Diagram Frost

Download Diagram Frost

Post on 25-Jun-2015

793 views

Category:

Documents

25 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>REAKSI OKSIDASI-REDUKSIYuni Krisnandi</p> <p>1</p> <p>Pendahuluan Kelas utama ke 3dalam reaksi kimia Reaksi redoks elektron transfer dari satu spesi ke spesi lain. Kita akan analisa practicalitiy nya dengan memperhatikan aspek termodinamik dan kinetik. Reaksi yang terjadi pada suhu sangat tinggi (elevated) Analisa termodinamik; kinetik tidak terlalu penting. Reaksi redoks dalam larutan pada T ~ suhu kamar pengaruh termodinamik dan kinetik diperhitungkan. Potensial elektroda dari spesi elektroaktif memberikan data termodinamik Bagaimana menggunakan teknik diagram untuk merangkum trend kestabilan tingkat oksidasi, termasuk pengaruh pH. Overpotensial dikenalkan sebagai pendekatan untuk menangani faktor faktor kinetik. 2</p> <p>Pendahuluan.... Reduksi: elektron bertambah (gain) Reaksi REDOKS Oksidasi: elektron berkurang (loss) Spesies yang mensuplai elektron: agen pereduksi / reduktant/reduktor Spesies yang melepaskan elektron: agen pengoksidasi/ oksidant/ oksidator Transfer elektron sering diikuti oleh transfer atom, dan kadang sulit diamati ke mana elektron pergi/ berasal. Cara paling aman-dan-mudah untuk menganalisa reaksi redoks: mengamati perubahan bilangan oksidasi (biloks) lihat bab Ikatan kimia! ; dan tidak melihat transfer elektron yg sebenarnya.</p> <p> Oksidasi Reduksi</p> <p>biloks suatu unsur naik biloks suatu unsur turun3</p> <p>Sub topik yang akan ditinjauI. 1. 2. II. 1. 2. III. 1. 2. 3. IV. 1. 2. 3. V. Ekstraksi unsur Ekstraksi secara reduksi Ekstraksi secara oksidasi Potensial reduksi Setengah-reaksi redoks Faktor-faktor kinetik Kestabilan redoks dalam air Reaksi dengan air Disprrporsionasi Oksidasi dengan oksigen atmosfir Presentasi diagram dari data potensial Diagram latimer Diagram frost Ketergantungan pH Efek pembentukan kompleks pada potensial4</p> <p>I. Ekstraksi Unsur1. Ekstraksi unsur secara reduksiUmumnya terjadi pada suhu sangat tinggi Dibutuhkan reduktor, biasanya unsur karbon (C, CO)MgO( s ) + C ( s ) Mg (l ) + CO ( g ) </p> <p>Aspek termodinamik dari ekstraksi Reaksi berlangsung spontantbila: energi bebas reaksi Gibbs &lt; 0 (negatif)</p> <p>r G = -R.T.lnKSehingga harga r G yg negatif K &gt;1 reaksi disukai</p> <p>NOTE: pada proses komersial, kesetimbangan sulit diperoleh, bahkan proses dgn K&gt;, sehingga reaksi yg disukai scr termodinamik dapat terjadi.5</p> <p>Untuk memperoleh (-) r G untuk reaksi oksida logam dengan C atau CO:</p> <p>a. b. c.</p> <p>C(s) + O 2(g) CO(g) C(s) + O 2(g) CO 2 (g) CO2 (g) CO(g) + O 2(g)</p> <p>rG (C, CO) rG (C, CO2) rG (CO, CO2)</p> <p>HARUS mempunyai r G yang lebih negatif dari reaksi: d. xM(s atau l) + O 2 (g) MxO(s) rG (M, MxO) Pada kondisi reaksi yang sama, sehingga: xM(s atau l) + CO(g) rG (C, CO) (M, MxO) (b-d) MxO(s) + C(s) xM(s atau l) + CO 2(g) rG (C, CO2) (M, MxO) (c-d) MxO(s) + CO(g) xM(s atau l) + CO2(g) rG (CO, CO2) (M, MxO) akan memiliki rG yg (-) reaksi berjalan spontan.6</p> <p>(a-d) MxO(s) + C(s)</p> <p>Diagram Ellingham</p> <p> rG = rH - T rS H dan S sampai pendekatan tertentu tidak tergantung pada T slope dari garis pada diagram - rS untuk reaksi yg relevan.</p> <p>7</p> <p>Rangkuman Untuk T di mana garis (C,CO) berada di bawah garis (M,MxO), C dapat digunakan untuk mereduksi M,MxO dan oksidasi C CO Untuk T di mana garis (C,CO2) berada di bawah garis (M,MxO), C dapat digunakan untuk mereduksi MxO dan oksidasi C CO2 Untuk T di mana garis CO, CO2 berada di bawah garis (M,MxO), C dapat digunakan untuk mereduksi MxO dan oksidasi C CO2</p> <p>8</p> <p>Proses Pirometalurgi</p> <p>Penggunaan Diagram Ellingham</p> <p>Diagram Ellingham merangkum T-dependence dari fG MxO, sehingga bisa digunakan untuk menentukan T di mana reduksi oleh C atau CO menjadi spontan.</p> <p>9</p> <p>2. Ekstraksi secara oksidasi Halogen adalah unsur paling penting yang diekstrak dengan proses oksidasi. 2Cl-(aq) + 2H2O(l) 2OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g) dibutuhkan proses elektrolisis rG = + 422 kJmol-1 F2 diperoleh secara elektrolisis dari campuran anhidrat KF dan HF Br2 dan I2 diperoleh dengan oksidasi kimawi dari halida aqueous dengan Cl2. Proses Claus Perolehan Sulfur dari oksidasi H2STahap 1: Tahap 2:</p> <p>2 H 2 S + 3O2 2SO2 + 2 H 2OKatalis oksida , 300o C</p> <p>2 H 2 S + SO2 3S + 2 H 2O </p> <p>10</p> <p>II. Potensial Reduksi1. Setengah-reaksi redoksReaksi redoks dapat dianggap gabungan dari 2 setengah-reaksi (konseptual) dimana electron loss (oksidasi) dan electron gain (reduksi) ditunjukkan secara eksplisit. reaksi reduksi 2H +(aq) + 2eH2(g) senyawa menerima e reaksi oksidasi Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- senyawa kehilangan eSpesi teroksidasi dan tereduksi dalam -reaksi membentuk pasangan redoks, ditulis sbb: spesi teroksidasi/spesi tereduksi Contoh: H+/H2 dan Zn2+/Zn, dan biasanya fasa tidak ditulis. Untuk kemudahan, semua reaksi-setengah dituliskan sebagai bentuk reduksi. Sehingga reaksi-setengah oksidasi Zn2+/Zn ditulis: Zn2+(aq) + 2 e Zn(s), E = - 0,763 V Reaksi redoks (gabungan) = perbedaan dari persamaan kimia dari dua reaksi-setengah reduksi11</p> <p>Potensial Standar Karena reaksi kimia keseluruhan = perbedaan 2 reaksi-setengah reduksi, maka rG = perbedaan rG dari kedua reaksi-setengah reduksi tersebut. Kita tetapkan salah satu reaksi-setengah mempunyai rG = 0, dan harga lainnya relatif terhadap hara tsb. Atas kesepakatan bersama, setengah-reaksi yang dipilih adalah reduksi ion hidrogen: 2H+(aq) + 2eH2(g) r G = 0 pada setiap T. Dengan pilihan tsb, rG untuk reduksi ion Zn2+ ditemukan secara experimen sbb: Zn2+(aq) + H2(g) Zn(s) + 2H+(aq), rG = +147 kJmol-1 Karena reaksi-setengah reduksi H+ memberikan sumbangan 0 thd energi reaksi Gibbs, maka: Zn2+(aq) + 2eZn(s) rG = +147 kJmol-1</p> <p>12</p> <p>Potensial standar rG dapat diukur dengan menggunkan sel Galvani (sel elektrokimia di mana reaksi kimia digunakan untuk menghasilkan arus listrik) Beda potensial di antara dua elektroda sel tsb diukur, dan bila cocok, dikonversikan menjadi energi Gibss dengan persamaan: rG = -FE, E = potensial standar / potensial reduksi standar, dalam volts (V) Karena rG reduksi H+ diset ke 0, E dari H+/H2 juga 0 pada setiap H2(g) E(H+,H2) = 0 suhu 2H+(aq) + 2e Zn+/Zn, di mana =2, dan rG pada 25oC = +147 kJmol-1 : Zn2+(aq) + 2eZn(s) E(Zn+,Zn) = -0.76 V Perbedaan (a-b) adalah: Zn2+(aq) + H2(g) E = +0.76 V 2H+(aq) + Zn(s) Berdasarkan persamaan rG = -FE, reaksi disukai bila E&gt;0 Dengan E = +0.76 V, Zn memiliki kecenderugnant ermodinamik untuk mereduksi H+ pada kondisi standar 13</p> <p>Deret elektrokimia</p> <p>14</p> <p>Persamaan Nernst Untuk mengetahui kecenderungan suatu reaksi untuk berlangsung pada arah tertentu pada komposisi acak, kita perlu mengetahu lambang (+ atau -) dan harga dari rG pada komposisi tersebut. Untuk informasi ini, kita pergunakan hasil termodinamika: rG = rG + RT ln Q, aOxA + bRedB Q= quotient reaksi aRedA + bOxB</p> <p>[Re d A ]a ' [Ox B ]b ' Q= [Ox A ]a [Re d B ]b</p> <p> Reaksi berlangsung spontan pada kondisi rG0, rG</p>