Reduksi Oksidasi

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Semua istilah oksidasi diterapkan pada suatu senyawa yang bergabung dengan oksigen dan istilah reduksi digunakan untuk menggambarkan reaksi dimana oksigen diambil dari suatu senyawa. Suatu reaksi redoks dapat terjadi apabila suatu pengoksidasi bercampur dengan zat yang dapat tereduksi. Dari percobaan masing-masing dapat ditentukan pereaksi dari hasil reaksi serta koefisien masing-masing (Syukri, 1999).

Reduksi oksidasi merupakan proses perpindahan suatu elektron dari suatu oksidator ke reduktor. Reaksi reduksi adalah reaksi penangkapan elektron atau peristiwa menurunnya nilai bilangan oksidasi (biloks). Sedangkan reaksi oksidasi merupakan proses pelepasan elektron atau peristiwa meningkatnya nilai bilangan oksidasi (biloks). Jadi reaksi oksidasi adalah proses reaksi penerimaan dan pelepasan elektron atau reaksi penurunan atau reaksi kenaikan dari nilai bilangan oksidasi (biloks). Reaksi redoks secara umum dapat dituliskan sebagai berikut ini:

X_red + Y_oks                 X_oks + Y_red

Jika suatu logam dimasukkan kedalam larutan yang mengandung ion logam cair ada kemungkinan terjadinya reaksi redoks, misalnya:

Ni_(s) + Cu^2-_(e)             Ni²⁺ + Cu_(s)

Artinya logam Ni dioksidasi menjadi Ni²⁺ dan Cu²⁺ direduksi menjadi logam Cu. Demikian pula peristiwa reaksi reduksi-oksidasi (redoks) tersebut terjadi pada logam lain seperti besi (Arsyad, 2001).

Istilah oksidasi mengacu pada setiap perubahan kimia dimana terjadi kenaikan bilangan oksidasi, sedangkan reduksi digunakan untuk seriap penurunan bilangan oksidasi, berarti proses oksidasi disertai dengan hilangnya elektron sedangkan reduksi memperoleh elektron (Khopkar, 1990).

Oksidator merupakan zat yang dapat melepas elektron (memberikan elektron). Hubungan yang ada antara oksidator dan reduktor dalam satu peristiwa dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi:

Oksidator + ne^-                Reduktor

Contoh: Fe³⁺ + e^-             Fe²⁺

Ion ferri disebut sebagai oksidator dan ion ferro disebut sebagai reduktor. Ion ferri direduksi menjadi ion ferro. Oksidasi yang dimaksud menyatakan kenaikan bilangan oksidasi dan reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi. Jadi ion ferro mempunyai bilangan oksidasi +2 dioksidasi menjadi ion ferri yang mempunyai bilangan oksidasi +3 disini ion ferro melepaskan satu elektron sehingga menjadi ion ferri (Sastrohamidjojo, 2001).

            Reaksi-reaksi yang disertai dengan perpindahan elektron dari satu atom ke atom lain dikenal sebagai reaksi oksidasi-reduksi, lazim dikenal sebagai reaksi redoks. Dalam oksidasi dan reduksi yaitu kenaikan dan penurunan bilangan-bilangan oksidasi dhasilkan dari perpindahan elektron-elektron. Dalan proses ini bilangan oksidasi dari atom yang pertama naik dan bilangan oksidasi dari atom kedua turun. Oksidasi dan reduksi harus selalu terjadi bersama-sama dan harus di imbangi satu terhadap yang lain (Sastrohamidjojo, 2008).

            Reaksi redoks dapat terjadi bila suatu pengoksidasi bercampur dengan zat lain yang dapat teroksidasi atau pereduksi bercampur dengan zat lain yang dapat tereduksi,  dari perubahannya masing-masing dapat ditentukan reaksi dan hasil reaksi beserta koefisiennya masing-masing. Caranya ada dua, yaitu dengan cara setengah reaksi dan bilangan oksidasi (Syukri, 1999).

            Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan metana (CH₄) ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi, ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

-          Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul atau ion

-          Reduksi yang menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul atau ion.

Walaupun cukup tepat untuk dipergunakan dalam berbagai tujuan, oksidator biasanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan-bilangan oksidasi yang tinggi seperti H₂O₂, MNO₄, CrO₃, Cr₂O^7- serta O₅O₄, reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga dia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia mendonorkan elektronnya, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur logam seperti Li, Na, Mg, Zn dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenis lainnya adalah reagen transfer hibrida, misalnya NaBH₄ dan LiAlH₄, reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik. Terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonilnya menjadi alkohol. Metode reduksi ikatan rangkap dua atau tiga karbon-karbon, cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi dan yang terikat dalam sebuah hasil reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

            Zat-zat yang digunakan sebagai zat pengoksid dan pereduksi anatar lain :

1.      Kalium permanganat

Kalium permanganat, KMnO₄ zat padat coklat tua yang menghasilkan larutan ungu bila dilarutkan dalam air, yang merupakan ciri khas untuk ion bekerja berlainan menurut pH dan medium.

2.      Kalium dikromat

Kalium dikromat, K₂CrO₇ merupakan kuat berupa zat padat berwarna jingga merah, yang menghasilkan larutan jingga dalam air. Dalam larutan asam kuat, ion dikromat direduksi menjadi kromium (III):

Cr₂O₇ + 14 H⁺ + 6e^-                2Cr³⁺ + 7H₂O

3.      Hidrogen peroksida (H₂O₂)

oksidasinya didasarkan pada proses dua elektron, yang mengakibatkan terbentuknya air: 

H₂O₂ + 2H⁺ + 2e^-                      2H₂O

Sebagai pereduksi, hidrogen peroksida melepaskan 2 elektron dan terbentuknya gas oksigen: 

H₂O₂              O₂ + 2H⁺ + 2e^-

4.      Asam iodida (HI)

Asam ioidida (I^-) mereduksi sejumlah zat, sementara ion ini sendiri dioksidasi menjadi iod:

2I^-                I₂ + 2e^-

5.      Timah (II) klorida (SrCl₂)

Ion timah merupakan pereduksi kuat. bila dioksidasi menjadi timah (IV) bila oksidasi timah mengikat dari +2 menjadi +4 berpadanan dengan lepasnya 2 elektron:

Sn²⁺                Sn⁴⁺ + 2e^-

Larutan Sn tidak tahan disimpan karena oksigen dan udara akan mengoksidasi ion timah (II):

Sn²⁺ +    O₂ + 4H⁺                2 Sn²⁺ + H₂O

6.      Logam seperti zink, besi dan aluminium

Seringkali logam-logam ini dipergunakan sebagai bahan pereduksi. Kerja mereka disebabkan oleh pembentukan ion, biasanya ion itu ada dalam keadaan oksidasi terendah:

2Zn               Zn²⁺ + 2e^-

Fe                 Fe²⁺  + 2e^-

                                            Al              Al³⁺ + 3^e-          (Vogel, 1990)                       

Cara setengah reaksi

Cara ini didasarkan pada pemisahan reaksi menjadi dua bagian yaitu satu oksidasi dan bagian kedua reduksi dua reaksi-setengah diimbangi secara terpisah kemudian digabung untuk mengeliminasi elektron-elektron dari persamaan kesetimbangan akhir. Sebagai contoh yaitu oksidasi terhadap H₂SO₃ dengan Cr₂O₇^- dalam larutan yang bersifat asam untuk membentuk HSO₄^- dan Cr³⁺. Langkah-langkah secara terperinci untuk larutan yang bersifat asam adalah sebagai berikut:

1.      Pisahkan perubahan menjadi reaksi-reaksi setengah

Oksidasi : H₂SO               HSO₄^-

Reduksi : Cr₂O₇^2-                    Cr³⁺

2.      Sumbangkan setiap reaksi setengah secara terpisah

a.       Tentukan koefisien-koefisiennya untuk keseimbangan semua atom kecuali H dan O

Oksidasi : H₂SO₃                 HSO₄^-

Reduksi : Cr₂O₇                  Cr³⁺

b.      Tambahkan H₂O kesisi yang kekurangan O

Oksidasi : H₂SO₃  +  H₂O                HSO₄

Reduksi : Cr₂O₇                  2Cr³⁺  +  7H₂O

c.       Tambahkan H⁺ (satu H⁺ untuk setiap atom H yang dibutuhkan)

Oksidasi :  H₂SO₃  +  H₂O                HSO₄^-  +  3H⁺

Reduksi : Cr₂O₇ + 14 H⁺               2Cr³⁺  + 7H₂O

d.      Tambahkan e^-  kesisi yang kekurangan muatan negatif

Oksidasi : H₂SO₃ + H₂O               HSO₄^-  +  3H⁺  + 2e^-

Reduksi : Cr₂O₇ + 14H⁺              2Cr³⁺  + 7H₂O

3.      Lipatan setiap setengah reaksi dengan suatu bilangan sehingga tercapai keseimbangan antar elektron yang ditangkap antar elektron yang ditangkap dan yang dilepas.

Oksidasi : H₂SO₃ + H₂O               HSO₄^-  +  3H⁺  + 2e^-    x3

Reduksi : Cr₂O₇ + 14H⁺ + 6e^-              2Cr³⁺  + 7H₂O     x1

Oksidasi : 3H₂SO₃ + 3H₂O              3HSO₄^-  +  9H⁺  + 6e^-

Reduksi : Cr₂O₇ + 14H⁺ + 6e^-              2Cr³⁺  + 7H₂O

4.      Jumlahkan secara aljabar dan kurangkan setiap adanya duplikasi pada sisi sebelah kiri dan kanan

3H₂SO₃ + Cr₂O₇ + 5H⁺               3HSO₄^-  + 2Cr³⁺  + 4 H₂O

(Sastrohamidjojo, 2008)

Tingkat oksidasi (bilangan oksidasi) adalah bilangan yang menyatakan banyak elektron pada suatu atom yang terlibat dalam pembentukan ikatan. Perhatikan pada NaCl, dalam senyawa ini terdapat satu atom Na (sebuah logam) melepaskan satu elektron ke atom Cl (sebuah unsur bukan logam). Senyawa tersebut mengandung ion-ion Na⁺ dan Cl^-. Na dikatakan mempunyai bilangan oksidasi +1 dan Cl -1. Tingkat oksidasi atom-atom dalam bentuk-bentuk ion adalah sama dengan muatan ion. Dalam MgCl₂, satu atom Mg melepaskan dua elektron menjadi Mg²⁺ dan tiap atom Cl menerima satu elektron menjadi Cl^-. Bila tingkat oksidasi semua atom (ion) dalam satu rumus MgCl₂ dijumlahkan, diperoleh +2-1-1=0. Jumlah tingkat oksidasi semua atom atau ion dalam sebuah molekul atau sebuah satuan rumus adalah nol. Pada senyawa kovalen H₂O, jika tingkat menandai H dengan tingkat oksidasi +1, maka menurut aturan tingkat oksidasi oksigen haruslah -2. Pada molekul kovalen lainnya, Cl₂ supaya atom Cl mempunyai tingkat oksidasi yang sama dan agar jumlah tingkat oksidasinya sama dengan nol, maka setiap tingkat oksidasi itu sendiri haruslah sama dengan nol. Bilangan oksidasi sebuah atom dalam unsur bebas sama dengan nol (Karyadi, 1994).

Dari contoh-contoh yang baru diberikan dapat diliht bahwa beberapa perjanjian atau aturan perlu diikuti untuk menentukan tingkat oksidasi. Enam aturan dibawah ini cukup untuk menyatakan semua kasus dalam buku, dengan kualifikasi penting ini, bila ada dua aturan muncul berlawanan dengan yang lain, ikuti aturan yang muncul lebih dahulu:

1.      Tingkat oksidasi sebuah atom dalam sebuah unsur batas adalah nol (0)

2.      Jumlah tingkat oksidasi sama atom dalam sebuah molekul atau satuan rumus adalah nol (0)

3.      Logam alkali memiliki tingkat oksidasi +1, dan alkali tanah +2

4.      Tingkat oksidasi hidrogen adalah +1 dan flour -1

5.      Dalam senyawa, oksigen mempunyai oksidasi -2

6.      Golongan VII A = -1, VI A = -2, V = -3 (Karyadi, 1994).