Anda telah melihat hal itu terjadi. Sebuah logam bersinar, berubah menjadi hitam, dan berubah wujud. Itu bukan hanya panas. Ini adalah aksi chemistry. Secara khusus, ini adalah reaksi redoks, di mana suatu zat kehilangan elektron dan zat lain mengambilnya. Tidak ada sihir yang terlibat. Hanya pertukaran partikel bermuatan yang sangat spesifik.
Jika Anda ingin memahami mengapa karat terbentuk, bagaimana baterai memberi daya pada ponsel Anda, atau mengapa tisu antiseptik membunuh kuman, Anda harus melihat transfer elektron. Dalam setiap proses redoks, setidaknya satu zat teroksidasi sementara zat lainnya tereduksi. Spesies yang teroksidasi melepaskan elektron. Spesies tereduksi menerima mereka. Pergeseran ini mengubah bilangan oksidasi atom-atom yang terlibat.
Cara mengenali pencuri elektron dan donor
Tidak semua reaksi kimia merupakan peristiwa redoks. Namun ketika elektron bergerak, Anda dapat mengidentifikasi dua peran berbeda.
- Agen pengoksidasi : Ini adalah pencuri elektron. Ia menerima elektron, menyebabkan bilangan oksidasinya sendiri turun. Ini biasanya merupakan unsur atau senyawa yang sangat elektronegatif. Pikirkan oksigen (O), yodium (I), bromin (Br), atau bahan kimia berat seperti kalium permanganat (KMnO4), kalium klorat (KClO3), dan kalium dikromat (K2Cr2O7).
- Agen pereduksi : Ini adalah donornya. Ia melepaskan elektron, yang meningkatkan bilangan oksidasinya. Ini cenderung merupakan spesies yang kurang elektronegatif seperti besi(II) (Fe2+), besi(III) (Fe3+), natrium (Na), atau magnesium (Mg).
Mengapa ini penting? Karena identitas agen tersebut memprediksi bagaimana reaksi akan berlangsung. Anda tidak dapat memiliki yang satu tanpa yang lain. Yang satu naik, yang satu turun.
Membagi reaksi menjadi dua bagian
Ahli kimia tidak hanya melihat gambaran besarnya. Mereka membagi reaksi redoks menjadi dua bagian terpisah yang disebut setengah reaksi: bagian oksidasi dan bagian reduksi. Hal ini membuat penyeimbangan persamaan dan prediksi hasil menjadi lebih mudah.
Ambil contoh pembentukan tembaga(II) oksida, yang juga dikenal sebagai oksida tembaga, sebagai contoh nyata. Ketika tembaga bereaksi dengan oksigen, atom tembaga kehilangan elektron. Atom oksigen memperolehnya. Hasilnya adalah senyawa yang stabil, namun perjalanannya murni tentang pergerakan elektron.
“Zat yang teroksidasi menyediakan elektron, sedangkan zat yang tereduksi menerimanya.”
Aturan sederhana ini berlaku baik Anda menganalisis sel baterai kecil atau pabrik peleburan industri besar. Atom tidak peduli dengan skalanya. Mereka hanya peduli pada keseimbangan biaya. Dan keseimbangan itu menentukan segalanya mulai dari stabilitas material hingga pelepasan energi.
Mengapa tembaga berubah menjadi hijau dan karat sebenarnya memakan besi
Reaksi oksida tembaga bukan hanya diagram buku teks. Ini adalah tanda nyata bahwa elektron sedang bergerak. Ketika tembaga bertemu oksigen, ia melepaskan dua elektron. Tembaga menjadi Cu2+. Oksigen menangkap elektron tersebut menjadi O2-.
Pertukaran itu menentukan keseluruhan proses. Tembaga merupakan zat pereduksi karena bilangan oksidasinya meningkat. Oksigen merupakan zat pengoksidasi karena keadaannya menurun. Atom melakukan ini untuk mencapai keadaan stabil, mirip dengan gas mulia. Mereka memperoleh atau kehilangan elektron berdasarkan keelektronegatifannya.
Anda melihat ini di mana-mana. Besi berkarat. Makanan merusak metabolisme Anda. Bahan bakar terbakar di mesin. Baterai bekerja melalui sel elektrokimia. Di sel-sel itu, oksidasi terjadi di anoda. Reduksi terjadi di katoda.
Bagaimana sebenarnya perilaku reaksi redoks yang berbeda-beda
Reaksi redoks bervariasi berdasarkan kecepatan dan bahan kimia spesifik yang terlibat. Empat jenis menonjol.
Oksidasi logam
Ini lambat. Seringkali sangat lambat. Logam seperti besi, tembaga, aluminium, atau seng bereaksi dengan air dan oksigen seiring waktu. Logam kehilangan elektron. Oksigen menerimanya.
– Tembaga membentuk CuO.
– Besi membentuk Fe2O3.
Inilah sebabnya mengapa pipa-pipa tua terlihat kotor atau patung-patungnya berubah menjadi hijau.
Pembakaran
Ini cepat. Bahkan berbahaya. Pembakaran melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan cahaya. Pembakaran bahan bakar dengan oksigen adalah contoh klasiknya. Kecepatannya membuatnya berguna untuk mesin dan menakut-nakuti jika terjadi kebakaran di dapur.
Reaksi perpindahan ganda
Di sini, satu atom bertukar tempat dengan atom lain di dalam molekul. Atom pertama teroksidasi untuk bergabung dengan molekul. Atom aslinya mengecil dan pergi.
Ambil seng yang bereaksi dengan tembaga sulfat (CuSO4). Mitra pertukaran seng dan tembaga. Seng mengambil ion sulfat.
Reaksi disproporsionasi
Disebut juga anolisis atau dismutasi. Satu unsur teroksidasi dan tereduksi secara bersamaan. Ini terjadi ketika suatu unsur dapat berada dalam tiga atau lebih bilangan oksidasi.
– Nitrogen
– Belerang
– Fosfor
– Mangan
Unsur-unsur ini secara kimia adalah bunglon.
Contoh nyata transfer elektron
Mari kita lihat mekanismenya.
Seng dan tembaga sulfat
Masukkan seng ke dalam larutan tembaga sulfat. Seng melepaskan dua elektron. Itu teroksidasi. Ini bertindak sebagai agen pereduksi.
Tembaga menerima dua elektron itu. Ini mengurangi. Ini bertindak sebagai agen pengoksidasi.
Seng menggantikan tembaga untuk berikatan dengan gugus sulfat (SO42-). Sulfat adalah garam yang berasal dari asam sulfat. Tembaga membutuhkan dua elektron tersebut untuk keluar dari larutan. Itulah sebabnya reaksi terjadi.
Natrium dan klorin
Natrium (Na) dan gas klor (Cl2) bereaksi menghasilkan natrium klorida (NaCl).
Natrium kehilangan satu elektron. Bilangan oksidasinya menjadi +1.
Klorin memperoleh elektron itu. Statusnya menjadi -1.
Mereka terikat. Anda mendapatkan garam meja. Bahan-bahan sederhana dan mematikan. Hasil yang stabil.
Oksidasi Besi(III)
Besi dapat teroksidasi menjadi +2 atau +3. Besi (III) adalah keadaan yang lebih tinggi.
Besi melepaskan tiga elektron. menjadi Fe3+.
Oksigen membutuhkan dua elektron. Menjadi O2-.
Perhitungannya rumit. Tiga elektron dari besi, dua dibutuhkan oleh oksigen. Anda memerlukan dua atom besi dan tiga atom oksigen untuk menyeimbangkan transfer. Itu membentuk besi(III) oksida. Karat pada pintu mobil Anda adalah solusi ketidakseimbangan ini.
