Konsep reaksi redoks (oksidasi-reduksi) sangat penting dalam menjelaskan berbagai proses kimia yang terjadi di alam semesta. Di dalam reaksi oksidasi reduksi terdiri dari konsep penggabungan dan pelepasan oksigen, konsep bilangan oksidasi dan konsep pelepasan serta pengikatan elektron.
Pengertian Reaksi Redoks (Oksidasi-Reduksi)
Reaksi redoks (oksidasi-reduksi) merupakan salah satu jenis reaksi kimia yang paling penting untuk dipahami sebelum membahas reaksi kimia lebih lanjut. Reaksi redoks terdiri dari reaksi oksidasi dan reduksi yang satu sama lain tidak dapat dipisahkan karena reaksi oksidasi selalu melibatkan reaksi reduksi.
Reaksi reduksi berlangsung secara simultan (bersamaan) dengan reaksi oksidasi. Reaksi redoks terjadi di kehidupan sehari-hari dan juga bermanfaat dalam berbagai aktivitas industri.
Contoh reaksi redoks adalah reaksi pembakaran, perkaratan logam, respirasi, proses pengolahan limbah dengan metode lumpur aktif hingga proses pengolahan bijih logam.
Pada mulanya, reaksi oksidasi serta reduksi digunakan untuk menjelaskan reaksi pengikatan serta pelepasan oksigen. Namun istilah ini kemudian berkembang untuk menjelaskan proses serah-terima elektron serta perubahan bilangan oksidasi.
Konsep Reaksi Redoks (Oksidasi–Reduksi) sebagai Proses Pengikatan dan Pelepasan Oksigen
Konsep oksidasi dan reduksi berkaitan dengan oksigen yakni oksidasi adalah proses penggabungan atau pengikatan dengan atom oksigen sementara reduksi adalah proses pelepasan dari atom oksigen. Sumber oksigen dari reaksi oksidasi disebut sebagai oksidator.
Di bawah ini adalah contoh dari reaksi oksidasi-reduksi dengan sumber oksigen atau oksidator merupakan udara.
a. Perkaratan logam seperti besi (Fe)
4Fe (s) + 3O2 (g) → 2 Fe2O3 (s)
b. Oksidasi glukosa di dalam tubuh
C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l)
c. Pembakaran gas alam atau metana (CH4)
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
Sumber oksigen tidak harus dalam bentuk gas oksigen seperti udara namun bisa juga berasal dari sumber zat padat seperti KClO3.
3S (s) + 2 KClO3 (s) → 2 KCl (s) + 3 SO2 (g)
Konsep Reaksi Redoks (Oksidasi–Reduksi) sebagai Proses Pengikatan dan Pelepasan
Setelah semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, maka pengertian mengenai reaksi redoks (oksidasi-reduksi) pun semakin meluas tidak hanya berbicara mengenai proses perpindahan oksigen namun juga elektron.
Setelah semakin dipahaminya konsep struktur atom, maka konsep oksidasi-reduksi pun bisa dijelaskan terkait proses pengikatan dan pelepasan elektron. Pada reaksi perpindahan elektron, berlaku pihak yang disebut oksidator yakni zat yang mengikat elektron atau mengalami reduksi.
Sementara reduktor adalah zat yang melepas elektron atau mengalami oksidasi. Dengan demikian, seluruh proses kimia yang di dalamnya terjadi pelepasan elektron disebut sebagai reaksi oksidasi.
Contoh reaksi redoks yang melibatkan pelepasan dan penerimaan elektron pada reaksi antara logam magnesium dengan asam yang menghasilkan ion Magnesium (Mg²+). Berikut adalah persamaan reaksinya:
Mg (s) + H+ (aq)→ Mg²+ (aq) + H2 (g)
Pada reaksi di atas dapat disimpulkan bahwa atom magnesium yang berubah menjadi ion Magnesium menunjukkan bahwa atom tersebut melepaskan elektron: Mg (s) → Mg²+ (aq) + 2 eˉ. Sehingga Mg merupakan reduktor yang mengalami oksidasi karena melepaskan elektron.
Sementara ion hidrogen, dari H+ (aq)menjadi H2 (g) menunjukkan bahwa H+ mengikat elektron yang dilepaskan oleh reduktor yakni Mg. Reaksi yang terjadi: 2 H+ (aq) + 2 eˉ → H2 (g)
Konsep Reaksi Redoks (Oksidasi–Reduksi) sebagai Pertambahan dan Penurunan Bilangan Oksidasi
Kelemahan konsep reaksi redoks sebelumnya adalah sulitnya dalam menentukan atom mana yang melepaskan elektron dan menerima elektron jika melibatkan spesi yang lebih rumit. Pada spesi yang lebih rumit, maka konsep redoks yang digunakan adalah redoks sebagai perubahan bilangan oksidasi.
Bilangan oksidasi dari unsur menunjukkan kemampuan dari unsur tersebut untuk berikatan. Bilangan oksidasi juga menggambarkan peranan elektron pada suatu molekul.
Pada konsep reaksi redoks yang melibatkan bilangan oksidasi, maka oksidasi terjadi apabila ada penambahan bilangan oksidasi sementara reduksi terjadi pada penurunan bilangan oksidasi.
Oksidator pada konsep ini adalah unsur yang mengalami penurunan bilangan oksidasi. Reduktor adalah unsur yang mengalami pertambahan bilangan oksidasi.
Penyetaraan Reaksi Redoks (Oksidasi-Reduksi)
- Bilangan Oksidasi
Aturan dalam menentukan bilangan oksidasi unsur yakni:
- Bilangan oksidasi untuk atom unsur bebas bernilai 0 yakni unsur dalam satuan rumus seperti H2, O2, S8, P4, N2, Mg, Al, Fe, dan Na.
- Bilangan oksidasi hidrogen pada senyawa bernilai +1 seperti NH3, HCl, H2SO4. Pada hidrida logam nilai bilangan oksidasi hidrogen adalah -1.
- Bilangan oksidasi Oksigen umumnya -2 kecuali pada peroksida seperti Na2O2, H2O2, BaO2 adalah -1.
- Bilangan oksidasi pada ion monoatomic nilainya sama dengan muatannya seperti Zn²+ = +2, Na+ = +1, Clˉ = -1 dan S²ˉ = -2.
- Pada senyawa bilangan oksidasi untuk unsur golongan alkali bernilai +1 sementara golongan alkali tanah adalah +2.
- Total bilangan oksidasi unsur pada senyawa = 0
- Setengah Reaksi
Untuk menuliskan reaksi redoks (oksidasi–reduksi) juga bisa menggunakan penulisan dua tahap atau dikenal sebagai penulisan setengah reaksi. Caranya adalah dengan membagi reaksi berdasarkan reaksi oksidasi dan reaksi terjadinya proses reduksi.
Berikut adalah contoh reaksi antara larutan tembaga sulfat dengan seng:
Zn (s) + CuSO4 (aq) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)
Untuk memudahkan melihat zat manakah yang merupakan oksidator dan reduktor, persamaan reaksi di atas bisa ditulis menjadi:
Zn (s) + Cu²+ (aq) → Cu (s) + Zn(aq)
Persamaan reaksi di atas kemudian diubah ke dalam persamaan reaksi dua tahap atau setengah reaksi dengan menempatkan reaksi oksidasi di atas dan reaksi reduksi di bawah:
setengah reaksi oksidasi: Zn (s) → Zn²+ (aq) + 2 eˉ
setengah reaksi reduksi: Cu²+ (aq) + 2 eˉ → Cu (s)
Reaksi keseluruhan: Zn (s) + Cu²+ (aq) → Cu (s) + Zn²+ (aq)
Reaksi keseluruhan merupakan jumlah dari setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi atau yang disebut sebagai reaksi redoks. Dengan membagi reaksi redoks menjadi setengah reaksi, maka terlihat reaksi pelepasan serta pengikatan elektron.
Disimpulkan dari reaksi antara seng dan larutan tembaga sulfat di atas bahwa seng (Zn) adalah reduktor yakni zat yang melepas elektron sementara Cu sebagai oksidator atau zat yang mengikat elektron.
Contoh Soal Reaksi Redoks (Oksidasi-Reduksi)
Tentukan pada reaksi di bawah manakah yang merupakan oksidator dan reduktor:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Jawab:
Oksidator: O2
Reduktor: H2
Hasil oksidasi adalah H+ sementara hasil reduksi yakni O²ˉ
Penutup
Reaksi redoks terdiri dari reaksi oksidasi dan reduksi yang keduanya berlangsung secara simultan (bersamaan). Memahami reaksi redoks (oksidasi-reduksi) sangat penting karena merupakan salah satu asas dalam berbagai reaksi kimia yang terjadi.