Reduksi dan Oksidasi

REAKSI REDUKSI DAN OKSIDASI

Reaksi redoks banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa contoh yang dapat dilihat adalah adanya pembakaran bahan bakar minyak pada sepeda motor, mobil, bus, dan kendaraan lainnya. Selain itu, juga ditemukan pada reaksi pembakaran yang lain seperti pembakaran kayu, sampah kering, dan bahkan dalam tubuh juga terjadi pembakaran yaitu oksidasi makanan dalam sel. Selain reaksi pembakaran, dapat juga dijumpai reaksi fotosintesis dan perkaratan besi. Jenis apakah reaksi tersebut? Mengapa zat-zat tersebut dapat terbakar oleh oksigen? Mengapa besi dapat berkarat? 

1.    PERKEMBANGAN KONSEP REAKSI OKSIDASI REDUKSI

            Reaksi kimia dapat digolongkan ke dalam reaksi redoks dan reaksi bukan redoks. Istilah redoks berkaitan dengan peristiwa reduksi dan oksidasi. Pengertian reduksi dan oksidasi itu sendiri telah mengalami perkembangan. Pada awalnya, peristiwa reduksi dan oksidasi dikaitkan dengan pelepasan dan pengikatan oksigen: oksidasi sebagai pengikatan oksigen, sedangkan reduksi sebagai pelepasan oksigen. Pada perkembangan selanjutnya, oksidasi dan reduksi dikaitkan dengan penangkapan atau pelepasan elektron, dan kemudian dengan perubahan bilangan oksidasi. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan cakupan yang lebih luas bagi jenis reaksi tersebut.

2. PENGERTIAN OKSIDASI DAN REDUKSI (REDOKS)

          Pengertian oksidasi dan reduksi disini lebih melihat dari segi transfer oksigen, hidrogen dan elektron. Disini akan juga dijelaskan mengenai zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor).

* Oksidasi :
-Penambahan/pengikatan atom oksigen
-Pelepasan Elektron
-Naiknya bilangan oksidasi
* Reduksi
-Pengurangan atom oksigen
-Penambahan Elektron
-Turunnya bilangan oksidasi
* Reduktor (Pereduksi)
Zat yang mengalami oksidasi
* Oksidator (pengoksidasi)
Zat yang mengalami reduksi
* Reaksi Redoks
Reaksi redoks merupakan suatu reaksi yang mengandung peristiwa reduksi dan oksidasi

1.    Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen

Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah kehilangan oksigen.

Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:

Karena reduksi dan oksidasi terjadi pada saat yang bersamaan, reaksi diatas disebut reaksi REDOKS.

2.    Zat pengoksidasi dan zat pereduksi

Oksidator atau zat pengoksidasi adalah zat yang mengoksidasi zat lain. Pada contoh reaksi diatas, besi(III)oksida merupakan oksidator.

Reduktor atau zat pereduksi adalah zat yang mereduksi zat lain. Dari reaksi di atas, yang merupakan reduktor adalah karbon monooksida.

Jadi dapat disimpulkan:

• oksidator adalah yang memberi oksigen kepada zat lain,
• reduktor adalah yang mengambil oksigen dari zat lain

3.    Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hydrogen

Definisi oksidasi dan reduksi dalam hal transfer hidrogen ini sudah lama dan kini tidak banyak digunakan. Oksidasi berarti kehilangan hidrogen, reduksi berarti mendapat hidrogen.

Perhatikan bahwa yang terjadi adalah kebalikan dari definisi pada transfer oksigen.
Sebagai contoh, etanol dapat dioksidasi menjadi etanal:

Untuk memindahkan atau mengeluarkan hidrogen dari etanol diperlukan zat pengoksidasi (oksidator). Oksidator yang umum digunakan adalah larutan kalium dikromat(IV) yang diasamkan dengan asam sulfat encer.

Etanal juga dapat direduksi menjadi etanol kembali dengan menambahkan hidrogen. Reduktor yang bisa digunakan untuk reaksi reduksi ini adalah natrium tetrahidroborat, NaBH4. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

4.    Zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor)

• Zat pengoksidasi (oksidator) memberi oksigen kepada zat lain, atau memindahkan hidrogen dari zat lain.
• Zat pereduksi (reduktor) memindahkan oksigen dari zat lain, atau memberi hidrogen kepada zat lain.

5.    Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer electron

Oksidasi berarti kehilangan elektron, dan reduksi berarti mendapat elektron.
Definisi ini sangat penting untuk diingat. Ada cara yang mudah untuk membantu anda mengingat definisi ini. Dalam hal transfer elektron:

Contoh sederhana

Reaksi redoks dalam hal transfer elektron:

Tembaga(II)oksida dan magnesium oksida keduanya bersifat ion. Sedang dalam bentuk logamnya tidak bersifat ion. Jika reaksi ini ditulis ulang sebagai persamaan reaksi ion, ternyata ion oksida merupakan ion spektator (ion penonton).

 Jika anda perhatikan persamaan reaksi di atas, magnesium mereduksi iom tembaga(II) dengan memberi elektron untuk menetralkan muatan tembaga(II). Dapat dikatakan: magnesium adalah zat pereduksi (reduktor). Sebaliknya, ion tembaga(II) memindahkan elektron dari magnesium untuk menghasilkan ion magnesium. Jadi, ion tembaga(II) beraksi sebagai zat pengoksidasi (oksidator).

Reaksi redoks pada peristiwa perkaratan besi dapat dijelaskan dengan reaksi  berikut:

Pada  reaksi  tersebut,  enam  elektron  dilepaskan  oleh  dua  atom  besi  dan diterima oleh tiga atom oksigen membentuk senyawa Fe2O3, Oleh karena itu, peristiwa oksidasi selalu disertai peristiwa reduksi. Pada setiap persamaan reaksi,  massa  dan  muatan  harus  setara  antara  ruas  kanan  dan  ruas  kiri (ingat  kembali  penulisan  persamaan  reaksi). Persamaan reaksi redoks tersebut memiliki muatan dan jumlah atom yang sama antara ruas sebelah kiri dan sebelah kanan persamaan reaksi. Oksidasi  besi  netral  melepaskan  elektron  yang  membuatnya  kehilangan muatan.  Dengan  menyamakan  koefisiennya  maka  muatan  pada  kedua ruas  persamaan  reaksi  menjadi  sama.  Penyetaraan  pada  reaksi  reduksi oksigen  juga  menggunakan  cara  yang  sama.

Contoh Reaksi Reduksi Oksidasi berdasarkan Transfer elektron

Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa Mg melepaskan elektron dan Cl menerima elektron. Dengan demikian, Mg mengalami oksidasi dan Cl mengalami reduksi.

Memang agak membingungkan untuk mempelajari oksidasi dan reduksi dalam hal transfer elektron, sekaligus mempelajari definisi zat pengoksidasi dan pereduksi dalam hal transfer elektron.Dapat disimpulkan sebagai berikut, apa peran pengoksidasi dalam transfer elektron:

• Zat pengoksidasi mengoksidasi zat lain.
• Oksidasi berarti kehilangan elektron (OIL RIG).
• Itu berarti zat pengoksidasi mengambil elektron dari zat lain.
• Jadi suatu zat pengoksidasi harus mendapat elektron

Atau dapat disimpulkan sebagai berikut:

• Suatu zat pengoksidasi mengoksidasi zat lain.
• Itu berarti zat pengoksidasi harus direduksi.
• Reduksi berarti mendapat elektron (OIL RIG).
• Jadi suatu zat pengoksidasi harus mendapat elektron. 

3. PENGERTIAN BILANGAN OKSIDASI (BO)

            Bilangan oksidasi (biloks) adalah muatan yang dimiliki oleh suatu atom dalam suatu ikatannya dengan atom lain. Karena dalam ikatan yang terlibat adalah elektron, posisi elektron menentukan bilangan oksidasi.
Untuk senyawa ion, biloks positif ditunjukkan oleh banyaknya electron yang dilepas oleh satu atom unsur, sedangkan biloks negatif ditunjukkan oleh banyaknya elektron yang diterima oleh satu atom unsure. Misalnya, dalam senyawa CaCl2, satu atom Ca melepaskan dua electron maka biloks Ca = +2, satu atom Cl menerima satu elektron maka biloks Cl = -1.
          Untuk senyawa kovalen, tidak terjadi pelepasan dan penerimaan elektron. Oleh karena itu, bilangan oksidasi suatu unsure ditentukab berdasarkan pergeseran elektron dalam iktan kovalennya. Atom yang lebih kuat menarik elekton (elektronegativitasnya lebih besar) mempunyai bilangan oksidasi negatif, sedangkan atom yang kurang kuat menarik electron (elektonegativitasnya kecil) bilangan oksidasinya positif. Besarnya bilangan oksidasi suatu unsur bergantung pada banyaknya electron-elektron yang terlibat dalam ikatannya, misalnya biloks H dalam HCl dan dalam H2O.

Bagaimana  bilangan  oksidasi  dapat  menjelaskan  reaksi  redoks?  Apa Anda  cukup  puas  dengan  konsep  transfer  elektron? Tinjau antara reaksi SO₂ dengan O₂ membentuk SO₃. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut :

Jika  dikaji  berdasarkan  konsep  pengikatan  oksigen  maka  reaksi tersebut  adalah  reaksi  oksidasi.  Jika  dikaji  berdasarkan  transfer  elektron maka Anda mungkin akan bingung, mengapa? Pada reaksi tersebut tidak terjadi transfer  elektron,  tetapi terjadi penggunaan  bersama  pasangan elektron  membentuk  ikatan  kovalen. Reaksi tersebut tidak dapat dijelaskan dengan konsep transfer  elektron.

Oleh karena banyak reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan  dengan konsep pengikatan oksigen maupun transfer elektron  maka para pakar kimia mengembangkan konsep alternatif, yaitu perubahan bilangan oksidasi. Menurut konsep  ini,  jika  dalam  reaksi  bilangan  oksidasi  atom  meningkat  maka atom  tersebut  mengalami  oksidasi.  Sebaliknya,  jika  bilangan  oksidasinya turun  maka  atom  tersebut  mengalami  reduksi.

Untuk  mengetahui  suatu  reaksi tergolong reaksi redoks atau bukan menurut konsep perubahan bilangan oksidasi maka perlu diketahui biloks dari setiap atom, baik dalam pereaksi maupun  hasil  reaksi.

Berdasarkan  diagram  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa:

Atom  S  mengalami  kenaikan  biloks  dari  +4  menjadi  +6,  peristiwa ini  disebut  oksidasi; atom O mengalami penurunan biloks dari 0 menjadi –2, peristiwa ini disebut  reduksi. Dengan  demikian,  reaksi  tersebut  adalah  reaksi  redoks.

Oleh  karena molekul  O₂ menyebabkan  molekul  SO₂ teroksidasi  maka molekul  O₂ adalah  oksidator.  Molekul  O₂ sendiri  mengalami  reduksi  akibat  molekul SO₂ sehingga  SO₂ disebut reduktor.

Contoh Reaksi Redoks Menurut Perubahan Bilangan Oksidasi

3. ATURAN MENENTUKAN BILANGAN OKSIDASI (BO)

a.    Unsur-unsur bebas (seperti Na, Mg, Fe, Cl­_2, O₂) mempunyai BO = 0, demikian pula dakam bentuk senyawa (seperti H₂SO₄).

b.    Ion atau atom O dalam senyawanya mempunyai BO = -2, kecuali dalam peroksida.

c.    H dalam senyawanya mempunyai BO = +1, kecuali dalam hidridanya, contoh = NaH.

d.   Unsur-unsur golongan IA dalam senyawanya mempunyai BO = +1.

e.     Unsur-unsur golongan IIA dalam senyawanya mempunyai BO = +2.

f.     Unsur-unsur golongan halogen VIIA dalam senyawanya mempunyai BO = -1, kecuali dalam senyawa oksinya (seperti HClO₃, HClO₄, HiO₃).

g.    Dalam bentuk ion, BO tersebut sesuai dengan muatannya. Contoh : S^-2, BO = -2 dan Ba⁺², BO = +2.

Penjelasan Lain :

    Pengertian oksidasi dan reduksi dapat ditinjau berdasarkan 3 landasan teori, yaitu :

1. Reaksi Pengikatan dan pelepasan unsur oksigen

    Reaksi oksidasi (pengoksigenan) adalah peristiwa penggabungan suatu zat dengan oksigen.

Contoh:

    Si  +  O₂      →   SiO₂

    4 Fe  +  3 O₂   →    2 Fe₂O₃

    Reaksi oksidasi logam dikenal juga dengan nama perkaratan. Reaksi pembakaran juga termasuk reaksi oksidasi, misalnya pembakaran minyak bumi, kertas, kayu bakar, dll.

    Reaksi reduksi adalah peristiwa pengeluaran oksigen dari suatu zat.

Contoh:

    2 CuO      →  2 Cu  + O₂

    H₂O    →    H₂   + O₂

2.  Reaksi pelepasan dan pengikatan elektron

    Reaksi oksidasi dan reduksi juga dapat dibedakan dari pelepasan dan penangkapan elektron.

    Oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron

Contoh:

    Na    →    Na ⁺  +  e

    Zn    →    Zn ⁺²    + 2e

    Al     →   Al ⁺³    + 3e

    Reduksi adalah peristiwa penangkapan elektron

Contoh:

    Na ⁺  + e   →   Na

    Fe ⁺³  + e   →   Fe ⁺²

Dari konsep kedua ini dapat disimpulkan bahwa reaksi oksidasi dan reduksi tidak hanya hanya melibatkan reaksi suatu zat dengan oksigen.

3. Reaksi penambahan dan pengurangan bilangan oksidasi

    Oksidasi adalah peristiwa naiknya / bertambahnya bilangan oksidasi suatu unsur, sedangkan reduksi adalah peristiwa turunnya / berkurangnya bilangan oksidasi.

B. BILANGAN OKSIDASI

    Bilangan oksidasi ( biloks) disebut juga tingkat oksidasi. Bilangan oksidasi diartikan sebagai muatan yang dimiliki suatu atom dalam keadaan bebas atau dalam senyawa yang dibentuknya.

    Bilangan oksidasi suatu unsur dapat ditentukan dengan aturan berikut:

1. Biloks atom dalam unsur adalah nol

    Contoh  Na, Fe, O₂ , H₂  memiliki biloks nol

2. Total biloks senyawa adalah nol

    Contoh H₂O, NaOH, CH₃COOH, KNO₃ total biloksnya adalah nol

3. Biloks ion sesuai dengan muatannya

    Contoh  Na ⁺¹ ( = +1),  O ^-2 ( = -2),  Fe ⁺³  (= +3)

4. Biloks unsur golongan I A dalam senyawanya adalah + 1

    Contoh Biloks atom Na dalam NaCl adalah + 1

5. Biloks unsur golongan II A dalam senyawanya adalah + 2

    Contoh: Biloks  Ca dalam CaCO₃  adalah + 2

6. Biloks unsur golongan VII A dalam senyawa binernya adalah – 1

    Contoh: Biloks F dalam senyawa KF dan BaF₂ adalah – 1

7. Biloks unsur oksigen dalam senyawanya adalah – 2

    Contoh dalam H₂O, Na₂O, Al₂O₃

8. Biloks unsur hydrogen dalam senyawanya adalah + 1

    Contoh dalam H₂O, HCl, H₂SO₄

Catatan Penting:

    Biloks H = -1 dalam senyawa hidrida misal NaH, LiH, CaH₂

    Biloks O = -1 dalam senyawa peroksida misal H₂O₂

Silahkan selesaikan soal berikut ini!

Tentukan Biloks unsur yang digarisbawahi di bawah ini

1. HNO₃

2. KMnO₄

3. H₂SO₄

4. SrCO₃

5. KClO₂

6. NH₄ ⁺

7. CaC₂O₄

8. CH₃OH

9. PO₄ ^-3

10. Cu(NO₃)₂

11. CrCl₃

12. Mn(OH)₂

13. Co₂(SO₃)₃

14. P₂O₅

15. CH₃ONa

C. OKSIDATOR DAN REDUKTOR

    Oksidator adalah istilah untuk zat yang mengalami reduksi (biloksnya turun), sedangkan Reduktor adalah zat yang mengalami reaksi  oksidasi (biloksnya naik/bertambah).

Contoh:

Pada reaksi      2Na    + 2H₂O   →    2NaOH   + H₂

Reduktor adalah Na sebab biloksnya naik dari 0 ke +1

Oksidator adalah H₂O sebab biloks H berubah dari +1 ke 0

Selesaikan soal berikut ini!

1. Tentukan termasuk oksidasi atau reduksi

    a. IO₃ ^-   →   I₂

    b. Cl₂    →     ClO ^–

    c. AsO₃ ^3-  →   AsH₃

    d.  Cr ²⁺   →     CrO₄ ^-2

    e.  C₂O₄^-2   →  CO₂

2. Tentukan oksidator dan reduktor dari persamaan reaksi berikut

    a.  Sn   + SnCl₄   →     2 SnCl₂

    b.   Zn   +  2HCl   →    ZnCl₂  + H₂

    c.   2KI   + Cl₂   →  2KCl   + I₂

    d.   CO₂   + 2NaOH   →  Na₂CO₃   +  H₂O

    e.   MnO₂  +  4HBr  →   MnBr₂  + 2H₂O  + Br₂

    f.   2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ →K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O

    g.   Fe₂O₃  + HCl  →    FeCl₃  + H₂O

l