Redoks dan Elektrokimia, Materi Kimia Kelas 12 yang Penting di UTBK

Halo, Sobat SimulasiKu! Bagi kamu yang akan mengambil paket Saintek untuk UTBK nanti, sudah sejauh mana, nih, pemahamanmu mengenai materi redoks dan elektrokimia? Materi Kimia kelas 12 yang satu ini adalah salah satu materi yang sering muncul di UTBK, lo.

Untuk itu, kali ini SimulasiKu akan membahasnya, mulai dari konsep dan penyetaraan reaksi redoks, sel volta dan elektrolisis, hingga aplikasinya. Yuk, simak pembahasannya berikut ini!

1. Konsep Reaksi Redoks

reaksi redoks dan elektrokimia
Pembakaran adalah reaksi redoks yang melibatkan oksigen

Hal paling awal yang harus kamu pahami dalam materi redoks dan elektrokimia adalah konsep reaksi reduksi oksidasi (redoks). Secara umum, ada tiga konsep yang bisa menjelaskan reaksi redoks, yaitu berdasarkan: 

  • Pengikatan dan pelepasan oksigen
  • Perpindahan (transfer) elektron
  • Perubahan bilangan oksidasi (biloks)

Konsep pertama adalah berdasarkan pengikatan dan pelepasan oksigen. Menurut konsep ini, reduksi adalah reaksi pelepasan oksigen, sedangkan oksidasi adalah reaksi pengikatan oksigen. Adapun, reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi dan oksidator adalah zat yang mengalami reduksi.

Namun, bagaimana dengan reaksi yang tidak melibatkan atom oksigen? Keterbatasan tersebut menyebabkan munculnya konsep kedua. Berdasarkan perpindahan elektron, reduksi adalah reaksi penangkapan elektron, sedangkan oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron. Konsep reaksi redoks yang melibatkan perpindahan elektron ini hanya bisa terjadi pada senyawa ionik, sedangkan senyawa kovalen tidak. 

Oleh karena itu, muncul konsep redoks yang ketiga, yaitu berdasarkan perubahan biloks. Bilangan oksidasi adalah muatan positif dan negatif pada suatu atom. Berdasarkan konsep ini, reduksi adalah reaksi yang mengalami penurunan biloks, sedangkan oksidasi adalah reaksi yang mengalami kenaikan biloks.

Baca juga: 7 Rekomendasi Jurusan yang Cocok untuk Introvert, Apa Saja?

2. Penyetaraan Reaksi Redoks

reaksi redoks
Reaksi redoks terdiri dari reduksi dan oksidasi

Ada dua metode penyetaraan reaksi redoks, yaitu melalui metode perubahan biloks dan metode setengah reaksi. Berikut merupakan langkah dari masing-masing metode:

a. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi

  • Setarakan atom-atom yang mengalami perubahan biloks.
  • Tentukan biloks unsur-unsur tersebut dan tentukan perubahannya.
  • Samakan kedua perubahan biloks.
  • Tentukan jumlah muatan di ruas kiri dan kanan.
  • Samakan muatan dengan cara menambahkan ion H+ sebanyak perbedaan muatan untuk suasana asam dan menambahkan ion OH untuk suasana basa.
  • Samakan atom hidrogen di ruas kiri dan kanan dengan cara menambahkan H2O.

b. Metode Setengah Reaksi

  • Tuliskan persamaan setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi.
  • Setarakan unsur-unsur yang mengalami perubahan biloks.
  • Tambahkan molekul H2O pada senyawa yang kekurangan atom O jika suasana asam dan pada senyawa yang kelebihan atom O jika suasana basa.
  • Setarakan atom hidrogen dengan ion H+ jika suasana asam atau dengan ion OH jika suasana basa.
  • Setarakan muatan dengan penambahan elektron.
  • Jumlahkan kedua persamaan setengah reaksi dengan menyamakan elektron.

Baca juga: Kloning DNA, Penerapan Bioteknologi Modern Paling Fenomenal

3. Sel Volta

sel galvani dalam reaksi redoks dan elektrokimia
Ciri khas sel galvani adalah adanya jembatan garam sebagai penghubung

Materi redoks dan elektrokimia juga mengenal yang namanya sel elektrokimia. Sel elektrokimia terbagi menjadi dua, yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Sel volta atau sel galvani merupakan sel elektrokimia yang mengubah energi kimia dari reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Prinsip kerja sel volta adalah aliran elektron dari anode ke katode melalui rangkaian luar. Secara umum, sel volta tersusun dari:

  • Anode, elektrode (-) tempat terjadinya reaksi oksidasi.
  • Katode, elektrode (+) tempat terjadinya reaksi reduksi.
  • Elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan listrik.
  • Rangkaian luar, berupa kawat konduktor yang menghubungkan anode dengan katode.
  • Jembatan garam, yaitu rangkaian dalam yang terdiri dari larutan garam. 

Notasi sel volta biasa ditulis dalam bentuk:

Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)

Elektrode anode terletak di paling kiri, sedangkan katode paling kanan. Tanda | adalah batas untuk memisahkan fase yang berbeda dan tanda || menunjukkan jembatan garam. Suatu reaksi berlangsung spontan bila nilai potensial sel (E°sel) bernilai positif. Adapun, rumus untuk menghitung nilai E°sel adalah sebagai berikut:

E° sel = E° reduksi – E° oksidasi

Dalam sel volta, dikenal juga istilah deret volta, yaitu deret elektrokimia yang menunjukkan urutan potensial elektrode standar dari suatu unsur. Dari kiri ke kanan, reaktivitas unsur logam dan sifat reduktor semakin berkurang, sedangkan sifat oksidator semakin bertambah.

Baca juga: 6 Jurusan Kuliah IPA yang Menjamin Masa Depan untuk Perempuan, Apa Saja?

4. Sel Elektrolisis

sel elektrolisis
Model sel elektrolisis

Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menggunakan energi listrik untuk menjalankan reaksi redoks tidak spontan. Secara umum, sel elektrolisis tersusun dari:

  • Sumber listrik yang menyuplai arus searah (dc), misalnya baterai.
  • Anode, elektrode (+) tempat terjadinya reaksi oksidasi.
  • Katode, elektrode (-) tempat terjadinya reaksi reduksi.
  • Elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan listrik.

Pada sel elektrolisis, ada beberapa aturan khusus untuk setiap reaksi yang terjadi, baik reaksi di katode maupun anode.

a. Reaksi di katode 

Pada katode, terjadi reduksi dan reaksinya bergantung pada jenis kation.

  • Jika kation merupakan logam aktif (golongan IA, IIA, Al, dan Mn), maka terjadi reduksi air:

2H2O(l) +2e → H2(g) + 2OH(aq)

  • Jika kation bukan logam aktif, maka reaksi reduksinya sebagai berikut:

2H+(aq) + 2e → H2(g)

Lx+(aq) + xe → L(s)

b. Reaksi di anode 

Pada anode, reaksi yang terjadi bergantung pada jenis anode dan anion.

  • Jika anode inert (Pt, Au, C) dan anionnya merupakan sisa asam oksidasi (seperti SO42- atau NO3), maka terjadi oksidasi air:

2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e

  • Jika anode inert dan anionnya merupakan sisa asam lain (seperti Cl, Br, I) atau OH, maka reaksi oksidasi yang terjadi:

2Cl(aq) → Cl2(g) + 2e

4OH(aq) → 2H2O(l) + O2(g) + 4e

  • Jika anode bukan inert, maka reaksi oksidasinya sebagai berikut:

M(s) → My+(aq) + ye

5. Aplikasi Sel Elektrokimia

sel elektrokimia
Baterai adalah salah satu aplikasi sel elektrokimia

Perlu Sobat tahu, reaksi redoks dan elektrokimia juga bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Sel volta dapat berperan sebagai sel bahan bakar, baterai (sel kering), maupun aki (sel basah). 

Sementara itu, penggunaan sel elektrolisis, antara lain untuk memproduksi suatu zat dan pemurnian logam. Prinsip pemurnian logam, yaitu logam kotor sebagai anode dan logam murni sebagai katode. Tak hanya itu, sel elektrolisis juga berperan penting dalam proses penyepuhan (electroplating), di mana logam yang akan disepuh berfungsi sebagai katode dan logam penyepuh sebagai anode.

Nah, itulah penjelasan seputar materi redoks dan elektrokimia. Bagaimana? Apakah kamu sudah semakin paham dengan materi yang satu ini? Kamu juga bisa melihat materi lainnya melalui video pembelajaran yang SimulasiKu sediakan, lo. Selain itu, ada juga bimbel intensif UTBK dan try out online yang bisa kamu ikuti setiap minggunya. Yuk, cek sekarang juga!

Editor: Arin Khurota

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Contact Us