Paper Kimia Dasar

Reaksi Redoks

Secara sederhana, reaksi redoks dapat dijelaskan sebagai reaksi yang terjadi pada perubahan

bilangan oksidasi dari unsur yang terlibat dalam reaksi tersebut. Oleh karena itu, ciri khas utama dari

reaksi ini adalah reaksi ini harus melibatkan serah terima elektron dalam reaksinya.

Konsekuensi dari serah terima elektron pada reaksi redoks tersebut adalah adanya perubahan

bilangan oksidasi yang menyebakan salah satu senyawa pereaksi mengalami reaksi reduksi,

sementara yang lainnya mengalami reaksi oksidasi. Reaksi redoks sendiri terdiri dari dua reaksi yang

terjadi bersamaan. Reaksi ini terdiri dari dua reaksi yakni reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Reaksi

reduksi terjadi bila pereaksi mengalami penurunan bilangan oksidasi akibat menerima elektron dari

pereaksi lainnya. Sementara itu, reaksi oksidasi terjadi bila pereaksi mengalami peningkatan bilangan

oksidasi akibat melepaskan elektron dari pereaksi pasangannya. Kedua reaksi tersebut terjadi

bersamaan. Sementara salah satu pereaksi melepaskan elektron, pereaksi lainnya “menangkap”

elektron pereaksi tersebut.

Parameter Terjadinya Reaksi Redoks

Sesuatu dikatakan mengalami reaksi redoks bila memiliki salah satu dari parameter-parameter

di bawah ini:

1. Terjadinya Reaksi Redoks - Terjadi Peningkatan dan Penurunan Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi adalah bilangan yang menandakan muatan yang dimiliki oleh atom baik itu

positif maupun negatif. Bilangan ini juga dapat digunakan untuk menunjukan tingkat oksidasi suatu

unsur atau ion tertentu. Bilangan oksidasi dapat digunakan untuk menyetarakan reaksi redoks

metode setengah reaksi.

2. Terjadinya Reaksi Redoks - Terjadi Pelepasan dan Penerimaan Elektron

Suatu zat dikatakan mengalami reaksi oksidasi bila zat tersebut melepaskan elektron. Elektron

yang dilepas tersebut kemudian “ditangkap” oleh zat lain yang menyebabkan zat tersebut mengalami

reaksi reduksi. Oleh karena itu, bisa dikatakan reaksi reduksi terjadi bila zat tersebut menerima

elektron dari zat pereaksi lainnya. Kedua reaksi tersebut berlangsung bersamaan, sehingga disebut

dengan reaksi reduksi-oksidasi (reaksi redoks).

3. Terjadinya Reaksi Redoks - Reaksi Melibatkan Oksigen

Jenis reaksi ini sebenarnya merupakan aplikasi lain dari reaksi redoks. Konsep utama dari jenis

redoks ini adalah penggunaan peran oksigen untuk dilakukannya reaksi. Apa bedanya dengan reaksi

pembakaran? Jawabannya adalah reaksi pembakaran merupakan contoh dari reaksi redoks. Seperti

reaksi redoks lainnya, reaksi ini dibagi ke dalam dua bagian, yakni reaksi reduksi dan reaksi oksidasi.

Gambar 1 : Proses

Metalurgi.

Reaksi oksidasi dalam reaksi redoks adalah reaksi pengikatan oksigen dari suatu perekasi.

Artinya suatu zat dikatakan berekasi oksidasi bila zat tersebut bereaksi dengan oksigen. Hasil akhir

dari reaksi tersebut tentu saja harus melibatkan oksigen. Sementara itu, reaksi reduksi adalah reaksi

yang oksigen dapat dihasilkan atau dilepaskan dari suatu pereaksi. Kebalikan dari reaksi oksidasi,

reaksi reduksi justru menghasilkan gas oksigen. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh reaksi di

bawah ini.

H2 + O2 ---> H2O

Pada contoh reaksi di atas, terlihat untuk menghasilkan air, hidrogen harus bereaksi dengan

oksigen. Dengan kata lain, hidrogen akan berikatan dengan oksigen sebagai konsekuensi dari

reaksinya dengan oksigen. Reaksi redoks di atas adalah contoh reaksi oksidasi. Kebalikan dari reaksi

tersebut dapat dikatakan sebagai reaksi reduksi.

Aplikasi Reaksi Redoks dalam Bidang Teknik Geologi

Aplikasi reaksi redoks dalam bidang teknik geologi antara lain :

1. Proses Metalurgi (pengolahan bijih logam)

2. Pengolahan limbah (lumpur aktif)

Tidak semua mineral logam yang peroleh dari hasil pertambangan adalah mineral native

element tetapi sebagian besar logam terdapat di alam dalam bentuk mineral atau bijih logam. Bijjih

logam biasanya berupa senyawa oksida, sulfida, karbonat, silikat, halida

dan sulfat. Misalnya, mineral bauksit yang mengandung logam

aluminium, mineral hematit dan magnetit yang mengandung logam besi,

serta kasiterit yang mengandung logam timah. Cara untuk mengolah

bijih logam tersebut menjadi logam disebut dengan proses metalurgi.

Proses metalurgi itu sendiri terdiri dari tiga tahapan, yaitu :

a. Pemekatan bijih

b. Peleburan

c. Pemurnian

Proses pemekatan bijih bertujuan menghilangkan batureja, yaitu batuan logam yang tidak berguna

dengan cara menghancurkan dan menggiling bijih sampai bijih logam terpisah dengan batureja.

Selanjutnya, bijih logam dipisahkan dengan cara pengapungan (flotasi) dan penarikan dengan

magnet. Peleburan (smelting) adalah perubahan bijih menjadi logam unsur. Tahap terahir adalah

pemurnian (refining) logam dengan cara elektrolisis, distilasi atau peleburan ulang. Reaksi redoks

terjadi pada proses peleburan dan pemurnian dengan cara elektrolisis. Proses peleburan disebut juga

proses ekstrasi logam karena pada proses tersebut logam diekstraksi dari bijihnya. Logam diekstraksi

dari bijihnya dengan cara mereduksi bijih logam dengan menggunakan unsur/senyawa lain sebagai

reduktor. Salah satu reaksi peleburan bijih besi menjadi logam besi yang dikenal dengan nama reaksi

termit.

Fe2O2 + 2 Al ---> 2 Fe + Al2O3

Pada reaksi tersebut, biloks Fe berkurang dari +2 menjadi 0 sehingga Fe2O2 mengalami reduksi dan

bertindak sebagai oksidator, sedangkan biloks Al bertambah yang semula 0 menjadi +3 sehingga Al

mengalami oksidasi dan bertindak sebagai reduktor.

Selain pada ekstrksi bijih besi, reaksi redoks juga terjadi pada beberapa ekstraksi bijih logam

yang lain, seperti :

2 CuS(s) + 3 O2(g) ---> 2 CuO(s) + 2 SO2(g)

CuO(s) + C(s) ---> Cu(g) + CO(g)

Pada reaksi pertama terjadi perubahan biloks O2 yang semula bernilai 0 menjadi -2 sehingga O2 dapat

dikatakan mengalami reduksi dan berperan sebagai oksidator, sedangkan unsur S yang semula

memiliki biloks -2 menjadi +4 sehingga dapat dikatakan bahwa S mengalami oksidasi dan berperan

sebagai reduktor. Pada reaksi kedua C mengalami kenaikan biloks dari 0 menjadi +2 sehingga C dapat

dikatakan mengalami oksidasi dan berperan sebagai reduktor, sedangkan Cu mengalami oksidasi yang

semula dengan biloks +2 menjadi 0 sehingga CuO berperan sebagai oksidator. Beberapa reaksi redoks

pada proses metalurgi :

Aluminium

Al2O3.xH2O + 2 NaOH ---> 2 NaAlO2 + (x + 1)H2O... ............ (1)

2 NaAlO2 + 4 H2O ---> 2 NaOH +Al2O3.3H2O............... (2)

Al2O3.3H2O ---> Al2O3 + H2O........................................ (3)

Crom

Cr2O72- → 2 Cr3+ + 7 H2O.........................................................(1)

Cr2O72- + 14 H+ → 2 Cr3+ + 7 H2O...........................................(2)

Pengolahan Limbah (Lumpur Aktif)

Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses

pertumbuhan mikroba tersuspensi. Proses ini pada

dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang

mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan

H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Proses ini

menggunakan udara yang disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi

mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan.

Kemampuan bakteri dalam membentuk flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah

secara biologi, karena akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif

dicirikan oleh beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index =

SVI) dan Stirred Sludge Volume Index (SSVI).

Gambar 2 : Metode Lumpur Aktif

Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar adalah

sebagai berikut:

1. Tahap awal

Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti kayu, bangkai binatang, pasir,

dan kerikil. Sisa-sisa partikel digiling agar tidak merusak alat dalam sistem dan limbah dicampur agar

laju aliran dan konsentrasi partikel konsisten.

2. Tahap primer

Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-

partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan

elektrolit seperti FeCl3, FeCl2, Al2(SO4)3, dan CaO.

3. Tahap sekunder

Tahap sekunder meliputi 2 tahap yaitu tahap aerasi (metode lumpur aktif) dan pengendapan.

Pada tahap aerasi oksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampur lumpur aktif untuk

pertumbuhan dan berkembang biak mikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik,

mikroorganisme dapat melakukan kontak dengan materi organik dan anorganik kemudian diuraikan

menjadi senyawa yang mudah menguap seperti H2S dan NH3 sehingga mengurangi bau air limbah.

Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan. Lumpur aktif akan mengendap kemudian dimasukkan ke

tangki aerasi, sisanya dibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut lumpur bulki.

4. Tahap tersier

Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk memisahkan kandungan zat-zat yang

tidak ramah lingkungan seperti senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukar terurai, dan padatan

anorganik. Contoh-contoh perlakuan pada tahap ini sebagai berikut:

a. Nitrifikasi/denitrifikasi

Nitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH3 dalam air atau NH4+) menjadi nitrat (NO3-) dengan

bantuan bakteri aerobik. Reaksi:

2 NH4+

(aq) + 3 O2(g) ---> 2 NO2-(aq) + 2 H2O(l) + 4 H+

(aq)

2 NO2- (aq) + O2(g) ---> 2 NO3

- (aq)

Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N2, NO, dan NO2.

b. Pemisahan fosfor

Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi / penggumpalan dengan garam Al dan Ca,

kemudian disaring.

Al2(SO4)3 + 14 H2O(s) + 2PO43-

(aq) ---> 2 AIPO4(s) + 3 SO42-

(aq) + 14 H2O(l)

5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-

(aq) ---> Ca5OH(PO4)3(s) + 6 OH-(aq) + 3 H2O(l)

c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar, pewarna, dan bau tak sedap.

d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil seperti bakteri dan virus.

e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anorganik yang masih tersisa dalam air

limbah.

5. Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan mikroorganisme seperti virus

dan materi organic penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk

irigasi atau keperluan industri, contoh: Cl2. Reaksi: Cl2(g) + H2O(l) ---> HClO(aq) + H+(aq) + Cl-(aq)

6. Pengolahan padatan lumpur

Padatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikan bakteri aerobik atau anaerobik

menghasilkan gas CH4 untuk bahan bakar dan biosolid untuk pupuk.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses lumpur aktif :

1. Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, karena prosesnya

berlangsung lama.

2. Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibat pertumbuhan mikroba

berfilamen yang berlebihan.

3. Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasan yang cukup ketat.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.anneahira.com/reaksi-redoks.htm

http://www.dayigamerssss.blogspot.com/2011/04/reaksi-redoks-pada-lumpur-aktif.html

http://www.nivitaaa.blogspot.com/2012/02/penerapan-konsep-reaksi-redoks-pada.html

http://www.salmaosa.blogspot.com/2012/05/penerapan-konsep-reaksi-redoks-dalam.html

Muchtaridi dan Sandri Justiana. 2006. Kimia 1. Jakarta : Yudhistira

Utami, Budi,dll. 2009. Kimia. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional

Whitten, Kenneth W,dll. 2010. Chemistry. Canada : Mary Finch

SUMBER GAMBAR

Gambar 1 = http://www.sman10garut.sch.id/wp-content/uploads/tik/pengolahan-logam/image1.jpg

Gambar 2 = http://3.bp.blogspot.com/-zphESnZ0Yj4/T7cmGm5T8dI/AAAAAAAAARk/aStfIyYBwpM/

s400/l umpur+aktif.jpg