Soal dan jawaban Ikatan Kimia

https://docs.google.com/document/d/1IDeDXLzNJDt2A3rfL9kXyqxGLo8SR3q5ouYdWWKnf14/edit

olimpiade sains kimia

olimpiade kimiaolimpiade sains

Reaksi reduksi oksidasi

REAKSI OKSIDASI REDUKSI

Sejak dahulu kala sesungguhnya Manusia telah memanfaatkan Reaksi Oksidasi Reduksi dalam kehidupannya sehari-hari. Pada saat Ibu-ibu memasak dengan menggunakan kayu bakar, Batu bara, Minyak tanah, Elpiji atau yang lain, sesungguhnya ibu-ibu tersebut telah menerapkan Reaksi Oksidasi Reduksi dalam pekerjaannya. Saat ini penerapan Reaksi Oksidasi Reduksi menjadi sangat penting karena penggunaannya dapat dilakukan dalam berbagai hal seperti : Pada Industri Obat-obatan, Industri Makanan/Minuman, Industri Logam dan lain-lain.

Pengertian reaksi Oksidasi reduksi berkembang sejalan dengan perkembangan Ilmu Pengetahuan, Perkembangan tersebut dapat kita lihat sebagai berikut.

A. REAKSI OKSIDASI REDUKSI DITINJAU DARI PENGGABUNGAN DAN PELEPASAN OKSIGEN

Pada awalnya pengertian Reaksi Oksidasi Reduksi hanya digunakan untuk reaksi –raksi yang berlangsung dengan adanya perpindahan Oksigen. Sesuai dengan asal katanya Oksidasi berarti pemberian Oksigen atau Peng-oksigenan. Jadi Reaksi Oksidasi adalah Penggabungan Unsur / Zat dengan Oksigen

Contoh :

               2Cu(s)  +  O₂(g)   →  2CuO(s)

               4Fe(s)  +  3O₂(g)  →  2Fe₂O₃(s)

               4Na(s)  +  O₂(g)   →  2Na₂O(s)

               C(s)     +  3O₂(g)  →  2CO₂(s)

               4Cl(g)  +  O₂(g)   →  2Cl₂O₃(g)

               2N₂(g)   +  5O₂(g)  →  2N₂O₅(g)

 

Pada reaksi di atas Oksigen disebut zat pengoksidasi atau Oksidator, sedangkan Cu, Fe, Na, C dan Cl disebut zat pereduksi atau Reduktor

Zat yang terbentuk dari reaksi okdidasi ini disebut Oksida. Jika unsur yang direaksikan dengan oksigen adalah logam, maka oksida yang terbentuk disebut Oksida Logam atau Oksida Basa karena jika oksida Logam/Oksida Basa ini dilarutkan ke dalam air akan terbentuk larutan Basa.

Contoh :

               CuO(s)  +  H₂O(l)   →  Cu(OH)₂(aq)

               Na₂O(s)  +  H₂O(l)  →  2NaOH(aq)

               CaO(s)  +  H₂O(l)  →  Ca(OH)₂

               Fe₂O₃(s)  +  3H₂O(l)  →  2Fe(OH)₃ dll 

Dan jika unsur yang direaksikan dengan Oksigen adalah unsur Nonlogam maka Oksida yang terbentuk disebut Oksida nonlogam atau Oksida Asam karena jika oksida nonlogam/oksida asam ini dilarutkan ke dalam air akan terbentuk Larutan Asam

Contoh :

               CO₂(g)  +  H₂O(l)    →  H₂CO₃(aq)

               Cl₂O₃(g)  +  H₂O(l)  →  2HClO₂(aq)

               N₂O₅(g)  +  H₂O(l)  →  HNO₃(aq)

               P₂O₅(g)  +  3H₂O(l)  →  2H₃PO₄(aq)

Reaksi Reduksi adalah reaksi pelepasan Oksigen dari suatu zat atau oksida

Contoh :

               2H₂O(l)  →  H₂(g)  +  O₂(g)

               2Cl₂O₃(g)  →  4Cl(g)  +  O₂(q)

               CuO(s)  +  H₂(g)  →  Cu(s)  +  H₂O(g)

               Fe₂O₃(s)  3CO(g)  →  2Fe(s)  +  3CO₂(g)

               2MgO(s)  →  2Mg(s)  +  O₂(g)

               Na₂O(s)  →  Na(s)  +  O₂(g)

Jadi Reaksi Reduksi adalah kebalikan dari Reaksi Oksidasi

B. REAKSI OKSIDASI REDUKSI DITINJAU DARI PELEPASAN DAN PENERIMAAN ELEKTRON

Perkembangan Ilmu Pengetahuan khususnya teori Atom telah berakibat pada pemahaman reaksi-reaksi kimia menjadi lebih luas, dan pengertian reaksi oksidasi reduksi berdasarkan penggabungan dan pelepasan oksigen menjadi sangat sempit. Ditinjau dari teori atom ternyata banyak reaksi kimia yang tidak melibatkan oksigen tetapi mengalami perubahan struktur elektron, dan setelah diamati ternyata prinsipnya sama seperti yang terjadi pada reaksi kimia yang melibatkan oksigen.

Sekarang mari kita bandingkan dua contoh reaksi kimia berikut :

               4Na(s)  +  O₂(g)   →  2Na₂O(s)  .......................        (1)

               2Na(s)  +  Cl₂(g)   →  2NaCl(s)  ......................         (2)

Jika ditinjau dari penggabungan dan pelepasan oksigen maka reaksi (2) jelas bukan reaksi oksidasi ataupun reduksi karena tidak melibatkan oksigen.

Sekarang mari kita tinjau dari teori atom yaitu berdasarkan perubahan struktur elektron. Pda reaksi (1) terjadi ikatan ion antara ion Na⁺ dengan ion O^2-, dimana atom Na melepaskan satu elektronnya sehingga berubah menjadi ion Na⁺. Kemudian elektron yang dilepaskan Na ini diikat oleh atom O sehingga atom O berubah menjadi ion O^2-

               2Na      →     2Na⁺  +  2e

                        O    +  2e  →  [ O ]^2-   ₊

                    2Na   +    O     →  Na⁺[ O ]^2-Na⁺

Pada reaksi (2) juga terjadi ikatan ion antara ion Na⁺ dengan ion Cl^-, dimana atom Na melepaskan elektronnya sehingga Na berubah menjadi ion Na⁺  dan elektron ini diikat oleh atom Cl sehingga atom Cl berubah menjadi ion Cl^-

               Na    →   Na⁺  + e

               :Cl.  +  e  →  [:Cl.]^-  ₊

               Na   +  :Cl.    →  Na⁺[.Cl:]^-

Ternyata jika ditinjau dari konsep perpindahan elektron, kedua reaksi di atas menunjukkan proses perubahan yang sama sehingga pengertian reaksi Oksidasi Reduksi diperluas  dan dikaitkan dengan perpindahan elektron.ditinjau dari pelepasan dan penerimaan elektron maka :

Reaksi Oksidasi adalah Reaksi yang terjadi karena pelepasan elektron dan

Reaksi Reduksi adalah Reaksi yang terjadi karena penerimaan elektron

Contoh :

a.            2Cu          →  2Cu²⁺  + 4e      ( Oksidasi )

               O₂  +  4e  →  2O^2-                  ( Reduksi ) ₊

               2Cu  +  O₂  →  2Cu²⁺  + 2O^2-   ( Redoks )

b.            Cu  →  Cu²⁺  + 2e                 ( Oksidasi )

               Cl₂  +  2e  →  2Cl^-                ( Reduksi ) ₊

               Cu  +  Cl₂  →  Cu²⁺  + 2Cl^-      ( Redoks )

c.            2Fe²⁺  →  2Fe³⁺  + 2e                    ( Oksidasi )

               Cu²⁺  +  2e  →   Cu                       ( Reduksi ) ₊

               2Fe²⁺  +  Cu²⁺  →  2Fe³⁺  +  Cu    ( Redoks )

d.            Mg  →  Mg²⁺  + 2e                      ( Oksidasi )

               2Cl  +  2e  →   2Cl^-                      ( Reduksi ) ₊

               Mg  +  2Cl  →  Mg²⁺     +     2Cl^-      ( Redoks )

Dari contoh-contoh di atas dapat disimpulkan bahwa reaksi Oksidasi selalu disertai dengan reaksi Reduksi. Bila suatu zat melepaskan elektron maka zat lain akan menerima elektron itu.

Zat yang mengakibatkan zat lain mengalami oksidasi atau zat yang cenderung menerima elektron dari zat lain disebut Oksidator, misalnya : Cl₂, O₂, Br₂, I₂ dan lain-lain sebaliknya zat yang mengakibatkan zat lain mengakibatkan zat lain mengalami reduksi atau zat yang cenderung melepaskan elektron disebut Reduktor, misalnya : Na, K, Fe, Ca, Mg dan lain-lain

C. REAKSI OKSIDASI REDUKSI DITINJAU DARI PENINGKATAN DAN PENURUNAN BILANGAN             OKSIDASI

Untuk reaksi : H₂(g)  +  Cl₂(g)  →  2HCl(g), kita tidak dapat mengatakan bahwa pada reaksi ini terjadi perpindahan elektron dari H₂ ke Cl₂  karena perbedaan keelektronegatifan kedua unsur ini sangat kecil. Untuk reaksi ini lebih tepat dikatakan terjadi pergeseran elektron dari atom H mendekati atom Cl

Dengan asumsi adanya pergeseran elektron dari suatu atom menuju atom lain maka pengertian Reaksi Oksidasi Reduksi semakin diperluas dengan dikembangkannya konsep Bilangan Oksidasi atau Tingkat Oksidasi.

Bilangan Oksidasi atau Tingkat Oksidasi suatu unsur adalah  bilangan yang menunjukkan muatan unsur yang disumbangkannya pada pembentukan molekul ataupun ion.

Secara umum, untuk dua jenis atom yang berikatan ionik maupun kovalen : Atom unsur yang keelektronegatifannya lebih besar akan memiliki Bilangan Oksidasi Positif dan unsur yang keelektronegatifannya lebih kecil akan memiliki Bilangan Oksidasi Negatif

Bilangan oksidasi suatu unsur ditetapkan berdasarkan perjanjian, bukan atas dasar hasil eksperimen. Beberapa aturan yang telah disepakati untuk menentukan Bilangan Oksidasi adalah sebagai berikut :

1.   Bilangan Oksidasi Unsur-unsur dalam keadaan bebas (Unsur-unsur yang belum berikatan dengan unsur lain) adalah nol      

Contoh : Bil. Oksidasi Unsur K, Na, Mg. Fe, O₂, Cl₂, Br₂, P₄, S₈ adalah Nol

 

2.   Bilangan Oksidasi Unsur H dalam senyawanya adalah +1, kecuali dalam senyawa Hidrida Logam (senyawa yang terbentuk dari unsur logam dengan unsur H misalnya : KH, NaH, CaH₂, dan BaH₂ ), bilangan oksidasi H dalam senyawa ini sama dengan -1

3.   Bilangan Oksidasi O dalam senyawanya adalah -2, kecuali dalam senyawa Peroksida (senyawa yang mengikat atom O berlebih misalnya : H₂O₂, Na₂O₂ ) Bilangan Oksidasi O dalam senyawa ini sama dengan -1

dan Bilangan Oksidasi O dalam senyawa OF₂ sama dengan +2
 

4.   Bilangan Oksidasi Unsur-unsur Golongan IA ( Unsur-unsur Alkali ) dalam senyawanya adalah +1 Dan Bilangan Oksidasi Unsur-unsur Golongan IIA ( Unsur-unsur Alkali Tanah ) dalam senyawanya adalah +2

Contoh :

            ٭ Bil. Oksidasi Na ( Gol. IA ) dalam senyawa NaCl, Na₂S, NaNO₃, Na₂SO₄, Na₃PO₄ adalah +1

            ٭ Bil. Oksidasi Mg ( Gol. IIA ) dalam senyawa MgCl₂, MgS, MgSO₄, Mg₃(PO₄)₂ adalah +2

5.   Bilangan Oksidasi ion monoatom adalah sama dengan muatan ionnya

Contoh :

            ٭ Bil. Oksidasi Na dalam Na⁺ adalah +1

            ٭ Bil. Oksidasi Ca dalam Ca²⁺ adalah +2

            ٭ Bil. Oksidasi Fe dalam Fe³⁺ adalah +3         

            ٭ Bil. Oksidasi Cl dalam Cl^- adalah -1

            ٭ Bil. Oksidasi O dalam O^2- adalah -2 dan lain-lain    

            

6.   Pada ion Poliatom ( ion yang dibentuk oleh dua jenis unsur atau lebih ), jumlah aljabar bilangan oksidasi      unsur-unsur pembentuknya adalah sama dengan muatan ionnya

Contoh :

            ٭ Dalam ion MnO₄^-      : 1 x Bil. Oksidasi Mn + 4 x Bil. Oksidasi O = -1

            ٭ Dalam ion CO₃^2-       : 1 x Bil. Oksidasi C + 3 x Bil. Oksidasi O = -2

            ٭ Dalam ion C₂O₄^2-   : 2 x Bil. Oksidasi Mn + 4 x Bil. Oksidasi O = -2

            ٭ Dalam ion PO₄^3-     : 1 x Bil. Oksidasi P + 4 x Bil. Oksidasi O = -3

            ٭ Dalam ion NH₄⁺     : 1 x Bil. Oksidasi N + 4 x Bil. Oksidasi H = +1

7.   Pada senyawa Netral (senyawa yang tidak bermuatan), jumlah aljabar bilangan Oksidasi unsur-unsur pembentuknya adalah sama dengan nol

Contoh :

            ٭ Dalam ion P₂O₅            : 2 x Bil. Oksidasi P + 5 x Bil. Oksidasi O =  0

            ٭ Dalam ion BaCl₂          : 1 x Bil. Oksidasi Ba + 2 x Bil. Oksidasi Cl = 0

            ٭ Dalam ion Ca(OH)₂     : 1 x Bil. Oksidasi Ca + 2 x Bil. Oksidasi O  + 2 x  Bil. Oksidasi H  = 0

            ٭ Dalam ion H₂SO₄         : 2 x Bil. Oksidasi H + 1 x Bil. Oksidasi S +  4 x  Bil. Oksidasi O  = 0

            ٭ Dalam ion Al₂(SO₄)₃    : 2 x Bil. Oksidasi Al + 3 x Bil. Oksidasi S  +  12 x Bil. Oksidasi O  = 0

8.   Bilangan Oksidasi Unsur-unsur Golongan VIIA (Unsur-unsur Halogen) dalam senyawa Biner (senyaw yang terdiri dari dua jenis unsur) adalah sama dengan -1

Contoh :

            ٭ Bil. Oksidasi F dalam senyawa NaF, KF, BaF₂, CaF₂, AlF₃, sama dengan -1

            ٭ Bil. Oksidasi Cl dalam senyawa KCl, NaCl, BaCl₂, CuCl₂, AlCl₃, FeCl₃ sama dengan -1

            ٭ Bil. Oksidasi Br dalam senyawa NaBr, KBr, MgBr₂, caBr₂, AlBr₃, FeBr₃ sama dengan -1                            ٭ Bil. Oksidasi I dalam senyawa NaI, KI, MgI₂, PbI₂,  FeI₃ sama dengan -1

Berdasarkan konsep Bilangan Oksidasi, Reaksi Oksidasi dan Reduksi dinyatakan berdasarkan perubahan Bilangan Oksidasi Unsur-unsur yang terlibat dalam reaksi itu.

Reaksi Oksidasi adalah Reaksi yang disertai dengan bertambahnya bilangan Oksidasi Unsur sedangkan Reaksi Reduksi adalah Reaksi yang disertai dengan berkurangnya bilangan Oksidasi suatu Unsur

Contoh reaksi Oksidasi Reduksi dapat kita lihat pada proses pengolahan Besi dari Oksidanya (Fe₂O₃). Pada proses ini Logam Besi diperoleh dengan mereduksi Oksida Besi yang menggunakan CO melalui reaksi :

Fe₂O₃(s) +  3CO(g)  →  2Fe(l)  + 3CO₂(g)

 Bilangan Oksidasi Unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi adalah :

	Sebelum Reaksi	Sesudah Reaksi	Keterangan
Bil. Oksidasi Fe	+3	0	Bil. Oksidasi Fe turun dari +3 menjadi 0
Bil. Oksidasi O	-2	-2	Bil. Oksidasi O tetap
Bil. Oksidasi C	+2	+4	Bil. Oksidasi C naik dari +2 menjadi +4

Dari tabel di atas dapa dinyatakan bahwa :

Perubahan : Fe₂O₃(s)   →  2Fe(l)         disebut Reaksi Reduksi, sedangkan

Perubahan : 3CO(g)    →  3CO₂(g)     disebut Reaksi Oksidasi

Pada reaksi di atas CO disebut sebagai Pereduksi atau Reduktor karena zat inilah yang menyebabkan Fe₂O₃ tereduksi menjadi Fe, sedangkan Fe₂O₃ disebut Pengoksidasi atau Oksidator, karena zat inilah yang mengoksidasi CO menjadi CO₂

Secara singkat Reaksi di atas dapat digambarkan sebagai berikut :

      Fe₂O₃(s)   +   3CO(g)   →   2Fe(l)   +   3CO₂(g)

      ^{+3     -2                 +2 -2                      0                 +4  -2}

 D. REAKSI DISPROPORSIONASI

Adalah Reaksi Redoks dimana salah satu zat mengalami reaksi Oksidasi dan reaksi Reduksi sekaligus

Reaksi ini disebut juga Reaksi Autoredoks

Contoh

            KOH    +    Cl₂    →    KCl     +    KClO₃    +    H₂O

                                        ^{0                      -1                  +5}

 Pada reaksi Disproporsionasi / Autoredoks ini yang bertindak sebagai Oksidator maupun Reduktor adalah zat yang sama. Pada reaksi di atas yang bertindak sebagai Oksidator maupun Reduktor adalah Cl₂

Beberapa contoh cara menentukan Bilangan Oksidasi Unsur dalam suatu senyawa atau suatu ion Poliatom.

Contoh 1   : Tentukan Bilangan Oksidasi Cl dalam senyawa HCl

Jawab   : HCl adalah senyawa netral, maka jumlah aljabar Bilangan Oksidasi Unsur-unsur pembentuknya = 0

                    1 x Bil.Oksidasi H + 1 x Bil.Oksidasi Cl = 0, misalkan Bil.oksidasi Cl dalam HCl  = X

                    1 x (+1) + 1 x X = 0                   

                     +1 + X = 0

                    maka X = -1 jadi Bilangan Oksidasi Cl dalam HCl adalah = -1

Contoh 2   : Tentukan Bilangan Oksidasi P dalam H₃PO₄

Jawab : H₃PO₄ adalah senyawa netral, maka jumlah aljabar Bilangan Oksidasi Unsur-unsur pembentuknya = 0

                    3 x Bil.Oksidasi H +1 x Bil.Oksidasi P + 4 x Bil.Oksidasi O = 0, misalkan Bil.Oksidasi P = X

                    3. (+1) + 1.X + 4.(-2) = 0

                    +3 + 1X + (-8) = 0              

                    -5 + X = 0

                    maka X = +5, jadi Bilangan Oksidasi P dalam H₃PO₄ adalah = +5

Contoh 3   : tentukan Bilangan Oksidasi Mn dalam ion MnO₄^-

Jawab   : Ion MnO₄^- mempunyai muatan = -1, maka jumlah aljabar Bil.oksidasi unsur-unsur pembentuknya = -1

                    1x Bil.Oksidasi Mn + 4x Bil.Oksidasi O = -1, misalakan Bil.Oksidasi Mn = X

                    1.X + 4. (-2) = -1                 

                     X + (-8) = -1

                     maka X = +7, jadi Bolangan Oksidasi Mn dalam MnO₄^- = +7

Contoh 4   : Tentukan Bilangan Oksidasi Cr, N dan O dalam senyawa Cr(NO₃)₃

Jawab       : senyawa Cr(NO₃)₃ adalah senyawa yang mengandung ion Cr³⁺ dan ion NO₃^-

                    Cr(NO₃)₃  →  Cr³⁺  +  3NO₃^-

                    Maka Bilangan Oksidasi Cr = +3 ( muatan Cr adalah 3+ )

                    Bilangan Oksidasi N dapat dicari dari ion NO₃^-  yaitu :

                    1 x Bil.Oksidasi N + 3 x Bil.Oksidasi O = -1, Bilangan Oksidasi O = -2 (aturan -3)

                    1. X + 3.(-2) = -1

                    X + (-6) = -1

                    Maka X =  +5 jadi Bilangan Oksidasi N dalam cr(NO₃)₃ = +5