PERBANDINGAN SENYAWA KOVALEN DAN IONIK

 

REAKSI KIMIA DAN REAKSI REAKSI REDOKS

I.TUJUAN

1. Mempelajari Jenis Reaksi Kimia Secara Sistematis
2. Mengamati tanda-tanda terjadinya reaksi
3. Menuliskan persamaan reaksi dengan benar
4. Menyelesaikan persamaan redoks dari setiap percobaan

 

II. LANDASAN TEORI

            Reaksi oksidasi dan reduksi merupakan reaksi yang menggabungkan ion, dalam hal ini bilangan oksidasi (valensi) spesi-spesi yang bereaksi tidak mengalami perubahan. Namun, ada beberapa reaksi yang menunjukkan keadaan oksidasi berubah yang disertai dengan pertukaran elektron antara pereaksi, ini disebut reaksi oksidasi-reduksi atau disingkat reaksi redoks. Berdasarkan sejarahnya istilah oksidasi diterapkan untuk proses-proses ketika oksigen diambil oleh suatu zat dan reduksi dianggap sebagai proses ketika oksigen diambil dari dalam suatu zat. Kehilangan hidrogen dapat juga disebut sebagai oksidasi dan penangkapan hidrogen disebut sebagai reduksi. Reaksi-reaksi lain yang tidak melibatkan oksigen dan hidrogen belum dapat digolongkan sebagai oksidasi dan reduksi sebelum munculnya definisi umum oksidasi dan reduksi yang didasarkan pada pelepasan dan pengambilan elektron (Svehla, dkk. 1997: 107).

            Reaksi redoks (reduksi-oksidasi) melibatkan keadaan transfer elektron sehingga akan terjadi perubahan tingkat atau bilangan oksidasi dari spesies yang berkaitan. Identifikasi pada tingkat oksidasi atau bilangan oksidasi spesies yang terlibat dalam reaksi perlu dilakukan untuk mengetahui jumlah elektron yang terlibat. Secara sederhana, bilangan oksidasi didefinisikan sebagai bilangan positif atau negatif yang mengarah pada muatan suatu spesies saat elektron-elektron dianggap terdistribusi pada atom-atom menurut aturan yang sesuai. Aturan distribusi tersebut yakni secara ionik bagi spesies heteronuklir yang berarti terjadi perpindahan elektron pada atom yang lebih bersifat elektronegatif dan secara kovalen murni bagi spesies homonuklir (Sugiyarto, 2004: 111).

            Reaksi oksidasi dalam kimia organik umumnya disebut sebagai penambahan oksigen kedalam molekul atau lepasnya hidrogen dari suatu molekul. Reaksi reduksi diartikan sebagai masuknya hidrogen ke dalam molekul organik atau keluarnya oksigen dari dalam molekul organik. Batasan yang lebih umum pada reaksi oksidasi-reduksi adalah berdasarkan pemakaian bilangan oksidasi pada atom karbon dengan cara memasukkan bilangan oksidasi pada keempat ikatannya. Contohnya, atom H yang berikatan dengan atom C memiliki bilangan oksidasi -1, atom C yang berikatan dengan atom C memiliki bilangan oksidasi 0, dan atom C jika berikatan tunggal pada heteroatom seperti oksigen, nitrogen, dan sulfur maka atom C memiliki bilangan oksidasi +1 (Riswiyanto, 2009: 108).

            Oksidasi dapat didefinisikan sebagai suatu proses yang menyebabkan hilangnya satu atau lebih elektron dari dalam zat berupa atom, ion atau molekul. Saat suatu unsur dioksidasi maka keadaan oksidasinya akan berubah ke harga atau nilai yang lebih positif. Suatu zat pengoksidasi adalah zat yang memperoleh elektron dan saat proses itu, zat itu direduksi. Reduksi adalah suatu proses yang mengakibatkan didapatkannya satu atau lebih elektron oleh zat berupa atom, ion atau molekul. Saat suatu unsur direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif, sehingga suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan elektron dan dalam proses itu, zat tersebut dioksidasi. Definisi tersebut sangat umum sehingga dapat berlaku untuk proses dalam zat padat, lelehan atau gas. Proses oksidasi dan reduksi berlangsung bersamaan karena elektron-elektron yang dilepaskan oleh sebuah zat harus diambil oleh zat yang lain. Oleh karena itu reaksi oksidasi-reduksi atau reaksi redoks akan merujuk pada proses-proses yang melibatkan serah terima muatan (Svehla, dkk. 1997: 108).

            Menurut Sugiyarto (2004: 111) bilangan oksidasi dapat ditentukan berdasarkan aturan berikut:

1.    Bilangan oksidasi untuk setiap atom unsur adalah nol.

2.    Bilangan oksidasi ion monoatomik adalah sama dengan muatan ion yang bersangkutan.

3.    Jumlah aljabar bilangan oksidasi suatu spesies poliatomik netral adalah nol dam suatu spesies ion poliatomik sama dengan muatan ion yang bersangkutan.

4.    Dalam suatu senyawa, unsur yang lebih elektronegatif mempunyai bilangan oksidasi negatif dan unsur yang lebih elektropositif mempunyai bilangan oksidasi positif.

5.    Untuk suatu senyawa yang dalam molekulnya tersusun lebih dari satu atom yang sama, dikenal adanya bilangan oksidasi rata-rata maupun bilangan oksidasi individual bagi masing-masing atom berdasarkan ikatannya. Jadi atom unsur yang sama dalam satu molekul dapat memiliki tingkat oksidasi yang berbeda dan ini sebagi dampak dari kedudukan ikatan yang berbeda pula.

            Menurut Sukardjo (1985: 264) Oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron dan reduksi adalah reaksi pengikatan elektron. Contohnya, saat logam Zn dimasukkan kedalam larutan yang berisi Zn⁺ terdapat beda potensial antara larutan dan elektrode, begitupula dengan saat logam inert seperti Pt dimasukkan dalam larutan yang berisi ion dalam bentuk reduksi dan oksidasinya akan timbul beda potensial antara larutan dan elektrodenya yang disebut potensial redoks.

 Berdasarkan perkembangannya, reaksi redoks dimulai dari pemahaman batasan yang tradisional yaitu reaksi oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen atau reaksi pelepasan hidrogen dan pelepasan elektron sedangkan reaksi reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen atau reaksi pengikatan hidrogen atau pengikatan elektron. Batasan lain menyebutkan bahwa reaksi oksidasi adalah reaksi penaikan bilangan oksidasi dan reaksi reduksi adalah reaksi penurunan bilangan oksidasi. Reaksi reduksi dan reaksi oksidasi berlangsung secara bersamaan yang berarti bahwa ada spesies yang teroksidasi dan spesies lain tereduksi sehingga penamaan yang lebih tepat adalah reaksi reduksi-oksidasi atau reaksi redoks. Contohnya, saat sebatang tembaga dicelupkan ke dalam larutan perak nitrat maka lapisan putih mengkilat akan muncul pada permukaan batang tembaga dan larutan berubah menjadi biru. Dalam hal ini bilangan oksidasi tembaga meningkat dari 0 menjadi +2 dan bilangan oksidasi perak turun dari +1 menjadi 0, jadi tembaga mengalami oksidasi dan perak mengalami reduksi (Sugiyarto, 2004: 112-113).

            Menurut Svehla, dkk (1997: 110-111) zat-zat yang terlibat dalam kesetimbangan  kimia dalam reaksi setengah sel membentuk sistem redoks. Sistem redoks dapat dikelompokkan dalam dua kategori, yaitu:

1.    Sistem redoks biasa adalah sistem yang menunjukkan bahwa dalam oksidasi dan reduksi zat yang dipertukarnya hanya elektron.

2.    Sistem redoks dan asam basa gabungan adalah sistem yang tidak hanya melibatkan pertukaran elektron tetapi juga melibatkan pertukaran proton seperti dalam sistem asam-basa. Sistem ini adalah gabungan dari  tahap redoks dan asam-basa.

            Potensial reduksi berkaitan dengan sel elektrokimia. Suatu sel elektrokimia terdiri atas dua eletrode yang berupa dua setengah sel, yakni setengah sel reduksi dan setengah sel oksidasi yang memiliki nilai potensial reduksi standar bagi masing-masing elektrodenya. Nilai potensial reaksi redoks yang terjadi disebut sabagai potensial sel yang menunjukkan perbedaan voltase antara kedua elektrode yang sering disebut electromotive force (emf) sel atau E_sel.

Jadi, saat satu sel dibangung oleh Cu_(S)|Cu²⁺_(aq) || Ag⁺_(aq)|Ag_(s), maka sel ini mempunyai nilai potensia standar (Eº_sel) sebesar +0,46V. Cara penulisan lambang sel ini adalah anode || katode, simbol || disebut jembatan garam penghubung, | disebut tanda pembatas fase yang berbeda dan tanda koma digunakan jika fasenya sama. Anode tersusun oleh eletrode diikuti elektrolitnya dan katode tersusun oleh elektrolit diikuti elektrodenya (Sugiyarto, 2004: 117).

            Proses elektrokimia tersebut mengakibatkan logam mengalami kemerosotan atau kerusakan sifat logam yang disebut sebagai korosi. Korosi berasal dari bahasa latin “corrodere” yang artinya perusakan logam atau berkarat akibat lingkungannya. Korosi adalah suatu reaksi reduksi oksidasi antara logam dengan berbagai zat yang ada dilingkungannya sehingga akan menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki (Hadi, 2015: 74).

            Menurut Sukardjo (1985: 267-268) terdapat beberapa cara penetapan potensial redoks, yaitu:

1.    Cara potensiometri

            Potensial redoks ditetapkan dengan memasukkan elektrode Pt ke dalam larutan dan mengukur potensialnya terhadap elektrode pembanding, seperti elektrode kalomel. Cara ini memberikan hasil yang baik untuk sistem redoks anorganik. Cara ini digunakan juga pada titrasi potensiometri oksidasi reduksi dan dilakukan untuk zat-zat organik dan cairan biologi. Umumnya oksigen udara dapat bereaksi dengan beberapa sistem redoks, hal ini dapat dicegah dengan mengukur potensialnya dalam bejana tertutup berisi gas inert, seperti nitrogen yang dimasukkan kedalam larutan.

2.    Cara kalorimetri

            Cara ini menggunakan indikator redoks dan diupayakan agar potensial

redoks dan indikator berdekatan dengan potensial redoks larutan yang diselidiki. Perubahan warna indikator harus tajam dan tidak dipengaruhi oleh warna larutan yang ditentukan. Warna larutan yang diperoleh dibandingkan dengan warna-warna standar yang telah dibuat, warna yang cocok menunjukkan potensial redoks dari larutan. Cara ini banyak dipakai untuk menentukan potensial redoks sel-sel hidup karena cara potensiometri tidak memungkinkan. Indikator redoks disuntikkan kedalam sel atau dibiarkan berdifusi melalui dinding sel.

            Reaksi reduksi oksidasi ada kaitannya dengan anoda dan katoda. Saat di anoda akan terjadi reaksi oksidasi terhadap anion (ion negatif). Contohnya, anoda yang terbuat dari logam seperti aluminium akan mengalami reaksi oksidasi membentuk Al³⁺. Gas hidrogen dari katoda membantu flok Al(OH)₃ dalam larutan yang terangkat ke permukaan (Setianingrum, dkk. 2016: 96).

            Sebelum teori reaksi redoks dirumuskan, sel galvani telah dipelajari secara meluas sehingga penafsiran reaksi redoks secara tradisional di dasarkan pada gejala yang berlangsung dalam sel galvani. Berdasarkan prinsip kerja sel volta/galvani, dua elektrode berbeda yang dimasukkan ke dalam larutan elektrolit akan menghsilkan energi listrik sebagai hasil reaksi kimia yang berlangsung spontan, yakni reaksi redoks. Elektron akan terus berpindah pada proses ini dari anode (proses oksidasi) menuju katode (proses reduksi) dan dalam larutan elektrolit, muatan diangkut oleh kation ke katode dan oleh anion ke anode. Reaksi ini akan terus berulang hingga menghasilkan energi listrik (Atina, 2015: 38).

            Selain reaksi reduksi oksidasi, terdapat pula istilah reaksi autoredoks. Salah satu contoh reaksi autoredoks adalah hujan asam yang terjadi dalam kehidupan. Penyebab hujan asam adalah gas NO₂ yang berasal dari sisa pembakaran asap pabrik, pembangkit tenaga listrik yang menggunakan batu bara dan sisa pembungan dari bahan bakar bermotor (Nugraha, dkk. 2013: 30).

III. Prosedur Percobaan

3.1 Alat dan Bahan 

    A. Alat

        - Tabung reaksi

        - Rak tabung reaksi 

        - Sudip

        - Bunsen 

        - Krus 

        - Pipet tetes

        - Lampu spirtus

        - Lemari asam 

        - Gelas ukur 

 

  B. Bahan

        - Serbuk Mg

        - Serbuk Cu

        -  Kristal CuSo4.5H2O

        - AgNO3 0,01

        - HCl 0,1 M, 6 M

        - Hg (NO3)2 0,1 M

        - Al (NO3)2 0,1 M

        - Kl 0,1 M 

        - HNO3 0,1 M

        - H2SO4 0,1 M, 6 M, 1 M

        - H3PO4 0,1 M

        - Indikator Fenolfertalin

        - NaOH 0,1 M, 10 M

        - KMNO4 0,1 M

        - Na2C2O4 0,1 M

        - NaHSO3

        - CuSO4 0,5 M

        - Logam Zn

        - ZnSO4 0,5 M

        - Pb (NO3)2 0,5 M

        - NaNO3 0,5 M

        - H2O2 0,1 M

        - Larutan kanji

        - FeCl3 0,1 M 

 

3.2 Skema Kerja

A. Reaksi Penggabungan

        Mg

• Disediakan cawan trus
• Dimasukkan seujung sudip Mg kedalam cawan
• Dibakar diatas api bunsen
• Diamati
• Dicatat hasilnya

B. Reaksi Penguraian

Kristal CUSO4.5H2O

• Disediakan tabung reaksi
• Dimasukkan seujung sudip Kristal CUSO4.5H20 ke dalam tabung reaksi
• Dipanaskan 
• Diamati
• Dicatat hasilnya

C. Reaksi Penggantian Tunggal

AgNO3

• Disediakan tabung reaksi
• Diisi dengan 1 ml larutan AgNO3 0,01 M
• Ditambahkan 0,1 g serbuk Cu
• Dikocok tabung reaksi 
• Dicatat hasilnya

HCl 

• Disediakan tabung reaksi 
• Diisi 1 ml larutan HCl 0,1 M
• Ditambahkan 0,1 g serbuk Mg
• Diamati
• Dicatatat hasilnya

D. Reaksi Penggantian Rangkap

- Menggunakan Kl 

AgNO3, Hg(NO3)2, Al (NO3)2

• Disediakan 3 tabung reaksi (I, II dan III)
• Diisi masing-masing tabung 1 ml AgNO3 0,01 M, 1 ml Hg (NO3)2 0,1 M dan 1 ml Al (NO3)2 0,1 M
• Ditambahkan 1 ml Kl 0,1 m ke dalam masing-masing tabung reaksi
• Dikocok tabung IV dan VI
• Diamati
• Dicatat hasilnya

- Menggunakan Na3PO4

AgNO3, Hg(NO3)2, Al (NO3)2

• Disediakan tabung reaksi (IV, V. dan VI)
• Diisi masing-masing tabung 1 ml AgNO3 0,01 M, 1 ml Hg(NO3)2 0,1 M dan 1 ml Hg(NO3)2 0,1 M
• Ditambahkan 1 ml Na3PO4 1M ke dalam masing tabung
• Dikocok tabungan IV dan VI
• Diamati 
• Dicatat hasilnya

E. Reaksi Netralisasi 

HNO3, H2SO4, H3PO4

• Disediakan tabung reaksi (VII, VIII dan IX)
• Diisi masing-masing 1 ml HNO3 0,1 M, 1 ml H2SO4 0,1 M dan 1 ml H2PO4 0,1 M
• Ditambahkan 1 tetes indikator fenolflatein ke masing-masing tabung
• Diteteskan larutan NaOH 0,1 M ke masing-masing tabung reaksi sampai terjadi perubahan warna 
• Diamati
• Dicatat jumlah tetesan NaOH yang digunakan

F. Reaksi Redoks Serta Perubahan Warnanya

- tabung reaksi X

H2SO4 

• Disediakan tabung reaksi
• Diisi 0,5 ml H2SO4 6M
• Ditambahkan 0,5 KMNO4 0,1 M
• Diteteskan Na2C2O4 0,1 M sampai berubah warna 
• Dicatat jumlah tetes Na2CO2O4 yang digunakan

- tabung reaksi XI

NaHSO4

• Disediakan tabung reaksi dan diisi 3 ml NaHSO4 0,1 M dan 1 ml NaOH 10 M
• Dikocok tabung reaksi
• Diteteskan larutan KMNO4 0,1 M kedalam tabung reaksi
• Diamati setiap tetes penambahan sampai terjadi perubahan warna yang stabil
• Dicatat jumlah tetes KMNO4 0,1 M yang digunakan

- tabung reaksi XII

HCl

• Disiapkan tabung reaksi 
• Diisi 1ml HCl 6 M
• Ditambahkan 1 g kristal KMNO4
• Dipanaskan dilemari asam
• Diamati
• Dipanaskan dilemari asam 
• Diamati
• Dicatat hasil

G. Reaksi Reedoks

- CUSO4

• Disiapapun tabung reaksi
• Dimasukkan 2 ml CuSO4 0,5 M kedalam salah satu tabung reaksi menggunakan pipet
• Ditambahkan sepotomg logam zn
• Ditambahkan sepotong LOGAM zn
• Dicatat pengamatan 
• Dimasukkan 2NSO4 0,5 M kedalam tabung reaksi
• Ditambahkan sepotong logam Cu
• Diamati
• Dicatat hasilnya

-Pb(NO3)2, NaNO3

• Disiapkan 2 tabung reaksi 
• Dimasukkan larutan pb(NO3)2 0,5 M dan NaNO3 0,5 kedalam masing-masing tabung.
• Ditambahkan sedikit serbuk logam Mg
• Dicatat orde logam menurut reaktivitas dan tulis persamaan reaksinya

-H2O2

• Disediakan tabung reaksi 
• Dimasukkan 5 tetes H2O2 0,1 M
• Ditambahkan 8 tetes H2SO4 1M dan 10 tetes Kl 0,1 M dan 1 tetes larutan kanji
• Dicatat hasilnya

-FeCl3 

• Disediakan tabung reaksi 
• Dimasukkan tetes FeCl3 0,1 M
• Ditambahkan 10 tetes H2SO4 1M dan 10 tetes Kl 0,1 M 
• Dipanaskan selama 2 menit
• Ditambahkan 1 tetes larutan kanji
• Diamati yang terjadi
• Dicatat hasilnya

IV. Hasil dan Pembahasaan

- Tabung Reaksi X

Gambar 1. pada saat tabung diisi dengan larutan H2SO4 sebanyak 0,5 ml

 

Gambar 2 tambahkan dengan KMNO4 sebanyak 0,5 ml pada saat pencampuran, warna mengikuti KMNO4 yang berwarna ungu.

 

Gambar 3 ketika dicampurkan dengan Na2C2O4 dengan tetes demi tetes terjadi perubahan warna pada tetes ke 26 menjadi warna bening (tidak berbau). 

 

 

Gambar 4 merupakan hasil pencampuran antara larutan H2SO4, KMNO4, dan Na2C2O4 yang menghasilkan warna akhir pada larutan menjadi bening tetapi dibawahnya masih terdapat endapan.

 

- Tabung Reaksi XI

 

Gambar 1 diambi 3 ml NaHSO4  yang berwarna bening sebanyak 0,1 M teteskan kedalam tabung reaksi 

 

Gambar 2 tambahkan 1 ml NaOH yang berwarna bening 10 M kedalam tabung reaksi, dikocok tabung reaksi agar semua larutan tercampur.

 

Ganbar 3 teteskan sedikit demi  sedikit larutan KMNO4 0,1 M yang berwarna ungu kedalam tabung reaksi. pada tetes pertama sudah terjadi reaksi pencampuran menjadi warna hijau tua tetapi belum mencapai seperti yang diinginkan. pada saat tetes ke 60 sudah mencapai seperti yang diinginkan, dimana larutan pada tabung reaksi terbagi menjadi 3 warna yang berbeda (bawah berwarna bening, tengan berwarna hijau, dan atas berwarna ungu).

 

Gambar 4 setelah tercampurnya 3 fasa kemudian dikocok maka akan terjadi perubahan warna menjadi hijau dan terjadi pengendapan berwarna coklat setelah dikocok lagi perubahan warna menjadi hijau pekat dan terjadi pengendapan warna colat.

 

- Tabung Reaksi XII

Gambar 1 timbang kristal sebanyak 1 gram, didalam tabung reaksi masukkan HCl sebanyak 1 ml

 

 

Gambar 2 campurkan kristal kedalam tabung reaksi yang berisi HCl

 

Gambar 3 masukkan kedalam lemari asam, amati hingga terjadi pengendapan

 

V. Kesimpulan dan Saran

5.1 kesimpulan

    1.Jenis-jenis reaksi kimia

    a. penggabungan/ sintesis   : A+Z_AZ

    b. penguraian                      : AZ_A+Z

    c. penggantian tunggal       : A+BZ_AZ+B

    d. penggantian ganda         : AX+BZ_AZ+BX

    e. netralisasi                       : HX+BOH_BX+HOH

 

    2. Tanda-tanda terjadi reaksi yaitu 

    a. endapan

    b. timbulnya gelembung/ gas

    c. perubahan suhu

    d. perubahan warna

 

    3. Persamaan reaksi dapat diselesaikan dengan mengembangkan jumlah zat sebelum dan sesudah                reaksi

 

    4. Reaksi redoks dapat disetarakan dengan metode setengah reaksi dari persamaan bilangan oksidasi.     Reaksi redoks dikatakan setara apabila jumlah zat sebelum dan sesudah reaksi sama, serta muatan        produk adalah sama

 

5.2 Saran

    Praktikan sebaiknya belajar terlebih dahulu sebelum melakukan pretest agar tidak terjadi pengulangan. Kemudian praktikan di usahakan bisa menyetarakan persamaan reaksi. sebelum praktikum dilaksanakan praktikan hendaknya mengecek kondisi alat dalam keadaan baik dan juga menggunakan alat-alat di labor dengan hati-hati.