Perkembangan Konsep Reaksi Reduksi-Oksidasi

Kimia X SMA 156 1. Jelaskan pengertian reaksi redoks menurut tiga konsep perkembangannya 2. Kapan suatu reaksi dikatakan mengalami reduksi dan kapan mengalami oksidasi? Berikan masing-masing contoh reaksinya Carilah sebanyak-banyaknya contoh reaksi kimia di kehidupan sehari-hari yang merupakan reaksi reduksi-oksidasi B Bilangan Oksidasi Pada pelajaran sebelumnya kita sudah mempelajari perkembangan konsep reaksi redoks, salah satunya adalah reaksi kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi. Apa yang dimaksud bilangan oksidasi dan bagaimana cara kita menentukannya?

1. Pengertian Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi adalah suatu bilangan yang menunjukkan ukuran kemampuan suatu atom untuk melepas atau menangkap elektron dalam pembentukan suatu senyawa. Nilai bilangan oksidasi menunjukkan banyaknya elektron yang dilepas atau ditangkap, sehingga bilangan oksidasi dapat bertanda positif maupun negatif.

2. Penentuan Bilangan Oksidasi Suatu Unsur

Kita dapat menentukan besarnya bilangan oksidasi suatu unsur dalam senyawa dengan mengikuti aturan berikut ini James E. Brady, 1999. Aturan penentuan bilangan oksidasi unsur adalah: a. Unsur bebas misalnya H 2 , O 2 , N 2 , Fe, dan Cu mempunyai bilangan oksidasi = 0. b. Umumnya unsur H mempunyai bilangan oksidasi = +1, kecuali dalam senyawa hidrida, bilangan oksidasi H = –1. Contoh: - Bilangan oksidasi H dalam H 2 O, HCl, dan NH 3 adalah +1 - Bilangan oksidasi H dalam LiH, NaH, dan CaH 2 adalah –1 c. Umumnya unsur O mempunyai bilangan oksidasi = –2, kecuali dalam senyawa peroksida, bilangan oksidasi O = –1 Contoh: - Bilangan oksidasi O dalam H 2 O, CaO, dan Na 2 O adalah –2 - Bilangan oksidasi O dalam H 2 O 2 , Na 2 O 2 adalah –1 d. Unsur F selalu mempunyai bilangan oksidasi = –1. e. Unsur logam mempunyai bilangan oksidasi selalu bertanda positif. Contoh: - Golongan IA logam alkali: Li, Na, K, Rb, dan Cs bilangan oksidasinya = +1 Latihan 4.6 Tugas Kelompok Kimia X SMA 157 - Golongan IIA alkali tanah: Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba bilang- an oksidasinya = +2 f. Bilangan oksidasi ion tunggal = muatannya. Contoh: Bilangan oksidasi Fe dalam ion Fe 2+ adalah +2 g. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa = 0. Contoh: - Dalam senyawa H 2 CO 3 berlaku: 2 biloks H + 1 biloks C + 3 biloks O = 0 h. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam ion poliatom = muatan ion. Contoh: - Dalam ion NH 4 + berlaku 1 biloks N + 4 biloks H = + 1 Tentukan bilangan oksidasi unsur yang digarisbawahi pada senyawa berikut. a. Fe 2 O 3 b. H 2 O 2 c. MnO 4 – Jawab: a. Fe 2 O 3 bilangan oksidasi O = –2 aturan c 2 biloks Fe + 3 biloks O = 0 2 biloks Fe + 3–2 = 0 2 biloks Fe – 6 = 0 2 biloks Fe = +6 biloks Fe = +6 2 biloks Fe = +3 b. H 2 O 2 biloks H = +1 aturan b 2 biloks H + 2 biloks O = 0 2+1 + 2 biloks O = 0 +2 + 2 biloks O = 0 2 biloks O = –2 biloks O = –1 c. MnO 4 – biloks O = –2 aturan c biloks Mn + 4 biloks O = –1 aturan h biloks Mn + 4–2 = –1 biloks Mn – 8 = –1 biloks Mn = –1 + 8 biloks Mn = +7 Tentukan bilangan oksidasi unsur yang digarisbawahi pada senyawa berikut. a. NH 4 + b. H 3 PO 4 c. CuNO 3 2 d. NH 4 NO 2 C o n t o h 4.1 Latihan 4.7 Kimia X SMA 158 Periksalah reaksi berikut ini tergolong reaksi redoks atau bukan. a. CaCO 3 + 2 HCl ⎯⎯ → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O b. Zn + 2 HCl ⎯⎯ → ZnCl 2 + H 2 Jawab: a. CaCO 3 + 2 HCl ⎯⎯ → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Karena tidak ada unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi, maka reaksi tersebut bukan reaksi redoks. b. Zn + 2 HCl ⎯⎯ → ZnCl 2 + H 2 Termasuk reaksi redoks. 1. Tentukan bilangan oksidasi unsur yang digarisbawahi a. HNO 3 f. Ag 2 O b. CuCl 2 g. Mg 3 PO 4 2 c. CaCO 3 h. Na 2 S 2 O 3 d. H 2 S i. K 2 Cr 2 O 7 e. FeCl 3 j. KMnO 4 2. Tentukan reaksi berikut tergolong reaksi redoks atau bukan redoks a. 2 NaOH + H 2 SO 4 ⎯⎯ → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O b. 2 Fe + 6 HCl ⎯⎯ → 2 FeCl 3 + 3 H 2 c. PbNO 3 2 + 2 KI ⎯⎯ → PbI 2 + 2 KNO 3 d. I 2 + H 2 S ⎯⎯ → 2 HI + S 3. Tentukan oksidator, reduktor, hasil oksidasi, dan hasil reduksi pada reaksi redoks berikut. a. Cl 2 + SO 2 + 2 H 2 O ⎯⎯ → 2 HCl + H 2 SO 4 b. 2 Na 2 S 2 O 3 + I 2 ⎯⎯ → 2 NaI + Na 2 S 4 O 6 c. ZnS + 2 HNO 3 ⎯⎯ → ZnSO 4 + N 2 O + H 2 O d. CuO + H 2 ⎯⎯ → Cu + H 2 O +2+4–2 1 –1 +2 –1 +4 –2 +1 –2 +1–1 +2 –1 C o n t o h 4.2 Latihan 4.8 Kimia X SMA 159

C. Reaksi Autoredoks Reaksi Disproporsionasi

Mungkinkah dalam satu reaksi, suatu unsur mengalami reaksi reduksi dan oksidasi sekaligus? Satu unsur dalam suatu reaksi mungkin saja mengalami reaksi reduksi dan oksidasi sekaligus. Hal ini karena ada unsur yang mempunyai bilangan oksidasi lebih dari satu jenis. Reaksi redoks di mana satu unsur mengalami reaksi reduksi dan oksidasi sekaligus disebut reaksi autoredoks reaksi disproporsionasi. Contoh: Cl 2 + 2 KOH ⎯⎯ → KCl + KClO + H 2 O –1 +1 Apakah reaksi berikut termasuk reaksi autoredoks atau bukan? Jelaskan 2 H 2 S + SO 2 ⎯⎯ → 3 S + 2 H 2 O Jawab: Perubahan bilangan oksidasi unsur-unsur pada reaksi tersebut sebagai berikut. 2 H 2 S + SO 2 ⎯⎯ → 3 S + 2 H 2 O –2 +4 Pada reaksi tersebut, H 2 S berfungsi sebagai reduktor sedangkan SO 2 berfungsi sebagai oksidator, sehingga reaksi tersebut termasuk autoredoks. 1. Periksalah reaksi berikut ini tergolong reaksi redoks atau bukan. a. Fe 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 ⎯⎯ → Fe 2 SO 4 3 + 3 H 2 O b. 2 K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 ⎯⎯ → K 2 SO 4 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O 2. Apakah reaksi berikut tergolong reaksi autoredoks atau bukan? Jelaskan Cl 2 + 2 OH – ⎯⎯ → Cl – + ClO – + H 2 O C o n t o h 4.3 reduksi oksidasi Latihan 4.9 reduksi oksidasi Kimia X SMA 160

D. Tata Nama Senyawa Berdasarkan Bilangan Oksidasi

Pada semester I telah kita pelajari tata nama senyawa, sekarang akan kita pelajari tata nama senyawa alternatif menurut IUPAC berdasarkan bilangan oksidasi. Perhatikan tabel berikut ini Tabel 4.3 Beberapa Senyawa dengan Nama Alternatif Berdasarkan Biloks

E. Penerapan Konsep Reaksi Redoks dalam Pengolahan Limbah Lumpur Aktif

Salah satu penerapan konsep reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bidang pengolahan limbah. Prinsip dasar yang dipergunakan adalah teroksidasinya bahan-bahan organik maupun anorganik, sehingga lebih mudah diolah lebih lanjut. Limbah merupakan salah satu pencemar lingkungan yang perlu dipikirkan cara-cara mengatasinya. Untuk menjaga dan mencegah lingkungan tercemar akibat akumulasi limbah yang semakin banyak, berbagai upaya telah banyak dilakukan untuk memperoleh teknik yang tepat dan efisien sesuai kondisi lokal. Berbagai tipe penanganan limbah cair dengan melibatkan mikroorganisme telah dikerjakan di Indonesia, yaitu sedimentasi, kolam oksidasi, trickling fil- ter, lumpur aktif activated sludge, dan septic tank. Pada uraian ini akan kita pelajari salah satu teknik saja, yaitu teknik lumpur aktif activated sludge. Proses lumpur aktif activated sludge merupakan sistem yang banyak dipakai untuk penanganan limbah cair secara aerobik. Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif untuk menyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari air limbah. Lumpur aktif mengandung mikroorganisme aerobik yang dapat mencerna limbah mentah. Setelah limbah cair didiamkan di dalam tangki sedimentasi, limbah dialirkan ke tangki aerasi. Di dalam tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara oksigen untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik. Bakteri yang aktif dalam tangki aerasi adalah Escheri- chia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter, Fla- vobacterium , dan Pseudomonas. Bakter-bakteri tersebut membentuk gum- palan-gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang kemudian mengapung di permukaaan limbah. Rumus Kimia Nama Nama Alternatif Berdasarkan Biloks N 2 O Dinitrogen monoksida NitrogenI oksida N 2 O 3 Dinitrogen trioksida NitrogenIII oksida HClO Asam hipoklorit Asam kloratI HClO 2 Asam klorit Asam kloratIII HClO 3 Asam klorat Asam kloratV HClO 4 Asam perklorat Asam kloratVII Kimia X SMA 161 Kimia di Sekitar Kita Aneka Cara Menghilangkan Zat Berbahaya dalam Air Banyak teknologi digunakan untuk menghilangkan limbah organik dan non- organik pada air baku air minum. Teknologi yang biasa digunakan masyarakat, antara lain biofiltrasi, ultrafiltrasi, air heksagonal, ozon, dan sebagainya. Menurut ahli air, Arie Herlambang, ultrafiltrasi maupun ozon merupakan salah satu teknologi untuk mensterilkan air minum dari bahan-bahan organik dan nonorganik. ‘’Bakteri patogen, senyawa kimia dibunuh melalui sinar ultraviolet kemudian disempurnakan dengan ozon.’’ Melalui teknologi ozon, pengeboran dilakukan sampai ditemukan air tanah. Kemudian alat produksi air bersih dipasangkan di dekat galian yang dilengkapi dengan selang dan pompa. Air tanah yang disedot ke atas langsung diproses melalui alat tersebut, kemudian melalui penyinaran sinar ultraviolet dan ozon. Sedangkan air heksagonal yang saat ini dipasarkan di masyarakat merupakan teknologi air minum menggunakan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik menghasilkan molekul air dengan rangkaian heksagonal segi enam yang identik dengan molekul cairan dalam sel tubuh. Para ahli terapi air berpendapat perbedaan rangkaian molekul mempengaruhi kemampuan penyerapan oleh sel tubuh. Rangkaian molekul mikroheksagonal mudah diserap, sehingga sangat bermanfaat untuk kesehatan. ‘’Namun, air heksagonal ini sangat tergantung dengan elektromagnetik. Apabila medan magnet rusak karena aus atau hal lain, tentunya air itu tidak bisa dibuat heksagonal. Untuk masyarakat padat seperti di Indonesia, teknologi ini kurang efisien,’’ ujar Arie. Teknologi lain adalah biofiltrasi, yaitu menggunakan alat biofiltrasi terbuat dari plastik berbentuk kubus. Alat ini merupakan lembaran-lembaran plastik bergelombang, kemudian disusun berlapis hingga tebal menyerupai kubus. Menurut Arie, untuk keperluan rumah tangga dibutuhkan satu kubik bioflitrasi. ‘’Biofiltrasi merupakan teknologi untuk menyaring limbah organik dan nonorganik yang larut di dalam air. Selama ini orang sibuk mematikan bakteri dan patogen lainnya dengan kaporit, klor, atau oksidator lainnya. Namun, senyawa kimia lainnya masih larut di dalam air. Besi, detergen, nitrit, THMs masih ada di dalam air bersih.’’ Alat tersebut diletakkan di dalam sumber air. Saat air mengalir maka limbah-limbah organik dan nonorganik akan menempel ke biofiltrasi. Alat tersebut bisa digunakan sampai bertahun-tahun lamanya. ‘’Ini upaya untuk mengendalikan penggunaan klor berlebihan. Di samping itu, limbah organik ini nantinya berbentuk lumpur dan bisa dibersihkan suatu saat.’’ Menurut Arie, saat ini instalasi air minum di Cilandak telah menggunakan biofiltrasi tersebut. Diakuinya, harga teknologi biofiltrasi bervariasi. Tergantung dari bahan dan bentuknya, mau yang seperti bola atau bantal. Harganya berkisar dari Rp800 ribu sampai Rp2,8 juta per kubiknya. Namun, biofiltrasi ini jauh lebih