Pengertian Redoks: Reaksi Reduksi dan Oksidasi

Reaksi redoks adalah istilah yang merujuk pada kombinasi reaksi reduksi dan oksidasi dalam proses elektrokimia. Secara sederhana, redoks menggambarkan perubahan bilangan oksidasi atom-atom dalam suatu reaksi kimia. Reaksi redoks dapat berupa proses sederhana seperti pembakaran karbon menjadi karbon dioksida, atau proses yang lebih kompleks seperti reaksi oksidasi gula dalam tubuh manusia melalui transfer elektron.
Istilah redoks berasal dari dua konsep: reduksi dan oksidasi.

Reduksi adalah proses penangkapan elektron oleh molekul, atom, atau ion, yang ditandai dengan penurunan bilangan oksidasi. Sedangkan Oksidasi merupakan proses pelepasan elektron oleh molekul, atom, atau ion. Umumnya, oksidasi didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi suatu zat. Meski transfer elektron tidak selalu terjadi, perubahan bilangan oksidasi menjadi dasar utama dalam mendefinisikan reaksi oksidasi dan reduksi. Banyak reaksi yang dianggap redoks, meskipun tidak melibatkan transfer elektron langsung, seperti reaksi yang melibatkan ikatan kovalen.

Pengertian Reduksi

Reduksi adalah proses di mana suatu zat menangkap elektron atau mengalami penurunan bilangan oksidasi. Dalam reaksi ini, zat yang berperan sebagai reduktor akan mendonorkan elektronnya kepada zat lain. Proses ini sering kali disamakan dengan kehilangan oksigen oleh zat tertentu. Contoh umum dari reaksi reduksi adalah pelarutan logam dengan asam atau proses yang terjadi dalam tubuh manusia saat respirasi seluler.

Pengertian Oksidasi

Oksidasi adalah kebalikan dari reduksi, di mana suatu zat mengalami pelepasan elektron dan bilangan oksidasinya meningkat. Proses ini sering kali melibatkan penggabungan zat dengan oksigen, seperti pembakaran kayu atau oksidasi besi yang menyebabkan karat. Dalam konteks kimia, oksidasi tidak selalu terkait dengan penambahan oksigen, tetapi juga bisa merujuk pada hilangnya elektron dari suatu zat.

Konsep Redoks dalam Kimia

Reaksi redoks adalah komponen penting dalam berbagai proses kimia dan biologis. Pengembangan teori redoks menghasilkan tiga konsep utama:

1. Teori Klasik:

   Oksidasi diartikan sebagai penambahan oksigen dan reduksi sebagai pelepasan oksigen. Pada awalnya, oksidasi diartikan sebagai proses penambahan oksigen dalam suatu reaksi kimia. Teori ini muncul ketika oksigen ditemukan sebagai elemen penting dalam banyak reaksi kimia, seperti pembakaran dan proses korosi logam. Dalam teori klasik, oksidasi terjadi ketika suatu zat bereaksi dengan oksigen, sementara reduksi diartikan sebagai proses pelepasan oksigen dari suatu zat.

   Sebagai contoh, dalam reaksi pembakaran karbon dengan oksigen: C + O₂ → CO₂ ​ Karbon mengalami oksidasi karena mengikat oksigen dan membentuk karbon dioksida. Reduksi, dalam konteks ini, berarti pelepasan oksigen dari senyawa tertentu. Misalnya, ketika oksida logam dipanaskan dengan karbon, oksigen dilepaskan, dan logam murni dihasilkan.
   Meskipun teori klasik ini cukup sederhana dan berlaku untuk banyak reaksi, konsep ini tidak selalu mencakup semua jenis reaksi kimia. Sebagai contoh, banyak reaksi oksidasi-reduksi (redoks) yang tidak melibatkan oksigen secara langsung.

2. Teori Modern:

   Oksidasi adalah hilangnya elektron, sementara reduksi adalah penambahan elektron. Hal ini menjelaskan bagaimana suatu zat dapat menjadi lebih positif atau negatif setelah bereaksi. Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan, teori modern tentang oksidasi dan reduksi diperkenalkan, yang menjelaskan proses ini dalam hal perpindahan elektron. Teori modern mendefinisikan oksidasi sebagai proses hilangnya elektron dari suatu atom, ion, atau molekul, sedangkan reduksi adalah proses penambahan elektron.
   Dalam konteks ini, oksidasi menyebabkan suatu zat menjadi lebih positif karena kehilangan elektron yang bermuatan negatif. Sebaliknya, reduksi menyebabkan suatu zat menjadi lebih negatif karena menerima elektron. Teori ini sangat membantu dalam memahami reaksi redoks yang tidak melibatkan oksigen, seperti reaksi logam dengan larutan asam, reaksi elektrokimia dalam baterai, atau dalam metabolisme di dalam sel.

   Sebagai contoh, reaksi antara natrium (Na) dan klorin (C1) untuk membentuk natrium klorida (NaCl): Na → Na⁺ + e¯ (oksidasi) Cl₂ + 2e¯ → 2Cl¯ (reduksi).
   Dalam reaksi ini, natrium kehilangan satu elektron (oksidasi) dan klorin menerima elektron (reduksi), membentuk Na⁺ dan Cl⁻ yang saling berikatan membentuk NaCl. Teori modern memberikan pemahaman yang lebih universal tentang reaksi oksidasi-reduksi dan dapat diterapkan pada banyak proses kimia yang melibatkan perpindahan elektron.

3. Konsep Bilangan Oksidasi:

   Reaksi redoks didasarkan pada perubahan bilangan oksidasi. Dalam kimia, ada delapan aturan utama yang perlu dipahami saat menentukan bilangan oksidasi suatu atom. Berikut adalah beberapa aturan penting tersebut:

   • Bilangan Oksidasi Unsur Bebas dalam Bentuk Atom dan Molekul

     Unsur-unsur dalam keadaan bebas, baik dalam bentuk atom maupun molekul, memiliki bilangan oksidasi 0. Contoh atom bebas adalah C, Ca, Cu, Na, Fe, Al, dan Ne yang semuanya memiliki bilangan oksidasi 0. Sedangkan untuk molekul, contoh seperti H₂, O₂, Cl₂, P₄, dan S₈ juga memiliki bilangan oksidasi 0.

   • Bilangan Oksidasi Ion Monoatom dan Poliatom

     Bilangan oksidasi suatu ion monoatom sebanding dengan muatan ionnya. Sebagai contoh, bilangan oksidasi Na⁺, Mg²⁺, dan Al³⁺ berturut-turut adalah +1, +2, dan +3. Sedangkan untuk ion poliatom seperti NH₄⁺, SO₄²⁻, dan PO₄³⁻, bilangan oksidasinya berturut-turut adalah +1, -2, dan -3.

   • Bilangan Oksidasi Unsur pada Golongan IA, IIA, dan IIIA

     Bilangan oksidasi unsur-unsur pada golongan IA selalu +1, contohnya Na dalam NaCl. Pada golongan IIA, bilangan oksidasi unsur-unsurnya selalu +2, seperti Mg dalam MgSO₂. Sementara itu, unsur-unsur pada golongan IIIA memiliki bilangan oksidasi +3, contohnya Al dalam Al₂O₃.

   • Bilangan Oksidasi Unsur pada Golongan Transisi (Golongan B)

     Unsur-unsur transisi seringkali memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi. Misalnya, Cu dapat memiliki bilangan oksidasi +1 dan +2, sementara Au memiliki bilangan oksidasi +1 dan +3, serta Sn memiliki bilangan oksidasi +3 dan +4.

   • Jumlah Bilangan Oksidasi dalam Ion

     Jumlah total bilangan oksidasi unsur-unsur dalam sebuah ion sebanding dengan jumlah muatan ion tersebut. Sebagai contoh, dalam NH₄⁺, total bilangan oksidasi adalah +1.

   • Jumlah Bilangan Oksidasi dalam Senyawa Netral

     Untuk senyawa yang netral, jumlah bilangan oksidasi seluruh unsur yang ada harus sama dengan 0. Contohnya, dalam H₂O, jumlah bilangan oksidasi unsur-unsurnya adalah 0.

   • Bilangan Oksidasi Hidrogen (H)

     Bilangan oksidasi hidrogen bervariasi tergantung pada jenis unsur yang diikatnya. Jika hidrogen berikatan dengan logam, bilangan oksidasinya adalah -1. Namun, jika hidrogen berikatan dengan non-logam, bilangan oksidasinya adalah +1. Contoh, dalam AlH₃, bilangan oksidasi H adalah -1.

   • Bilangan Oksidasi Oksigen (O)

     Bilangan oksidasi oksigen biasanya -2, kecuali dalam senyawa peroksida di mana oksigen memiliki bilangan oksidasi -1. Sebagai contoh, bilangan oksidasi O dalam BaO₂ adalah -1.

Dengan memahami ketiga teori tersebut, kita dapat mengklasifikasikan berbagai jenis reaksi redoks berdasarkan perubahan bilangan oksidasi serta transfer elektron yang terjadi. Reaksi ini banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, mulai dari industri kimia hingga proses biologis dalam tubuh manusia.