REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

Gambar 2.1 Proses perkaratan besi

Sumber: Ensiklopedi Sains dan Kehidupan

Pada pelajaran bab kedua ini, akan dipelajari tentang penyetaraan reaksi

redoks, potensial sel, korosi, dan sel elektrolisis.

Bab 2

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Di kelas X kita  sudah mempelajari pengertian oksidasi dan reduksi. Pada peristiwa oksidasi dan reduksi, sebelum dan sesudah terjadi reaksi, atom-atom yang terlibat mengalami perubahan bilangan oksidasi. Dalam pokok bahasan ini akan dipelajari persamaan reaksi redoks, konsep-konsep elektrokimia, hubungan reaksi redoks dengan elektrokimia, dan penggunaan konsep dan elektrokimia dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya penggunaan aki pada mobil, baterai pada handphone.

Hubungan antara reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan energi listrik dapat dipelajari dalam elektrokimia. Elektrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari hubungan timbal balik antara perubahan kimia dengan gejala kelistrikan. Dalam elektrokimia akan dipelajari transfer elektron melalui sirkuit luar sebagai gejala listrik dan reaksi redoks yang terlibat di dalamnya. Transfer elektron pada reaksi redoks di dalam larutan berlangsung melalui hubungan langsung antara partikel berupa atom, molekul, atau ion yang saling melakukan serah terima elektron.

Gambar 2.2

Penggunaan konsep redoks

dan elektrokimia

A.        Persamaan Reaksi Redoks

Persamaan reaksi redoks dikatakan setara jika jumlah atom dan jumlah muatan di ruas kiri sama dengan jumlah atom dan jumlah muatan di ruas kanan. Pada dasarnya reaksi redoks berlangsung di dalam pelarut air sehingga penyetaraan persamaan reaksi redoks selalu melibatkan ion H+ dan OH–. Terdapat dua metode untuk menyetarakan reaksi redoks, yaitu dengan cara setengah reaksi dan cara bilangan oksidasi.

1. Penyetaraan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi

Metode untuk menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi lebih praktis dibanding cara bilangan oksidasi. Cara ini dapat berlangsung dalam suasana asam maupun basa.

a. Penyetaraan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi dalam suasana asam

Hal-hal yang perlu dilakukan untuk menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi dalam suasana asam adalah sebagai berikut.

1) Ditulis perubahan ion yang terjadi.

2) Bagian yang kekurangan oksigen ditambahkan H2O.

3) Bagian yang kekurangan hidrogen ditambahkan H+.

4) Menyamakan muatan ruas kiri dan ruas kanan dengan menambahkan elektron.

5) Menjumlahkan setengah reaksi oksidasi dengan setengah reaksi reduksi dan pada akhir reaksi jumlah elektron dihilangkan.

b. Penyetaraan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi dalam suasana basa Hal-hal yang perlu dilakukan untuk menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi dalam suasana basa adalah sebagai berikut.

1) Ditulis perubahan ion yang terjadi.

2) Bagian yang kekurangan oksigen ditambahkan OH–.

3) Bagian yang kekurangan hidrogen ditambahkan H2O.

4) Menyamakan muatan ruas kiri dan ruas kanan dengan menambahkan elektron.

5) Menjumlahkan setengah reaksi oksidasi dengan setengah reaksi reduksi dan pada akhir reaksi jumlah elektron dihilangkan.

Contoh soal:

Setarakan reaksi-reaksi berikut!

 Cu(s) + HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l)

Jawab: . Reaksi ion: Cu(s) + NO3 –(aq)  Cu2+(aq) + NO(g) 1) Cu(s)  Cu2+(s) + 2 e– (oksidasi) NO3 –(aq) + 3 e– 􀁯 NO(g) (reduksi) 2) Cu(s)  Cu2+(s) + 2 e– NO3–(aq) + 4 H+(aq) + 3 e–  NO(g) + 2 H2O(l) 3) Cu(s)   Cu2+(s) + 2 e–                                            3x NO3–(aq) + 4 H+(aq) + 3 e–  NO(g) + 2 H2O(l)                      2x 3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 2 NO3 –(aq)   3 Cu2+(s) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) Dalam persamaan molekular: 3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 2 NO3 –(aq) 3 Cu3+(s) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) 6 NO3–                                                                                 6 NO3–(aq) 3 Cu(s) + 8 HNO3(aq)  3 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

 

                                                                                                                       

 

2. Penyetaraan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi

Langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi sebagai berikut.

a. Menentukan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dan menuliskan di atas lambang atomnya.

+12                  +6                                +6                   +4

K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4  K2SO4 + Cr2(SO4)3 + CO2 + H2O

b. Menyamakan unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

K2Cr2O7 + H2C2O4 + H2SO4  K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 2 CO2 + H2O

c. Menentukan jumlah elektron yang dibebaskan dan jumlah electron yang ditangkap berdasarkan perubahan bilangan oksidasi dan jumlah atom yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

+12                  +6                                                        +6            +8

K2Cr2O7(aq) + H2C2O4(aq) + H2SO4(aq)   K2SO4(aq) + Cr2(SO4)3(aq) + 2 CO2(g) + H2O(l)

d. Menyamakan jumlah elektron yang diterima dan jumlah elektron yang dilepaskan dengan mengalikannya.

e. Tentukan koefisien reaksi zat-zat lain. Reaksi di atas yang belum berisi koefisiennya adalah

H2SO4, K2SO4, dan H2O. Jumlah atom S di sebelah kiri = 1, jumlah atom S di sebelah kanan = 4, sehingga koefisien H2SO4 = 4. Koefisien K2SO4 = 1. Jumlah atom H di ruas kiri = 14, jumlah atom H di ruas kanan = 2, sehingga koefisien H2O = 7. Jadi, persamaan reaksinya:

K2Cr2O7(aq) + 3 H2C2O4(aq) + 4 H2SO4(aq) K2SO4(aq) + Cr2(SO4)3(aq) + 6 CO2(g) + 7 H2O(l)

B. Reaksi Redoks dalam Sel Elektrokimia

Sel elektrokimia merupakan suatu sistem yang terdiri natas dua elektrode, yaitu katode dan anode, serta larutan elektrolit sebagai penghantar elektron. Pada katode terjadi reaksi reduksi dan pada anode terjadi reaksi oksidasi.

Ada dua macam sel elektrokimia, yaitu sebagai berikut.

1. Sel Volta (Sel Galvani)

Dalam sel ini energi kimia diubah menjadi energi listrik atau reaksi redoks menghasilkan arus listrik.

2. Sel Elektrolisis

Dalam sel ini energi listrik diubah menjadi energi kimia atau arus listrik menghasilkan reaksi redoks. Bila logam seng dimasukkan ke dalam larutan tembaga (II) sulfat (CuSO4) terjadi reaksi sebagai berikut.

bisakah aku melupakanmu RAN?

8 April 2013
saat pertama kali kita berhubungan, aku mengenalnya dari temanku yang berpacaran dengan adiknya. saat itu aku sedang mencari labuhan hati untuk membendung segala rasaku. dan kau hadir dengan caramu yang ku anggap hal biasa namun tak ku pungkiri aku memiliki ketertarikan itu padamu. mendengar suara lelaki di ponselku merupakan hal yang asing saat itu, karna bagaimana tidak, setelah 2bulan terakhir aku tak bisa mendengar suara pria satupun yang bisa menggetarkan hatiku sehebat suara yang kau milki.

kegemaran kita sama, yaitu musik. sikapmu yang ramah dan terbuka dengan hobby musik itu membuat aku semakin nyaman saja, keacuhanku selama 2bulan terakhir ini tiba-tiba saja hilang, kebekuanku tiba-tiba saja leleh dengan suara dan petikan gitar yang saat ini belum bisa aku temukan di pria manapun. cerita tentang masa lalu mu membuatku mengerti betapa sakitnya kau di masa itu, dan musiklah tempat mu mencurahkan segala rasa itu, ya seperti aku juga tentunya.

saat yang tak ku duga pun datang, pemikiran dan rasaku tak pernah salah padamu, kau ucapkan rasa yang ada dihatimu saat itu, tapi sayangnya aku takut untuk memulai, entah apa itu ragu atau memang aku takut untuk mulai mencintai lagi.. kau menunggu dan menunggu hingga pada akhirnya aku pun tak bisa melawan rasaku itu padamu. kukatakan ya aku juga sepertimu..

tepatnya tanggal 11 april 2013 aku memulai hubungan indah kami, hari-hari ku yang dulu sepi dan penuh ilusi kini berubah menjadi keceriaan yang mungkin teman-teman saya anggap aneh dan terlalu cepat, namun pada kenyataanya aku nyaman dengan segala yang instan bersamanya. dia sosok yang sangat sempurna bagiku, doa-doa yang dia panjatkan untuk hubungan kami membuat aku semakin merasa bahwa aku tak salah dalam memlih dia untuk pelabuhan hati dan tujuan hidupku..

pagiku diisi dengan ucapan dan lantunan doa darinya, perhatian kecilnya tentang menjaga kesehatan dan tak melupakan ibadah adalah hal yang paling membuat aku tak bisa luput dari ponselku, dia yang menemaniku dimasa sulitku dimasa aku menempuh ujian itu dan dimasa dimana aku tak bisa berbaur bersama keluarga besarku, dia ada, dan selalu hadir disetiap detik hembus napasku dia mengingatkanku jika aku salah melangkah, dia memberi saran saat aku mulai tak temukan jalan keluar.aku bahagia dengan dia, meski tak pernah bertemu dan kami hanya berkomunikasi memalui ponsel saja, aku merasa cukup telah memiliki dia, memiliki hatinya seutuh dan seindah puisi para pujangga cinta.

namun, hal yang sangat tak ingin aku temukan dihubungan kita tiba-tiba hadir begitu saja, awalnya manis namun selalu berujung dengan kecurigaanku dengan sikapmu yang lambat laun berubah, dulunya setiap hari kau mengirim pesan dan lantunan doa, namun tiba-tiba hal itu semakin jarang dan komunikasi kitapun semakit tak lancar, akibat aktivitasku yang sangat padat pada saat itu, yang lebih kucurigai lagi temanku yang pacar adikmu pun mengalami hal yang sama ,

aku acuh saja dengan cerita yg temanku ceritakan. meski dalam relung hatiku aku selalu bertanya apakah kau dan adikmu itu hanya satu orang? atau kau hanya ingin bermain dengan hubungan ini? pertanyaan demi pertanyaan hadir dan tumbuh subur diotakku, aku bingung bagaimana mengunggapkan semua padamu tentang kecurigaanku itu,

saat itu aku dan temanku berada dalam satu tempat yang sama, dan kau menelponku seperti biasanya, tak ada curiga bagiku aku selalu menutupi semua dengan nyanyian kita, namun betapa terkejutnya aku saat temanku berkata kalau suara yang berbincang denganku adalah suara pacarnya, aku hanya terdiam anganku jauh, dan tak sengaja ku matikan telpon itu. aku berusaha kuat untuk membendung airmata ini aku berusaha menutupi ketakutanku padanya. dan kau terus menghubungiku . dan pada akhirnya aku memutuskan hubungan kita dengan sebelah pihak.

kau kembali menghubungiku dan menanyakan hubungan ini aku hanya diam dan memandangi fotomu saja, aku tahu semua ini kepalsuan yang kau ciptakan, aku telah terbawa rasa padamu, aku terlalu jauh mengganggap kau nyata , aku terlalu jauh memikirkan anganangan kita, aku malu aku malu dengan semua cerita yang kubagi dengan temantemanku.. pada akhirnya akulah yang harus mengalah, akulah yang harus mengubur rasa dalamdlaam, bukan aku menyerah tapi pertemanan dan rasa saling menghargai itulah yang membuatku tak sanggup untuk bertahan.

aku berpurapura tak tahu dengan kebohongan itu, aku berpurapura tak terjadi apaapa selama satubulan ini. aku kembali pada jalanku yang dulu, yang acuh dan beku, aku tak tahu kapan bisa bertemu denganmu aku tak tahu bagaimana aku bisa memulai suatu hubungan lain tanpamu aku takut, aku takut terjatuh untuk kesekian kalinya, luka dihatiku sudah banyak dan tak ada tempat yang sempurna sesempurna yang kau miliki.

bagiku kau adalah kenangan yang sangat indah aku beruntung mendapatkan perhatian itu darimu perhatian yang sebelumnya belum pernah aku rasakan, kau cinta maya namun telah ku anggap nyata, kau cinta sesaat namun telah terkenang indah direlung ini, tak bisa kupungkiri sulit untuk mencari tempat yang lain seindah tempat yang kau miliki.

kehadiranmu memberi arti bagi hidupku, caramu menenangkan ku sungguh hal paling tak bisa aku lupakan, meski kini kita sudah tak bersama lagi, namun hal itu tetap ada disini bersama banyangan maya yang selalu kau ciptakan, kau selalu ada walaupun tersimpan direlung hatiku yang paling dalam. kata yang selalu ku ingat darimu yaitu, "abang baik-baik aja mbak, mbak jaga kesehatannya Iloveyou cewetku{}"

bab kelarutan

1. Pengertian kelarutan

Jika kita melarutkan padatan garam dapur ke dalam air sedikit demi sedikit, pada awalnya NaCl larut seluruhnya dalam air. Ketika sejumlah tertentu NaCl telah melarut dan ada sebagian yang tidak larut (terbentuk endapan), maka larutan tersebut merupakan larutan jenuh atau tepat jenuh. Konsentrasi zat terlarut di dalam larutan jenuh sama dengan kelarutannya.

Dengan demikian, kelarutan (solubility) –dengan lambang s– dapat didefinisikan sebagai jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam pelarut tertentu. Satuan kelarutan biasanya dinyatakan dalam gram/ Liter atau mol/ Liter. Besarnya kelarutan suatu zat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:

1. Suhu

Kelarutan zat padat dalam air semakin tinggi bila suhunya dinaikkan. Adanya panas mengakibatkan semakin renggangnya jarak aannttaarr mmoolleekkuull nzyaat pmadeantj,a sdei hleinmggaah kdeaknu amtaund gaahy a terlepas oleh gaya tarik dari molekul-molekul air.

2. Jenis pelarut

a. senyawa polar mudah larut dalam pelarut polar

Misal:

Garam dapur, gula, alkohol, dan semua asam merupakan senyawa polar sehingga mudah larut dalam pelarut polar seperti air

b. Senyawa non-polar mudah larut dalam pelarut non-polar

Misal:

Lemak mudah larut dalam minyak Dalam suatu larutan jenuh dari zat elektrolit yang sukar larut, terdapat kesetimbangan antara zat padat yang tidak larut dengan ion-ion yang terlarut. Secara umum, persamaan kesetimbangan untuk larutan garam AmBn yang sedikit larut adalah:

AmBn (s) mAn+ (aq) + nBm– (aq)

Ksp AmBn = [An+]m [Bm–]n

2. Hasil Kali Kelarutan

Dengan demikian, hasil kali kelarutan (Ksp) menggambarkan perkalian konsentrasi ion-ion elektrolit yang sukar larut dalam larutan jenuhnya, dipangkatkan koefisiennya masing-masing. Senyawa yang mempunyai harga Ksp adalah senyawa elektrolit yang sukar larut. Senyawa elektrolit yang mudah larut seperti NaCl, Na2SO4, KOH, HCl, atau H2SO4 tidak mempunyai harga Ksp. Demikian pula senyawa-senyawa yang sukar larut, tetapi non-elektrolit seperti benzen, minyak, eter, juga tidak mempunyai harga Ksp. Besarnya harga Ksp dari suatu zat adalah tetap pada suhu tetap. Jika terjadi perubahan suhu, maka harga Ksp-nya pun akan mengalami perubahan.

3. Hubungan kelarutan (s)     dengan hasil kali kelarutan (Ksp)

Karena nilai kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan (Ksp) sama-sama dihitung pada larutan jenuh, maka terdapat hubungan yang sangat erat di antara keduanya. Untuk senyawa AmBn yang terlarut, maka ia akan mengalami ionisasi dalam sistem kesetimbangan:

AmBn (s) mAn+ (aq) + nBm– (aq)

Jika harga kelarutan dari senyawa AmBn sebesar s mol L–1, maka di dalam reaksi kesetimbangan tersebut konsentrasi ion-ion An+ dan Bm– adalah:

AmBn (s) mAn+ (aq) + nBm– (aq) s mol L–1 ms mol L–1 ns mol L–1

sehingga harga hasil kali kelarutannya adalah:

Ksp AmBn = [An+]m [Bm–]n

= (ms)m (ns)n

= mm .sm.nn.sn

= mm .nn.sm+n

Hubungan kelarutan dengan hasil kali kelarutan dapat pula dinyatakan dengan persamaan berikut:

Ksp                  = (n – 1)n–1 sn

dengan: n        = jumlah ion dari elektrolit

s                       = kelarutan elektrolit (mol.L–1)

Untuk elektrolit biner (n = 2):

4. macam – macam kelarutan

Ketika sejumlah tertentu NaCl telah melarut dan ada sebagian yang tidak larut (terbentuk endapan), maka larutan tersebut merupakan larutan jenuh atau tepat jenuh, sedangkan larutan tak jenuh adalah larutan dimana suatu zat terlarut yang dilarutkan dalam larutan tersebut masih dapat larut.

5 . Pengaruh ion sejenis

Suatu zat elektrolit umumnya lebih mudah larut dalam pelarut air murni daripada dalam air yang mengandung salah satu ion dari elektrolit tersebut. Jika AgCl dilarutkan dalam larutan NaCl atau larutan AgNO3, ternyata kelarutan AgCl dalam larutan-larutan tersebut akan lebih kecil jika dibandingkan dengan kelarutan AgCl dalam air murni. Hal ini disebabkan karena sebelum AgCl(s) terionisai menjadi Ag+(aq) atau Cl–(aq), di dalam larutan sudah terdapat ion Ag+ (dari AgNO3) atau ion Cl– (dari NaCl)

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl– (aq)

Sesuai dengan Asas Le Chatelier, penambahan Ag+ atau Cl– akan menggeser kesetimbangan ke kiri, sehingga AgCl yang larut makin sedikit. Dengan demikian, adanya ion sejenis akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.

Apabila suatu zat kita larutkan ke dalam suatu pelarut, ternyata ada yang mudah larut (kelarutannya besar), ada yang sukar larut (kelarutannya kecil), dan ada yang tidak larut (kelarutannya dianggap nol). Sebenarnya, tidak ada zat yang tidak larut dalam pelarut. Misalnya, dalam pelarut air semua zat (termasuk logam) dapat larut, hanya saja kelarutannya sangat kecil. Jika suatu zat terlarut dalam pelarut sangat sedikit, misalnya kurang dan 0,1 gram zat terlarut dalam 1.000 gram pelarut, maka zat tersebut kita katakan tidak larut (insoluble). Di sini, kita akan membicarakan zat padat yang sedikit kelarutannya dalam air.

Jika suatu zat padat, contohnya padatan PbI ₂, kita larutkan ke dalam air maka molekul-molekul padatan PbI ₂ akan terurai, selanjutnya melarut dalam air. Untuk melarutkan PbI ₂ ke dalam air akan ada dua proses yang berlawanan arah (proses bolak-balik), yaitu proses pelarutan padatan PbI ₂ dan proses pembentukan ulang padatan PbI ₂ . Mula-mula, laju pelarutan padatan PbI ₂ sangat cepat dibandingkan dengan laju pembentukan ulang padatan tersebut. Makin lama, konsentrasi PbI ₂ yang terlarut meningkat dengan teratur dan laju pembentukan ulang padatan juga meningkat. Pada saat laju pelarutan padatan PbI ₂ sama dengan pembentukan ulang padatan, proses yang saling berlawanan arah tersebut kita katakan berada dalam kondisi kesetimbangan .

Pada kondisi kesetimbangan ini, larutan PbI ₂ pada kondisi tepat jenuh. Jumlah PbI ₂ yang dapat larut sampai dengan tercapainya kondisi tepat jenuh dinamakan kelarutan PbI ₂ . Secara umum, pengertian kelarutan suatu zat dalam air adalah batas maksimum dari jumlah suatu zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu air.

PbI ₂ melarut dalam air dalam bentuk ion Pb ²⁺ dan 2 ion I ^-, sehingga proses kesetimbangan PbI ₂ dalam air merupakan kesetimbangan ionisasi PbI ₂ dalam air, yaitu sebagai berikut.

PbI _{2 (s)} --> Pb ²⁺ _(aq) + 2 I ^- _(aq)

Dalam larutan PbI ₂ jenuh terdapat reaksi ionisasi PbI ₂ dalam keadaan msetimbang. Tetapan kesetimbangan ini kita namakan tetapan hasil kali kelarutan (solubility product constant) dan disimbolkan dengan K _sp .

Persamaan tetapan kesetimbangan PbI ₂ :

Persamaan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) adalah sebagai berikut.

Dari persamaan K _sp di atas dapat kita nyatakan pula bahwa nilai dari K _sp merupakan perkalian dari ion-ion yang melarut dipangkatkan dengan koefisien masing-masing.

Besarnya nilai hasil kali kelarutan mencerminkan mudah atau tidaknya larutan elektrolit larut dalam air.