Oxidation And Reduction Protocols

     Reaksi kimia dapat digolongkan ke dalam reaksi redoks dan reaksi bukan redoks. Reaksi redoks adalah reaksi yang berkaitan dengan peristiwa reduksi dan oksidasi. Reaksi redoks banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya perkaratan besi, reaksi-reaksi pembakaran, oksidasi makanan dalam sel, fotosintesis, dan peleburan bijih logam, aki, baterai, dan berbagai proses elektrolisis seperti penyepuhan. Dalam mempelajari reaksi redoks ada beberapa konsep dasar yang harus dipahami, seperti :

1. Oksidasi :

• Penambahan/pengikatan atom oksigen

• Pelepasan Elektron

• Naiknya bilangan oksidasi

2. Reduksi

• Pengurangan atom oksigen

• Penambahan Elektron

• Turunnya bilangan oksidasi

3. Reduktor (Pereduksi)

• Zat yang mengalami oksidasi

4. Oksidator (pengoksidasi)

• Zat yang mengalami reduksi

5. Reaksi Redoks

• Reaksi yang mengandung peristiwa reduksi dan oksidasi

6. Reaksi autoredoks (disproporsionasi)

• Reaksi redoks yang oksidator dan reduktornya merupakan zat yang sama

7. Bilangan oksidasi

• Muatan suatu atom jika elektron ikatan diberikan kepada atom yang keelektronegatifannya lebih besar.

Perkembangan konsep Redoks

      Pengertian reaksi reduksi dan oksidasi telah mengalami berbagai perkembangan. Pada awalnya peristiwa reduksi oksidasi dikaitkan dengan pelepasan dan pengikatan oksigen. Pada perkembangan selanjutnya oksidasi dan reduksi dikaitkan dengan penangkapan dan pelepasan elektron, dan kemudian dengan perubahan bilangan oksidasi. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan cakupan yang lebih luas bagi jenis reaksi tersebut. Tiga konsep untuk menjelaskan reaksi oksidasi reduksi (redoks). Konsep tersebut adalah sebagai berikut:

1. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.

2. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan penerimaan elektron.

3. Konsep redoks berdasarkan kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi.

Berikut penjelasan sederhana untuk ketiga konsep reaksi oksidasi reduksi (redoks) di atas.

1. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen.

Berdasarkan konsep pertama:

a. Oksidasi adalah peristiwa pengikatan oksigen

    Adapun contoh yang terkait dengan reaksi oksidasi berdasarkan konsep ini adalah sebagai berikut:

1) Perkaratan logam besi

Reaksi perkaratan logam besi:

4Fe(s) + 3O2(g) –> 2Fe2O3(s) [karat besi]

2) Pembakaran bahan bakar (misalnya gas metana, minyak tanah, LPG, solar)

Reaksi pembakaran gas metana (CH4): akan menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air.

CH4(g) + O2(g) –> CO2(g) + 2H2O(g)

3) Oksidasi glukosa (C6H12O6) dalam tubuh (respirasi). Di dalam tubuh, glukosa di pecah menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti carbon dioksida dan air.

C6H12O6(aq) + 6O2(g) –> 6CO2(g) + 6H2O(l)

4) Oksidasi tembaga Cu, belarang S, dan belerang dioksida SO2:

Cu(s) + O2(g) –> CuO(s)

S(s) + O2(g) –> SO2(g)

SO2(g) + O2(g) –> SO3(g)

5) Buah apel maupun pisang setelah dikupas akan berubah warna menjadi kecoklatan

6) Minyak makan yang disimpan terlalu lama dan dalam kondisi terbuka akan menyebabkan bau tengik hasil dari pengikatan oksigen (teroksidasi)

Zat yang mengikat oksigen disebut sebagai reduktor/pereduksi. Berdasarkan contoh-contoh reaksi oksidasi di atas, maka reduktor untuk reaksi: 1) Besi Fe; 2) Metana CH4; 3) Glukosa C6H12O6; 4) Cu, S, SO2

b. Reduksi adalah peristiwa pelepasan oksigen (kebalikan dari reaksi oksidasi)

   Adapun contoh yang terkait dengan reaksi reduksi berdasarkan konsep ini adalah sebagai berikut:

1) Reduksi mineral hematit F2O3 oleh karbon monoksida CO

F2O3(s) + CO(g) –> 2Fe(s) + CO2(g)

2) Reduksi kromium(III) oksida Cr2O3 oleh aluminium Al

Cr2O3(s) + 2Al(s) –> 2Cr(s) + Al2O3(s)

3) Reduksi tembaga(II) oksida CuO oleh gas hidrogen H2 

CuO(s) + H2(g) –> Cu(s) + H2O(g)

4) Reduksi SO3, KClO3, dan KNO3:

SO3(g) –> SO2(g) + O2(g)

3KClO3(s) –> 2KCl(s) + 3O2(g)

2KNO3(aq) –> 2KNO2(aq) + O2(g)

Zat yang melepas oksigen kita sebut sebagai oksidator/pengoksidasi. Berdasarkan contoh-contoh reaksi reduksi di atas, maka oksidator untuk reaksi: 1) Hematit Fe2O3; 2) Kromium(III) oksida Cr2O3; 3) Tembaga(II) oksida CuO; 4) SO3, KClO3, KNO3.

2. Konsep redoks berdasarkan pelepasan dan penerimaan elektron.

    Pelepasan dan penerimaan elektron terjadi secara simultan, artinya jika suatu spesi melepas elektron berarti ada spesi lain yang menyerapnya. Hal ini berlaku untuk ikatan kimia. Berdasarkan konsep yang kedua:

a. Oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron

b. Reduksi adalah penerimaan elektron

Adapun contoh yang terkait dengan reaksi oksidasi dan reduksi berdasarkan konsep ini adalah sebagai berikut:

1) Reaksi natrium dengan clorin membentuk natrium klorida NaCl

Oksidasi : Na –> Na+ + e [melapas 1 elektron]

Reduksi : Cl + e –> Cl– [menerima 1 elektron]

————————————-

Na + Cl –> Na+ + Cl– –> NaCl

2) Reaksi kalsium dengan belerang membentuk calsium sulfida

Oksidasi : Ca –> Ca2+ + 2e [melepas 2 elektron]

Reduksi : S + 2e –> S2- [menerima 2 elektron]

————————————-

Ca + S –> Ca2+ + S2- –> CaS

Zat yang melepas elektron (oksidasi) disebut reduktor, sedangkan zat yang menerima elektron (reduksi) disebut oksidator.

3. Konsep redoks berdasarkan kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi.

    Dalam berbagai kasus reaksi oksidasi yang kompleks, sulit untuk menentukan spesi mana yang mengalami oksidasi dan reduksi. Contoh reaksi berikut:

2KMnO4 + 3H2SO4 + H2C2O4 –> K2SO4 + 2MnSO4 + 2CO2+ 4H2O

Dapatkah Anda menyebutkan spesi mana yang mengalami reaksi oksidasi dan reduksi?

Untuk menjawab pertanyaan ini, maka digunakan konsep reaksi oksidasi reduksi berdasarkan kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi (biloks).

Berdasarkan konsep yang ketiga

a. Oksidasi adalah pertambahan biloks 

b. Reduksi adalah penurunan biloks

Permasalahan 

1. Dalam berbagai reaksi redoks yang melibatkan spesi yang kompleks, kadang-kadang tidak mudah menentukan atom mana yang melepaskan elektron dan atom mana yang menangkap elektron. Bagaimana kita dapat membuktikan atom mana yang melepaskan elektron dan menangkap elektron? Perhatikan reaksi berikut :

KMnO4 + H2SO4 + H2C2O4->K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O

2. Reaksi antara SO₂ dan O₂ membentuk SO₃. Reaksi kimianya dapat ditulis sebagai berikut.

2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)

Jika dikaji berdasarkan konsep pengikatan oksigen maka reaksi tersebut adalah reaksi oksidasi. Jika dikaji berdasarkan transfer elektron pada reaksi tersebut tidak terjadi transfer elektron, tetapi melalui penggunaan bersama pasangan elektron membentuk ikatan kovalen. Bagaimana bilangan oksidasi dapat menjelaskan reaksi redoks?

3.Kenapa Pada awal reaksi redoks dikaitkan dengan oksigen. Kemudian dengan serah terima elektron dan perubahan bilangan oksidasi. Menurut anda, apakah alasan mengaitkan reaksi redoks dengan serah terima elektron dan perubahan bilangan bilangan oksidasi?