Reaksi redoks bisa dikatakan sebagai proses reduksi dan oksidasi dari suatu reaktan kimia yang mana hal itu akan mempengaruhi keadaan oksidasi suatu spesi kimia. Dalam reaksi redoks, dua proses utama yakni reduksi dan oksidasi menjadi bahasan utama.
Kedua proses ini selalu berlangsung secara beriringan dimana setiap terjadi oksidasi maka disitu juga disertai dengan terjadinya reduksi dalam spesi yang lain. Spesi yang mampu membuat senyawa lain mengalami reduksi disebut agen reduktor dimana zat ini yang akan mengalami oksidasi. Sedangkan spesi yang menyebabkan zat lain mengalami oksidasi disebut zat oksidator dimana spesi ini akan mengalami reduksi.
Reaksi Redoks
Reaksi redoks didefinisikan sebagai suatu reaksi kimia yang melibatkan terjadinya transfer elektron dalam dua spesi yang mengalami reaksi tersebut. Transfer elektron yang terjadi ini dapat menyebabkan terjadinya perubahan bilangan oksidasi dari spesies reaktan.
Ketika suatu spesi menerima sejumlah elektron maka dikatakan bahwa spesi tersebut mengalami reduksi dan bilangan oksidasinya akan berkurang. Sedangkan ketika spesi melepaskan elektron dalam suatu reaksi maka spesi tersebut mengalami oksidasi dengan diikuti terjadinya kenaikan bilangan oksidasi.
Spesi yang menerima elektron dalam reaksi redoks juga disebut dengan agen pengoksidasi atau oksidator. Sedangkan spesi yang mendonorkan elektron dapat disebut dengan agen pereduksi atau reduktor.
Rumus Reaksi Redoks
Sebelum kita mengenal tentang reaksi redoks dan penyetaraannya, maka hal pertama yang harus dilakukan adalah mengidentifikasi reaksi redoks tersebut. Kita harus terlebih dahulu mengetahui bahwa reaksi tersebut adalah reaksi redoks serta mengetahui reaksi reduksi dan oksidasi yang terjadi secara individu. Sebagai contoh kita dapat melihatnya dalam persamaan reaksi berikut.
Cu (s) + 2 Ag+ (aq) → Cu2+ (aq) + 2 Ag (s)
Dalam reaksi tersebut kita mengetahui bahwa tembaga dalam bentuk logam yang mana itu merupakan atom murninya bereaksi dengan ion Ag+.
Hasilnya akan terbentuk ion Cu2+ dan juga logam padatan Ag. Kita dapat memisahkan kedua reaksi antara reaksi oksidasi dan reaksi reduksi secara individu dengan mengetahui spesi mana yang mengalami reduksi dan oksidasi.
Cu (s) → Cu2+ (aq)
Pertama adalah pada spesi Cu yang berubah menjadi ion Cu2+. Dalam reaksi tersebut terjadi perubahan bilangan oksidasi Cu dari yang awalnya adalah 0 dalam bentuk atom murninya berubah menjadi bilangan oksidasi +2 sesuai dengan muatan ion monoatomik tersebut.
Artinya Cu mengalami oksidasi karena terjadi kenaikan bilangan oksidasi. Dalam reaksi tersebut sebenarnya juga disertai dengan pelepasan 2 elektron oleh logam Cu.
2 Ag+ (aq) → 2 Ag (s)
Berbeda dengan spesi Cu, Ag mengalami perubahan dari bentuk ion Ag+ menjadi bentuk logam atau atom murninya yaitu Ag. Dalam hal ini terjadi perubahan bilangan oksidasi dari bentuk ion monoatomik yang memiliki bilangan oksidasi +1 menjadi Ag dalam bentuk logam dengan bilangan oksidasi 0.
Artinya yaitu Ag mengalami reduksi dimana terjadi pengurangan bilangan oksidasi yang sebenarnya juga disertai dengan penangkapan 1 buah elektron oleh ion Ag+.
Hal itu membuktikan bahwa reaksi redoks terjadis secara beriringan dimana ketika ada reaksi oksidasi maka disitu juga akan terjadi reaksi reduksi. Dalam hal ini, Cu yang mengalami oksidasi akan diikuti dengan ion Ag yang mengalami reduksi.
Penyetaraan Reaksi Redoks
Adapun untuk model dalam penyetaraan reaksi rodoks. Antara lain sebagai berikut;
Metode Bilangan Oksidasi
Untuk menyetarakan suatu reaksi redoks dengan metode ini sudah pasti kita harus bisa menentukan bilangan oksidasi dari setiap spesi.
Tahap 1 :
- Lakukan penetaraan jumlah atom dalam reaksi sebagai permulaan. Kita dapat melakukannya seperti ketika menyetarakan persamaan reaksi non-redoks. Ketika penyetaraan jumlah atom ini berhasil dilakukan dan diperoleh hasil yang setara, maka kita akan melanjutkan ke tahap ke 2. Namun jika cara ini tetap tidak menghasilkan jumlah atom yang setara maka kita lanjutkan ke tahap ke 3.
Tahap 2 :
- Periksa muatan pada masing masing sisi reaksi yakni pada sisi reaktan dan sisi produk. Pastikan bahwa kedua sisi memiliki muatan yang sama atau saling menetralkan. Jika muatan kedua sisi telah sama, maka dapat dipastikan bahwa reaksi tersebut telah setara. Namun jika tidak maka kita akan melanjutkan tahap ke 3.
Tahap 3 :
- Jika terdapat masalah dalam penyetaraan jumlah atom maupun muatan, maka kita harus menggunakan bilangan oksidasi dari atom dalam masing masing spesi. Pertama tentukan bilangan oksidais setiap atom tersebut kemudian tentukan mana reaksi yang reduksi dan mana yang oksidasi.
Tahap 4 :
- Tentukan kenaikan bilangan oksidasi dari spesi yang mengalami oksidasi serta tentukan juga penurunan bilangan oksidasi dari spesi tereduksi.
Tahap 5 :
- Tentukan perbandingan dari spesi teroksidasi dan spesi tereduksi yang akan menghasilkan total bilangan oksidasi yang setara melalui selisih yang didapat pada tahap 4.
Tahap 6 :
- Rasio perbandingan yang telah diperoleh pada tahap 5 kemudian ditambahkan pada spesi yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.
Metode Setengah Reaksi
Dalam Suasana Asam
- Tahap 1 : Tuliskan setengah reaksi yang berarti adalah menuliskan reaksi oksidasi dan reduksi secara individu.
- Tahap 2 : Setarakan jumlah atom selain hidrogen dan oksigen.
- Tahap 3 : Setarakan jumlah oksigen dengan menambahkan H2O pada bagian yang membutuhkan.
- Tahap 4 : Setarakan hidrogen dengan menambah ion H+ pada bagian yang membutuhkan.
- Tahap 5 : Setarakan muatan dengan menambahkan elektron e–.
- Tahap 6 : Jika jumlah elektron yang dilepas pada oksidasi tidak setara dengan jumlah elektron yang diterima pada reduksi, kalikan salah satu atau kedua reaksi sehingga menghasilkan jumlah elektron yang setara.
- Tahap 7 : Jumlahkan atau tambahkan kedua reaksi setengah tersebut secara matematis sebagai persamaan akhir yang telah setara. Karena jumlah elektron pada kedua sisi reaksi telah sama maka kita dapat tidak menuliskan elektron tersebut dalam persamaan akhir.
Dalam Suasana Basa
- Tahap 1-7 : Mulai dengan melakukan hal yang sama seperti pada tahap penyetaraan reaksi redoks dalam suasana asam. Jika dalam reaksi akhir terdapat H+ maka kita dapat mengakhiri proses penyetaraan. Namun jika tidak, maka kita akan melanjutkan dalam tahap 8.
- Tahap 8 : Tambahkan ion OH– pada setiap sisi untuk menghilangkan ion H+. Pastikan bahwa jika anda menambahkan OH– di sisi kanan maka tambahkan juga pada sisi kiri.
- Tahap 9 : Gabungkan ion OH– dan ion H+ yang berada dalam satu sisi reaksi untuk membentuk air (H2O).
Contoh Soal Penyetaraan Reaksi Redoks
Adapun untuk memberikan pembahasan lebih lanjut, berikut ini contoh soal dalam penyetaraan reaksi redoks dan jawabannya. Antara lain;
- Setarakan reaksi berikut dengan metode bilangan oksidasi
Tahap 1 :
Lakukan penyetaraan jumlah setiap atom dalam reaksi tersebut.
Tahap 2 :
Atom H dan O dalam reaksi tersebut ternyata sulit untuk disetarakan secara langsung. Oleh karena itu kita melakukan tahap ke 3.
Tahap 3 :
Atom N mengalami perubahan bilangan oksidasi dari +5 menjadi +2 sehingga atom tersebut tereduksi. Sedangkan As mengalami oksidasi dengan berubahnya bilangan oksidasi dari +3 ke +5.
Tahap 4 :
Tentukan kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi. Dalam atom As berubah sebesar +2 sedangkan dalam atom N berubah sebesar -3.
Tahap 5 :
Atom As akan memiliki perubahan bilangan oksidasi +6 saat dikalikan 3 sedangkan atom N akan memiliki perubahan bilangan oksidasi -6 jika dikalikan 2. Maka dari itu rasio atom As dan N adalah 3:2.
Tahap 6 :
Tambahkan koefisien pada setiap sisi reaksi sesuai dengan rasio pada tahap 5.
2HNO3(aq) + 3H3AsO3(aq) → NO(g) + H3AsO4(aq) + H2O(l)
Tahap 7 :
Reaksi tersebut masih belum setara sehingga kita perlu menyetarakannya secara langsung.
2HNO3(aq) + 3H3AsO3(aq) → 2NO(g) + 3H3AsO4(aq) + H2O(l)
- Setarakan reaksi berikut jika dilakukan dalam suasana basa. Dari penyetaraan di bawah ini;
Tahap 1 :
Tuliskan setengah reaksinya.
Oksidasi : Cr(OH)3 → CrO42−
Reduksi : ClO3− → Cl−
Tahap 2 :
Penyetaraan hidrogen tidak diperlukan karena reaksi tersebut telah sama jumlah hidrogennya.
Tahap 3 :
Setarakan jumlah oksigen dengan menambah H2O.
Cr(OH)3 + H2O → CrO42−
ClO3− → Cl− + 3H2O
Tahap 4 :
Tambahkan ion H+ untuk menyetarakan hidrogen.
Cr(OH)3 + H2O → CrO42− + 5H+
ClO3− + 6H+ → Cl− + 3H2O
Tahap 5 :
Tambahkan elektron untuk menyetarakan muatan.
Cr(OH)3 + H2O → CrO42− + 5H+ + 3e−
ClO3− + 6H+ + 6e− → Cl− + 3H2O
Tahap 6 :
Jumlah muatan pada oksidasi adalah 3 sedangkan dalam reduksi adalah 6 sehingga jumlah elektron belum setara. Maka kita perlu mengalikan bagian oksidasi sehingga memiliki jumlah 6 elektron.
2Cr(OH)3 + 2H2O → 2CrO42− + 10H+ + 6e−
ClO3− + 6H+ + 6e− → Cl− + 3H2O
Tahap 7 :
Jumlahkan kedua reaksi setengah tersebut secara menyeluruh.
2Cr(OH)3(s) + ClO3–(aq) → 2CrO42−(aq) + Cl−(aq) + H2O(l) + 4H+(aq)
Tahap 8 :
Karena terdapat 4 ion H+ pada sisi kanan, maka kita tambahkan 4 OH– pada setiap sisi reaksi.
2Cr(OH)3 + ClO3− + 4OH− → 2CrO42− + Cl− + H2O + 4H+ + 4OH−
Tahap 9 :
Gabungkan ion H+ dan OH– menjadi H2O.
2Cr(OH)3 + ClO3− + 4OH− → 2CrO42− + Cl− + H2O + 4H2O
Maka jika kita gabungkan H2O yang ada akan memiliki persamaan setara sebagai berikut.
2Cr(OH)3 + ClO3− + 4OH− → 2CrO42− + Cl− + 5H2O
Itulah tadi uraian yang bisa kami berikan pada semua pembaca, berkaitan dengan rumus, metode, dan contoh soal penyetaraan reaksi redoks. Semoga bisa memberikan edukasi serta menambah pengetahuan bagi segenap pembaca sekalian.
