Penyetaraan Reaksi Redoks: P2I4 + P4 + H2O → PH4I + H3PO4

Materi: kimia
Persamaan reaksi redoks P₂I₄ + P₄ + H₂O → PH₄I + H₃PO₄ ini nampaknya sederhana namun proses penyetaraannya dengan metode yang selama ini diajarkan di SMA sepertinya sulit untuk mendapatkan hasil setara secara cepat. Mengapa demikian, ada apa dengan persamaan reaksi redoks itu? Mari periksa bilangan oksidasi setiap unsur dalam senyawaan tersebut.

P₂I₄ → Keelektronegatifan: I > P. Biloks P = +2 dan biloks I = –1
P₄ → Biloks P = 0
PH₄I → biloks P = –3, biloks H = +1, biloks I = –1
H₃PO₄→ biloks P = +5, biloks H = +1, biloks O = –2

Peluang yang mungkin terjadi:

• reaksi reduksi P pada P₂I₄ → PH₄I
• reaksi oksidasi P pada P₂I₄ → H₃PO₄
• reaksi reduksi P pada P₄ → PH₄I
• reaksi oksidasi P pada P₄ → H₃PO₄

Dari analisis itu tampak bahwa kemungkinan terjadi reaksi disproporsionasi ganda sekaligus reaksi komproporsionasi ganda pula.

A. Metode Aljabar Sederhana

Cara yang relatif cepat untuk menyetarakan persamaan tersebut adalah dengan metode aljabar sederhana. Berikut penyelesaiannya.

Beri huruf a sebagai koefisien pada unsur I yang jumlahnya lebih banyak dan diikuti penyesuaian jumlah I pada ruas lain.

aP₂I₄ + P₄ + H₂O → PH₄I + H₃PO₄
aP₂I₄ + P₄ + H₂O → 4aPH₄I + H₃PO₄

Karena unsur P muncul beberapa kali maka tidak mungkin ia diberikan koefisien lebih dahulu, terpaksa unsur O yang mendapat prioritas. Senyawa yang memiliki jumlah O lebih banyak akan diberi koefisien b. diikuti penyesuaian jumlah O pada ruas lain.

aP₂I₄ + P₄ + H₂O → 4aPH₄I + bH₃PO₄
aP₂I₄ + P₄ + 4bH₂O → 4aPH₄I + bH₃PO₄

Yang belum memiliki koefisien tersisa P₄ saja maka koefisiennya ditentukan dengan menggunakan huruf koefisien yang telah ada.

aP₂I₄ + (4a+1b–2a)/4P₄ + 4bH₂O → 4aPH₄I + bH₃PO₄
aP₂I₄ + (2a+1b)/4P₄ + 4bH₂O → 4aPH₄I + bH₃PO₄

Agar tidak diperoleh persamaan pecahan maka semua dikalikan dengan 4
4aP₂I₄ + (2a+1b)P₄ + 16bH₂O → 16aPH₄I + 4bH₃PO₄

Dari awal unsur H tidak diperhitungkan dalam pemberian koefisien, maka ditinjau jumlah H pada ruas kiri dan ruas kanan, untuk mendapatkan nilai a dan b.

Jumlah H di ruas kiri = jumlah H di ruas kanan
16b×2 = 16a×4 + 4b×3
32b = 64a + 12b
32b – 12b = 64a
20b = 64a
5b = 16a
Jadi a = 5 dan b = 16

Substitusi ke dalam persamaan dan lakukan penyederhanaan seperlunya:
4aP₂I₄ + (2a+1b)P₄ + 16bH₂O → 16aPH₄I + 4bH₃PO₄
(4.5)P₂I₄ + (2.5+1.16)P₄ + (16.16)H₂O → (16.5)PH₄I + (4.16)H₃PO₄
20P₂I₄ + (10+16)P₄ + 256H₂O → 80PH₄I + 64H₃PO₄
20P₂I₄ + 26P₄ + 256H₂O → 80PH₄I + 64H₃PO₄
10P₂I₄ + 13P₄ + 128H₂O → 40PH₄I + 32H₃PO₄

Jadi hasil setaranya : 10P₂I₄ + 13P₄ + 128H₂O → 40PH₄I + 32H₃PO₄

Metode aljabar ini nampak panjang karena ditampilkan setiap tahapan, bila sudah paham maka ini akan jauh lebih ringkas dan cepat.

---

B. Metode Setengah Reaksi (Memasangkan reaksi-reaksi yang mungkin)

P₂I₄ + P₄ + H₂O → PH₄I + H₃PO₄
1. P₂I₄ → PH₄I
2. P₂I₄ → H₃PO₄
3. P₄ → PH₄I
4. P₄ → H₃PO₄

Metode setengah reaksi (memasangkan reaksi-reaksi yang mungkin, dengan syarat selain O dan H unsur harus ada pada kedua ruas), dari 4 reaksi maka akan digabung 3 reaksi yang pertama agar unsur selain O dan H ada pada kedua ruas.

1. P₂I₄ → PH₄I
2. P₂I₄ → H₃PO₄
3. P₄ → PH₄I

Gabungan ketiga reaksi (reaksi 1, 2, dan 3)
2P₂I₄ + P₄ → 2PH₄I + H₃PO₄

P₄ → H₃PO₄

Setarakan unsur selain O dan H.
2P₂I₄ + 2P₄ → 8PH₄I + 4H₃PO₄
P₄ → 4H₃PO₄

Setarakan jumlah O dengan menambahkan sejumlah H₂O pada ruas yang miskin O
2P₂I₄ + 2P₄ + 16H₂O → 8PH₄I + 4H₃PO₄
P₄ + 16H₂O → 4H₃PO₄

Setarakan jumlah H dengan menambahkan sejumlah H⁺ pada ruas yang miskin H
2P₂I₄ + 2P₄ + 16H₂O + 12H⁺ → 8PH₄I + 4H₃PO₄
P₄ + 16H₂O → 4H₃PO₄ + 20H⁺

Setarakan jumlah muatan dengan menambahkan sejumlah e^– pada ruas yang lebih positif
2P₂I₄ + 2P₄ + 16H₂O + 12H⁺ + 12e^– → 8PH₄I + 4H₃PO₄
P₄ + 16H₂O → 4H₃PO₄ + 20H⁺ + 20e^–

Jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima harus sama jumlahnya, lakukan perkalian dengan suatu bilangan bulat sehingga jumlah elektron tersebut sama.
2P₂I₄ + 2P₄ + 16H₂O + 12H⁺ + 12e^– → 8PH₄I + 4H₃PO₄ |×5|
P₄ + 16H₂O → 4H₃PO₄ + 20H⁺ + 20e^– |×3|

10P₂I₄ + 10P₄ + 80H₂O + 60H⁺ + 60e^– → 40PH₄I + 20H₃PO₄
3P₄ + 48H₂O → 12H₃PO₄ + 60H⁺ + 60e^–

Jumlahkan kedua persamaan dengan mengeliminasi spesi yang muncul pada kedua ruas
10P₂I₄ + 10P₄ + 80H₂O + 3P₄ + 48H₂O → 40PH₄I + 20H₃PO₄ + 12H₃PO₄
10P₂I₄ + 13P₄ + 128H₂O → 40PH₄I + 32H₃PO₄

---

C. Metode Perubahan Bilangan Oksidasi

P₂I₄ + P₄ + H₂O → PH₄I + H₃PO₄
Reaksi disproporsionasi ganda dan juga komproporsionasi ganda sebaiknya dibuat skenario reaksi seperti berikut ini dengan menyetarakan jumlah P lebih dahulu.

Gabungkan reaksi yang terhubung dengan garis merah kemudian setarakan jumlah I lebih dahulu. Ingat total spesi yang terhubung harus mengandung unsur yang sama, kecuali O dan H

Total perubahan biloks pada garis merah = turun 24 + turun 20 + naik 6 = turun 38
Total perubahan biloks pada garis hijau = naik 20

Agar perubahan biloks yang naik dan turun sama maka semua spesi yang terhubung garis merah dikalikan 10, dan semua spesi yang terhubung garis hijau dikali 19.
19P₄ + 20P₄ + 10P₂I₄ + 20P₂I₄ + H₂O → 80PH₄I + 40PH₄I + 20H₃PO₄ + 76H₃PO₄
39P₄ + 30P₂I₄ + H₂O → 120PH₄I + 96H₃PO₄

Setarakan jumlah O pada ruas kiri dengan ruas kanan. O di ruas kiri 1, dan O di ruas kanan 384.
39P₄ + 30P₂I₄ + 384H₂O → 120PH₄I + 96H₃PO₄

Periksa jumlah unsur H, bila sudah setara maka semua unsur pada reaksi tersebut telah setara, dan tinggal disederhakan angka koefisiennya.

Sederhanakan koefisien dengan membagi 3.
13P₄ + 10P₂I₄ + 128H₂O → 40PH₄I + 32H₃PO₄

Terima kasih bila pembaca bersedia memberikan koreksi dengan menuliskannya pada kotak komentar di bawah ini.