Bilangan Oksidasi dan Reaksi Redoks
Konsep reaksi redoks yang lebih universal untuk menjelaskan reaksi yang melibatkan senyawa kovalen adalah konsep reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi.
Reaksi redoks yang sukar dijelaskan dengan konsep oksigen dan konsep elektron dapat dengan mudah dijelaskan menggunakan konsep bilangan oksidai.
Bilangan oksidasi
Bilangan oksidasi atau tingkat oksidasi suatu unsur merupakan bilangan bulat positif atau negatif yang diberikan kepada suatu unsur dalam membentuk senyawa. Bilangan oksidasi suatu unsur ditentukan dengan memeperhatikan hal-hal berikut.
a) Senyawa ion
Bilangan oksidasi unsur pada ion monoatomik merupakan muatan riil dari ion-ion senyawa tersebut.
Contoh:
Senyawa NaCl, terbentuk dari ion Na+ dan Cl-, maka bilangan oksidasi atom Na dalam NaCl adalah +1, dan bilangan oksidasi Cl adalah -1.
b) Senyawa kovalen
Hal yang perlu diperhatikan pada penentuan bilangan oksidasi dalam senyawa kovalen adalah harga skala keelektronegatifan dari masing-masing atom penyusunnya.
Atom-atom unsur yang mempunyai harga skala keelektronegatifan lebih tinggi menunjukkan bahwa daya tarik atom tersebut terhadap pasangan elektron ikatan lebih kuat. Oleh karena lebih kuat menarik pasangan elektron, maka seakan-akan menjadi bermuatan negatif, dan karena itu bilangan oksidasinya diberi angka negatif. Atom-atom yang mempnyai harga keelektronegatifan lebih rendah diberi bilangan oksidasi positif.
Contoh:
Senyawa HCl terbentuk dari atom hidrogen (keelektronegatifan H = 2,0) dan atom klorin (keelektronegatifan Cl = 3,0) dengan menggunakan pasangan elektron bersama. Pasangan elektron bersama ini lebih tertarik kepada atom Cl, maka atom klorin diberi bilangan oksidasi -1, sedangkan atom hidrogen diberi bilangan oksidasi +1.
Penentuan bilangan oksidasi
Untuk menentukan bilangan oksidasi suatau atom dalam suatu senyawa dapat dipergunakan beberapa ketentuan berikut ini.
1. Bilangan oksidasi unsur bebas (tidak bersenyawa) adalah 0 (nol).
2. Jumlah aljabar bilangan oksidasi seluruh atom-atom dalam suatu senyawa adalah 0 (nol).
3. Jumlah aljabar bilangan oksidasi seluruh atom-atom dalam suatu ion poliatomik sama dengan muatan ion tersebut.
4. Unsur-unsur tertentu dalam membentuk senyawa mempunyai bilangan oksidasi tertentu, misalnya:
- Atom-atom golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, dan Fr) dalam senyawa mempunyai bilangan oksidasi +1.
- Atom-atom golongan IIA (Be, Mg, Ca, Sr, dan Ba) dalam senyawa mempunyai bilangan oksidasi +2.
- Atom-atom golongan IIIA (B, Al, dan Ga) dalam senyawa mempunyai bilangan oksidasi +3.
- Atom hidrogen (H) dalam senyawa umumnya mempunyai bilangan oksidasi +1, kecuali dalam hidrida logam. Hidrida logam adalah senyawa yang terbentuk dari unsur logam dan hidrogen. Pada hidrida logam, seperti LiH, NaH, CaH2, MgH2, dan AlH3, atom hidrogen diberi bilangan ksidasi -1.
- Atom oksigen (O) di dalam senyawa umumnya mempunyai bilangan oksidasi -2, kecuali pada senyawa peroksida dan OF2.
Pada peroksida, seperti H2O2, Na2O, dan BaO, atom oksigen diberi bilangan oksidasi -1, sedangkan pada OF2 diberi bilangan oksidasi +2
Konsep reaksi redoks berdasarkan bilangan oksidasi
Dengan menggunakan konsep bilangan oksidasi, maka suatu reaksi yang rumit dapat diketahui zat mana yang mengalami reduksi dan oksidasi.
Contoh:
Reaksi : CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g)
Menurut konsep oksigen pada reaksi diatas, terdapat dua reaksi, yaitu:
Reaksi reduksi : CuO → Cu
Reaksi oksidasi : H2 → H2O
Bila dihitung bilangan oksidasinya, maka
Reaksi reduksi : CuO → Cu
(Bilangan oksidasi Cu pada CuO = +2 dan pada Cu = 0)
Reaksi oksidasi : H2 → H2O
(Bilangan oksidasi H pada H2 = 0 dan pada H2O = +1)
Dari contoh reaksi tersebut dapat disimpulkan bahwa:
Reaksi oksidasi adalah reaksi yang disertai dengan kenaikan bilangan oksidasi. Reaksi reduksi adalah reaksi yang disertai dengan penurunan bilangan oksidasi. Reaksi oksidasi dan reaksi reduksi umumnya terjadi secara bersamaan dalam satu reaksi, maka kemudian disebut reaksi redoks.
Pengoksidasi dan Pereduksi
Dalam reaksi redoks terdapat zat-zat yang bertindak sebagai pereduksi (reduktor) dan pengoksidasi (oksidator). Pereduksi atau reduktor adalah zat yang dalam reaksi redoks tersebut menyebabkan zat lain mengalami reduksi. Dalam hal ini pereduksi mengalami oksidasi. Pengoksidasi atau oksidator adalah zat yang dalam reaksi redoks tersebut menyebabkan zat lain mengalami oksidasi. Dalam hal ini pengoksidasi mengalami reduksi.
Dalam reaksi di atas, Fe bertindak sebagai pereduksi dan HCl sebagai pengoksidasi, sedangkan FeCl2 merupakan hasil oksidasi dan gas H2 hasil reduksi. Atom klorin dalam reaksi ini tidak mengalami oksidasi maupun redukasi.
Apabila dalam reaksi tersebut zat mengoksidasi atau meredukasi dirinya sendiri maka peristiwanya disebut reaksi otoredoksi
Tata Nama Senyawa
Salah satu manfaat bilangan oksidasi adalah untuk memberikan nama suatu senyawa yang bisa membentuk beberapa senyawa dengan unsur lain. Sebagai contoh, besi dapat membentuk dua macam senyawa dengan oksigen, yaitu FeO dan Fe2O3. Untuk pemberian nama kedua senyawa tersebut kakan mengalami kesulitan bila tidak memperhatikan bilangan oksidasinya, sebab keduanya merupakan senyawa yang bernama oksida. Untuk mengatasi hal tersebut bilangan oksidasi besi dicantumkan dalam pemberian nama sehingga mudah dibedakan. Kedua nama senyawa tersebut, yaitu:
FeO : besi (II) oksida
Fe2O3 : besi (III) oksida
Jadi untuk unsur logam yang dapat membentuk senyawa dengan lebih dari satu bilangan oksidasi, maka pada penamaan bilangan oksidasinya disertakan setelah nama logam tersebut dan diletakkan dalam tanda kurung ().