REDOKS KLS.2

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) + 3O_2(g) → 2Fe₂O_3(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) + O_{2 (g)} → CO_2(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) + O_{2 (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) + O_2(g) adalah salah satu contoh reaksi reduksi. Nah, berikut ada lagi contoh  reaksi oksidasi yaitu reaksi antara logam Na dengan oksigen:

1)   4Na_(s) + O_2(g) → 2Na₂O_(s)

2)   Na_(s) + O_2(g) → NaO_2(s)

3)   Na_(s) + O_2(g) → Na₂O_2(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) + Cl_2(g) → 2NaCl_(aq)

2)   Mg_(s) + S_(s) → MgS_(s)

3)   Ca_(s) + Cl_2(g) → CaCl_2(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:

H_2(g) + Cl_2(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) + O_2(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) + O_2(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:

H₂O_2(aq) + MnO_2(aq) → Mn_(s) + 2H₂O_(l) + O_2(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.

O_2(g) + 4H⁺_(aq) + 4e → 2H₂O

O_2(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