Bilangan Oksidasi Atom pada Anion "Unik" dan Bilangan Oksidasi Rata-rata

Bilangan oksidasi (biloks) atom dalam senyawa umum penentuannya relatif mudah. Bila tidak mau repot cukup ikuti aturan biloks dari IUPAC. Beberapa anion "unik" yang mengandung atom identik berjumlah lebih dari satu, biloksnya merupakan hasil rata-rata.

Informasi bahwa itu merupakan biloks rata-rata sering tidak disadari oleh pembelajar kimia. Dan sering pula tidak tahu berapa sesungguhnya biloks tiap-tiap atom itu. Tulisan ini akan memaparkan hal tersebut.



Mengutip isi tulisan Anion-anion "Unik" di blog ini berikut ini cara menentukan biloks per atom dalam suatu anion atau molekul. Prinsip penentuan biloks berdasarkan struktur lewis dapat disimak lebih detil di sini atau di sini.

---

Biloks atom C dalam Anion "unik" yang mengandung C

1. Metanida ($\mathsf{\ce{C^4-}}$)
   Contoh senyawa dengan anion metanida yang ada: Al₄C₃, Mg₂C, dan Be₂C
   $\mathsf{\ce {Al4C3 -> 4Al^3+ + 3C^4-}}$
   $\mathsf{\ce {Mg2C -> 2Mg^2+ + C^4-}}$
   $\mathsf{\ce {Be2C -> 2Be^2+ + C^4-}}$
   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa jumlah atom pada anion adalah satu atom C sehingga biloks C dapat ditentukan secara lugas sesuai muatan. Biloks C pada anion metanida adalah –4.
   
   
   
   
   
2. Asetilenida ($\mathsf{\ce{C_2^2-}}$ atau [:C≡C:]^2–)
   Contoh senyawa dengan anion asetilenida: Li₂C₂, Na₂C₂, CaC₂, Al₂(C₂)₃, La₂(C₂)₃, Ce₂(C₂)₃, Pr₂(C₂)₃, Tb₂(C₂)₃
   
   $\mathsf{\ce {Li2C2 -> 2Li^+ + C_2^2-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {Li2C2 -> 2Li^2+ + 2C^2-}}$
   
   $\mathsf{\ce {CaC2 -> Ca^2+ + C_2^2-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {CaC2 -> Ca^2+ + 2C^-}}$
   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa jumlah atom pada anion adalah dua atom C sehingga rata-rata biloks C = –2 ÷ 2 = –1.
   
   
   
   
   
3. Allenida ($\ce{C_3^{4-}}$ atau [::C=C=C::]^4–)
   Contoh senyawa dengan anion allenida sampai dengan saat ini baru: Li₄C₃, Mg₂C₃
   
   $\mathsf{\ce {Li4C3 -> 4Li^+ + C_3^4-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {Li4C3 -> 4Li^3+ + 3C^4-}}$
   
   $\mathsf{\ce {Mg2C3 -> 2Mg^2+ + C_3^4-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {Mg2C3 -> 2Mg^3+ + 3C^2-}}$
   
   
   
   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa pada anion allenida ada tiga atom C dengan muatan –4 sehingga rata-rata biloks C =  $\mathsf{\dfrac{-4}{3}}$ = $\mathsf{-\dfrac{4}{3}}$.
   
   Dari gambar struktur Lewis dan hitungan biloks setiap atom C, atom yang ditepi, baik kiri dan kanan berbiloks –2 sedangkan atom C di tengah berbiloks 0.
   
   Total semua biloks N = 2(–2) + 0 = –4, ini sebagai muatan anion allenida.

Bilkoks Atom N dalam Anion "unik" yang Mengandung N

1. Azida ($\ce{N_3^-}$) atau [N=N=N]^– serta beberapa bentuk resonansinya
   
   Contoh senyawa dengan anion azida: NaN₃ dan Mg(N₃)₂
   
   $\mathsf{\ce {NaN3 -> Na^+ + N_3^-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {NaN3 -> Na^3+ + 3N^-}}$
   
   $\mathsf{\ce {Mg(N3)2 -> Mg^2+ + 2N_3^-}}$
   
   
   
   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa pada anion azida ada tiga atom N dengan muatan –1 sehingga rata-rata biloks N =  $\mathsf{\dfrac{-1}{3}}$ = $\mathsf{-\dfrac{1}{3}}$.
   
   Dari gambar struktur Lewis dan hitungan biloks setiap atom N, atom yang ditepi, baik kiri dan kanan berbiloks –1 sedangkan atom N di tengah berbiloks +1.
   
   Total semua biloks N = 2(–1) + (+1) = –1, ini sebagai muatan anion azida.
   
   
2. Pentazolat ($\mathsf{\ce{N_5^-}}$) yang ini bentuknya siklo atau cincin 5N dan bermuatan –1. Contoh senyawanya adalah LiN₅.
   
   $\mathsf{\ce {LiN5 -> Li^+ + N_5^-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {LiN5 -> Li^5+ + 5N^-}}$
   
   
   
   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa pada anion pentazolat ada lima atom N dengan muatan –1 sehingga rata-rata biloks N = $\mathsf{\dfrac{-1}{5}}$ = $\mathsf{-\dfrac{1}{5}}$.
   
   Dari gambar struktur Lewis salah satu resonansi pentazolat dan hitungan biloks setiap atom N yang hanya memiliki 2 elektron bebas, biloks N adalah nol (biloks N = 5 – 5 = 0), sedangkan pada N dengan 4 elektron bebas berbiloks –1 (biloks N = 5 – 6 = –1).
   
   Total semua biloks N = 5(0) + (–1) = –1, ini sebagai muatan anion pentazolat.

Bilkoks Atom O dalam Anion "unik" yang Mengandung O
(Referensi: Peroxides, Superoxides, and Ozonides of Alkali and Alkaline Earth Metals Oleh I. I. Volnov, 1966, Plenum Press)

1. Peroksida  ($\ce{O_2^{2-}}$)
   Contoh senyawa: H₂O₂, Na₂O₂, CaO₂, BaO₂
   
   $\mathsf{\ce {Na2O2 -> 2Na^+ + O_2^2-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {Na2O2 -> 2Na^2+ + 2O^2-}}$
   
   
   
   
   
2. Superoksida ($\ce{O_2^-}$)
   Contoh senyawa: KO₂, Mg(O₂)₂, Ca(O₂)₂, Ba(O₂)₂, Cd(O₂)₂, Zn(O₂)₂, Au(O₂)₃
   
   $\mathsf{\ce {KO2 -> K^+ + O_2^-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {KO2 -> K^2+ + 2O^-}}$
   
   
   
   
   
3. Ozonida ($\ce{O_3^-}$)
   Contoh senyawa: CsO₃, NaO₃
   
   $\mathsf{\ce {CsO3 -> Cs^+ + O_3^-}}$
   bukan seperti di bawah ini
   $\mathsf{\ce {CsO3 -> Cs^3+ + 3O^-}}$
   
   

   

   Referensi dari Chemspider

   
   Dari reaksi ionisasi tampak bahwa pada anion ozonida ada tiga atom O dengan muatan –1 sehingga rata-rata biloks O =  $\mathsf{\dfrac{-1}{3}}$ = $\mathsf{-\dfrac{1}{3}}$.
   
   Dari gambar struktur Lewis dan hitungan biloks setiap atom O:
   
   atom O yang diwarnai biru terdapat radikal bebas (elektron tunggal) dan 4 elektron bebas serta satu ikatan tunggal. Total elektron yang ada di sekitar O biru sebanyak 6 (1 elektron radikal + 4 elektron bebas + 1 elektron ikatan). Ingat elektron ikatan yang terjadi pada atom yang sama akan dibagi dua sama banyak, karena keelektronegatifannya sama. Jadi biloks O biru sama dengan 6 – 6 = 0.
   
   atom O yang diwarnai hitam terdapat 4 elektron bebas serta 2 ikatan tunggal dengan O biru dan O merah. Total elektron di sekitar O sebanyak 6. Jadi biloks O hitam sama dengan 6 – 6 = 0.
   
   atom O yang diwarnai merah terdapat 6 elektron bebas dan 1 ikatan tunggal dengan O hitam. Total elektron di sekitar O merah sebanyak 7. Jadi biloks O merah sama dengan 6 – 7 = –1.
   
   Total semua biloks O = 2(0) + (–1) = –1, ini sebagai muatan anion ozonida.

Dengan cara yang sama dengan anion-anion di atas biloks-biloks atom halogen dalam anion unik juga dapat ditentukan dengan cara kurang lebih sama. Dasarnya adalah dapat menggambar struktur Lewis dengan tepat.

Prinsipnya atom yang memiliki keelektronegatifan lebih kecil biasa berperan sebagai atom pusat. Sebisa mungkin ikatan yang terjadi dapat memenuhi aturan oktet.

Bila ada hal yang kurang tepat mohon koreksi dengan menuliskan pada kotak komentar di bawah ini. Terima kasih.