Kereaktifan Redoks

KI 3231Struktur dan KereaktifanReaksi redoks

Redoks

Redoks adalah reaksi reduksi dan oksidasi

Ciri reaksi reduksi: e sebagai pereaksi+ereaksi oksidasi: e sebagai produk reaksi + e

Redoks digunakan untuk mengekstrak unsur

Ekstraksi unsur

LOGAM diperoleh dari reaksi reduksi:Al3+ +3e Al(elektrolisis)MgO(s) +C(s) Mg(l) +CO(g)(temp tinggi)

Halogen, belerang diperoleh dari oksidasi:.2Cl- Cl2 +2e (elektrolisis)2H2S + 3O2 2SO2 + 2 H2O2H2S + SO2 3S+2H2O (katalis, 300oC)

Diagram Ellingham

Mengkaitkan DG dengan temperatur

Untuk ekstraksi logamMenentukan Jenis reduktor danTemperatur yang pas

Diagram Ellingham

Petrucci Ch 24

Metalurgi Besi

Petrucci Ch 24Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(l) + 3 CO2(g)

Reaksi redoks pada AIR

Air mengalami reaksi reduksi:H2O+eAir mengalami reaksi oksidasi:H2O + e

Lengkapi produk reaksi !

Oksidasi oleh AIR

Logam blok s kecuali Be, Ti, V, Cr, Mn dapat dioksidasi oleh air/asam 1MM(s) +H2O(l)M+(aq)+1/2H2(g)+OH-(aq) M(s) + H+(aq) M+(aq) +1/2H2(g)

Mg dan Al reaksinya lambat karena dipasifkan oleh oksidanya.

Reduksi oleh AIR

Air dalam asam merupakan reduktor yang kurang baik, kecuali bila ada oksidator kuat

Co3+(aq)+2H2O(l)Co2+(aq)+O2(g)+4H+

Karena Eo Co3+| Co2+ =1.92V

Potensial reduksi standar

Besaran termodinamika, untuk mengukurKekuatan oksidator/reduktorReduksi merupakan Setengah reaksi redoks2H+(aq) +2e H2(g)Eo =0 Zn2+ (aq) +2e Zn(s)Eo =-0,76 Cu2+ (aq) +2e Cu(s)Eo =0,34

Standar: larutan 1M, gas 1 atmEo positif artinya mudah tereduksi.

Potensial reduksi dalam asam & basaPetrucci et al

Dalam larutan air

reduksi ion hidronium/air Eo V H3O+ +e H2O + H2 0 (1M asam)H2O +e OH- + H2 -0.414 (netral)H2O +e OH- + H2 -0.828 (1M basa)

Oksidasi air/ion hidroksidaH2O 2H+ + O2 +2e -1.229 (1M asam)H2O 2H+ + O2 +2e -0.815 (netral)2OH- H2O + O2 +2e -0.401 (1M basa)

Contoh

reaksi Fe Fe2+ Eo 0.45V, Fe2+ Fe3+ Eo -0.77V,Berapa Eo reaksi Fe Fe3+

solusi

Eo tidak bisa dijumlahkan, yang bisa dijumlahkan adalah DG MakaFe Fe2+ DG =- 0.90F Fe2+ Fe3+ DG = 0.77FFe Fe3+ DG = -0.13F Eo =0.13/3 = 0.04V Coba dg Diagram Latimer

Diagram Latimer

Penulisan : Ox RedContoh: 1,2 1,6ClO4- ClO3- ClO2- HClO Cl2 Cl- +7+5 +3 +10 -1artinya ClO4- + 2H+ +2e ClO3- + H2O Eo = 1.2 VHClO + 2H+ + 2e Cl2 + 2H2OEo = 1.6 V

Diagram Latimer dalam asam-basa

Kestabilan bilangan oksidasi

Untuk melihat bilangan oksidasi zat yang stabil dalam air :Zat mereduksi hidrogen/ion H+Zat mengoksidasi oksigen/ion OH-Zat mengalami disproporsionasi

Contoh

Mn2+ +2e MnEo=-1.182H+ +2e H2Eo= 0Mn +2H+ Mn2+ +H2 Eo=1.18Artinya Mn tidak stabil dalam air

Cari spesi lain yang tidak stabilMnO4-MnO4-2 MnO2 Mn3+Mn2+ Mn Alasannya: Teroksidasi/tereduksi/disproporsionasi?

Spesi Mangan

Disproporsionasi

Mn3+ +e Mn2+ 1.51 VMnO2+4H+ +e Mn3+ 2H2O0.95V2Mn3+ + 2H2O Mn2+ +MnO2 +4H+ 0.56V

Potensial reduksi fungsi pH

reaksiMnO4- +8H+ +5e Mn2+ + 4 H2OEo = 1.51V Berlaku pers. Nernst:E = Eo - RT/nF LnQ dengan Q = [Mn2+][H2O]4/ [MnO4-][H+]8E = Eo - 0.059/5 log[H+]-8 pada pH = 0 [H+] = 1M E = Eo pH = 3 [H+] = 10-3M E = 1,23VpH = 6 E = 0.96VpH = 11 E = 0.51V

Kemapuan oksidasi pada berbagai pH

Pada reaksi:I2 +2e 2I- Eo = 0.54 VBr2 +2e 2Br-Eo = 1.07 VCl2 + 2e2 Cl-Eo = 1.36 V

pH = 0 MnO4- mengoksidasi Cl- Br- I- pH = 3 yang teroksidasi ion I- dan Br-pH = 6 yang teroksidasi hanya ion I- pH = 11 semua ion halida tersebut tidak teroksidasi

Tutorial 1

Permanganat digunakan sebagaiPenitrasi pada reaksi redoks,Mana yang bisa dioksidasi oleh MnO4-Fe2+ Cl-, Ce3+ dalam suasana asam? Bolehkah digunakan HCl pada Titrasi permanganimetri?EoMnO4-|Mn2+ = 1,51 VEoFe3+|Fe2+ = 0,77 VEoCl2|Cl- = 1,36 VEoCe4+|Ce3+ = 1,72 V

Tutorial 2

Dikromat juga dapat digunakan sebagaiPenitrasi pada Titrasi redoksApakah dikromat dapat digunakan untukPenentuan kadar besi(II)?Bagaimana efek HCl pada reaksi tsb?

Elektrokimia

Sel Galvani:Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) EO2/OH- = 1.103 VSel Elektrolisis:Zn2+(aq) + Cu(s) Zn(s) + Cu2+(aq) EO2/OH- = -1.103 VReaksi tidak spontan, bisa terjadi karena elektrolisisReaksi spontan, menghasilkan energi listrik

batere

Batere alkali

Zn2+(aq) + 2 OH- Zn (OH)2(s)Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e-Oksidasi:2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e- Mn2O3(s) + 2 OH-Reduksi:Zn (s) + 2 OH- Zn (OH)2(s) + 2 e-

Accu

PbO2(s) + 3 H+(aq) + HSO4-(aq) + 2 e- PbSO4(s) + 2 H2O(l)Pb (s) + HSO4-(aq) PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e-PbO2(s) + Pb(s) + 2 H+(aq) + HSO4-(aq) 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l)Ecell = EPbO2/PbSO4 - EPbSO4/Pb = 1.74 V (-0.28 V) = 2.02 V

Batere kancing

Zn(s),ZnO(s)|KOH(jenuh)|Ag2O(s),Ag(s)Zn(s) + Ag2O(s) ZnO(s) + 2 Ag(s) Ecell = 1.8 V

Sel bahan bakar

O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- 4 OH-(aq)2{H2(g) + 2 OH-(aq) 2 H2O(l) + 2 e-}2H2(g) + O2(g) 2 H2O(l)Ecell = EO2/OH- - EH2O/H2 = 0.401 V (-0.828 V) = 1.229 V

Sel bahan bakar lainnya

Berdasarkan pada reaksiCO(g) + 1/2 O2(g) CO2(g)Elektrolitnya asam fosfat pekat, elektrodanya PtTemperatur kerja 100-200oC Gas alam direaksikan dengan uap air

membentuk hidrogen dan gas CO atau CO2,Ini sebagai sel bahan bakar temp tinggi 750oC,Elektrolitnya leburan alkali karbonat.

Esel fungsi konsentrasiG = G -RT ln Q-nFEsel = -nFEsell -RT ln Q

pH meter = sel konsentrasi

Ecell = - 0.0592 V log xEcell = (0.0592 V) pH2 H+(1 M) 2 H+(x M)

Elektrolisis

1 mol e- = 96485 CMuatan (C) = arus (C/s) x waktu (det)

Industri alkali-klor

Elektrolisis air

Katoda 2H+(aq) + 2 e - H2(g) Anoda H2O(l) 1/2O2(g) +2H+ + 2 e -reaksiH2O(l) 1/2O2(g) + H2(g)Eanoda = EO2/H2O (0,0592/2)log1/(pO2)1/2[H+]2 = 1,229 V (-0,0592/2) log 1/(10-7)2 = 0,815 VDE = Ekatoda - Eanoda = -0,4141V (0,815 V) = -1,229 V~ 1,3 VEkatoda = EH+|H2 (0,0592/2) logpH2/[H+]2 =0 0,0592/2 log 1/(10-7)2 = - 0,414 V

Elektrolisis larutan NaCl 0,1M

Katoda 2H+(10-7M) + 2 e - H2(g) Na+(10-1M) + e - Na(s)Anoda H2O 1/2O2(g) +2H+(10-7M) + 2 e Cl-(0,1M) 1/2Cl2(g) + e Mana yang mungkin terjadi?

Tutorial 3

Bahas reaksi elektrolisis larutan NaI 0,1M diketahui EI2|I- = 0,535V

Tutorial 4

Larutan Nikel(II) klorida dielektrolisis pada 1 atmTentukan produk yang terbentuk di anoda dan katoda pada pH = 7 dan pH = 0Tentukan pula potensial dekomposisinya.