Standar
Kompetensi
3.
Memahami sifat-sifat larutan
non-elektrolit dan elektrolit, serta reaksi reduksi-oksidasi
Kompetensi
Dasar
3.2
Menjelaskan perkembangan konsep reaksi reduksi-oksidasi
dan hubungannya dengan tata nama senyawa serta penerapannya
Indikator
3.1.1 Mengidentifikasi
konsep reaksi reduksi-oksidasi berdasarkan penggabungan dan penglepasan oksigen
3.1.2 Mengidentifikasi
konsep reaksi reduksi-oksidasi berdasarkan serah terima elektron
3.1.3 Menjelaskan
aturan bilangan oksidasi
3.1.4 Mengidentifikasi
konsep reaksi reduksi-oksidasi berdasarkan pertambahan dan penurunan bilangan
oksidasi
3.1.5 Menentukan
bilangan oksidasi suatu unsur dalam senyawa (senyawa biner, senyawa poliatom, senyawa
ionik, senyawa kovalen)
3.1.6 Menentukan
unsur yang bertindak sebagai oksidator dan reduktor
3.1.7 Mengidentifikasi
reaksi redoks yang termasuk autoredoks
3.1.8 Memberi
nama senyawa berdasarkan bilangan oksidasi
3.1.9
Menjelaskan penerapan reaksi
reduksi-oksidasi dalam kehidupan sehari-hari
Kegiatan
Pendahuluan
Guru
membuka pembelajaran dengan mengucapkan salam
Guru memeriksa kehadiran siswa
Guru : “Baiklah anak-anak, pada pertemuan kali
ini kita akan belajar tentang reaksi redoks. Coba perhatikan apa yang Bapak
bawa? (Guru menunjukkan sebuah paku yang berkarat)”
(Semua
siswa diam, hanya memperhatikan paku berkarat yang dibawa oleh Guru)
Kegiatan
Pembelajaran
Guru : “Apakah kalian tahu?, bahwa peristiwa perkaratan
besi adalah salah satu contoh peristiwa redoks. Peristiwa perkaratan besi
adalah peristiwa reaksi antara logam besi dengan udara. Ada yang bisa
menuliskan persamaan reaksinya?
(Semua
siswa hanya diam, tidak ada satu pun yang tahu)
Guru : “Baiklah kalau begitu, kalau tidak ada
yang tahu coba perhatikan reaksi yang Bapak tuliskan mengenai perkaratan besi!
4Fe(s)
+ 3O2(g) → 2Fe2O3(s)
Siswa : “Ooo… Jadi yang terjadi pada besi ketika
berkarat adalah besi bereaksi dengan oksigen ya, Pak?”
Guru : “Ya, tepat sekali. Namun, prosesnya tidak
sesederhana itu. Nanti kalian akan tahu bagaimana prosesnya setelah mempelajari
bab ini. Dirumah kalian ada yang masih menggunakan kayu bakar untuk memasak?”
Siswa : “Masih, Pak”
Guru : “Apakah kalian pernah membandingkan asap
yang dihasilkan ketika memasak dengan menggunakan kayu bakar dan dengan
menggunakan kompor gas?”
Siswa : “Ya, Pak”
Guru : “Bagaimana perbandingan asap yang
dihasilkan?”
Siswa : “Berbeda jauh, pak. Berbeda dengan memasak
menggunakan kayu bakar, ketika memasak menggunakan kompor gas, asapnya sulit
diamati (tidak kelihatan ada asap)”
Guru : “Memasak menggunakan kompor gas tidak
kelihatan ada asap, namun sebenarnya menghasilkan asap yang sedikit. Hal ini
merupakan pembakaran sempurna yang menghasilkan gas CO2. Reaksinya
adalah C(s) + O2 (g) → CO2(g)
Sedangkan
memasak menggunakan kayu bakar menghasilkan asap yang banyak. Hal ini merupakan
pembakaran tidak sempurna yang menghasilkan karbon monoksida. Reaksinya adalah sebagai
berikut:
2C(s)
+ O2 (g) → 2CO(g)
Penangkapan
oksigen oleh karbon pada reaksi di atas menjadi gas CO adalah salah satu contoh
peristiwa oksidasi dan sebaliknya reaksi 2CO(g) → 2C(s) +
O2(g) adalah salah satu contoh reaksi reduksi. Nah, berikut ada lagi
contoh reaksi oksidasi yaitu reaksi
antara logam Na dengan oksigen:
1)
4Na(s) + O2(g) → 2Na2O(s)
2)
Na(s) + O2(g) →
NaO2(s)
3)
Na(s) + O2(g) → Na2O2(s)
Berdasarkan
contoh-contoh reaksi yang sudah Bapak berikan, apa yang dapat kalian simpulkan
mengenai reaksi reduksi dan reaksi oksidasi?”
Siswa : “Reaksi oksidasi adalah reaksi penangkapan
oksigen sedangkan reaksi reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen”
Guru : “Benar sekali nak jawaban kamu. Tetapi,
mari kita lihat reaksi-reaksi di bawah ini:
1)
2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(aq)
2)
Mg(s) + S(s) → MgS(s)
3)
Ca(s) + Cl2(g) → CaCl2(g)
Apa
yang berbeda reaksi-reaksi di atas dengan reaksi-reaksi yang Bapak berikan tadi?”
Siswa : “Pada
reaksi diatas tidak ada oksigennya, Pak”
Guru : “Nah, berarti dibutuhkan definisi yang
lebih luas lagi mengenai konsep reaksi reduksi-oksidasi. Sekarang perhatikan
mekanisme yang terjadi pada reaksi-reaksi di atas!
|
No
|
Mekanisme
|
|
1
|
2Na → 2Na+
+ 2e-
Cl2
+ 2e- → 2Cl-
|
|
2Na(s)
+ Cl2(g) → 2NaCl(aq)
|
|
|
2
|
Mg → Mg2+
+ 2e-
S + 2e-
→ S2-
|
|
Mg(s)
+ S(s) → MgS(s)
|
|
|
3
|
Ca → Ca2+
+ 2e-
Cl2
+ 2e- → 2Cl-
|
|
Ca(s)
+ Cl2(g) → CaCl2(g)
|
Na, Ca, dan Mg cenderung melepaskan elektron sedangkan
Cl2 dan S lebih cenderung menangkap elektron. Na, Ca, dan Mg mengalami
oksidasi sedangkan Cl2 dan S mengalami reduksi. Kalau begitu, apa
definisi reaksi oksidasi dan reduksi dari persamaan reaksi tersebut?”
Siswa : “Reaksi
oksidasi adalah reaksi yang melepaskan elektron sedangkan reaksi reduksi adalah
reaksi yang menangkap elektron”
Guru : “Benar sekali anak-anak jawabnnya. Tetapi,
sekarang kita lihat lagi reaksi di bawah ini:
H2(g)
+ Cl2(g) → 2HCl(g)
Ada
yang masih ingat jenis ikatan apa yang terjadi pada HCl?”
Siswa : “(Semua siswa kompak menjawab) Ikatan
kovalen, Pak”
Guru : “Ok, tepat jawabannya. Lalu, ada yang
masih ingat definisi dari ikatan
kovalen?”
Siswa : “Ikatan yang menggunakan pemakaian bersama
pasangan elektron, elektronnya bisa berasal dari kedua atom atau berasal dari
salah satu atom”
Guru : Pada mekanisme pembentukan HCl, ada atau tidak
pelepasan dan penangkapan elektron?
Siswa : “Tidak
ada, Pak”
Guru : “Kalau begitu, bagaimana kita bisa
mengetahui suatu reaksi itu oksidasi atau reduksi apabila dalam suatu reaksi
tidak melibatkan oksigen dan juga tidak melibatkan elektron?”
(Semua
siswa diam)
Guru : “Berarti dibutuhkan konsep yang lain yang
lebih luas mengenai reaksi reduksi-oksidasi?. Konsep ini adalah kenaikan dan
penurunan bilangan oksidasi”
Siswa : “Bilangan
oksidasi itu apa sih, Pak?”
Guru : “Bilangan oksidasi itu adalah tingkat
oksidasi atau jumlah muatan yang dimiliki suatu atom dalam suatu molekul, biasanya
disingkat dengan biloks. Untuk menentukan bilangan oksidasi itu ada beberapa
aturan yang harus dipatuhi. Diantaranya disajikan dalam tabel berikut:
|
No
|
Ketentuan
|
|
1
|
Bilangan
oksidasi unsur bebas adalah 0. Contoh: Cl2, O2, Na, C,
dll
|
|
2
|
Unsur-unsur
tertentu dalam membentuk senyawa mempunyai bilangan oksidasi tertentu,
misalnya:
a
Atom-atom golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr)
dalam senyawa selalu mempunyai bilangan oksidasi +1
b
Atom-atom golongan IIA (Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba)
dalam senyawa selalu mempunyai bilangan oksidasi +2
c
Atom-atom golongan IIIA (B, Al, Ga) dalam senyawa
selalu mempunyai bilangan oksidasi +3
|
|
3
|
Atom hidrogen
(H) dalam senyawa umumnya mempunyai bilangan oksidasi +1, kecuali dalam
hidrida logam seperti LiH, NaH, CaH2, MgH2, dan AlH3,
atom hidrogen diberi bilangan oksidasi -1
|
|
4
|
Atom oksigen
(O) di dalam senyawa umumnya mempunyai bilangan oksidasi -2, kecuali pada
senyawa peroksida, superoksida, dan OF2. Pada peroksida, seperti H2O2,
Na2O2, dan BaO2, atom oksigen diberi
bilangan oksidasi -1, pada superoksida, seperti RbO2 atom oksigen
diberi bilangan oksidasi -½, sedangkan pada OF2 diberi bilangan
oksidasi +2
|
|
5
|
Jumlah
bilangan oksidasi seluruh atom-atom dalam senyawa adalah 0. Contoh: NaCl,
dengan biloks Na = +1 dan Cl = -1 sehingga jumlahnya adalah 0
|
|
6
|
Jumlah
bilangan oksidasi pada seluruh atom-atom dalam suatu ion poliatomik sama
dengan muatan ion tersebut. Contoh : SO42-, BO S + 4BO
O = -2, dengan mengganti BO O dengan -2 maka didapat BO S = +6
|
Guru : “Nah, Bapak punya soal sebagai berikut:
2Cu(s) + O2(g) → 2CuO(s)
Tentukan
bilangan oksidasi masing-masing unsur, lalu tentukan mana zat yang mengalami kenaikan
dan penurunan bilangan oksidasi!”
(Salah satu murid maju ke depan untuk mencoba
menjawab pertanyaan tersebut)
Siswa : 2Cu(s)
+ O2(g) → 2CuO(s)
0 0 +2 -2
Zat
yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi adalah Cu sedangkan yang mengalami
penurunan bilangan oksidasi adalah O2”
Guru : “Kalau begitu, manakah yang mengalami
oksidasi dan reduksi?”
Siswa : “Cu mengalami oksidasi karena biloksnya
naik dari 0 menjadi +2, sedangkan O mengalami reaksi reduksi karena biloksnya
turun dari 0 menjadi -2”
Guru : “Cu mengalami oksidasi, unsur apa yang
menyebabkan Cu mengalami oksidasi dalam reaksi tersebut?”
(Semua
siswa diam)
Guru : “Tadi unsur yang mengalami reduksi yang
mana?”
Siswa : “Oksigen, Pak”
Guru : “Karena Cu mengalami oksidasi maka dia yang melepas
elektron, elektron yang lepas tersebut akan ditangkap oleh oksigen sehingga
oksigen mengalami reduksi. Jadi, unsur apa yang menyebabkan oksigen mengalami
reduksi?”
Siswa : “Cu, Pak”
Guru : Ya, benar, Cu disebut dengan pereduksi
atau reduktor. Nah, sekarang kalian
tentukan zat mana yang berperan sebagai pengoksidasi atau oksidator?”
Siswa : “Oksigen, Pak”
Guru : “Mengapa oksigen disebut sebagai oksidator
atau pengoksidasi?”
Siswa : “Karena oksigen menyebabkan Cu mengalami
oksidasi, Pak”
Guru : “Ya, tepat sekali jawabannya. Oksigen
sendiri mengalami apa anak-anak?”
Siswa : “Oksigen mengalami reduksi, Pak”
Guru : “Jadi kesimpulannya bagaimana?”
Siswa : “Oksigen disebut oksidator karena
menyebabkan Cu mengalami oksidasi sedangkan oksigen sendiri mengalami reduksi”
Guru :
“Benar nak, jawabannya. Sekarang kalian perhatikan reaksi berikut:
|
|
|
|
H2O2(aq) + MnO2(aq) →
Mn(s) + 2H2O(l) + O2(g)
-1 -2 0
Apa
yang terjadi pada atom O?”
Siswa : “Atom
O mengalami reduksi juga mengalami oksidasi, Pak?”
Guru : “Ya benar , reaksi ini disebut reaksi disproporsionasi
atau reaksi autoredoks yaitu reaksi reduksi-oksidasi dimana zat yang sama mengalami oksidasi
sekaligus reduksi. H2O2 bertindak
sebagai oksidator sekaligus reduktor”
(Semua siswa hanya diam)
Guru :
“Sampai disini, ada yang kurang jelas, kalau ada silahkan di bagian mana?”
Siswa : “Sudah
jelas, Pak”
Guru : “Baiklah kalau begitu, sekarang kalian
perhatikan senyawa-senyawa berikut: FeO, Fe2O3, CuO,
Cu2O, PbO, dan PbO2.
FeO dan Fe2O3 merupakan senyawa oksida dengan unsur
pembentuk yang sama. Namun, memiliki rumus molekul yang berbeda. Nah, sekarang
coba kalian tentukan biloks dari Fe dalam kedua senyawa tersebut”
Siswa : “Biloks
Fe dalam FeO adalah +2 sedangkan biloks Fe dalam Fe2O3
adalah +3”
Guru : “Ya, jadi untuk membedakan kedua senyawa
tersebut maka dalam penamaannya menggunakan biloks. Contohnya Fe dalam FeO
memiliki biloks +2 maka dalam penamaannya di tambahkan angka romawi (II) menjadi besi (II) oksida. Pada Fe2O3
namanya adalah besi (III) oksida. Sekarang coba kalian tentukan nama untuk
senyawa-senyawa selanjutnya”
(Sebelum
menentukan nama senyawa yang diberikan oleh Guru, Siswa menentukan dahulu
bilangan oksidasi unsur logam dalam senyawanya. Selanjutnya, dengan dituntun
Guru, Siswa mulai memberikan nama dari senyawa yang diberikan)
Siswa : “Bilangan oksidasi Cu dalam CuO = +2, sehingga
CuO: tembaga (II) oksida. Bilangan oksidasi Cu dalam Cu2O = +1,
sehingga Cu2O: tembaga (I) oksida. Bilangan oksidasi Pb dalam PbO = +2,
sehingga PbO: timbal (II) oksida. Bilangan oksidasi Pb dalam PbO2 = +4,
sehingga PbO2: timbal (IV) oksida”
Guru : “Tepat sekali jawabannya, Nak. Apakah
kalian tahu reaksi redoks biasanya di gunakan dalam pengolahan limbah? Berikut
ini penerapannya dalam kehidupan sehari-hari:
|
No
|
Penerapan
|
|
1
|
Pengolahan
limbah menggunakan penerapan konsep elektrolit
Limbah yang
mengandung logam berat (Hg2+, Pb2+, Cd2+,
dan Ca2+) direaksikan dengan elektrolit yang mengandung anion (SO42-)
yang dapat mengendapkan ion logam sehingga air limbah bebas dari air limbah.
Reaksinya adalah sebagai berikut:
Pb2+(aq
)+ SO42-(aq) → PbSO4(s)
|
|
2
|
Pengolahan
Limbah dengan Lumpur Aktif
Lumpur aktif
mengandung bakteri-bakteri aerob yang berfungsi sebagai oksidator bahan
organik tanpa menggunakan oksigen terlarut dalam air sehingga harga BOD dapat
dikurangi. Zat-zat organik dioksidasi menjadi CO2,H2O,
NH4+ dan sel biomassa baru. Proses lumpur aktif
berlangsung di tangki aerasi. Dikolam tersebut berlangsung proses oksidasi
limbah organik (karbohidrat, protein, minyak). Hasil oksidasi senyawa-senyawa
organik adalah CO2, H2O, sulfat, nitrat, dan fosfat.
Oksigen yang diperoleh untuk oksidasi diperoleh dari proses fotosintesa alga
yang hidup ditangki aerasi
|
Sampai disini, ada yang ingin ditanyakan?”
Siswa : “Pak, selain hal di atas ada atau tidak
penerapan reaksi redoks yang lain?”
Guru : “Tentu saja, masih banyak yang lain,
seperti pada pengolahan logam,
penyambungan besi, sel aki, dan
batu baterai (sel Leclanche). Oh, ya tadi diawal pembelajaran bapak berjanji
kepada kalian untuk menjelaskan mengenai proses perkaratan besi, coba sekarang
perhatikan!
Logam
yang dibuat untuk tujuan komersial biasanya tidaklah murni. Besi atau baja,
misalnya, banyak bercampur karbon. Zat-zat pengotor (impurities) ini tidak tesebar merata dalam logam, melainkan
bertumpuk pada bagian-bagian tertentu. Akibatnya, timbul perbedaan potensial
listrik antara bagian tersebut dengan bagian permukaan yang normal (tidak
mengandiung zat-zat campuran).
Bagian
permukaan yang mengandung zat pengotor lebih mudah menangkap elektron atau
melepaskan elektron sehingga dapat berfungsi sebagai katode atau anode. Ketika
logam bertemu dengan uap air di udara, pada permukaan logam terbentuk lapisan
air. Oksida-oksida asam di udara dapat larut dalam lapisan air tersebut, dan
terbentuklah larutan asam pada permukaan logam. Dengan demikian, tersedia “sel
volta”: katode, anode, dan larutan elektrolit. Maka secara spontan reaksi
redoks berlangsung.
Pada
perkaratan besi, suatu bagian pada permukaan besi itu bertindak sebagai anoda
atau mengalami oksidasi.
Fe(s)
→ Fe2+(aq) + 2e
Elektron
mengalir ke bagian permukaan besi yang bertindak sebagai katode. Disini O2
mengalami reduksi.
O2(g)
+ 4H+(aq) + 4e → 2H2O
O2(g)
+ 2H2O + 4e → 4OH-
Fe2+
yang terbentuk di anoda teroksidasi lebih lanjut menjadi Fe3+.
Kemudian Fe3+ membentuk besi
(III) oksida yang mengikat air, Fe2O3.xH2O. Inilah yang disebut
karat besi”
Siswa : “Ooo…”
Guru : “Pasti kalian mempunyai banyak pertanyaan
dari penjelasan Bapak barusan. Pertanyaan kalian tersebut akan terjawab nanti
apabila kalian sudah mempelajari sel volta pada pertemuan berikutnya. Namun
sebelumnya kalian harus mempelajari penyetaraan reaksi redoks terlebih dahulu”
(Waktu pembelajaran sudah habis)
Kegiatan
Penutup
Guru memotivasi siswa agar lebih giat belajar
Guru memberikan
evaluasi belajar sesuai dengan materi
Guru mengucapkan salam lalu meninggalkan kelas