farmasiUINAM-reaksi transfer elektron dan kesetimbangan reaksi redoks

TUGAS INDIVIDU

REAKSI TRANSFER ELEKTRON DAN

KESETIMBANGAN REAKSI REDOKS

OLEH :

Nama            : Latri Dwita Sari Wailissa

Nim    : 70100112050

Kelas : Farmasi B1

JURUSAN     FARMASI

FAKULTAS ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI ALAUDDIN MAKASSAR

2013-2014

1.      Reduksi-Oksidasi

a)      Pengertian Reduksi Oksidasi

Salah satu macam reaksi yang melibatkan transfer elektron dari satu spesi kimia ke spesi kimia lain, dapat berupa senyawa, molekul, atau ion. Reaksi ini terjadi pada reaksi metabolisme zat makanan dalam tubuh, proses pemurnian logam-logam dari bijihnya, baterai, dan accumulator. Makna reduksi oksidasi (redoks) mengalami perkembangan dari masa ke masa sejalan dengan perkembangan ilmu Kimia sendiri. Sebelum dikenal elektron, konsep redoks dihubungkan dengan reaksi kimia yang melibatkan oksigen dan hidrogen.

b)      Pengikatan Oksigen :

Senyawa yang terbentuk dari hasil reaksi dengan oksigen  dinamakan oksida sehingga reaksi antara oksigen dan suatu unsur dinamakan reaksi oksidasi. Karat  besi  adalah  senyawa  yang  terbentuk  dari  hasil  reaksi  antara besi dan oksigen (besi oksida). Perkaratan besi merupakan salah satu contoh dari reaksi  oksidasi.  Persamaan  reaksi  pembentukan  oksida  besi dapat  ditulis  sebagai  berikut.

Pada reaksi tersebut, besi mengalami oksidasi dengan cara mengikat oksigen  menjadi  besi  oksida. Kebalikan dari reaksi oksidasi dinamakan reaksi reduksi. Pada reaksi reduksi  terjadi  pelepasan  oksigen.  Besi  oksida  dapat direduksi  dengan cara  direaksikan  dengan  gas  hidrogen,  persamaan  reaksinya:

c)      Pelepasan dan Penerimaan Elektron

Dalam konsep redoks, peristiwa pelepasan elektron dinamakan oksidasi, sedangkan  peristiwa  penerimaan  elektron  dinamakan  reduksi. Reaksi redoks pada peristiwa perkaratan besi dapat dijelaskan dengan reaksi  berikut:

Pada  reaksi  tersebut,  enam  elektron  dilepaskan  oleh  dua  atom  besi  dan diterima oleh tiga atom oksigen membentuk senyawa Fe2O3, Oleh karena itu, peristiwa oksidasi selalu disertai peristiwa reduksi. Pada setiap persamaan reaksi,  massa  dan  muatan  harus  setara  antara  ruas  kanan  dan  ruas  kiri (ingat  kembali  penulisan  persamaan  reaksi). Persamaan reaksi redoks tersebut memiliki muatan dan jumlah atom yang sama antara ruas sebelah kiri dan sebelah kanan persamaan reaksi.

Oksidasi  besi  netral  melepaskan  elektron  yang  membuatnya  kehilangan muatan.  Dengan  menyamakan  koefisiennya  maka  muatan  pada  kedua ruas  persamaan  reaksi  menjadi  sama.  Penyetaraan  pada  reaksi  reduksi oksigen  juga  menggunakan  cara  yang  sama.

Contoh Reaksi Reduksi Oksidasi berdasarkan Transfer elektron

Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa Mg melepaskan elektron dan Cl menerima elektron. Dengan demikian, Mg mengalami oksidasi dan Cl mengalami reduksi.

d)     Reduktor dan Oksidator

Dalam  reaksi  redoks,  pereaksi  yang  dapat  mengoksidasi  pereaksi  lain dinamakan  zat  pengoksidasi  atau  oksidator.  Sebaliknya,  zat  yang  dapat mereduksi  zat  lain  dinamakan  zat  pereduksi  atau  reduktor. Pada Contoh diatas, Magnesium melepaskan elektron yang menyebabkan  klorin  mengalami  reduksi.  Dalam  hal  ini,  magnesium  disebut  zat pereduksi  atau  reduktor.  Sebaliknya,  atom  klorin  berperan  dalam mengoksidasi  magnesium  sehingga  klorin  disebut  oksidator.

Contoh Reduktor dan Oksidator

e)      Reaksi Redoks Berdasarkan Perubahan Bilangan Oksidasi

Reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan biloks dapat dituliskan sebagai berikut :

Jika  dikaji  berdasarkan  konsep  pengikatan  oksigen  maka  reaksi tersebut  adalah  reaksi  oksidasi.  Jika  dikaji  berdasarkan  transfer  elektron maka Anda mungkin akan bingung, mengapa? Pada reaksi tersebut tidak terjadi transfer  elektron,  tetapi terjadi penggunaan  bersama  pasangan elektron  membentuk  ikatan  kovalen.

Reaksi tersebut tidak dapat dijelaskan dengan konsep transfer  elektron. Oleh karena banyak reaksi redoks yang tidak dapat dijelaskan  dengan konsep pengikatan oksigen maupun transfer elektron  maka para pakar kimia mengembangkan konsep alternatif, yaitu perubahan bilangan oksidasi. Menurut konsep  ini,  jika  dalam  reaksi  bilangan  oksidasi  atom  meningkat  maka atom  tersebut  mengalami  oksidasi.  Sebaliknya,  jika  bilangan  oksidasinya turun  maka  atom  tersebut  mengalami  reduksi. Untuk  mengetahui  suatu  reaksi tergolong reaksi redoks atau bukan menurut konsep perubahan bilangan oksidasi maka perlu diketahui biloks dari setiap atom, baik dalam pereaksi maupun  hasil  reaksi.

Berdasarkan diagram tersebut dapat disimpulkan bahwa : atom S mengalami kenaikan biloks +4 menjadi +6, peristiwa ini disebut oksidasi ; atom O mengalami penurunan biloks dari 0 menjadi -2, peristiwa ini disebut reduksi. Dengan demikian, reaksi tersebut adalah reaksi redoks. Oleh karena O₂ menyebabkan molekul SO₂ teroksidasi maka molekul O₂ adalah oksidator. Molekul O₂ sendiri mengalami reduksi akibat molekul SO₂ sehingga SO₂ disebut reduktor

Contoh Reaksi Redoks Menurut Perubahan Bilangan Oksidasi

  

Reaksi redoks yaitu reaksi serah terima electron yang disertai dengan perubahan bilangan oksidasi atom-atom yang terlibat reakski. Reaksi redoks terdiri atas setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi. Perbedaan reaksi reaksi reduksi dan reaksi oksidasi sebagai berikut.

	Reaksi Reduksi	Reaksi Oksidasi
a	Reaksi yang melepas oksigen	Reaksi yang mengikat oksigen
b	Reaksi yang mengikat electron	Reaksi yang melepas elektron
c	Reaksi yang mengalami penurunan bilangan bilangan oksidasi	Reaksi yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi
d	Bertindak sebagai oksidator	Bertindak sebagai reduktor

Bilangan oksidasi didefenisikan sebagai muatan yang dimiliki oleh suatu atom. Ketentuang tentang bilangan oksidasi sebagai berikut.

a)      Bilangan oksidasi (BO) setiap atom dalam unsur bebas adalah nol.

b)      Bilangan oksidasi (BO) ion suatu atom sama dengan muatan ion tersebut

2.      Sel Galvani

Sel Galvani atau disebut juga dengan sel volta adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. reaksi redoks spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta. Sel Volta adalah rangkaian sel yang dapat menghasilkan arus listrik. Dalam sel tersebut terjadi perubahan dari reaksi redoks menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda(electrode negative), dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda(electrode positif).

Rangkaian Sel Galvani

Contoh rangkaian sel galvani.

sel galvani terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

a)      voltmeter, untuk menentukan besarnya potensial sel.

b)      jembatan garam (salt bridge), untuk menjaga kenetralan muatan listrik pada larutan.

c)      anoda, elektroda negatif, tempat terjadinya reaksi oksidasi. pada gambar, yang bertindak sebagai anoda adalah elektroda Zn/seng (zink electrode).

d)     katoda, elektroda positif, tempat terjadinya reaksi reduksi. pada gambar, yang bertindak sebagai katoda adalah elektroda Cu/tembaga (copper electrode).

Proses dalam Sel Galvani

Pada anoda, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi Zn²⁺ yang larut.                Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e^-

Pada katoda, ion Cu²⁺ menangkap elektron dan mengendap menjadi logam Cu.      Cu²⁺(aq) + 2e^- → Cu(s)

Hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn setelah reksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi total yang terjadi pada sel galvani adalah:           Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

3.      Persamaan Nernst

Walther Hermann Nernst adalah kimiawan Jerman yang menerapkan asas-asas termodinamika ke sel listrik. Dia menciptakan sebuah persamaan yang dikenal sebagai persamaan Nernst, yang menghubungkan voltase sel ke propertinya. Lepas dari Joseph Thomson, ia menjelaskan mengapa senyawa terionisasi dengan mudah dalam air. Penjelasan ini disebut aturan Nernst-Thomson yang menyatakan bahwa sulit halnya bagi ion yang ditangkap untuk menarik satu sama lain melalui insulasi molekul air, sehingga terdisosiasi.

Persamaan Nernst adalah persamaan yang melibatkan potensial sel dengan konsentrasi suatu reaksi. Reaksi oksidasi reduksi banyak yang dapat dilangsungkan pada kondisi  tertentu untuk membangkitkan listrik. Dasarnya bahwa reaksi oksidasi reduksi itu harus berlangsung spontan di dalam larutan air jika bahan pengoksidasi dan pereduksi tidak sama. Dalam sel Galvani oksidasi diartikan sebagai dilepaskannya elektron oleh atom, molekul atau ion dan reduksi berarti diperolehnya elektron oleh partikel-partikel itu. Sebagai contoh reaksi oksidasi sederhana dan berlangsung spontan adalah bila lembar tipis zink dibenamkan dalam suatu larutan tembaga sulfat maka terjadi logam tembaga menyepuh pada lembaran zink dan lembaran zink lambat laun melarut dan dibebaskan energi panas. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

Reaksi yang sebenarnya adalah antara ion zink dengan tembaga yaitu :

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu

Tiap atom zink kehilangan dua elektron dan tiap ion tembaga memperoleh dua elektron untuk menjadi sebuah atom tembaga. Oksidasi :

Zn → Zn2+ + 2e-

Reduksi : Cu2+ + 2e- → Cu

Sel yang belum mencapai kesetimbangan kimia dapat melakukan kerja listrik ketika reaksi di dalamnya mengerakkan elektron-elektron melalui sirkuit luar. Kerja yang dapat dipenuhi oleh transfer elektron tertentu bergantung pada beda potensial antara kedua elektron. Perbedaan potensial ini disebut potensial sel dan diukur dalam volt (V). Jika potensial sel besar maka sejumlah elektron tertentu yang berjalan antara kedua elekroda dapat melakukan kerja listrik yang besar. Sebaliknya, jika potensial sel kecil maka elektron dalam jumlah yang sama hanya dapat melakukan sedikit kerja.

Sel yang reaksinya ada dalam kesetimbangan tidak dapat melakukan kerja dan sel demikian memiliki potensial sel sebesar nol. Pada sel konsentrasi digunakan dua elektrode yang sama namun konsentrasi larutannya yang berbeda. Elektrode dalam larutan pekat merupakan katode (tempat terjadinya reaksi reduksi) sedangkan elektrode dalam larutan encer merupakan anode (tempat terjadinya reaksi oksidasi).

Pada persamaan Nernst, K bukanlah suatu tetapan kesetimbangan karena larutan-larutan yang diperikan adalah pada konsentrasi-konsentrasi awal dan bukan konsentrasi kesetimbangan. Bila suatu sel volta telah mati atau terdiscas habis, barulah sistem itu berada dalam kesetimbangan. Pada kondisi ini Esel = 0 dan faktor K dalam persamaan Nernst setara dengan tetapan kesetimbangan. Oleh karena itu, potensial elektroda standar dihubungkan dengan tetapan kesetimbangan untuk reaksi sel oleh rumus :

Persamaan tersebut dapat disederhanakan menjadi :

4.      Elekrode Dan Potensial Sel

Sel Volta Dalam Kehidupan Sehari-hari

a)      Baterai kering seng-karbon (sel Leclanche)

Baterai kering seng karbon masih merupakan jenis yang paling banyak di jumpai di Indonesia. Harganya murah dan digunakan pada radio, senter, mainan dan sejenisnya. Potensial sel dari baterai sekitar 1,5 V dan menurun sejalan dengan lama pemakaian. Sel baterai ini terdiri dari anoda Zn dan katode batang grafit (C). Umur baterai ini cendrung pendek, apalagi kalau dipakai terus menerus. Hal ini disebabkan produk ion dari reaksi redoks tidak dapat berdifusi dengan cepat meninggalkan elekrode.

b)      Baterai alkaline.

Baterai alkaline lebih tahan lama dengan dapat menyuplai arus yang lebih besar dibanding baterai kering seng karbon. Baterai ini digunakan untuk peralatan yang memerlukan arus listrik lebih besar , seperti tape recorder dan mainan. Potensial sel pada baterai sekitar 1,5 Vdan dapat bertahan konstan selama pemakaian. Sel baterai alkaline terdiri dari anoda Zn dan katoda inert grafit. Sesuai namanya reaksi redoks dalam baterai alkaline berlangsung dalam suasana basa.elekrolitnya adalah KOH. Reaksi redoks pada sel tidak melibatkan ion yang dapat berkumpul di permukaan elekrode sehingga potensialnya konstan. Anoda Zn yang berpori memperluas permukaan anoda sehingga memperbesar arus.

c)      Baterai merkuri

Baterai merkuri lebih kecil dan ringan dibandingkan dua jenis baterai sebelumnya. Baterai ini digunakan pada jam tangan dan kamera. Potensial sel baterai adalah 1,34 V dan dapat bertahan konstan selama pemakaian. Sel baterai merkuri terdiridari anoda Zn, serta katoda HgO dan karbon. Elektrolitnya adalah KOH. Reaksi redoks yang terjadi tidak melibatkan ion sehingga potensialnya konstan. Pembuangan baterai ini dapat menimbulkan masalah bagi lingkungan hidup karna merkuri (Hg) berupa racun.

d)     Baterai perak oksida

Baterai perak oksida juga kecil dan ringan. Baterai ini digunakan pada jam tangan, kamera, dan kalkulator. Umumnya panjang karena arus yang dikeluarkan cukup kecil potensi sel dari baterai sekitar 1,5 V dan dapat bertahan secra konstan selama pemakaian. Sel dari baterai perak oksida terdiri dari anoda Zn dan katoda Ag₂O dengan elektrolit KOH.

e)      Baterai litium-tionil klorida (Li/SOCl₂)

Baterai Li/SOCl₂ berukuran kecl. Bentuknya dapat berupa selinder atau cakram (disc). Penggunaannya antara lain untuk back up memori pada kamera, remote control, dan lampu darurat. Baretai memiliki petensial yang sangat besar, sekitar 2,7-3,6 V. Sel baterai Li/SOCL₂ terdiri dari anoda Li dan katoda karbon, dimana tionil klorida tereduksi. Elektrolitnya adalah litium aluminium tetraklorida (LiALCl₄ ) dalam tionil klorida.

Ø  Aki atau baterai Pb

Aki umunya digunakan pada mobil untuk menstarter kendaraan tersebut. Aki tersiri dari beberapa sel volta yang dihubungkan secara seri. Setiap sel mempunyai potensial 2 V. jadi, suatu aki dengan potensial 6 V terdiri 3 sel . suatu aki terdiri dari anoda Pb dan katoda PbO₂ dengan elektrolit H2SO4. Anoda dan katoda yang berbentuk pelat menambah luas permukaan elektrodesehingga dapat memperbesar  arus

Ø  Baterai Ni-Cd

Baterai Ni-Cd dipakai pada kalkulator, flash fotografi,kamera digital, laptop dan lainnya.baterai dilengkapi dengan alat isi ulangnya. Sel pada baterai Ni-Cd mempunyai potensial sekitar 1,4 V. sel dari baterai Ni-Cd terdiri dari anoda Ni dan katoda Nio₂ dengan elektrolit KOH

Potensial sel bartahan sangat kostan selama pemakaian. Hal ini disebabkan pereaksi dan produk reaksi adalah padatan sehingga tidak terdapat perubahan kosentrasi ion selama reaksi. Nmaun, pembuangan baterai merupakan masalah bagi lingkungan karena sifat Cd yang sangat beracun.upaya untuk mengatasi masalah ini adalah dengan mendaur ulang baterai tersebut.

Ø  Baterai NiMH (nikel metal hidrida)

Baterai NiMH banyak digunakan pada laptop, telpon seluler, camcorder, dan kamera digital.potensialnya hamper sma dengan baterai Ni-Cd,sekitar 1,4 V, tetapi dapat menyimpan ~50 persen energy lebih banyak dari baterai Ni-Cd. Sel dari baterai NiMH terdiri dari anoda Ni(OH)₂ dan katoda pada panduan logam yang menyerap hydrogen. Elektrolitnya adalah KOH. Reaksi redoks yang terjadi tidak menyebabkan perubahan elektrolit.

Ø  Baterai ion litium

Baterai ion litium sangat ringan sehingga cocok untuk alat elektronik portable, seperti laptop, telpon seluler, dan camcorder. Baterai ion litium juga memiliki potensial yang besar sekitar 3,6 V. Ada dua tipe baterai ion litium yaitu baterai mangan dan kabolt. Untuk tipe mangan anoda Li_1-x Mn₂O₄ dan katoda grafit. Elektrolit adalh garam Li yang larut dalam pelarut organik.

Sel :     Li_1-x Mn₂O₄ + C_nLi_x                LiMn₂O₄ + C_n

Untuk tipe kabolt anoda Li_1-xCoO₂ dan katoda grafit.

Sel :     Li_1-xCoO₂ + C_nLi_x                                 LiCoO₂ + C_n

Baterai ini mempunyai umur lebih panjang daripada NiMH dan dapat dilihat dari densitas dayanya yang tinggi (710 Wh/kg) dibanding 60-80 Wh/kg pada NiMH).