Pengertian Reaksi Redoks dan Elektrokimia beserta Contohnya

Ilustrasi Reaksi Redoks dan Elektrokimia. Unsplash/Michael Glazer.

Reaksi redoks dan elektrokimia merupakan salah satu konsep dasar dalam ilmu kimia yang memiliki peran penting dalam kehidupan. Mulai dari proses metabolisme dalam tubuh hingga kerja baterai, reaksi redoks dan elektrokimia berperan penting.

Pemahaman tentang reaksi redoks dan elektrokimia telah kini berkembang seiring dengan kemajuan ilmu kimia. Seiring berjalannya waktu, para ilmuwan berhasil mengembangkan ilmu elektrokimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dengan aliran listrik.

Daftar isi

Pengertian Reaksi Redoks

Ilustrasi Reaksi Redoks dan Elektrokimia. Unsplash/Kromatografi.

Mengutip dari buku Redoks dan Elektrokimia, Wati Sukmawati, M.Pd, dari laman uhamka.ac.id, dalam setiap fenomena yang ditemukan di alam setiap terjadi peristiwa reduksi dan peristiwa oksidasi, kedua peristiwa tersebut biasa kita sebut dengan istilah redoks.

Peristiwa redoks merupakan peristiwa yang didalamnya terjadi dua jenis reaksi yaitu reduksi dan oksidasi. Konsep redoks dijelaskan dengan berbagai sudut pandang. Diantaranya dilihat dari serah terima oksigen, naik turunnya bilangan oksidasi, dan serah terima elektron.

Terdapat dua bagian penting dalam setiap reaksi redoks, yaitu sebagai berikut:

Oksidasi: Proses di mana suatu atom, ion, atau molekul kehilangan elektron. Zat yang mengalami oksidasi disebut agen pereduksi atau reduktor.
Reduksi: Proses di mana suatu atom, ion, atau molekul menerima elektron. Zat yang mengalami reduksi disebut agen pengoksidasi atau oksidator.

Jadi, dalam reaksi redoks, selalu terjadi pasangan oksidasi-reduksi. Zat yang satu mengalami oksidasi (melepas elektron), sedangkan zat yang lain mengalami reduksi (menerima elektron).

Selain itu, reaksi redoks memiliki beberapa ciri khas yang membedakannya dengan jenis reaksi kimia lainnya. Berikut adalah penjelasan lengkapnya:

1. Perubahan Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi adalah muatan yang seolah-olah dimiliki oleh suatu atom dalam suatu senyawa jika semua elektron ikatan dianggap sepenuhnya dimiliki oleh atom yang lebih elektronegatif.

Dalam reaksi redoks, bilangan oksidasi atom-atom yang terlibat akan berubah. Atom yang mengalami oksidasi akan mengalami kenaikan bilangan oksidasi, sedangkan atom yang mengalami reduksi akan mengalami penurunan bilangan oksidasi.

2. Perpindahan Elektron

Inti dari reaksi redoks adalah perpindahan elektron dari satu spesies kimia ke spesies kimia lainnya. Atom yang mengalami oksidasi akan melepaskan elektron, sedangkan atom yang mengalami reduksi akan menerima elektron.

Perpindahan elektron ini dapat terjadi secara langsung atau melalui perantara.

3. Terjadi Pasangan Oksidasi-Reduksi

Dalam setiap reaksi redoks, selalu terdapat pasangan oksidasi-reduksi. Zat yang mengalami oksidasi disebut agen pereduksi atau reduktor, sedangkan zat yang mengalami reduksi disebut agen pengoksidasi atau oksidator.

4. Seringkali Diikuti Perubahan Sifat Fisik

Reaksi redoks seringkali disertai dengan perubahan warna, pembentukan endapan, atau pelepasan gas. Perubahan-perubahan ini dapat digunakan sebagai indikasi terjadinya reaksi redoks.

5. Melibatkan Berbagai Jenis Reaksi

Penjelasan: Reaksi redoks dapat melibatkan berbagai jenis reaksi kimia lainnya, seperti reaksi penggabungan, penguraian, pertukaran tunggal, dan pertukaran ganda.

Reaksi pembakaran adalah contoh reaksi redoks yang juga merupakan reaksi penggabungan.

Mengutip dari laman almaata.ac.id, terdapat konsep bilangan oksidasi, konsep ini sangat penting dalam memahami reaksi redoks, di mana terjadi perpindahan elektron. Untuk memahaminya, berikut aturan-aturan dalam menetapkan bilangan oksidasi:

Unsur dalam keadaan bebas memiliki bilangan oksidasi O (misalnya, H2, O2, Na).
Ion monoatom dan poliatom memiliki bilangan oksidasi sesuai muatan ionnya (misalnya, Na+ adalah +1, SO42- adalah -2).
Unsur golongan IA, IIA, dan IIIA memiliki bilangan oksidasi sesuai kelompoknya (misalnya, Na dalam NaCl adalah +1, Mg dalam MgSO2 adalah +2).
Golongan transisi memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi (misalnya, Cu bisa +1 atau +2).
Jumlah total bilangan oksidasi dalam ion sama dengan muatannya (misalnya, NH4+ adalah +1).
Total bilangan oksidasi dalam senyawa adalah O (misalnya, H2O).
Bilangan oksidasi hidrogen bergantung pada ikatan dengan logam atau non-logam (misalnya, H dalam AlH3 adalah -1).
Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa peroksida adalah -1, dan dalam senyawa non-peroksida adalah -2 (misalnya, BaO2 adalah -1).

Pengertian Elektrokimia

Ilustrasi Reaksi Redoks dan Elektrokimia. Unsplash/Kromatografi.

Mengutip dari buku Sel Elektrokimia: Karakteristik dan Aplikasi, Muhammad Ridwan Harahap, elektrokimia merupakan ilmu kimia yang mempelajari tentang perpindahan elektron yang terjadi pada sebuah media pengantar listrik (elektroda).

Elektroda terdiri dari elektroda positif dan elektroda negatif. Hal ini disebabkan karena elektroda tersebut akan dialiri oleh arus listrik sebagai sumber energi dalam pertukaran elektron. Konsep elektrokimia didasari oleh reaksi redoks dan larutan elektrolit.

Pada reaksi reduksi terjadi peristiwa penangkapan elektron sedangkan reaksi oksidasi merupakan peristiwa pelepasan elektron yang terjadi pada media pengantar pada sel elektrokimia.

Proses elektrokimia membutuhkan media pengantar sebagai tempat terjadinya serah terima elektron dalam suatu sistem reaksi yang dinamakan larutan.

Larutan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian yaitu larutan elektrolit kuat, larutan elektrolit lemah dan larutan bukan elektrolit .

Larutan elektrolit kuat merupakan larutan yang mengandung ion-ion terlarut yang dapat mengantarkan arus listrik sangat baik sehingga proses serah terima elektron berlangsung cepat dan energi yang dihasilkan relatif besar.

Sedangkan larutan elektrolit lemah merupakan larutan yang mengandung ion-ion terlarut cenderung terionisasi sebagian sehingga dalam proses serah terima elektron relatif lambat dan energi yang dihasilkan kecil. Namun demikian proses elektrokimia tetap terjadi.

Untuk larutan bukan elektrolit, proses serah terima elektron tidak terjadi. Pada proses elektrokimia tidak terlepas dari logam yang dicelupkan pada larutan disebut elektroda. Terdiri dari katoda dan anoda.

Sel elektrokimia terdiri dari sel volta dan sel elektrolisis. Walaupun masing-masing sel sama-sama akan mengalami proses kimia tetapi terdapat perbedaan yang sangat besar sebagai berikut :

1. Sel Volta

Sel Volta merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan energi listrik diperoleh dari reaksi kimia yang berlangsung spontan.

Pada sel Volta anoda adalah kutub negatif dan katoda kutub positif. Anoda dan katoda akan dicelupkan kedalam larutan elektrolit yang terhubung oleh jembatan garam.

Jembatan garam memiliki fungsi sebagai pemberi suasana netral (grounding) dari kedua larutan yang menghasilkan listrik.

Dikarenakan listrik yang dihasilkan harus melalui reaksi kimia yang spontan maka pemilihan dari larutan elektrolit harus mengikuti kaedah deret volta. Deret volta disusun berdasarkan daya oksidasi dan reduksi dari masing-masing logam.

2. Sel Elektrolisis

Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang menggunakan sumber energi listrik untuk mengubah reaksi kimia yang terjadi. Pada sel elektrolisis katoda memiliki muatan negatif sedangkan anoda memiliki muatan positif.

Sesuai dengan prinsip kerja arus listrik. Terdiri dari zat yang dapat mengalami proses ionisasi, elektrode dan sumber listrik (baterai). Listrik dialirkan dari kutub negatif dari baterai ke katoda yang bermuatan negatif.

Larutan akan mengalami ionisasi menjadi kation dan anion. Kation di katoda akan mengalami reduksi sedangkan di anoda akan mengalami oksidasi.

Salah satu aplikasi dari sel elektrolisis yaitu penyepuhan logam emas dengan menggunakan larutan elektrolit yang mengandung unsur emas (Au). Hal ini dilakukan untuk melapisi kembali perhiasan yang kadar emasnya sudah berkurang.

Contoh Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Ilustrasi Reaksi Redoks dan Elektrokimia. Unsplash/Julia Koblits.

Setelah memahami pengertiannya, terdapat beberapa contoh reaksi redoks dan elektrokimia yang sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari:

1. Contoh Reaksi Redoks

Perkaratan: Besi (Fe) bereaksi dengan oksigen (O₂) dari udara membentuk karat (Fe₂O₃). Dalam reaksi ini, besi kehilangan elektron (teroksidasi) dan oksigen menerima elektron (tereduksi).
Pembakaran: Pembakaran bahan bakar seperti bensin atau gas alam melibatkan reaksi antara bahan bakar (hidrokarbon) dengan oksigen. Bahan bakar teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air, sementara oksigen tereduksi.
Baterai: Dalam baterai, terjadi reaksi redoks yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Misalnya, pada baterai seng-karbon, seng (Zn) teroksidasi dan ion amonium (NH₄⁺) tereduksi.
Fotosintesis: Tumbuhan hijau menggunakan energi matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi glukosa dan oksigen. Dalam proses ini, karbon dioksida tereduksi dan air teroksidasi.
Redoks dalam Biologi: Respirasi seluler dalam tubuh manusia mengoksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan melepaskan energi. Reaksi: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + energi

2. Contoh Elektrokimia

Reaksi elektrokimia adalah reaksi redoks yang melibatkan aliran listrik. Reaksi ini terjadi dalam sel elektrokimia, seperti baterai dan sel elektrolisis. Berikut contonya:

Baterai: Baterai adalah contoh sel elektrokimia. Reaksi redoks yang terjadi di dalam baterai menghasilkan arus listrik.
Sel Elektrolisis: Sel elektrolisis digunakan untuk menguraikan senyawa menjadi unsur-unsurnya dengan menggunakan arus listrik. Contohnya, elektrolisis air menghasilkan gas hidrogen dan oksigen.
Pelapisan Logam: Proses pelapisan logam dengan logam lain (misalnya, pelapisan besi dengan seng untuk mencegah karat) juga merupakan contoh reaksi elektrokimia.

Demikian pengertian reaksi redoks dan elektrokimia beserta contohnya. (HEN)