Penyetaraan Reaksi Redoks

Anonymous at 12:45 PM

Sobat Materi Kimia SMA, terdapat dua metode untuk mempermudah penyetaraan reaksi redoks, yaitu metode perubahan bilangan oksidasi (PBO) dan metode setengah reaksi. Metode PBO melibatkan perubahan biloks, sedangkan metode setengah reaksi melibatkan pelepasan dan penerimaan elektron.

Penyetaraan Reaksi Redoks Metode PBO

Metode ini didasarkan pada kekekalan muatan, yakni kenaikan biloks atom teroksidasi harus sama dengan penurunan biloks atom tereduksi. Tahap-tahap untuk menyetarakan persamaan reaksi dengan cara PBO adalah sebagai berikut:

1. Tentukan biloks semua atom untuk mengetahui atom-atom mana yang mengalami perubahan biloks.
2. Pasangkan oksidator dan produknya, reduktor dan produknya menggunakan diagram seperti pada contoh.
3. Tambahkan koefisien pada pasangan tersebut jika terjadi perbedaan jumlah atom (seperti pada atom Cu).
4. Tentukan perubahan biloks, baik reduktor maupun oksidator. Nilai perubahan ini merupakan faktor penyetara, yang dikalikan dengan koefesien reaksinya.
5. Setarakan atom-atom lain yang tidak mengalami reduksi dan oksidasi untuk memenuhi Hukum Kekekalan Massa.
6. Periksalah apakah persamaan sudah setara, baik massa maupun
   muatannya.

Contoh: Logam seng bereaksi dengan asam nitrat menurut reaksi berikut:
Zn(s) + 2HNO₃(aq) →  Zn(NO₃)₂(aq) + H₂ (g)
Setarakan persamaan tersebut dengan metode PBO.

Tahap 1

Menentukan atom yang mengalami perubahan biloks. Pada reaksi ini atom Zn dan N

Tahap 2–3

Menentukan pasangan oksidator dan reduktor serta menyetarakan jumlah atomnya.

Tahap 4

Menentukan nilai perubahan biloks dan menyetarakannya.

Hasil penyetaraan muatan adalah: 4Zn + HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃

Tahap 5

Setarakan atom-atom yang lain dengan cara memeriksa jumlah atom-atomnya. Atom N: ada 10 atom N di ruas kanan, tambahkan 9 HNO3 di ruas kiri agar atom N sama dengan ruas kanan.

4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃

Atom O: ada 30 atom O di ruas kiri dan 27 atom O di ruas kanan, tambahkan 3 H₂O di ruas kanan sehingga jumlah atom O sama.
4Zn + 10HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Atom H juga harus disetarakan dengan cara memeriksanya di kedua ruas. Persamaan reaksi yang sudah setara dan lengkap dengan fasanya adalah sebagai berikut.

4Zn(s) + 10HNO₃(aq) → 4Zn(NO₃)₂ (aq) + NH₄NO₃(aq) + 3H₂O(l)

Tahap 6

Periksalah apakah persamaan di atas sudah memenuhi kekekalan massa dan muatan.

Penyetaraan Reaksi Redoks Metode Setengah Reaksi

Penyetaraan persamaan redoks dengan metode setengah reaksi didasarkan pada transfer elektron. Untuk mengetahui jumlah elektron yang ditransfer dilakukan pemisahan persamaan ke dalam dua setengah reaksi. Masing-masing setengah reaksi disetarakan, kemudian digabungkan kembali untuk memperoleh persamaan reaksi redoks yang setara, baik muatan maupun massanya.

a. Reaksi Redoks dalam Suasana Asam

Tinjau reaksi ion MnO₄^– dan Fe²⁺ dalam suasana asam dengan persamaan kerangka sebagai berikut.

MnO₄^– + Fe²⁺ → Mn²⁺ + Fe³⁺

Tahap-tahap penyetaraan dengan metode ini adalah sebagai berikut:

1. Memisahkan persamaan kerangka ke dalam dua setengah reaksi. Setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi.
   MnO₄^–  → Mn²⁺ (reaksi reduksi)
   Fe²⁺  → Fe³⁺ (reaksi oksidasi)
2. Menyetarakan jumlah atom-atomnya sesuai Hukum Kekekalan Massa.
3. Menyetarakan muatan listrik (kekekalan muatan) dengan cara menambahkan elektron pada ruas kiri (untuk reaksi reduksi) dan ruas kanan (untuk reaksi oksidasi).
   Setengah-reaksi reduksi atom Mn disetarakan dengan cara menyamakan koefisien pereaksi dan produknya. Penyetaraan atom O dilakukan dengan menambahkan H2O pada ruas kanan.
   MnO₄^– → Mn²⁺ + 4H₂O
   Kelebihan atom H di ruas kanan disetarakan dengan menambahkan asam (ion H⁺) pada ruas kiri (ingat suasana asam).
   MnO₄^– + 8H⁺  → Mn²⁺ + 4H₂O
   Muatan listrik di ruas kiri ada +7 dan di ruas kanan ada +2. Untuk menyetarakannya, tambahkan lima elektron pada ruas kiri.
   MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^–  → Mn²⁺ + 4H₂O (setengah reaksi reduksi)
   Periksalah apakah persamaan sudah setara muatan dan massanya.

   Setengah-reaksi oksidasi untuk besi sudah setara ditinjau dari jumlah atom, tetapi muatannya belum setara. Jadi, tambahkan satu elektron pada ruas kanan persamaan.
   Fe²⁺ →Fe³⁺ + e^– (setengah reaksi oksidasi)

4. Menggabungkan kedua setengah reaksi untuk menyetarakan persamaan reaksi, baik muatan maupun massanya.

• MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O   (×1)
                            Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^–             (×5)
• MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O
                         5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e^–
• Persamaan akhir menjadi: MnO₄^– + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

Periksalah apakah muatan dan massanya sudah setara.

b. Reaksi Redoks dalam Suasana Basa

Penyetaraan reaksi di atas terjadi dalam suasana asam. Cirinya adalah penambahan ion H⁺ ketika penyetaraan. Bagaimana menyetarakan reaksi redoks dalam suasana basa atau netral?

Penyetaraan setengah-reaksi dalam suasana basa atau netral dilakukan dengan menambahkan basa (ion OH^–), untuk menyetarakan atom O atau H. Tinjaulah reaksi berikut yang dilakukan dalam suasana basa. MnO₄^– + SO₃^2–  → MnO₂ + SO₄^2–

Caranya sama seperti dalam suasana asam. Akan tetapi, setelah reaksi digabungkan, untuk menyetarakan atom O dan H ditambahkan OH^– pada kedua ruas persamaan.

Tahap 1
MnO₄^– → MnO₂ (reaksi reduksi)
SO₃^2– → SO4₂^–  (reaksi oksidasi)

Tahap 2
MnO₄^– + 4H⁺ → MnO₂ + 2H₂O
SO₃^2– + H₂O → SO₄^2– + 2H⁺

Tahap 3
MnO₄^– + 4H⁺ + 3e^– → MnO₂ + 2H₂O
SO₃^2– + H₂O → SO₄^2– + 2H⁺ + 2e^–

^{Tahap 4}

Pada persamaan di atas terdapat 2H⁺. Untuk menetralkannya tambahkan 2OH^– pada kedua ruas persamaan. Persamaan menjadi:
2MnO₄^– + (2H⁺ + 2OH^–) + 3SO₃^2– → 2MnO₂ + H₂O + 3SO₄^2– + 2OH^–

Penambahan OH^– akan menetralkan H⁺ menjadi H₂O. Oleh karena di ruas kanan ada H₂O maka terjadi penghilangan H₂O pada salah satu ruas sehingga persamaan menjadi:
2MnO₄^– + H₂O + 3SO₃^2– → 2MnO₂ + 3SO₄^2– + 2OH^–

Periksalah apakah muatan dan massanya sudah setara sesuai kaidah kekekalan.

Materi kelas XII selanjutnya yang akan sobat pelajari yaitu sel elektrokimia

Share on : Facebook Twitter Google+