Praktikum Reaksi Logama : Sabtu, 18 Desember 2010
I. Judul Praktikum
Adapun judul praktikum ini adalah ‘Reaksi Logam’
II. Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum ini adalah dapat mengetahui sifat reduksi-oksidasi bahan kimia (logam Al, Fe, Zn, dan Cu terhadap iodin)
III. Dasar Teori
3.1. Oksidasi Reduksi
3.1.1. Bilangan oksidasi
Bilangan oksidasi adalah muatan formal atom dalam suatu molekul atau dalam ion yang dialokasikan sedemikian sehingga atom yang ke-elektronegativannya lebih rendah mempunyai muatan positif. Karena muatan listrik tidak berbeda dalam hal molekul yang terdiri atas atom yang sama, bilangan oksidasi atom adalah kuosien muatan listrik netto dibagi jumlah atom.
Dalam kasus ion atau molekul mengandung atom yang berbeda, atom dengan ke-elektronegativan lebih besar dapat dianggap anion dan yang lebih kecil dianggap kation. Misalnya, nitrogen berbilangan oksidasi 0 dalam N2; oksigen berbilangan oksidasi -1 dalam O2 2- ; dalam NO2 nitrogen +4 and oxygen -2; tetapi dalam NH3 nitrogen -3 dan hidrogen +1. Jadi, bilangan oksidasi dapat berbeda untuk atom yang sama yang digabungkan dengan pasangan yang berbeda dan atom dikatakan memiliki muatan formal yang sama nilainya dengan bilangan oksidasinya. Walaupun harga nilai muatan formal ini tidak mengungkapkan muatan sebenarnya, namun nilai ini sangat memudahkan untuk untuk menghitung elektron valensi dan dalam menangani reaksi redoks.
3.1.2. Reaksi redoks
Reaksi reduksi-oksidasi (redoks) ialah reaksi yang menyebabkan terjadinya perubahan bilangan oksidasi pada atom-atom yang bersangkutan. Jika didefinisikan dngan lebih cermat, maka reaksi reduksi-oksidasi adalah
1. Oksidasi adalah suatu proses yang menyebabkan hilangnya satu elektron atau lebih dari dalam zat (atom, ion atau molekul). Bilangan suatu unsur dioksidasi, keadaan oksidasinya berubah ke harga yang lebih positif. Suatu zat pengoksidasi adalah zat yang memperoleh elektron, dan dalam proses itu zat itu direduksi. Defenisi oksidasi ini sangat umum, karena itu berlaku juga untuk proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.
2. Reduksi sebaliknya adalah suatu proses yang mengakibatkan diperolehnya satu elektron atau lebih oleh zat (atom, ion atau molekul). Bila suatu unsur direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif (kurang positif). Jadi suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan elektron, dalam proses itu zat ini dioksidasi. Defenisi reduksi ini juga sangat umum dan berlaku juga untuk proses dalam zat padat, lelehan maupun gas.
3. Oksidasi dan reduksi selalu berlangsung dengan serempak. Ini sangat jelas, karena elektron-elektron yang dilepas oleh sebuah zat harus diambil oleh zat yang lain.
Setiap oksidasi-reduksi (redoks)reaksi dapat langsung dibagi menjadi dua reaksi setengah. Dimana elemen mengalami oksidasi dan satu dimana elemen mengalami reduksi (Jolly, 1991) Mekanisme redoks ada dua macam, yaitu :
1. Mekanisme transfer elektron,disini terjadi pemindahan elektron dari satu atom ke atom lain
2. Mekanisme transfer atom, disini reduktor dan oksidator terikat satu dengan yang lain, dengan jembatan atom, molekul atau ion. Melalui jembatan ini elektron berpndah dari satu atom ke atom lain
3.2. Iodin (I)
3.2.1. Pengertian Iodin
Iodin (Yunani: Iodes - ungu), adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol I dan nomor atom 53. Unsur ini diperlukan oleh hampir semua mahkluk hidup. Yodium adalah halogen yang reaktivitasnya paling rendah dan paling bersifat elektropositif. Sebagai catatan, seharusnya astatin lebih rendah reaktivitasnya dan lebih elektropositif dari pada yodium, tapi kelangkaan astatin membuat sulit untuk mengkonfirmasikan hal ini.
Yodium terutama digunakan dalam medis, fotografi, dan sebagai pewarna. Seperti halnya semua unsur halogen lain, yodium ditemukan dalam bentuk molekul diatomik. Iodin adalah zat makanan yang sangat penting kepada kehidupan manusia. Ia diperlukan untuk merangsang proses pembesaran, perkembangan saraf dan pembentukan sel-sel otak terutama kanak-kanak. Kekurangan zat iodin dalam badan akan menjejaskan kesihatan, terutama sekali kecerdasan otak.
3.2.2. Alasan mengapa iodin digunakan dalam menguji kereaktifan
Iodine dipakai dalam menguji kereaktifan logam karena iodine mampu meningkatkan potasium iodide dimana iodine itu bereaksi terhadap ion negatif yang mana sangat reaktif pada air. Iodine adalah zat yang tersusun dari acetit acid dan polimer. Iodine memiliki nomor atom yang sangat tinggi, toxit yang rendah seperti halogen, iodine terdiri juga oleh molekul-molekul diatomik. Dan sangat berguna untuk material sinar-X
3.3. Aluminium (Al)
Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak.
Gambar 1: Aluminium, dipotong setelah dicetak dari tanur tanpa perlakuan fisik maupun termal.
Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga 8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain) (USGS). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang cukup reaktif.
Al+3 + 3e- → Al Eº = -1,66
3.4. Besi (Fe)
Besi yang murni adalah logam berwarna putih perak, yang kukuh dan liat. Ia melebur pada 1535 0C. Jarak terdapat besi komersial yang murni; biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silisida, fosfida, dan sulfida dari besi, serta sedikit grafik. Zat-zat pencemaran ini memainkan peranan penting dalam kekuatan struktur besi. Besi dapat dimagnitkan (Svehla, 1985).
Fe3+ + e- → Fe2+ E0 = 0,77
3.5. Seng (Zn)
Seng (zink) adalah logam yang putih kebiruan; logam ini cukup mudah ditempa dan liat pada 110 – 150 0C. Zink melebur pada 410 0C dan mendidih pada 906 0C. Logamnya yang murni, melarut lambat sekali dalam asam alkali; adanya zat-zat pencemar atau kontak dengan platinum atau tembaga, yang dihasilkan oleh penambahan beberapa tetes larutan garam dari logam-logam ini, mempercepat reaksi ini. Ini menjelaskan larutnya zink-zink komersial (Svehla, 1985).
Zn2+ + 2e- → Zn E0=-0,76
3.6. Tembaga (Cu)
Tembaga adalah logam merah muda, yang lunak, dapat ditempa, dan liat. Ia melebur pada 1038 0C. Karena potensial elektroda standar positif, (+0,34 V untuk pasangan Cu/Cu2+), ia tak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit (Svehla, 1985).
Cu2+ + 2e- → Cu
3.7. Sel Volta
Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Sel Volta mengubah energi dari suatu reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Sel Volta (sel Galvani) dikembangkan oleh Alessandro Volta (1745-1827) dan Luigi Galvani (1737-1798). Sel Volta disebut juga Sel elektrokimia.
Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam sebagai berikut :
a. Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, titrasi, kelarutan garam dan
sebagainya.
b. Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor, dan kalkulator.
Prinsip Kerja Reaksi
Logam seng dalam larutan mengandung ion Zn2+ (larutan garam seng) dan logam tembaga dalam larutan ion Cu2+ (larutan garam tembaga (II)). Logam seng larut dengan melepas dua elektron.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Elektron mengalir ke logam tembaga melalui kawat penghantar dan ion Cu2+ mengambil elektron dari logam tembaga dan mengendap.
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
Persamaan reaksi redoksnya sebagai berikut:
Oksidasi : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
Reduksi : Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
____________________________________________________________
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat menghasilkan aliran elektron (listrik). Untuk menetralkan muatan listrik pada kedua larutan dihubungkan dengan suatu jembatan garam, yaitu larutan garam dalam agar-agar (seperti NaCl atau KNO3). Ion-ion negatif dari jembatan garam bergerak untuk menetralkan kelebihan ion Zn2+, sedangkan ion-ion positif bergerak untuk menetralka kelebihan ion SO42-.
Logam seng dan tembaga yang menjadi kutub-kutub listrik pada rangkaian sel elektrokimia di sebut electrode. Sedangkan logam seng (Zn) sendiri merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi atau pelepasan dan merupakan kutub negatif (anode). Logam tembaga (Cu) merupakan elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi atau pengikatan elektron dan merupakan kutub positif (katode).
Susunan sel Volta dapat dituliskan dengan suatu notasi singkat (diagram sel) sebagai berikut:
|
Anode │ larutan (ion) ║ larutan (ion) │ katode
|
Notasi tersebut menyatakan bahwa oksidasi Zn menjadi Zn2+ terjadi pada anode, sedangkan reduksi ion Cu2+ menjadi Cu di katode. Dua garis sejajar yang memisahkan anode dan katode menyatakan jembatan garam, sedangkan garis tunggal menyatakan batas antar fase (Zn padatan, sedangkan Zn2+ dalam larutan; Cu2+ dalam larutan, sedangkan Cu padatan)
Potensial sel merupakan selisih potensial listrik antara elektrode yang mendorong elektron mengalir yang disebabkan perbedaan rapatan muatan antara elektrode-elektrode. Potensial sel yang diukur pada 250C dengan konsentrasi ion-ion 1 M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial standar (E0sel).
Potensial sel Volta dapat ditentukan melalui percobaan dengan voltmeter atau potensiometer dan juga dapat dihitung berdasarkan data potensial elektrode positif (katode) dan potensial elektrode negatif (anode).
E0sel = E0reduksi(katode) – E0oksidasi (anode)
Potensial elektrode adalah potensial sel yang dihasilkan oleh suatu elektrode dengan elektrode hidrogen. Pengukuran potensial sel dapat digunakan untuk membandingkan kecenderungan logam-logam atau spesi lain untuk mengalami oksidasi atau reduksi. Apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar (suhu 250C, 1 M, tekanan gas 1 atm) disebut potensial elektrode standar (E0). Urutan logam-logam berdasarkan sifat reduktornya dikenal sebagai deret Volta.
Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Mn – (H2O) – Zn – Cr – Fe – Cd – Ni – Co – Sn – Pb – (H) – Cu – Hg – Ag – Pt - Au |
Dari deret volta di atas, unsur-unsur dari kiri ke kanan memiliki harga potensial reduksi (potensial elektrode) yang makin besar. Elektrode yang lebih mudah mengalami reduksi dibandingkan elektrode hidrogen mempunyai potensial elektrode bertanda (+), sedangkan elektrode yang sukar mengalami reduksi bertanda negatif (-). Potensial elektrode dikaitkan dengan reaksi reduksi, dimana potensial elektrode sama dengan potensial reduksi. Adapun potensial oksidasi sama nilainya dengan potensial reduksi, tetapi tandanya berlawanan.
Potensial elektrode Zn | Zn2+ = -0,76 volt, berarti potensial reduksi ion Zn2+ menjadi logam Zn = -0,76 volt. Sedangkan potensial oksidasi Zn menjadi Zn2+ = +0,76 volt.
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- E=-0,76 volt
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s) E=+0,76 volt
Suatu reaksi dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif antara kedua setengah reaksi reduksi dan oksidasi. Reaksi redoks dapat berjalan spontan jika E0sel > 0 (+)
Jika anda ingin membuat baterai bervoltase tinggi untuk radiomu, anda harus memilih logam yang berjauhan dalam tabel tersebut. Uang logam tembaga dengan paku besi menghasilkan voltase lebih tinggi daripada uang logam dengan nikel karena tembaga lebih jauh dari besi dari pada 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 relatif kecil dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel secara seri.
3.8. Katalisator
Katalisator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud memperbesar kecepatan reaksi. Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti sebelum reaksi.
Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi aktivitas suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama:
1. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisisnya Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
2. Katalis homogen berada dalam fase yang sama. Katalis homogen umunya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu prantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya.
IV. Alat dan Bahan Praktikum
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut
4.1 Alat Praktikum
Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini adalah
1. 1 buah pipet tetes
2. 4 buah kaca arloji atau cawan petri
3. batang pengaduk
4. sendok tanduk
4.2 Bahan Praktikum
1. Aquades
2. Serbuk logam Al, Fe, Zn, Cu
3. Serbuk Iodin
V. Cara Kerja
Adapun prosedur praktikum ini adalah
1. Siapkan kaca arloji atau cawan petri yang bersih dan kering
2. Masukkan sekitar 0,1 g serbuk aluminium lalu campurkan dengan 1,2 g iodine padat menngunakan sendok tanduk
3. Aduk dengan batang pengaduk dalam keadaan kering sampai campuran merata
4. Tambahkan air ke campuran tersebut, dengan menggunakan pipet tetes
5. Amati yang terjadi
6. Ulangi percobaan di atas dengan mengguanakan serbuk logam yang lain
7. Catat perubahan yang terjadi
I. Data Pengamatan
No. | Logam | Setelah dicampurkan | Setelah dicampurkan air | Reaksi Hebat (H), sedang (S), lemah (L) | Warna Uap |
1 | Aluminium | tidak bereaksi | bereaksi sangat lambat | H | Ungu + kuning + coklat |
2 | Besi | tidak bereaksi | bereaksi cepat | S | Ungu + coklat tua |
3 | Seng | tidak bereaksi | bereaksi lambat | H | ungu + abu-abu |
4 | Tembaga | tidak bereaksi | bereaksi | L | - |
VII.Pembahasan
Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini haruslah benar-benar bersih karena zat-zat yang menempel pada alat-alat praktikum akan berpengaruh pada proses reaksi. Setelah itu, barulah serbuk logam di masukkan dan dicampurkan dengan serbuk iodine dan ditetesi dengan air yang berfungsi sebagai katalis.
Berdasarkan tabel pengamatan, setelah serbuk logam dicampurkan dengan serbuk iodine dan diaduk merata, tidak terjadi reaksi apapun. Tetapi setelah ditetesi air, logam aluminium bereaksi sangat hebat, bersuhu tinggi, mengeluarkan uap yang sangat banyak dan pekat dan bersuhu tetapi membutuhkan waktu lama untuk bereaksi sekitar 04.18. Logam besi bereaksi sedang dan lambat serta mengelurkan uap dengan kadar yang sedikit. Dan seng bereaksi cepat dan hebat serta mengeluarkan uap yang banyak tetapi tidak sebanyak logam aluminium. Sedangkan tembaga bereaksi lemah dan menimbulkan uap yang sangat sedikit dan berwarna kuning. Berbeda dengan logam Al, Fe, dan Zn, logam Cu tidak mengeluarkan uap yang berwarna ungu.
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan di dapatkan hasil bahwa kereaktifan logam disusun berdasarkan daya kereaktifannya yaitu:
1. Aluminium (Al)
2. Seng (Zn)
3. Besi (Fe)
4. Tembaga (Cu)
Susunan kereaktifan logam tersebut sama dengan susunan logam dalam deret volta. Semakin ke kanan dalam deret volta maka logam tersebut semakin reaktif. Sebaliknya semakin ke kiri maka logam tersebut sukar bereaksi. Hal tersebut berdasarkan nilai potensial elektroda logam tersebut di dalam deret volta, yaitu:
1. Aluminium (Al) : -1,66
2. Seng (Zn) : -0,76
3. Besi (Fe) : -0,44
4. Tembaga (Cu) : +0,34
Dalam percobaan tersebut dapat pula diketahui bahwa logam tidak dapat bereaksi dalam keadaan kering melainkan hanya dapat bereaksi melalui suatu media atau zat perantara yaitu air (H₂O). Dimana air di dalam deret volta bersifat netral, dengan nilai potensial elektrdanya 0,00
Adapu reaksinya adalah sebagai berikut
Al(s) + 2I2(s) 
AlI3(aq) + H2O(l) + I-(g) 
Fe(s) + 2I2(s) FeI2(aq) + H2O(l) + 2I-(g) Zn(s) + 2I2(s) ZnI2(aq) + H2O(l) + 2I-(g) Cu(s) + 2I2(s) CuI3(aq) + H2O(l) + 2I-(g)
VIII. Jawaban Pertanyaan
1. Mengapa logam tak bereaksi dengan iodin dalam keadaan kering?
@ Logam tidak dapat bereaksi ataupun bereaksi lambat dengan iodine dalam keadaan kering karena memiliki partikel yang besar sehingga interaksi antara permukaan tidak ada atau sangat lemah. Selain itu, iodine merupakan pengoksidasi yang lemah sehingga tidak dapat bereaksi dengan logam. Iodine bersifat nonpolar sehingga iodi tidak reaktif terhadap H2O. Pada saat ditetesi air pada campuran kering logam , iodine akan segera membentuk basa. Dengan demikian akan terjadi reaksi antara Iodin dan basa tersebut kerena iodine yang merupakan unsure halogen akan mengalami dispropronasi dalam basa.
2. Mengapa warna uap yang dilepaskan ungu violet?
@ Warna ungu violet yang terdapat uap yang dihasilakn berasal dari iodin. Dimana dalam bahasa yunani iodin artinya ungu. Iodin memiliki ciri khas yaitu uap yang dihasilkan berwarna ungu violet. Iodin pun sangat mudah menyublim apabila dipanaskan didalam atmosfer. Pada proses penyubliman ini terjadi perubahan warna, uap, dan bau. Maka dari itu warna ungu violet yang terdapat pada uap berasal dari iodin.
3. Simpulkan, urutan daya reduksi logam terhadap iodin!
@ Urutan daya reduksi logam terhadap iodin adalah:
1. Aluminium
2. Seng
3. Besi
4. Tembaga
IX. Kesimpulan
Kesimpulan dari percobaan ini yaitu urutan daya reduksi logam terhadap iodin adalah Al>Zn>Fe>Cu.
X. Lampiran
