Ekuivalensi [H] pada MTH dengan Elektron pada MTE untuk Penyetaraan Atom-Muatan dalam Persamaan Reaksi Redoks

Sebagai informasi dalam metode transfer hidrogen (MTH) yang dikembangkan di blog ini, bahwa transfer [H] setara dengan H⁺ + e^– dalam metode transfer elektron (MTE).

Tidak terkecuali bila diterapkan dalam suasana asam/basa/netral, langkahnya cukup konsisten.

Bahkan penyetaraan jumlah atom dalam persamaan reaksi redoks molekuler (tanpa pengionan) akan jauh lebih mudah karena tidak akan muncul lagi ion H⁺, OH^– dan juga e^–.

Semua itu dapat "diwakilkan" kepada [H]. Selain itu jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi redoks, juga dapat dilihat dari jumlah [H].

Bila penyetaraan dalam reaksi redoks bertujuan hanya untuk menyetarakan atom/atau muatan, atau hanya untuk mengetahui jumlah transfer elektron atau jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi redoks MTH ini sangat efektif karena penyederhanaannya, 1[H] ≈ 1H⁺ + 1e^–.

Dari hal ini pengertian tentang reaksi redoks kuno yang semula tidak dapat digunakan (pengertian lepas-terima hidrogen), dengan MTH ia dapat "dihidupkan kembali".

Memang hidrogen yang dimaksud di sini bukan hidrogen sebagai gas hidrogen (H₂) tetapi sebagai "atom hidrogen", hidrogen spesial, hidrogen dalam tanda kurung siku.

MTH dikembangkan dengan tujuan lebih mudah digunakan ketika menyetarakan jumlah atom/muatan dalam persamaan reaksi redoks dan tetap berguna dalam stoikiometri yang melibatkan reaksi redoks.

Berikut contoh penerapan ekuivalensi antara [H] dengan H⁺  dan e^– pada reaksi redoks suasana asam dan basa.

Penjelasan di sini menggunakan salah satu persamaan reaksi redoks yang disetarakan dengan MTE yang disandingkan dengan MTH itu sendiri.

Contoh-1, reaksi redoks berlangsung dalam suasana asam.

Reaksi redoks dalam suasana asam yang disetarakan jumlah atom dan muatannya:
MnO₄^– + H₂C₂O₄ → Mn²⁺ + CO₂

Metode Transfer Elektron (MTE) Suasana Asam

1. Pemasangan spesi yang mirip:
   MnO₄^– → Mn²⁺
   H₂C₂O₄ → CO₂

2. Penyetaraan jumlah atom selain O dan H:
   MnO₄^– → Mn²⁺
   H₂C₂O₄ → 2CO₂

3. Penyetaraan jumlah O dengan menambah H₂O:
   MnO₄^– → Mn²⁺ + 4H₂O
   H₂C₂O₄ → 2CO₂

4. Penyetaraan jumlah H dengan menambah H⁺:
   MnO₄^– + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O
   H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺

5. Penyetaraan jumlah muatan dengan dengan menambah e^–:
   MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O (reaksi reduksi)
   H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^– (reaksi oksidasi)
   Reaksi reduksi, proses suatu zat ketika menerima/mendapat/menangkap sejumlah elektron.
   Reaksi oksidasi, proses suatu zat ketika melepas/kehilangan/membebaskan sejumlah elektron.

6. Penyamaan jumlah [H] yang diterima dengan yang dilepas:
   MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O |×2|
   H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^– |×5|
   
   2MnO₄^– + 16H⁺ + 10e^– → 2Mn²⁺ + 8H₂O
   5H₂C₂O₄ → 10CO₂ + 10H⁺ + 10e^–

7. Penggabungan kedua persamaan:
   2MnO₄^– + 16H⁺ + 10e^– + 5H₂C₂O₄ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂ + 10H⁺ + 10e^–

8. Hasil eliminasi spesi yang sejenis di ruas berlainan dari tahap sebelumnya:
   2MnO₄^– + 6H⁺ + 5H₂C₂O₄ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂
   Setara!

Metode Transfer Hidrogen (MTH) Suasana Asam

1. Pemasangan spesi yang mirip:
   MnO₄^– → Mn²⁺
   H₂C₂O₄ → CO₂

2. Penyetaraan jumlah atom selain O dan H:
   MnO₄^– → Mn²⁺
   H₂C₂O₄ → 2CO₂

3. Penyetaraan muatan dengan menambah H⁺:
   MnO₄^– + 3H⁺ → Mn²⁺
   H₂C₂O₄ → 2CO₂

4. Penyetaraan jumlah O dengan menambah H₂O:
   MnO₄^– + 3H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O
   H₂C₂O₄ → 2CO₂

5. Penyetaraan jumlah H dengan menambah [H]:
   MnO₄^– + 3H⁺ + 5[H] → Mn²⁺ + 4H₂O (reaksi reduksi)
   H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2[H] (reaksi oksidasi)
   Reaksi reduksi, proses suatu zat ketika menerima/mendapat/menangkap sejumlah atom hidrogen.
   Reaksi oksidasi, proses suatu zat ketika melepas/kehilangan/membebaskan sejumlah atom hidrogen.

6. Penyamaan jumlah [H] yang diterima dengan yang dilepas:
   MnO₄^– + 3H⁺ + 5[H] → Mn²⁺ + 4H₂O |×2|
   H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2[H] |×5|
   
   2MnO₄^– + 6H⁺ + 10[H] → 2Mn²⁺ + 8H₂O
   5H₂C₂O₄ → 10CO₂ + 10[H]

7. Penggabungan kedua persamaan:
   2MnO₄^– + 6H⁺ + 10[H] + 5H₂C₂O₄ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂ + 10[H]

8. Hasil eliminasi spesi yang sejenis di ruas berlainan dari tahap sebelumnya:
   2MnO₄^– + 6H⁺ + 5H₂C₂O₄ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂
   Setara!

Dari hasil langkah ke-5 reaksi redoks suasana asam kedua metode bila dicermati akan diperoleh ekuivalensi antara x[H] ≈ xH⁺ + xe^– pada ruas yang sama dengan posisi [H], sementara untuk spesi lain sama persis dalam posisi yang bersesuaian.

Konversi dari MTH ke MTE

MTH - Reaksi Reduksi:
MnO₄^– + 3H⁺ + 5[H] → Mn²⁺ + 4H₂O
MnO₄^– + 3H⁺ + 5H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O
MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O

Hasil MTE - Reaksi Reduksi:
MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O

MTH- Reaksi Oksidasi
H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2[H]
H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^–

Hasil MTE - Reaksi Oksidasi:
H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^–

---

Contoh-2, reaksi redoks berlangsung dalam suasana basa.

Reaksi redoks dalam suasana basa yang disetarakan jumlah atom dan muatannya:
Bi₂O₃ + ClO^– → BiO₃^– + Cl^–

Metode Transfer Elektron Suasana Basa

1. Pemasangan spesi yang mirip:
   Bi₂O₃ → BiO₃^–
   ClO^– → Cl^–

2. Penyetaraan jumlah atom selain O dan H:
   Bi₂O₃ → 2BiO₃^–
   ClO^– → Cl^–

3. Penyetaraan jumlah O dengan menambah H₂O pada ruas yang kelebihan O:
   Bi₂O₃ → 2BiO₃^– + 3H₂O
   ClO^– + H₂O → Cl^–

4. Penyetaraan jumlah muatan dengan menambah OH^– pada ruas yang lebih positif:
   Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^– + 3H₂O
   ClO^– + H₂O → Cl^– + 2OH^–

5. Penyetaraan jumlah muatan dengan dengan menambah e^–:
   Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^– + 3H₂O + 4e^– (reaksi oksidasi)
   ClO^– + H₂O + 2e^– → Cl^– + 2OH^– (reaksi reduksi)

6. Penyamaan jumlah e^– yang diterima dengan yang dilepas:
   Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^– + 3H₂O + 4e^– |× 1|
   ClO^– + H₂O + 2e^– → Cl^– + 2OH^– |×2|
   
   Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^– + 3H₂O + 4e^–
   2ClO^– + 2H₂O + 4e^– → 2Cl^– + 4OH^–

7. Penggabungan kedua persamaan:
   Bi₂O₃ + 6OH^– + 2ClO^– + 2H₂O + 4e^–  → 2BiO₃^– + 3H₂O + 4e^– + 2Cl^– + 4OH^–

8. Hasil eliminasi spesi yang sejenis di ruas berlainan dari tahap sebelumnya:
   Bi₂O₃ + 2OH^– + 2ClO^–→ 2BiO₃^– + H₂O + 2Cl^–
   Setara!

Metode Transfer Hidrogen (MTH) Suasana Basa

1. Pemasangan spesi yang mirip:
   Bi₂O₃ → BiO₃^–
   ClO^– → Cl^–

2. Penyetaraan jumlah atom selain O dan H:
   Bi₂O₃ → 2BiO₃^–
   ClO^– → Cl^–

3. Penyetaraan muatan dengan menambah OH^–:
   Bi₂O₃ + 2OH^– → 2BiO₃^–
   ClO^– → Cl^–

4. Penyetaraan jumlah O dengan menambah H₂O:
   Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O → 2BiO₃^–
   ClO^– → Cl^– + H₂O

5. Penyetaraan jumlah H dengan menambah [H]:
   Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O → 2BiO₃^– + 4[H] (reaksi oksidasi)
   ClO^– + 2[H] → Cl^– + H₂O (reaksi reduksi)

6. Penyamaan jumlah [H] yang diterima dengan yang dilepas:
   Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O → 2BiO₃^– + 4[H] |×1|
   ClO^– + 2[H] → Cl^– + H₂O |×2|
   
   Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O → 2BiO₃^– + 4[H]
   2ClO^– + 4[H] → 2Cl^– + 2H₂O

7. Penggabungan kedua persamaan:
   Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O + 2ClO^– + 4[H] → 2BiO₃^– + 4[H] + 2Cl^– + 2H₂O

8. Hasil eliminasi spesi yang sejenis di ruas berlainan dari tahap sebelumnya:
   Bi₂O₃ + 2OH^–+ 2ClO^–→ 2BiO₃^–+ 2Cl^– + H₂O
   Setara!

Dari hasil langkah ke-5 reaksi redoks suasana basa kedua metode bila dicermati akan diperoleh ekuivalensi antara x[H] ≈ xH₂O + xe^–  di ruas yang sama dengan posisi [H] dan ≈ xOH^– di ruas lainnya, sementara untuk spesi lain sama persis dalam posisi yang bersesuaian.

Konversi dari MTH ke MTE

MTH- Reaksi Oksidasi
Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O → 2BiO₃^– + 4[H]
Bi₂O₃ + 2OH^– + H₂O + 4OH^– → 2BiO₃^– + 4H₂O  + 4e^–
Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^–+ 3H₂O + 4e^–

Hasil MTE - Reaksi Oksidasi
Bi₂O₃ + 6OH^– → 2BiO₃^– + 3H₂O + 4e^–

MTH - Reaksi Reduksi
ClO^– + 2[H] → Cl^– + H₂O
ClO^– + 2H₂O + 2e^–  → Cl^– + H₂O + 2OH^–
ClO^– + H₂O + 2e^–  → Cl^–+ 2OH^–

Hasil MTE - Reaksi Reduksi
ClO^– + H₂O + 2e^– → Cl^– + 2OH^–

Konversi ini mungkin akan diperlukan ketika ingin memperkirakan hitungan pH campuran larutan dari hasil reaksi redoks kalau menyetarakan menggunakan MTH. Untuk jumlah transfer elektron dapat langsung melihat jumlah [H].

KSJSS, terima kasih.