Jurnal DEDIKASI www.jurnal.abulyatama.ac.id/dedikasi PENDEKATAN ILMU FISIKA DAN MATEMATIKA DALAM MEMAHAMI KONSEP REAKSI OKSIDASI- REDUKSI (REDOKS) Bukhari Prodi Pendidikan Fisika, FKIP, Universitas Abulyatama Jl. Blang Bintang Lama Km 8,5 Lampoh Keude Aceh Besar,email:bukharimsi1963@gmail.com Abstract: Chemistry is one part of the Natural Sciences that explains the process of taking a reaction. In understanding the process of such reactions is needed knowledge of basic science of others such as Science Physics, Biology, and Mathematics. One of the materials taught in Chemistry is the Reduction and Oxidation reaction (redox). To facilitate an understanding of the concept of redox reactions it is advisable to first understand the Basic Mathematics and Physics Sciences, as most of the redox reactions are solved by mathematical concepts and Physics concepts. The calculations that exist in redox reactions are easily solved by the concept of Mathematical Sciences while the completion of the load must be by the Science of Physics. There are three methods or ways to complete the redox reactions, namely the method of capture and release of oxygen, the method of electron change and the method of heating the oxidation number. Keywords : redox reaction, oxidation, reduction Abstrak: llmu Kimia merupakan salah satu bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam yang menjelaskan tentang proses berlansungnya suatu reaksi. Dalam memahami proses reaksi tersebut sangat dibutuhkan pengetahuan dasar dari ilmu yang lain diantaranya Ilmu Fisika, Ilmu Biologi, dan Ilmu Matematika. Salah satu materi yang diajarkan dalam ilmu Kimia adalah reaksi Reduksi dan Oksidasi (redoks). Untuk memudahkan pemahaman tentang konsep reaksi redoks sangat dianjurkan terlebih dahulu memahami Ilmu Dasar Matematika dan Ilmu Fisika, karena sebagian besar dari reaksi redoks tersebut diselesaikan dengan konsep matematika dan konsep Fisika. Perhitungan yang ada dalam reaksi redoks dengan mudah diselesaikan dengan konsep Ilmu Matematika sedangkan penyelesaian muatan harus dengan Ilmu Fisika. Ada tiga metode atau cara untuk menyelesaikan reaksi redoks, yaitu metode penangkapan dan pelepasan oksigen, metode perubahan elektron dan metode perebuhan bilangan oksidasi. Kata kunci: reaksi redoks, oksidasi, reduksi Persamaan reaksi redoks dapat disetarakan dengan menggunakan ion-elektron, berlansung secara spontan yang mengakibatkan metode perubahan bilangan oksidasi dan pelepasan terbentuknya karat dari besi, perak sulfida dari atau redoks perak, dan patina (tembaga karbonat) dari melibatkan transfer elektron dari zat pereduksi ke tembaga. Korosimengakibatkan kerusakan parah zat pengoksidasi. Dengan menggunakan bagian- pada bangunan,kontruksi,gedung, bagian mobil. Banyak cara telah diupayakan untuk pengikatan metode Proses korosi merupakan reaksi redoks yang oksigen. Reaksi yang terpisah, reaksi redoks dapat digunakan untuk menghasilkan suatu elektron yang mengalir di bagian luar pada suatu susunan yang dinamakan dengan sel galvanik. Volume 1, No. 2, Juli 2017 kapal, dan mencegah atau mengurangi dampak korosi. Elektrolisis ialah proses di mana energi listrik digunakan untuk mendorong agar reaksi redoks 252 Jurnal DEDIKASI www.jurnal.abulyatama.ac.id/dedikasi yang nonspontan tidak terjadi. Hubungan kualitatif yang dalam reaksi dapat dijelaskan sebagai antara arus yang dipasok dan produk yang berikut :Fe2O3(s) + 3CO(g)2Fe(s) + 3CO2(g) terbentuk dirumuskan oleh Faraday. Elektrolisis Reaksi diatas melibatkan gas karbon merupakan cara utama untuk memproduksi logam monoksida (CO) menjadi gas karbon dioksida aktif serta dan banyak lagi bahan kimia yang (CO2). Oksigen tersebut diambil dari oksida penting di industri. (Fe2O3) oleh gas karbon monoksida sehingga Elektrokimiaadalah cabang ilmu kimia yang terbentuk logam besi (Fe) berkenaan dengan interkonversi energi listrik dan energi kimia. Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (oksidasi-reduksi) di mana dalam reaksiini energi yang dilepas oleh reaksi oleh reaksi spontandiubah menjadi listrik atau di mana energi listrik digunakan agar reaksi yang nonspontan bisa terjadi. Ada tiga cara untuk menyelesaikan persemaan reaksi redoks yaitu Metode Pengikatan dan Pelepasan Oksigen, metode pemindahan elektron dan metode perubahan bilangan oksidasi. Ketiga persamaan tersebut dengan mudah diselesaikan dengan menggunakan cara Ilmu Fisika dan cara Ilmu Matematika Metode Ion Elektron Oksidasi merupakan proses pelepasan elektron oleh suatu zat atau senyawa, sedangkan reduksi adalah proses penangkapan elektron oleh suatu zat atau senyawa. Untuk memahami konsep di atas perlu dibahas suatu contoh reaksi antara ion Fe2+ yang diubah menjadi Fe3+ oleh ion dikromat (Cr2O72- ) dalam kondisi asam. Dalam reaksi tersebut terjadi perubahan (Cr2O72- ) tereduksi menjadi ion Cr3+. Untuk memudahkan penyelesaian reaksinya akan dilakukan beberapa tahap reaksi. Ion Fe2+menjadi Ion Fe3+ oleh iondikromat (Cr2O72- ) dalam medium asam. Sebagai hasilnya, ion ( Cr2O72- ) tereduksi menjadi ion-ion Cr3+. Tahap-tahap berikut ini akan KAJIAN PUSTAKA membantu kita menyetarakan persamaannya. Metode Pengikatan dan Pelepasan Oksigen Oksidasi merupakan penangkapan oksigen oleh suatu zat atau suatu unsur yang akan membentuk suatu Oksida. Contoh: 4Fe + 3O2 2Fe2O3 Pada reaksi diatas logam besi (Fe) menagkap oksigen membentuk persamaan reaksinya fero oksida (Fe2O3) disetarakan dengan matematika. Reduksi merupakan pelepasan oksigen oleh Tahap 1. Tulis persamaan taksetara untuk reaksi ini dalam bentuk ionik. Fe2+ + Cr2O72- Fe3+ + Cr3+ Tahap 2. Pisahkan persamaan tersebut menjadi dua setengah-reaksi. Oksidasi : Fe2+ Fe3+ Reduksi : Cr2O72- Cr3+ Tahap 3. Setarakan atom yang bukan O dan H di setiap setengah-reaksi secara terpisah. suatu zat atau suatu unsur dalam reaksi redoks. Contoh : Karat merupakan suatu oksida besi 253 Volume 1, No. 2, Juli 2017 Jurnal DEDIKASI www.jurnal.abulyatama.ac.id/dedikasi Setengah-reaksi oksidasi sudah setara untuk atom 6Fe2+ Fe. Untuk setengah Tahap 6. Jumlahkan kedua setengah-reaksi reaksi-reaksi reduksi kita 3+ 6Fe3+ + kalikan Cr dengan 2 untuk menyetarakan atom dan Cr. pengamatan. Elektron-elektron di kedua sisi harus Cr2O72- 2 Cr3+ setarakan persamaan 6e- akhir dengan saling meniadakan. Tahap 4. Untuk reaksi dalam medium asam, tambahkan H2O untuk menyetarakan atom O dan Kedua setengah-reaksi dijumlahkan sehingga diperoleh + 14H+ + Cr2O72- + 6Fe2+ + 6e- tambahkan H untuk menyetarakan atom H. 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O + 6e- Karena reaksi berlangsung dalam lingkungan asam, kita tambahkan tujuh molekul H2O di Elektron pada kedua sisi saling meniadakan, sebelah kanan setengah-reaksi reduksi untuk dan kita mendapatkan persamaan ionik bersih yang menyetarakan atom Oksigen : sudah setara : Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O 14H+ + Cr2O72- + 6Fe2+ Untuk menyetarakan atom H, kita tambahkan 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 14 ion H+ di sebelah kiri: + 14H Tahap 7. Periksa kembali apakah persamaan + Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama Tahap 5. Tambahkan elektron pada salah satu sisi dari setiap setengah-reaksi untuk serta periksa juga apakah muatan pada kedua sisi persamaan sudah sama. menyetarakan muatan. Jika perlu, samakan Pengecekan terakhir menunjukan bahwa jumlah elektron di kedua setengah-reaksi dengan persamaan yang dihasilkan sudah setara “secara cara mengalihkan satu atau kedua setengah-reaksi atom” dan “secara muatan” . dengan koefisien yang sesuai. Untuk setengah-reaksi oksidasi kita tuliskan Fe2+ Fe3+ + e- Kita tambahkan satu elektron di sisi kanan sehingga terdapat satu muatan 2+ pada setiap sisi dari setengah-reaksi. Dalam setengah-reaksi reduksi terdapat total 12 muatan positif pada sisi kiri dan hanya enam muatan positif di sisi kanan. Jadi, kita tambahkan enam elektron di sebelah kiri. 14H+ + Cr2O72- + 6e- 2Cr3++ 7H2O Untuk menyamakan banyaknya elektron pada METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan cara menelaah beberapa literatur buku teks Kimia yang didalamnya ada dibahas tentang reaksi redoks. Ada tiga cara yang harus dipahami dalam memudahkan memahami konsep redoks yaitu proses penangkapan oksigen oleh suatu senyawa atau suatu zat. Proses pelepasan atau pengikatan elektron dalam suatu senyawa. Proses perubahan bilangan oksidasi yaitu kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi. kedua setengah-reaksi, kita kalikan setengah-reaksi oksidasi 6: Volume 1, No. 2, Juli 2017 254 Jurnal DEDIKASI www.jurnal.abulyatama.ac.id/dedikasi HNO3 HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk memahami konsep tersebut dipahami harus +1+X+(-6)= 0 terlebih dahulu ketentuan-ketentuan Jawab : yang ada pada bilangan oksidasi, hal ini untuk +1+X+(6)= 0 memudahkan di dalam menyelesaikan suatu reksi X= 6-1= 5 redoks. Ketentuanya adalah : X=5 Bilangan oksidasi atom oksigen dalam +1+5+(-6)= 0 senyawa = -2 kecuali dalam H2O2 = -1 Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa = SO42- +1 kecuali dalam logam = -1 X -2 Bilangan oksidasi atom dalam keadaan bebas jawab: = 0 misalnya N2, O2 dan H2. X+(-8)= -2 Bilangan oksidasi suatu ion = jumlah + 2+ X=-2 + 8= 6 muatannya misalnya : Na = +1, Ba = +2, Cl = - 1, S2- = -2 Cara Perubahan Bilangan Oksidasi Bilangan oksidasi unsur golongan IA, IIA, Cara ini dapat dilakukan dalam beberapa tahap IIIA dalam sistim periodik Unsur-Unsur masing- - Tulis pereaksi dan hasil reaksi masing = +1, +2 dan +3 - Tandai unsur-unsur yang mengalami perubahan Jumlah bilangan oksidasi dalam suatu bilangan oksidasi senyawa sama dengan nol. Untuk memahami - Setaraan jumlah unsur yang mengalami konsep tersebut dituliskan beberapa contoh peubahan bilangan oksidasi di ruas kiri dan 2- diantaranya : H2SO4 , H3PO4 , HNO4 , SO , NO3- , ruas kanan persamaan reaksi Hitung jumlah Mn2O72- berkurangnya dan bertambahnya bilangan H2SO4 = 0 oksidasi Samakan jumlah berkurangnya dan 1+1 bertambahnya bilangan oksidasi Samakan +2 + x +(-8) = 0 jumlah muatan di ruas kiri dan di ruas kanan X = 8 -2 = 6 dengan menambahkan H+ bila larutan asam atau OH-bila larutan basa H3PO4= 0 - Tambahkan H2O untuk menyamakan jumlah Jawab : atom H di ruas kiri dan di ruas kanan +3+X+(-8) = 0 Contoh : setarakan reaksi X = 8-3= 5 Fe2+ + MnO-4 X=5 Berlangsung dalam suasana asam Fe3+ + Mn2+ Maka : +3+5+(-8)=0 255 Volume 1, No. 2, Juli 2017 Jurnal DEDIKASI www.jurnal.abulyatama.ac.id/dedikasi Tahap 1 DAFTAR PUSTAKA Fe2+ + MnO-4 Brady, James E.(2010). Kimia Universitas: Fe3+ + Mn2+ Asas & struktur. Jilid Satu. Alih Bahasa: Tahap 2,3 Fe2+ + MnO-4 Fe3+ + Mn2+ Sukmariah Maun, Kamianti Anas, dan +2 +3 Tilda S. Sally. Tangerang: Binarpura +7 +2 Aksara Publisher. Tahap 4 2+ Fe + +2 3+ 2+ Brady, James E.(2010). Kimia Universitas: +2 Asas & Struktur. Jilid Dua. Alih MnO-4 Fe + Mn +7 +3 Bahasa:Sukmariah 5Fe Kamianti Anis, dan Tilda S. Sally. Tanggerang: Tahap 5 2+ Maun, 3+ + MnO-4 2+ 5Fe + Mn Binarupa Aksara Publisher. Chang, Raymond. (2005). .Kimia Dasar: Tahap 6 5Fe2+ + MnO-4 + 8H+ 5Fe3++ Mn2+ Konsep-Konsep Inti. Edisi Ketiga.Jilid 2. Alih Bahasa: Dapartemen Kimia Institut Tahap 7 Teknologi Bandung. Jakarta: Erlangga. 5Fe2++ MnO-4+ 8H+ Gray, Leon. (2007). Chemistry Matter: The 5Fe3++ Mn2++ 4H2O Periodic Table. Volume 5. Connecticut: Grolier. KESIMPULAN DAN SARAN Jackson, Tom. (2007). Chemistery Matter: Kesimpulan 1. Reaksi redoks dapat dipelajari dengan tiga metode, yaitu: Metode Pengikatan dan Pelepasan Oksigen, Metode Ion Elektron, dan Metode Perubahan Bilangan Oksidasi 2. Pengetahuan dasar Ilmu Fisika dan Ilmu Matematika salah satu cara yang sangat mudah untuk mempelajari reaksi redoks. and Molecules. Volume 1. Connecticut: Grolier. Brady, James E. (1990). General chemistry, (principles & structures). New York: John Wiley and Sons. Keenan, Charles W. Et. al, - Pudjaatmaka. (1999). Ilmu kimia universitas (terjemahan). Jakarta: Erlangga. Petrucci, Ralp H – Suminar. (1999). Kimia Saran 1. Untuk Atom memudahkan memahami konsep penyelesaian reaksi redoks terlebih dahulu Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta: Erlangga memepelajari Ilmu Fisika dan Matematikan yang erat hubungannya dengan reaksi redoks. 2. Sebaiknya reaksi redoks diselesaikan melalui dua tahap yaitu tahap oksidasi proses reduksi Volume 1, No. 2, Juli 2017 256