Penentuan Bilangan Oksidasi Unsur Dan Senyawa

Pada post ini, akan aku share penentuan bilangan oksidasi unsur yang mungkin kalian belum pernah tahu sebelumnya. Tidak percaya? Mari disimak!  😆

Seperti yang sudah kita ketahui, ada beberapa aturan-aturan bilangan oksidasi yang umum, inipun dipelajari di SMA.

Aturan Umum Bilangan Oksidasi

1. Bilangan oksidasi untuk spesi unsur bebas yaitu 0. Misal, molekul unsur berikut: $\ce {H2, N2, O2, P4, S8, C}$ semuanya mempunyai bilangan oksidasi yang sama.
2. Bilangan oksidasi untuk spesi ion yaitu sesuai dengan muatan ion tersebut. Misal, ion $\ce {Ca^2+}$ bilangan oksidasinya +2, ion $\ce {SCN-}$ jumlah bilangan oksidasinya yaitu -1, dst. Ada beberapa hukum umum untuk senyawa-senyawa sederhana, contohnya bilangan oksidasi logam alkali $\ce {(Na, K, Rb, Cs)}$ dalam senyawa selalu +1, alkali tanah $\ce {(Be, Mg, Ca, Sr, Ba)}$ selalu +2, aluminium selalu +3, dll.
3. Bilangan oksidasi Hidrogen dalam senyawa selalu +1, kecuali untuk senyawa-senyawa hidrida (hidrogen berikatan dengan logam), dimana bilangan oksidasinya -1.
4. Fluorine selalu mempunyai bilangan oksidasi -1 pada senyawa-senyawanya.
5. Pada umumnya oksigen mempunyai bilangan oksidasi -2, kecuali untuk senyawa-senyawa peroksida ($\ce {O2^2-}$), senyawa-senyawa superoksida ($\ce {O2^-}$), senyawa-senyawa ozonida ($\ce {O3^-}$), $\ce {OF2}$ (+2), dan $\ce {O2PtF6}$ ($\ce {+ 1/2}$). Pusing gan 🙁
6. Bilangan oksidasi senyawa logam Perak (Ag) akan selalu +1, senyawa logam Cd selalu +2, senyawa logam Zn +2, dan berbagai aturan-aturannya 🙁

Let’s try an example.

Berapakah bilangan oksidasi setiap unsur senyawa-senyawa berikut: ($\ce {KMnO4, BaSO4, AgF}$)?

• $\ce {KMnO4}$: Menurut hukum (b), K akan berbilangan oksidasi +1, dan sisanya ($\ce {MnO4-}$) jumlah bilangan oksidasinya akan selalu -1. Karena ini yaitu oksida biasa, maka bilangan oksidasi atom O yaitu -2. $\ce {Biloks Mn + 4 * (-2) = -1 -> biloks Mn = +7}$.
• $\ce {BaSO4}$: Menurut hukum (b), biloks Ba akan selalu +2, sehingga sisanya ($\ce {SO4^2-}$) jumlah biloks -2. Senyawa ini juga merupakan oksida biasa, sehingga biloks O yaitu -2. $\ce {Biloks S + 4 * (-2) = -2 -> biloks S = +6}$
• Sesuai dengan hukum (d) dan (f), bilangan oksidasi perak yaitu +1 dan fluorine -1.

Sayangnya, ada banyak kasus yang tidak sanggup dijawab oleh aturan-aturan ini.

Kalau kita hanya menurut “aturan” saja, itu namanya menghafal, dan Kimia tidaklah se-menyedihkan itu. Apabila hanya menurut aturan, ada berbagai kasus yang tidak sanggup dijawab, misalnya:

• Bagaimana dengan bilangan oksidasi karbon pada senyawa organik? Bisakah dengan cara yang sama? Kalian mungkin tidak akan menemukan jawabannya di banyak buku organik. Di buku organik, mereka menyebutnya “tingkat oksidasi” menurut gugus fungsinya.
• Mengapa oksigen sanggup mempunyai banyak bilangan oksidasi sedangkan F tidak? Apakah bilangan oksidasi sanggup berupa pecahan?
• Mengapa bilangan oksidasi F selalu -1? Mengapa pada senyawa $\ce {OF2}$, bilangan oksidasi O +2?
• Bagaimana dengan ozon ($\ce {O3}$)? Apakah bilangan oksidasinya juga 0? Bagaimana dengan reaksi berikut: $\ce {Na2O + O3 -> Na2O2 + O2}$? Atom oksigen yang mana yang tereduksi dan teroksidasi? Mengapa bilangan oksidasi unsur bebas selalu 0?

Tidak pernah terpikir, mungkin? 

Nah, jawabannya adalah, simpel sebenarnya. Bilangan oksidasi tidak ditentukan oleh serangkaian aturan-aturan njelimet yang harus dihafalkan tersebut.

Bilangan oksidasi unsur dalam senyawa ditentukan oleh jumlah ikatan dan elektronegativitas saja.

Sederhana. Kita hanya perlu mengetahui elektronegativitas unsur-unsur. Berikut ini yaitu tabel elektronegativitas Pauling:

Seperti yang sudah diajarkan di Sekolah Menengan Atas dan kita sudah tahu, tren elektronegativitas yaitu sebagai berikut: Semakin ke atas di suatu golongan dan semakin ke kanan dalam satu periode, elektronegativitas cenderung meningkat, dengan puncaknya yaitu Fluorine (F).

Dalam suatu senyawa, unsur dengan elektronegativitas lebih tinggi maka bilangan oksidasinya akan menjadi negatif.

Hal ini menjawab pertanyaan yang aku tandai dengan warna kuning, yaitu F selalu berbilangan oksidasi negatif lantaran elektronegativitasnya paling besar di tabel periodik. Lalu mengapa selalu -1, bukan -2, -3, dst? F hanya sanggup membentuk 1 ikatan kovalen. Hal ini lantaran unsur periode kedua hanya sanggup mempunyai 8 elektron pada kulit terluar.

Jumlah ikatan kovalen yang terbentuk dengan atom lain memilih besarnya bilangan oksidasi.

Untuk senyawa $\ce {OF2}$: $\ce {F-O-F}$, satu atom O berikatan dengan 2 atom F yang lebih elektronegatif, sehingga bilangan oksidasinya +2. Sekarang sudah terang bukan? Apabila senyawanya ikatan rangkap, menyerupai [mhchem]O=C=O[/mhchem] (karbon dioksida), maka tiap ikatan berkontribusi +1 untuk atom pusatnya yaitu karbon sehingga biloks karbon yaitu +4 dan oksigen yaitu -2. Itulah yang menjadikan sebagian besar oksida bilangan oksidasinya -2, yaitu kebanyakan oksigen berikatan rangkap dengan unsur lain.

Sekarang ke pertanyaan yang aku tandai dengan biru dan violet: mengapa oksigen mempunyai banyak bilangan oksidasi dan apakah bilangan oksidasi sanggup pecahan? Untuk menjawab ini, kita perlu gambar. Berikut ini yaitu gambar beberapa spesi oksigen yang digambar dengan ChemDraw:

Apabila suatu atom berikatan dengan atom yang sama, tidak ada perbedaan elektronegativitas di antara kedua atom tersebut. Akibatnya, tidak ada imbas bilangan oksidasi. Apabila dalam suatu molekul hanya ada 1 jenis unsur, otomatis atom unsur itu akan mengikat atom yang sama, sehingga bilangan oksidasinya 0.

Itulah yang terjadi pada unsur bebas.

Namun, untuk spesi-spesi oksigen ini, perlu kita analisa sesuai dengan gambarnya. Rupanya, tidak semua atom O pada ozon berbilangan oksidasi 0. Atom oksigen yang di tengah, bermuatan +1, sedangkan atom yang dipinggir berbilangan oksidasi 0 dan -1. Eittss, tunggu dulu, tidak sesederhana itu. Ozon sanggup mengalami resonansi sehingga atom yang berbilangan oksidasi 0 dan -1 sanggup saling bertukar-ganti. Adanya resonansi ini menciptakan terkadang kita boleh mengasumsikan (hanya mengasumsikan) bahwa bilangan oksidasi atom O yang di pinggir-pinggir yaitu $\ce {- 1/2}$ untuk masing-masing atom oksigen. Sama dengan ozon, spesi ozonida pun mempunyai sebaran muatan yang berbeda, sehingga tidak sanggup semata-mata kita memukul rata bahwa bilangan oksidasi masing-masing oksigennya sama, $\ce {- 1/3}$, melainkan +1 untuk atom yang di tengah dan -1 untuk masing-masing atom di pinggir.

Lain halnya dengan superoksida $\ce {(O2^-)}$ dan dioxygenyl $\ce {(O2^+)}$, dimana lantaran resonansi kita sanggup dengan kondusif mengasumsikan bahwa bilangan oksidasi masing-masing atom O berupa pecahan, meskipun lebih baik untuk menganggap spesi-spesi tersebut sebagai molekul utuh daripada unsur-unsur berbeda. Maksudnya adalah, lebih baik kita menyampaikan bahwa “bilangan oksidasi superoksida yaitu -1” daripada “bilangan oksidasi masing-masing oksigen dalam superoksida yaitu $\ce {- 1/2}$.”

Setelah kita paham konsep diatas, kita sanggup menjawab pertanyaan violet: Atom yang tereduksi yaitu atom oksigen sentra ozon, sedangkan atom yang teroksidasi yaitu oksigen dalam natrium oksida. Atom oksigen yang disumbangkan dari ozon yaitu yang di pinggir, yang sudah berbilangan oksidasi -1.

Biloks Senyawa Organik?

Mari kita ke pertanyaan hijau: bagaimana dengan senyawa organik? Sesuai yang sudah terpapar, caranya sangatlah gampang! Saya akan beri contoh:

Ada 3 atom karbon di gambar ini, dengan masing-masing mempunyai bilangan oksidasi yang berbeda.

• Atom karbon yang paling kiri berikatan dengan 1 atom karbon lain (tidak berkontribusi terhadap biloks), berikatan ganda dengan oksigen (berkontribusi +2), dan berikatan tunggal dengan hidrogen (berkontribusi -1) sehingga biloks atom karbonnya $\ce {0 + 2 – 1 = +1}$.
• Atom karbon yang tengah berikatan tunggal dengan 2 atom karbon (tidak berkontribusi terhadap biloks), berikatan tunggal dengan hidrogen (kontribusi -1), dan berikatan tunggal dengan oksigen (kontribusi +1) sehingga biloks atom karbonnya $\ce {2 * 0 + 1 – 1 = 0}$.
• Atom karbon yang kanan berikatan ganda dengan sebuah oksigen (kontribusi +2), berikatan tunggal dengan sebuah oksigen (kontribusi +1), dan berikatan tunggal dengan karbon (tidak berkontribusi terhadap biloks), sehingga biloks atom karbonnya $\ce {2 + 1 + 0 = +3}$.

Contoh lain, sanggup anda lihat di featured image (paling atas dari post ini).

Bagaimana, jikalau tanpa aturan, praktis bukan? Kita hanya perlu pengetahuan mengenai struktur dan elektronegativitas.

 

Sekian mungkin, tutorial “agak rumit” dan “sangat mudah” mengenai bilangan oksidasi dari olimpiadekimia.com.

Semoga membantu, terutama buat kalian yang mau OSN dan Pelatnas hehehe!

Sumber https://olimpiadekimia.com