ki 3231
Post on 04-Jan-2016
105 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
KI 3231
Struktur dan KereaktifanReaksi redoks
Redoks
Redoks adalah reaksi reduksi dan oksidasi
Ciri reaksi reduksi: e sebagai pereaksi+ e
reaksi oksidasi: e sebagai produk reaksi + e
Redoks digunakan untuk mengekstrak unsur
Ekstraksi unsur
LOGAM diperoleh dari reaksi reduksi:Al3+ +3e Al (elektrolisis)MgO(s) +C(s) Mg(l) +CO(g) (temp tinggi)
Halogen, belerang diperoleh dari oksidasi:.2Cl- Cl2 +2e (elektrolisis)2H2S + 3O2 2SO2 + 2 H2O2H2S + SO2 3S+2H2O (katalis, 300oC)
Diagram Ellingham
Mengkaitkan DG dengan temperatur
Untuk ekstraksi logamMenentukan •Jenis reduktor dan•Temperatur yang pas
Diagram Ellingham
Petrucci Ch 24
Metalurgi Besi
Petrucci Ch 24
Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(l) + 3 CO2(g)
Reaksi redoks pada AIR
Air mengalami reaksi reduksi:H2O + e
Air mengalami reaksi oksidasi:H2O + e
Lengkapi produk reaksi !
Oksidasi oleh AIR
Logam blok s kecuali Be, Ti, V, Cr, Mn dapat dioksidasi oleh air/asam 1MM(s) +H2O(l) M+(aq)+1/2H2(g)+OH-(aq) M(s) + H+(aq) M+(aq) +1/2H2(g)
Mg dan Al reaksinya lambat karena dipasifkan oleh oksidanya.
Reduksi oleh AIR
Air dalam asam merupakan reduktor yang kurang baik, kecuali bila ada oksidator kuat
Co3+(aq)+2H2O(l)Co2+(aq)+O2(g)+4H+
Karena Eo Co3+| Co2+ =1.92V
Potensial reduksi standar
Besaran termodinamika, untuk mengukurKekuatan oksidator/reduktorReduksi merupakan Setengah reaksi redoks2H+(aq) +2e H2(g) Eo =0 Zn2+ (aq) +2e Zn(s) Eo =-0,76 Cu2+ (aq) +2e Cu(s) Eo =0,34
Standar: larutan 1M, gas 1 atmEo positif artinya mudah tereduksi.
Potensial reduksi dalam asam & basaPetrucci et al
Dalam larutan air
reduksi ion hidronium/air Eo V
H3O+ +e H2O + ½ H2 0 (1M asam)H2O +e OH- + ½ H2 -0.414 (netral)H2O +e OH- + ½ H2 -0.828 (1M basa)
Oksidasi air/ion hidroksidaH2O 2H+ + ½ O2 +2e -1.229 (1M asam)H2O 2H+ + ½ O2 +2e -0.815 (netral)2OH- H2O + ½O2 +2e -0.401 (1M basa)
Contoh
reaksi Fe Fe2+ Eo 0.45V, Fe2+ Fe3+ Eo -0.77V,
Berapa Eo reaksi Fe Fe3+
solusi
Eo tidak bisa dijumlahkan, yang bisa dijumlahkan adalah DG Maka Fe Fe2+ DG =- 0.90F
Fe2+ Fe3+ DG = 0.77FFe Fe3+ DG = -0.13F
Eo =0.13/3 = 0.04V Coba dg Diagram Latimer
Diagram Latimer
Penulisan : Ox RedContoh:
1,2 1,6ClO4
- ClO3- ClO2
- HClO Cl2 Cl-
+7 +5 +3 +1 0 -1artinya ClO4
- + 2H+ +2e ClO3- + H2O Eo = 1.2 V
HClO + 2H+ + 2e Cl2 + 2H2O Eo = 1.6 V
Diagram Latimer dalam asam-basa
Kestabilan bilangan oksidasi
Untuk melihat bilangan oksidasi zat yang stabil dalam air :
•Zat mereduksi hidrogen/ion H+
•Zat mengoksidasi oksigen/ion OH-
•Zat mengalami disproporsionasi
Contoh
Mn2+ +2e Mn Eo=-1.182H+ +2e H2 Eo= 0Mn +2H+ Mn2+ +H2 Eo=1.18Artinya Mn tidak stabil dalam air
Cari spesi lain yang tidak stabilMnO4
-MnO4-2 MnO2 Mn3+Mn2+
Mn
Alasannya: Teroksidasi/tereduksi/disproporsionasi?
Spesi Mangan
Disproporsionasi
Mn3+ +e Mn2+ 1.51 VMnO2+4H+ +e Mn3+ 2H2O 0.95V2Mn3+ + 2H2O Mn2+ +MnO2 +4H+ 0.56V
Potensial reduksi fungsi pH
reaksiMnO4
- +8H+ +5e Mn2+ + 4 H2O Eo = 1.51V Berlaku pers. Nernst:E = Eo - RT/nF LnQ dengan Q = [Mn2+][H2O]4/ [MnO4
-][H+]8
E = Eo - 0.059/5 log[H+]-8 pada pH = 0 [H+] = 1M E = Eo pH = 3 [H+] = 10-3M E = 1,23VpH = 6 E = 0.96VpH = 11 E = 0.51V
Kemapuan oksidasi pada berbagai pH
Pada reaksi:I2 +2e 2I- Eo = 0.54 VBr2 +2e 2Br- Eo = 1.07 VCl2 + 2e 2 Cl- Eo = 1.36 V
pH = 0 MnO4- mengoksidasi Cl- Br- I-
pH = 3 yang teroksidasi ion I- dan Br-
pH = 6 yang teroksidasi hanya ion I- pH = 11 semua ion halida tersebut
tidak teroksidasi
Tutorial 1
Permanganat digunakan sebagaiPenitrasi pada reaksi redoks,Mana yang bisa dioksidasi oleh MnO4
-
Fe2+ Cl-, Ce3+ dalam suasana asam? Bolehkah digunakan HCl pada Titrasi permanganimetri?Eo
MnO4-|Mn2+ = 1,51 VEo
Fe3+|Fe2+ = 0,77 VEo
Cl2|Cl- = 1,36 VEo
Ce4+|Ce3+ = 1,72 V
Tutorial 2
Dikromat juga dapat digunakan sebagaiPenitrasi pada Titrasi redoksApakah dikromat dapat digunakan untukPenentuan kadar besi(II)?Bagaimana efek HCl pada reaksi tsb?
Elektrokimia
Sel Galvani:
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) EO2/OH- = 1.103 V
Sel Elektrolisis:
Zn2+(aq) + Cu(s) → Zn(s) + Cu2+(aq) EO2/OH- = -1.103 V
Reaksi tidak spontan, bisa terjadi karena elektrolisis
Reaksi spontan, menghasilkan energi listrik
batere
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e-
2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e- → Mn2O3(s) + 2 OH-
NH4+ + OH- → NH3(g) + H2O(l)
NH3 + Zn2+(aq) + Cl- → [Zn(NH3)2]Cl2(s)
Batere alkali
Zn2+(aq) + 2 OH- → Zn (OH)2(s)
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e-Oksidasi:
2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e- → Mn2O3(s) + 2 OH-Reduksi:
Zn (s) + 2 OH- → Zn (OH)2(s) + 2 e-
Accu
PbO2(s) + 3 H+(aq) + HSO4-(aq) + 2 e- → PbSO4(s) + 2 H2O(l)
Pb (s) + HSO4-(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e-
PbO2(s) + Pb(s) + 2 H+(aq) + HSO4-(aq) → 2 PbSO4(s) + 2 H2O(l)
E°cell = E°PbO2/PbSO4 - E°PbSO4/Pb = 1.74 V – (-0.28 V) = 2.02 V
Batere kancing
Zn(s),ZnO(s)|KOH(jenuh)|Ag2O(s),Ag(s)
Zn(s) + Ag2O(s) → ZnO(s) + 2 Ag(s) Ecell = 1.8 V
Sel bahan bakar
O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e- → 4 OH-(aq)
2{H2(g) + 2 OH-(aq) → 2 H2O(l) + 2 e-}
2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
E°cell = E°O2/OH- - E°H2O/H2
= 0.401 V – (-0.828 V) = 1.229 V
Sel bahan bakar lainnyaBerdasarkan pada reaksi
CO(g) + 1/2 O2(g) → CO2(g)
Elektrolitnya asam fosfat pekat, elektrodanya Pt
Temperatur kerja 100-200oC
• Gas alam direaksikan dengan uap air
membentuk hidrogen dan gas CO atau CO2,
Ini sebagai sel bahan bakar temp tinggi 750oC,
Elektrolitnya leburan alkali karbonat.
Esel fungsi konsentrasi
ΔG = ΔG° -RT ln Q
-nFEsel = -nFEsell° -RT ln Q
Esel = Esel° - ln QnF
RT
Ecell = Ecell° - log Qn
0.0592 VPersamaan Nernst :
pH meter = sel konsentrasi
Ecell = Ecell° - logn
0.0592 V x2
12
Ecell = 0 - log2
0.0592 V x2
1
Ecell = - 0.0592 V log x
Ecell = (0.0592 V) pH
2 H+(1 M) → 2 H+(x M)Ecell = Ecell° - log Qn
0.0592 V
Elektrolisis
1 mol e- = 96485 C
Muatan (C) = arus (C/s) x waktu (det)
ne- = I x t
F
Industri alkali-klor
Elektrolisis air
Katoda 2H+(aq) + 2 e - → H2(g)
Anoda H2O(l) → 1/2O2(g) +2H+ + 2 e -
reaksi H2O(l) → 1/2O2(g) + H2(g)
Eanoda = E°O2/H2O – (0,0592/2)log1/(pO2)1/2[H+]2
= 1,229 V – (-0,0592/2) log 1/(10-7)2 = 0,815 V
E = Ekatoda - Eanoda = -0,4141V – (0,815 V) = -1,229 V~ 1,3 V
Ekatoda = E°H+|H2 – (0,0592/2) logpH2/[H+]2
=0 –0,0592/2 log 1/(10-7)2 = - 0,414 V
Elektrolisis larutan NaCl 0,1M
Katoda 2H+(10-7M) + 2 e - → H2(g) Na+(10-1M) + e - → Na(s)
Anoda H2O → 1/2O2(g) +2H+(10-7M) + 2 e –
Cl-(0,1M) → 1/2Cl2(g) + e –
Mana yang mungkin terjadi?
Tutorial 3
Bahas reaksi elektrolisis larutan NaI 0,1M
diketahui E°I2|I- = 0,535V
Tutorial 4
Larutan Nikel(II) klorida dielektrolisis pada 1 atm
Tentukan produk yang terbentuk di anoda dan katoda pada pH = 7 dan pH = 0
Tentukan pula potensial dekomposisinya.
top related