Kecerdikan dalam Penyetaraan pada Reaksi Redoks

Selasa, 12 September 2017

Ritual penyetaraan jumlah unsur/muatan dalam reaksi redoks selama ini umumnya hanya dikenalkan dengan 2 metode. Metode perubahan bilangan oksidasi (biloks) unsur dalam reaksi, dan metode setengah reaksi (ion-elektron). Siswa kadang mengeluh, lupa menentukan biloks, atau mengeluh sulit untuk mengionkan bagian senyawa. Itu kelemahan 2 metode selama ini. Toh tujuannya cuma penyetaraan kan?! Atau lebih dari itu? Ini keyakinan saya pribadi yang tentu saja sangat bisa keliru.

Kalau agar siswa paham mana yang reduksi/oksidasi, saya rasa bisa ditentukan dengan pencirian tertentu, misalnya lihat elektron yang terlibat di sebelah mana walau tidak pakai total metode ion-elektron.

Dalam reaksi molekuler tanpa menggunakan 2 metode tadi bagaimana menentukan spesi yang mengalami reduksi dan mana yang mengalami okidasi? Barang kali cukup tahu biloks tertentu yang kemudian tidak diribetkan dengan hitungan ini itu, yakin tetap dapat dikenali. Tapi tidak menggunakan PBO yang kadang bikin punyeng siswa itu. Sekadar oh ini yang biloksnya naik dan ini yang turun misalnya.

Dalam "penyetaraan reaksi redoks" diperlukan kecerdikan untuk mencapai hasil yang diharapkan. Tidak bisa kita hanya berpedoman aturan main yang itu-itu saja. Seperti soal yang dibahas pada tulisan ini. Kalau kita hanya mengikuti aturan yang ada pastilah tidak dapat diperoleh hasil, malah pusing tidak kunjung ketemu.

Jika ada yang beda pendapat di antara saya dan pembaca, sudilah memaafkan saya, eh sudilah berbagi pandangan, agar saya tidak tersesat lebih jauh dan tidak menyesatkan siswa saya ke jurang yang berbahaya.

Metode Setengah Reaksi yang Dimodifikasi:
Soal:
Setarakan jumlah atom-atom bersesuaian yang berada di ruas kiri dan ruas kanan: 
Au2S + HNO3 → Au2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O

Pasangkan unsur yang mungkin mengalami reaksi reduksi/oksidasi;
Au2S + HNO3 → Au2(SO4)3 + Au(NO3)3
HNO3 → NO + H2O

Setarakan jumlah unsur selain O dan H di ruas kiri dan kanan;
3Au2S + 12HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3
HNO3 → NO + H2O

Tambahkan OH pada ruas yang kekurangan O dan tambahkan H+ pada ruas yang kekurangan H;
3Au2S + 12HNO3 + 12OH → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 24H+
HNO3 + 2H+ → NO + H2O + OH

Setarakan muatan dengan menambahkan elektron;
3Au2S + 12HNO3 + 12OH → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 24H+ + 36e
HNO3 + 2H+ + 3e → NO + H2O + OH

3Au2S + 12HNO3 + 12OH → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 24H+ + 36e
12HNO3 + 24H+ + 36e → 12NO + 12H2O + 12OH

Jumlahkan kedua reaksi
3Au2S + 24HNO3 + → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 12NO + 12H2O

Metode aljabar yang disederhanakan:
Soal:
Setarakan jumlah atom-atom bersesuaian yang berada di ruas kiri dan ruas kanan:  
Au2S + HNO3 → Au2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O

Beri koefisien untuk berturut-turut a untuk S, b untuk H, S dan H dipilih karena muncul sekali di ruas kiri dan kanan. Sesuaikan jumlah Au berikutnya sesuaikan jumlah N. O dibiarkan akan dijadikan kunci penentu koefisien.

Samakan koefisien S dengan membubuhkan huruf a pada zat yang mengandung S lebih banyak.
Au2S + HNO3aAu2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O
3aAu2S + HNO3aAu2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O

Beri koefisien untuk Au yang belum mendapat koefisien
3aAu2S + HNO3 aAu2(SO4)3 + (6a-2a)Au(NO3)3 + NO + H2O
3aAu2S + HNO3aAu2(SO4)3 + 4aAu(NO3)3 + NO + H2O

Beri koefisien b pada H yang jumlahnya lebih banyak:
3aAu2S + HNO3aAu2(SO4)3 + 4aAu(NO3)3 + NO + bH2O
3aAu2S + 2bHNO3aAu2(SO4)3 + 4aAu(NO3)3 + NO + bH2O

Sesuaikan jumlah N di kanan dengan di kiri
3aAu2S + 2bHNO3aAu2(SO4)3 + 4aAu(NO3)3 + (2b-12a)NO + bH2O

Tinjau jumlah atom O,
O di kiri = O di kanan
3(2b) = (3)(4)(a) + (3)(3)(4a) + (1)(2b-12a) +b
6b =12a + 36a + 2b – 12a + b
6b =36a + 3b
3b = 36a
1b = 12a → a = 1 dan b = 12

3aAu2S + 2bHNO3 → aAu2(SO4)3 + 4aAu(NO3)3 + (2b-12a)NO + bH2O
3Au2S + 24HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 12NO + 12H2O


Metode Setengah Reaksi (ion-elektron):
Soal:
Setarakan jumlah atom-atom bersesuaian yang berada di ruas kiri dan ruas kanan:  
Au2S + HNO3 → Au2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O

Buat pasangan reaksi (1) sebagai berikut:
Au+ → Au3+ + 2e– 
NO3 + 4H+ + 3e → 2NO + 2H2O

Samakan jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima
3Au+ → 3Au3+ + 6e
2NO3 + 8H+ + 6e→ 2NO + 4H2O
Hasil reaksi (1)
3Au+ + 2NO3 + 8H+ → 3Au3+ + 2NO + 4H2O

Buat pasangan reaksi (2) sebagai berikut:

S2– + 4H2O → SO42–+ 8H+ + 8e
NO3 + 4H+ + 3e→ NO + 2H2O

Samakan jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima
3S2– + 12H2O → 3SO42–+ 24H+ + 24e
8NO3 + 32H+ + 24e→ 8NO + 16H2O

Hasil reaksi (2)
 3S2–+ 8NO3 + 8H+ → 3SO42+ 8NO + 4H2O

Gabungan hasil reaksi (1) dan (2)
3Au+ + 2NO3 + 8H+ → 3Au3+ + 2NO + 4H2O
3S2–+ 8NO3 + 8H+ → 3SO42+ 8NO + 4H2O

Karena pada soal bagian pereaksi jumlah Au dua kali lipat jumlah S (lihat Au2S) maka reaksi (1) di dua kali lipatkan.
6Au+ + 4NO3 + 16H+ → 6Au3+ + 4NO + 8H2O
3S2–+ 8NO3 + 8H+ → 3SO42+ 8NO + 4H2O

Hasil penjumlahan dua reaksi tersebut:
6Au+ + 4NO3 + 16H+ + 3S2–+ 8NO3 + 8H+
→ 6Au3+ + 4NO + 8H2O  + 3SO42+ 8NO + 4H2O

Penggabungan sepesi yang mungkin dan sesuai persamaan reaksi awal:
3Au2S + 12HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au3+ + 12NO + 12H2O

Tambahkan 12HNO3  di ruas kiri untuk menyetarakan jumlah H dengan yang diruas kanan, dan tambahkan 12NO3 untuk dipasangkan dengan 4Au3+ sehingga menjadi 4Au(NO3)3.

Hasil akhirnya:
3Au2S + 24HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 12NO + 12H2O

Metode Perubahan Bilangan Oksidasi (PBO)
Soal:
Setarakan jumlah atom-atom bersesuaian yang berada di ruas kiri dan ruas kanan:  
Au2S + HNO3 → Au2(SO4)3 + Au(NO3)3 + NO + H2O

Setarakan lebih dulu S dan Au dengan mengubah koefisien. Hitung total bilangan oksidasi Au dan S (sebagai reaksi oksidasi) Hitung total bilangan oksidasi N (sebagai reaksi reduksi).


PBO dari Au dan S dalam 3Au2S menjadi Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 adalah dari 0 menjadi 36 (PBO Au dan S secara total menjadi 36).

PBO dari N dalam HNO3 menjadi NO adalah dari +5 menjadi +2 (PBO N adalah turun 3)
Penyederhanaan perbandingan PBOnya 36 : 3 adalah 12:1

Hasil kali silang naik-turun PBO:
3Au2S + 12HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 12NO + 6H2O

Hasil penyetaraan penyesuaian jumlah N dan H:
3Au2S + 24HNO3 → Au2(SO4)3 + 4Au(NO3)3 + 12NO + 12H2O

Semoga dapat dipahami dan dapat dijadikan pengalaman dalam penyelesaian penyetaraan unsur dan atau muatan dalam reaksi-reaksi redoks. Sila gunakan metode yang dianggap paling mudah.

Bagikan di

2 komentar:

 
Copyright © 2015-2016 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info