Halaman
131Reaksi Reduksi OksidasiContoh:SnCl2 dan SnCl4, keduanya memiliki unsur yang sama. Untukmembedakan nama kedua senyawa itu, harga biloks timah disisipkanke dalam nama menurut aturan sebelumnya (timah klorida).Biloks Sn dalam SnCl2 adalah +2 dan dalam SnCl4 adalah +4. Jadi,nama kedua senyawa itu adalahSnCl2 : timah(II) kloridaSnCl4 : timah(IV) kloridaC.Aplikasi Reaksi Reduksi OksidasiSecara kimia, reaksi redoks tidak berbeda dengan reaksi-reaksi kimiayang lain, tetapi dalam reaksi redoks ada perubahan bilangan oksidasiakibat perubahan muatan. Perubahan muatan ini disebabkan adanyatransfer elektron dari satu atom ke atom lain. Jika transfer elektron inidimanfaatkan akan menghasilkan energi listrik arus searah sebab aliranlistrik tiada lain adalah aliran elektron.1.Sel Volta KomersialSel Volta adalah sumber energi listrik siap pakai yang dikemas dalambentuk dan ukuran sesuai kegunaan. Sel Volta terdiri atas elektrode(anode dan katode) tempat terjadinya reaksi redoks. Kedua elektrodeini dicelupkan ke dalam zat kimia yang berperan sebagai medium aliranlistrik dan sebagai oksidator atau reduktor.Umumnya, sel Volta komersial berupa sel kering baterai dan accumulator(accu). Jenis baterai bermacam-macam di antaranya baterai seng-karbon,baterai litium, dan baterai nikel-kadmium (nicad).Kerjakanlah di dalam buku latihan.Tes Kompetensi SubbabB1.Dalam molekul apa atom S memiliki biloks sama dengannol?2.Berapa biloks atom O dalam molekul ozon?3.Berapa bilangan oksidasi Fe dalam senyawa FeCl3 danFeS?4.Berapa biloks total atom-atom dalam Mg(OH)2,Na2SO4, HSO4– , SO42– , H2PO4– , dan PO43– ?5.Tentukan bilangan oksidasi atom-atom berikut.a.H2O2, Mg3N2, KO2b.Cr2O72–,Cr2O3, CrO2c.MnO4–, MnO2, MnCl2d.H2SO4, HClO3, NaH6.Tentukan biloks atom dalam senyawa poliatom berikut.a.KCrO3, K2CrO4, K2Cr2O7b.MnSO4, MnO2, KMnO4c.Cu(NO3)2, CuNO2, (NH4)2SO4,(NH4)2Fe(SO4)2d.KSCN, CH3OH, PbCO37.Berdasarkan konsep perubahan bilangan oksidasi,tentukan oksidasi dan reduksi serta oksidator danreduktor dalam reaksi berikut.a.2HI(g)⎯⎯→H2(g) + I2(g)b.2H2O(A)⎯⎯→2H2(g) + O2(g)c.2CO2(g)⎯⎯→2CO(g) + O2(g)d.O3(g) + NO(g)⎯⎯→O2(g) + NO2(g)8.Tentukan bilangan oksidasi setiap atom dalam senyawaberikut, kemudian tentukan reaksi yang tergolongswaredoks.a.Cl2(g) + H2O(A)⎯⎯→HCl(aq) + HClO(aq)b.2HNO3(aq) + 3Cu2O(s)⎯⎯→6Cu(NO3)2(aq) +2NO(g) + H2O(A)c.NH3(g) + HCl(g) ⎯⎯→NH4Cl(g)d.3Cu(s) + O2(g)⎯⎯→Cu2O(s) + CuO(s)e.( N H4)2Cr2O7(s)⎯⎯→N2(g)+4H2O(g)+Cr2O3(s)9.Tuliskan tata nama senyawa-senyawa berikut.a.Fe2(SO4)3 dan FeSO4b.CuCl dan CuCl2c.MnSO4, MnO2, K2MnO4, KMnO4d.Cr2O3, K2CrO4, K2Cr2O7Kata Kunci•Baterai kering•Muatan listrik
132Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas Xa.Baterai Seng-KarbonBaterai jenis seng-karbon atau Leclanche adalah baterai generasipertama yang dikomersilkan, dipakai untuk lampu senter, jam dinding,radio, dan alat-alat elektronik lainnya. Baterai ini terdiri atas seng (anode)dan batang grafit (katode). Sebagai zat elektrolitnya adalah campuranMnO2, NH4Cl, dan serbuk karbon yang dikemas dalam bentuk pasta.Reaksi redoks yang terjadi sangat rumit, tetapi secara sederhana dapatditulis dalam bentuk persamaan berikut.Zn(s)⎯⎯→Zn2+(aq)+2e–(anode)2MnO2(s)+2NH4+(aq)+2e–⎯⎯→Mn2O3(s)+2NH3(aq)+H2O (katode)Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,5 V dan arus listrik yangmengalir akan berkurang jika dipakai. Potensial sel juga akan berkurangjika cuaca dingin.b.Baterai MerkuriSel Volta yang lain adalah sel merkuri atau disebut juga bateraikancing jenis Ruben-Mallory. Sel jenis ini banyak digunakan untuk bateraiarloji, kalkulator, dan komputer. Baterai merkuri ini telah dilarangpenggunaannya dan ditarik dari peredaran sebab bahaya yangdikandungnya (logam berat merkuri).Baterai kancing ini terdiri atas seng (anode) dan merkuri(II) oksida(katode). Kedua elektrode tersebut berupa serbuk padat. Ruang di antarakedua elektrode diisi dengan bahan penyerap yang mengandung elektrolitkalium hidroksida (basa, alkalin) (perhatikan Gambar 7.5). Reaksi redoksyang terjadi dalam sel adalah sebagai berikut.Zn(s)+2OH–(aq)⎯⎯→ZnO(s)+H2O(A)+2e– (anode)HgO(s)+H2O(A)+2e–⎯⎯→Hg(A)+2OH–(aq)(katode)Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,35 V.Buktikan oleh Anda bahwa persamaan reaksi redoks pada baterai merkuri sudahsetara. Hubungkan dengan massa dan muatan listriknya.Kegiatan InkuiriSekilasKimiaVolta melakukan percobaandengan membuat sel Volta. Diamenemukan arus listrik yangmengalir dari Cu menuju Znmelalui kardus basah. Ilmuwan Italiaini, mengamati bahwa dua logamyang bertemu menghasilkan "rasapahit" ketika logam-logamnya inimenyentuh lidahnya. Percobaanselanjutnya meyakinkan dia bahwahal ini disebabkan arus listrik. Inilahbaterai pertama yang ditemukan.Sumber:www. thiel. eduGambar 7.5Baterai merkuriSumber:wps.prenhall.comKatode bajaInsulatorHgO dalam KOHdan Zn(OH )2Anode sengAlessandro Volta(1745–1827)
133Reaksi Reduksi Oksidasic.Baterai LitiumSel kering tersebut (baterai seng-karbon dan baterai merkuri) tidakbenar-benar kering sebab elektrolit yang dipakai masih berupa pasta. Selkering yang benar-benar kering adalah sel jenis litium-iodin.Sel litium-iodin adalah sel Volta dengan logam litium sebagai anodedan senyawa kompleks I2 sebagai katode. Kedua elektrode ini dipisahkanoleh lapisan tipis dari litium iodida. Reaksi redoks yang terjadi adalahsebagai berikut.2Li(s)⎯⎯→2Li+(aq)+2e–(anode)3I2(s) + 2e–⎯⎯→2I3–(aq)(katode)Potensial sel yang dihasilkan sebesar 3,6 V.Baterai jenis litium berbeda dengan baterai seng-karbon dan bateraimerkuri sebab baterai ini dapat diisi ulang (rechargeable). Baterai litiumbanyak dipakai untuk mobilephone (HP) dan mobil mainan.d.Baterai Nikel-KadmiumSelain baterai litium-iodin, baterai yang dapat diisi ulang lainnyaadalah baterai nikel-kadmium (nicad). Sel nicad adalah baterai untukpenyimpan muatan. Sel nicad tergolong sel Volta yang terdiri ataskadmium sebagai anode, nikel oksida sebagai katode, dengan elektrolitkalium hidroksida.Baterai nicad banyak digunakan untuk baterai penerang isi ulang.Reaksi sel selama pemakaian adalah sebagai berikut.Cd(s)+2OH–(aq)⎯⎯→Cd(OH)2(s)+2e–(anode)2NiO2H(s)+2H2O(A)+2e–⎯⎯→2Ni(OH)2(s)+2OH–(aq) (katode)2.Sel AccumulatorSel Volta komersial jenis lain yang dapat diisi ulang adalah sel timbelatau dikenal dengan accumulator (accu), terdiri atas timbel oksida sebagaikatode dan logam timbel berbentuk bunga karang sebagai anode. Keduaelektrode ini dicelupkan dalam larutan H2SO4 10% (perhatikan Gambar7.6). Reaksi yang terjadi selama accu dipakai (discharged) adalah sebagaiberikut.Pb(s) + HSO4–(aq)⎯⎯→PbSO4(s)+H+(aq)+2e– (anode)PbO2(s)+3H+(aq)+HSO4–(aq)+2e–⎯⎯→PbSO4(s)+2H2O(A) (katode)Potensial sel yang dihasilkan dari reaksi tersebut, yaitu sekitar 2 V.Untuk memperoleh potensial sel sebesar 6 V, diperlukan tiga buah selyang disusun secara seri. Berapa jumlah sel yang harus disusun seri untukmenghasilkan potensial sel 12 V?Jika accu telah dipakai, accu dapat diisi ulang menggunakan aruslistrik searah. Selama proses isi ulang, reaksi dalam sel merupakankebalikan dari reaksi pemakaian. Reaksinya adalah sebagai berikut:2PbSO4(s)+2H2O(A)⎯⎯→Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)Selama proses isi ulang, sejumlah air dalam accu terurai menjadi H2dan O2, akibatnya accu kekurangan air. Oleh karena itu, accu yang seringdipakai dan diisi ulang, cairan elektrolitnya harus diganti dengan yangbaru.SekilasKimiaBaterai AlkalinPernahkah Anda mendengarsebutan baterai alkalin? Bateraialkalin termasuk jenis sel Volta.Elektron yang di hasilkan dari reaksioksidasi terkumpul di anode danmengalir melalui kawat eksternalmenuju katode, tempat terjadinyareduksi. Perbedaan voltase ataupotensial di antara dua elektrodesebanding dengan energi yangterbentuk.Reaksi sel keseluruhan:Zn(s) + 2MnO2(s) +H2O(A)→ZnOH2(s) + Mn2O3(s)Voltase yang dihasilkan dari selini sama dengan 1,54 V. Voltasebergantung pada unsur dan senyawadalam reaksi.Sumber:Chemistry in Context, 1997Batang grafitPasta MnO2Pasta KOH (elektrolit)Kaleng seng(anode)Reaksi oksidasi (anode):Zn + 2OH– → Zn(OH)2 + 2e–Reaksi reduksi(katode):2MnO2 + H2O + 2e–→ Mn2O3 + 2OH–}(Katode)
134Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XSumber:www.kampereerauto.nlGambar 7.6Accumulator atau aki kendaraan3.Merancang Sel Volta SederhanaPada bab sebelumnya, Anda sudah belajar larutan elektrolit, yaitularutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Selain itu, dalam reaksiredoks terjadi transfer elektron yang dapat menghasilkan energi listrik.Jika reaksi redoks dilakukan dalam larutan maka larutan tersebut dapatdimanfaatkan sebagai sumber arus listrik. Dapatkah Anda merancangsel Volta sederhana? Prinsip sel Volta adalah adanya elektrode sebagaitempat terjadinya reaksi reduksi (katode) dan oksidasi (anode), sertalarutan sebagai media untuk menghantarkan arus listrik.Pada saat accu diisi ulang, manakah yang berperan sebagai katode dan anode?Diskusikan dengan teman Anda.Kegiatan InkuiriAktivitas Kimia 7.1Merancang Sel Volta SederhanaTujuanMerancang sel Volta sederhanaAlat1.Gelas kimia2.Elektrode Zn3.Elektrode Cu4.Baterai5.LampuBahan1.H2SO4 10%2.AirLangkah Kerja1.Buatlah kelompok untuk melakukan penyelidikan ini.2.Rancang sebuah sel Volta yang tersusun atas elektrode Zn dan Cu yang dicelupkan kedalam larutan H2SO4 10%.3.Amati apa yang terjadi.Pertanyaan1.Pada percobaan yang Anda lakukan, tunjukkan:a.katode dan anode;b.biloks setiap unsur yang mengalami perubahan;c.reduktor dan oksidator;d.arah aliran elektron;e.bukti terbentuknya gas hidrogen.2.Apa yang terjadi pada lampu? Dapatkah lampu menyala?3.Apa yang terjadi pada kedua elektrode selama lampu menyala?4.Apakah perbedaan antara sel Volta dengan percobaan uji larutan elektrolit pada babsebelumnya?5.Adakah perbedaan prinsip antara sel Volta hasil rancang-bangun oleh Anda dengan selaccumulator?Setelah Anda melakukan percobaan sel Volta berdasarkan hasilrancang-bangun sendiri, dapatkah Anda menjelaskan secara kimiaterjadinya aliran listrik pada sel Volta? Mari kita bahas bersama.Ketika logam Zn dan Cu dicelupkan ke dalam larutan H2SO4,keduanya bersaing untuk bereaksi dengan H2SO4. Oleh karena logamZn lebih reaktif maka Zn bereaksi dengan H2SO4 membentuk ZnSO4.Persamaan reaksinya:Zn(s) + H2SO4(aq)⎯⎯→ZnSO4(aq) + H2(g)Kata Kunci•Elektrode•KereaktifanLarutan H2SO4 10%BateraiElektrode ZnElektrode CuGelas kimiaAnodeKatodeElektrolit (H2SO4)Lempengan Pb dan PbO
135Reaksi Reduksi OksidasiKerjakanlah di dalam buku latihan.1.Reaksi lengkap dalam sel Leclanche adalah:Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq)⎯⎯→Zn2+(aq) +Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(A)Tentukan biloks setiap atom, kemudian tentukanmana oksidator dan reduktor.2.Tuliskan perubahan biloks yang terjadi pada reaksisalah satu sel Volta jenis isi ulang, kemudiantentukan reduktor dan oksidatornya.3.Baterai isi ulang mana yang lebih baik ditinjau dariaspek keamanan lingkungan?4.Berapa perubahan bilangan oksidasi timbel (Pb)pada reaksi saat dipakai dan saat diisi ulang?5.Berapa massa molekul relatif H2SO4? Berapa molH2SO4 dalam larutan H2SO4 10% jika dalam accuterdapat 500 gram larutan?6.Gambarkan sel Volta sederhana yang tersusun ataselektrode Mg dan Cu yang dicelupkan ke dalamlarutan HCl. Kemudian tunjukkan manakah:a. anode;b.katode ;c. arah aliran elektron.Tes Kompetensi SubbabCGambar 7.7Mekanisme reaksi dan transferelektron yang terjadi pada selVoltaSumber:Sougou KagashiBagaimana hubungannya dengan aliran listrik atau aliran elektronyang dapat menyalakan lampu? Jika persamaan reaksi tersebut diuraikanmaka Anda akan mengetahui sumber elektron dan arah aliran elektron.Oleh karena reaksi tersebut adalah reaksi ion maka terjadi transferelektron. Dalam hal ini, Zn melepaskan elektron membentuk Zn2+(perhatikan Gambar 7.7). Persamaan reaksinya:Zn(s)⎯⎯→Zn2+(aq) + 2e–Elektron yang dihasilkan mengalir melalui rangkaian kawat menuju logamCu. Aliran elektron ini dapat menyalakan lampu.Pada elektrode Cu, elektron-elektron ditangkap oleh ion-ion H+ yangterdapat dalam larutan membentuk H2. Persamaan reaksinya:2H+(aq) + 2e–⎯⎯→H2(g)Dengan demikian, reaksi redoks yang sesungguhnya terjadi dalamsel Volta rancangan Anda, yaitu sebagai berikut.Zn(s) + 2H+(aq) ⎯⎯→ Zn2+(aq) + H2(g)Reaksi totalnya: Zn(s) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ ZnSO4(aq) + H2(g)Rangkuman1.Pengertian reaksi reduksi oksidasi (redoks)mengalami perkembangan sebagai berikut.a.Pengikatan oksigen dan hidrogenb.Transfer elektronc.Perubahan bilangan oksidasi2.Menurut konsep pengikatan oksigen/hidrogen,oksidasi adalah pengikatan atom oksigen ataupelepasan atom hidrogen. Reduksi adalah prosessebaliknya.3.Menurut konsep transfer elektron, oksidasi adalahpelepasan elektron dan reduksi adalah penerimaanelektron.4.Menurut konsep perubahan bilangan oksidasi,oksidasi adalah kenaikan bilangan oksidasi danreduksi adalah penurunan bilangan oksidasi.5.Bilangan oksidasi adalah suatu bilangan yangmenyatakan valensi atom dalam suatu senyawa yangdapat memiliki harga positif maupun negatif.6.Bilangan oksidasi unsur dalam senyawa ditentukandengan suatu aturan.7.Dalam reaksi redoks, zat yang dapat mengoksidasi zatlain dinamakan oksidator dan zat yang dapatmereduksi zat lain dinamakan reduktor.8.Reaksi redoks dapat dimanfaatkan sebagai sumber aruslistrik searah, seperti pada sel Volta atau dikenaldengan baterai dan accumulator (accu).9.Sel Volta sederhana dapat dibangun dari dua buahelektrode yang dicelupkan ke dalam larutan elektrolit.
136Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XPada bab ini, Anda telah mempelajari perkembangankonsep reaksi reduksi oksidasi dan bagaimanamenetapkan bilangan oksidasi unsur, baik dalam senyawasederhana maupun senyawa poliatom serta meng-hubungkannya dengan tata nama senyawa tersebut.Bagian manakah dari materi Bab 7 ini yang tidak Andakuasai? Jika Anda merasa kesulitan, diskusikan denganteman atau guru Anda.Anda dapat memahami prinsip dasar dari sel Volta,seperti baterai dan accu yang dapat menghasilkanenergi listrik. Proses yang melibatkan reaksi redoks tidakhanya sampai di situ. Peristiwa fotosintesis, pembakaran,dan metabolisme dalam sistem sel makhluk hidup terjadidengan melibatkan reaksi redoks. Apakah manfaat darimempelajari materi reaksi redoks? Pengetahuan apakahyang Anda peroleh?RefleksiReaksi Redoksterbagi atasZat yang mengalamireduksiSel Voltaterdiri atasZat yang mengalamioksidasiAnodeKatodeMengikat O2/melepas H2Melepas e–Biloks naikMengikat H2/melepaskan O2Menangkap e–Biloks turunArus ListrikterjadipadaterjadipadaOksidatorReduktorsebagaisebagaiElektrodeElektrolittempat terjadinyae– mengalirPeta Konsep