BUKU SISWA REDOKS DAN ELEKTROKIMIA
1. Konsep Reduksi – Oksidasi (Redoks)
Pada mulanya, pembahasan reaksi redoks hanya meliputi zat – zat yang mengandung oksigen saja. Reaksi oksidasi dianggap sebagai reaksi penambahan oksigen, dan reaksi reduksi reduksi adalah reaksi pengurangan oksigen. Tetapi, Tetapi, saat ini pengertian pengertian redoks diperluas diperluas menjadi menjadi reaksi reaksi perpin perpindaha dahan n elektr elektron. on. Reaksi Reaksi oksida oksidasi si adalah adalah peris peristiw tiwaa pelepas pelepasan an elektron, dimana suatu zat memberikan elektron kepada lainnya. Contoh : Cu
Cu2 2e!
"edangka "edangkan n reaksi reaksi reduks reduksii adalah adalah perist peristiwa iwa penangk penangkapa apan n elektr elektron, on, dimana dimana suatu suatu zat menerima elektron dari zat lain. Contoh : Cu2 2e!
Cu
"enya "enyawa wa yang yang meng mengal alam amii oksid oksidas asii dise disebu butt seba sebaga gaii reduk redukto torr, dan dan seny senyaw awaa yang yang mengalami reduksi disebut sebagai oksidator.
1.1. Bian!an Oksidasi
#uatan dari suatu spesi dikatakan sebagai bilangan bilangan oksidasi oksidasi $biloks%. &iloks digunakan untuk menentukan apakah terjadi reaksi redoks atau tidak. &ila terjadi reaksi redoks, maka spesi yang teroksidasi akan mengalami kenaikan biloks dan spesi yang tereduksi akan mengalami penurunan biloks. 'turan penentuan biloks adalah : a. ()nsur murni atau senyawa senyawa beratom beratom sejenis sejenis memiliki memiliki biloks biloks nol b. 'tom * memiliki biloks +, keuali pada senyawa hidrida seperti C*-, */, a*, biloks atom * adalah !+ . 'tom 'tom 0 memili memiliki ki bilok bilokss !2, keua keuali li pada pada senyaw senyawaa o
1 20
biloks 0 2
o
"enyawa peroksida $*202, a202%
biloks 0 !+
d. 'tom logam logam memiliki memiliki biloks biloks positi3 positi3 $% $% sesuai sesuai dengan 4alensi 4alensi logam logam tersebut tersebut e. 5umlah 5umlah total total biloks biloks seluruh seluruh atom dalam senyawa senyawa netral netral nol 3. 5umlah 5umlah tota totall biloks biloks selu seluruh ruh atom atom dalam dalam ion ion muatan muatan ion ion
". #en$e%a&aan Reaksi Redoks
Reaksi redoks dapat disetarakan dengan ara langsung $ara bilangan oksidasi% atau ara setengah reaksi. ".1. 'a&a Lan!sun! (Bian!an Oksidasi)
! Tentukan reaksi reduksi dan oksidasi ! Tulis perubahan biloks yang terjadi ! "amakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan menambahkan koe3isien ! *itung jumlah muatan kiri dan kanan tambahkan 0*! pada ruas kiri
5ika muatan kiri 6 kanan
5ika muatan kiri 7 kanan
tambahkan * pada ruas kiri
! "amakan jumlah * dengan menambahkan *20 pada ruas kanan ".". 'a&a Se%en!a Reaksi
)ntuk menyelesaikan persamaan redoks dengan ara setengah reaksi, maka langkah – langkah yang dilakukan adalah :
Tae *.1. #en$e%a&aan Reaksi Redoks den!an 'a&a Se%en!a Reaksi
Reaksi "uasana 'sam Tulis masing – masing reaksi reduksi dan
Reaksi "uasana &asa Tulis masing – masing reaksi reduksi dan
oksidasi oksidasi "etarakan jumlah elektron yang terlibat "etarakan jumlah elektron yang terlibat Tambahkan sa%u molekul +"O pada ruas Tambahkan dua molekul O+, pada ruas yang kekurangan sa%u atom O yang kekurangan sa%u atom O Tambahkan sa%u molekul + pada ruas Tambahkan molekul +"O pada ruas yang yang kekurangan sa%u atom + Tulis reaksi yang sudah setara Contoh : "etarakan reaksi berikut : OH-
+. Cl2 80/!
80-! Cl!
80-! Cl!
5awab : Cl2 80/!
kekurangan atom + Tulis reaksi yang sudah setara
Cl2 2e! 80/!
2Cl!
80-! 2e!
Ruas kiri kekurangan satu atom 0
Cl2 80/! 20*!
80-! Cl!
5umlah atom * dan 0 di ruas kiri dan kanan tidak sama Cl2 80/! 20*!
80-! Cl! *20
$&eaksi %o%a %
. Eek%&oki/ia
lektrokimia adalah bidang ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi kimia menjadi energi listrik atau sebaliknya. .1. Se – se Eek%&oki/ia
"uatu sel elektrokimia terdiri dari dua elektroda, yang disebut katoda dan anoda, dalam larutan elektrolit. Pada elektroda katoda terjadi reaksi reduksi. "edangkan reaksi oksidasi terjadi pada anoda. lektrokimia : *ubungan Reaksi kimia dengan daya gerak listrik $aliran elektron% a% Reaksi kimia menghasilkan daya gerak listrik $sel gal4ani% b% ;aya gerak listrik menghasilkan reaksi kimia $sel elektrolisa% "el elektrokimia : sistem yang terdiri dari elektroda yang terelup pada larutan elektrolit. "el elektrokimia dapat dibagi menjadi +. "el
al4ani
merubah energi kimia menjadi energi listrik
Contoh : batere $sel kering%, au 2. "el lektrolisis
merubah energi listrik menjadi energi kimia
Contoh : penyepuhan, pemurnian logam
' !
9
9 !
'
9atoda Reduksi 'noda 0ksidasi
"el al4ani
"el lektrolisis
0a/a& *.1. Se o%a dan se eek%&oisis
+. "el a4alni "el
a.
Prinsip!prinsip sel 4olta atau sel gal4ani : >erakan elektron dalam sirkuit eksternal akibat adanya reaksi redoks. 'turan sel
4olta : ! Terjadi perubahan : energi kimia ? energi listrik ! Pada anoda, elektron adalah produk dari reaksi oksidasi@ anoda kutub negati3 ! Pada katoda, elektron adalah reaktan dari reaksi reduksi@ katoda kutub positi3 ! lektron mengalir dari anoda ke katoda b. 9onsep!konsep "el
Prinsip: 'noda terjadi reaksi oksidasi @ katoda terjadi reaksi reduksi 'rus elektron : anoda ? katoda @ arus listrik : katoda ? anoda 5embatan garam : menyetimbangkan ion!ion dalam larutan Contoh dari sel gal4ani : otasi sel : Bn=Bn2==Cu2=Cu = potensial sel == potensial sambungan "el $ell juntion potential@ jembatan garam% 2. Potensial lektroda "tandar $o% Potensial elektroda standar suatu elektroda adalah daya gerak listrik yang timbul karena pelepasan elektron dari reaksi reduksi. 9arena itu, potensial elektroda standar sering juga disebut potensial reduksi standar. Potensial ini relati3 karena dibandingkan dengan elektroda hidrogen sebagai standar. ilai potensial elektroda standar dinyatakan dalam satuan
enderung mengalami reduksi $bersi3at oksidator%
! &ila o 7 D
enderung mengalami oksidasi $bersi3at reduktor%
ilai – nilai o untuk berbagai spesi dapat dilihat pada gambar E.2.
0a/a& *.". #o%ensia &eduksi s%anda& e&a!ai ion
/. Potensial "tandar "el $osel% Potensial standar sel adalah nilai daya gerak listrik sel yang besarnya sama dengan selisih potensial reduksi standar elektroda yang mengalami reduksi dengan potensial reduksi standar elektroda yang mengalami oksidasi. osel oreduksi ! ooksidasi
F. "el lektrolisis "el elektrolisis merupakan kebalikan dari sel 4olta, yaitu perubahan energi listrik menjadi energi kimia. "el elektrolisis juga memerlukan elektrode!elektrode. 'da 2 elektrode yang digunakan dalam elektrolisis, yaitu: a. lektrode inert yaitu elektrode yang tidak dapat bereaksi $Pt, C, 'u%. b. lektrode tak inert yaitu elektrode yang dapat bereaksi $Cu dan 'g%. "el elektrolisis tidak memerlukan jembatan garam. 9omponen utamanya adalah sebuah wadah, elektrode, elektrolit dan sumber arus searah. Pada sel elektrolisis digunakan elektrode inert yang hanya menyediakan permukaannya sebagai tempat berlangsungnya reaksi. ;ua batang Pt atau karbon dielupkan dalam larutan elektrolit. #asing!masing batang bertindak sebagai anode $tempat berlangsungnya oksidasi% dan katode $tempat berlangsungnya reduksi%, karena kation $ion positi3% menuju katode maka katode merupakan elektrode negati3. ;an sebaliknya anode merupakan elektrode positi3 karena didatangi oleh anion $ion negati3%. G. Reaksi!reaksi lektrolisis a% 9atoda $!% )ntuk ion!ion a, 9, #g, Ca2, 'l/, #n2 tidak tereduksi, yang tereduksi adalah pelarutnya yaitu *20. Reakinya : 2*20 2e!
20*! *2 $g%. *al ini
tidak berlaku kalau ion!ion tersebut berasal dari lelehan atau leburan garamnya, maka ion itu akan tereduksi. 8on * akan tereduksi. Reaksinya : 2* 2e! *2$g% 8on lain selain + dan 2 dapat tereduksi. #isalnya 'g dan Cu. Reaksinya : 'g e!
'g$s% , dan Cu2 2e! Cu$s% b% 'noda +% 9alau anodanya inert atau tidak akti3 $Pt, 'u, C%, maka yang akan teroksidasi • •
adalah : 8on 0*! akan teroksidasi. Reaksinya : -0*! 8on Cl!, &r!, 8!, akan teroksidasi. Reaksi : 2Cl!
Cl2 2e! ,
2&r !
&r 2 2e! ,
28!
82 2e!
2*20 02 2e!
•
8on sisa asam oksi seperti "0-2!, 0/!, tidak teroksidasi, yang teroksidasi adalah
pelarutnya yaitu *20. Reaksinya : 2*20 -* 02 -e! 2% 5ika anodanya akti3 seperti Cu dan 1e, dan lain!lain, maka anodanya akan Cu2 2e! dan 1e
teroksidasi. Reaksinya : Cu a. "kema Reaksi lektrolisis
1e2 2e!
Reaksi di katoda bergantung pada jenis kation Aogam akti3 $golongan 8', 88', 'l dan #n%: 'ir yang tereduksi. *20$l% 2e à *2$g% 20*!$aH%
9ation 9ation lain: kation tereduksi 2*$aH% 2e à *2$g% AI$aH% Ie à A$s%
Reaksi di anoda bergantung pada jenis anoda dan anion sisa asam oksi: air teroksidasi 'noda 8nert:àanion
2*20$l% à 02$g% -*$aH% -e
$Pt, 'u, C% sisa asam lain atau 0*! : 'noda
anion teroksidasi 2&r !$aH% à &r 2$aH% 2e -0*!$aH% à 2*20$l% 02$g% -e 'noda tak inert: anoda teroksidasi A$s% à AI$aH% Ie
Contoh : '. lektrolisis lelehan aCl dengan elektrotrode Pt 2 Cl!$aH% à Cl2$aH% 2e
anoda
:
9atode
: a$aH% e à a$l%
I2
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ reaksi sel : 2a$aH% 2Cl!$aH% à 2a$l% Cl2$g% &. lektrolisis larutan aCl dengan elektrode Pt
9emungkinan reaksi di anode:
2Cl!$aH% à Cl2$aH% 2e
ooks !+,/G <
2*20$l% à 02$g% -*$aH% -e
ooks !+,-2 <
9emungkinan reaksi di katode:
a$aH% e à a
ored !2,K+ <
2*20$l% 2e à *2$g% 20*!$aH% ored !D,E2 <
9arena ooks Cl!=Cl2 6 ooks *20=02, di anoda terjadi oksidasi Cl! menjadi Cl2
9arena ored *20=*2 6 ored a=a, di katoda terjadi reduksi *20 menjadi *2
Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: 2Cl! à Cl2 2e
anoda :
2*20 2e à *2 20*!
katoda :
2*20 2Cl! à Cl2 *2 20* anoda
katoda
b. Persamaaan dan Perbedaan "el
'noda selalu terjadi reaksi oksidasi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi oksidasi disebut anoda. 9atoda selalu terjadi reaksi reduksi dengan kata lain elektroda yang terjadi reaksi reduksi disebut katoda Perbedaan :
'. Pada "el
9orosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa!senyawa yang tidak dikehendaki. ;alam bahasa sehari!hari, korosi disebut perkaratan. Peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen $udara% mengalami reduksi. 9arat logam biasanya berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah 1e20/.I*20, suatu zat padat berwarna oklat!merah. 9orosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi. 8on besi $88% yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi $888% yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi 1e20/.I*20, yaitu karat besi. #engenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode, dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada berbagai 3aktor, misalnya zat pengotor atau perbedaan rapatan logam itu. Cara!ara penegahan terhadap korosi besi yaitu : a% b% % d% e% 3% g%
#engeat #elumuri dengan oli atau gemuk ;ibalut dengan plasti Pelapisan dengan timah Pelapisan dengan zink Pelapisan dengan kromium Pengorbanan anode
