chemistry for peace not for war

hanya DIA yang dapat menghentikan hatiku

Tag Archives: lanhkah-langkan menyetarakan reaksi redoks

Langkah-langkah menulis persamaan reaksi dan penyetaraannya

Perubahan kimia atau yang disebut reaksi kimia biasanya ditulis dalam bentuk persamaan reaksi. Dalam persamaan reaksi selalu diberi koefisien yang sesuai untuk memenuhi hukum kekekan massa dan teori atom Dalton. Salah satu postulat atom Dalton menyatakan jenis dan jumlah atom yang terlibat dalam reaksi kimia biasa (tidak melibatkan reaksi fisi dan fusi) tidak berubah tetapi hanya mengalami penataan ulang. Sebenarnya hal postulat atom Dalton ini hanya menjelaskan hukum kekekalan massa.

 

Contoh 1

Logam aluminium bereaksi dengan gas O2 membentuk aluminium oksida. Tulislah persamaan reaksi dan penyetaraannya?

1) Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

Al(s) + O2(g)→Al2O3(s)

2) Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks).

Pada reaksi di atas spesi yang lebih kompleks adalah Al2O3 = 1

3) Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Koefisien Al2O3 = 1

Maka Al diruas kanan = 2

Al diruas kiri = 1

Agar jumlah atom Al pada kedua ruas sama maka Al pada ruas kiri diberi kofisien 2. Persamaan reaksinya menjadi:

2Al(s) + O2(g) → Al2O3(s)

Atom O

Koefisien Al2O3 = 1

atom O diruas kanan = 3

Jumlah atom O diruas kiri = 2

Agar jumlah atom O pada kedua ruas sama maka atom O pada ruas kiri diberi koefisien 3/2. Persamaan reaksinya menjadi:

2Al(s) + 3/2O2(g) Al2O3(s)

Agar koefisien tidak dalam bentuk pecahan koefisien pada kedua ruas dikalikan dengan satu bilangan agar diperoleh suatu bilangan bulat. Untuk memperoleh bilangan bulat maka kedua ruas dikali 2, sehingga diperoleh persamaan reaksi yang setara dengan koefisien dalam bentuk bilangan bulat:

4Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s)

4) Biasanya oksigen disetarakan paling terakhir jika masih terdapat unsur-unsur lain.

 

Contoh 2

Reaksi besi(III) oksida dengan larutan asam sulfat membentuk besi(III) sulfat dan air. Tulislah persamaan reaksi dan setarakan persamaan reaksi tersebut?

Jawab

1. Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

FeO3(s) + H2SO4 Fe(SO4)3(aq) + H2O(l)

2. Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks). Sedangkan koefisien yang lainnya disetarakan huruf sebagai kofisien sementara.

Koefisien Fe2(SO4)3 = 1 dan koefisien yang lain menggunakan huruf. Persamaan reaksi menjadi:

aFeO3(s) + bH2SO4 1Fe(SO4)3(aq) + cH2O(l)

3. Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Dari reaksi tersebut unsur yang berikAtan langsung dengan zat telah diberi koefisien 1 adalah Fe, S dan O. Namun O disetarakan terakhir karena unsur O terdapat di lebih dari dua zat.

Penyetaraan atom Fe

Jumlah atom Fe di ruas kiri = 2a

Jumlah atom Fe di ruas kanan = 2

Maka jumlah atom Fe diruas kiri atau harga koefisien a = 2a = 2, a = 1

Penyetaraan atom S

Jumlah atom S di ruas kiri = b

Jumlah atom S di ruas kanan = 3

Maka jumlah atom S di ruas kiri atau harga koefisien b = 3

Persamaan reaksinya menjadi:

1FeO3(s) + 3H2SO4 1Fe(SO4)3(aq) + cH2O(l)

4. Setarakan atom lainnya. Atom O disetarakan setelah semua atom setara.

Penyetaraan atom H

Jumlah atom H di ruas kiri = 6

Jumlah atom H di ruas kanan = 2c

Maka jumlah atom H di ruas kanan atau harga koefisien b = 2c = 6, c = 3

Persamaan reaksinya menjadi:

1FeO3(s) + 3H2SO4 1Fe(SO4)3(aq) + 3H2O(l)

5. Setarakan atom O. Karena semua atom telah setara, maka oksigen seharusnya telah setara juga. Untuk meyakinkan jumlah atom O pada kedua ruas telah setara, maka dilakukan penjumlahan atom O pada kedua ruas.

Jumlah atom O di ruas kiri = 3 + 12 = 15

Jumlah atom O di ruas kanan = 12 + 3 = 15.

Dari penjumlahan ini, terbukti jumlah atom O pada ruas kiri dan ruas kanan telah setara. Jadi persamaan reaksi setaranya adalah sebagai beriktu:

FeO3(s) + 3H2SO4 Fe(SO4)3(aq) + 3H2O(l)

 

Contoh 3

Reaksi antara tembaga dengan larutan asam nitrat encer menghasilkan tembaga(II) nitrat, gas nitrogen monoooksida dan air. Tulislah persamaan reaksi dan setarakan persamaan reaksi tersebut?

Jawab

1. Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

Cu(s) + HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l)

2. Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks). Sedangkan koefisien yang lainnya disetarakan huruf sebagai kofisien sementara.

Koefisien Cu(NO3)2 = 1, dan koefisien yang lain menggunakan huruf. Persamaan reaksi menjadi:

aCu(s) + bHNO3(aq) → 1Cu(NO3)2(aq) + cNO(g) + dH2O(l)

3. Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Pada reaksi di atas, hanya Cu yang dapat langsung disetarakan yaitu a = 1. Untuk unsur yang lainnya walaupun terkait langsung dengan Cu(NO3)2 tetapi tidak dapat langsung disetarakan karena terdapat di lebih dari dua zat yang belum mempunyai harga korfisien. Maka untuk menyetarakannya ikuti persamaan-persamaan berikut:

· Menyetarakan atom N → b = 2 + c ……………………… (1)

· Menyetarakan atom H → b = 2d …………………………. (2)

· Menyetarakan atom O → 3b = 6 + c + d ……………… (3)

Dari persamaan-persamaan di atas nyatakan nilai c dan d dalam b, sebagai berikut:

· Dari persamaan (1), b = 2 + c → c = b – 2

· Dari persamaan (2), b = 2d → d = 0,5 b

Substitusikan nilai c dan d ke dalam persamaan (3)

3b = 6 + c + d

3b = 6 + (b – 2) + (0,5 b)

1,5b = 4

b =   clip_image002

nilai b yang telah diperoleh di substitusikan ke persamaan (1) dan (2) untuk memperoleh nilai c dan d. Maka nilai c dan d berturut-turut adalah

clip_image004

clip_image006

persamaan reaksinya menjadi:

1Cu(s) + 8/3HNO3(aq) 1Cu(NO3)2(aq) + 2/3NO(g) + 4/3H2O(l)

karena masih dalam bentuk pecahan maka dikalikan 3 agar diperoleh koefisien dalam bentuk bilangan bulat.

3Cu(s) + 8HNO3(aq) 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)

Jumlah atom di produk dan reaktan

Atom

Reaktan

Produk

Cu

3

3

H

8

8

N

8

8

O

24

24

Penyetaraan Reaksi Redoks

                   Pada semua reaksi kimia selalu berlaku hukum kekekalan massa. Oleh karena itu pada persamaan reaksi diberikan koefisien tertentu dan koefisien tersebut menyatakan mol atom yang terdapat pada reaktan dan produk. Berdasarkan hukum kekekalan massa maka jumlah mol pada reaktan harus sama dengn jumlah mol yang terdapat pada produk.

                 Reaksi-reaksi redoks yang sederhana dapat diselesaikan dengan cepat tanpa diperlukan suatu langkah penyetaraan yang khusus, namun untuk reaksi yang cukup kompleks penyetaraan diperlukan cara-cara khusus. Hingga saat ini dikenal dua metoda khusus penyetaraan redoks yaitu metoda bilangan oksidasi dan metoda stengah reaksi.

Metoda Bilangan Oksidasi (Oxidation Number Method)

                  Penyetaraan reaksi dengan metode bilangan oksidasi didasarkan pada perubahan bilangan oksidasi yang dari spesi yang mengalami oksidasi atau reduksi. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam cara ini, yaitu:

– Jumlah bilangan oksidasi unsur yang dioksidasi harus sama dengan jumlah berkurangnya bilangan oksidasi unsur yang direduksi.

– Jumlah (aljabar) muatan ion pada reaktan dan produk harus sama. Tetapi terkadang ion-ion yang tidak mengalami perubahan bilangan oksidasi sering tidak ditulis.

– Suasana berlangsungnya reaksi.

 

               Tahap-tahap penyetaran reaksi redoks beserta aplikasinya pada penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana asam:

clip_image002

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan maupun produk.

clip_image004

Tahap 2: Samakan jumlah atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dengan ruas kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

clip_image006

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

clip_image008

Tahap 4: Samakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi. Pada tahap ini jumlah berkurang bilangan oksidasi Mn menjadi Mn2+ (tahap 3) dikali dengan koefisien Cl¯ dan Cl2, begitupun sebaliknya jumlah bertambahnya bilangan oksidasi Cl¯ menjadi Cl2 dikali dengan koefisien MnO4 dan Mn2+.

clip_image010

Tahap 5: Samakan jumlah muatan-muatan ion diruas kiri dan kanan dengan menambah ion H+, karena reaksi berlangsung dalam suasana asam.

clip_image012

Tahap 6: Menambah H2O pada pada ruas yang kekurangan atom H untuk menyetarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan.

clip_image014

 

 

                  Penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana basa pada dasarnya sama dengan tahap-tahap penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana asam. Perbedaannya terletak pada tahap 5 yakni pada suasana asam ditambah H+ sedangkan pada suasana basa ditambah OH¯ untuk menyamakan jumlah muatan reaktan dengan produk. Berikut contoh menyetarakan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasan basa untuk reaksi berikut:

clip_image016

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan maupun produk.

clip_image018

Tahap 2: Samakan jumlah atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

clip_image020

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

clip_image022

Tahap 4: Samakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

clip_image024

Tahap 5: Samakan jumlah muatan-muatan ion diruas kiri dan kanan dengan menambah ion OH¯, karena reaksi berlangsung dalam suasana basa.

clip_image026

Tahap 6: Menambah H2O pada pada ruas yang kekurangan atom H untuk menyetarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan.

clip_image028

Metode Setengah Reaksi

                   Tahap-tahap menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi (half reaction method) atau metode ion elektron berbeda dengan metode bilangan oksidasi tetapi memberikan hasil akhir yang sama. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan pada cara ini, yaitu:

– Persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua setengah reaksi.

– Jumlah elektron yang dilepaskan pada oksidasi sama dengan jumlah elektron yang ditangkap pada reaksi reduksi.

– Suasana berlangsungnya reaksi.

 

Contoh soal

Setararakan reaksi-reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana asam:

clip_image030

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

clip_image032

 

       Dari bilangan oksidasi yang telah dihitung dari masing-masing spesi diketahui biloks Cr turun dari +6 menjadi +3 sedangkan Cl tambah dari -1 menjadi +1. Maka pada reaksi ini Cr mengalami reduksi dan Cl mengalami oksidasi.

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

clip_image034

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

clip_image036

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H2O pada sisi yang kekurangan atom O.

clip_image038

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H+ pada sisi yang kekurangan atom H.

clip_image040

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

clip_image042

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi. Bagian yang sama dapat dicoret.

clip_image044

 

 

                     Untuk reaksi yang berlangsung dalam suasana basa tahap-tahap penyetaraan seperti pada suasana asam, perbedaan terletak pada tahap akhir. Misalnya setarakan reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana basa:

clip_image046

Tahap 1: Mengidentifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. clip_image048

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

clip_image050

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

clip_image052

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H2O pada sisi yang kekurangan atom O.

clip_image054

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H+ pada sisi yang kekurangan atom H.

clip_image056

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif atau kurang negatif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

clip_image058

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi.

clip_image060

 

           Karena reaksi berlangsung dalam suasana basa maka ion H+ yang ada harus dinetralkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menambah ion OH¯ pada kedua ruas dan ion OH¯ yang ditambahkan sama dengan jumlah ion H+ yang ada. Pada reaksi di atas terdapat 10 ion H+ maka ditambahkan 10 ion OH¯. Jadi persamaannya dapat ditulis sebagai:

clip_image062

10 ion H+ dan 10OH¯ pada reaktan (ruas kiri) dapat bergabung membentuk 10 molekul air.

clip_image064

10 molekul air yang terbentuk di kurangi 2 molekul air di produk (ruas kanan) sehingga persamaan reaksinya menjadi:

clip_image066