modul 10 - 10...آ  reaksi redoks dan elektrokimia 1. elektrokimia elektrokimia adalah cabang ilmu...

Download Modul 10 - 10...آ  Reaksi Redoks dan Elektrokimia 1. Elektrokimia Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia

Post on 28-Oct-2019

16 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1

    Modul 10

    REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA I

    Tujuan Pembelajaran:

    Mahasiswa mampu menyetarakan reaksi redoks, menjelaskan cara kerja sel galvani, potensial

    reduksi standar, dan kespontanan reaksi redoks.

  • 2

    Reaksi Redoks dan Elektrokimia

    1. Elektrokimia

    Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berkenaan dengan perubahan energi listrik menjadi

    energi kimia dan sebaliknya. Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (reduksi-oksidasi) dimana

    dalam reaksi yang terjadi energi dilepaskan oleh reaksi spontan diubah menjadi listrik atau

    dimana energi listrik digunakan agar reaksi yang tidak spontan bisa terjadi.

    Dalam reaksi redoks, elektron-elektron ditransfer dari satu zat ke zat yang lain. Contohnya pada

    reaksi antara logam magnesium dan asam klorida :

    0 +1 +2 0

    Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)

    Angka yang berada diatas unsur adalah bilangan oksidasi dari unsur tersebut. Dilepasnya

    elektron oleh suatu unsur selama proses oksidasi ditandai dengan meningkatnya nilai bilangan

    oksidasi unsur itu. Sedangkan dalam reduksi terjadi penurunan bilangan oksidasi karena

    diperolehnya elektron oleh unsur tersebut. Pada reaksi di atas Mg dioksidasi sedangkan H +

    direduksi; Cl adalah ion pasangan yang tidak terlibat dalam reaksi.

    Contoh lain :

    1 0 +0 +2

    2Ag +

    Fe → 2Ag + Fe 2+

    2. Penyetaraan reaksi redoks

    Reaksi redoks umumnya mudah disetarakan, namun di laboratorium kita sering menemukan

    reaksi redoks yang rumit melibatkan anion okso seperti kromat (CrO4 2-

    ), dikromat (Cr2O7 2-

    ),

    permanganat (MnO4 - ), Nitrat (NO3

    - ), dan sulfat (SO4

    2- ). Berikut ini ada teknik khusus untuk

    mempermudah proses peneyetaraan reaksi redoks. Terdapat dua metode penyetaraan reaksi

    redoks: metode Ion-elektron (metode setengah reaksi) dan metode bilangan oksidasi.

    a. Metode Ion-elektron

    Dalam metode ini reaksi keseluruhan dibagi menjadi dua setengah-reaksi, satu untuk oksidasi

    dan satu untuk reduksi. Biasa juga disebut dengan metode setengah reaksi. Persamaan kedua

  • 3

    setengah-reaksi disetarakan secara terpisah dan kemudian dijumlahkan untuk menghasilkan

    persamaan setara keseluruhan.

    Contoh 1 : jika kita diminta untuk menyetarakan persamaan yang menunjukkan

    terjadinya oksidasi ion Fe 2+

    menjadi ion Fe 3+

    oleh ion dikromat (Cr2O7 2-

    ) dalam

    medium asam. Sebagai hasilnya, ion (Cr2O7 2-

    ) tereduksi menjadi ion-ion Cr 3+

    .

    Berikut tahap-tahap yang harus kita perhatikan:

    Tahap 1. Tuliskan persamaan tak setara untuk reaksi ini dalam bentuk ionik

    Fe 2+

    + Cr2O7 2-

    → Fe 3+

    + Cr 3+

    Tahap 2. Pisahkan persamaan tersebut menjadi dua setengah reaksi.

    +2 +3 Oksidasi : Fe

    2+ → Fe

    3+

    +6 +3

    Reduksi : Cr2O7 2-

    → Cr 3+

    Tahap 3. Setarakan yang bukan O dan H disetiap setengah-reaksi secara terpisah.

    Setengah reaksi sudah setara untuk atom Fe. Untuk setengah-reaksi reduksi kita kalikam Cr 3+

    dengan angka 2 untuk menyetarakan atom Cr.

    Cr2O7 2-

    → 2Cr 3+

    Tahap 4. Untuk reaksi dalam medium asam, tambahkan H2O untuk menyetarakan atom O dan

    tambahkan H + untuk menyetarakan atom H.

    Karena reaksi berlangsung dalam suasana asam maka kita tambahkan tujuh molekul H2O

    disebelah kanan setengah-reaksi reduksi untuk menyetarakan O :

    Cr2O7 2-

    → 2Cr 3+

    + 7H2O

    Untuk menyetarakan atom H, kita tambahkan 14 ion H +

    disebelah kiri :

    14H + + Cr2O7

    2- → 2Cr

    3+ + 7H2O

  • 4

    Tahap 5. Tambahkan elektron pada salah satu sisi dari setiap setengah-reaksi untuk

    menyetarakan muatan. Jika perlu, samakan jumlah elektron di kedua setengah-reaksi dengan cara

    mengalikan satu atau kedua setengah-reaksi dengan kofiesien yang sesuai.

    Untuk setengah-reaksi oksidasi kita dapat tuliskan sebagai berikut:

    Fe 2+

    → Fe 3+

    + e -

    Kita tambahkan satu electron disisi kanan sehingga terdapat satu muatan 2+ pada setiap sisi dari

    setengah-reaksi.

    Dalam setengah reaksi reduksi terdapat totoal 12 muatan positif pada sisi kiri dan hanya enam

    muatan positif di sisi kanan. Jadi kita tambahkan enam electron di sebelah kiri.

    14H + + Cr2O7

    2- + 6e

    - → 2Cr

    3+ + 7H2O

    Untuk menyamakan banyaknya electron pada kedua setengah-reaksi, kita kalikan setengah reaksi

    oksidasi dengan 6.

    6Fe 2+

    → 6Fe 3+

    + 6e -

    Tahap 6. Jumlahkan kedua setengah reaksi dan setarakan persamaan akhir

    dengan pengamatan. Elektron-elektron di kedua sisi harus saling meniadakan.

    14H + + Cr2O7

    2- + 6Fe

    3+ + 6e

    - → 2Cr

    3+ + 6Fe

    3+ +7H2O + 6e

    -

    Elektron pada kedua sisi saling meniadakan, sehingga persamaan ionik bersih

    yang sudah setara sebagai berikut:

    14H + + Cr2O7

    2- + 6Fe

    2+ → 2Cr

    3+ + 6Fe

    3+ + 7H2O

    Note : Periksa kembali apakah persamaan ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama

    serta periksa juga apakah muatan pada kedua sisi persamaan sudah sama.

    Untuk reaksi dalam medium basa. Kita biasanya akan melakukan penyetaraan atom seperti yang

    telah dilakukan pada tahap 4 untuk medium asam. Lalu, untuk setiap H + biasanya kita tambahkan

    ion OH -

    yang sama banyaknya pada kedua sisi persamaan. Jika H + dan OH

    - muncul pada sisi

    yang sama dari persamaan, kita biasanya akan menggabungkan ion-ion tersebut menjadi H2O.

    Amati contoh berikut ini:

  • 5

    Contoh 2. Tulislah persamaan ionik yang setara untuk menyatakan oksidasi ion

    iodide (I - ) oleh ion permanganate (MnO4

    - ) dalam larutan basa untuk

    menghasilkan molekul iodin (I2) dan mangan(IV) oksida (MnO2).

    Tahap 1. Persamaan taksetaranya adalah

    MnO4 - + I

    - → MnO2 + I2

    Tahap 2. Dua setengah-reaksinya adalah

    -1 0 Oksidasi: I

    - → I2

    +7 +4

    Reduksi: MnO4 - → MnO2

    Tahap 3. Untuk menyetarakan atom I dalam setengah-reaksi oksidasi, kita tuliskan

    2I - → I2

    Tahap 4. Untuk setengah-reaksi reduksi, kita tambahkan dua molekul H2O di sebelah kanan

    untuk menyetarakan atom O:

    MnO4 - → MnO2 + 2H2O

    Untuk menyetarakan atom H, kita tambahkan empat ion H + di sebelah kiri:

    MnO4 - + 4H

    + → MnO2 + 2H2O

    Karena reaksi terjadi dalam medium basa da nada empat ion H + , kita tambahkan empat ion OH

    -

    di kedua sisi persamaan:

    MnO4 - + 4H

    + + 4OH

    - → MnO2 + 2H2O + 4OH

    -

    Dengan menggabungkan ion H +

    dan OH - untuk membentuk H2O dan menghilangkan 2H2O dari

    kedua sisi, kita tuliskan

    MnO4 - + 2H2O → MnO2 + 4OH

    -

  • 6

    Tahap 5. Lalu, kita setarakan muatan dikedua setengah-reaksi,

    2I - → I2 + 2e

    -

    MnO4 - + 2H2O → MnO2 + 4OH

    -

    Untuk menyamakan jumlah elektron kita kalikan setengah-reaksi oksidasi dengan 3 dan setengah

    reaksi reduksi dengan 2

    6I - → 3I2 + 6e

    -

    2MnO4 - + 4H2O → 2MnO2 + 8OH

    -

    Tahap 6. Kedua setengah reaksi dijumlahkan dan menghasilkan

    6I - + 2MnO4

    - + 4H2O + 6e

    - → 3I2 + 2MnO2 + 8OH

    - + 6e

    -

    Sesudah menghilangkan elektron pada kedua sisi kita dapatkan:

    6I - + 2MnO4

    - + 4H2O → 3I2 + 2MnO2 + 8OH

    -

    Tahap 7. Pengecekan akhir menunjukkan bahwa persamaan sudah setara dalam hal jumlah atom

    dan muatan.

    6I - + 2MnO4

    - + 4H2O → 3I2 + 2MnO2 + 8OH

    -

    Latihan 1: Setarakan persamaan berikut untuk reaksi dalam medium

    asam dengan menggunakan metode ion-elektron,

    Fe 2+

    + MnO4 - → Fe

    3+ + Mn

    2+

  • 7

    b. Metode bilangan oksidasi

    Jika kita diminta untuk menyetarakan persamaan yang menunjukkan terjadinya oksidasi ion Fe 2+

    menjadi ion Fe 3+

    oleh ion dikromat (Cr2O7 2-

    ) dalam medium asam. Sebagai hasilnya, ion

    (Cr2O7 2-

    ) tereduksi menjadi ion-ion Cr 3+

    .

    Langkah-langkah penyetaraanya adalah sebagai berikut:

    Tahap 1. Tuliskan reaksi dalam reaksi ion.

    Fe 2+

    + Cr2O7 2-

    → Fe 3+

    + Cr 3+

    Tahap 2. Setarakan jumlah atom yang berubah biloksnya

    Karena di kiri Cr ada dua maka di kanan harus Cr juga harus 2.

    Fe 2+

    + Cr2O7 2-

    → Fe 3+

    + 2Cr 3+

    Tahap 3. Tentukan biloks total

    +12 +6

    Fe 2+

    + Cr2O7 2-

    → Fe 3+

    + 2Cr 3+

    +2 +3

    Tahap 4. Setarakan perubahan biloks

    Fe di kali 6, Cr dik

Recommended

View more >