Kimia Kelas XII MIA Materi 7: Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Elektrokimia merupakan cabang dari ilmu kimia yang secara khusus mempelajari hubungan listrik dan reaksi kimia. Proses-proses elektrokimia merupakan reaksi redoks (oksidasi-reduksi) di mana energi yang dihasilkan dari reaksi spontan dikonversi menjadi energi listrik atau di mana energi listrik digunakan untuk mendorong suatu reaksi nonspontan untuk terjadi.

Penyetaraan Reaksi Redoks

1. Cara Bilangan Oksidasi

Contoh penyetaraan reaksi: MnO₄^- + Cl^-  → Mn²⁺ + Cl₂ 

Langkah 1:

Tentukan bilangan oksidasi atom-atom yang terlibat dalam reaksi.

MnO4-		+	Cl-	→	Mn2+	+	Cl2
↓	↓		↓		↓		↓
+7	-8		-1		+2		0

Langkah 2:

Setarakan Jumlah atom-atom yang berubah bilangan oksidasinya  dengan mengubah koefisien, kemudian tentukan jumlah bilangan oksidasi dari atom-atom tersebut.

MnO4-		+	2Cl-	→	Mn2+	+	Cl2
↓	↓		↓		↓		↓
			2 x -1
+7	-8		-2		+2		0

Langkah 3:

Tentukan jumlah kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi.

Langkah 4:

Setarakan Jumlah kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi dengan cara mengubah koefisien (jumlah atom atau molekul) dari atom-atom yang berubah bilangan oksidasinya.

 

(2x1)MnO4-	+	(5x2)Cl-	→	(2x1)Mn2+	+	(5x1)Cl2
2 MnO4-	+	10 Cl-	→	2 Mn2+	+	5 Cl2

Langkah 5: 

Hitung jumlah muatan pada setiap ruas. Jika belum setara maka, muatan disetarakan dengan menambah:

• Ion H⁺  Jika reaksi dalam lingkungan asam.
• Ion OH^- Jika reaksi dalam lingkungan basa.

Reaksi	:	2 MnO4-	+	10 Cl-	→	2 Mn2+	+	5 Cl2
Jumlah Muatan	:	2 x -1		10 x -1		2 x +2		5 x 0
	:	-2		-10		+4		0
		Ruas Kiri				Ruas Kanan

• Jumlah Muatan sebelah kiri : -2 + (-10) = -12
• Jumlah Muatan sebelah kanan : +4 + 0 = +4

Karena reaksi diatas dalam lingkungan asam maka ditambahkan  H⁺ pada ruas sebelah kiri sebanyak 16 agar muatan disebelah kiri dan kanan setara/sama.

2 MnO4-

+

10 Cl-

+

16 H+

→

2 Mn2+

+

5 Cl2

Langkah 6:

Setarakan jumlah atom hidrogen (H) dengan menambahkan H₂O pada ruas yang kekurangan atom H. Karena yang kekurangan adalah ruas sebelah kanan, maka ditambahkan H₂O sebanyak 8 buah agar atom H diruas kiri dan kanan setara/sama.

 

2 MnO4-

+

10 Cl-

+

16 H+

→

2 Mn2+

+

5 Cl2

+

8 H2O

Kemudian periksa persamaan reaksi jumlah atom dan muatan antara ruas kiri dan kanan harus sama. Jika sudah sama, maka persamaan reaksi sudah setara.

 

Jumlah Atom			Jumlah Muatan
Atom	Ruas Kiri	Ruas Kanan	Ruas Kiri	Ruas Kanan
Mn	2 x 1 = 2	2 x 1 = 2	-2 + (-10) + +16 = +4	(2 x +2) + (5x0) + (8x0) = +4
O	2 x 4 = 8	8 x 1 = 8
Cl	10 x 1 = 10	5 x 2 = 10

Nb:

• Untuk mempercepat proses bilangan oksidasi, terdapat beberapa atom yang bilangannya pasti, misalnya golongan IA dan IIA
• Atom (gugus) yang mempunyai rumus kimia sama akan mempunyai bilangan oksidasi yang sama akan memiliki bilangan oksidasi yang sama (S pada K₂SO₄ mempunyai bilangan oksidasi yang sama dengan S pada Cr₂(SO₄)₃).

2. Cara ion elektron atau setengah Reaksi

Contoh penyetaraan pada reaksi: Al + NO₃^- → AlO₂^- + NH₄⁺

Langkah 1:

Persamaan reaksi dipecah menjadi dua persamaan setengah reaksi dan tentukan jumlah elektron yang diikat dan dilepas.

Reduksi	:	NO3-	+	8ē	→	NH4+
Oksidasi	:	Al	→	AlO2-	+	3ē

 

NB: 

• Pada reaksi reduksi, jumlah penurunan bilangan oksidasi sama dengan jumlah elektron yang diikat.
• Pada reaksi Oksidasi, jumlah kenaikan bilangan oksidasi sama dengan jumlah elektron yang dilepas.

Langkah 2:

Setarakan muatan dengan menambahkan H⁺ dalam suasana asam atau OH^- dalam suasana basa. Pada reaksi diatas reaksi pada suasan basa sehingga:

Reduksi	:	NO3-	+	8ē	→	NH4+	10 OH-
Oksidasi	:	Al	4 OH-	→	AlO2-	+	3ē

Langkah 3:

Menyetarakan jumlah atom H dengan menambahkan H₂O pada ruas yang kekurangan atom H.

Reduksi	:	NO3-	+	8ē	7 H2O	→	NH4+	10 OH-
Oksidasi	:	Al	4 OH-	→	AlO2-	+	3ē	2 H2O

Langkah 4:

Menyetarakan jumlah elektron yang diikat dan dilepas, kemudian dijumlahkan. Penyetaraan dapat dilakukan dengan cara perkalian.

 

Reduksi	:	NO3-	+	8ē	7 H2O	→	NH4+	10 OH-	x 3 =
Oksidasi	:	Al	4 OH-	→	AlO2-	+	3ē	2 H2O	x 8 =

3 NO3-	+	24ē	21 H2O	→	3 NH4+	30 OH-
8 Al	32 OH-	→	8 AlO2-	+	32 ē	16 H2O	+

8 Al

+

3 NO3-

+

2 OH-

+

5 H2O

→

8 AlO2-

+

3 NH4+

Nb: Atom atau molekul yang sama dan berada dalam ruas yang berbeda dapat saling dihilangkan.

Kemudian, periksa jumlah atom dan muatan antara ruas kiri dan kanan. Penyetaraan benar ketika jumlah atom antara ruas kiri dan kanan sama.

Sumber:

Sudarmo, Unggul. 2015. Kimia 3 untuk SMA/MA Kelas XII. Surakarta: Penerbit Erlangga 

https://www.studiobelajar.com/reaksi-redoks/

Daftar Hadir Klik Disini