Menyetaraan Reaksi Redoks dengan Metode Aljabar Sederhana

Materi: kimia
Penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode aljabar sederhana ini sangat matematis. Metode ini dapat dijadikan alternatif dalam penyetaraan reaksi redoks selain menggunakan metode yang ada selama ini. Dengan metode perubahan bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi biasa siswa banyak yang mengalami kesulitan. Tawaran metode aljabar sederhana ini bertujuan agar siswa dapat memilih cara yang dirasa lebih mudah. Metode ini selanjutnya diberi nama metode "MAS". Metode ini sangat cocok digunakan apabila persamaan reaksi redoks tersaji dalam bentuk ion-ion. Meski demikian jika terdapat persamaan reaksi redoks bentuk lengkap (tanpa dimunculkan ion) tetap dapat digunakan namun penyelesaiannya sampai pada tahap tinjau jumlah atom-atomnya saja kemudian dicari penyelesaiannya seperti paparan tulisan saya sebelumnya.

Kelebihan dari metode MAS ini TIDAK PERLU menghitung bilangan oksidasi, TIDAK PERLU pula meng-ion-kan zat-zat dalam persamaan reaksi redoks. Kekurangannya adalah metode ini sangat matematis oleh karena itu diperlukan ketelitian dalam berhitung meskipun hitungannya relatif sederhana.

Tahap penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode aljabar sederhana:

1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–;
2. Pemberian huruf koefisien;
3. Tinjau muatan;
4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien;
5. Penyesuaian suasana reaksi.

Berikut ini contoh penerapan penyetaraan reaksi redoks yang melibatkan sejumlah muatan dengan penyelesaian setahap demi setahap. Kalau diselesaikan langsung tentu akan jauh lebih ringkas:

#1 ➤ MnO + PbO₂ ➡ MnO₄^– + Pb²⁺ (suasana asam)

1-1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–
Tambahkan spesi OH^– salah satu ruas dan H⁺ pada ruas yang lain. Abaikan molekul H₂O jika terdapat dalam persamaan reaksi.

MnO + PbO₂ + OH^– ➡ MnO₄^– + Pb²⁺ + H⁺

1-2. Pemberian huruf koefisien
Beri huruf koefisien, mulai dari salah satu atom yang muncul sekali di ruas kiri dan ruas kanan. Jika dijumpai atom dengan jumlah atom lebih banyak maka ia mendapat prioritas mendapat huruf koefisien, misalnya a sedangkan yang lebih sedikit menjadi 2a, 3a, 4a dan seterusnya sesuai jumlah atom yang mendapat prioritas.
Untuk huruf koefisien usahakan hanya menggunakan 2 macam huruf, misal a dan b.
Gunakan persamaan untuk spesi lainnya.
Biasanya dalam satu ruas terdapat 2 huruf koefisien yang beda, kecuali pada reaksi disproporsionasi atau reaksi komproporsionasi)

Mn ⇒ aMnO + PbO₂ + OH^– ➡ aMnO₄^– + Pb²⁺ + H⁺
Pb ⇒ aMnO + bPbO₂ + OH^–➡ aMnO₄^– + bPb²⁺ + H⁺
O ⇒ aMnO + bPbO₂ + (4a–1a–2b)OH^–➡ aMnO₄^– + bPb²⁺ + H⁺
H ⇒ aMnO + bPbO₂ + (3a–2b)OH^–➡ aMnO₄^– + bPb²⁺ + (3a–2b)H⁺

1-3. Tinjau muatan:
Muatan ruas kiri = Muatan ruas kanan (di langkah ini buat persamaan jumlah muatan antara ruas kiri dan jumlah muatan ruas kanan, ingat hanya muatan + dan – saja).
⇒ –(3a–2b) = –1a + 2b + (3a – 2b)
⇒ –3a+2b=–1a+2b+3a–2b
⇒ 2b = 5a
b = 5 dan a = 2

1-4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien
Jika hasil substitusi berupa bilangan negatif tukarkan posisi ruas kiri dan kanannya.
aMnO + bPbO₂ + (3a–2b) OH^– ➡ aMnO₄^– + bPb²⁺ + (3a–2b)H⁺
2MnO + 5PbO₂ + (6–10) OH^– ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + (6–10)H⁺
2MnO + 5PbO₂ + (–4) OH^– ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + (–4)H⁺
2MnO + 5PbO₂ + 4H⁺ ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + 4 OH^–

1-5. Penyesuaian suasana reaksi:

• Jika reaksi berlangsung dalam suasana asam netralkan OH^– yang muncul dengan menambahkan H⁺ sejumlah OH^– itu pada kedua ruas persamaan, selanjutnya ubah H⁺ dan OH^– yang seruas ini menjadi molekul air.
• Jika reaksi berlangsung dalam suasana basa netralkan H⁺ yang muncul dengan menambahkan OH^–sejumlah H⁺ itu pada kedua ruas persamaan, selanjutnya ubah H⁺ dan OH^– yang seruas ini menjadi molekul air.

2MnO + 5PbO₂ + 4H⁺ ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + 4OH^–
2MnO + 5PbO₂ + 4H⁺ + 4H⁺ ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + 4OH^– + 4H⁺
2MnO + 5PbO₂ + 8H⁺ ➡ 2MnO₄^– + 5Pb²⁺ + 4H₂O

Untuk meyakinkan periksa apakah jumlah atom dan muatan ruas kiri dan kanan sudah setara.

#2 ➤ I^– + SO₄^2– ➡ H₂S + I₂ (suasana asam)

2-1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–
I^– + SO₄^2– + H⁺ ➡ H₂S + I₂ + OH^–

2-2. Pemberian huruf koefisien
Tulis huruf koefisien pada unsur yang muncul sekali di ruas kiri dan kanan. Prioritas peletakan pertama huruf koefisien zat ada pada zat yang memiliki jumlah atom lebih banyak
Pemberian huruf koefisien berturut-turut atom I, S, O, dan H

2-3. Tinjau muatan:
Jumlah muatan ruas kiri = jumlah muatan ruas kanan
⇒ –2a – 2b + 6b = –4b
⇒ –2a = –4b –4b
⇒ –2a = –8b
⇒ 2a = 8b
⇒ 1a = 4b
Jadi a=4 dan b=1

2-4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien
2a I^– + b SO₄^2– + 6b H⁺ ➡ b H₂S + a I₂ + 4b OH^–
2.4 I^– + 1 SO₄^2– + 6.1 H⁺ ➡ 1 H₂S + 4 I₂ + 4.1 OH^–
8 I^– + SO₄^2– + 6 H⁺ ➡ H₂S + 4 I₂ + 4OH^–

2-5. Penyesuaian suasana reaksi (suasana asam):
8 I^– + SO₄^2– + 6H⁺ ➡ H₂S + 4 I₂ + 4OH^–
8 I^– + SO₄^2– + 6H⁺ + 4H⁺ ➡ H₂S + 4I₂ + 4OH^– + 4 H⁺
8 I^– + SO₄^2– + 10H⁺ ➡ H₂S + 4I₂ +  H₂O


#3 ➤ MnO₄^– + C₂O₄^2– ➡ MnO₂ + CO₂ (suasana basa)
3-1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–
MnO₄^– + C₂O₄^2– + H⁺ ➡ MnO₂ + CO₂ + OH^–

3-2. Pemberian huruf koefisien
aMnO₄^– + bC₂O₄^2– + 2aH⁺ ➡ aMnO₂ + 2bCO₂ + 2aOH^–

3-3. Tinjau muatan:
Muatan ruas kiri = Muatan ruas kanan
–a – 2b +2a = –2a
3a = 2b ⟶ a = 2; dan b = 3

3-4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien
aMnO₄^– + bC₂O₄^2– + 2aH⁺ ➡ aMnO₂ + 2bCO₂ + 2aOH^–
2MnO₄^– + 3C₂O₄^2– + 4H⁺ ➡ 2MnO₂ + 6CO₂ + 4OH^–

3-5. Penyesuaian suasana reaksi (suasana basa):
2MnO₄^– + 3C₂O₄^2– + 4H⁺ + 4OH^– ➡ 2MnO₂ + 6CO₂ + 4OH^– + 4OH^– (karena reaksi berlangsung dalam suasana basa maka netralkan H⁺ yang muncul dengan menambahkan OH- pada kedua ruas masing-masing sebanyak H⁺ yang muncul itu)
2MnO₄^– + 3C₂O₄^2– + 4H₂O ➡ 2MnO₂ + 6CO₂ + 8OH^–

#4 ➤ Cr(OH)₃ + H₂O₂ ⟶ CrO₄^2– + H₂O (suasana basa)

4-1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–

Cr(OH)₃ + H₂O₂ + OH^– ➡ CrO₄^2– + H⁺
----Ingat jika muncul H₂O pada salah satu ruas boleh diabaikan saja, sebab nanti pada akhir penyetaraan akan muncul secara otomatis.

4-2. Pemberian huruf koefisien
Cr ⇒ aCr(OH)₃ + H₂O₂ + OH^– ➡ aCrO₄^2– + H⁺
O ⇒ aCr(OH)₃ + bH₂O₂ + (4a–3a–2b)OH^– ➡ aCrO₄^2– + H⁺
O ⇒ aCr(OH)₃ + bH₂O₂ + (a–2b)OH^– ➡ aCrO₄^2– + H⁺
H ⇒ aCr(OH)₃ + bH₂O₂ + (a–2b)OH^– ➡ aCrO₄^2– + (3a+2b+a–2b)H⁺
H ⇒ aCr(OH)₃ + bH₂O₂ + (a–2b)OH^– ➡ aCrO₄^2– + (4a)H⁺

4-3. Tinjau muatan:
Muatan ruas kiri = Muatan ruas kanan
–1a+2b = –2a + 4a
⇒ –1a + 2b = 2a
⇒ 2b = 3a
⇒ a = 2 dan b = 3

4-4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien
aCr(OH)₃ + bH₂O₂ + (a-2b)OH^– ➡ aCrO₄^2– + (4a)H⁺
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ – 4OH^– ➡ 2CrO₄^2– + 8H⁺
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ ➡ 2CrO₄^2– + 8H⁺ + 4OH^–
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ ➡ 2CrO₄^2– + 4H⁺ + 4H₂O

4-5. Penyesuaian suasana reaksi (suasana basa):
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ ➡ 2CrO₄^2– + 4H⁺ + 4H₂O
--- netralkan H⁺ yang muncul dengan menambahkan OH^– sebanyak H⁺ itu pada kedua ruas
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4OH^– ➡ 2CrO₄^2– + 4H⁺ + 4H₂O + 4OH^–
2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4OH^– ➡ 2CrO₄^2–+ 8H₂O

#5 ➤ Reaksi disproporsionasi MnO₄^2– ➡ MnO₂ + MnO₄^– (suasana asam)
5-1. Penambahan ion H⁺ dan OH^–
MnO₄^2– + H⁺ ➡ MnO₂ + MnO₄^– + OH^–

5-2. Pemberian huruf koefisien
Mn ⇒ (a+b)MnO₄^2– + H⁺ ➡ aMnO₂ + bMnO₄^– + OH^–
O ⇒ (a+b)MnO₄^2– + H⁺ ➡ aMnO₂ + bMnO₄^– + (4(a+b)-2a-4b)OH^–
O ⇒ (a+b)MnO₄^2– + H⁺ ➡ aMnO₂ + bMnO₄^– + (2a)OH^–
H ⇒ (a+b)MnO₄^2– + 2aH⁺ ➡ aMnO₂ + bMnO₄^– + (2a)OH^–

5-3. Tinjau muatan:
Muatan ruas kiri = Muatan ruas kanan
⇒ –2a – 2b + 2a = –1b – 2a
⇒ –2a + 2a + 2a = 2b –1b
⇒ 2a = 1b
Jadi a = 1 dan b = 2

5-4. Substitusi angka penyelesaian huruf koefisien
(a+b)MnO₄^2– + 2aH⁺ ➡ aMnO₂ + bMnO₄^– + (2a)OH^–

3MnO₄^2– + 2H⁺ ➡ MnO₂ + 2MnO₄^– + 2 OH^–

5-5. Penyesuaian suasana reaksi (suasana asam):
3MnO₄^2– + 2H⁺ ➡ MnO₂ + 2MnO₄^– + 2OH^–
3MnO₄^2– + 2H⁺ + 2H⁺ ➡ MnO₂ + 2MnO₄^– + 2OH^– + 2H⁺
3MnO₄^2– + 4H⁺ ➡ MnO₂ + 2MnO₄^– + 2H₂O

Catatan: di ruas sebelah manakah mesti ditambahkan H⁺ dan di ruas sebelah manakah mesti ditambahkan OH^–? Pada metode ini bebas mau ditambahkan di ruas mana pun, toh nanti pada akhirnya akan dilakukan penyesuaian jika didapat persamaan hasil koefisien yang negatif, tinggal dipindah ke ruas lainnya dan menjadi positif sehingga tidak ada lagi koefisien dengan nilai negatif. Lihat contoh penyelesaian nomor 1.