Materi Kimia Kelas X Perihal Reaksi Reduksi Dan Oksidasi
IPA-Area; Perubahan kimia yang terjadi di sekitar kita bermacam-macam jenisnya, ibarat pembusukan, fermentasi, reaksi penggaraman atau penetralan, reaksi hidrolisis, reaksi pembakaran/oksidasi atau reaksi reduksi. oke pada artikel ini akan dibahas reaksi redoks yaitu reaksi reduksi dan oksidasi, bilangan oksidasi, oksidator, reduktor, dan reaksi autoredoks.
A. Definisi Reaksi Oksidasi dan Reduksi
Di sekitar kita sering dijumpai bencana kimiawi ibarat logam berkarat, pembuatan besi dari bijih besi, penyepuhan logam, terjadinya arus listrik pada aki atau baterai, buah masak, buah busuk, mercon meledak, kembang api dibakar, dan lain sebagainya.
Perkaratan pada logam, pembakaran, pembusukan oleh mikroba, fotosintesis pada tumbuhan, dan metabolisme di dalam badan merupakan sebagian contoh-contoh reaksi oksidasi dan reduksi.
1. Konsep redoks menurut pengikatan dan pelepasan oksigen
Konsep reaksi oksidasi dan reduksi mengalami perkembangan dari masa ke masa sesuai cakupan konsep yang dijelaskan. Pada mulanya konsep reaksi oksidasi dan reduksi ditinjau dari penggabungan dan pelepasan oksigen. Reaksi oksidasi didefinisikan sebagai reaksi penggabungan/pengikatan suatu zat dengan oksigen. Sebaliknya reaksi pelepasan oksigen oleh suatu zat disebut reaksi reduksi.
Contoh reaksi oksidasi:
Pada reaksi di atas C mengikat O2 membentuk CO2. Demikian juga Fe, Cu, S, dan SO2 berturut-turut menjadi Fe2O3, CuO, SO2, dan SO3 setelah mengikat oksigen. Jadi, C, Fe, Cu, S, dan SO2 telah mengalami reaksi oksidasi.
Contoh reaksi reduksi:
Perhatikan reaksi di atas, SO3 melepaskan oksigen membentuk SO2, demikian juga KClO3 dan KNO3 masingmasing melepaskan oksigen menjadi KCl dan KNO2. Jadi,SO3, KClO3, dan KNO3 mengalami reaksi reduksi. Pada reaksi termit menghasilkan besi cair yang sering dipakai untuk mengelas benda-benda dari besi, reaksinya adalah
Al mengikat oksigen membentuk Al2O3 berarti Al mengalami oksidasi. Fe2O3 melepaskan oksigen membentuk Fe. Jadi, Fe2O3 mengalami reduksi. Pada reaksi termit tersebut oksidasi dan reduksi terjadi bersamaan, reaksi ibarat ini disebut reaksi redoks.
2. Konsep redoks menurut pengikatan dan pelepasan elektron
Pada reaksi Na(s) + S(s) ----> Na2S(s) tidak melibatkan gas oksigen, maka konsep redoks menurut pengikatan dan pelepasan oksigen tidak sanggup digunakan. Konsep redoks berkembang, bukan lagi pengikatan dan pelepasan oksigen tetapi pengikatan dan pelepasan elektron.
Pada reaksi di atas Na mengalami reaksi oksidasi dan menyebabkan S tereduksi. Zat ibarat Na ini disebut reduktor. Sedangkan S disebut oksidator alasannya yaitu menyebabkan Na teroksidasi, dan beliau sendiri mengalami reaksi reduksi.
3. Konsep redoks menurut perubahan (kenaikkan dan penurunan) bilangan oksidasi
Sebelum mempelajari konsep reaksi redoks menurut kenaikan dan penurunan bilangan oksidasi ada baiknya amu mencar ilmu perihal bilangan oksidasi terlebih dahulu.
Bilangan oksidasi (bilok) yaitu jumlah muatan yang dimiliki atom suatu unsur kalau bergabung dengan atom unsur lain.
a. Unsur bebas memiliki bilok 0 (nol).
Yang termasuk unsur bebas: unsur diatomik (H2, N2, O2, F2,I2), unsur poliatomik (O3, P4, S8). Selain unsur tersebut yaitu unsur monoatomik (Na, K, Mg, C, dan lain-lain).
Contoh: H dalam H
O dalam O2 dan O3
F dalam F2
Na dalam Na
b. Unsur H umumnya memiliki bilok (+1),
kecuali pada senyawa hidrida memiliki bilok (–1). Senyawa hidrida yaitu senyawa yang terbentuk kalau logam bergabung dengan atom H (Contoh: NaH, KH, CaH2).
Contoh: H dalam H2O, NH3, HCl.
c. Unsur O umumnya memiliki bilok (–2), kecuali:
1) Pada senyawa peroksida misalnya : Na2O2, H2O2, BaO2, mempunyai bilok (–1).
2) Senyawa F2O memiliki bilok (+2), dan
3) Senyawa superoksida (contohnya KO2 memiliki bilok (–1/2)
Contoh: O dalam H2O, Na2O, Fe2O, MgO.
d. Unsur logam dalam senyawa umumnya memiliki bilok positif.
Contoh:
1) Golongan IA (Li, Na, K, Rb, dan Cs) memiliki bilok (+1).
2) Golongan IIA ( Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba) memiliki bilok (+2).
3) Al3+, Ag+, Zn2+, Pb2+, Pb3+, Fe2+, dan Fe3+.
e. Unsur nonlogam umumnya memiliki bilok negatif.
Contoh:
1) Golongan VIIA (F, Cl, Br, I) memiliki bilok (–1).
2) Golongan VIA (O, S, Se, Te) memiliki bilok (–2).
Setelah menguasai bilok kita coba terapkan dalam reaksi redoks. Reaksi oksidasi yaitu reaksi kenaikkan bilok. Sedangkan reaksi reduksi yaitu reaksi penurunan bilok.
Contoh:
1. Zn(s) + 2 HCl(aq) ----> ZnCl2 (aq) + H(g)
Bilok Zn (unsur bebas) = 0
Bilok Zn dalam ZnCl2 =+2
Berarti Zn mengalami kenaikkan bilok, maka Zn mengalami reaksi oksidasi.
Bilok H dalam HCl = +1
Bilok H dalam H2 (unsur bebas) = 0
Jadi, H mengalami penurunan bilok, maka H mengalami reaksi reduksi.
2. Reaksi pemakaian baterai: Zn + 2 NH4Cl ----> ZnCl2 + 2NH3 + H2
Bilok Zn (unsur bebas) = 0
Bilok Zn pada ZnCl2 = +2
Berarti Zn mengalami kenaikkan bilok, maka Zn mengalami reaksi oksidasi.
Bilok H pada NH4Cl = +1
Bilok H pada H2 (unsur bebas = 0)
Berarti H mengalami penurunan bilok, maka H mengalami reaksi reduksi.
3. Reaksi pengolahan bijih besi
Fe2O3 + 3 CO ----> 2 Fe + 3 CO2
Bilok Fe pada Fe2O3 = +3
Bilok Fe (unsur bebas) = 0
Berarti Fe mengalami penurunan bilok, maka Fe mengalami reaksi reduksi.
Bilok C pada CO = +2
Bilok C pada CO2 = +4
Berarti C mengalami kenaikkan bilok, maka C mengalami reaksi oksidasi.
4. Reaksi penyepuhan/pelapisan logam.
Cu + 2 AgNO3 ----> Cu(NO3)2 + 2 Ag
Bilok Cu (unsur bebas) = 0
Bilok Cu pada Cu(NO3)2 = +2
Berarti Cu mengalami kenaikkan bilok, maka Cu mengalami reaksi oksidasi.
Bilok Ag pada AgNO3 = +1
Bilok Ag (unsur bebas) = 0
Berarti Ag mengalami penurunan bilok, maka Ag mengalami reaksi reduksi.
Pada reaksi di atas terjadi kenaikkan bilok (reaksi oksidasi) dan penurunan bilok (reaksi reduksi) secara bersamasama, maka disebut reaksi redoks. Jika suatu zat mengalami reaksi oksidasi sekaligus reduksi, maka reaksi ini disebut autoredoks (disproporsionasi).
Contoh:
Jadi, Cl mengalami kenaikkan bilok (reaksi oksidasi) dan penurunan bilok (reaksi reduksi) sekaligus.
B. Lumpur Aktif Sebagai Aplikasi Redoks
Kemajuan industri tekstil, pulp, kertas, materi kimia, obat-obatan, dan industri pangan di samping membawa dampak kasatmata juga berdampak negatif. Dampak negatif yang ditimbulkan antara lain menghasilkan air limbah yang membahayakan lingkungan, alasannya yaitu mengandung bahan-bahan kimia
dan mikroorganisme yang merugikan.
Cara mengatasi air limbah industri yaitu dengan melaksanakan pengolahan air limbah tersebut sebelum dibuang ke lingkungan. Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan metode biologi. Metode ini merupakan metode paling efektif dibandingkan metode kimia dan fisika. Salah satu metode biologi yang kini banyak berkembang yaitu metode lumpur aktif.
Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% basil dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reaktor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah. Reaksi:
Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar yaitu sebagai berikut:
1. Tahap awal
Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda gila ibarat kayu, bangkai binatang, pasir, dan kerikil. Sisa-sisa partikel digiling biar tidak merusak alat dalam sistem dan limbah dicampur biar laju anutan dan konsentrasi partikel konsisten.
2. Tahap primer
Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit ibarat FeCl3, FeCl2, Al(SO4)3, danCaO.
3. Tahap sekunder
Tahap sekunder mencakup 2 tahap yaitu tahap aerasi (metode lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasi oksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampur lumpur aktif untuk pertumbuhan dan berkembang biak mikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik, mikroorganisme sanggup melaksanakan kontak dengan materi organik dan anorganik lalu diuraikan menjadi senyawa yang gampang menguap ibarat H2S dan NH sehingga mengurangi amis air limbah.
Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan. Lumpur aktif akan mengendap lalu dimasukkan ke tangki aerasi, sisanya dibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut lumpur bulki.
4. Tahap tersier
Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk memisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkungan ibarat senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukar terurai, dan padatan anorganik. Contoh-contoh perlakuan pada tahap ini sebagai berikut:
a. Nitrifikasi/denitrifikasi
Nitrifikasi yaitu pengubahan amonia (NH3 dalam air atau NH4+) menjadi nitrat (NO3–) dengan proteksi basil aerobik. Reaksi:
2 NH4+(aq) + 3 O2(g) ----> 2 NO2–(aq) + 2 H2O(l) + 4 H(aq)
2 NO2–(aq) + O2(g) ----> 2 NO3–(aq)
Denitrifikasi yaitu reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas ibarat N2, NO, dan NO2.
Senyawa NO3- ----> gas nitrogen bebas
b. Pemisahan fosfor
Fosfor sanggup dipisahkan dengan cara koagulasi/penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian
disaring.
c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pence-mar, pewarna, dan amis tak sedap.
d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil ibarat basil dan virus.
e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anor-ganik yang masih tersisa dalam air limbah.
5. Disinfektan
Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan mikroorganisme ibarat virus dan materi organik penyebab amis dan warna. Air yang keluar dari tahap ini sanggup dipakai untuk irigasi atau keperluan industri, pola Cl2
Reaksi: Cl2(g) + H2O(l) ----> HClO(aq) + H+(aq) + Cl-(aq)
6. Pengolahan padatan lumpur
Padatan lumpur dari pengolahan ini sanggup diuraikan basil aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH4 untuk materi bakar dan biosolid untuk pupuk.
Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif menemui kendala-kendala seperti:
- Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, alasannya yaitu prosesnya berlangsung lama.
- Menimbulkan limbah gres yakni lumpur bulki jawaban pertumbuhan mikroba berfilamen yang berlebihan.
- Proses operasinya rumit alasannya yaitu membutuhkan pengawasan yang cukup ketat.
Berdasarkan aneka macam penelitian, kelemahan metode lumpur aktif tersebut sanggup diatasi dengan cara:
- Menambahkan biosida, yaitu H2O2 atau klorin ke dalam unit aerasi. Penambahan 15 mg/g sanggup menghilangkan sifat bulki lumpur sampai dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin sanggup menurunkan acara mikroba yang berpotensi dalam proses lumpur aktif.
- Memasukkan karbon aktif ke tangki aerasi lumpur aktif (mekanisme bioregenerasi). Cara ini efisien untuk mengurangi kandungan warna maupun organik dengan biaya yang lebih ekonomis. Metode ini diperkenalkan oleh Rudy Laksmono Widajatno dalam disertasinya di Department of Environmental Engineering pada bulan Juni 2006.
- Emulsi zero. Metode ini dipakai untuk mereduksi endapan lumpur bulki dengan teknologi ozon (ozonisasi). Proses ozonisasi mampu membunuh basil (sterilization), menghilangkan warna (decoloration), menghilangkan amis (deodoration), dan sanggup menguraikan senyawa organik (degradation). Proses ini lebih menguntungkan dibanding menggunakan klorin yang hanya bisa membunuh basil saja. Metode ini diperkenalkan oleh Hidenari Yasui dari Kurita Co, Jepang dalam Jurnal International Water Science Technology tahun 1994.
Sumber:
Budi Utami, dkk. (2009). Kimia untuk Sekolah Menengan Atas Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan
Baca Juga
Sumber http://ipa-area.blogspot.com
Baca Juga
0 Response to "Materi Kimia Kelas X Perihal Reaksi Reduksi Dan Oksidasi"
Posting Komentar