Penyetaraan Reaksi Redoks Tanpa (Tidak Perlu) Pengetahuan Bilangan Oksidasi

Beberapa buku kimia SMA masih memberikan langkah menulis bilangan oksidasi (biloks) padahal metode yang digunakan adalah metode setengah reaksi atau metode ion elektron. Dalam metode setengah reaksi sebenarnya siswa tidak harus tahu biloks unsur-unsur yang mengalami reaksi reduksi atau oksidasi.

Setidaknya ada dua metode untuk menyetarakan persamaan reaksi redoks yang tidak memerlukan pengetahuan tentang biloks, pertama metode setengah reaksi (metode ion-elektron) dan metode aljabar sederhana (ping-pong).

Metode setengah reaksi ini penulis sering menyebut metode pemasangan spesi yang mirip,  spesi-spesi mirip ini biasa memiliki unsur sejenis. Dalam hal ini unsur O dan H boleh diabaikan saja, O dan H boleh tidak diperhatikan. Sebab biasanya kedua unsur tersebut akan muncul dalam proses penyetaraan jumlah O dengan menambahkan OH^– dan H akan menyesuaikan dengan penyetaraan jumlah H⁺.

Untuk menentukan pasangan mana yang merupakan reaksi reduksi/oksidasi dapat dilihat elektron yang muncul di ruas mana. Bila elektron muncul di ruas kiri (sebelah kiri tanda panah) maka pasangan spesi merupakan reaksi reduksi. Bila elektron muncul di ruas kanan (sebelah kanan tanda panah) maka pasangan spesi merupakan reaksi oksidasi.

Contoh penyetaraan reaksi redoks tanpa perlu mengetahui biloks dapat di simak pada contoh berikut, dan juga pembahasan soal penyetaraan reaksi redoks pada weblog ini.

Metode Setengah Reaksi
Setarakan reaksi berikut
Cr₂O₇^2– + H₂SO₃ → Cr³⁺ + HSO₄^–

Memasangkan sepsi yang diduga mengalami reduksi/oksidasi
Cr₂O₇^2– → Cr³⁺
H₂SO₃ → HSO₄^–

Menyetarakan jumlah atom selain O dan H
Cr₂O₇^2– → 2Cr³⁺
H₂SO₃ → HSO₄^–

Menyetarakan jumlah O dengan menambahkan OH^– pada ruas yang kekurangan O
Cr₂O₇^2– → 2Cr³⁺ + 7OH^–
H₂SO₃ + OH^– → HSO₄^–

Menyetarakan jumlah H dengan menambahkan H⁺ pada ruas yang kekurangan H
Cr₂O₇^2– + 7H⁺ → 2Cr³⁺ + 7OH^–
H₂SO₃ + OH^– → HSO₄^– + 2H⁺

Menyetarakan jumlah muatan dengan menambahkan e^–  pada ruas yang lebih postif
Cr₂O₇^2– + 7H⁺ + 6e^–  → 2Cr³⁺ + 7OH^–
H₂SO₃ + OH^– → HSO₄^– + 2H⁺ + 2e^–

Menyetarakan jumlah e^–  yang dilepas (pada reaksi oksidasi) dengan jumlah elektron yang diterima (pada reaksi reduksi)
Cr₂O₇^2– + 7H⁺ + 6e^–  → 2Cr³⁺ + 7OH^–
3H₂SO₃ + 3OH^– → 3HSO₄^– + 6H⁺ + 6e^–

Mengabungkan semua spesi di ruas kiri reaksi oksidasi dengan spesi di ruas kiri reduksi serta menggabungkan semua spesi di ruas kanan reaksi oksidasi dengan spesi di ruas kanan reduksi
Cr₂O₇^2– + 7H⁺ + 6e^– + 3H₂SO₃ + 3OH^–
→ 2Cr³⁺ + 7OH^– + 3HSO₄^– + 6H⁺ + 6e^–

Mengeliminasi spesi yang muncul di kedua ruas (antara ruas kiri dan ruas kanan)
Cr₂O₇^2– + H⁺ + 3H₂SO₃ → 2Cr³⁺ + 4OH^– + 3HSO₄^–

Menyesuaikan suasana reaksi:
bila reaksi berlangsung dalam suasana asam netralkan OH^– dengan menambahkan H⁺ sejumlah OH^– pada kedua ruas.
bila reaksi berlangsung dalam suasana basa netralkan H⁺ dengan menambahkan OH^– sejumlah H⁺ pada kedua ruas.

Dalam contoh reaksi berlangsung dalam suasana asam:
Cr₂O₇^2– + H⁺ + 3H₂SO₃ + 4H⁺ → 2Cr³⁺ + 4OH^–+ 3HSO₄^– + 4H⁺

Menggabungkan spesi yang sama bila ada dalam satu ruas dan bila ada H⁺ dan OH^– dalam ruas yang sama H₂O.
Cr₂O₇^2– + 5H⁺ + 3H₂SO₃ → 2Cr³⁺ + 3HSO₄^– + 4H₂O (setara)

Memeriksa semua unsur dalam setiap spesi di ruas kiri dan kanan apakah sudah setara dan memeriksa total muatan ruas kiri dan ruas kanan apakah juga sudah setara.

Metode Aljabar Sederhana
Setarakan reaksi berikut:
Cr₂O₇^2– + H₂SO₃ → Cr³⁺ + HSO₄^–

1. Memastikan semua unsur ada pada kedua ruas. Tambahkan spesi H⁺ dan OH^– pada ruas berlainan. Jangan khawatir, bila menempatkan spesi tersebut apakah ada ruas yang tepat. Pada akhir penyelesaian dengan sendirinya akan memberi tanda apakah peletakan terbalik atau sudah tepat. Bila didapat koefisien negatif ini tandanya letak spesi H⁺ dan OH^– terbalik, silakan tukar posisi saja.
   Cr₂O₇^2– + H₂SO₃ + H⁺ → Cr³⁺ + HSO₄^– + OH^–
   Persamaan reaksi soal ini semua unsur ruas kiri dan kanan sudah lengkap.

2. Memberi koefisien berupa huruf, misal a pada Cr prioritaskan unsur Cr yang lebih banyak, diikuti unsur yang sama di ruas lain.
   aCr₂O₇^2– + H₂SO₃ + H⁺ → Cr³⁺ + HSO₄^– + OH^–
   aCr₂O₇^2– + H₂SO₃ + H⁺ → 2aCr³⁺ + HSO₄^– + OH^–
   
   Memberi koefisien selain a, misalnya b pada spesi yang mengandung unsur S di kedua ruas yang belum mendapat koefisien
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + H⁺ → 2aCr³⁺ + HSO₄^– + OH^–
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + OH^–
   
   Menyesuaikan koefisien O lebih dahulu kemudian penyesuaian koefisien H.
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + (7a+3b–4b)OH^–
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + (7a–b)OH^–
   
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + (b+(7a–b)–2b)H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + (7a–b)OH^–
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + (7a–2b)H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + (7a–b)OH^– 

3. Meninjau jumlah muatan, fokus hanya pada spesi yang bermuatan saja.
   jumlah muatan ruas kiri = jumlah muatan ruas kanan
   –2a + (7a–2b) = 2a.3 – b – (7a–b)
   –2a + 7a – 2b = 6a – b – 7a + b
   5a – 2b= –1a
   5a + 1a = 2b
   6a = 2b
   3a = 1b
   a = 1 dan b = 3
   

4. Mensubstitusikan nilai a dan b ke dalam persamaan reaksi
   aCr₂O₇^2– + bH₂SO₃ + (7a–2b)H⁺ → 2aCr³⁺ + bHSO₄^– + (7a–b)OH^–
   
   Hasil persamaan reaksi setara:
   Cr₂O₇^2– + 3H₂SO₃ + (7–2.3)H⁺ → 2Cr³⁺ + 3HSO₄^– + (7–3)OH^–
   Cr₂O₇^2– + 3H₂SO₃ + H⁺ → 2Cr³⁺ + 3HSO₄^– + 4OH^–
   
   
5. Menyesuaikan suasana reaksi:
   bila reaksi berlangsung dalam suasana asam netralkan OH^– dengan menambahkan H⁺ sejumlah OH^– pada kedua ruas.
   bila reaksi berlangsung dalam suasana basa netralkan H⁺ dengan menambahkan OH^– sejumlah H⁺ pada kedua ruas.
   
   Dalam contoh reaksi berlangsung dalam suasana asam:
   Cr₂O₇^2– + 3H₂SO₃ + H⁺ + 4H⁺ → 2Cr³⁺ + 3HSO₄^– + 4OH^– + 4H⁺
   
   Menggabungkan spesi yang sama bila ada dalam satu ruas dan bila ada H⁺ dan OH^– dalam ruas yang sama H₂O.
   Cr₂O₇^2– + 3H₂SO₃ + 5H⁺ → 2Cr³⁺ + 3HSO₄^– + 4H₂O (setara)
   

Demikian.