Langkah-Langkah Menyetarakan Reaksi Redoks Dalam Suasana Asam dan Basa

Dalam semua reaksi kimia selalu berlaku hukum kekekalan massa. Oleh karena itu pada persamaan reaksi diberikan koefisien tertentu dan koefisien tersebut menyatakan mol atom yang terdapat pada reaktan dan produk. Berdasarkan hukum kekekalan massa maka jumlah mol pada reaktan harus sama dengn jumlah mol yang terdapat pada produk.

Reaksi-reaksi redoks yang sederhana dapat diselesaikan dengan cepat tanpa diperlukan suatu langkah penyetaraan yang khusus, namun untuk reaksi yang cukup kompleks penyetaraan diperlukan cara-cara khusus.

Terdapat dua metoda khusus yang dapat digunakan untuk menyetarakan reaksi redoks yaitu:

A. Metoda bilangan oksidasi

B. Metoda stengah reaksi.

A. METODA BILANGAN OKSIDASI (OXIDATION NUMBER METHOD)

Penyetaraan reaksi dengan metode bilangan oksidasi didasarkan pada perubahan bilangan oksidasi dari spesi yang mengalami oksidasi atau reduksi. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menyetarakan reaksi redoks dengan metode bilangan oksidasi.

- Jumlah bilangan oksidasi unsur yang dioksidasi harus sama dengan jumlah berkurangnya bilangan oksidasi unsur yang direduksi.

- Jumlah (aljabar) muatan ion pada reaktan dan produk harus sama. Tetapi terkadang ion-ion yang tidak mengalami perubahan bilangan oksidasi tidak ditulis.

- Suasana berlangsungnya reaksi, asam atau basa.

Berikut tahap-tahap penyetaran reaksi redoks beserta aplikasinya pada penyetaraan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana asam dan basa.

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DALAM SUASANA ASAM

Contoh Soal 1

Tulislah langkah-langkah yang diperlukan untuk menyetarakan reaksi berikut ini.

MnO₄^- + Cl^- ⟶ Mn²⁺ + Cl₂

Penyelesaian

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan dan produk.

Tahap 2: Setarakan jumlah atom, unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dengan ruas kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 4: Setarakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi. Pada tahap ini jumlah berkurang bilangan oksidasi Mn menjadi Mn²⁺ (tahap 3) dikali dengan koefisien Cl^- dan Cl₂, begitupun sebaliknya jumlah bertambahnya bilangan oksidasi Cl^- menjadi Cl₂ dikali dengan koefisien MnO₄ dan Mn²⁺.

Tahap 5: Setarakan jumlah muatan di ruas kiri dan kanan dengan menambah ion H⁺ pada sisi yang lebih negatif. Ditambah ion H⁺ karena reaksi berlangsung dalam suasana asam.

Tahap 6: Setarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan dengan menambah H₂O pada pada ruas yang kekurangan atom H.

PEMBUKTIAN

* JUMLAH ATOM

Jenis atom	Di ruas kiri	Di ruas kanan
Mn	2 x 1 = 2	2 x 1 = 2
O	2 x 4 = 8	8 x 1 = 8
Cl	10 x 1 = 10	5 x 2 = 10
H	16 x 1 = 16	8 x 2 = 16

* JUMLAH MUATAN

- Muatan Positif

Di ruas kiri	Di ruas kanan
16 x (+1) = +16	2 x (+2) = +4

- Muatan Negatif

Di ruas kiri	Di ruas kanan
2 x (-1) = -2 10 x (-1) = -10	0

- JUMLAH MUATAN DI RUAS KIRI

(+16) + (-2) + (-10) = +4

- JUMLAH MUATAN DI RUAS KANAN

(+4) + 0 = +4

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DALAM SUASANA BASA

Menyetarakan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasana basa pada dasarnya sama dengan tahap-tahap dalam suasana asam. Perbedaannya terletak pada tahap 5 yakni untuk menyamakan jumlah muatan reaktan dan produk, dalam suasana asam ditambah ion H⁺ sedangkan dalam suasana basa ditambah ion OH^-.

Berikut contoh menyetarakan reaksi redoks yang berlangsung dalam suasan basa.

Contoh Soal 2

Tulislah langkah-langkah yang diperlukan untuk menyetarakan reaksi berikut ini.

Al  +  NO₃^- ⟶ AlO₂^- + NH₃

Penyelesaian

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi pada reaktan maupun produk.

Tahap 2: Samakan jumlah atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi di ruas kiri dan di ruas kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 3: Hitung jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 4: Samakan jumlah bertambah dan berkurangnya bilangan oksidasi.

Tahap 5: Samakan jumlah muatan-muatan ion diruas kiri dan kanan dengan menambah ion OH^-, karena reaksi berlangsung dalam suasana basa.

Tahap 6: Menambah H₂O pada pada ruas yang kekurangan atom H untuk menyetarakan jumlah atom H di ruas kiri dan kanan.

PEMBUKTIAN

JUMLAH ATOM

Jenis atom	Di ruas kiri	Di ruas kanan
Al	8 x 1 = 8	8 x 1 = 8
N	3 x 1 = 3	8 x 1 =
O	3 x 3 = 9 5 x 1 = 5 2 x 1 = 2 Jumlah semua = 16	8 x 2 = 16
H	5 x 1 = 5 2 x 2 = 4	3 x 3 = 9

JUMLAH MUATAN

Muatan di ruas kiri	Muatan di ruas kanan
3 x (-1) = -3 5 x (-1) = -5 Jumlah semua = (-3) + (-5)                             = -8	8 x (-1) = 8

LATIHAN SOAL

Setarakan reaksi berikut menggunakan metode bilangan oksidasi: (reaksi berlangsung dalam suasana asam)

1. Al(s) + H₂SO₄(aq) ⟶ Al₂(SO₄)₃(aq) + H₂(g)

2. KMnO₄(aq) + Na₂SO₃(aq) + H₂SO₄(aq) ⟶ K₂SO₄(aq) + MnSO₄(aq) + Na₂SO₄(aq) + H₂O(l)

B. METODE SETENGAH REAKSI (HALF REACTION METHOD)

Tahap-tahap menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi atau metode ion elektron berbeda dengan metode bilangan oksidasi tetapi memberikan hasil akhir yang sama. Berikut beberapa hal yang perlu diperhatikan pada cara ini, yaitu:

- Persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua setengah reaksi.

- Jumlah elektron yang dilepaskan pada oksidasi sama dengan jumlah elektron yang ditangkap pada reaksi reduksi.

- Suasana berlangsungnya reaksi, asam atau basa.

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DALAM SUASANA ASAM

Contoh Soal 3

Tulislah langkah-langkah yang diperlukan untuk menyetarakan reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana asam.

Penyelesaian

Tahap 1: Identifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

Dari bilangan oksidasi yang telah dihitung dari masing-masing spesi diketahui biloks Cr turun dari +6 menjadi +3 sedangkan Cl bertambah dari -1 menjadi +1. Jadi dalam reaksi ini Cr mengalami reduksi sedangkan Cl mengalami oksidasi.

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan spesi yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O pada sisi yang kekurangan atom O.

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H⁺ pada sisi yang kekurangan atom H.

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi. Bagian yang sama dapat dicoret.

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DALAM SUASANA BASA

Untuk reaksi yang berlangsung dalam suasana basa tahap-tahap penyetaraan seperti pada suasana asam, perbedaan terletak pada tahap akhir. Misalnya setarakan reaksi berikut yang berlangsung dalam suasana basa:

Tahap 1: Mengidentifikasi unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.  

Tahap 2: Menulis secara terpisah spesi yang mengalami osidasi dengan yang mengalami reduksi (setengah reaksi).

Tahap 3: Setarakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi diruas kiri dan kanan dengan memberi koefisien yang sesuai.

Tahap 4: Setarakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O pada sisi yang kekurangan atom O.

Tahap 5: Setarakan jumlah atom H, dengan menambahkan ion H⁺ pada sisi yang kekurangan atom H.

Tahap 6: Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan elektron pada sisi setengah reaksi yang kelebihan muatan positif atau kurang negatif. Untuk reaksi oksidasi elektron selalu ditambahkan ruas kanan sedangkan reaksi reduksi selalu ditambah disebelah kiri.

Tahap 7: Gabungkan dua setengah reaksi kemudian menyamakan jumlah elektron yang dilepaskan pada reaksi oksidasi dengan jumlah elektron yang diterima pada reaksi reduksi.

Karena reaksi berlangsung dalam suasana basa maka ion H⁺ yang ada harus dinetralkan. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menambah ion OH^- pada kedua ruas dan ion OH^- yang ditambahkan sama dengan jumlah ion H⁺ yang ada.

Pada reaksi di atas terdapat 10 ion H⁺ maka ditambahkan 10 ion OH^-. Jadi persamaannya dapat ditulis sebagai:

10 ion H⁺ dan 10 OH^- pada reaktan (ruas kiri) dapat bergabung membentuk 10 molekul air.

10 molekul air yang terbentuk di kurangi 2 molekul air di produk (ruas kanan) sehingga persamaan reaksinya menjadi:

LATIHAN SOAL

Setarakan reaksi-reaksi berikut ini dengan metode setengah reaksi.

1. SO₃^2- + H⁺ MnO₄^- ⟶ SO₄^2- + Mn²⁺ + H₂O (suasana asam)

2. P₄(s) + OH^-(aq) + H₂O ⟶ H₂PO₂^-(aq) + PH₃(g) (suasana basa)