Catatan tentang Bilangan Oksidasi

Materi: kimia
Pokok bahasan tentang reaksi redoks tidak akan lepas dengan ulasan tentang bilangan oksidasi (biloks). Bahkan untuk menyetarakan persamaan reaksi dalam reaksi redoks dapat difasilitasi dengan menggunakan konsep perubahan bilangan oksidasi ini. Dalam pembelajaran kadang beberapa guru langsung mengenalkan aturan penentuan biloks tanpa menjelaskan didapat dari manakah biloks-biloks itu. Untuk beberapa unsur yang terdapat dalam molekul atau ion yang relatif sederhana dengan mudah ditentukan berdasarkan struktur Lewis. Struktur Lewis ini tentu saja sudah dibahas jauh sebelum pokok bahasan reaksi redoks dan sel elektrokimia. Oleh karena itu mestinya siswa bisa sedikit bernostalgia, untuk mengingat kembali aturan-aturan dalam menggambarkan struktur Lewis ini.

Sebagai ilustrasi bagaimana biloks-biloks ini muncul hingga dibuatkan aturan yang selama ini dianut oleh pembelajar kimia sedunia. Sebenarnya kita dapat menentukan biloks setiap atom yang terlibat dalam ikatan untuk suatu molekul dengan cara simpel. Syaratnya adalah dapat menggambarkan molekul sesuai aturan pada struktur Lewis.

Saya kutipkan penjelasan tentang apa yang saya maksud seperti penjelasan Pak Kaka (Muhamad Abdulkadir Martoprawiro) di Grup Asosiasi Guru Kimia Indonesia.

Bilangan oksidasi adalah muatan atom dalam spesi kimia (atom, ion, molekul) jika diandaikan seluruh elektron ikatan dimiliki oleh atom yang lebih elektronegatif. Jika atomnya sama, maka elektron ikatan dibagi dua sama rata.

Karena itu, penggambaran struktur Lewis bisa membantu dalam penentuan bilangan oksidasi, karena kita perlu mengetahui jumlah elektron bebas, yang tidak akan diklaim oleh atom yang lebih elektronegatif. TAPI, setelah dicoba beragam struktur Lewis untuk beragam spesi kimia, ternyata ada keteraturan yang sangat jelas, yang bisa dituliskan dalam aturan-aturan. Dengan menggunakan aturan ini, akhirnya kita tidak perlu menggambar struktur Lewis.

Aturan bilangan oksidasi silakan dihafalkan, tapi jangan sampai guru tidak mengetahui konsep dasarnya, bahwa bilangan oksidasi adalah muatan yang tidak "aktual" tapi muatan dengan pengandaian. Bilangan oksidasi menjadi muatan aktual HANYA UNTUK ikatan ion murni.

Muatan formal adalah muatan atom dalam spesi kimia, jika diandaikan elektron ikatan "dibagi adil" di antara dua atom yang saling berikatan. Hal ini berlaku tidak hanya untuk atom yang sama, tapi untuk setiap ikatan kovalen, termasuk yang polar.

Penggambaran struktur Lewis diperlukan dalam penentuan muatan formal, dan tidak bisa ditemukan aturan-aturan untuk penentuan muatan formal tanpa pengetahuan tentang struktur Lewis. Mengapa? Karena untuk urutan ikatan yang sama di antara atom-atom penyusun spesi kimia, ada beragam kemungkinan struktur Lewis. Perubahan dari satu struktur ke struktur lain bisa disebut sebagai resonansi.

Ingat bahwa dasar bilangan oksidasi adalah pengandaian semua ikatan adalah ikatan ion. Sedangkan dasar muatan formal adalah pengandaian semua ikatan adalah ikatan kovalen murni, seolah semua atom memiliki keelektronegatifan yang sama. (Muhamad Abdulkadir Martoprawiro, Dosen Kimia ITB)

Sejalan dengan penjelasan di atas saya kutipkan pula dari Journal of the American Chemical Society (Article ASAP DOI: 10.1021/ja3029119)
The oxidation state is a “measure of the degree of oxidation of an atom in a substance”1 and it is the fundamental key to understanding redox reactions, reaction mechanisms, catalysis, etc. It is the charge an atom in a compound would have if the bonding were completely ionic. This description makes the determination of oxidation states in covalent systems less transparent, since charges are shared between atoms and not completely transferred. In such systems, the oxidation state is determined by assigning the bonding electron pair to the more electronegative atom.

Bilangan oksidasi atom = Σ EV − Σ ES
Σ EV = jumlah elektron valensi atom
Σ ES = jumlah elektron yang dapat dimiliki atom ketika berikatan dengan atom lain di sekitarnya.

Jumlah elektron valensi suatu atom dapat dilihat pada golongan unsur pada tabel periodik unsur atau dari konfigurasi elektron bila diketahui nomor atom-nya.

Jumlah elektron yang dapat dimiliki atom ketika berikatan dengan atom lain di sekitarnya dengan aturan atom yang memiliki elektronegativitas tinggi lebih "berhak" untuk "mengambil" elektron untuk dimilikinya dibandingkan atom sekitar yang elektronegavitasnya lebih rendah.