8. Reaksi Redoks

BAHAN AJAR

  1. Identitas Mata Pelajaran :

Satuan Pendidikan        : SMA Negeri 1 Payakumbuh

Mata Pelajaran              : KIMIA

Kelas / Semester           : X / 2

Pertemuan ke-               : 7

Alokasi Waktu               : 2 x 45’

  1. Standar Kompetensi :

Memahami sifat-sifat larutan non elektrolit dan elektrolit serta reaksi oksidasi reduksi.

  1. Kompetensi Dasar :

Menjelaskan perkembangan konsep reaksi oksidasi reduksi dan hubungannya dengan tata nama senyawa serta penerapannya.

  1. Indikator :
  • Siswa dapat membedakan konsep oksidasi reduksi ditinjau dari penggabungan dan pelepasan oksigen, pelepasan dan penerimaan electron serta peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi.
  • Siswa dapat menentukan oksidator dan reduktor dealam reaksi redoks.
  1. Uraian Materi :

Perkembangan Konsep Reaksi Reduksi Oksidasi (Redoks)

 

Reaksi kimia dapat digolongkan ke dalam reaksi reduksi oksidasi (redoks) dan reaksi bukan redoks. Konsep reaksi oksidasi dan reduksi mengalami perkembangan seiring dengan kemajuan ilmu kimia. Pada awalnya, konsep reaksi oksidasi dan reduksi didasarkan atas reaksi oksidasi yang melibatkan penggabungan/pengikatan oksigen dan reaksi reduksi yang melibatkan pelepasan oksigen. Kemudian para ahli melihat suatu karateristik yang mendasar dari reaksi oksidasi dan reduksi ditinjau dari ikatan kimianya, yaitu adanya serah terima elektron. Adanya serah terima electron menyebabkan reaksi oksidasi dan reduksi selalu terjadi bersama-sama sehingga disebut juga dengan reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks. Selanjutnya para ahli juga menyadari bahwa reaksi redoks tidak selalu melibatkan serah terima electron, tetapi juga penggunaan bersama pasangan electron, maka dikembangkanlah konsep reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi.

Reaksi redoks yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari misalnya pada reaksi pembakaran, pengolahan logam, perkaratan besi, fotosintesis dan oksidasi makanan dalam sel. Aki, baterai dan proses elektrolisis seperti penyepuhan juga berdasarkan pada reaksi redoks.

  1. 1.     Reaksi Redoks Berdasarkan Pengikatan dan Pelepasan Oksigen

Reaksi oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen. Sumber oksigen pada reaksi oksidasi disebut oksidator.

Contoh :

-       Perkaratan besi :

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

-       Oksidasi glukosa dalam tubuh :

C6H12O6(aq)   +   6O2(g)      →           6CO2(g)    +    6H2O(l)      oksidator : O2

-       Oksidasi belerang oleh KClO3 :

3S(s)      +   2KClO3(s)                 →                   2KCl(s)         +   3SO2(g)     oksidator : KClO3

Reaksi reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen. Zat yang menarik oksigen pada reaksi reduksi disebut reduktor.

Contoh :

-       Reduksi bijih besi dengan CO :

Fe2O3    +    CO    →    2 Fe      +    3CO2           reduktor : CO

-       Reduksi kromium (III) oksida oleh aluminium :

Cr2O3    +     2Al       →            Al2O3     +    2Cr             reduktor : Al

-       Reduksi tembaga (II) oksida oleh gas hydrogen :

CuO      +    H2     →     Cu        +    H2O                        reduktor : H2

  1. 2.     Reaksi Redoks Berdasarkan Pelepasan dan Penerimaan Elektron

Reaksi oksidasi adalah reaksi pelepasan electron.

Reaksi reduksi adalah reaksi penerimaan electron.

Reaksi pelepasan dan penerimaan electron terjadi secara simultan, artinya jika suatu unsur melepas electron berarti ada unsur lain yang menangkap electron itu.

Jadi dapat disimpulkan bahwa setiap oksidasi selalu diikuti reduksi, karena itu setiap reaksi yang melibatkan reaksi oksidasi dan reduksi disebut reaksi redoks.

Reaksi reduksi atau oksidasi saja dinamakan setengah reaksi. Suatu reaksi redoks terdiri dari 2 setengah reaksi.

Contoh :

-       Reaksi Na dan Cl2 membentuk NaCl :

Oksidasi :         Na                    →            Na+       +  e-

Reduksi  :         ½ Cl2  +  e-    →                Cl-

—————————————————————– +

Na  +  ½ Cl2       →           NaCl

-       Reaksi Mg dan O2 membentuk MgO :

Oksidasi :         Mg               →                Mg2+     +  2e-

Reduksi  :         ½ O2  +  2e-       →            O2-

—————————————————————– +

Mg  +  ½ O2       →           MgO

Dalam reaksi redoks dikenal istilah oksidator dan reduktor :

Oksidator (pengoksidasi) adalah zat yang mengalami reduksi, menyebabkan zat lain teroksidasi.

Reduktor (pereduksi) adalah zat yang mengalami oksidasi, menyebabkan zat lain tereduksi.

  1. 3.     Reaksi Redoks Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi

Reaksi oksidasi adalah reaksi yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi (biloks)

Reaksi reduksi adalah reaksi yang mengalami penurunan bilangan oksidasi (biloks)

Contoh :

C          +          O2        →           CO2                    Reduktor  : C

Oksidator : O2

0    oksidasi                                +4

0   reduksi            -2

Reaksi Autoredoks (Reaksi Disproporsionasi)

Reaksi autoredoks adalah reaksi redoks yang oksidator dan reduktornya merupakan zat yang sama, jadi pereaksi yang sama mengalami reduksi sekaligus oksidasi.

Contoh : Cl dalam Cl2 pada reaksi berikut :

Cl2        +  2NaOH            →          NaCl     +    NaClO         +   H2O

0                              +1  -2  +1                                              +1    -1                      +1    +1 -2                             +1   -2

reduksi

oksidasi

Latihan / Tugas :

 

  1. Tentukanlah, apakah reaksi berikut ini merupakan reaksi redoks atau bukan !

a.  2H2  +   O2        →     2H2O

b.  Pb2+    +   2Cl-      →          PbCl2

c.  Fe2O3     +  2Al      →        Al2O3     +   3Fe

d.  CaO      +  2HCl        →                CaCl2    +  H2O

e.  SnCl2     +  I2  +  2HCl     →           SnCl4    +   2HI

f.   2Na       +   H2     →          2NaH

2.   Tunjukkanlah bahwa reaksi berikut merupakan reaksi autoredoks :

3NO2 + H2O        →           2HNO3    +    NO

  1. Tentukanlah oksidator dan reduktor dalam reaksi redoks berikut :

a. MnO2  +  2H2SO4  +  2NaI     →        MnSO4  +  Na2SO4  +  2H2O  +  I2

b. 3Cu  +  8HNO3    →            3Cu(NO3)2  +  2NO  +  4H2O

c. Cl2  +  2KOH          →         KCl  +  KClO  +  H2O

 

BAHAN AJAR

 

  1. Identitas Mata Pelajaran :

Satuan Pendidikan        : SMA Negeri 1 Payakumbuh

Mata Pelajaran              : KIMIA

Kelas / Semester           : X / 2

Pertemuan ke-               : 8

Alokasi Waktu               : 3 x 40’

  1. Standar Kompetensi :

Memahami sifat-sifat larutan non elektrolit dan elektrolit serta reaksi oksidasi dan reduksi.

  1. Kompetensi Dasar :

Menjelaskan perkembangan konsep reaksi oksidasi reduksi dan hubungannya dengan tata nama senyawa serta penerapannya.

  1. Indikator :
  • Siswa dapat menentukan bilangan oksidasi atom unsur dalam senyawa/ion.
  • Siswa dapat memberi nama senyawa menurut IUPAC
  • Siswa dapat mendeskripsikan konsep larutan elektrolit dan konsep redoks dalam memecahkan masalah lingkungan.

 

  1. Uraian Materi :

 

Konsep Bilangan Oksidasi (Biloks)

 

Bilangan oksidasi adalah muatan yang dimiliki suatu unsur/atom jika electron valensinya didistribusikan kepada unsur yang lebih elektronegatif dalam suatu ikatan kimia.

 

Aturan Penentuan Bilangan Oksidasi :

  1. Unsur bebas (monoatomik, diatomic dan poliatomik), bilangan oksidasi = 0

Contoh : Fe, C, H2, P4, S8

  1. Atom logam, biloks selalu positif, sesuai dengan nomor golongannnya

Contoh : b.o Na = +1, b.o Mg = +2, b.o Al = +3

  1. Atom H dalam senyawa = +1, kecuali pada senyawa hidrida (berikatan dengan unsur logam), biloksnya menjadi negatif (-1).

Contoh : b.o H dalam H2O = +1, dalam NaH = -1

  1. Atom O = -2, kecuali pada OF2 (b.o O = +2), peroksida (b.o O = -1), KO2 (b.o O = -1/2)
  2. Jumlah biloks atom-atom dalam ion = muatan ionnya.
  3. Jumlah biloks atom-atom dalam senyawa netral = 0.

 

Deret Bilangan Oksidasi :

positif                    Logam, H, P, C, S, I, Br, Cl, N, O, F                   negatif

 

Jika unsur-unsur di atas membentuk senyawa, maka unsur yang di kiri mempunyai bilangan oksidasi positif dan unsur yang di kanan mempunyai bilangan oksidasi negatif. Penulisan suatu senyawa diurutkan, yaitu lebih dahulu kation (ion positif) kemudian anion (ion negative), atau ditulis terlebih dahulu unsure yang lebih elektropositif.

 

Contoh penentuan bilangan oksidasi :

Tentukanlah bilangan oksidasi unsur yang dicetak miring dalam senyawa berikut :

  1. H3PO4
  2. Cu(NO3)2
  3. NH4+
  4. S2O72-

Jawab :

  1. Jumlah biloks H3PO4 = 0

Bilangan oksidasi H = +1

Bilangan oksidasi O = -2                              +1    +5     -2   biloks

(3 x b.o H) + (b.o P) + (4 x b.o O) = 0            H3   P   O4

(3 x (+1)) + b.o P + (4 x (-2)) = 0                   +3     +5     -8  jumlah biloks

3 + b.o P + (-8) = 0

b.o P = +5

 

  1. Jumlah biloks Cu(NO3)2

Senyawa ini terdiri dari ion Cu2+ dan ion NO3- +2    +5   -2                         biloks

Bilangan oksidasi Cu = +2                                       Cu (N O3)2

Bilangan oksidasi O = -2                                          +2     +10   -12                       jumlah biloks

(b.o N) + (3 x b.o O) = -1

b.o N = +5

  1. Jumlah biloks NH4+ = +1

Bilangan oksidasi H = +1                             -3   +1                                     biloks

(b.o N) + (4 x b.o H) = +1                            N H4 +

(b.o N) + (4 x (+1)) = +1                               -3   +4                                     jumlah biloks

(b.o N) + 4 = +1

b.o N = 1 – 4 = -3

 

  1. Jumlah biloks S2O72- = -2

Bilangan oksidasi O = -2

(2 x b.o S) + (7 x b.o O) = -2                        +6   -2                                   biloks

(2 x b.o S) + (7 x (-2)) = -2               S2 O7 2-

(2 x b.o S) + (-14) = -2                     +12   -14                                 jumlah biloks

2 x b.o S = -2 + 14 = +12

b.o S = +6

 

Tata Nama Senyawa menurut IUPAC

 

  1. Tata Nama Senyawa Biner
    1. Senyawa biner dari unsur logam dan nonlogam

-       Untuk bilangan oksidasi satu : nama logam diikuti nama nonlogam + -ida

Contoh : MgO = magnesium oksida

-       Untuk bilangan oksidasi satu : muatan logam ditulis dengan angka Romawi

Contoh :

FeCl2    = besi (II) klorida

FeCl3    = besi (III) klorida

 

  1. Senyawa biner dari unsur-unsur nonlogam

-       jumlah unsur pertama ditulis terlebih dahulu, lalu nama unsur nonlogam pertama kemudian jumlah unsur kedua dengan nama unsur nonlogam kedua + -ida

Contoh :

N2O3     = Dinitrogen trioksida

= nitrogen (III) oksida                 (menurut system Stock)

 

Urutan bilangan oksidasi unsur nonlogam :

positif               B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, I, Br, Cl, O, F               negatif

 

 

  1. Tata Nama Senyawa Poliatom

Nama kation (ion positif) disebut lebih dahulu, diikuti nama anion (ion negatif)

Untuk anion poliatom yang mengandung oksigen diberi akhiran : -at, untuk anion yang mengandung oksigen bilangan oksidasi yang lebih kecil diberi akhiran : -it

Urutan peningkatan jumlah atom oksigen :

 

Contoh :

NaClO   = natrium hipoklorit

NaClO2  = natrium klorit

NaClO3   = natrium klorat

NaClO4  = natrium perklorat

 

  1. Tata Nama Asam dan Basa
    1. Tata nama asam : asam _ nama non logam + -ida

 asam _ nama anion poliatom

Contoh :

HCl       = asam klorida

H2SO4   = asam sulfat

 

    1. Tata nama basa : nama logam _ hidroksida

   Nama logam (biloks) _ hidroksida

Contoh :

NaOH               = natrium hidroksida

CuOH               = tembaga hidroksida

Cu(OH)2            = tembaga (II) hidroksida

 

 

 

 

 

 

 

Lumpur Aktif dan Proses Oksidasi dalam Pengolahan Air Limbah

 

Air limbah mengandung berbagai macam bahan/zat, di antaranya zat organic. Zat organic yang berada dalam air limbah akan mengalami oksidasi oleh oksigen yang terdapat di dalam air, sehingga akan menurunkan kadar oksigen yang terlarut di dalam air (dissolved oxygen : DO). Kadar oksigen terlarut yang rendah (DO rendah) dapat mengakibatkan matinya hewan-hewan air. Banyaknya oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi limbah organic disebut BOD (Biochemical Oxygen Demand). Bila harga BOD dalam perairan telalu besar dapat menimbulkan bau tidak sedap karena mengakibatkan oksidasi berlangsung tanpa oksigen (anaerob). Oksidasi anaerob menghasilkan gas NH3, CH4 dan H2S yang berbau tidak sedap. Oleh karena itu, air limbah harus diproses untuk mengurangi dampak yang ditimbulkan tersebut.

Pengolahan air limbah dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu tahap primer, sekunder dan tersier.

  1. Pengolahan Tahap Primer

Tujuannya untuk memisahkan sampah yang tidak larut air, seperti Lumpur, oli dan limbah kasar lainnya. dengan cara penyaringan dan pengendapan (sedimentasi). Pengendapan dilakukan dengan penambahan elektrolit, seperti FeCl2, FeCl3, Al2(SO4)3 dan CaO yang berfungsi untuk menetralisir muatan koloid (partikel dengan diameter 10-7 – 10-5 cm) sehingga dapat menggumpal dan mengendap.

  1. Pengolahan Tahap Sekunder

Tujuannya untuk menghilangkan BOD, dengan cara mengoksidasinya.

Salah satu cara pengolahan limbah tahap sekunder adalah dengan cara Lumpur aktif (activated sludge process).

  1. Pengolahan Tahap Tertier

Tujuannya untuk pengolahan air bersih, dengan menghilangkan limbah organic beracun, logam berat dan bakteri.

 

Proses lumpur aktif adalah suatu proses aerobic (oksidasi dengan oksigen) yang berlangsung dalam suatu bak pengolah air limbah. Bak tersebut berisi partikel-partikel Lumpur yang bercampur (tersuspensi) bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organic dan mengalami biodegradasi (oxygen demanding materials).

Pada proses Lumpur aktif diperlukan kolam tempat berlangsung oksidasi limbah organic yang disebut kolam aerobic. Kolam oksidasi atau kolam aerobic adalah kolam dangkal yang mendapat cahaya matahari hingga menembus dasar kolam, sehingga aktifitas fotosintesis dari algae dapat berlangsung di seluruh tempat. Proses yang terjadi di kolam ini adalah perombakan (oksidasi) senyawa organic yang dilakukan oleh bakteri menjadi senyawa CO2, H2O, nitrat, sulfat dan fosfat. Untuk kelangsungan proses ini, bakteri membutuhkan oksigen terlarut yang diperoleh dari fotosintesis dengan memanfaatkan CO2 dan H2O.

 

 

 

 

Latihan / Tugas :

 

  1. Tentukanlah bilangan oksidasi masing-masing unsur dalam senyawa berikut :

a. CHCl3                                          d. Fe2S3

b. CaH2                                                                                     e. N2O4

c. KMnO4

  1. Tentukanlah nama IUPAC senyawa berikut :

a.  MnSO4                                                                              f.   Ag2O

b.  Sn(NO3)4                                                                        g.  NH4Cl

c.  Fe2O3                                         h.  Na2SO4

d.  CaBr2                                                                                 i.   Cr2(SO4)3

e.  AuPO3                                                                               j.  Ca3(PO4)2

  1. Jelaskanlah proses pengolahan limbah dengan metode Lumpur aktif !

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s