Penerapan Reaksi Redoks [PDF]

Citation preview

Jumat, 02 Agustus 2013 PENERAPAN REDOKS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI



PENERAPAN REDOKS DALAM KEHIDUPAN SEHARIHARI Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkanmetana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit. Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:  Reduksi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atauion  Oksidasi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).



Oksidator dan reduktor Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4−, CrO3, Cr2O72−, OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin). Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikanelektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik[1][2], terutama dalam reduksi senyawasenyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas



hidrogen (H2) dengan katalispaladium, platinum, atau nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon. Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.



Reaksi penggantian Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa. Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat: Persamaan ion dari reaksi ini adalah: Terlihat bahwa besi teroksidasi: dan tembaga tereduksi: Contoh-contoh lainnya  Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)  hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam: H2O2 + 2 e− → 2 OH− Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah: 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O  denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam: − 2NO3 + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O  Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan): 4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3  Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, danenergi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.  Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atauketon, asam karboksilat, dan kemudian peroksida



REAKSI REDOKS DALAM INDUSTRI Proses utama pereduksi bijih logam untuk menghasilkan logam didiskusikan dalam artikel peleburan. Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih. Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia. REAKSI REDOKS DALAM BIOLOGI



Atas: asam askorbat (bentuk tereduksi Vitamin C) Bawah: asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi Vitamin C)



Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebutantioksidan. Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel: 6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2 Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks.Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi airmenjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran. Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.



Siklus redoks Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks. Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalah herbisidaparakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. [3]PDF (2.76 MiB)



Menyeimbangkan reaksi redoks Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukanpenyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ion H+, ion OH-, H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.



Media asam Pada media asam, ion H+ dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat.



Media basa Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganatdan natrium sulfit:



Banyak sekali reaksi redoks yang terjadi dalam kehidupan sehari - hari. Berikut ini merupakan contoh kecil reaksi reduksi-oksidasi (redoks) dalam kehidupan sehari – hari : - Pembuatan balon dengan menggunakan karbid. - Pembakaran sate - Perkaratan besi - Penyepuhan emas - Peristiwa metabolisme yang ada pada tubuh kita - Respirasi pada tumbuh – tumbuhan - Peluncuran roket menuju ruang angkasa - Pengisian akumulator/aki - Penggunaan batu baterai - Penggunaan lumpur aktif untuk mengolah limbah -pelapisan logam untuk perhiasan, peralatan rumah tangga - pelapisan logam pada tangkki penyimpan bahan bakar pada SPBU - pembuatan logam-dari biji logam seperti pembuatan logam aluminium dan tembaga - pembuatan logam berbasis besi - sebagai dasar pembuatan bahan bakar mobil berbahan bakar listrik - cara kerja accu mobil - Melapisi bahan logam - Pembakaran ( H2 + 02 -> H2O) redoks juga kan - Pembuatan CH4 ( C + 2H2) - Semua reaksi pembentukan selalu redoks - Reaksi dalam sel seperti dalam Peroxixom yang membuat Hidrogen peroksida (H2O + 1/2 O2 -> H2O2) - Klo ga ada redoks ga akan ada baterai - Kalau ga ada redoks kita ga bisa hidup (Fotosintesis) C6H12O6 + 6 O2 -> 6CO2 + 6H2O ( Oksigen reduksi, Glukosa oksidasi) Sama jika reaksi dibalik - Pembakaran mesin kendaraan - Elektrolisa - Sel Volta - Pembuatan Tape (Redoks)