Reaksi Redoks: ClO4– + Cl– → Cl2 + ClO3– Solusi Kombinasi Koefisien Tidak Terbatas?

Beberapa reaksi redoks dapat mempunyai kombinasi koefisien yang tidak terbatas. Reaksi redoks suasana asam:

ClO₄^– + Cl^– → Cl₂ + ClO₃^–

ketika disetarakan jumlah atom/muatannya dengan metode transfer hidrogen (MTH) hanya diperoleh 3 kombinasi saja.

Namun bila diamati pola koefisien memungkinkan kombinasi koefisien dengan jumlah tidak terbatas. Berikut ini penyelesaian penyetaraan jumlah atom/muatan dengan MTH dan prediksi kemungkinan kombinasi koefisien yang mungkin.

Dalam perspektif matematis penentuan koefisien reaksi kimia memang dimungkinkan menghasilkan kombinasi berbeda namun tetap setara jumlah atom/muatan.

Namun secara praktis masih memerlukan pembuktian.

Pada reaksi redoks yang dibahas dalam tulisan ini, memang spesi-spesi yang ada dapat dipasangkan dengan beberapa kemungkinan reaksi reduksi dan oksidasi, beberapa pasangan reaksi reduksi-oksidasi kombinasi berbeda menghasilkan koefisien yang sama.

SOLUSI A
Reaksi Redoks:
ClO₄^– + Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Pemasangan spesi mirip-1
ClO₄^– → ClO₃^–
Cl^– → Cl₂

Penyetaraan atom selain O dan H
ClO₄^– → ClO₃^–
2Cl^– → Cl₂

Penyetaraan muatan
ClO₄^– → ClO₃^–
2Cl^– + 2H⁺ → Cl₂

Penyetaraan jumlah O
ClO₄^– → ClO₃^– + H₂O
2Cl^– + 2H⁺ → Cl₂

Penyetaraan jumlah H
ClO₄^– + 2[H] → ClO₃^– + H₂O (reaksi reduksi)
2Cl^– + 2H⁺ → Cl₂ + 2[H] (reaksi oksidasi)

Pegabungan reaksi reduksi-oksidasi
ClO₄^– + 2Cl^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂ + H₂O
Selesai.

---

SOLUSI B
Reaksi Redoks:
ClO₄^– + Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Pemasangan spesi mirip-2
ClO₄^– → Cl₂
Cl^– → ClO₃^–

Penyetaraan atom selain O dan H
2ClO₄^– → Cl₂
Cl^– → ClO₃^–

Penyetaraan muatan
2ClO₄^– + 2H⁺ → Cl₂
Cl^– → ClO₃^–

Penyetaraan jumlah O
2ClO₄^– + 2H⁺ → Cl₂ + 8H₂O  
Cl^– + 3H₂O → ClO₃^–

Penyetaraan jumlah H
2ClO₄^– + 2H⁺ + 14[H] → Cl₂ + 8H₂O  (reaksi reduksi)
Cl^– + 3H₂O → ClO₃^– + 6[H] (reaksi reduksi)

Penyetaraan jumlah [H] dilepas/diterima
2ClO₄^– + 2H⁺ + 14[H] → Cl₂ + 8H₂O  |×3|
Cl^– + 3H₂O → ClO₃^– + 6[H] |×7|

6ClO₄^– + 6H⁺ + 42[H] → 3Cl₂ + 24H₂O
7Cl^– + 21H₂O → 7ClO₃^– + 42[H]

Pengabungan reaksi reduksi-oksidasi
6ClO₄^–+ 7Cl^– + 6H⁺ → 7ClO₃^– + 3Cl₂ + 3H₂O
Selesai.

---

SOLUSI C
Reaksi Redoks:
ClO₄^– + Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Pemasangan spesi mirip-3
ClO₄^– + Cl^– → ClO₃^–
ClO₄^– + Cl^– → Cl₂

Penyetaraan jumlah atom selain O dan H
ClO₄^– + Cl^– → 2ClO₃^–
ClO₄^– + Cl^– → Cl₂

Penyetaraan muatan
ClO₄^– + Cl^– → 2ClO₃^–
ClO₄^– + Cl^– + 2H⁺ → Cl₂

Penyetaraan jumlah O
ClO₄^– + Cl^– + 2H₂O → 2ClO₃^–
ClO₄^– + Cl^– + 2H⁺ → Cl₂ + 4H₂O

Penyetaraan jumlah H
ClO₄^– + Cl^– + 2H₂O → 2ClO₃^– + 4[H]
ClO₄^– + Cl^– + 2H⁺ + 6[H] → Cl₂ + 4H₂O 

Penyetaraan [H] dilepas/diterima
ClO₄^– + Cl^– + 2H₂O → 2ClO₃^– + 4[H] |×3|
ClO₄^– + Cl^– + 2H⁺ + 6[H] → Cl₂ + 4H₂O |×2|

3ClO₄^– + 3Cl^– + 6H₂O → 6ClO₃^– + 12[H]
2ClO₄^– + 2Cl^– + 4H⁺ + 12[H] → 2Cl₂ + 8H₂O

Penggabungan reaksi reduksi dan oksidasi
5ClO₄^– + 5Cl^– + 4H⁺ → 6ClO₃^– + 2Cl₂ + 2H₂O
Selesai.

---

SOLUSI D
Reaksi Redoks:
ClO₄^– + Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Pemasangan spesi mirip-4
ClO₄^– → ClO₃^– + Cl₂
Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Penyetaraan jumlah atom selain O dan H
3ClO₄^– → ClO₃^– + Cl₂
3Cl^– → ClO₃^– + Cl₂

Penyetaraan muatan
3ClO₄^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂
3Cl^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂

Penyetaraan jumlah O
3ClO₄^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂ + 9H₂O
3Cl^– + 2H⁺ + 3H₂O → ClO₃^– + Cl₂

Penyetaraan jumlah H
3ClO₄^– + 2H⁺ + 16[H] → ClO₃^– + Cl₂ + 9H₂O
3Cl^– + 2H⁺ + 3H₂O → ClO₃^– + Cl₂ + 8[H]

Penyetaraan [H] dilepas/diterima
3ClO₄^– + 2H⁺ + 16[H] → ClO₃^– + Cl₂ + 9H₂O
3Cl^– + 2H⁺ + 3H₂O → ClO₃^– + Cl₂ + 8[H] |×2|

3ClO₄^– + 2H⁺ + 16[H] → ClO₃^– + Cl₂ + 9H₂O
6Cl^– + 4H⁺ + 6H₂O → 2ClO₃^– + 2Cl₂ + 16[H]

Penggabungan reaksi reduksi dan oksidasi
3ClO₄^– + 6Cl^– + 6H⁺ → 3ClO₃^– + 3Cl₂ + 3H₂O

Hasil penyederhaan koefisien
ClO₄^– + 2Cl^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂ + H₂O
Selesai.

---

Ringkasan solusi dengan MTH:

Solusi dengan MTH:

Solusi A
ClO₄^– + 2Cl^– + 2H⁺ → ClO₃^– + Cl₂ + H₂O

Solusi B
5ClO₄^– + 5Cl^– + 4H⁺ → 6ClO₃^– + 2Cl₂ + 2H₂O

Solusi C
6ClO₄^– + 7Cl^– + 6H⁺ → 7ClO₃^– + 3Cl₂ + 3H₂O

Solusi D
Sama dengan Solusi A.

Pengembangan pola koefisien:
7ClO₄^– + 9Cl^– + 8H⁺ → 8ClO₃^– + 4Cl₂ + 4H₂O
8ClO₄^– + 11Cl^– + 10H⁺ → 9ClO₃^– + 5Cl₂ + 5H₂O
9ClO₄^– + 13Cl^– + 12H⁺ → 10ClO₃^– + 6Cl₂ + 6H₂O
dan seterusnya.

FYI: Jumlah transfer [H] dalam MTH ekuivalen dengan jumlah transfer elektron ketika menggunakan metode ion-elektron.

Tentang konversi ini dapat disimak di sini.

KSJSS, terima kasih.