Kurnia Nur Afifah
Bagaimana menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan mudah? Reaksi oksidasi-reduksi, atau reaksi redoks adalah reaksi di mana salah satu reaktan teroksidasi dan yang lainnya tereduksi dalam reaksi yang sama.
Tahap pertama dalam menyetarakan reaksi redoks adalah dengan menentukan apakah terjadi reaksi oksidasi-reduksi atau tidak selama reaksi berlangsung. untuk menjaga kesetabilan sampel, reaksi redoks akan melibatkan kedua komponen, reduksi dan oksidasi dan sering dipisahkan menjadi dua setengah-reaksi untuk membantu dalam memahami reaksi.
Hal ini memerlukan identifikasi unsur yang teroksidasi dan unsur yang tereduksi. Sebagai contoh, perhatikan reaksi berikut:
Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s) ……(1)
Langkah pertama dalam menentukan apakah reaksi adalah reaksi redoks atau bukan. Yaitu dengan membagi persamaan menjadi dua setengah-reaksi. Mari kita mulai dengan setengah-reaksi yang melibatkan atom tembaga:
Cu(s) → Cu2+(aq) ……(2a)
Keadaan oksidasi tembaga di sisi kiri persamaan adalah 0 karena merupakan elemen sendiri. Keadaan oksidasi tembaga di sisi kanan persamaan adalah +2. Tembaga dalam setengah reaksi, teroksidasi. Karena meningkat dari 0 di Cu ke +2 di Cu2+. Sekarang perhatikan atom perak.
2Ag+(aq) → 2Ag(s) ………….(2b)
Dalam setengah reaksi, keadaan oksidasi perak di sisi kiri adalah +1. Keadaan oksidasi perak di sebelah kanan adalah 0 karena merupakan elemen sendiri. Karena keadaan oksidasi perak menurun dari +1 ke 0, maka ini adalah reduksi.
Akibatnya, reaksi ini merupakan reaksi redoks sebagai reduksi dan oksidasi yang terjadi (melalui transfer elektron, yang tidak secara eksplisit menunjukkan di persamaan 2). Perlu diperhatikan, terkadang kita perlu menyeimbangkan reaksi terlebih dahulu (reaksi dalam persamaan 1 sudah seimbang), karena reaksi bisa berlangsung di kondisi netral, asam atau basa.
Menyetarakan Reaksi Redoks
Menyetarakan reaksi redoks sedikit lebih kompleks daripada menyetarakan reaksi standar, tapi masih mengikuti aturan yang relatif sederhana. Salah satu perbedaan utama adalah keharusan untuk mengetahui setengah reaksi reaktan yang terlibat. Hal ini ditunjukkan dalam contoh reaksi asam dan basa. Selain aturan umum untuk kondisi netral, aturan tambahan harus diterapkan untuk reaksi berair dalam kondisi asam atau basa.
Metode yang digunakan untuk menyeimbangkan reaksi redoks disebut Metode Setengah Reaksi. Dalam metode ini, persamaan dipisahkan menjadi dua setengah persamaan (oksidasi dan reduksi).
Setiap persamaan diseimbangkan dengan menambahkan koefisien dan menambahkan H2O, H+, dan e– dengan ketentuan:
- Setarakan unsur dalam persamaan selain O dan H
- Setarakan atom oksigen dengan menambahkan molekul air (H2O) ke sisi berlawanan dari persamaan.
- Setarakan atom hidrogen (termasuk yang ditambahkan pada langkah 2 untuk menyeimbangkan atom oksigen) dengan menambahkan ion H+ ke sisi berlawanan dari persamaan.
- Tambahkan koefisien pada setiap sisi. Setarakan reaktan dan produk dengan menambahkan elektron (e–) ke sisi yang lebih positif.
- Elektron (e–) reaktan dan produk harus seimbang; jika tidak seimbang, mereka (e–) harus di kalikan dengan bilangan bulat terkecil yang memungkinkan sehingga bisa sama.
Menyetarakan Reaksi Redoks Kondisi Netral
Langkah pertama untuk menyeimbangkan reaksi redoks adalah untuk memisahkan reaksi menjadi setengah-reaksi. Substansi yang terruduksi akan memiliki elektron sebagai reaktan, dan zat teroksidasi akan memiliki elektron sebagai produk. Kadang-kadang perlu untuk menentukan setengah reaksi yang akan teroksidasi dan yang akan terreduksi.
Contoh:
Setarakan reaksi berikut:
Cu+(aq) + Fe(s) → Fe3+(aq) + Cu(s)
Langkah 1: Pisahkan menjadi setengah-reaksi. Dengan mencari potensial reduksi:
Cu+(aq) + e– → Cu(s)
Fe3+(aq) + 3e– → Fe(s)
Reaksi tembaga memiliki potensial yang lebih tinggi dan dengan demikian tembaga (Cu) terreduksi dan besi (Fe) teroksidasi sehingga setengah-reaksi harus membalik. Hasilnya sebagai berikut:
Cu+(aq) + e– → Cu(s)
Fe(s) → Fe3+(aq) + 3e–
Langkah 2: Setarakan jumlah elektron. Dalam kasus ini, kita perlu mengalikan 3 dalam persamaan setengah reaksi Cu+(aq) + e– → Cu(s) dan mengalikan 1 dalam persamaan setengah reaksi Fe(s) → Fe3+(aq) + 3e– sehingga jumlah bisa sama.
3Cu+(aq) + 3e– → 3Cu(s)
Fe(s) → Fe3+(aq) + 3e–
Langkah 3: Masukkan ke dalam persamaan utuh:
3Cu+(aq) + 3e– + Fe(s) → 3Cu(s) + Fe3+(aq) + 3e–
Karena elektron di sisi produk dan reaktan adalah sama. Maka elektron bisa dihilangkan. Sehingga persamaan yang tersisa adalah sebagai berikut:
3Cu+(aq) + Fe(s) → 3Cu(s) + Fe3+(aq)
Menyetarakan Reaksi Redoks Kondisi Asam
Kondisi asam identik dengan konsentrasi H+. Untuk memulai menyetarakan, kita ubah terlebih dahulu reaksinya menjadi setengah reaksi. Akan tetapi, sebelum menyetarakan semua elektron, setarakan terlebih dahulu semua unsur kecuali hidrogen dan oksigen dalam setengah reaksi. Kemudian, tambahkan molekul H2O untuk menyetarakan setiap atom oksigen. Selanjutnya, setarakan atom hidrogen dengan menambahkan proton (H+). Sekarang, setarakan dengan menambahkan elektron dan koefisien elektron. Akhirnya, tambahkan ke dua setengah-reaksi tersebut.
Contoh:
Setarakan reaksi redoks berikut dalam keadaan asam.
Cr2O72-(aq) + HNO2(aq) → Cr3+(aq) + NO3–(aq)
Langkah 1: Jadikan setengah reaksi.
Cr2O72-(aq) → Cr3+(aq)
HNO2(aq) → NO3–(aq)
Langkah 2: Setarakan unsur selain O dan H. Dalam kasus ini, hanya Cr yang perlu disetarakan.
Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq)
HNO2(aq) → NO3–(aq)
Langkah 3: Tambah H2O untuk menyetarakan oksigen. Reaksi chromium membutuhkan 7H2O untuk bisa setara. Reaksi yang lain, hanya membutuhkan 1H2O untuk setara.
Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
HNO2(aq) + 1H2O(l) → NO3–(aq)
Langkah 4: Setarakan hidrogen dengan menambahkan proton (H+). Supaya bisa setara, tambahkan 14 H+ di sisi kiri reaksi chromium dan 3 H+ di sisi kanan reaksi HNO2.
14 H+ + Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
HNO2(aq) + 1H2O(l) → 3 H+ + NO3–(aq)
Langkah 5: Setarakan koefisien dengan menambahkan elektron. Reaksi Cr2O72- memiliki (14+) + (2-) = 12+ di sebelah kiri dan (2*3+) = 6+ di sisi kanan. Untuk menyetarakan, tambahkan 6 elektron di sebelah kiri.
6e– + 14 H+ + Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
Untuk reaksi HNO2, tidak memiliki (+) di sebelah kiri dan (3+) + (-1) = 2+ di sebelah kanan. Untuk menyetarakan, tambahkan 2 elektron di sebelah kanan.
HNO2(aq) + 1H2O(l) → 3 H+ + NO3–(aq) + 2e–
Langkah 6: Setarakan koefisien elektron. Reaksi Cr2O72- memiliki 6 elektron dan reaksi HNO2 memiliki 2 elektron, sehingga harus di kali 3.
6e– + 14 H+ + Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) |x1|
HNO2(aq) + 1H2O(l) → 3 H+ + NO3–(aq) + 2e– |x3|
Langkah 7: Tambahkan kedua reaksi tersebut.
6e– + 14 H+ + Cr2O72-(aq) + 3HNO2(aq) + 3H2O(l) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) + 9 H+ + 3NO3–(aq) + 6e–
Sederhanakan reaksi yang dihasilkan dengan menghapus semua elektron, 3 molekul air, dan 9 proton.
5 H+ + Cr2O72-(aq) + 3HNO2(aq) → 2Cr3+(aq) + 4H2O(l) + 3NO3–(aq)
Menyetarakan Reaksi Redoks Kondisi Basa
Basa larut menjadi ion OH– dalam larutan; karenanya, menyetarakan reaksi redoks dalam kondisi basa membutuhkan OH–. Langkah yang digunakan sama seperti menyetarakan reaksi redoks kondisi asam. Perbedaannya hanya pada penambahan OH– untuk setiap sisi reaksi bersih untuk menyetarakan setiap H+. Ion OH– dan H+ dalam sisi reaksi yang sama harus ditambahkan bersama-sama untuk membentuk air.. Sekali lagi, reaksi bisa disederhanakan sesederhana mungkin.
Contoh:
Setarakan reaksi redoks berikut dalam keadaan basa.
Ag(s) + Zn2+(aq) → Ag2O(aq) + Zn(s)
Lakukan cara yang sama seperti dalam penyetaraan reaksi redoks dalam keadaan asam.
Langkah 1: Jadikan setengah reaksi.
Ag(s) → Ag2O(aq)
Zn2+(aq) → Zn(s)
Langkah 2: Setarakan semua unsur kecuali O dan H.
2Ag(s) → Ag2O(aq)
Zn2+(aq) → Zn(s)
Langkah 3: Tambahkan H2O untuk menyetarakan oksigen.
H2O(l) + 2Ag(s) → Ag2O(aq)
Zn2+(aq) → Zn(s)
Langkah 4: Setarakan hidrogen dengan menambahkan proton
H2O(l) + 2Ag(s) → Ag2O(aq) + 2H+(aq)
Zn2+(aq) → Zn(s)
Langkah 5: Setarakan koefisien dengan menambahkan elektron
H2O(l) + 2Ag(s) → Ag2O(aq) + 2H+(aq) +2e–
Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s)
Langkah 6: Setarakan koefisien elektron. Dalam kasus ini, semua elektron telah sama.
H2O(l) + 2Ag(s) → Ag2O(aq) + 2H+(aq) + 2e–
Zn2+(aq) + 2e– → Zn(s)
Langkah 7: Tambahkan kedua reaksi tersebut dan hilangkan elektronnya.
H2O(l) + 2Ag(s) + Zn2+(aq) → Ag2O(aq) + Zn(s) + 2H+(aq)
Langkah 8: Tambahkan OH– untuk menyetarakan H+. Dalam kasus ini, terdapat 2 proton. Sehingga kita perlu menambahkan 2OH– dalam sisi yang sama dengan H+.
H2O(l) + 2Ag(s) + Zn2+(aq) → Ag2O(aq) + Zn(s) + 2H+(aq) + 2OH–(aq)
Langkah 9: Kombinasikan OH– dan H+ sehingga membentuk molekul air.
H2O(l) + 2Ag(s) + Zn2+(aq) → Ag2O(aq) + Zn(s) + 2H2O(l)
Langkah 10: Sederhanakan reaksi.
2Ag(s) + Zn2+(aq) → Ag2O(aq) + Zn(s) + H2O(l)
