3 redoks dan elektrokimia

Sulist yani, M. Si.
sulist yani@uny. ac. id

 Reaksi

oksidasi: perubahan kimia suat u
spesies (at om, unsur, molekul) melepaskan
elekt ron.
Cu → Cu2+ + 2e
 Reaksi reduksi: perubahan kimia suat u
spesies (at om, unsur, molekul) menangkap
elekt ron.
F + 2e → 2F Reaksi oksidasi-reduksi selalu berj alan
serempak sehingga j umlah elekt ron yang
dilepas harus sama dengan j umlah elekt ron
yang dit angkap.

Keadaan oksidasi-reduksi dapat diket ahui dari
bilangan oksidasi, yait u muat an list rik at om it u
yang dihit ung menurut suat u kaidah t ert ent u.
 Kaidah dasar keadaan oksidasi

- Dalam senyawa ion biner: keadaan oksidasi
adalah muat an per at om.
cont oh: PbCl 2 ;
Pb memiliki muat an +2 sehingga biloksnya +II
Cl memiliki muat an -1 sehingga biloksnya -I
- Dalam senyawa kovalen at au ion: elekt ron yang
t erlibat dalam pembent ukan ikat an t idak
sepenuhnya diberikan dari unsur yang sat u ke
unsur yang lain, t et api menj adi milik bersama
bagi at om yang saling berikat an.




Biloks unsur bebas = nol



Biloks hidrogen dalam senyawa +I kecuali dalam senyawa hidrida
logam = -I.

Cont oh: NH3, N lebih elekt ronegat if daripada H sehingga semua
elekt ron ikat an diberikan pada N. Biloks N = -3 ; H = +1.
CaH2, Ca kurang elekt ronegat if daripada H sehingga semua
elekt ron ikat an diberikan pada H. Biloks Ca = +2 ; H = -1.



Biloks O dalam senyawa umumnya –2 kecuali dalam peroksida =
-1.



Hasil penj umlahan biloks + dan biloks – dalam suat u molekul at au
senyawa = nol.



Hasil penj umlahan biloks + dan biloks – dalam seluruh at om unt uk
set iap ion sama dengan muat an ion it u sendiri.
Cont oh: H2SO4: 2H+ dan SO42biloks H = +1; biloks S = +6 ; biloks O = -2


1. Met ode Bilangan Oksidasi
Cont oh: Reaksi ant ara kalium permanganat dengan nat rium sulf it
dengan adanya asam sulf at akan membent uk kalium sulf at , mangan(II)
sulf at , nat rium sulf at , dan air.
Langkah 1
Kalium permanganat + nat rium sulf it + asam sulf at → kalium sulf at +
mangan(II) sulf at + nat rium sulf at + air
Langkah 2
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O
Langkah 3
+1 +7 -2

2(+1) +4 3(-2)

+1 +6 4(-2)

2(+1)+6 4(-2)

+2 +6 4(-2)


2(+1) +6 4(-2)

2(+1) -2

KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O

Langkah 4
Tulislah persamaan parsial dari reaksi oksidasi dan reduksinya
Oksidasi: S+4 → S+6 + 2e
x5
Reduksi: Mn+7 + 5e → Mn +2
x2
Langkah 5
Melet akkan koef isien di depan pereaksi-produk yang
mengandung unsur-unsur it u dalam persamaan reaksi
keseluruhan. Banyaknya elekt ron pada oksidasi sama dengan
pada reduksi
2KMnO4 + 5Na2SO3 + ?H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + ?H2O
Langkah 6

Spesies t ersisa (H2SO4 dan H2O) dit ent ukan oleh banyaknya mol
spesies yang diperlukan unt uk memberimbangkan persamaan.
Di sebelah kanan ada 8 S sehingga di sebelah kiri diberi koef isien 3
pada H2SO4.
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + ?H2O
- Jumlah at om O dan at om H diset arakan. At om O di sebelah kiri ada
35 sedangkan di sebelah kanan ada 32 t idak t ermasuk H2O. At om H
di sebelah kiri ada 6. Agar set ara persamaan menj adi:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O

2. Met ode Ion Elekt ron
Met ode ion elekt ron dipusat kan pada part ikel-part ikel yang diduga benarbenar ada dalam larut an dan berperan sert a dalam berlangsungnya
reaksi.
Cont oh: Reaksi ant ara nat rium bikromat dan asam klorida menghasilkan
nat rium klorida, kromium(III) klorida, air, dan klor.
Langkah 1
Nat rium bikromat + asam klorida → nat rium klorida + kromium(III)
klorida + air + klor
Langkah 2
Na2Cr 2O7 + HCl → NaCl + CrCl 3 + H2O + Cl 2

Langkah 3
Tuliskan bent uk ion unt uk t iap zat
2Na+ + Cr 2O72- + H+ + Cl - → Na+ + Cl - + Cr 3+ + 3Cl - + H2O + Cl 2
Langkah 4
Tuliskan biloks masing-masing ion
+1

2Na+ +

+6 7(-2)
Cr 2O72-

+

(+1)
H+

-1

+1


-1

+3

-1

+1 -2

0

+ Cl - → Na+ + Cl - + Cr 3+ + 3Cl - + H2O + Cl 2

Ion-ion yang mengalami perubahan biloks
2(+6) -2

-1

Cr 2O72- + Cl reduksi


+3

0

→ Cr 3+ + Cl 2
oksidasi

Langkah 5
Menyet arakan masing-masing j umlah at om dan muat annya
Reaksi reduksi
Cr 2O72- → 2Cr 3+ + 7H2O
Cr 2O72- + 14H+ → 2Cr 3+ + 7H2O
Kemudian j umlah muat an dengan cara memberikan sej umlah elekt ron
pada ruas kiri.
Cr 2O72- + 14H+ + 6e
(-2)

+

(+14)


+

Reaksi oksidasi
2Cl - → Cl 2
2Cl - → Cl 2 + 2e
(-2)

=

0

+

(-2)

(-6)

→ 2Cr 3+ + 7H2O
=


(+6)

+

0

Langkah 6
Menj umlahkan persamaan oksidasi dengan persamaan reduksi sekaligus
menyamakan j umlah elekt ron yang dilepas dengan j umlah elekt ron yang
dit erima.
Cr 2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr 3+ + 7H2O
2Cl - → Cl 2 + 2e

x1
x3

Cr 2O72- + 14H+ + 6Cl - + 6e → 2Cr 3+ + 7H2O + 3Cl 2 + 6e
Fakt or di sebelah kanan yang sama dengan f akt or di sebelah kiri saling
meniadakan, sehingga diperoleh:

Cr 2O72- + 14H+ + 6Cl - → 2Cr 3+ + 7H2O + 3Cl 2
Langkah 6
Persamaan keseluruhan yang berimbang adalah:
Na2Cr 2O7 + 14HCl → 2CrCl 3 + 7H2O + 2NaCl + 3Cl 2




-

-

-



Sel gavani merupakan suat u rangkaian dimana zat -zat di
dalamnya mengalami reaksi oksidasi-reduksi yang berlangsung
secara spont an.
Syarat -syarat sel galvani
Bahan pengoksidasi dan pereduksi t idak t erj adi kont ak f isik sat u
sama lain, t et api t erdapat pada kompart emen t erpisah yang
disebut set engah sel. Tiap set engah sel t erdiri dari elekt roda dan
larut an.
Bahan pengoksidasi dan pereduksi dalam set engah sel dapat
berupa elekt roda at au zat padat yang diendapkan pada elekt roda
at au gelembung gas di sekit ar elekt roda at au zat t erlarut dalam
larut an di mana elekt roda berada.
Larut an kedua set engah sel dihubungkan dengan j embat an garam
sehingga ion dapat bergerak di ant ara keduanya. Jembat an
garam berupa elekt rolit , misalnya t embaga sulf at , seng sulf at ,
kalium sulf at , nat rium klorida, kalium klorida, dan kalium nit rat .
Cont oh reaksi sel galvani:
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
o

ε red Zn = -0,76 V
εored Cu = +0,34 V

Zn

Cu

Zn 2+

Cu 2+

SO42-

SO42-

Penat aan dua set engah sel memungkinkan:
1. Aliran elekt ron melalui suat u penghant ar
dari at om Zn ke ion t embaga
2. Dif usi ion + dan ion – sehingga larut an
t et ap net ral bahkan di dekat logam
sekalipun.

Elekt roda yang t erj adi reaksi oksidasi disebut anoda.
Elekt roda yang t erj adi reaksi reduksi disebut kat ida.
Pot ensial Sel
Suat u reaksi di dalam sebuah sel Volt a dirumuskan:
anode; ion-ion dalam larut an / / ion-ion dalam larut an; kat ode
Cont oh: Zn; Zn 2+/ / Cu 2+; Cu
Jembat an garam

Sebuah sel menggunakan elekt roda plat ina dan reaksi keseluruhan:
H2 + Cl 2 → 2HCl
Persamaan reaksi sel Volt a dit ulis: Pt ; H2; H+ / / Cl - ; Cl 2; Pt
Volt ase st andar sel:

εo = εooks + εored



Walt her Nerst , ahli kimia f isika pada t ahun 1889
mengemukakan hubungan pot ensial sel eksperimen dengan
pot ensial sel st andar.
ε sel = εosel – (RT/ nF) ln Q
R = t et apan gas, 8, 314 JK-1mol -1
T = t emperat ur mut l ak
n = banyaknya mol el ekt ron
F = bil angan Faraday, 96500 Cmol -1
Q = t et apan keset imbangan

Pada 25oC (29 K) dan mengkonversi ln ke log, maka persamaan Nerst
menj adi:

ε sel = εosel – (0, 0591/ n) log Q


Pada reaksi sel: pA + qB → rC + sD
Q = [ C] r [ D] s / [ A] p [ B] q

 Elekt rolisis

adalah penguraian zat -zat dalam
larut an asam, basa, garam, leburan dari
basa, sert a garam yang dipanaskan akibat
dilalui oleh arus list rik.

 Elekt rolisis

merupakan kebalikan dari sel
volt a. Pada sel volt a, suat u proses kimia
menghasilkan arus list rik, sedangkan pada
elekt rolisis arus list rik dari luar sel
mengakibat kan t erj adinya reaksi kimia.

1

mol elekt ron = 1 Faraday = 96500

 Hukum

Faraday I

Jumlah zat yang t erj adi/ t erlepas pada t iap-t iap elekt roda
berbanding lurus dengan j umlah list rik yang mengalir
melalui larut an selama elekt rolisis.
G = e . I . t at au G = (Mr/ nF) . I . T
Ket erangan:
G = massa zat dalam gram (g)
I = kuat arus dalam ampere (A)
t = wakt u dalam det ik (s)
e = massa ekivalen
F = bilangan Faraday = 96500 Cmol -1
n = nomor oksidasi dari ion bersangkut an



Hukum Faraday II
Bila sej umlah list rik t ert ent u dialirkan melalui beberapa
larut an elekt rolit maka j umlah berat zat yang t erj adi
berbanding lurus dengan berat ekivalennya.
Cont oh: Pada elekt rolisis larut an CuSO4, AgNO3, HCl, maka
BE Cu : BE Ag : BE H

Reaksi Redoks pada Proses Elekt rolisis
1) Reaksi reduksi pada katode
Ion posit if akan mengalami reduksi pada kat ode, kecuali kat ion yang
berasal dari logam IA, IIA, Al dan Mn dalam bent uk larut an air t idak akan
mengalami reduksi, melainkan H2O yang t ereduksi menj adi H2 dan OH- .
Ion logam IA, IIA, Al, dan Mn akan mengalami reduksi apabila berbent uk
lelehan.
2H2O (l) + 2e → H2(g) + 2OH2) Reaksi oksidasi pada anode
Tidak selamanya ion negat if mengalami oksidasi pada anode. Jika
elekt rode anode t erbuat dari logam akt if (selain logam Pt , Au, dan C)
yang mengalami oksidasi adalah elekt rode t ersebut .
Pada elekt rode inert dan ion negat if mengandung O sepert i SO42- , NO3- ,
dan PO43- maka yang mengalami oksidasi adalah air.
2H2O (l) → 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e

Korosi
-Korosi adalah perubahan suat u logam menj adi senyawanya.
- Dari t eori elekt rokimia, suat u logam mengalami korosi j ika pada
permukaan logam t erdapat lapisan-lapisan yang bert indak sebagai anode
dan lapisan lain bert indak sebagai kat ode.
Fe → Fe 2+ + 2e
- Reaksi reduksi dalam suasana asam: 2H+ + 2e → H2
- Reaksi reduksi dalam suasana basa: H2O + 1/ 2O2 + 2e → 2OHIon Fe 2+ kemudian bereaksi dengan ion-ion OH- : Fe 2+ + OH- → Fe(OH) 2
Fe(OH) 2 + 1/ 2O2 → H2O + Fe 2O3. H2O (endapan coklat )
Fakt or-f akt or yang mempengaruhi korosi: lingkungan, aspek f isik,
met alurgi dari logam yang mengalami korosi.