Penerapan Reaksi Redoks Dalam
Kehidupan Sehari-hari
1. Pembakaran
Reaksi pembakaran pada dasarnya
merupakan reaksi suatu zat dengan oksidator, biasanya oksigen. Reaksi
pembakaran banyak digunakan untuk berbagai keperluan baik rumah tangga,
industri, dan transfortasi.
Contoh: reaksi pembakaran gas metana yang terkandung dalam LPG.
Contoh: reaksi pembakaran gas metana yang terkandung dalam LPG.
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)
2. Pengolahan logam dari bijihnya
Sebagian besar logam diperoleh
dengan cara mereduksi bijihnya.
Contoh: pengolahan bijih besi.
Contoh: pengolahan bijih besi.
Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2 Fe(s) + 3CO₂(g)
3. Proses pemutihan
Zat pemutih adalah senyawa yang
dapat digunakan untuk menghilangkan warna benda, seperti pada tekstil, rambut,
dan kertas. Penghilangan warna terjadi melalui reaksi oksidasi. Oksidator yang
biasa digunakan adalah natrium hipoklorit (NaOCl) dan hidrogen peroksida (H₂O₂).
4. Pelapisan logam dengan logam lain
Pelapisan logam menggunakan
listrik dikenal dengan istilah electroplating. Electroplatingbiasanya
dilakukan terhadap logam-logam yang reaktif supaya tahan lama, terhindar dari
korosi, dan memiliki penampilan menarik. Misalnya sendok dan garpu makan
dilapisi oleh logam nikel atau bemper mobil dilapisi dengan logam kromium.
5. Pengawetan bahan makanan
Bahan makanan bisa rusak karena
proses oksidasi. Misalnya mentega dan minyak sayur jika dibiarkan lama akan
berbau tengik. Untuk menghindari proses oksidasi pada bahan makanan dapat
ditambahkan zat antioksidan, misalnya BHA dan BHT.
6. Pembuatan biogas
Pada saat bakteri aerob bekerja
terjadi reaksi oksidasi, sedangkan pada saat bakteri anaerob bekerja terjadi
reaksi reduksi. Bakteri anaerob bisa digunakan untuk mereduksi senyawa-senyawa
organik untuk dimanfaatkan pada proses pembuatan biogas. Pembuatan biogas yang
menghasilkan gas metana (CH₄) dilakukan dalam tempat tertutup dengan bahan baku kotoran hewan.
7. Pengolahan limbah cair dengan lumpur aktif
Proses pengolahan limbah cair
dilakukan melalui tiga tahap, yaitu pengolahan secara fisik, kimiawi, dan biologis.
Proses pengolahan secara biologis dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme
sebagai agen pengurai limbah. Mikroorganisme tersebut diperoleh dengan
memanfaatkan kerja lumpur aktif. Contoh reaksi yang terjadi pada penguraian H₂S adalah sebagai berikut.
2H₂S(g) + O₂(g) → 2S(s) + 2H₂O(l)
Penguraian ini berbau seperti
telur busuk.
8. Sel Volta komersial
Sel Volta adalah sumber energi
listrik siap pakai yang dikemas dalam bentuk dan ukuran sesuai kegunaan. Sel
Volta terdiri atas elektroda—anoda dan katoda—tempat terjadinya reaksi redoks.
Kedua elektroda ini dicelupkan ke dalam zat kimia yang berperan sebagai medium
aliran listrik dan sebagai oksidator atau reduktor. Umumnya, sel Volta
komersial berupa sel kering baterai dan accumulator (accu). Jenis
baterai bermacam-macam diantaranya baterai seng-karbon, baterai litium, dan
baterai nikel-kadmium (nicad).
Tahukah Kamu?
Korosi, reaksi redoks yang
merugikan
Korosi atau perkaratan adalah
peristiwa terkikisnya logam oleh zat lain, misalnya besi oleh udara. Dalam
kehidupan sehari-hari, korosi dapat dijumpai pada bangunan, peralatan
transportasi, atau peralatan elektronik yang menggunakan komponen logam
tertentu seperti seng, tembaga, atau besi. Seng yang digunakan sebagai atap
bangunan dapat mengalami kebocoran akibat korosi. Besi untuk pagar juga dapat
mengalami korosi.
Beberapa cara dapat dilakukan
untuk menghambat proses perkaratan pada logam, khususnya besi, yaitu dengan
pengecatan, dilapisi dengan logam lain, dihubungkan dengan logam pelindung
seperti Mg (proteksi katodik), atau dikurangi kontak dengan oksigen misalnya
dilumuri oli.
Penerapan Reaksi Redoks dalam Industri
Berikut ini adalah penerapan reaksi reduksi
oksidasi dalam bidang industri :
6
a. Sel Volta ( Sel Galvani )
Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan
menghasilkan beda potensial disebut sel galvani. Dalam sel galvani energy kimia
diubah menjadi 6imbal listrik. Sel galvani juga sering disebut Sel Volta.
Contoh sel galvani adalah baterai. Terkadang perubahan kimia yang terjadi dalam
sel galvani dapat dilihat dengan mudah, seperti sel galvani magnesium-tembaga
yang ditunjukkan Gambar 1. Karena magnesium lebih mudah teroksidasi daripada
tembaga, magnesium melepaskan 6imbale6 dan teroksidasi, membentuk ion Mg2+.
Potensial anoda magnesium menjadi lebih 6imbale6 karena meningkatnya tekanan
listrik dari 6imbale6 yang lepas. Pada saat yang sama, ion Cu2+ menangkap
6imbale6 dari elektroda tembaga dan direduksi ke logam tembaga. Potensial
elektroda tembaga menjadi lebih positif karena tekanan listrik turun pada saat
6imbale6 dipindahkan dari katoda. Jika kabel dihubungkan pada kedua elektroda,
arus mengalir dari elektroda magnesium ke elektroda tembaga, dan voltmeter pada
rangkaian luar akan menunjukkan voltase 2,696 V. Energi yang dilepaskan sel
dapat digunakan untuk menyalakan radio dengan menghubungkan kabel dari
elektroda ke radio. Reaksi keseluruhan sel tembaga-magnesium ini adalah reaksi
redoks. Mg(s) + Cu
2+(
aq)
Mg
2+(
aq) + Cu(s) Apakah fungsi jembatan garam? Ketika setengah reaksi berlanjut,
ion- ion magnesium dilepaskan ke larutan pada anoda, dan ion-ion tembaga pindah
ke katoda. Ion-ion harus 6imb bergerak bebas antara kedua elektroda untuk
menetralkan muatan positif (kation Mg
2+
) yang dihasilkan pada anoda dan muatan 6imbale6 (anion) yang tertinggal
pada katoda. Larutan ion-ion dalam jembatan garam dapat menetralkan muatan
positif dan 6imbale6 dalam larutan dan mencegah timbulnya kelebihan muatan pada
elektroda. Reaksi redoks yang sama terjadi jika logam magnesium diletakkan
langsung dalam larutan tembaga sulfat, dengan reaksi yaitu:
Mg + Cu
2+
Mg
2+
+ Cu.
Akan tetapi, ini bukan sel galvani karena 6imbale6 tidak mengalir melalui
rangkaian luar. Elektron bergerak langsung dari logam magnesium ke ion-ion
tembaga, membentuk logam tembaga. Ini adalah cara membuatlogam tembaga dari
ion-ion tembaga, tapi tidak untuk membangkitkan tenaga listrik.
SEL VOLTA DALAM KEHIDUPAN SEHARI
–
HARI
Meskipun sel galvani dari magnesium dan tembaga dapat bermanfaat, anda
tidak akan mau membawanya bila berkemah. Larutannya basah,gelasnya mudah pecah,
dan kapasitasnya terbatas. Untungnya para ilmuwantelah mengembangkan baterai
yang lebih baik, lebih kecil, lebih ringan, yang mempunyai voltase lebih tinggi
dan awet.Bagaimana baterai dirancang? Semakin jauh dua logam semakin besar
voltase baterai yang dihasilkan. Jika anda ingin membuat baterai bervoltase
tinggi untuk
7 radiomu, anda harus memilih logam yang berjauhan dalam 7imba tersebut.
Uang logam tembaga dengan paku besi menghasilkan voltase lebih tinggi daripada
uang logam dengan nikel karena tembaga lebih jauh dari besi dan dari nikel.
Meskipun istilah baterai biasanya mengacu pada sel-sel galvani yang dihubungkan
bersama, beberapa baterai hanya mempunyai satu sel. Baterai lain mungkin
mempunyai selusin atau lebih. Ketika anda menggunakan baterai untuk menyalakan
senter, radio atau CD-player, anda melengkapi rangkaian listrik sel galvani
tersebut. Untuk mendapatkan voltase lebih tinggi dari sel dengan beda potensial
yang 7imbale7 kecil dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel secara seri.
1.
BATERAI KARBON-SENG
Kalau anda memasukkan dua atau lebih baterai dalam senter, artinya anda
menghubungkannya secara seri. Baterai harus diletakkan secara benar sehingga
memungkinkan 7imbale7 mengalir melalui kedua sel. Baterai yang 7imbale7 murah
ini adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa jenis, termasuk
standard dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering karena tidak
terdapat larutan elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat.
Pasta mangan(IV) oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda. Amonium klorida
(NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada
lapisan luar berfungsi sebagai anoda. Reaksi yang terjadi :
anoda : Zn Zn2
+
+ 2 e
-
katoda : 2MnO
2
+ H
2
O + 2e
-
Mn
2
O
3
+ 2OH
-
Dengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks utama
yang terjadi dalam sel kering karbon-seng.
Zn + 2MnO
2
+ H
2
O Zn2
+
+ Mn
2
O
3
+ 2OH
-
Baterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai ini bias
digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD player, mainan,
jam dan sebagainya.
2.
BATERAI ALKALI
Baterai alkali 7imbal sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan katodanya
sama dengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda.
Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang digunakan. Elektrolit pada
baterai alkali adalah KOH atau NaOH. Reaksi yang terjadi adalah:
anoda: Zn + 2 OH
-
ZnO + H2O + 2e
Gambar 2. Baterai Karbon-Seng
8
katoda: 2MnO
2
+ H
2
O + 2e
-
Mn
2
O
3
+ 2OH
-
Potensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan tegangan
pada baterai alkali lebih stabil 8imbale88g baterai karbon-seng.
3.
BATERAI NIKEL KADMIUM
Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang
seperti aki, baterai HP, dll. Anoda yang digunakan adalah 8imbale, katodanya
adalah nikel dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:
anoda : Cd + 2 OH
-
Cd(OH)
2
+ 2e katoda : NiO(OH) + H
2
O Ni(OH)
2
+ OH
-
Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.
4.
BATERAI PERAK OKSIDA
Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai
arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah
seng, katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang
terjadi:
anoda : Zn Zn
2+
+ 2 e
-
katoda : Ag
2
O + H2O + 2e 2Ag + 2 OH
-
Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.
5.
AKI
Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12 volt
8imbale-asam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt
yang dihubungkan seri. Meskipun lebih besar daripada baterai karbon-seng dan
8imbale8 berat, baterai jenis ini tahan lama, menghasilkan arus yang lebih
besar, dan dapat diisi ulang. Ketika anda menyalakan mesin, baterai ini yang
menyediakan listrik untuk menyalakan mobil. Baterai ini juga menyediakan 8imbal
untuk kebutuhan yang tidak dapat dipenuhi oleh alternator mobil, seperti
menghidupkan radio atau menyalakan lampu jika mesin mati. Menghidupkan lampu atau
radio terlalu lama pada saat mesin mati akan menghabiskan baterai karena
mesinlah yang mengisi ulang baterai pada saat mobil berjalan. Setiap sel
galvani dalam baterai 8imbale-asam mempunyai dua elektroda-satu terbuat dari
lempeng 8imbale (IV) oksida (PbO2) dan yang lain logam 8imbale, seperti dalam
Gambar 6. Dalam tiap sel logam 8imbale dioksidasi sedangkan 8imbale(IV) oksida
direduksi. Logam 8imbale dioksidasi menjadi ion Pb
2+
dan melepaskan dua 8imbale8 di anoda. Pb dalam 8imbale (IV) oksida
mendapatkan dua 8imbale8 dan membentuk ion Pb
2+
di katoda. Ion Pb
2+
bercampur dengan ion SO4
2-
dari asam sulfat membentuk 8imbale (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda. Jadi reaksi yang terjadi
ketika baterai 8imbale-asam digunakan menghasilkan 8imbale sulfat pada kedua
elektroda.
PbO
2
+ Pb + 2H
2
SO
4
2PbSO
4
+ 2H
2
O
Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai 8imbale-asam bersifat spontan
dan tidak memerlukan
SUMBER:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar