Reaksi Redoks dan Elektrokimia
 1. Bilangan Oksidasi (b.o)
 1.1 Pengertian Bilangan oksidasi merupakan muatan suatu atom dalam molekul atau ion jika diandaikan elektron ikatan dimiliki oleh atom yang lebih elektronegatif. Bilangan oksidasi bukanlah muatan atom tersebut.
 Contoh: 1.2 Aturan Bilangan Oksidasi Untuk memudahkan penentuan bilangan oksidasi suatu atom, dibuat aturan bilangan oksidasi:
 1. Bilangan oksidasi atom dalam unsurnya = 0 2. Jumlah bilangan oksidasi atom dalam molekul = 0 3. Jumlah bilangan oksidasi atom dalam ion = muatan ion tsb. 4. Bilangan oksidasi atom F dalam senyawanya = -1 5. B.o. atom-atom golongan 1 dalam senyawanya = +1 6. B.o. atom-atom golongan 2 dalam senyawanya = +2 7. B.o. atom hidrogen dalam senyawanya = +1 8. B.o. atom oksigen dalam senyawanya = -2 Catatan: Aturan yang disebut terdahulu, mempunyai kekuatan yang lebih besar. Contoh: Tentukan bilangan oksidasi: O dalam H2SO4 O dalam Na2O2 O dalam OF2 S dalam H2SO4 S dalam S8 S dalam SO2
 2. Reaksi Redoks
 2.1 Reaksi Oksidasi Reaksi oksidasi adalah reaksi pelepasan elektron; .. adalah reaksi peningkatan bilangan oksidasi; .. adalah reaksi dengan oksigen (definisi lama) Contoh: C + O2 → CO2, karbon mengalami reaksi oksidasi
 2.2 Reaksi Reduksi Reaksi reduksi adalah reaksi penerimaan elektron; .. adalah reaksi penurunan bilangan oksidasi.
 2.3 Reaksi Redoks Setiap reaksi oksidasi selalu disertai reaksi reduksi. Reaksi keseluruhannya disebut sebagai reaksi redoks. Contoh: KMnO4 + Na2S2O3 + H2SO4 → MnSO4 + Na2S4O6 + H2O 2.4 Reaksi Autoredoks dan Disproporsionasi Jika dalam suatu reaksi, atom yang mengalami oksidasi maupun reduksi adalah atom yang sejenis, maka reaksi tersebut disebut reaksi autoredoks. Jika dalam reaksi autoredoks tersebut, atom yang mengalami reaksi redoks berasal dari unsur/senyawa yang sama, maka reaksi itu disebut reaksi disproporsionasi. Contoh: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

1.        Standar Kompetensi

Memahami reaksi oksidasi reduksi dan sel elektrokimia serta penerapannya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.

2.        Kompetensi Dasar

Menerapkan konsep reaksi redoks dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam industri

3.        Indikator Pembelajaran

·          Menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi

·          Menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion elektron).

·          Menyimpulkan ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan berdasarkan hasil pengamatan.

·          Menggambarkan susunan sel volta atau sel galvani dan menjelaskan fungsi tiap bagiannya.

·          Menuliskan lambang sel dari reaksi-reaksi yang terjadi pada sel volta.

·          Menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar dan membandingkan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan.

·          Menjelaskan bagaimana energi listrik dihasilkan dari reaksi redoks dalam sel volta.

·         Menjelaskan prinsip sel-sel volta yang banyak digunakan  dalam kehidupan.

4.        Petunjuk Belajar

·          Bacalah rangkuman materi berikut dengan seksama

·          Setelah selesai membaca materi berikut jawablah soal-soal berikut

·          Jika anda mengalami kesulitan diskusikan dengan teman anda

A.      KONSEP OKSIDASI-REDUKSI

1. Konsep Oksidasi-Reduksi

No	Konsep	Reaksi Oksidasi	Reaksi Reduksi
1. 2. 3.	1 2 3	-          Penangkapan Oksigen Contoh    :  Ca + O2 à CaO -          Pelepasan Elektron Contoh    :  Zn à Zn2+ + 2e -          Bilangan Oksidasi Naik Contoh    :  S2O32- à S4O62-	-          Pelepasan Oksigen Contoh   : FeO à Fe + O2 -          Penangkapan Elektron Contoh   : Cu2+ + 2e à Cu -          Bilangan Oksidasi Turun Contoh   : MnO42- à Mn2+

2. Bilangan Oksidasi

Bilangan Oksidasi merupakan suatu bilangan yang dimiliki suatu atom dalam bentuk atom, molekul ion atau senyawa.

Aturan Bilangan Oksidasi :

1.        Bilangan Oksidasi atom Oksigen dalam bentuk senyawa atau molekul = -2, kecuali pada peroksida –1, superoksida –1/2.

2.        Bilangan Oksidasi atom Hidrogen dalam bentuk senyawa atau molekul = -1, kecuali pada hidrida +1.

3.        Bilangan Oksidasi ion sesuai jumlah muatannya

4.        Jumlah bilangan oksidasi pada molekul atau ion sesuai jumlah muatannya.

5.       Bilangan Oksidasi atom atau molekul bebas = 0

Contoh :

Tentukan bilangan oksidasi atom berikut ini yang dicetak tebal !

1.       SO₂                                                  4. C₂H₄

2.       Mn²⁺                                               5. Ca(NO₃)₂

3.   NH₄Cl                                              6.  K₂Cr₂O₇

Jawab :

1.       +4                                                   4. -2

2.       +2                                                   5. +5

3.       –3                                                   6. +6

       3.  Reduktor dan Oksidator

a.       Reduktor       : Zat yang mengalami kenaikan bilangan oksidasi

b.       Oksidator      : Zat yang mengalami penurunan bilangan oksidasi

Contoh :

2K₂MnO₄ + 4H₂SO₄ + 5H₂C₂O₄ à 2MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 10CO₂ + 9H₂O

               

                - Reduktor             : H₂C₂O₄ sebab bilangan oksidasi C berubah dari +2 menjadi +4

                - Oksidator            : K₂MnO₄ sebab bilangan oksidasi Mn berubah dari +7 menjadi +2

UJI KOMPETENSI KONSEP DASAR REDOKS

1.       Tentukan bilangan oksidasi unsur yang dicetak tebal :

a.       Zn                                                                           f.  Ca(ClO₂)₂

b.       Fe³⁺                                                                        g. K₂MnO₄

c.        S^2-                                                                           h. H₂O₂

d.       NH₄⁺                                                                       i.  NaAl(OH)₄

e.        Cr₂O₇^2-                                                                   j.  C₂H₆O₂

2.       Sebutkan jenis reaksi berikut oksidasi atau reduksi :

a.       Fe²⁺ à Fe³⁺                                                                                         d. NH₄⁺ à NO₃^-

b.       Cr₂O₇^2- à Cr³⁺                                                      e. Al à Al(OH)₄^- 

c.        C₂O₄^2- à CO₂                                                       f.  As₂S₅ à H₂SO₄

3.       Sebutkan jenis reaksi berikut redoks atau bukan redoks :

a.       Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- à Cr³⁺ + Fe³⁺

b.       Cu + HNO₃ à Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

c.        HCl + NaOH à NaCl  + H2O

d.       I₂ + S₂O₃^2- à 2I^- + S₄O₆^2-

4.       Sebutkan reduktor adan oksidator untuk reaksi redoks berikut :

a.       Cu + HNO₃ à Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

b.       I₂ + S₂O₃^2- à 2I^- + S₄O₆^2-

c.        Cl₂  + OH^- à ClO^-   + ClO₃^-  + H₂O

d.       PbO₂ + Pb + H₂SO₄ à PbSO₄ + H₂O

5.       Setarakan reaksi redoks berikut dengan cara matematika !

a.       Cu + HNO₃ à Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

b.       I₂ + S₂O₃^2- à 2I^- + S₄O₆^2-

c.        Cl₂  + OH^- à ClO^-   + ClO₃^-  + H₂O

d.       PbO₂ + Pb + H₂SO₄ à PbSO₄ + H₂O

untuk kelas xi

STRUKTUR ATOM

STANDART KOMPETENSI

Memahami struktur atom untuk meramalkan  sifat-sifat periodik unsur, struktur molekul, dan sifat sifat senyawa.

KOMPETENSI DASAR

1.1  Menjelaskan teori Atom Bohr dan mekanika kuantum untuk menuliskan konfigurasi elektron dan diagram orbital serta menentukan letak unsur dalam tabel periodik.

1.2. Menjelaskan teori jumlah pasangan elektron di sekitar inti atom dan teori hibridisasi untuk meramalkan bentuk molekul. 1.3. Menjelaskan interaksi antar molekul ( gaya antar molekul  ) dengan sifatnya.

A.   RADIASI DAN SPEKTRUM UNSUR

1. Radiasi dibedakan radiasi partikel dan radiasi elektromagnetik.
2. Spektrum unsur tergolong spektrum garis atau spektrum diskontinu ( hanya mengandung bebe rapa warna secara terputus-putus ).
3. Spektrum kontinu mengandung semua panjang gelombang.

            Isilah pertanyaan berikut :

             

            1.   Radiasi dibagi menjadi ……… yaitu ………………………… dan  …………………………..

Contohnya ………………………………………………………………………………………

2.   Radiasi partikel adalah ……………………………………………………….…………………

Contoh ….……………………………………………………………………………………….

3.   Radiasi Elektromagnetik adalah …..…………………….………………………………………

Contoh ….…………………..…………………………………..……………………………….

4. Isilah tabel di bawah ini :

No	Jenis Radiasi	Lambang	Massa	Muatan
1. 2. 3. 4.	Sinar Alfa Sinar Beta Sinar Gamma Sinar X	…………………. …………………. …………………. ………………….	…………………. …………………. …………………. ………………….	…………………. …………………. …………………. ………………….

5. Spektrum dibagi ………yaitu ………………………..…. dan ………………………………….

6. Jelaskan spektrum kontinu ! Berilah contohnya !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

7. Jelaskan spektrum diskontinu ! Berilah contohnya !

Jawab :

……………………………………………………….……………………………………………

B.  TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM

 

              Heiseberg                            Max Planck                         Schrodinger                    Louis de broglie                  Neils Bohr

1. Teori kuantum yang dikemukakan Max Planck menyatakan bahwa radiasi elektromagnet juga mempunyai sifat partikel. Partikel radiasi elektromagnet disebut foton. Energi foton bergantung pada frekuensinya, E = h x f .
2. Neils Bohr dapat menjelaskan spektrum garis gas hidrogen dengan menggunakan teori kuantum Max Planck. Menurut Neils Bohr, atom terdiri inti yang bermuatan positif dan elektron-elektron yang beredar mengitarinya pada lintasan-lintasan tertentu, bagaikan planet-planet mengitari matahari.
3. Louis de Broglie mengajukan gagasan tentang gelombang partikel : l = h/mv. Dualisme sifat elektron, sebagai partikel dan gelombang, mengundang koreksi terhadap model atom Neils Bohr.
4. Menurut model atom mekanika kuantum, elektron berada dalam orbital, yaitu daerah di sekitar inti dengan probabilitas terbesar untuk menemukan elektron. Posisi elektron yang pasti tidak dapat ditentukan.
5. Werner Heisenberg mengajukan azas ketidakpastian yang menyatakan bahwa tidak ada metode eksperimen yang dapat dilakukan untuk menentukan posisi sekaligus kecepatan elektron.
6. Bentuk dan tingkat orbital dirumuskan dalam suatu persamaan gelombang oleh Erwin Schrodinger.

·         Isilah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini :

 

            1.  Menurut MAX PLANCK radiasi elektromagnetik bersifat diskrit. Jelaskan !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

             

            2.   Jelaskan pendapat Einstein tentang foton. Jelaskan !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

            3.   Energi foton bergantung pada …………. atau …………………., dirumuskan :

E = ……..   atau  E = ………  ,   dimana h = tetapan Planck = 6,63.10^-23 J det.

4. Manakah yang mempunyai energi lebih besar sinar ungu atau sinar biru . Jelaskan!

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

5. Jelaskan yang dimaksud  Efek Fotolistrik !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

6. Bagaimana pendapat Einstein tentang Efek Fotolistrik !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

7. Suatu logam menghasilkan fotolistrik dengan sinar kuning.

a.       Apakah logam tersebut dapat atau tidak dapat menghasilkan fotolistrik dengan

1). Sinar kuning

2). Sinar merah

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

b.      Apakah kuat arus akan meningkat, berkurang atau tetap jika intensitas sinar (kuning) yang dikenakan diperbesar ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

c.       Bagaimanakah kuat arus, lebih besar, sama atau lebih kecil, jika yang digunakan adalah sinar biru dengan intensitas yang sama ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

8. Jelaskan Model Atom NIELS BOHR ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

9. Jelaskan yang dimaksud elektron dalam keadaan tingkat dasar ( ground state )?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

10. Jelaskan yang dimaksud elektron dalam keadaan tereksitasi ( excited state ) ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

11. Tentukan energi radiasi yang menyertai perpindahan elektron dari kulit n = 4 ke kulit n = 2 dalam atom hidrogen !.

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

12. Berikan penjelasan mengapa spektrum unsur berupa spektrum garis sedangkan spektrum dari sinar matahari berupa spektrum kontinu ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

13. Jelaskan hipotesis LOUIS DE BROGLIE ?

Jawab :

……………….. ………………………………………………………………………………….

14. Tuliskan persamaan sifat gelombang dari partikel ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

21. Sebutkan Tokoh Model Atom Mekanika Kuantum !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

15. Jelaskan pendapat Schrodinger tentang Orbital !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

16. Jelaskan Azas Ketidakpastian dari Heisenberg !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

17. Jelaskan perbedaan model atom mekanika kuantum dengan model atom Neils Bohr !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

18. Jelaskan perbedaan orbit dengan orbital !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

 

C.   BILANGAN KUANTUM DAN BENTUK ORBITAL

            1.   BILANGAN KUANTUM

Rangkuman

·         Kedudukan suatu orbital ditentukan oleh tiga bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama ( n ) ,bilangan kuantum azimuth ( l ), bilangan kuantum magnetik (m).

·         Kedudukan suatu elektron ditentukan oleh empat bilangan kuantum yaitu bilangan kuantum utama ( n ),bilangan kuantum azimuth ( l ),bilangan kuantum magnetik(m) dan bilangan kuantum spin(s ).

·         Tingkat energi ditentukan oleh bilangan kuantum utama ( n ) dan bilangan kuantum magnetiknya. Nilai ( n+1 ) makin besar, makin tinggi pula tingkat energinya.

Isilah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini :

1.   Sebutkan dan jelaskan fungsi keempat bilangan kuantum !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

2. Tuliskan lambang bilangan kuantum :

a.       Utama

b.      Azimuth

c.       Magnetik

d.      Spin

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

3. Tuliskan Nilai Bilangan kuantum Azimuth dan magnetik!

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

4. Tuliskan bilangan kuantum dari

a.       kulit K                   e. sub kulit s

b.      kulit L                    f. sub kulit p

c.       kulit M                   g. sub kulit d

d.      kulit N                   f. sub kulit f

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

5. Berapa nilai l dan m yang mungkin untuk elektron dengan nilai n = 2 !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

6. Berapa nilai m  yang nungkin untuk elektron dengan nilai l = 1, dan l = 2 !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

7. Berapa nilai s yang mungkin untuk elektron dengan nilai m = 1 !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

8. Berapakah jumlah orbital yang terdapat pada kulit L ( n=2). ? Tuliskan bilangan kuantum dari semua orbital tersebut!

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

9. Tuliskan kulit atau sub kulit yang sesuai ( K, L, M, N, s p, d, f ) untuk setiap bilangan kuantum berikut !

a.       n = 2

b.      l = 3

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

10. Berapakah jumlah maksimum elektron dalam ?

a.       kulit dengan nilai n =3

b.      sub kulit dengan nilai l = 2

c.       orbital dengan m = 3

d.      atom dengan nilai n tertinggi 3

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

2.       BENTUK ORBITAL

Rangkuman

·         Bentuk orbital ditentukan oleh bilangan kuantum azimuth. Orbital s ( l = 0 ) berbentuk bola. Orbital p ( l = 1 ) berbentuk balon terpilin .

     1. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis orbital !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

2.      Jelaskan mengapa orbital s digambarkan seperti bola & orbital p berbentuk balon terpilin ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

3.      Mengapa dalam setiap orbital maksimum berisi 2 elektron ? Jelaskan !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

4.      Mengapa 2 elektron tidak mungkin memiliki keempat bilangan kuantum yang sama ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

5.      Sebutkan bentuk dan gambarkan orbital p :

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

             

             

            3.  KONFIGURASI ELEKTRON

Rangkuman

·         Konfigurasi elektron memenuhi kaidah Aufbau, aturan Hund dan azas larangan Pauli.

·         ATURAN PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRON

1.      Sebutkan dan jelaskan  aturan penulisan konfigurasi elektron !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

2.      Gambarkan urutan tingkat energi orbital menurut Aufbau !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

3.      Susunlah subkulit-subkulit berikut dari tingkat energi yang terendah :

1). 2p, 2s

2). 3s, 3d, 3p, dan 4s

3). 5s, 4p, 4d, dan 5p

4). 6s, 5p, 5d, dan 4f

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

4.      Sebutkan jumlah maksimum elektron yang terdapat pada subkulit s, p,d dan  f !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

5.      Tuliskan rumus jumlah maksimum elektron tiap kulit !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

6.      Mengapa dua elektron dapat menempati 1 orbital padahal elektron bermuatan negatif  !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

7.      Mengapa dalam satu orbital tidak dapat ditempati 3 elektron !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

8.      Mengapa elektron dalam mengisi orbital satu demi satu kemudian baru berpasangan !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

9.      Gambarkan diagram orbital untuk unsur dengan nomor atom 6,13, 18 dan 24 !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

4.  KONFIGURASI ELEKTRON

10.  Tuliskan konfigurasi elektron dari :

1)      ₇N                                5) ₃₀Zn

2)      ₁₀Ne                             6) ₃₈Sr

3)      ₁₇Cl                              7) ₅₀Sn

4)      ₂₁Sc                              8) ₅₅Cs

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

11.  Tuliskan konfigurasi elektron dari soal a) dengan menggunakan konfigurasi elektron gas mulia !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

12.  Dengan memperhatikan kestabilan konfigurasi penuh/setengah penuh. Tuliskan konfigurasi elektron dari :

1)      ₂₄Cr

2)      ₂₉Zn

3)      ₄₂Mo

4)      ₄₇Ag

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

13.  Tuliskan konfigurasi elektron dari :

1).  ₁₃Al³⁺

2). ₁₆S^2-

3). ₂₀Ca²⁺

4). ₅₃I^-

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

14.  Tuliskan :

1). konfigurasi elektron

2). diagram orbital

3). jumlah kulit

4). jumlah subkulit

5). jumlah elektron tunggal ( elektron tidak berpasangan )

Dari unsur-unsur sebagai berikut :

a). ₁₅P

b). ₂₄Cr

c). ₃₅Br

d). ₅₆Ba

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………….

5.  ELEKTRON VALENSI

Rankuman

·         Elektron yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan disebut elektron valensi.

15.  Apa yang dinamakan elektron valensi ?

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

16.  Jelaskan fungsi elektron valensi !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

17.  Tuliskan elektron valensi golongan utama dan golongan transisi !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

18.  Tentukan elektron valensi dari :

a). ₁₅P                                             c). ₃₅Br

b). ₂₄Cr                                           d). ₅₆Ba

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

            F.  SISTEM PERIODIK

Rangkuman

·         Letak unsur dalam sistem periodik sesuai dengan konfigurasi elektronnya. Unsur-unsur seperiode mempunyai bilangan kuantum utama yang sama, unsur-unsur segolongan mempunyai elektron valensi sama.

·         Berdasarkan konfigurasi elektronnya, unsur-unsur dalam sistem periodik dibagi dalam blok s, blok p, blok d dan blok f.

·         Blok s dan p disebut unsur utama ( golongan A ).

·         Blok d disebut unsur transisi ( golongan B )

·         Blok f disebut unsur transisi dalam ( deret lantanida dan aktinida ).

1. SISTEM PERIODIK

a.       Jelaskan yang dimaksud dengan :

1). Golongan

2). Periode

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

b.      Tentukan jumlah golongan dan periode dalam sistem periodik !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

c.       Tuliskan elektron valensi dari golongan IA s/d VIIIA !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

d.      Tuliskan elektron valensi dari golongan IB s/d VIIIB !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

            e.  Termasuk golongan apakah deret lantanida dan aktinida. Jelaskan !

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

f.  Sebutkan termasuk blok apakah golongan :

1). IA dan IIA

2). IIIA s/d VIIIA

3) IB s/d VIIIB

Jawab :

…………………………………………………………………………………………………….

2. HUBUNGAN KONFIGURASI DENGAN SISTEM PERIODIK

a.       Tentukan golongan dan periode dari unsur sebagai berikut :

1). ₁₂Mg

2). ₁₇Cl

3). ₂₂Ti

4). ₂₉Cu

5). ₂₀Ca²⁺

6)  ₂₆Fe³⁺