Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?

KOMPAS.com – Banyak reaksi kimia yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya adalah reaksi disproporsional. Apa yang dimaksud dengan reaksi disproporsionasi? Berikut adalah penjelasannya!

Pengertian reaksi disproporsionasi

Reaksi disproporsional adalah salah satu dari lima jenis utama reaksi redoks (reduksi dan oksidasi).

Reaksi disproporsional adalah reaksi di mana suatu zat (reaktan) direduksi dan dioksidasi sekaligus. Sehingga, menghasilkan produk berupa dua zat yang berbeda.

Reaksi disproporsional juga dapat dikatakan sebagai reaksi redoks yang oksidator dan reduktornya sama dengan hasil oksidasi dan hasil reduksi yang berbeda.

Baca juga: Reaksi Oksidasi Reduksi dan Konsep Redoks

Reaksi disproporsional dapat dituliskan dalam persamaan umum sebagai berikut:

Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?

Dengan,A: zat reaktan yang mengalami oksidasi dan reduksi

Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?
: zat hasil oksidasi


Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?
: zat hasil reduksi
n: jumlah elektron yang ditransfer dalam reaksi redoks

Syarat reaksi disproporsional

Reaksi disproporsional biasanya tidak berlaku pada molekul yang netral. Namun, biasnaya terjadi pada unsur yang tidak terlalu stabil dan memiliki minimal tiga bilangan oksidasi. Sehingga, zat tersebut lebih mudah untuk direduksi dan juga dioksidasi. 

Dilansir dari Chemistry LibreTexts, reaksi disproporsional juga dapat terjadi pada dua zat dengan tingkat oksidasi yang berbeda. Namun, reaksi tersebut cenderung jarang terjadi. 

Baca juga: Pengertian dan Cara Menyetarakan Reaksi Redoks

Contoh reaksi disproporsional

Apa saja reaksi disproporsionasi? Berikut adalah contoh dari reaksi disproporsional!

Disosiasi hidrogen peroksida

Contoh reaksi disproporsional adalah disosiasi hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2).

Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?

Dilansir dari Lumen Learning, kunci reaksi ini terletak pada keadaan oksidasi oksigen.

Dalam reaktan hidrogen peroksida (H2O2), oksigen (O) memiliki bilangan oksidasi -1.

Baca juga: Soal UAS Kimia: Reaksi Redoks

Namun, kemudian H2O2 direduksi sehingga menghasilkan air (H2O). hal tersebut ditandai dengan turunnya bilangan oksidasi oksigen menjadi -2.

Dalam waktu yang sama, H2O2 juga mengalami oksidasi sehingga menghasilkan oksigen (O2). H2O2 yang teroksidasi ditandai dengan naiknya bilangan oksidasi O menjadi 0 dalam oksigen (O2).

Reaksi antara natrium hidroksida dan klorin

Contoh reaksi disproporsional selanjutnya adalah reaksi antara larutan natrium hidroksida (NaOH) dan klorin(Cl2).

Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?
chemguide.co.uk Reaksi disproporsional natrium hidroksida dan klorin

Pada reaksi terlihat bahwa unsur dalam NaOh tidak mengalami perubahan keadaan oksidasi. Artinya, reaktan yang teroksidasi dan tereduksi sekaligus adalah clorin (Cl2).

Klorin (Cl2) memiliki bilangan oksidasi awal 0. Lalu kemudian teroksidasi sehingga bilangan oksidasinya naik menjadi +1 dan membentuk senyawa natrium hipoklorit (NaClO).

Klorin (Cl2) juga tereduksi sehingga bilangan oksidasinya turun menjadi -1 dan membentuk senyawa natrium klorida (NaCl).

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

Pada Modul 3 ini kita akan membahas mengenai aspek thermodinamika suatu reaksi redoks yang meliputi konsep oksidasi reduksi serta menginterpretasi diagram Latimer, diagram Frost, diagram Pourbaix dan diagram Ellingham. Reaksi oksidasi-reduksi (redoks) adalah jenis reaksi kimia yang melibatkan transfer elektron antara dua spesies. Reaksi reduksi oksidasi adalah reaksi kimia apa pun dimana bilangan oksidasi molekul, atom, atau ion berubah dengan mendapatkan atau kehilangan elektron. Reaksi redoks adalah umum dan vital bagi beberapa fungsi dasar kehidupan, termasuk fotosintesis, respirasi, pembakaran, dan korosi atau karat.

Reaksi redoks terdiri dari dua bagian, setengah reduksi dan setengah oksidasi, yang selalu terjadi secara simultan atau bersamaan. Setengah reduksi memperoleh elektron atau bilangan oksidasi berkurang, sementara setengah oksidasi kehilangan elektron dan bilangan oksidasi bertambah. Tidak ada perubahan bersih dalam jumlah elektron dalam reaksi redoks. Yang dilepaskan dalam setengah reaksi oksidasi diambil oleh spesies lain dalam setengah reaksi reduksi.

Contoh:

Pada contoh di atas, Mg yang berupa padatan (bilangan oksidasi unsur Mg adalah 0) mengalami perubahan menjadi Mg2+ (bilangan oksidasi +2) dengan demikian Mg teroksidasi menjadi ion Mg2+. Sedangkan unsur oksigen, O2 (bilangan oksidasi unsur adalah 0), mengalami perubahan menjadi ion O2- (bilangan oksidasi -2), dalam artian tereduksi. Dua spesies yang bertukar elektron dalam reaksi redoks diberi nama khusus. Ion atau molekul yang menerima elektron disebut agen pengoksidasi atau oksidator; dengan menerima elektron itu menyebabkan oksidasi terhadap spesies lain. Sebaliknya, spesies yang menyumbangkan elektron disebut agen pereduksi atau reduktor; ketika reaksi terjadi, spesies ini mengurangi spesies lain. Dengan kata lain, yang teroksidasi adalah zat pereduksi dan yang direduksi adalah zat pengoksidasi. (Catatan: zat pengoksidasi dan pereduksi dapat berupa elemen atau senyawa yang sama, seperti pada reaksi disproporsionasi).

Senyawa-senyawa dihasilkan dari unsur-unsur dengan reaksi kimia. Contohnya garam dapur, natrium klorida dapat dibentuk dengan mengkombinasikan logam natrium yang reaktif dengan gas hijau klorin yang beracun. 2Na(s) + Cl2(g)  →  2NaCl(s)

Karena reaksi ini berlangsung tanpa butuh bantuan dari luar, dikatakan reaksi spontan. (Walaupun kespontanan tidak memberikan indikasi seberapa cepat atau lambat suatu reaksi). Reaksi kebalikannya, dekomposisi natrium klorida adalah suatu proses non spontan. Salah satu cara untuk memperoleh logam natrium dan gas klorin kembali adalah dengan melewatinya pada arus listrik (sumber energi eksternal) pada leburan natrium klorida: 2NaCl(s)  →  2Na(s) + Cl2(g)

Studi yang menyebabkan reaksi kimia adalah bagian dari termodinamika. Dan dalam bagian ini kita akan melihat bahwa reaksi kimia bergantung pada dua faktor yaitu entalpi dan entropi.

Entalpi sering didefinisikan sebagai panas dari suatu zat. Bila suatu produk reaksi kimia mempunyai entalpi yang lebih rendah dari reaktan, reaksi tersebut melepaskan panas ke sekelilingnya yaitu prosesnya adalah eksoterm. Jika produk mempunyai entalpi yang lebih tinggi dari reaktan, maka energi panas diperlukan dari sekeliling dan reaksinya dikatakan endoterm. Perbedaan antara entalpi produk dan entalpi reaktan disebut perubahan entalpi, ΔH.

Entropi sering dihubungkan dengan derajat ketidakaturan zat (walaupun konsep entropi sesungguhnya lebih kompleks). Jadi fasa padatan mempunyai entropi yang lebioh rendah daripada fasa cairan, sementara fasa gas dimana terdapat gerakan random, mempunyai entropi yang tinggi. Perubahan entropi diindikasikan dengan simbol ΔS.

Untuk suatu reaksi spontan harus terdapat peningkatan entropi keseluruhan (yaitu perubahan entropi universal harus positif). Universal bagi seorang kimia fisikawan terdiri atas reaksi (sistem) yang sedang kita pelajari dan sekelilingnya. Pengukuran perubahan entropi reaksi agak mudah, tetapi perubahan entropi sekeliling lebih sulit ditentukan secara langsung. Namun, perubahan entropi sekeliling biasanya berasal dari panas yang dilepaskan ke atau yang diabsorbsi dari reaksi. Panas yang dilepaskan ke sekeliling (reaksi eksoterm) akan meningkatkan entropi sekeliling sedangkan absorpsi panas (reaksi endoterm) akan menyebabkan penurunan entropi sekeliling. Jadi kita dapat menentukan apakah suatu reaksi spontan dari perubahan entropi dan entalpi dari reaksi itu sendiri.

Perubahan yang mengarah pada kespontanan selanjutnya merupakan peningkatan entropi dan merupakan penurunan entalpi dari reaksi. Jika kedua faktor ini terjadi dalam suatu reaksi kimia tertentu, maka dapat dipastikan akan spontan pada semua kondisi. Jika reaksinya akan mengarah pada peningkatan entalpi dan penurunan entropi, maka akan merupakan non spontan pada semua kondisi. Kebanyakan reaksi akan berada pada salah satu kategori ini: penurunan entalpi dan entropi atau peningkatan kedua faktor tersebut. Untuk hal ini kesopontanan reaksi bergantung pada temperatur. Ketergantungan ini nyata dalam fungsi yang mengkombinasi faktor-faktor entalpi dan entropi, energi bebas Gibbs (J. Willard Gibbs), G. Hubungannya adalah ΔG = ΔH – TΔS, dimana T adalah temperatur dalam Kelvin.

Untuk suatu reaksi kimia spontan, harus ada penurunan energi bebas untuk sistem (yaitu, ΔG harus negatif). Kedua nilai entalpi dan entropi bergantung pada temperatur, tetapi faktor entropi yang secara langsung berhubungan dengan temperatur Kelvin. Jadi, suatu reaksi dengan entalpi dan perubahan entropi yang positif akan selalu menjadi spontan pada temperatur tertentu. Peningkatan dalam entropi merupakan daya dorong yang menghasilkan dekomposisi senyawa pada pemanasan. Proses dekomposisi menghasilkan lebih banyak mol untuk produk daripada reaktan dan beberapa produk biasanya dalam fasa gas. Contohnya, pemanasan padatan mercuri(II) oksida menghasilkan cairan mercuri dan gas oksigen:

2HgO(s)    →  2Hg(l) + O2(g)

Proses tersebut spontan pada temperatur tinggi walaupun prosesnya endoterm, untuk produk gas dan cairan akan mempunyai entropi yang lebih tinggi daripada reaktan.

Entalpi suatu senyawa biasanya dicantumkan dalam tabel sebagai nilai entalpi pembentukan. Entalpi pembentukan didefinisikan sebagai perubahan dari panas ketika 1 mol senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya dalam keadaan standarnya pada 298 K dan 100 kPa. Dengan definisi ini, entalpi pembentukan suatu unsur adalah nol. Simbol untuk entalpi pembentukan di bawah kondisi standar adalah ΔHfo (f untuk formation = pembentukan). Contohnya dalam tabel adalah data seperti ΔHfo(CO2(g)) = -394 kJ.mol–1. Nilai ini mengindikasikan bahwa 394 kJ energi dilepaskan ketika 1 mol karbon (grafit) bereaksi dengan 1 mol gas oksigen pada 298 K dan tekanan 100 kPa untuk menghasilkan 1 mol karbon dioksida:

C(s) + O2(g)  →  CO2(g)                       ΔHfo(CO2(g)) = -394 kJ.mol–1

Entalpi pembentukan dapat dikombinasi untuk menghitung perubahan entalpi pada reaksi kimia lainnya. Sebagai contoh, kita akan menentukan entalpi perubahan ketika karbon monoksida terbakar di udara menghasilkan karbon dioksida:

CO(g) + ½O2(g)   →  CO2(g)

Pertama, kita mengumpulkan data yang diperlukan: ΔHfo(CO2(g)) = -394 kJ.mol–1 dan ΔHfo(CO(g))= -111 kJ.mol–1, sedangkan dari definisi, nilai ΔHfo(O2(g)) adalah nol. Perubahan entalpi untuk reaksinya dapat diperoleh dari ekspresi:

ΔHo(reaksi) = ΣΔHo(produk) – ΣΔHo(reaktan)

Sehingga: ΔHo(reaksi) = (-394 kJ.mol–1) – (-111 kJ.mol–1)

= -283 kJ.mol–1

Jadi, reaksinya adalah eksoterm seperti halnya semua reaksi pembakaran.

Suatu spesies seperti ion logam dalam air akan ditentukan oleh kondisi-kondisi tertentu terhadap pH dan potensial dimana area keberadaan ini dikenal dengan kestabilan air yang digambarkan dengan dua buah garis diagonal negative (Gambar 3.1). Garis diagonal yang pertama (a) menyatakan kesetimbangan redoks antara H2 dan H2O sedangkan garis diagonal kedua (b) mendeskripsikan kesetimbangan redoks antara H2O dan O2.

Gambar 3.1. Grafik daerah kestabilan air (H2O).

 

Suatu reaksi redoks dimana suatu unsur dari suatu reaksi mengalami oksidasi dan reduksi sekaligus membentuk dua produk yang berbeda disebut?

Sumbu-x menyatakan pH yang nilainya biasanya berkisar dari 0–14, namun kadangkala bisa mencapai hingga –3, dan 16. Sumbu-y potensial elektroda (E) relative terhadap elektroda standar hydrogen (SHE) (rentangan bervariasi); nilai positive adalah kondisi oksidasi dan negative menyatakan kondisi reduksi.

Air dapat bertindak sebagai agen pengoksidasi (oksidator) ketika tereduksi menjadi H2:

Air dapat juga bertindak sebagai agen pereduksi manakala teroksidasi menjadi O2:

Disproporsionasi adalah suatu reaksi dimana bilangan oksidasi suatu spesies (unsur, atom atau ion) secara simultan dinaikan dan diturunkan. Dengan kata lain, unsur tersebut melangsungkan disproporsionasi yang berupa pengoksidasi dan pereduksi terhadap dirinya:

            2Cu+(aq)    →  Cu2+(aq)  +  Cu(s)

 Reaksi ini spontan karena Eo = 0,52 V – 0,16 V = +0,36 V. Kita dapat memperoleh gambaran yang lebih kuantitatif mengenai posisi kesetimbangan dengan menggunakan hubungan Eo = (RT/nF) lnK dalam bentuk:

0,36 V = 0,059 V/n log K

Karena satu elektron di transfer dalam reaksi tersebut, K = 1,3 × 106.

Kebalikan dari disproporsionasi adalah komproporsionasi. Dalam komproporsionasi, dua spesies dari unsur yang sama dalam keadaan oksidasi yang berbeda membentuk produk dimana unsurnya merupakan keadaan oksidasi intermediat. Contohnya adalah:

Ag2+(aq)  + Ag(s)    →  2Ag+(aq)             Eo = +1,18 V

 Potensial positif yang besar mengindikasikan bahwa Ag(II) dan Ag(0) dikonversi secara lengkap menjadi Ag(I) dalam larutan akua (K = 9 × 1019).