Metode Bilangan Oksidasi Metode Setengah Reaksi

151 Ebbing Gammon, 2009

C. Penentuan Oksidator dan Reduktor dalam Reaksi Redoks

Dalam suatu persamaan reaksi redoks supaya terjadi, satu zat harus menerima elektron dari zat lain. Zat yang menerima elektron disebut agen pengoksidasi yaitu agen yang mengijinkan zat lain untuk menghilangkan elektron dan menjadi teroksidasi. Dengan cara yang sama, zat yang menyediakan elektron dinamakan agen pengoksidasi karena zat tersebut membantu sesuatu yang lain menjadi tereduksi. Secara singkatnya dapat dijelaskan sebagai berikut: Agen pereduksi adalah sebuah zat yang teroksidasi. Agen pengoksidasi merupakan sebuah zat yang tereduksi. Brady, 2012

D. Penyetaraan Reaksi Redoks

1. Metode Bilangan Oksidasi

Prinsip penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode bilangan oksidasi adalah dengan menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan oleh agen pereduksi atau reduktor dan elektron yang diikatkan oleh agen pengoksidasi atau oksidator. Banyaknya elektron yang dilepas atau diterima ditentukan melalui perubahan bilangan oksidsi yang terjadi. Langkah-langkah penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode bilangan oksidasi adalah sebagai berikut. Setarakan reaksi berikut. K 2 Cr 2 O 7 aq + H 2 C 2 O 4 aq + H 2 SO 4 aq → K 2 SO 4 aq + Cr 2 SO 4 3 aq +CO 2 g + H 2 Ol Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut: a. Carilah unsur yang mengalami perubahan oksidasi. K 2 Cr 2 O 7 aq + H 2 C 2 O 4 aq + H 2 SO 4 aq → K 2 SO 4 aq + Cr 2 SO 4 3 aq +CO 2 g + H 2 Ol 152 +1 +6 -2 +1 +3 -2 +1 +6 -2 +1 +6 -2 +3 +6 -2 +4 -2 +1 -2 b. Setarakan jumlah unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi tersebut K 2 Cr 2 O 7 aq + H 2 C 2 O 4 aq + H 2 SO 4 aq → K 2 SO 4 aq + Cr 2 SO 4 3 aq +2CO 2 g + H 2 Ol c. Tentukan jumlah perubahan bilangan oksidasi tersebut. jika jumlah unsur lebih dari satu, kalikan perubahan bilangan oksidasi itu dengan jumlah unsur. K 2 Cr 2 O 7 aq + H 2 C 2 O 4 aq + H 2 SO 4 aq → K 2 SO 4 aq + Cr 2 SO 4 3 aq +2CO 2 g + H 2 Ol d. Setarakan jumlah perubahan bilangan oksidasinya K 2 Cr 2 O 7 aq + H 2 C 2 O 4 aq + H 2 SO 4 aq → K 2 SO 4 aq + Cr 2 SO 4 3 aq +2CO 2 g + H 2 Ol Angka pengalinya digunakan untuk mengalikan koefisien zat

2. Metode Setengah Reaksi

Dalam metode ion-elektron, kita membagi proses oksidasi dan reduksi ke persamaan individual yang disebut setengah-reaksi yang seimbang secara terpisah. Masing-masing setengah-reaksi dibuat untuk mematuhi kriteria baik untuk persamaan ion yang seimbang: kedua atom dan muatan harus seimbang. Kemudian, kita menggabungkan setengah-reaksi yang seimbang untuk mendapatkan persamaan setengan ionik yang sepenuhnya seimbang. Dalam menyeimbangkan setengah-reaksi, kita harus memperhitungkan bahwa bagi banyak reaksi redoks dalam larutan air, H + atau ion OH - memainkan peran penting, seperti halnya molekul air. Misalnya, ketika larutan K 2 Cr 2 O 7 dan FeSO 4 dicampur, keasaman dari oksidasi reduksi oksidasi reduksi 1 x 2 =2 3 x 2 = 6 2 x 3 6 x 1 153 campuran menurun sebagai ion dikromat, Cr 2 O 7 2- , mengoksidasi Fe 2+ Gambar 6.2. Hal ini karena reaksi akan menggunakan H + sebagai reaktan dan menghasilkan H 2 O sebagai produk. Dalam reaksi lainnya, OH dikonsumsi, sementara di yang lain, H 2 O adalah reaktan. Fakta lain adalah bahwa dalam banyak kasus produk atau bahkan reaktan dari reaksi redoks akan berbeda tergantung pada keasaman dari larutan. Sebagai contoh, dalam larutan asam, MnO 4 - Dikurangi dengan Mn 2+ ion, tetapi dalam larutan netral atau sedikit basa, produk reduksi larut yang MnO 2 . Karena faktor-faktor ini, reaksi redoks umumnya dilakukan dalam larutan yang mengandung baik asam atau basa berlebih, sehingga sebelum kita dapat menerapkan metode ion-elektron, kita harus tahu apakah reaksi terjadi dalam asam atau larutan basa. Secara umum langkah metode penyetaraan setengah reaksi reduksi dan oksidasi adalah sebagai berikut: a. Suasana asam Langkah-langkah penyetaraan reaksi redoks dalam suasana asam adalah sebagai berikut. 1. Menuliskan semua bilangan oksidasi atom-atom unsur yang terlibat dalam reaksi. 2. Menuliskan setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi secara terpisah. 3. Menyetarakan jumlah atom yang teroksidasi dan tereduksi. 4. Menyetarakan jumlah atom oksigen dengan cara menambahkan molekul H 2 O pada ruas yang kekurangan atom oksigen. 5. Menyetarakan jumlah hidrogen dengan menambahkan H + pada ruas yang kekurangan atom H. 6. Menyetarakan jumlah muatan ruas kiri dan ruas kanan dengan menambahkan elektron di ruas yang jumlah muatannya lebih besar. 7. Menjumlahkan setengah reaksi oksidasi dengan setengah reaksi reduksi. Contoh soal : Reaksi yang dideskripsikan oleh persamaan 2 berikut digunakan untuk menentukan konsentrasi ion sulfit dalam air limbah dari pabrik kertas. Tulislah persamaan yang setara untuk reaksi pada larutan asam ini. SO 3 2- aq + MnO 4 - aq → SO 4 2- aq + Mn 2+ aq 2 154 Penyelesaian Langkah 1 .Tulislah persamaan setengah berdasarkan spesies yang menjalani oksidasi dan reduksi. BO sulfur naik dari +4 pada SO 3 2- menjadi +6 pada SO 4 2- . BO Mn turun dari +7 pada MnO 4 - menjadi +2 pada Mn 2+ . Persamaan setengahnya adalah SO 3 2- aq → SO 4 2- aq MnO 4 - aq → Mn 2+ aq Langkah 2 . Setarakan banyaknya atom pada setiap persamaan setengah dengan urutan sebagai berikut:  Atom selain H dan O  Atom O dengan menambahkan H 2 O dengan koefisien yang sesuai  Atom H dengan menambahkan H + dengan koefisien yang sesuai Atom lain S dan Mn sudah setara dalam persamaan setengah. Untuk menyetarakan atom O, kita tambahkan satu molekul H 2 O di kiri sisi persamaan setengah pertama dan empat di sisi kanan persamaan setengah kedua. SO 3 2- aq + H 2 O l → SO 4 2- aq MnO 4 - aq → Mn 2+ aq + 4 H 2 O l Untuk menyetarakan atom H, kita tambahkan dua ion H + di sisi kanan persamaan setengah pertama dan delapan di sisi kiri persamaan setengah kedua. SO 3 2- aq + H 2 O l → SO 4 2- aq + 2 H + aq MnO 4 - aq + 8 H + aq → Mn 2+ aq + 4 H 2 O l Langkah 3 . Setarakan muatan listrik pada setiap persamaan setengah. Tambahkan sejumlah elektron seperlunya untuk menyamakan muatan listrik pada kedua sisi persamaan setengah. Dengan melakukan ini anda akan melihat bahwa persamaan setengah yang elektronnya muncul di sisi kanan adalah persamaan setengah oksidasi. Persamaan setengah lainnya dengan elektron pada sisi kiri adalah persamaan setengah reduksi. Oksidasi : SO 3 2- aq + H 2 O l → SO 4 2- aq + 2 H + aq + 2 e - muatan netto pada setiap sisi, -2 155 Reduksi : MnO 4 - aq + 8 H + aq + 5 e - → Mn 2+ aq + 4 H 2 O l muatan netto pada setiap sisi, +2 Langkah 4 . Dapatkan persamaan redoks keseluruhan dengan menggabungkan kedua persamaan setengah. Kalikan persamaan setengah oksidasi dengan 5 dan persamaan setengah reduksi dengan 2. Ini menghasilkan 10 e - pada setiap sisi persamaan keseluruhan. Suku- suku ini saling meniadakan. Elektron tidak boleh muncul pada persamaan akhir. Keseluruhan: 5 SO 3 2- aq + 5 H 2 O l → 5 SO 4 2- aq + 10 H + aq + 10 e - 2 MnO 4 - aq + 16 H + aq + 10 e - → 2Mn 2+ aq + 8 H 2 O l 5 SO 3 2- aq + 2 MnO 4 - aq + 5 H 2 O l + 16 H + aq → 5 SO 4 2- aq + 2Mn 2+ aq +8 H 2 O l + 10 H + aq Langkah 5 .Sederhanakan. Persamaan keseluruhan tidak boleh mengandung spesies yang sama di kedua sisi. Kurangkan 5 H 2 O dari setiap sisi persamaan pada langkah 4. Ini menyisakan 3 H 2 O di kanan. Juga dikurangkan 10 H + dari setiap sisi, menyisakan 6 H + di kiri. 5 SO 3 2- aq + 2 MnO 4 - aq + 6 H + aq → 5 SO 4 2- aq + 2Mn 2+ aq +3 H 2 O l Langkah 6 . Verifikasi. Cek persamaan keseluruhan untuk memastikan persamaan ini sudah setara dalam hal banyaknya atom dan muatan listrik. Contohnya tunjukkan bahwa pada persamaan setara dari langkah 5, muatan netto pada setiap sisi persamaan adalah -6. 6 x 2- + 2 x 1- + 6 x 1+ = 5 x 2- + 2 x 2+ = -6 b. Suasana Basa 1. Menuliskan semua bilangan oksidasi atom-atom unsur yang terlibat dalam reaksi. 2. Menuliskan setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi secara terpisah. 3. Menyetarakan jumlah atom yang teroksidasi dan tereduksi. 4. Menyetarakan jumlah atom oksigen dengan cara menambahkan OH - pada ruas yang kekurangan atom oksigen. 156 5. Menyetarakan jumlah hidrogen dengan menambahkan H 2 O pada ruas yang kekurangan atom H. 6. Menyetarakan jumlah muatan ruas kiri dan ruas kanan dengan menambahkan elektron di ruas yang jumlah muatannya lebih besar. 7. Menjumlahkan setengah reaksi oksidasi dengan setengah reaksi reduksi. Contoh soal : Setarakan persamaan untuk reaksi yang ion sianidanya teroksidasi menjadi ion sianat oleh ion permanganate dalam larutan basa dan permanganate sendiri tereduksi menjadi MnO 2 s. MnO 4 - aq + CN - aq → MnO 2 s + OCN - aq Penyelesaian: Reaksi setengah dan reaksi keseluruhan mula-mula diperlakukan seolah-olah terjadi dalam suasana asam dan akhirnya persamaan keseluruhan disesuaikan mejadi larutan basa. Langkah 1 . Tuliskan persamaan setengah untuk reaksi setengah oksidasi dan reduksi dan setarakan atom Mn, C dan N. MnO 4 - aq → MnO 2 s CN - aq → OCN - aq Langkah 2. Setarakan atom O dan atom H pada persamaan setengah. Tambahkan H 2 O dan atau H + seperlunya. Pada persamaan setengah MnO 4 - ada empat O di kiri dan dua di kanan. Penambahan 2 H 2 O menyetarakan O di kanan. Berhubung sekarang ada empat H di kanan, kita perlu menambahkan 4 H + di kiri untuk menyetarakannya. Pada persamaan setengah CN - ada satu O di kanan tetapi tidak ada satu pun di kiri sehingga H 2 O harus ditambahkan di kiri dan 2 H + di kanan. MnO 4 - aq + 4H + aq → MnO 2 s + 2 H 2 O l CN - aq + H 2 O l → OCN - aq + 2H + aq 157 Langkah 3. Setarakan muatan listrik pada persamaan setengah dengan cara menambahkan sejumlah elektron yang benar. Reduksi : MnO 4 - aq + 4H + aq + 3 e - → MnO 2 s + 2 H 2 O l Oksidasi : CN - aq + H 2 O l → OCN - aq + 2H + aq + 2 e - Langkah 4. Gabungkan persamaan setengah untuk mendapatkan persamaan redoks keseluruhan. Kalikan persamaan setengah reduksi dengan dua dan persamaan setengah oksidasi dengan tiga untuk mendapatkan 6 e - yang sama di setiap persamaan setengah. Lakukan peniadaan yang benar untuk 2H + dan H 2 O. 2MnO 4 - aq + 8H + aq + 6 e - → 2MnO 2 s + 4 H 2 O l 3 CN - aq + 3 H 2 O l → 3 OCN - aq + 6H + aq + 6 e - Keseluruhan : 2MnO 4 - aq + 3CN - aq + 2H + aq → 2MnO 2 s +3OCN - aq + H 2 Ol Langkah 5. Ubahlah dari medium asam ke medium basa dengan menambahkan 2OH - pada kedua sisi persamaan keseluruhan; gabungkan 2H + dan 2OH - membentuk 2 H 2 O dan sederhanakanlah. 2MnO 4 - aq + 3CN - aq + 2H + aq + 2OH - a q→ 2MnO 2 s +3OCN - aq + H 2 Ol + 2OH - aq 2MnO 4 - aq + 3CN - aq + 2 H 2 Ol → 2MnO 2 s +3OCN - aq + H 2 Ol + 2OH - aq Kurangkan satu molekul H 2 O dari setiap sisi untuk mendapatkan persamaan redoks keseluruhan yang setara untuk reaksi 1. 2MnO 4 - aq + 3CN - aq + 2 H 2 Ol → 2MnO 2 s +3OCN - aq + H 2 Ol + 2OH - aq Langkah 6 . Verifikasi. Cek persamaan keseluruhan akhir untuk memastikan sudah setara dalam hal banyaknya atom maupun muatan listrik. Contohnya tunjukkan bahwa persamaan yang setara dari langkah 5, muatan netto pada setiap sisi persamaan adalah -5. 158

E. Penerapan Reaksi Redoks Dalam Kehidupan Sehari-hari