Penjelasan tentang Reaksi Oksidasi dan Reduksi

Reaksi Oksidasi dan Reduksi - Reaksi kimia tidak pernah lepas dari berbagai fenomena alam yang ada di sekitar kita. Sebagai contoh, keberadaan oksigen dalam udara sesungguhnya merupakan lingkaran proses kimia yang dilakukan oleh tumbuhan dan manusia dengan bantuan matahari. Tumbuhan memanfaatkan CO₂ yang dibuang manusia untuk proses fotosintesis dengan bantuan sinar matahari. Proses fotosintesis tersebut menghasilkan O₂ yang dihirup oleh manusia. Manusia mengeluarkan CO₂ dan dimanfaatkan oleh tumbuhan, begitu seterusnya membentuk sebuah siklus.

Selain yang bersifat alamiah, reaksi oksidasi dan reduksi juga terjadi dalam berbagai industri yang menghasilkan bahan-bahan yang dimanfaatkan manusia. Industri pelapisan logam adalah salah satu contoh industri yang memanfaatkan prinsip reaksi redoks.

1. Perkembangan Konsep Reaksi Redoks

Pengetahuan manusia mengenai reaksi redoks senantiasa berkembang. Perkembangan konsep reaksi redoks menghasilkan dua konsep, klasik dan modern.

Awalnya, reaksi redoks dipandang sebagai hasil dari perpindahan atom oksigen dan hidrogen. Oksidasi merupakan proses terjadinya penangkapan oksigen oleh suatu zat. Sementara itu reduksi adalah proses terjadinya pelepasan oksigen oleh suatu zat. Oksidasi juga diartikan sebagai suatu proses terjadinya pelepasan hidrogen oleh suatu zat dan reduksi adalah suatu proses terjadinya penangkap hidrogen. Oleh karena itu, teori klasik mengatakan bahwa oksidasi adalah proses penangkapan oksigen dan kehilangan hidrogen. Di sisi lain, reduksi adalah proses kehilangan oksigen dan penangkapan hidrogen.

Seiring dilakukannya berbagai percobaan, konsep redoks juga mengalami perkembangan. Muncullah teori yang lebih modern yang hingga saat ini masih dipakai. Dalam teori ini disebutkan bahwa:

1. Oksidasi adalah proses yang menyebabkan hilangnya satu atau lebih elektron dari dalam zat. Zat yang mengalami oksidasi menjadi lebih positif.
2. Reduksi adalah proses yang menyebabkan diperolehnya satu atau lebih elektron oleh suatu zat. Zat yang mengalami reduksi akan menjadi lebih negatif.

Teori ini masih dipakai hingga saat ini. Jadi proses oksidasi dan reduksi tidak hanya dilihat dari penangkapan oksigen dan hidrogen, melainkan dipandang sebagai proses perpindahan elektron dari zat yang satu ke zat yang lain.

2. Bilangan Oksidasi

Dalam reaksi oksidasi reduksi modern, keberadaan bilangan oksidasi yang dimiliki suatu zat sangat penting. Bilangan oksidasi adalah muatan listrik yang seakan-akan dimiliki oleh unsur dalam suatu senyawa atau ion. Aturan penentuan bilangan oksidasi sebagai berikut.

a. Unsur bebas, memiliki bilangan oksidasi = 0

Contoh: H₂ , Br₂ , memiliki bilangan oksidasi = 0

b. Oksigen

Dalam senyawa, oksigen memiliki bilangan oksidasi = –2, kecuali:

1. Dalam peroksida (H₂O₂) bilangan oksidasi O = –1
2. Dalam superoksida (H₂O₄) bilangan oksidasi O = 1/2
3. Dalam OF₂ bilangan oksidasi O = +2

c. Hidrogen

Dalam senyawa, bilangan oksidasi H = +1

Contoh: dalam H₂O, bilangan oksidasi H = 1

Dalam hibrida, bilangan oksidasi H = –1

d. Unsur golongan IA

Dalam senyawa, bilangan oksidasi unsur golongan IA = +1

Contoh: Na, K memiliki bilangan oksidasi = +1

e. Unsur golongan IIA

Dalam senyawa, bilangan oksidasi unsur golongan IIA = +2

Contoh: Ba, Mg, memiliki bilangan oksidasi = +2

f. ∑ Bilangan oksidasi molekul = 0

g. ∑ Bilangan oksidasi ion = muatan ion

Contoh: Al³⁺ memiliki bilangan oksidasi = +3

h. Unsur Halogen

F bilangan oksidasi = 0, -1

Cl bilangan oksidasi = 0, -1, +1, +3, +5, +7

Br bilangan oksidasi = 0, -1, +1, +5, +7

I bilangan oksidasi = 0, -1, +1, +5, +7

3. Reaksi Redoks Ditinjau dari Perubahan Bilangan Oksidasi

Berdasarkan pengertian bilangan oksidasi dan aturan penentuan bilangan oksidasi, konsep reaksi redoks dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Reaksi oksidasi adalah reaksi yang menaikkan bilangan oksidasi. Zat yang mengalami oksidasi merupakan reduktor.
2. Reaksi reduksi adalah reaksi yang menurunkan bilangan oksidasi. Zat yang mengalami reduksi merupakan oksidator.

Catatan:

1. Jumlah muatan di kanan dan kiri harus sama.
2. Jika dalam suatu reaksi tidak terjadi perubahan bilangan oksidasi, reaksi tersebut bukan reaksi redoks.

4. Tatanama Senyawa Berdasarkan Bilangan Oksidasi

Tata nama senyawa berdasarkan bilangan oksidasi memiliki ketentuan sebagai berikut.

1. Senyawa biner tersusun atas dua macam unsur, baik logam dan nonlogam maupun kedua unsur-unsurnya nonlogam, nama logam didahulukan diikuti senyawa nonlogam yang diberi akhiran –ida. Contoh:
   NaCl : natrium klorida
   MgO : magnesium oksida
   Al₂ S₃ : aluminium sulfida
   K₂S : kalium sulfida
2. Senyawa biner yang mengandung unsur yang memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi maka bilangan oksidasi unsur tersebut ditulis dengan menggunakan angka romawi dalam tanda kurung di belakang nama unsurnya.
   Contoh:
   FeO : besi(II) oksida
   Fe₂O₃ : besi(III) oksida
   SnCl₂ : timah(II) klorida
   SnCl₄ : timah(IV) klorida
3. Senyawa ionik diberi nama dengan cara menyebutkan nama kation diikuti nama anion. Jika anion terdiri dari beberapa atom dan mengandung unsur yang memiliki lebih dari satu macam bilangan oksidasi, nama anion tersebut diberi imbuhan hipo-it, -it, -at, atau per-at sesuai dengan jumlah bilangan oksidasi.
   Contoh:
   Na₂CO₃ : natrium karbonat
   KCrO₄ : kalium kromat
   K₂Cr₂O₇ : kalium dikromat
   HclO : asam hipoklorit (bilangan oksidasi Cl=+1)
   HClO₂ : asam klorit (bilangan oksidasi Cl=+3)
   HClO₃ : asam klorat (bilangan oksidasi Cl=+5)
   HClO₄ : asam perklorat (bilangan oksidasi Cl=+7)

5. Penerapan Reaksi Redoks

Konsep reaksi redoks banyak digunakan dalam proses industri. Beberapa industri yang sering menggunakan reaksi redoks di antaranya sebagai berikut.

1. Industri pelapisan logam
   Industri pelapisan logam adalah industri pelapisan logam dengan unsur- unsur lain yang meningkatkan kualitas logam tersebut. Sebagai contoh pelapisan besi dengan seng atau krom untuk menjaga besi dari perkaratan, melapisi tembaga dengan emas.
2. Industri pengolahan logam
   Bijih-bijih logam umumnya terdapat dalam bentuk senyawa oksida, sulfida, dan karbonat. Bijih-bijih sulfida dan karbonat diubah terlebih dahulu menjadi oksida melalui pemanggangan. Setelah itu bijih oksida direduksi menjadi logam.
   Contoh:
   Besi diperoleh dengan cara mereduksi bijih besi Fe₂O₃ dengan reduktor kokas (C) dalam tanur tinggi. C akan teroksidasi menjadi CO dan CO akan mereduksi Fe₂O₃ menjadi Fe.
   2C + O₂ → 2CO
   Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
3. Industri aki dan baterai
   Aki dan baterai merupakan sumber energi listrik searah yang bekerja menggunakan prinsip reaksi redoks.
   Reaksi yang terjadi pada aki:
   Pb(s) + PbO₂ (s) + 4H⁺ (aq) + 2SO ₄^2– (aq) → 2PbSO₄ (s) + 2H₂O(l)
   Reaksi yang terjadi pada baterai:
   Zn(s) + 2MnO₂ (s) + 2NH₄⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq)+ Mn₂O₃ (s)+2NH₃ (aq)+ H₂O(l)