Perubahan Bilangan Oksidasi = Transfer Elektron

Pada pokok bahasan reaksi redoks untuk pelajaran kimia kelas 10 dikenalkan setidaknya konsep redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi (PBO) dan perpindahan (transfer) elektron. Ingat bahwa elektron ini sesungguhnya bermuatan negatif (–).

1. Reaksi pada zat tertentu, kemudian ada atom dalam zat tersebut yang mengalami PBO meningkat maka disebut reaksi oksidasi. Atom yang mengalami peningkatan (kenaikan) bilangan oksidasi dalam prosesnya ia melepaskan elektron. Jadi PBO atom naik sama dengan atom tersebut melepaskan elektron.
   
   
2. Reaksi pada zat tertentu, kemudian ada atom dalam zat tersebut yang mengalami PBO menurun maka disebut reaksi reduksi. Atom yang mengalami penurunan bilangan oksidasi dalam prosesnya ia menerima elektron. Jadi PBO atom turun sama dengan atom tersebut menerima elektron.

Contoh Persamaan Reaksi Redoks

Contoh-1:
Na + Cl₂ → Na⁺ + Cl^– (belum setara)

Memasangkan spesi yang mirip dan mengalami PBO menjadi dua persamaan reaksi agar lebih mudah memahaminya.

Na → Na⁺
Cl₂ → Cl^–

Disetarakan jumlah atom yang belum setara.

Jumlah Na di ruas kiri dan kanan sudah sama, sama-sama berjumlah 1, ini tidak perlu diubah koefisiennya.

Jumlah Cl di ruas kiri berjumlah 2 sedangkan Cl di ruas kanan berjumlah 1. Cl di ruas kanan dikali 2 dengan membubuhkan angka 2 sebagai koefisiennya.

Na → Na⁺
Cl₂ → 2Cl^–

Tinjauan berdasarkan PBO dan transfer elektron:

Catatan:

Kata spesi ini boleh diartikan sebagai unsur atau senyawa atau ion.
Dalam konsep redoks semua senyawa “dianggap” sebagai senyawa ionik sehingga dapat diionkan dengan muatan sesuai bilangan oksidasi setiap spesinya.

Contoh-2:
H₂ + O₂ → H₂O (belum setara)

Memasangkan spesi yang mirip dan mengalami PBO menjadi dua persamaan reaksi agar lebih mudah memahaminya.

H₂ → 2H⁺
O₂ → O^2–

Disetarakan jumlah atom yang belum setara.

Jumlah H di ruas kiri dan kanan sudah sama berjumlah 2, koefisiennya tidak perlu diubah. Jumlah O di ruas kiri berjumlah 2 sedangkan O di ruas kanan berjumlah 1, O di ruas kanan dikali 2 dengan membubuhkan angka 2 sebagai koefisiennya.

H₂ → 2H⁺
O₂ → 2O^2–

Tinjauan berdasarkan PBO dan transfer elektron:

Contoh-3:

Fe + O₂ → Fe³⁺ + O^2– (belum setara)

Memasangkan spesi yang mirip dan mengalami PBO menjadi dua persamaan reaksi agar lebih mudah memahaminya.

Fe → Fe³⁺
O₂ → O^2–

Disetarakan jumlah atom yang belum setara. Menyetarakan jumlah atom pada tahap ini tidak perlu memperhatikan jumlah muatan, baik muatan + maupun –.

Jumlah Fe di ruas kiri dan kanan sudah sama, sama-sama berjumlah 1 jadi tidak perlu diubah koefisiennya.
Jumlah O di ruas kiri berjumlah 2 sedangkan O di ruas kanan berjumlah 1, O di ruas kanan perlu dikali 2 dengan membubuhkan angka 2 sebagai koefisiennya.

Fe → Fe³⁺
O₂ → 2O^2–

Tinjauan berdasarkan PBO dan transfer elektron:

Contoh-4:

PbO + H₂ → Pb + H₂O (belum setara)

Memasangkan spesi yang mirip dan mengalami PBO menjadi dua persamaan reaksi agar lebih mudah memahaminya. Dalam reaksi ini O tidak mengalami perubahan bilangan oksidasi, jadi tidak perlu dituliskan.

Pb²⁺ → Pb
H₂ → 2H⁺

Jumlah Pb di ruas kiri dan kanan sudah sama, sama-sama berjumlah 1, tidak perlu diubah koefisiennya.
Jumlah H di ruas kiri dan kanan sudah sama, sama-sama berjumlah 2, koefisiennya tidak perlu diubah.

Tinjauan berdasarkan PBO dan transfer elektron:

Pada reaksi PbO + H₂ → Pb + H₂O jumlah elektron yang dilepas sebanyak 2 dan yang diterima juga sebanyak 2, sudah sama jumlah elektron yang dilepas-terimakan, maka perubahan bilangan oksidasi dan transfer elektronnya langsung dapat diketahui. Dalam reasi tersebut terjadi transfer elektron sebanyak 2 elektron dan perubahan bilangan oksidasi sebanyak 2 juga.

Banyaknya elektron yang berpindah dari reaksi oksidasi (reaksi yang melepas elektron) ke reaksi reduksi (reaksi yang menerima elektron) atau dengan istilah lain banyaknya transfer elektron yang terjadi pada reaksi redoks sama dengan banyaknya perubahan bilangan oksidasi. Di sini melepas elektron sama artinya bilangan oksidasi meningkat (naik), menerima elektron sama artinya bilangan oksidasi menurun.

---

Berapa banyak transfer elektron atau PBO yang terjadi dalam reaksi redoks?

Perlu diingat bahwa dalam reaksi redoks jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima harus sama, bila tidak sama maka dilakukan pengalian dengan angka tertentu sehingga menjadi sama dengan kelipatan persekutuan terkecil (KPK) dari jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima.

Pada contoh-1, jumlah elektron yang dilepas Na = 1, dan jumlah elektron yang diterima Cl₂ = 2, tampak bahwa jumlah elektron yang dilepas tidak sama dengan jumlah elektron yang diterima.

Kelipatan 1: 1, 2, 3, 4, 5, 6, ...
Kelipatan 2: 2, 4, 6, 8, ...

Kelipatan persekutuan 1 dan 2: 2, 4, 6, ...

Kelipatan persekutuan 1 dan 2 yang terkecil adalah 2.

Oleh karena itu jumlah Na harus dikali 2 agar jumlah elektron yang dilepas semula 1 menjadi sama dengan 2. Sementara jumlah Cl₂ dikali 1 saja sehingga jumlah elektron yang diterimanya tetap 2.

Na → Na⁺ + e^– |×2|
Cl₂ + 2e^– → 2Cl^– |×1|

2Na → 2Na⁺ + 2e^– (oksidasi)
Cl₂ + 2e^– → 2Cl^– (reduksi)

Jadi jumlah transfer elektron atau perubahan bilangan oksidasi yang terjadi pada reaksi tersebut sama dengan 2.

Pada contoh-2, jumlah elektron yang dilepas H₂ = 2, dan jumlah elektron yang diterima O₂ = 4, tampak bahwa jumlah elektron yang dilepas tidak sama dengan jumlah elektron yang diterima.

Kelipatan 2: 2, 4, 6, 8, 10, 12,...
Kelipatan 4: 4, 8, 12, 16, ...

Kelipatan persekutuan 2 dan 4: 4, 8, 12, ...

Kelipatan persekutuan 2 dan 4 yang terkecil adalah 4.

Oleh karena itu jumlah H₂ harus dikali 2 agar jumlah elektron yang dilepas semula 2 menjadi sama dengan 4 (sama dengan KPK). Sementara jumlah O₂ dikali 1 saja sehingga jumlah elektron yang diterimanya tetap 4 (sudah sama dengan KPK).

H₂ → 2H⁺ + 2e^– |×2|
O₂ + 4e^– → 2O^2– |×1|

2H₂ → 4H⁺ + 4e^– (oksidasi)
O₂ + 4e^– → 2O^2– (reduksi)

Jadi jumlah transfer elektron atau PBO yang terjadi pada reaksi tersebut sama dengan 4.

Pada contoh-3, jumlah elektron yang dilepas Fe = 3, dan jumlah elektron yang diterima O₂ = 4, tampak bahwa jumlah elektron yang dilepas tidak sama dengan jumlah elektron yang diterima.

Kelipatan 3: 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, ...
Kelipatan 4: 4, 8, 12, 16, 20, 24, ...

Kelipatan persekutuan 2 dan 4: 12, 24,...

Kelipatan persekutuan 3 dan 4 yang terkecil adalah 12.

Oleh karena itu jumlah Fe harus dikali 4 agar jumlah elektron yang dilepas semula 3 menjadi sama dengan 12 (sama dengan KPK). Sementara jumlah O₂ dikali 3 sehingga jumlah elektron yang diterimanya 12 (sama dengan KPK).

Fe → Fe³⁺ + 3e^– |×4|
O₂ + 4e^– → 2O^2– |×3|

4Fe → 4Fe³⁺ + 12e^–
3O₂ + 12e^– → 6O^2–

Jadi jumlah transfer elektron atau PBO yang terjadi pada reaksi tersebut sama dengan 12.