Persamaan reaksi redoks P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4 ini nampaknya sederhana namun proses penyetaraannya dengan metode yang selama ini diajarkan di SMA sepertinya sulit untuk mendapatkan hasil setara secara cepat. Mengapa demikian, ada apa dengan persamaan reaksi redoks itu? Mari periksa bilangan oksidasi setiap unsur dalam senyawaan tersebut.
P2I4 → Keelektronegatifan: I > P. Biloks P = +2 dan biloks I = –1
P4 → Biloks P = 0
PH4I → biloks P = –3, biloks H = +1, biloks I = –1
H3PO4→ biloks P = +5, biloks H = +1, biloks O = –2
Peluang yang mungkin terjadi:
A. Metode Aljabar Sederhana
Cara yang relatif cepat untuk menyetarakan persamaan tersebut adalah dengan metode aljabar sederhana. Berikut penyelesaiannya.
Beri huruf a sebagai koefisien pada unsur I yang jumlahnya lebih banyak dan diikuti penyesuaian jumlah I pada ruas lain.
aP2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
aP2I4 + P4 + H2O → 4aPH4I + H3PO4
Karena unsur P muncul beberapa kali maka tidak mungkin ia diberikan koefisien lebih dahulu, terpaksa unsur O yang mendapat prioritas. Senyawa yang memiliki jumlah O lebih banyak akan diberi koefisien b. diikuti penyesuaian jumlah O pada ruas lain.
aP2I4 + P4 + H2O → 4aPH4I + bH3PO4
aP2I4 + P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
Yang belum memiliki koefisien tersisa P4 saja maka koefisiennya ditentukan dengan menggunakan huruf koefisien yang telah ada.
aP2I4 + (4a+1b–2a)/4P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
aP2I4 + (2a+1b)/4P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
Agar tidak diperoleh persamaan pecahan maka semua dikalikan dengan 4
4aP2I4 + (2a+1b)P4 + 16bH2O → 16aPH4I + 4bH3PO4
Dari awal unsur H tidak diperhitungkan dalam pemberian koefisien, maka ditinjau jumlah H pada ruas kiri dan ruas kanan, untuk mendapatkan nilai a dan b.
Jumlah H di ruas kiri = jumlah H di ruas kanan
16b×2 = 16a×4 + 4b×3
32b = 64a + 12b
32b – 12b = 64a
20b = 64a
5b = 16a
Jadi a = 5 dan b = 16
Substitusi ke dalam persamaan dan lakukan penyederhanaan seperlunya:
4aP2I4 + (2a+1b)P4 + 16bH2O → 16aPH4I + 4bH3PO4
(4.5)P2I4 + (2.5+1.16)P4 + (16.16)H2O → (16.5)PH4I + (4.16)H3PO4
20P2I4 + (10+16)P4 + 256H2O → 80PH4I + 64H3PO4
20P2I4 + 26P4 + 256H2O → 80PH4I + 64H3PO4
10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
Jadi hasil setaranya : 10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
Metode aljabar ini nampak panjang karena ditampilkan setiap tahapan, bila sudah paham maka ini akan jauh lebih ringkas dan cepat.
B. Metode Pasangan Spesi/Zat/Ion (MPS)
P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
1. P2I4 → PH4I
2. P2I4 → H3PO4
3. P4 → PH4I
4. P4 → H3PO4
Metode pasangan spesi (memasangkan setiap zat di ruas kiri dan kanan menjadi reaksi yang mungkin, atom O dan H tidak harus ada di kedua ruas), dari 4 reaksi maka akan digabung 3 reaksi yang pertama agar unsur selain O dan H ada pada kedua ruas (dalam hal ini adalah unsur I).
2P2I4 + P4 → 2PH4I + H3PO4
P4 → H3PO4
Setarakan unsur selain O dan H.
2P2I4 + 2P4 → 8PH4I + 4H3PO4
P4 → 4H3PO4
Setarakan jumlah O dengan menambahkan sejumlah H2O pada ruas yang miskin O
2P2I4 + 2P4 + 16H2O → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4
Setarakan jumlah H dengan menambahkan sejumlah H+ pada ruas yang miskin H
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+
Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan sejumlah e– pada ruas yang lebih positif
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ + 12e– → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+ + 20e–
Jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima harus sama jumlahnya, lakukan perkalian dengan suatu bilangan bulat sehingga jumlah elektron tersebut sama.
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ + 12e– → 8PH4I + 4H3PO4 |×5|
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+ + 20e– |×3|
10P2I4 + 10P4 + 80H2O + 60H+ + 60e– → 40PH4I + 20H3PO4
3P4 + 48H2O → 12H3PO4 + 60H+ + 60e–
Jumlahkan kedua persamaan dengan mengeliminasi spesi yang muncul pada kedua ruas
10P2I4 + 10P4 + 80H2O + 3P4 + 48H2O → 40PH4I + 20H3PO4 + 12H3PO4
10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
C. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi
P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
Reaksi disproporsionasi ganda dan juga komproporsionasi ganda sebaiknya dibuat skenario reaksi seperti berikut ini dengan menyetarakan jumlah P lebih dahulu.
Gabungkan reaksi yang terhubung dengan garis merah kemudian setarakan jumlah I lebih dahulu. Ingat total spesi yang terhubung harus mengandung unsur yang sama, kecuali O dan H
Total perubahan biloks pada garis merah = turun 24 + turun 20 + naik 6 = turun 38
Total perubahan biloks pada garis hijau = naik 20
Agar perubahan biloks yang naik dan turun sama maka semua spesi yang terhubung garis merah dikalikan 10, dan semua spesi yang terhubung garis hijau dikali 19.
19P4 + 20P4 + 10P2I4 + 20P2I4 + H2O → 80PH4I + 40PH4I + 20H3PO4 + 76H3PO4
39P4 + 30P2I4 + H2O → 120PH4I + 96H3PO4
Setarakan jumlah O pada ruas kiri dengan ruas kanan. O di ruas kiri 1, dan O di ruas kanan 384.
39P4 + 30P2I4 + 384H2O → 120PH4I + 96H3PO4
Periksa jumlah unsur H, bila sudah setara maka semua unsur pada reaksi tersebut telah setara, dan tinggal disederhakan angka koefisiennya.
Sederhanakan koefisien dengan membagi 3.
13P4 + 10P2I4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
D. Metode Inspeksi atau Metode Pingpong atau Metode Cek-Recek atau Metode Lirik Kiri Kanan
Persamaan reaksi:
P4 + P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4
Langkah 1:
Menyetarakan jumlah O di ruas kiri dan kanan
P4 + P2I4 + 4 H2O → PH4I + H3PO4
Langkah 2:
Menyetarakan jumlah H dan tidak mengubah jumlah O yang sudah disetarakan sebelumnya.
P4 + P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 3:
Menyetarakan jumlah I dan tidak mengubah jumlah O dan H yang sudah disetarakan sebelumnya.
P4 + 5/16 P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 4:
Menyetarakan jumlah P dan tidak mengubah jumlah O, H dan I yang sebelumnya sudah disetarakan
13/32 P4 + 5/16 P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 5:
Semua koefisien dikalikan dengan penyebut terbesar (dalam hal ini 32 atau KPK dari setiap penyebut).
13 P4 + 10 P2I4 + 128 H2O → 40 PH4I + 32 H3PO4
P2I4 → Keelektronegatifan: I > P. Biloks P = +2 dan biloks I = –1
P4 → Biloks P = 0
PH4I → biloks P = –3, biloks H = +1, biloks I = –1
H3PO4→ biloks P = +5, biloks H = +1, biloks O = –2
Peluang yang mungkin terjadi:
- reaksi reduksi P pada P2I4 → PH4I
- reaksi oksidasi P pada P2I4 → H3PO4
- reaksi reduksi P pada P4 → PH4I
- reaksi oksidasi P pada P4 → H3PO4
A. Metode Aljabar Sederhana
Cara yang relatif cepat untuk menyetarakan persamaan tersebut adalah dengan metode aljabar sederhana. Berikut penyelesaiannya.
Beri huruf a sebagai koefisien pada unsur I yang jumlahnya lebih banyak dan diikuti penyesuaian jumlah I pada ruas lain.
aP2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
aP2I4 + P4 + H2O → 4aPH4I + H3PO4
Karena unsur P muncul beberapa kali maka tidak mungkin ia diberikan koefisien lebih dahulu, terpaksa unsur O yang mendapat prioritas. Senyawa yang memiliki jumlah O lebih banyak akan diberi koefisien b. diikuti penyesuaian jumlah O pada ruas lain.
aP2I4 + P4 + H2O → 4aPH4I + bH3PO4
aP2I4 + P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
Yang belum memiliki koefisien tersisa P4 saja maka koefisiennya ditentukan dengan menggunakan huruf koefisien yang telah ada.
aP2I4 + (4a+1b–2a)/4P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
aP2I4 + (2a+1b)/4P4 + 4bH2O → 4aPH4I + bH3PO4
Agar tidak diperoleh persamaan pecahan maka semua dikalikan dengan 4
4aP2I4 + (2a+1b)P4 + 16bH2O → 16aPH4I + 4bH3PO4
Dari awal unsur H tidak diperhitungkan dalam pemberian koefisien, maka ditinjau jumlah H pada ruas kiri dan ruas kanan, untuk mendapatkan nilai a dan b.
Jumlah H di ruas kiri = jumlah H di ruas kanan
16b×2 = 16a×4 + 4b×3
32b = 64a + 12b
32b – 12b = 64a
20b = 64a
5b = 16a
Jadi a = 5 dan b = 16
Substitusi ke dalam persamaan dan lakukan penyederhanaan seperlunya:
4aP2I4 + (2a+1b)P4 + 16bH2O → 16aPH4I + 4bH3PO4
(4.5)P2I4 + (2.5+1.16)P4 + (16.16)H2O → (16.5)PH4I + (4.16)H3PO4
20P2I4 + (10+16)P4 + 256H2O → 80PH4I + 64H3PO4
20P2I4 + 26P4 + 256H2O → 80PH4I + 64H3PO4
10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
Jadi hasil setaranya : 10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
Metode aljabar ini nampak panjang karena ditampilkan setiap tahapan, bila sudah paham maka ini akan jauh lebih ringkas dan cepat.
B. Metode Pasangan Spesi/Zat/Ion (MPS)
P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
1. P2I4 → PH4I
2. P2I4 → H3PO4
3. P4 → PH4I
4. P4 → H3PO4
Metode pasangan spesi (memasangkan setiap zat di ruas kiri dan kanan menjadi reaksi yang mungkin, atom O dan H tidak harus ada di kedua ruas), dari 4 reaksi maka akan digabung 3 reaksi yang pertama agar unsur selain O dan H ada pada kedua ruas (dalam hal ini adalah unsur I).
- P2I4 → PH4I
- P2I4 → H3PO4
- P4 → PH4I
2P2I4 + P4 → 2PH4I + H3PO4
P4 → H3PO4
Setarakan unsur selain O dan H.
2P2I4 + 2P4 → 8PH4I + 4H3PO4
P4 → 4H3PO4
Setarakan jumlah O dengan menambahkan sejumlah H2O pada ruas yang miskin O
2P2I4 + 2P4 + 16H2O → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4
Setarakan jumlah H dengan menambahkan sejumlah H+ pada ruas yang miskin H
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+
Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan sejumlah e– pada ruas yang lebih positif
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ + 12e– → 8PH4I + 4H3PO4
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+ + 20e–
Jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima harus sama jumlahnya, lakukan perkalian dengan suatu bilangan bulat sehingga jumlah elektron tersebut sama.
2P2I4 + 2P4 + 16H2O + 12H+ + 12e– → 8PH4I + 4H3PO4 |×5|
P4 + 16H2O → 4H3PO4 + 20H+ + 20e– |×3|
10P2I4 + 10P4 + 80H2O + 60H+ + 60e– → 40PH4I + 20H3PO4
3P4 + 48H2O → 12H3PO4 + 60H+ + 60e–
Jumlahkan kedua persamaan dengan mengeliminasi spesi yang muncul pada kedua ruas
10P2I4 + 10P4 + 80H2O + 3P4 + 48H2O → 40PH4I + 20H3PO4 + 12H3PO4
10P2I4 + 13P4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
C. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi
P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4
Reaksi disproporsionasi ganda dan juga komproporsionasi ganda sebaiknya dibuat skenario reaksi seperti berikut ini dengan menyetarakan jumlah P lebih dahulu.
Gabungkan reaksi yang terhubung dengan garis merah kemudian setarakan jumlah I lebih dahulu. Ingat total spesi yang terhubung harus mengandung unsur yang sama, kecuali O dan H
Total perubahan biloks pada garis merah = turun 24 + turun 20 + naik 6 = turun 38
Total perubahan biloks pada garis hijau = naik 20
Agar perubahan biloks yang naik dan turun sama maka semua spesi yang terhubung garis merah dikalikan 10, dan semua spesi yang terhubung garis hijau dikali 19.
19P4 + 20P4 + 10P2I4 + 20P2I4 + H2O → 80PH4I + 40PH4I + 20H3PO4 + 76H3PO4
39P4 + 30P2I4 + H2O → 120PH4I + 96H3PO4
Setarakan jumlah O pada ruas kiri dengan ruas kanan. O di ruas kiri 1, dan O di ruas kanan 384.
39P4 + 30P2I4 + 384H2O → 120PH4I + 96H3PO4
Periksa jumlah unsur H, bila sudah setara maka semua unsur pada reaksi tersebut telah setara, dan tinggal disederhakan angka koefisiennya.
Sederhanakan koefisien dengan membagi 3.
13P4 + 10P2I4 + 128H2O → 40PH4I + 32H3PO4
D. Metode Inspeksi atau Metode Pingpong atau Metode Cek-Recek atau Metode Lirik Kiri Kanan
Persamaan reaksi:
P4 + P2I4 + H2O → PH4I + H3PO4
Langkah 1:
Menyetarakan jumlah O di ruas kiri dan kanan
P4 + P2I4 + 4 H2O → PH4I + H3PO4
Langkah 2:
Menyetarakan jumlah H dan tidak mengubah jumlah O yang sudah disetarakan sebelumnya.
P4 + P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 3:
Menyetarakan jumlah I dan tidak mengubah jumlah O dan H yang sudah disetarakan sebelumnya.
P4 + 5/16 P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 4:
Menyetarakan jumlah P dan tidak mengubah jumlah O, H dan I yang sebelumnya sudah disetarakan
13/32 P4 + 5/16 P2I4 + 4 H2O → 5/4 PH4I + H3PO4
Langkah 5:
Semua koefisien dikalikan dengan penyebut terbesar (dalam hal ini 32 atau KPK dari setiap penyebut).
13 P4 + 10 P2I4 + 128 H2O → 40 PH4I + 32 H3PO4
E. Metode Transfer [O] Rekayasa Penulis Blog ini.
Terima kasih bila pembaca bersedia memberikan koreksi dengan menuliskannya pada kotak komentar di bawah ini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar