Penerapan konsep reaksi redokBAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangJika kita mengamati sungai di daerah perkotaan, seringkali kotor dan berbau tidak

sedap. Hal itu terjadi karena banyaknya sampah atau limbah cair yang dibuang ke saluran air dan akhirnya masuk kesungai. Limbah cair harus diolah terlebih dahulu sebelum dialirkan ke sungai, sehingga sungainya tetap bersih dan dapat digunakan untuk sanitasi. Para ilmuwan, dengan kemajuan ilmu pengetahuan, dapat menemukan cara untuk mengatasi permasalahan-permasalahan lingkungan yang dapat mengganggu kesejahteraan manusia, salah satunya dengan cabang ilmu pengetahuan Kimia. Dalam Kimia, terhadap Konsep Redoks yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan lingkungan semacam pengolahan air kotor. Diharapkan dengan diketahuinya kegunaan dari Konsep Redoks, pembaca menjadi termotivasi untuk menemukan resolusi-resolusi baru di ilmu pengetahuan yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari dan menyangkut kesejahteraan manusia.1.2 Rumusan Masalah

Masalah yang ada dalam makalah yang berjudul  penerapan konsep reaksi redoks  sangat banyak dan tidak mungkin untuk diteliti semuanya oleh penulis oleh karena itu penulis membatasi masalah pada :

1.      Apa yang dimaksud reaksi redoks itu?2.      Bagaimana pemecahan masalah lingkungan dengan konsep redoks?

1.3 TujuanTujuan yang ingin dicapai dari pembuatan makalah ini adalah :

1.      Mengetahui dan memahami konsep dasar dari reaksi redoks2.      Dapat menerapkan konsep reaksi redoks untuk mengatasi masalah lingkungan

BAB 2 PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Reaksi RedoksPengetahuan manusia mengenai reaksi redoks senantiasa

berkembang.  Perkembangan konsep reaksi redoks menghasilkan dua konsep, klasik dan modern.  Awalnya, reaksi redoks dipandang sebagai hasil dari perpindahan atom oksigen dan hidrogen. Oksidasi merupakan proses terjadinya penangkapan oksigen oleh suatu zat. Sementara itu reduksi adalah proses terjadinya pelepasan oksigen oleh suatu zat. Oksidasi juga diartikan sebagai suatu proses terjadinya pelepasan hidrogen oleh suatu zat dan reduksi adalah suatu proses terjadinya penangkap hidrogen. Oleh karena itu, teori klasik mengatakan bahwa oksidasi adalah proses penangkapan oksigen dan kehilangan hidrogen. Di sisi lain, reduksi adalah proses kehilangan  oksigen dan penangkapan hidrogen. Seiring dilakukannya berbagai percobaan, konsep redoks juga mengalami perkembangan. Muncullah teori yang lebih modern yang hingga saat ini masih dipakai. Dalam teori ini disebutkan bahwa:

a. Oksidasi adalah proses yang menyebabkan hilangnya satu atau lebih elektron dari dalam zat. Zat yang mengalami oksidasi menjadi lebih positif.

b. Reduksi adalah proses yang menyebabkan diperolehnya satu atau lebih elektron oleh suatu zat. Zat yang mengalami reduksi akan menjadi lebih negatif.

Teori ini masih dipakai hingga saat ini. Jadi proses oksidasi dan reduksi tidak hanya dilihat dari penangkapan oksigen dan hidrogen, melainkan dipandang sebagai proses perpindahan elektron dari zat yang satu ke zat yang lain.2.2 Pemecahan Masalah Lingkungan dengan Konsep RedoksKemajuan industri tekstil, pulp, kertas, bahan kimia, obat-obatan, dan industri pangan di samping membawa dampak positif juga berdampak negatif. Dampak negatif yang ditimbulkan antara lain menghasilkan air limbah yang membahayakan lingkungan, karena mengandung bahan-bahan kimia dan mikroorganisme yang merugikan. Cara mengatasi air limbah industri adalah dengan melakukan pengolahan air limbah tersebut sebelum dibuang ke lingkungan. Salah satu penerapan konsep redoks adalah pengolahan air kotor atau limbah dengan metode lumpur aktif.Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reactor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah.Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif secara garis besar adalah sebagai berikut:1. Tahap awal

Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti kayu, bangkai binatang, pasir, dan kerikil. Sisa-sisa partikel digiling agar tidak merusak alat dalam sistem dan limbah dicampur agar laju aliran dan konsentrasi partikel konsisten.2. Tahap primer

Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit seperti FeCl3, FeCl2, Al2(SO4)3, dan CaO.3. Tahap sekunder

Tahap sekunder meliputi 2 tahap yaitu tahap aerasi (metode lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasi oksigen ditambahkan ke dalam air limbah yang sudah dicampur lumpur aktif untuk pertumbuhan dan berkembang biak mikroorganisme dalam lumpur. Dengan agitasi yang baik, mikroorganisme dapat melakukan kontak dengan materi organik dan anorganik kemudian diuraikan menjadi senyawa yang mudah menguap seperti H2S dan NH3 sehingga mengurangi bau air limbah. Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan. Lumpur aktif akan mengendap kemudian dimasukkan ke tangki aerasi, sisanya dibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut lumpur bulki.4. Tahap tersier

Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk memisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkungan seperti senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukar terurai, dan padatan anorganik. Contoh-contoh perlakuan pada tahap ini sebagai berikut:

a. Nitrifikasi/denitrifikasiNitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH3 dalam air atau NH4

+) menjadi nitrat (NO3

-) dengan bantuan bakteri aerobik. Reaksi:2 NH4

+(aq) + 3 O2(g) -> 2 NO2-(aq) + 2 H2O(l) + 4 H+(aq)

2 NO2- (aq) +O2(g)2 NO3

- (aq)Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas seperti N2, NO, dan

NO2.Senyawa NO3  gas nitrogen bebas

b. Pemisahan fosfor

Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/ penggumpalan dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring.Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO4

3-(aq)2 AIPO4(s) + 3 SO42-(aq) + 14 H2O(l)

5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-(aq) Ca5OH(PO4)3(s) + 6 OH-(aq) + 3 H2O(l)

c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar, pewarna, dan bau tak sedap.

d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil seperti bakteri dan virus.e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anorganik yang masih tersisa

dalam air limbah.5. Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan mikroorganisme seperti virus dan materi organic penyebab bau dan warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau keperluan industri, contoh: Cl2. Reaksi: Cl2(g) + H2O(l)HClO(aq) + H+(aq) + Cl-(aq)6. Pengolahan padatan lumpur

Padatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikan bakteri aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH4 untuk bahan bakar dan biosolid untuk pupuk.Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif  menemui kendala-kendala seperti:

1. Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, karena prosesnya berlangsung lama.

2. Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibat pertumbuhan mikroba berfilamen yang berlebihan.

3. Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasan yang cukup ketat.Berdasarkan berbagai penelitian, kelemahan metode lumpur aktif tersebut dapat

diatasi dengan cara:Menambahkan biosida, yaitu H2O2 atau klorin ke dalam unit aerasi. Penambahan 15 mg/g dapat menghilangkan sifat bulki lumpur hingga dihasilkan air limbah olahan cukup baik. Klorin dapat menurunkan aktivitas mikroba yang berpotensi dalam proses lumpur aktif. Metode ini hasil penelitian Sri Purwati, dkk. dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa, Bandung.

BAB 3PENUTUP

3.1 Kesimpulan            Konsep Redoks dapat digunakan dalam proses pemecahan masalah lingkungan dan kehidupan sehari-hari. Salah satu penerapan Konsep Redoks adalah pengolahan air kotor atau limbah dengan metode lumpur aktif. Lumpur adalah materi yang tidak larut yang selalu nampak kehadirannya di dalam setiap tahap pengolahan, tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akan selulosa dan di dalamnya terhimpun kehidupan mikroorganisme. Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi.

Pada metode lumpur aktif terjadi reaksi oksidasi untuk pertumbuhan bakteri aerob dan terjadi reaksi reduksi pada substrat (buangan). Bakteri aerob mengubah sampah organik dalam air limbah menjadi bio massa dan gas CO2. Sementara nitrogen organik diubah menjadi amonium dan nitrat, fosforus organik diubah menjadi fosfat. Biomassa hasil degradasi tetap berada dalam tangki aerasi hingga bakteri melewati masa pertumbuhan cepatnya. Setelah itu akan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudah

mengendap. Dari tangki pengendapan, sebagian lumpur dibuang, sebagian lain disirkulasikan ke dalam tangki aerasi.

Kombinasi antara bakteri dalam konsentrasi tinggi dan lapar (dalam lumpur yang disirkulasi) dengan jumlah nutrien yang banyak (dalam air kotor) , memungkinkan penguraian dapat berlangsung dengan cepat. Peruraian dengan metode lumpur aktif hanya memerlukan beberapa jam, jauh lebih cepat dibandingkan dengan peruraian serupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau air sungai

DAFTAR PUSTAKA

Anto, Tri Sugiarto. 2012. Daur Ulang Air Limbah. Kompas.

Hendayani, Soetopo, Setiadji. 2006. Penanggulangan Permasalahan Lumpur Bulki dari Proses Lumpur Aktif Pada Pengolahan Air Limbah Pulp dan Kertas. Bandung: Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa :

Departemen Perindustrian dan Perdagangan.

Harnanto Ari, Ruminten. 2009. Kimia 1Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta : Pusat            Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Fungsi redoks dalam kehidupan sehari ± hari:1. Pengolahan Air LimbahAir limbah mengandung berbagai bahan atau zat, diantaranya zatorganic. Zat organic yang berada dalam air limbah akan mengalami oksidasioleh oksigen yang terdapat di dalam air, sehingga akan menurunkan kadar oksigen yang terlarut di dalam air (dissolved oxygen=DO). Kadar oksigenterlarut yang rendah dapat berakibat kematian pada hewan air. Banyaknyaoksigen yang digunakan untuk mengoksidasi limbah organic disebut BOD ( Biologycal Oxygen Demand ). Bila harga BODterlalu besar makamenimbulkan bau tidak sedap.Pengolahan air limbah terbagi dalam 3 tahap, yaitu:y Tahap primer Tujuan: untuk memisahkan sampah yang tidak larut dalam air dengan cara penyaringan dan pengendapany Tahap sekunder Tujuan: untuk menghilangkan BOD

dengan caramengoksidasinya, misalkan dengan cara Lumpur aktif y Tahap tersier Tujuan: untuk menghilangkan sampah lain yang masih terdapatseperti limbah organic beracun, logam berat dan bakteri.y Lumpur aktif merupakan Lumpur yang kaya dengan bakteri yangdapat menguraikan limbah organic yang dapar mengalami biodegradasi.Bakteri aerob mengubah sampah organic menjadi biomassa dan CO2, Nmenjadi ammonium dan nitrat, P menjadi fosfat

RedoksDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Belum DiperiksaLangsung ke: navigasi, cari

Ilustrasi sebuah reaksi redoks

Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.

Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.

Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion

Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).

Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.

Dua bagian dalam sebuah reaksi redoks

Besi berkarat

Pembakaran terdiri dari reaksi redoks yang melibatkan radikal bebas

Daftar isi

1  Oksidator dan reduktor 2  Contoh reaksi redoks

o 2.1  Reaksi penggantiano 2.2  Contoh-contoh lainnya

3  Reaksi redoks dalam industri 4  Reaksi redoks dalam biologi

o 4.1  Siklus redoks 5  Menyeimbangkan reaksi redoks

o 5.1  Media asamo 5.2  Media basa

6  Lihat pula 7  Referensi 8  Pranala luar

[sunting] Oksidator dan reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai reduktor atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (sepertiH2O2, MnO4

−, CrO3, Cr2O72−, OsO4)

atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen, fluorin,klorin, dan bromin).

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai [[oksidator ]] atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik [1] [2] , terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, ataunikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon.

Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan

oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

[sunting] Contoh reaksi redoks

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi

dan reaksi reduksi

Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.

Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.

Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:

[sunting] Reaksi penggantian

Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi.

Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:

Persamaan ion dari reaksi ini adalah:

Terlihat bahwa besi teroksidasi:

dan tembaga tereduksi:

[sunting] Contoh-contoh lainnya

Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)

hidrogen peroksida  tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:

H2O2 + 2 e− → 2 OH−

Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O

denitrifikasi , nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:

2NO3− + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O

Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):

4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3

Pembakaran  hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbonakan menghasilkan karbon dioksida.

Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat, dan kemudian peroksida.

[sunting] Reaksi redoks dalam industri

Proses utama pereduksi bijih logam untuk menghasilkan logam didiskusikan dalam artikel peleburan.

Oksidasi digunakan dalam berbagai industri seperti pada produksi produk-produk pembersih.

Reaksi redoks juga merupakan dasar dari sel elektrokimia.

[sunting] Reaksi redoks dalam biologi

Atas: asam askorbat(bentuk tereduksi Vitamin C)Bawah: asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi Vitamin C)

Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan.

Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2OProses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD +  menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2

Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.

Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD + /NADH  dengan NADP + /NADPH  dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.

[sunting] Siklus redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks.

Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalah herbisida parakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. [3] PDF  (2.76 MiB)

[sunting] Menyeimbangkan reaksi redoks

Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ionH + , ion OH - , H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.

[sunting] Media asam

Pada media asam, ion H +  dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketika mangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat:

Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).

Reaksi diseimbangkan:

Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam:

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:

Persamaan diseimbangkan:

[sunting] Media basa

Pada media basa, ion OH -  dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit:

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:

Persamaan diseimbangkan:

MAKALAH

“MANFAAT REDOKS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI”

 

 

OLEH :

X-5

1. ATIKA ANGGRAINI                   (07)

2. DIAH CHANDRA                                    (12)

3. FITRI NUR JANAH                     (14)

4. FITRIA ATIKA ANGGRAENI     (15)

5. HERU PRASETIAWAN              (18)

6. SITI KHOLIFAH                          (25)

7. ULVA NI’MATUS S.                  (29)

8. YULIA ISTIKOMAH                   (31)

 

 

 

 

 

SMA NEGERI 1 SUMBERREJO

DINAS PENDIDIKAN KABUPATEN BOJONEGORO

TAHUN AJARAN 2010/2011

 

KATA PENGANTAR

         Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya kepada tim penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul: “MANFAAT

REDOKS DALAM KEHIDAPAN SEHARI-HARI”

            Penulis menyadari bahwa didalam pembuatan makalah ini berkat bantuan dan tuntunan Tuhan Yang Maha Esa dan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak untuk itu dalam kesempatan ini penulis menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam pembuatan makalah ini.

            Tim penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan makalah ini masih dari jauh dari kesempurnaan baik materi maupun cara penulisannya. Namun demikian, tim penulis telah berupaya dengan segala kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki sehingga dapat selesai dengan baik dan oleh karenanya, tim penulis dengan rendah hati dan dengan tangan terbuka menerima masukan,saran dan usul guna penyempurnaan makalah ini.

            Akhirnya tim penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca.

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR ISI

1. Kata Pengantar…………………………………………………………………………………..

2. Daftar isi……………………………………………………………………………………………

3. Bab I…………………………………………………………………………………………………

Latar Belakang Masalah……………………………………………………………………….

Rumusan Masalah……………………………………………………………………………….

1. Bab II……………………………………………………………………………………………….

Oksidator dan Reduktor………………………………………………………………………

Contoh Reaksi Redoks…………………………………………………………………………..

1. Bab III………………………………………………………………………………………………..

Kesimpulan………………………………………………………………………………………….

Saran…………………………………………………………………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB 1

PENDAHULUAN

1. A.     LATAR BELAKANG MASALAH

Di kalangan masyarakat mungkin kegunaan reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari, tidak di sadari oleh kebanyakan orang. Banyaknya kegunaan reaksi redoks dalam kehidupan sehari- hari akan dijelaskan dalam pembahasan dibawah. Ada banyak macam kegunaan redoks dalam kehidupan, contohnya reaksi redoks dalam biologi, reaksi redoks dalam industri, dan masih banyak lagi.

 Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia. Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat

berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gulapada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:

Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul,atom, atau ion

Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuahmolekul, atom, atau ion.

 

 

Gambar dua bagian dalam sebuah reaksi redoks

Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai “redoks” walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatankovalen).Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal(formal

charge) dikenal sebagai reaksi metatesis. 

Gambar ilustrasi sebuah reaksi redoks

 

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apa manfaat redoks dalam kehidupan manusia?

 

BAB II

PEMBAHASAN

 

1. A.  OKSIDATOR DAN REDUKTOR

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasisenyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal

sebagai oksidatoratau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia “menerima” elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur dengan bilangan oksidasi yang tinggi (sepertihttp://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen_peroksida”>H2O2, Mn

O4−,CrO3, Cr2O7

2−, OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangatelektronegatif, sehingga dapat mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah senyawa (misalnya oksigen,fluorin, klorin, dan bromin).Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksisenyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktoratau agen

reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia “mendonorkan” elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur logamseperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logam-logam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4dan LiAlH4), reagen-reagen ini digunakan dengan luas dalam kimia organik [1] [2] , terutama dalam reduksi senyawa-senyawa karbonil menjadialkohol. Metode reduksi lainnya yang juga berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata tiga karbon-karbon.Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.

1. B.  CONTOH REAKSI REDOKS

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin: 

Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi oksidasi

 

dan reaksi reduksi

 

 

Penganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.

Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1, sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.

Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan saling mengurangi:

 

Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida: 

Reaksi penggantian

Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:

 

Persamaan ion dari reaksi ini adalah:

 

Terlihat bahwa besi teroksidasi:

 

dan tembaga tereduksi:

 

 Contoh-contoh lainnya

Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)

 

hidrogen peroksida  tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:

H2O2 + 2 e− → 2 OH−

         Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:

2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O

denitrifikasi , nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:

2NO3− + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O

Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi membentuk

besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagaiperkaratan):

4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3

 

 

besi berkarat

 

 

Pembakaran  hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam,

menghasilkan air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas.

Oksidasi penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon

dioksida.

 

Pembakaran terdiri dari redoks yang melibatkan radikal bebas

Dalam kimia organik, oksidasi selangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon menghasilkan

air, dan berturut-turut alkohol,aldehida atau keton, asam karboksilat, dan

kemudian peroksida

 

REAKSI REDOKS DALAM BIOLOGI

 

 

 

Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebutantioksidan.

 

 

 

Atas: asam askorbat (bentuk tereduksi Vitamin C)Bawah: asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi Vitamin C) 

Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadiCO2 dan reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD + menjadi NADH dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+).Fotosintesis secara esensial merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel: 

6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2

Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks. Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadigula dan oksidasi air menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi digunakan untuk mereduksi nikotinamida

adenina dinukleotida (NAD+), yang kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong sintesis adenosina

trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial

membran.Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan antara NAD + /NADH  denganhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Nicotinamida_adenina_dinukleotida_fosfat&action=edit&redlink=1″>NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set metabolit (misalnyalaktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan(shock), dan sepsis.

Siklus redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida. Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks.Contoh molekul-molekul yang menginduksi siklus redoks adalahherbisida parakuat, dan viologen dan kuinon lainnya seperti menadion. 

Siklus redoks

Berbagai macam senyawa aromatik direduksi oleh enzim untuk membentuk senyawa radikal bebas. Secara umum, penderma elektronnya adalah berbagai jenis flavoenzim dan koenzim-koenzimnya. Seketika terbentuk, radikal-radikal bebas anion ini akan mereduksi oskigen menjadi superoksida.

Reaksi bersihnya adalah oksidasi koenzim flavoenzim dan reduksi oksigen menjadi superoksida. Tingkah laku katalitik ini dijelaskan sebagai siklus redoks.

Menyeimbangkan reaksi redoksUntuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses redoks, diperlukan penyeimbangan komponen-komponen dalam reaksi

setengah. Untuk reaksi dalam larutan, hal ini umumnya melibatkan penambahan ion H + , ion OH - , H2O, dan elektron untuk menutupi perubahan oksidasi.

Media asam

Pada media asam, ion H +  dan air ditambahkan pada reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi. Sebagai contoh, ketikamangan(II) bereaksi dengan natrium bismutat: 

 

 

Reaksi ini diseimbangkan dengan mengatur reaksi sedemikian rupa sehingga dua setengah reaksi tersebut melibatkan jumlah elektron yang sama (yakni mengalikan reaksi oksidasi dengan jumlah elektron pada langkah reduksi, demikian juga sebaliknya).

 

 

Reaksi diseimbangkan:

 

 

 

Hal yang sama juga berlaku untuk sel bahan bakar propana di bawah kondisi asam: 

 

 

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron yang terlibat:

 

 

Persamaan diseimbangkan:

 

Media basa

Pada media basa, ion OH -  dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium permanganat dan natrium sulfit: 

 

 

Dengan menyeimbangkan jumlah elektron pada kedua reaksi setengah di atas:

 

 

Persamaan diseimbangkan:

 

 

 

 

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

            Berdasarkan pembahasan dapat disimpulkan bahwa :

Banyak sekali manfaat redoks. Diantaranya perkaratan logam, pembakaran gas alam, oksidasi glukosa dalam tubuh, reduksi tembaga(II) oksida dengan hidrogen yang biasa terjadi di pabrik2, respirasi sel dsb.

C.SARAN

Tetap semangat untuk belajar kimia khususnya tentang reaksi redoks, dan sebaiknya melakukan observasi untuk lebih meningkatkan kemajuan reaksi redoks.

Reaksi Redoks Dalam Kehidupan sehar- hariadmin Sep 30th, 2011 0 Comment

1. Zat pemutihZat pemutih adalah senyawa yang dapat digunakan untuk menghilangkan warna benda, seperti padatekstil, rambut dan kertas. Penghilangan warna terjadi melalui reaksi oksidasi. Oksidator yang biasa digunakan adalah natrium hipoklorit (NaOCl) dan hidrogen peroksida (H2O2).

 Warna benda ditimbulkan oleh elektron yang diaktivasi oleh sinar tampak. Hilangnya warna benda disebabkan oksidator mampu menghilangkan elektron tersebut. Elektron yang dilepaskan kemudian diikat oleh oksidator.

Reaksinya:

           Proses oksidasi pada pemutihan:2. Fotosintesis

 Fotosintesis adalah proses reaksi oksidasi-reduksi biologi yang terjadi secara alami. Fotosintesis merupakan proses yang kompleks dan melibatkan tumbuhan hijau, alga hijau atau bakteri tertentu. Organisme ini mampu menggunakan energi dalam cahaya matahari (cahaya ultraviolet) melalui reaksi redoks menghasilkan oksigen dan gula.Reaksi oksidasi:

           Reaksi reduksi:

           3. PembakaranPembakaran merupakan contoh reaksi redoks yang pale umum. Pada pembakaran propana 

(C3H8-   di udara (mengandung O2), atom karbon teroksidasi membentuk CO2 dan

atom oksigen tereduksi menjadi H2O.Reaksi:

       

Penerapan Reaksi Redoks1. Reaksi Redoks pada Pengolahan Logam

Pada pemekatan biji logam dari batu karangbaik secara fisika maupun kimia kemudian di

pekatkan menjadi bijih

Pekat . Bijih pekat tersebut direduksi dengan zat pereduksi yang paling tepat.

3C(S) + 4Al3+(l) + 6O-2

(l) → 4Al (l) + 3CO2

................l_______________l

.....................reduksi

2. Reaksi Redoks pada penyambungan Besi

Rel-rel dilas dengan proses termit . Campuran aluminium dan besi oksida disulut untuk untuk

reaksi redoks dan panas yang dihasilkan dapat melumerkan permukaan rel.

Reaksi : 2Al(s) + Fe2O3(S) → 2Fe(s) + Al2O3(S)

3. Reaksi Redoks pada Sel Aki

Pb(s) + PbO2(aq) + 2HSO4-2

(aq) +2H+(aq) → 2PbSO4(S) + 2H2O(l)

4.Reaksi redoks pada Baterai (sel Leclanche)

Zn (s) + 2NH4+

(aq) + 2MnO2(S) → Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

5. Reaksi Redoks Pada Pengolahan Air Limbah

a. Penerapan Konsep Elektrolit

Limbah yang mengandung logam berat (Hg+2, Pb+2, Cd+2, dan Ca 2+) direaksikan dengan elektrolit

yang mengandung anion (SO4-2) yang dapat mengendapkan ion logam sehingga air limbah

bebas dari air limbah

Pb+2(aq )+ SO4-2 

(aq) → PbSO4(S)

b. Pengolahan Limbah dengan Lumpur Aktif

Lumpur aktif mengandung bakteri-bakteri aerob yang berfungsi sebagai oksidator bahan organik

tanpa menggunakan oksigen terlarut dalam air sehingga harga BOD dapat dikurangi. Zat-zat

organik dioksidasi menjadi CO2,H2O, NH4+ dan sel biomassa baru. Proses lumpur aktif

berlangsung di tangki aerasi. Dikolam tersebut berlangsung proses oksidasi limbah organik

(karbohidrat, protein, minyak). Hasil oksidasi senyawa-senyawa organic adalah CO2, H2O,sulfat,

nitrat, dan fosfat. Oksigen yang diperoleh untuk olsidasi diperoleh dari proses fotosintesa alga

yang hidup ditangki aerasi

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Korosiadmin Oct 2nd, 2011 0 Comment

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi KorosiKorosi pada permukaan suatu logam dapat dipercepat oleh beberapa faktor, antara lain:1. Kontak Langsung logam dengan H2O dan O2

Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi redoks. Reaksi yang terjadi ini merupakan sel Volta mini. sebagai contoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O). Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidakmerata dalam logam tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (C). Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. Semakin banyak jumlah O2 dan H2O yang mengalami kontak denan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut. Perhatikan animasi. berikut: animasi korosi besi2. Keberadaan Zat PengotorZat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehinggalebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasilpembakaran BBM pada permukaan logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat.

pengotor yang mempercepat korosi pada permukaan logam

 (sumber: http://rumahcor.com)

3. Kontak dengan ElektrolitKeberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat melakukan laju aliran elektron sehingga korosi meningkat.

bangkai kapal di dasar laut yang telah terkorosi oleh kandungan garam yang tinggi

 (sumber: http://www.diveholidayisle.com)

4. TemperaturTemperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks semakin besar. Dengan demikian laju korosi pada logam semakin meningkat.Efek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakas-perkakas ataumesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperti cutting collection ) atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor).

knalpot kendaraan bermotor yang mudah terkorosi akibat temperatur tinggi

 (sumber: http://202.43.165.157/gramedia/otomotif/otoweb/index.php?)

5. pHPeristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu:2H+

(aq) + 2e- → H2

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi pada permukaan logam semakin besar.korosi pada kondisi asam lebih cepat terjadi                          logam besi yang belum terkorosi pada kondisi netral

                      (sumber: http://www.cosmoeng.co.jp)

6. Metalurgi• Permukaan logamPermukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi.

permukaan logam yang kasar cenderung mengalami korosi

 (sumber: http://www.flickr.com)

• Efek Galvanic Coupling

Kemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yakni timbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode.7. MikrobaAdanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida.Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans.

korosi pada permukaan logam yang disebabkan oleh mikroba

 (sumber: http://gadang-e-bookformaterialscience.blogspot.com)

koloni bakteri Thiobacillus ferrooxidans pada permukaan logam besi yang terkorosi

 (sumber: http://filebox.vt.edu)

koloni bakteri Thiobacillus thiooxidans yang dapat menyebabkan korosi pada logam

 

Penerapan Konsep Reaksi Redoks dalam Pengolahan Limbah (Lumpur Aktif)

Salah satu penerapan konsep  reaksi redoks  dalam kehidupan sehari-hari adalah dalam bidang pengolahan limbah. Prinsip dasar yang dipergunakan adalah teroksidasinya bahan-bahan organik maupun anorganik, sehingga lebih mudah diolah lebih lanjut.

Limbah merupakan salah satu pencemar lingkungan yang perlu dipikirkan cara-cara mengatasinya. Untuk menjaga dan mencegah lingkungan tercemar akibat akumulasi limbah yang semakin banyak, berbagai upaya telah banyak dilakukan untuk memperoleh teknik yang tepat dan efisien sesuai kondisi lokal.Berbagai tipe penanganan limbah cair dengan melibatkan mikroorganisme telah dikerjakan di Indonesia, yaitu sedimentasi, kolam oksidasi, trickling filter, lumpur aktif (activated sludge), dan septic tank. Pada uraian ini akan kita pelajari salah satu teknik saja, yaitu  teknik lumpur aktif (activated sludge).

Proses lumpur aktif (activated sludge) merupakan sistem yang banyak dipakai untuk penanganan limbah cair secara aerobik. Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif untuk menyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari air limbah. Lumpur aktif mengandung mikroorganisme aerobik yang dapat mencerna limbah mentah. Setelah limbah cair didiamkan di dalam tangki sedimentasi, limbah dialirkan ke tangki aerasi. Di dalam tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara (oksigen) untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik. Bakteri yang aktif dalam tangki aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium,dan Pseudomonas. Bakter-bakteri tersebut membentuk gumpalan- gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang kemudian mengapung di permukaaan limbah.

 Metode lumpur aktif memanfaatkan mikroorganisme (terdiri ± 95% bakteri dan sisanya protozoa, rotifer, dan jamur) sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Proses lumpur aktif merupakan proses aerasi(membutuhkan oksigen). Pada proses ini mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses degradasi. Proses ini berlangsung dalam reactor yang dilengkapi recycle/umpan balik lumpur dan cairannya. Lumpur secara aktif mereduksi substrat yang terkandung di dalam air limbah.

Tahapan-tahapan pengolahan air limbah dengan metode lumpur aktif

secara garis besar adalah sebagai berikut:

1. Tahap awal

Pada tahap ini dilakukan pemisahan benda-benda asing seperti

kayu, bangkai binatang, pasir, dan kerikil. Sisa-sisa partikel digiling agar

tidak merusak alat dalam sistem dan limbah dicampur agar laju aliran

dan konsentrasi partikel konsisten.

2. Tahap primer

Tahap ini disebut juga tahap pengendapan. Partikel-partikel

berukuran suspensi dan partikel-partikel ringan dipisahkan, partikel-

partikel berukuran koloid digumpalkan dengan penambahan elektrolit

seperti FeCl3, FeCl2, Al2(SO4)3, dan CaO.

3. Tahap sekunder

Tahap sekunder meliputi 2 tahap yaitu tahap aerasi (metode

lumpur aktif) dan pengendapan. Pada tahap aerasi oksigen ditambahkan

ke dalam air limbah yang sudah dicampur lumpur aktif untuk

pertumbuhan dan berkembang biak mikroorganisme dalam lumpur.

Dengan agitasi yang baik, mikroorganisme dapat melakukan kontak

dengan materi organik dan anorganik kemudian diuraikan menjadi

senyawa yang mudah menguap seperti H2S dan NH3 sehingga

mengurangi bau air limbah. Tahap selanjutnya dilakukan pengendapan.

Lumpur aktif akan mengendap kemudian dimasukkan ke tangki aerasi,

sisanya dibuang. Lumpur yang mengendap inilah yang disebut

lumpur bulki.

4. Tahap tersier

Tahap ini disebut tahap pilihan. Tahap ini biasanya untuk

memisahkan kandungan zat-zat yang tidak ramah lingkungan seperti

senyawa nitrat, fosfat, materi organik yang sukar terurai, dan padatan

anorganik. Contoh-contoh perlakuan pada tahap ini sebagai berikut:

a. Nitrifikasi/denitrifikasi

Nitrifikasi adalah pengubahan amonia (NH3 dalam air atau NH4+)

menjadi nitrat (NO3-) dengan bantuan bakteri aerobik. Reaksi:

2 NH4+(aq) + 3 O2(g) -> 2 NO2

-(aq) + 2 H2O(l) + 4 H+(aq)

2 NO2- (aq) +O2(g)à2 NO3

- (aq)

Denitrifikasi adalah reduksi nitrat menjadi gas nitrogen bebas

seperti N2, NO, dan NO2.

Senyawa NO3 à gas nitrogen bebas

b. Pemisahan fosfor

Fosfor dapat dipisahkan dengan cara koagulasi/ penggumpalan

dengan garam Al dan Ca, kemudian disaring.

Al2(SO4)3+14H2O(s) + 2 PO43-(aq)à2 AIPO4(s) + 3 SO4

2-(aq) + 14 H2O(l)

5 Ca(OH)2(s) + 3 HPO42-(aq)à Ca5OH(PO4)3(s) + 6 OH-(aq) + 3 H2O(l)

c. Adsorbsi oleh karbon aktif untuk menyerap zat pencemar,

pewarna, dan bau tak sedap.

d. Penyaringan mikro untuk memisahkan partikel kecil seperti

bakteri dan virus.

e. Rawa buatan untuk mengurai materi organik dan anorganik yang

masih tersisa dalam air limbah.

5. Disinfektan

Disinfektan ditambahkan pada tahap ini untuk menghilangkan

mikroorganisme seperti virus dan materi organic penyebab bau dan

warna. Air yang keluar dari tahap ini dapat digunakan untuk irigasi atau

keperluan industri, contoh: Cl2. Reaksi: Cl2(g) + H2O(l)àHClO(aq) + H+

(aq) + Cl-(aq)

6. Pengolahan padatan lumpur

Padatan lumpur dari pengolahan ini dapat diuraikan bakteri

aerobik atau anaerobik menghasilkan gas CH4 untuk bahan bakar dan

biosolid untuk pupuk.

Akan tetapi dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif  menemui

kendala-kendala seperti:

1. Diperlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, karena

prosesnya berlangsung lama.

2. Menimbulkan limbah baru yakni lumpur bulki akibat

pertumbuhan mikroba berfilamen yang berlebihan.

3. Proses operasinya rumit karena membutuhkan pengawasan yang

cukup ketat.