaksi-pereaksi berikut ke dalam oksidator dan reduktor.

a. 4Cu(s) + O2(g)→2Cu2O(s)

b. 2Na(s) + H2(g)→2NaH(s)

Jawab

4Cu →4Cu++ 4e– (reduktor)

O2 + 4e–→2O2– (oksidator)

2Na →2Na+ + 2e– (reduktor)

H2 + 2e–→2H− (oksidator)

 

Secara kimia, reaksi redoks tidak berbeda dengan reaksi-reaksi kimia yang lain, tetapi dalam reaksi redoks ada perubahan bilangan oksidasi akibat perubahan muatan. Perubahan muatan ini disebabkan adanya transfer elektron dari satu atom ke atom lain. Jika transfer elektron ini dimanfaatkan akan menghasilkan energi listrik arus searah sebab aliranlistrik tiada lain adalah aliran elektron.

1. Sel Volta Komersial

Sel Volta adalah sumber energi listrik siap pakai yang dikemas dalam bentuk dan ukuran sesuai kegunaan. Sel Volta terdiri atas elektrode (anode dan katode) tempat terjadinya reaksi redoks. Kedua elektrode ini dicelupkan ke dalam zat kimia yang berperan sebagai medium aliran listrik dan sebagai oksidator atau reduktor. Umumnya, sel Volta komersial berupa sel kering baterai danaccumulator (accu). Jenis baterai bermacam-macam di antaranya baterai seng-karbon, baterai litium, dan baterai nikel-kadmium (nicad).

a. Baterai Seng-Karbon

Baterai jenis seng-karbon atau Leclanche adalah baterai generasi pertama yang dikomersilkan, dipakai untuk lampu senter, jam dinding, radio, dan alat-alat elektronik lainnya. Baterai ini terdiri atas seng (anode) dan batang grafit (katode). Sebagai zat elektrolitnya adalah campuran MnO2, NH4Cl, dan serbuk karbon yang dikemas dalam bentuk pasta. Reaksi redoks yang terjadi sangat rumit, tetapi secara sederhana dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

Zn(s) →Zn2+(aq)+2e– (anode)

2MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e– →Mn2O3(s)+2NH3(aq)+H2O (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,5 V dan arus listrik yang mengalir akan berkurang jika dipakai. Potensial sel juga akan berkurang jika cuaca dingin.

b. Baterai Merkuri

Sel Volta yang lain adalah sel merkuri atau disebut juga baterai kancing jenis Ruben-Mallory. Sel jenis ini banyak digunakan untuk baterai arloji, kalkulator, dan komputer. Baterai merkuri ini telah dilarang penggunaannya dan ditarik dari peredaran sebab bahaya yang dikandungnya (logam berat merkuri). Baterai kancing ini terdiri atas seng (anode) dan merkuri(II) oksida (katode). Kedua elektrode tersebut berupa serbuk padat. Ruang di antara kedua elektrode diisi dengan bahan penyerap yang mengandung elektrolit kalium hidroksida (basa, alkalin) (perhatikan Gambar 7.5). Reaksi redoks yang terjadi dalam sel adalah sebagai berikut.

Zn(s)+2OH–(aq) →ZnO(s)+H2O(l)+2e– (anode)

HgO(s)+H2O(l)+2e– →Hg(l)+2OH–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,35 V.

Baterai merkuri

Gambar 7.5 Baterai merkuri

c. Baterai Litium

Sel kering tersebut (baterai seng-karbon dan baterai merkuri) tidak benar-benar kering sebab elektrolit yang dipakai masih berupa pasta. Sel kering yang benar-benar kering adalah sel jenis litium-iodin. Sel litium-iodin adalah sel Volta dengan logam litium sebagai anode dan senyawa kompleks I2 sebagai katode. Kedua elektrode ini dipisahkan oleh lapisan tipis dari litium iodida. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut.

2Li(s) →2Li+(aq)+2e– (anode)

3I2(s) + 2e– →2I3–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 3,6 V.

Baterai jenis litium berbeda dengan baterai seng-karbon dan baterai merkuri sebab baterai ini dapat diisi ulang (rechargeable). Baterai litium banyak dipakai untuk mobilephone (HP) dan mobil mainan.

d. Baterai Nikel-Kadmium

Selain baterai litium-iodin, baterai yang dapat diisi ulang lainnya adalah baterai nikel-kadmium (nicad). Sel nicad adalah baterai untuk penyimpan muatan. Sel nicad tergolong sel Volta yang terdiri atas kadmium sebagai anode, nikel oksida sebagai katode, dengan elektrolit kalium hidroksida. Baterai nicad banyak digunakan untuk baterai penerang isi ulang. Reaksi sel selama pemakaian adalah sebagai berikut.

Cd(s)+2OH–(aq) →Cd(OH)2(s)+2e– (anode)

2NiO2H(s)+2H2O(l)+2e– →2Ni(OH)2(s)+2OH–(aq) (katode)

2. Sel Accumulator

Sel Volta komersial jenis lain yang dapat diisi ulang adalah sel timbel atau dikenal denganaccumulator (accu), terdiri atas timbel oksida sebagai katode dan logam timbel berbentuk bunga karang sebagai anode. Kedua elektrode ini dicelupkan dalam larutan H2SO4 10%. Reaksi yang terjadi selama accu dipakai (discharged) adalah sebagai berikut.

Pb(s) + HSO4–(aq) →PbSO4(s)+H+(aq)+2e– (anode)

PbO2(s)+3H+(aq)+HSO4–(aq)+2e–→PbSO4(s)+2H2O(l) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan dari reaksi tersebut, yaitu sekitar 2 V. Untuk memperoleh potensial sel sebesar 6 V, diperlukan tiga buah sel yang disusun secara seri. Berapa jumlah sel yang harus disusun seri untuk menghasilkan potensial sel 12 V? Jika accu telah dipakai, accu dapat diisi ulang menggunakan arus listrik searah. Selama proses isi ulang, reaksi dalam sel merupakan kebalikan dari reaksi pemakaian. Reaksinya adalah sebagai berikut:

2PbSO4(s)+2H2O(l) →Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

Selama proses isi ulang, sejumlah air dalam accu terurai menjadi H2dan O2, akibatnya accukekurangan air. Oleh karena itu, accu yang sering dipakai dan diisi ulang, cairan elektrolitnya harus diganti dengan yangbaru.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: