Saat mempelajari bidang elektrokimia, penyebutan istilah bilangan oksidasi menjadi sangat penting dalam menganalisa suatu ciri reaksi kimia. Bilangan oksidasi dapat menunjukkan elektron yang terlibat dalam suatu reaksi elektrokimia.
Oleh karena alasan itulah maka dalam bilangan oksidasi ini juga memiliki peran penting dalam penamaan suatu senyawa kimia. Dalam memberi bilangan oksidasi suatu jenis partikel atom dalam senyawa ataupun ion ternyata ada aturan yang harus dipenuhi.
Bilangan Oksidasi
Bilangan oksidasi sangat berkaitan dengan reaksi reduksi oksidasi atau reaksi redoks dimana dalam reaksi ini terdapat transfer elektron sehingga memungkinkan salah satu spesi untuk kehilangan elektron ataupun menerima elektron
Jumlah elektron yang terlibat dalam suatu reaksi redoks akan menentukan bentuk reaksi setaranya. Kita juga harus mengetahui elektron tersebut untuk menentukan spesi mana yang mengalami reduksi dan spesi mana yang mengalami oksidasi.
Pengertian Bilangan Oksidasi
Bilangan oksidasi adalah angka hipotesis yang ditetapkan untuk suatu atom ataupun arti ion dalam suatu senyawa untuk menunjukkan jumlah elektron yang dimilikinya. Bilangan oksidasi dapat berupa angka positif, negatif ataupun nol. Meskipun dituliskan dalam bentuk muatan, namun bilangan oksidasi tidak selalu menunjukkan muatan dari molekul tersebut.
Bilangan oksidasi ini akan menentukan peran suatu spesi dalam reaksi redoks dimana spesi tersebut akan mengalami oksidasi dan reduksi. Ketika dalam suatu reaksi spesi tersebut akan mengalami peningkatan bilangan oksidasi dari keadaan awal hingga setelah bereaksi, maka spesi tersebut mengalami oksidasi.
Sedangkan jika suatu spesi mengalami pengurangan bilangan oksidasi dari keadaan awal hingga akhir reaksi, maka spesi tersebut mengalami reduksi.
Hal tersebut juga dapat diartikan bahwa ketika suatu spesi mengalami oksidasi dengan peningkatan bilangan oksidasi, maka spesi tersebut juga mengalami pelepasan elektron. Ataupun saat spesi tersebut mengalami reduksi dengan penurunan bilangan oksidasi, maka spesi tersebut juga menangkap sejumlah elektron.
Sebagai contoh kita akan melihat sebuah atom vanadium. Atom ini dapat membentuk beberapa ciri ion yang berbeda seperti V2+ dan V3+.
Ion tersebut terbentuk dari sebuah logam padat vanadium, maka ion 2+ akan terbentuk dalam keadaan logam teroksidasi melalui pelepasan 2 elektron dalam atom vanadium yang dapat kita lihat dari persamaan reaksi dimana elektron berada di sisi kanan atau produk yang berarti reaksi tersebut melepaskan sebuah elektron.
V → V2+ + 2 e–
Namun ion 3+ juga dapat terbentuk ketika ion V2+ tersebut melepaskan sebuah elektron.
V2+ → V3+ + e–
Kemudian vanadium juga dapat membentuk tingkat oksidasi +4. Hal tersebut bisa tercapai jika vanadium berada ddalam bentuk oksida atau berikatan dengan oksigen.
V3+ + H2O → VO2+ + 2 H+ + e–
Vanadium oksida dengan tingkat oksidasi vanadium +4 ternyata masih dapat mengalami oksidasi lebih lanjut dengan menangkap atom hidrogen kembali. Membentuk vanadium dioksida dengan tingkat oksidasi +5.
VO2+ + H2O → VO2+ + 2 H+ + e–
Contoh lain adalah sulfur yang dapat mengalami reduksi dimana jika kita lihat dalam reaksi berikut, sulfur akan mengalami pengurangan bilangan oksidasi dari 0 menjadi -2. Dalam kondisi ini, sulfur menangkap 2 buah elektron yang dapat dilihat dari persamaan reaksi dimana elektron berada pada sisi kiri.
S + 2 e– → S2-
Berdasarkan contoh tersebut, maka kita dapat menyimpulkan bahwa keadaan teroksidasi akan menunjukkan jumlah elektron yang dilepaskan (jika bilangan oksidasi positif) ataupun ditangkap oleh suatu spesi (jika bilangan oksidasi negatif).
Satu hal yang penting yaitu untuk mengetahui konsep sederhana dalam oksidasi tersebut. Jika kita telah mengetahui keadaan oksidasi suatu spesi saat mengalami reaksi kimia, maka kita dapat dengan mudah menentukan spesi maka yang mengalami oksidasi maupun reduksi.
Aturan Bilangan Oksidasi
Adapun untuk aturan yang dapat dilakukan dalam bilangan oksidasi, antara lain sebagai berikut;
- Bilangan oksidasi untuk sebuah atom adalah 0
Jika kita menemukan sebuah atom bebas dalam spesi suatu reaksi tanpa mengikat apapun, maka suatu atom bebas tersebut memiliki bilangan oksidasi = 0. Sebagai contoh yaitu ketika terdapat Fe dalam suatu reaksi maka bilangan oksidasi Fe adalah 0. Atau misalkan dalam suatu reaksi melibatkan O2 maka oksigen tersebut memiliki bilangan oksidasi 0.
- Bilangan oksidasi untuk sebuah ion monoatomik sesuai muatannya
Ketika dalam sebuah reaksi melibatkan suatu ion monoatomik maka nilai oksidasinya sesuai dengan jumlah muatan ion tersebut. Ion monoatomik adalah ion yang terbentuk dari suatu atom tunggal yang melepaskan atau menerima elektron dengan jumlah tertentu.
Sebagai contoh jika terdapat ion Al3+ maka bilangan oksidasinya adalah +3. Lalu jika terdapat ion Cl– maka bilangan oksidasinya adalah -1. Namun aturan ini tidak berlaku jika ion bukan berada dalam bentuk monoatomik.
- Bilangan oksidasi semua logam golongan 1A adalah +1
Jika kita melihat tabel sistem periodik unsur, maka golongan tersebut berisi atom atom yakni lithium, natrium, kalium, rubidium, cesium, dan fransium. Semua logam tersebut memiliki muatan yang pasti +1 dalam suatu reaksi redoks.
- Bilangan oksidasi semua logam golongan 2 A adalah +2
Logam golongan 2A dalam tabel sistem periodik adalah berilium, magnesium, kalsium, strontium, barium, dan radium. Semua logam tersebut memiliki bilangan oksidasi +2 dalam bentuk senyawa ketika mengalami reaksi redoks.
- Hidrogen memiliki dua kemungkinan bilangan oksidasi
Meskipun termasuk dalam golongan 1A, hidrogen memiliki sedikit pengecualian dibandingkan atom golongan 1A yang lain. Hidrogen akan bermuatan +1 jika berikatan dengan atom non logam. Namun hidrogen akan bermuatan -1 jika berikatan dengan atom logam.
- Oksigen memiliki dua kemungkinan bilangan oksidasi
Oksigen pada umumnya memiliki bilangan oksidasi -2 dalam berbagai bentuk senyawa. Namun terdapat pengecualian jika oksigen berada dalam senyawa peroksida (H2O2), maka bilangan oksidasinya menjadi -1.
- Jumlah bilangan oksidasi senyawa netral adalah 0
Ketika terdapat suatu senyawa sebagai spesi dalam suatu reaksi, maka total bilangan oksidasi dari senyawa tersebut adalah 0. Kita dapat menghitungnya dengan menjumlahkan semua bilangan oksidasi dari masing masing atom penyusun senyawa tersebut dan hasilnya haruslah 0 ketika senyawa tersebut adalah senyawa netral.
- Jumlah bilangan oksidasi senyawa ion poliatomik sesuai muatannya
Jika kita telah membahas tentang bilangan oksidasi ion monoatomik yang sesuai jumlah muatannya. Maka dalam ion poliatomik yang mana adalah sebuah senyawa yang memiliki muatan, akan memiliki jumlah bilangan oksidasi total sesuai muatannya.
Misalnya dalam suatu senyawa ionik ini memiliki muatan +2 maka jika kita menjumlahkan semua bilangan oksidasi dalam atom penyusun senyawa tersebut maka hasilnya harus +2 sesuai dengan muatannya.
Contoh Bilangan Oksidasi Soal dan Pembahasan
Adapun untuk memberikan pemahaman yang lebih, berikut ini adalah contoh soal dan pembahsan dalam bilangan oksidasi, antara lain;
- Tentukan bilangan oksidasi klorin dalam HCl dan NaClO3 Untuk HCl…?
Tahap 1:
Tentukan bilangan oksidasi hidrogen dimana hal ini terdapat dalam aturan bilangan oksidasi bahwa hidrogen memiliki muatan +1.
Tahap 2:
Sesuai dengan aturan bahwa senyawa netral memiliki jumlah bilangan oksidasi adalah 0. Sehingga untuk membuat total bilangan oksidasi senyawa tersebut 0 maka Cl harus memiliki bilangan oksidasi -1. Oleh karena itu bilangan oksidasi Cl dalam HCl adalah -1.
Untuk NaClO2
Tahap 1:
Tentukan bilangan oksidasi Na dimana natrium adalah atom golongan 1A dalam sistem periodik unsur. Sesuai aturan bilangan oksidasi, atom golongan 1A memiliki muatan +1 sehingga Na memiliki bilangan oksidasi +1.
Tahap 2:
Selanjutnya terdapat atom oksigen sehingga bilangan oksidasi atom oksigen dalam senyawa tersebut adalah -2 sesuai dengan aturan. Jika dalam atom tersebut terdapat 2 atom oksigen maka total bilangan oksidasi 2 atom oksigen adalah -4.
Tahap 3:
Karena senyawa tersebut netral maka total bilangan oksidasi haruslah 0. Dengan kita mengetahui bilangan oksidasi Na adalah +1, lalu 2 atom oksigen adalah -4, maka untuk membuatnya bernilai 0 maka bilangan oksidasi Cl adalah +3.
- Tentukan spesi yang mengalami oksidasi maupun reduksi dalam persamaan reaksi berikut. 2 KBr + Cl2 → 2 KCl + Br2
Tahap 1:
Tentukan bilangan oksidasi dari masing masing spesi.
- KBr : K memiliki bilangan oksidasi +1 dan Br -1
- Cl2 : Cl memiliki bilangan oksidasi 0
- KCl : K memiliki bilangan oksidasi +1 sedangkan Cl -1
- Br2 : Br memiliki bilangan oksidasi 0
Tahap 2:
Setelah mengetahui masing masing bilangan oksidasi maka kita dapat menentukan spesi mana yang mengalami reduksi dan oksidasi. Dimana oksidasi terjadi ketika terjadi peningkatan bilangan oksidasi dan reduksi terjadi ketika terjadi penurunan bilangan oksidasi.
Br mengalami peningkatan bilangan oksidai dari -1 dalam senyawa KBr menjadi bilangan oksidasi 0 dalam Br2 sehingga KBr dikatakan mengalami oksidasi. Cl mengalami penurunan bilangan oksidasi dari 0 dalam Cl2 menjadi -1 dalam KCl sehingga KCl mengalami reduksi.
Demikianlah uraian atas materi yang bisa kami berikan pada semua pembaca. Berkenaan dengan pengertian bilangan oksidasi, aturan, soal dan jawaban pembahasannya. Semoga bisa membantu bagi kalian yang sedang membutuhkan.
