2.1 Penyetaraan Reaksi Redoks - Bab 2 Reaksi Redoks dan Elektrokimia

BAB 2 REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

2.1 Penyetaraan Reaksi Redoks

  PENYETARAAN REAKSI REDOKS Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

  Metode Bilangan Oksidasi

1. Tuliskan kerangka dasar reaksi, yaitu reduktor dan hasil oksidasinya serta oksidator dan hasil reduksinya.

  3. Tentukan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari oksidator dan jumlah pertambahan bilangan oksidasi dari reduktor. Dalam hal ini yang dimaksud dengan ”jumlah penurunan bilangan oksidasi” atau

”jumlah pertambahan bilangan oksidasi” adalah

hasil kali antara jumlah atom yang terlibat dengan perubahan bilangan oksidasinya.

4. Samakan jumlah perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberi koefisien yang sesuai.

  

Metode Setengah Reaksi (Ion-Elektron)

Suasana Larutan Asam

  

Langkah 1

Tulislah kerangka dasar dari setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi secara

  Langkah 2

Masing-masing setengah reaksi disetarakan dengan

urutan sebagai berikut.

  a. Setarakan atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi (biasanya ialah unsur selain oksigen dan hidrogen).

b. Setarakan oksigen dengan menambahkan molekul

  2 air (H O).

  

Langkah 3

Samakan jumlah elektron yang diserap pada

setengah reaksi reduksi dengan jumlah elektron

yang dibebaskan pada setengah reaksi oksidasi

dengan cara memberi koefisien yang sesuai, kemudian jumlahkanlah kedua setengah reaksi

  Suasana Larutan Basa

Penyetaraan reaksi redoks dalam suasana

basa dapat dilakukan dengan cara yang

sama seperti dalam suasana asam, tetapi

ion H+ kemudian harus dihilangkan.

  Cara menghilangkan ion H+ tersebut dengan menambahkan ion OH– pada

  Reaksi Redoks Spontan Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang berlangsung serta-merta.

  Contohnya adalah reaksi antara logam zink dengan larutan tembaga(II) sulfat.

  Sementara itu, reaksi kebalikannya tidak terjadi.

  Susunan Sel Volta 2+

  Logam zink dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Zn 2+

sementara sepotong logam tembaga dicelupkan dalam larutan ion Cu .

  Logam zink akan larut sambil melepas dua elektron.

  Elektron yang dibebaskan tidak memasuki larutan tetapi tertinggal pada logam zink itu. Elektron tersebut selanjutnya akan mengalir ke logam tembaga melalui

  Sel Volta Anode → terjadi oksidasi

  Katode → terjadi reduksi

  Notasi Sel Volta

  Susunan suatu sel volta dinyatakan dengan suatu notasi singkat yang disebut diagram sel.

  a. Anode biasanya digambarkan di sebelah kiri, sedangkan katode di sebelah kananpada anode terjadi oksidasi Zn menjadi Zn .

  2+

  Potensial Elektrode Standar (E ⁰)

  Potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode (M) dengan elektrode hidrogen disebut potensial

elektrode itu dan dinyatakan dengan lambang E.

  Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar,

  

 Elektrode yang lebih mudah mengalami

reduksi dibandingkan terhadap elektrode hidrogen mempunyai potensial elektrode bertanda positif (diberi tanda positif), sedangkan elektrode yang lebih sukar mengalami reduksi diberi tanda negatif.

   Potensial elektrode sama dengan

  Potensial Sel Katode adalah elektrode yang mempunyai

harga E° lebih besar (lebih positif), sedangkan

  Contoh

Tentukanlah E°sel yang disusun dari kedua elektrode

itu.

  Jawab:

  Potensial sel adalah selisih potensial katode dengan anode.

  Potensial Reaksi Redoks

  Deret Keaktifan Logam (Deret Volta) Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektrode standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta.

  Semakin kiri kedudukan suatu logam dalam deret volta,

• logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron),  logam merupakan reduktor yang semakin kuat. Sebaliknya, semakin kanan kedudukan logam dalam deret volta,

•  logam semakin kurang reaktif (semakin sukar melepas elektron),

  Ak i

  Sel aki terdiri atas anode Pb (timbel = timah hitam) dan

  2 katode PbO (timbel(IV) oksida).

  Keduanya merupakan zat padat, yang dicelupkan dalam larutan

  

Baterai Kering (Sel

Leclanche)

  Baterai Alkalin

  

Susunan Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis terdiri dari sebuah wadah, elektrode, elektrolit, dan sumber arus searah dengan susunan seperti gambar berikut.

  Reaksi-reaksi Elektrolisis Reaksi elektrolisis terdiri dari reaksi katode,

yaitu reduksi, dan reaksi anode, yaitu oksidasi.

a. Spesi yang mengalami reduksi di katode

  

adalah spesi yang potensial reduksinya

paling besar.

  

Reaksi-reaksi di

Katode (Reduksi) Reaksi di katode bergantung pada jenis kation dalam larutan. Jika kation berasal

dari logam-logam aktif (logam golongan IA,

  IIA, Al atau Mn), yaitu logam-logam yang potensial standar reduksinya lebih kecil

  Reaksi-reaksi di Anode (Oksidasi)

  Jika anode tidak terbuat dari Pt, Au atau grafit, maka anode itu akan teroksidasi.

  Elektrode Pt, Au, dan grafit (C) digolongkan sebagai elektrode inert (sukar bereaksi).

  Jika anode terbuat dari elektrode inert, maka reaksi anode bergantung pada jenis anion dalam larutan.

• – 2– 2– 2–

  Anion sisa asam oksi seperti SO 4 , NO , PO 4 , dan F , mempunyai

  Hukum-hukum Faraday Hukum Faraday 1

“Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G)

berbanding lurus dengan jumlah listrik yang digunakan (Q)”.

  

G ≈ Q

Jumlah muatan listrik (Q) sama dengan hasil kali dari

  Hukum Faraday 2 "Massa zat yang dibebaskan pada elektrolisis (G) berbanding lurus dengan massa ekivalen zat itu (ME)".

  

G ≈ ME

Penggabungan hukum Faraday I dan II menghasilkan

persamaan sebagai berikut.

  Faraday menemukan harga k = 1 96.500 Jadi, G = k × i × t × ME dapat dinyatakan sebagai berikut.

  dengan, G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram) i = kuat arus (dalam ampere) t = waktu (dalam detik)

  Stoikiometri Reaksi Elektrolisis

  Stoikiometri reaksi elektrolisis didasarkan pada anggapan bahwa arus listrik adalah aliran elektron. Muatan listrik dari 1 mol elektron adalah 96.500 coulomb. Jumlah muatan dari 1 mol elektron ini sama dengan tetapan Faraday (1 F).

1 F ≡ 1 mol elektron ≡ 96.500 coulomb

  Hubungan kuat arus dan waktu dengan jumlah mol

  Penggunaan Elektrolisis dalam Industri

  Dapat disebutkan tiga bidang industri yang menggunakan elektrolisis, yaitu produksi zat, pemurnian logam, dan penyepuhan.

a. Produksi Zat

  Banyak zat kimia dibuat melalui elektrolisis, misalnya logam-logam

alkali, magnesium, aluminium, fluorin, klorin, natrium hidroksida,

natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida.

  Korosi Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tak dikehendaki.

a. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi.

  b. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi,

bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana

besi mengalami oksidasi.

  Cara-cara Mencegah Korosi Besi 1) Mengecat

  Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.

2) Melumuri dengan oli atau gemuk Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin.

  Oli dan gemuk mencegah kontak besi dengan air.

  4) Tin plating (pelapisan dengan timah)

  Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut electroplating.

  5) Galvanisasi (pelapisan dengan zink)

  Pipa besi, tiang telpon, badan mobil, dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink.