Bilangan oksidasi secara sederhana dapat digambarkan sebagai angka yang dialokasikan untuk unsur dalam kombinasi kimia. Bilangan oksidasi pada dasarnya adalah jumlah elektron yang dapat dibagi, dihilangkan, atau diperoleh sementara atom dalam molekul membentuk ikatan kimia dengan atom lain dari unsur yang berbeda.
Bilangan oksidasi juga disebut sebagai keadaan oksidasi. Namun, kadang-kadang istilah ini dapat memiliki arti yang berbeda tergantung pada apakah kita mempertimbangkan keelektronegatifan atom atau tidak. Istilah bilangan oksidasi sering digunakan dalam kimia koordinasi.
Secara umum, keadaan atau bilangan oksidasi membantu kita menggambarkan transfer elektron. Namun, siswa harus mencatat bahwa itu berbeda dari muatan formal yang menentukan pengaturan atom. Bilangan oksidasi / keadaan juga digunakan untuk menentukan perubahan yang terjadi dalam reaksi redoks. Sementara itu, sangat mirip dengan elektron valensi.
Pengertian Bilangan Oksidasi
Bilangan oksidasi, dari suatu atom, adalah sebagai muatan yang dimiliki suatu atom untuk membentuk ikatan ionik dengan heteroatom lainnya. Suatu atom yang memiliki elektronegativitas lebih tinggi (bahkan jika ia membentuk ikatan kovalen) diberi keadaan oksidasi negatif.
Definisi, memberikan keadaan oksidasi ke atom pada kondisi, bahwa atom:
- berikatan dengan heteroatom.
- selalu membentuk ikatan ionik dengan mendapatkan atau kehilangan elektron, terlepas dari sifat ikatan yang sebenarnya.
Karena sebuah atom dapat memiliki elektron valensi ganda dan membentuk ikatan rangkap, semuanya akan, diasumsikan sebagai ionik dan ditugaskan pada tingkat oksidasi yang sama dengan jumlah elektron yang terlibat dalam ikatan. Jadi, bilangan oksidasi atau keadaan adalah, kasus hipotesis asumsi atom yang membentuk ikatan ion.
Dalam kation kompleks, tetroxoplatinum (PtO4) 2+, Platinum memiliki bilangan oksidasi 10. Sepuluh adalah bilangan oksidasi maksimum yang ditunjukkan oleh atom mana pun. Tampaknya telah kehilangan sepuluh elektron untuk membentuk ion. Tetapi, energi ionisasi yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari muatan spesisi positif meningkat pesat.
Semakin besar muatannya, sulit untuk menghilangkan elektron dan karenanya, semakin tinggi energi ionisasi. Jadi, penghapusan sepuluh elektron sangat hipotetis. Demikian pula, penambahan elektron juga menjadi sulit dengan meningkatnya muatan negatif.
Keadaan oksidasi, lebih besar dari tiga, apakah positif atau negatif secara praktis tidak mungkin. Terlepas dari anggapan itu, ada baiknya memahami perubahan yang menyertai atom yang mengalami perubahan kimia.
Bagaimana Cara Menemukan Bilangan Oksidasi Suatu Atom?
Bilangan oksidasi atau keadaan atom / ion adalah jumlah elektron yang dimiliki atom / ion yang diperoleh atau hilang molekulnya dibandingkan dengan atom netral. Atom logam elektropositif, dari golongan 1, 2 dan 3 kehilangan sejumlah elektron tertentu dan selalu memiliki bilangan oksidasi positif yang konstan.
Dalam molekul, atom yang lebih elektronegatif memperoleh elektron dari atom yang kurang elektronegatif dan memiliki tingkat oksidasi negatif. Nilai numerik dari keadaan oksidasi sama dengan jumlah elektron yang hilang atau bertambah.
Bilangan oksidasi atau keadaan oksidasi dari atom atau ion dalam molekul / ion ditugaskan oleh:
i) Menyimpulkan keadaan oksidasi konstan dari atom / molekul / ion lain yang terikat padanya dan
ii) Menyamakan, keadaan oksidasi total molekul atau ion dengan muatan total molekul atau ion.
Atom / Molekul dan Ion yang memiliki Keadaan Oksidasi Konstan (Jumlah)
a) Muatan bersih pada atom atau molekul netral adalah nol. Jadi keseluruhan tingkat oksidasi adalah nol.
Misalnya keadaan oksidasi atom unsur seperti natrium, magnesium, besi adalah nol. Demikian pula, keadaan oksidasi bersih molekul netral seperti oksigen, klorin, air, amonia, metana, kalium permanganat adalah nol.
Keadaan oksidasi atom dalam molekul homo-polar adalah nol. Jumlah oksidasi atom dalam molekul oksigen adalah nol.
b) Keadaan oksidasi ion bermuatan sama dengan muatan bersih ion. Maka,
- Jumlah oksidasi semua ion logam alkali selalu = +1
- Jumlah oksidasi semua ion logam alkali tanah selalu = +2
- Jumlah oksidasi semua ion logam keluarga boron selalu = +3
- Jumlah oksidasi hidrogen dalam proton (H +) adalah +1, dan dalam hidrida adalah -1.
- Jumlah oksidasi oksigen dalam ion oksida (O2-) adalah -2, dan dalam ion peroksida (O-O2-) adalah -1.
Perhitungan Jumlah Oksidasi Atom dalam Molekul / Ion
Jumlah oksidasi kalium permanganat (KMnO4) = Jumlah bilangan oksidasi (K + Mn + 4O) = 0
Bilangan oksidasi ion permanganat (MnO4)– = Jumlah bilangan oksidasi (Mn + 4O) = -1
Perhitungan Oksidasi Jumlah atom Hanya Terjadi satu kali dalam Molekul
Contoh 1: Keadaan oksidasi klorin dalam KCl
KCl netral dan demikian, muatan bersih = 0
Keadaan oksidasi KCl = Keadaan oksidasi kalium + Keadaan oksidasi klorin = 0.
Keadaan oksidasi kalium = +1
Bilangan oksidasi → +1 + x = 0: x = -1
Atom dalam spesisi → K Cl
Keadaan oksidasi klorin dalam KCl = -1
Contoh 2: Jumlah oksidasi mangan dalam ion permanganat MnO4–
Muatan pada ion permanganat adalah -1
Keadaan oksidasi ion permanganat = Keadaan oksidasi mangan + 4 keadaan oksidasi oksigen = -1.
Bilangan oksidasi oksigen = -2
Bilangan oksidasi → x + (4 * -2) = -1: x = +7
Atom dalam spesisi → Mn 4O
Bilangan oksidasi mangan = +7
Contoh 3: Bilangan oksidasi ion logam dalam kompleks.
i) Ni(CO) 4.
Total muatan kompleks adalah nol. CO adalah molekul netral.
Bilangan oksidasi → x + (4 * 0) = 0: x = 0
Atom dalam spesisi → Ni 4 CO
Nikel juga dalam keadaan nol oksidasi.
ii) [CoCl2(NH3)4]Cl.
Kompleks ini dapat ditulis dalam bentuk ionik sebagai [CoCl2(NH3)4]+Cl–.
Logam berada dalam kompleks kationik dengan muatan positif kesatuan. Amonia adalah ligan netral dan klorin memiliki muatan unit negatif.
Bilangan oksidasi [CoCl2 (NH3) 4] + = bilangan oksidasi dari (Co + 2Cl + 4 × 0) = +1.
Keadaan oksidasi → x + (2 * -1) + 4 * 0 = +1: x = +3
Atom dalam spesisi → Co 2Cl 4 NH3
Jumlah oksidasi kobalt dalam kompleks = +3
Perhitungan Jumlah Oksidasi Atom yang Terjadi Lebih dari Sekali dalam Molekul dan Memiliki Ikatan Identik
Atom yang terbentuk bijih daripada dalam suatu molekul dapat, berikatan dengan cara yang sama atau tidak. Jika mereka terikat secara identik, maka tidak ada perbedaan di antara mereka, dan semua atom akan memiliki bilangan oksidasi yang sama. Keadaan oksidasi atom semacam itu dalam suatu molekul dapat, dihitung dengan metode normal.
Jumlah oksidasi rata-rata akan sama dengan yang dihitung secara individual dan bilangan bulat.
Contoh 1: Jumlah atom klor adalah dua dalam molekul Cl2O, Cl2O5 dan Cl2O7. Namun, lingkungan kedua atom klorin sama dengan yang ditunjukkan oleh strukturnya. Jumlah oksidasi atom yang dihitung secara individual atau dari seluruh molekul adalah sama.
i) Cl2O:
Cl2O netral dan demikian, muatan bersih = 0.
Keadaan oksidasi bersih Cl2O = 2 x Keadaan oksidasi klorin + 1x Keadaan oksidasi oksigen = 0.
Bilangan oksidasi oksigen = -2.
Keadaan oksidasi → 2 x + (-2) = 0: x = +1
Atom dalam spesisi → 2Cl O
Bilangan oksidasi klorin dalam Cl2O = 22 \ frac {2} {2} 22 = +1
ii) Cl2O5:
Cl2O5 netral dan, muatan bersih = 0
Keadaan oksidasi Cl2O5 = 2 x Keadaan oksidasi klorin + 5 x keoksidasi oksigen = 0.
⸪
Bilangan oksidasi oksigen = -2.
Keadaan oksidasi → 2x + (5 * -2) = 0: x = +5
Atom dalam spesies → 2Cl 5O
Keadaan oksidasi klorin dalam Cl2O5 = 102 \ frac {10} {2} 210 = +5
iii) Cl2O7:
Cl2O7 netral dan demikian, muatan bersih = 0
Bilangan oksidasi Cl2O7 = 2 x Keadaan oksidasi klorin + 7 x keoksidasi oksigen = 0.
⸪
Keadaan oksidasi oksigen = -2.
Status oksidasi → 2x + (7 * -2) = 0: x = +7
Atom dalam spesies → 2Cl 7O
Keadaan oksidasi klorin dalam Cl2O = 14/2 = +7
Catatan: Kecuali atom / molekul / ion yang disebutkan, memiliki keadaan oksidasi konstan, keadaan oksidasi atom / molekul lain dan ion akan bervariasi tergantung pada molekul yang ada.
Dalam contoh yang diberikan, keadaan oksidasi klorin tidak konstan, tetapi variabel (+1, +5 dan +7)
Contoh 2: Keadaan oksidasi kromium dalam anion dikromat.
Ion dikromat adalah Cr2O72-.
Muatan pada ion adalah -2.
Keadaan oksidasi ion dikromat = 2 x Keadaan oksidasi kromium + 7 x keadaan oksidasi oksigen = -2.
Keadaan oksidasi oksigen = -2.
Status oksidasi → 2x + (7 * -2) = -2: x = +6
Atom dalam spesies → 2Cr 7O
Keadaan oksidasi kromium = 12/2 = 6
Perhitungan Jumlah Oksidasi Atom yang Terjadi Lebih dari Sekali dalam Molekul dan Memiliki Perbedaan Dalam Ikatan
Atom yang memiliki struktur ikatan berbeda akan memiliki tingkat oksidasi yang berbeda. Oleh karena itu, keadaan oksidasi mereka harus ditentukan secara individual dari struktur molekulnya. Keadaan oksidasi rata-rata dapat dihitung dengan mengasumsikan mereka sama. Dalam kasus seperti itu, oksidasi rata-rata bisa berupa pecahan daripada bilangan bulat utuh.
Contoh 1: Cl2O4
i) Keadaan oksidasi klorin rata-rata
Cl2O4 netral dan demikian, muatan bersih = 0
Keadaan oksidasi Cl2O4 = 2 x Keadaan oksidasi klorin + 4 x keoksidasi oksigen = 0. ⸪
Keadaan oksidasi oksigen = -2.
Status oksidasi → 2x + (4 * -2) = 0: x = +4
Atom dalam spesies → 2Cl 4O
Keadaan oksidasi klorin dalam Cl2O5 = 8/2 = +4
ii) Struktur Cl2O4
Keadaan oksidasi individu dari oksigen ‘a’ adalah +7
Status oksidasi oksigen individu oxygen b ’adalah +1
Tidak satu pun dari oksigen memiliki tingkat oksidasi +4.
Contoh 2: Anion Cyclopentadienyl C5H5+
i) Jumlah rata-rata oksidasi karbon
Lima atom karbon berbagi lima elektron dari lima atom hidrogen dan elektron tambahan dari muatan negatif melalui resonansi. Jadi, enam elektron dibagi oleh lima karbon.
Keadaan oksidasi rata-rata setiap karbon = 6/5= fraksi
ii) Tanpa resonansi, empat karbon memiliki -1 tingkat oksidasi dan satu karbon memiliki -2 oksidasi.
Jumlah Oksidasi Atom dalam Molekul Diatomik
Molekul diatomik dapat berupa homo atau heteronuklear.
i) Molekul diatomik homonuklear:
Konsep bilangan oksidasi hanya berlaku untuk heteroatom yang membentuk molekul. Karenanya, dalam molekul diatomik homonuklear, jumlah oksidasi atom adalah nol. Jumlah oksidasi hidrogen atau oksigen, nitrogen, klorin dalam molekul masing-masing adalah nol.
ii) Molekul diatomik heteronuklear:
Dalam molekul hetero diatomik, semua ikatan yang terbentuk antara atom dianggap sebagai ionik.
Lebih banyak atom elektronegatif diasumsikan mengambil elektron ikatan dari atom yang kurang elektronegatif. Jadi, atom elektronegatif akan memiliki keadaan oksidasi negatif dan besarnya sama dengan jumlah elektron yang diambil olehnya.
Atom yang kurang elektronegatif seharusnya kehilangan elektronnya karena atom yang lebih elektronegatif. Jadi, atom yang kurang elektronegatif akan memiliki keadaan oksidasi positif yang sama dengan jumlah elektron yang hilang olehnya.
Contoh 1: HCl
Klorin sangat elektronegatif daripada hidrogen. Jadi, klorin, diasumsikan mengambil elektron dari hidrogen. Klorin, yang menerima satu elektron, memiliki bilangan oksidasi -1, sedangkan hidrogen yang kehilangan satu elektron memiliki bilangan oksidasi +1.
Contoh 2: H2O
Oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen. Jadi, atom oksigen masing-masing menerima satu elektron dari atom dua-hidrogen dan akan memiliki bilangan oksidasi -2. Kedua hidrogen kehilangan satu elektron masing-masing akan memiliki bilangan oksidasi masing-masing +1.
