REAKSI REDOKS SPONTAN ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

REAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

REAKSI REDOKS SPONTAN.
Berlangsungna reaksi redoks dapat diperkirakan dari harga potensial sel.
Suatu reaksi redoks dapat berlangsung spontan apabila potensial sel yang dihasilkannya bertanda positif. Potensial sel adalah selisih antara potensial katode dengan anode. Pada reaksi redoks, katode berarti reduksi dan anode berarti oksidasi. Jadi reaksi redoks berlangsung spontan jika potensial spesi yang terduksi dukurangi dengan potensial spesi dengan spesi yang teroksidasi lebih besar daripana nol.
Reaksi redoks spontan jika E red – E oks > 0
Perhatikanlah contoh berikut :

Ditentukan :

Cu²⁺ (aq) + 2e <====> Cu(s) E^o = + 0,34 V

Mg²⁺ (aq) + 2e <====> Mg (s) E^o = -2,34 V

Periksalah apakah reaksi berikut berjalan spontan pada kondisi standar

Cu(s) + Mg²⁺(aq) <====> Cu²⁺ (aq) + Mg (s)

Jawab :

Pada reaksi itu magnesium mengalami reduksi, sedangkan tembaga mengalami oksidasi.

E sel = E^o red – E^o oks = -2,34 V – 0,34 V = -2,68 V

Oleh karena Eo sel bertanda negatif, maka reaksi itu tidak dapat spontan pada kondisi standar.

Jika suatu reaksi redoks tidak spontan, maka reaksi kebalikannya yang berlangsung spontan. yaitu reaski Mg dengan ion Cu menpunyai potensial + 2,68, dapat berlangsung spontan.

E. KOROSI.

Korosi terjadi akibat proses elektrokimia.

Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menhasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebbut dengan perkaratan.

Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi sedangkan oksigen diudara mengalami reduksi. Karat logam pada umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O₃. xH₂O, suatu zat padat yang berwarna coklat merah. Besi merupakan logam mudah berkarat. Mudah tidaknya logam berkarat berkaitan dengan keaktifan logam itu. Makin aktif logam (makin negatif harga potensial relektrodenya), makin mudah berkarat. Akan tetapi beberapa logam seperti seng dan alumunium, yang sebenarnya lebih aktif daripada besi ternyata tahan karat (lebih awet). Hal ini disebabkan karena karat logam itu melekat kuat pada permukaanya sehingga melindungi laogam tiu dari perkaratan yang bekelanjutan. Lain halnya dengan karat besi yang sangat bepori dan selalu mengelupas, sehingga permukaannya selalu terbuka dan terus berkarat sampai besi itu habis. Logam-logam mulia mempunyai potyensial elektrode yang bertanda positif, berarti sukar teroksidasi dan sukar berkarat.

1. Korosi besi

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Oleh karena itu, besi yang di salut dengan oli (seperti mesin kendaraan bermotor) tidak akan berkarat sebab terhindar kontak dengan air. Demikian juga besi yang disimpan dalam udara kering akan lebih awet dibandingkan dengan yang diletakkan di udara lembab. Faktor-faktor lain yang mempercepat korosi adalah tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, adanya pengotor atau kontak denngan logamlain yang kurang reaktif, serta keadaan logam itu sendiri (kerapatan, atau kasar/halus permukaan). Di daerah industri, udara banyak mengandung oksida asam seperti CO2 dan SO2, akibatnya besi lebih cepat berkarat. Pengotor atau kontak dengan logam lain yang berbeda potensialnya akan mendorong berlangsungnya reaksi redoks. Sedangkan elektrolit dapat memberi pengaruh seperti peranan jembatan garam pada sel volta.

Korosi besi merupakan proses elektrokimia. Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai anode, tempat terjadinya oksidasi besi.

Fe (s) <===> Fe²⁺ (aq) + 2e E^o = + 0,44 V

Elektron yang dibebaskan di anode itu dialirkan pada bagian lain dari besi yang berlaku sebagai katode, tempat oksigen tereduksi.

O₂ (g) + 2H₂O (l) + 4e <=====> 4OH^- (aq) E^o = +0,40V

Atau

O₂ (g) + 4H⁺ (aq) + 4e <=====> 2H²O (l) E^o = +1,23 V
Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksidasi terhidrasi Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi. Mengnai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai katode tergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. m Untuk mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi korosi besi seta cara-cara pencegahannya harus dilakukan percobaan.

2. Cara-cara Mencegah Korosi.

Kerugian yang disebabkan oleh besi, seperti keroposnya jembatan dan berbagai macam konstruksi bangunan lain mencapai milyaran rupiah setiap tahun. Olehkarena itu pencegahan korosi yang kesemuanya di dasarkan pada dua prinsip berikut :

a. Mencegah kontak dengan oksigen dengan oksigen dan atau air.
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Apabila salah satu dari dua unsur itu tidak terdapat maka korosi tidak akan terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat atau logam lain yang tahan korosi. Jadi cat mempunyai fungsi sebagai pelindung selain fungsi dekoratif. Akan tetapi cat hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh. Jika sudah retak / pecah, maka korosi akan berlangsung. Demikian juga halnya jika besi dilapisi dengan logam lain yang kurang aktif daripada besi (mempunyai potensial elektrode lebih positif), seperti timah dan tembaga. Bahkan logam pelapis ini akan mempercepat korosi besi jika lapisan sudah rusak. Besi yang dilapisi dengan logam lain yang potensial elektrodenya lebih positif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Jadi logam pelapis itu akan mendorong oksidasi (perkaratan) besi lihat gambar diatas. Prinsip ini digunakan pada pembuatan kaleng. Kaleng adalah besi yang dilapisi dengan timah. Timah akan mempercepat korosi pada kaleng-kaleng bekas sehingga lebih cepat hancur.
Berbeda halnya jika besi dilapisi dengan logam lain yang elbih aktif daripada besi (mempunyai potensial elektrode lebih negatif), seperti seng dan krom. Dalam hal ini masih tetap terlindung selama logam pelapis masih ada walaupun lapisannya telah rusak/robek karena suatu efek yang disebut perlindung karode, yaitu prinsip yang kedua berikut ini. Pelapisan besi dengan seng disebut galvanisasi.

b. Memberi Perlindungan Katode atau Pengorbanan Katode.
Besi yang dilapisi atau dihubuungkan dengan logam lain yang lebih aktif (mempunyai potensial elektrode lebih negatif ) membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode (lihat gambar diatas). Dengan demikian yang akan teroksidasi adalah logam lain itu (anode) seddangkan besi hanya berfungsi sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Jadi besi terlindungi karena dijadikan untuk melindungi pipa bawah tanah. Pada tempat-tempat tertentu pipa itu dihubungkan dengan logam magnesium. Magnesium akan teroksidasi sehingga perlu diganti secara berkala.