Makalah Ais

35
PENERAPAN KONSEP REAKSI REDOKS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI Disusun oleh Helen Sari SMA NEGERI 1 SEKAMPUNG UDIK LAMPUNG TIMUR 1

description

Makalah tentangkimia.

Transcript of Makalah Ais

Page 1: Makalah Ais

PENERAPAN KONSEP REAKSI REDOKS

DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Disusun olehHelen Sari

SMA NEGERI 1 SEKAMPUNG UDIKLAMPUNG TIMUR

TP 2014/2015

1

Page 2: Makalah Ais

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah swt., karena dengan petunjuk

dan ridhonya kami dapat menyelesaikan makalah kimia yang akan dipresentasikan

di kelas kami.

Makalah ini disusun bersama rekan-rekan kami. Penyajian materi yang

terdapat didalam makalah ini dijelaskan secara rinci dan disertai contoh reaksi

redoks dilengkapi pula dengan ilustrasi untuk menambah wawasan siswa, kami

juga menyusun berbagai pembahasan didalam materi kami.

Harapan kami makalah ini dapat dijadikan pelajaran dan pengetahuan

untuk kami maupun siswa yang ada dikelas kami dan dapat diterapkan dalam

kehidupan siswa sehari-hari .

Kami telah berusaha menyusun makalah ini dengan sebaik-baiknya

namun  setiap manusia tak luput dari kesalahan oleh karena itu jika terdapat

kesalahan  pada makalah ini yang disebabkan kekhilafan kami, maka kami mohon

maaf dari para pembaca yang budiman , terimakasih.

Penulis

Helen Sari

2

Page 3: Makalah Ais

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR....................................................................................

DAFTAR ISI..................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang..............................................................................

1.2 Rumusan Masalah.........................................................................

1.3 Tujuan...........................................................................................

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Reaksi Redoks............................................................

2.2 Reaksi Redoks Dalam Kehidupan Sehari Hari.............................

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan...................................................................................

DAFTAR PUSTAKA

3

Page 4: Makalah Ais

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Reaksi redoks memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari, baik

yang merugikan maupun menguntungkan. Reaksi redoks yang menguntungkan

misalnya saja reaksi yang berlangsung dalam proses respirasi pada tumbuhan.

Dalam proses ini, karbohidrat dioksidasi menjadi karbondioksida dan uap air

dengan melepas energi, adapun contoh redoks yang merugikan, yaitu korosi besi

(besi berkarat). Korosi ini sangat merugikan karena merusak banyak bangunan

dan benda-benda yang terbuat dari besi.

Reaksi redoks memiliki aplikasi yang luas dalam bidang industri.

Misalnya prinsip reaksi redoks mendasari pembuatan baterai dan aki, ekstrasi dan

pemisahan logam dengan logam lain, seperti emas, perak, dan kromium. Selain

itu, reaksi redoks juga digunakan untuk membuat senyawa kimia, seprti natrium

hidroksida yang merupakan bahan baku dalam banyak kegiatan industri.

 Proses oksidasi pada buah dapat kita dapat amati secara langsung,

misalnya buah apel yng dikupas dan didiamkan beberapa saat maka buah tersebut

akan berubah warna dari tidak bewarna menjadi kecoklatan. Pencoklatan pada

apel setelah dikupas atau pada just apel terjadi karena senyawa polifenol

teroksidasi, bentuk polifenol teroksidasi ini nantinya dapat bergabung satu sama

lain membentuk senyawa makromolekul berwarna coklat, dimana senyawa

makromolekul ini nantinya bisa membuat jus apel menjadi keruh. Begitu pula

pada kulit tubuh manusia, proses oksidasi dapat berlangsung perlahan-lahan

dalam jangka waktu yang relatif lama namun nampak jelas perubahan dari

oksidasi kulit manusia ini. Proses oksidasi pada kulit manusia atau disebut pula

proses penuaan terjadi karena adanya radikal bebas (-OH). Jika di suatu tempat

terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa

radikal bebas (OH) seperti asap kendaraan, rokok maupun polusi maka tanpa

adanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul

4

Page 5: Makalah Ais

lain disekitarnya, seperti pada kulit tubuh manusia. Oksidasi sendiri adalah

hancurnya jaringan tubuh karena pengaruh radikal bebas.

Jika 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) Apa saja kegunaan reaksi Redoks dalam kehidupan sehari-hari?

1.3 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai dari pembuatan makalah ini adalah :

1) Mengetahui dan memahami konsep dasar dari reaksi redoks

2) Dapat menerapkan konsep reaksi redoks untuk mengatasi masalah sehari-hari.

5

Page 6: Makalah Ais

BAB II

 PEMBAHASAN

2.1 Pengertian 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 karbondioksida, 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 :

1. Oksidasi menjelaskan :

a. Pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion

b. Reaksi pengikatan oksigen dan

c. Reaksi yang  mengalami kenaikan bilangan biloks

2. Reduksi menjelaskan ;

a. Penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion

b. Reaksi pelepasan oksigen dan

c.  Reaksi yang mengalami penurunan bilangan biloks.

Ilustrasi reaksi redoks

6

Page 7: Makalah Ais

Oksidator dan Reduktor

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi

senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator 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 (seperti H2O2, 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 reduktor 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, 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.

Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin :

H2 + F2 = 2HF

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

oksidasi

7

Page 8: Makalah Ais

H2 → 2H+ + 2e-

dan reaksi reduksi

F2 + 2e- → 2F-

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:

8

Page 9: Makalah Ais

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 karbon akan 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.

2.2. Reaksi Redoks Dalam Kehidupan Sehari-Hari

2.2.1. Reaksi Redoks dalam Industri

Berikut ini adalah penerapan reaksi reduksi oksidasi dalam bidang industri :

a. Sel Volta ( Sel Galvani )

Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan

menghasilkan beda potensial disebut sel galvani. Dalam sel galvani

9

Page 10: Makalah Ais

energy kimia diubah menjadi imbal listrik. Sel galvani juga sering

disebut Sel Volta. Contoh sel galvani adalah baterai.

Terkadang perubahan kimia yang terjadi dalam sel galvani dapat

dilihat dengan mudah, seperti sel galvani magnesium-tembaga yang

ditunjukkan Gambar 1. Karena magnesium lebih mudah teroksidasi

daripada tembaga, magnesium melepaskan imbale dan teroksidasi,

membentuk ion Mg2+. Potensial anoda magnesium menjadi lebih

imbale karena meningkatnya tekanan listrik dari imbale yang lepas.

Pada saat yang sama, ion Cu2+ menangkap imbale dari elektroda

tembaga dan direduksi ke logam tembaga. Potensial elektroda tembaga

menjadi lebih positif karena tekanan listrik turun pada saat imbale

dipindahkan dari katoda. Jika kabel dihubungkan pada kedua elektroda,

arus mengalir dari elektroda magnesium ke elektroda tembaga, dan

voltmeter pada rangkaian luar akan menunjukkan voltase 2,696 V.

Energi yang dilepaskan sel dapat digunakan untuk menyalakan

radio dengan menghubungkan kabel dari elektroda ke radio. Reaksi

keseluruhan sel tembaga-magnesium ini adalah reaksi redoks.

Mg(s) + Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(s)

Apakah fungsi jembatan garam? Ketika setengah reaksi berlanjut,

ion- ion magnesium dilepaskan ke larutan pada anoda, dan ion-ion

tembaga pindah ke katoda. Ion-ion harus imb bergerak bebas antara

kedua elektroda untuk menetralkan muatan positif (kation Mg2+) yang

dihasilkan pada anoda dan muatan imbale (anion) yang tertinggal pada

10

Page 11: Makalah Ais

katoda. Larutan ion-ion dalam jembatan garam dapat menetralkan

muatan positif dan imbale dalam larutan dan mencegah timbulnya

kelebihan muatan pada elektroda. Reaksi redoks yang sama terjadi jika

logam magnesium diletakkan langsung dalam larutan tembaga sulfat,

dengan reaksi yaitu:

Mg + Cu2+ Mg2+ + Cu.

Akan tetapi, ini bukan sel galvani karena imbale tidak mengalir

melalui rangkaian luar. Elektron bergerak langsung dari logam

magnesium ke ion-ion tembaga, membentuk logam tembaga. Ini adalah

cara membuatlogam tembaga dari ion-ion tembaga, tapi tidak untuk

membangkitkan tenaga listrik.

Sel Volta Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Meskipun sel galvani dari magnesium dan tembaga dapat

bermanfaat, anda tidak akan mau membawanya bila berkemah.

Larutannya basah,gelasnya mudah pecah, dan kapasitasnya terbatas.

Untungnya para ilmuwantelah mengembangkan baterai yang lebih baik,

lebih kecil, lebih ringan, yang mempunyai voltase lebih tinggi dan

awet.Bagaimana baterai dirancang? Semakin jauh dua logam semakin

besar voltase baterai yang dihasilkan. Jika anda ingin membuat baterai

bervoltase tinggi untuk radiomu, anda harus memilih logam yang

berjauhan dalam imba tersebut. Uang logam tembaga dengan paku besi

menghasilkan voltase lebih tinggi daripada uang logam dengan nikel

karena tembaga lebih jauh dari besi dan dari 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 imbale kecil

dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel secara seri.

11

Page 12: Makalah Ais

1. Baterai Karbon-Seng

Kalau anda memasukkan dua atau lebih baterai dalam senter,

artinya anda menghubungkannya secara seri. Baterai harus diletakkan

secara benar sehingga memungkinkan imbale mengalir melalui kedua

sel. Baterai yang imbale murah ini adalah sel galvani karbon-seng, dan

terdapat beberapa jenis, termasuk standard dan alkaline. Jenis ini sering

juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan elektrolit, yang

menggantikannya adalah pasta semi padat.

Pasta mangan(IV) oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda.

Amonium klorida (NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai

elektrolit. Seng pada lapisan luar berfungsi sebagai anoda.

Reaksi yang terjadi :

Anoda : Zn Zn2+ + 2 e-

Katoda : 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OH-

Dengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk

reaksi redoks utama yang terjadi dalam sel kering karbon-seng.

Zn + 2MnO2 + H2O Zn2+ + Mn2O3 + 2OH-

Baterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai ini

bias digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD

player, mainan, jam dan sebagainya.

12

Baterai Karbon-Seng

Page 13: Makalah Ais

2. Baterai Alkali

Baterai alkali imbal sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan

katodanya sama dengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan

MnO2 sebagai katoda. Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang

digunakan. Elektrolit pada baterai alkali adalah KOH atau NaOH.

Reaksi yang terjadi adalah:

anoda: Zn + 2 OH- ZnO + H2O + 2e

katoda: 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OH-

Potensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan

tegangan pada baterai alkali lebih stabil imbaleg baterai karbon-seng.

3. Baterai Nikel Kadmium

Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi

ulang seperti aki, baterai HP, dll. Anoda yang digunakan adalah imbale,

katodanya adalah nikel dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang

terjadi:

anoda : Cd + 2 OH- Cd(OH)2 + 2e

katoda : NiO(OH) + H2O Ni(OH)2 + OH-

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.

4. Baterai Perak Oksida

Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk

baterai arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang

digunakan adalah seng, katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya

adalah KOH. Reaksi yang terjadi:

anoda : Zn Zn2+ + 2 e-

katoda : Ag2O + H2O + 2e 2Ag + 2 OH-

Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.

13

Page 14: Makalah Ais

5. Aki

Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12

volt imbale-asam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam

sel 2 volt yang dihubungkan seri. Meskipun lebih besar daripada baterai

karbon-seng dan imbale berat, baterai jenis ini tahan lama,

menghasilkan arus yang lebih besar, dan dapat diisi ulang. Ketika anda

menyalakan mesin, baterai ini yang menyediakan listrik untuk

menyalakan mobil. Baterai ini juga menyediakan imbal untuk

kebutuhan yang tidak dapat dipenuhi oleh alternator mobil, seperti

menghidupkan radio atau menyalakan lampu jika mesin mati.

Menghidupkan lampu atau radio terlalu lama pada saat mesin mati akan

menghabiskan baterai karena mesinlah yang mengisi ulang baterai pada

saat mobil berjalan.

Setiap sel galvani dalam baterai imbale-asam mempunyai dua

elektroda-satu terbuat dari lempeng imbale (IV) oksida (PbO2) dan

yang lain logam imbale, seperti dalam Gambar 6. Dalam tiap sel logam

imbale dioksidasi sedangkan imbale(IV) oksida direduksi. Logam

imbale dioksidasi menjadi ion Pb2+ dan melepaskan dua imbale di

anoda. Pb dalam imbale (IV) oksida mendapatkan dua imbale dan

membentuk ion Pb2+ di katoda. Ion Pb2+ bercampur dengan ion SO42-

dari asam sulfat membentuk imbale (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda.

Jadi reaksi yang terjadi ketika baterai imbale-asam digunakan

menghasilkan imbale sulfat pada kedua elektroda.

PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

14

Page 15: Makalah Ais

Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai imbale-asam

bersifat spontan dan tidak memerlukan input imbal. Reaksi sebaliknya,

mengisi ulang baterai, tidak spontan karena membutuhkan input listrik

dari mobil. Arus masuk ke baterai dan menyediakan imbal bagi reaksi

di mana imbale sulfat dan air diubah menjadi imbale(IV) oksida, logam

imbale dan asam sulfat.

2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4

Asam sulfat bersifat korosif. Anda harus berhati-hati jika bekerja di

sekitar baterai mobil, dan buanglah secara benar jika sudah benar-benar

habis. Baterai ini biasanya dapat digunakan dan diisi ulang berkali-kali.

2.2.2 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 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 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 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

15

Page 16: Makalah Ais

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.

Kiri : asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi vitamin C)

Kanan : asam askorbat (bentuk tereduksi vitamin C)

2.2.3 Reaksi Redoks pada 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 anorganik maupun organik, 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.

16

Page 17: Makalah Ais

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 saja, yaitu teknik lumpur aktif.

Proses lumpur aktif 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. Bbakteri yang aktif dalam tangki aerasi adalah Escherichia coli,

Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter,

Flavobacterium, dan Pseudomonas. Bakteri-bakteri tersebut membentuk

gumpalan-gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang kemudian

mengapung di permukaan limbah.

2.2.4  Pemecahan Masalah Lingkungan dengan Konsep Redoks

Kemajuan 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 prosesaerasi (membutuhkan oksigen). Pada proses ini

mikroba tumbuh dalam flok (lumpur) yang terdispersi sehingga terjadi proses

17

Page 18: Makalah Ais

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 NH3sehingga 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,

18

Page 19: Makalah Ais

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)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 PO43-(aq)2 AIPO4(s) + 3 SO4

2-(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)

19

Page 20: Makalah Ais

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.

2.2.5 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.

20

Page 21: Makalah Ais

2.2.6 Menyeimbangkan reaksi redoks

Untuk menuliskan keseluruhan reaksi elektrokimia sebuah proses

redoks, diperlukanpenyeimbangan 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.

2.12 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.

2.13 Media basa

Pada media basa, ion OH- dan air ditambahkan ke reaksi setengah untuk

menyeimbangkan keseluruhan reaksi.Sebagai contoh, reaksi antara kalium

permanganatdan natrium sulfit:

Banyak sekali reaksi redoks yang terjadi dalam kehidupan sehari - hari.

Berikut ini merupakan contoh kecil reaksi reduksi-oksidasi (redoks) dalam

kehidupan sehari – hari :

- Pembuatan balon dengan menggunakan karbid.

- Pembakaran sate

- Perkaratan besi

- Penyepuhan emas

- Peristiwa metabolisme yang ada pada tubuh kita

- Respirasi pada tumbuh – tumbuhan

- Peluncuran roket menuju ruang angkasa

- Pengisian akumulator/aki

- Penggunaan batu baterai

- Penggunaan lumpur aktif untuk mengolah limbah

- Pelapisan logam untuk perhiasan, peralatan rumah tangga

- Pelapisan logam pada tangkki penyimpan bahan bakar pada SPBU

21

Page 22: Makalah Ais

- Pembuatan logam-dari biji logam seperti pembuatan logam aluminium

dan tembaga

- Pembuatan logam berbasis besi

- Sebagai dasar pembuatan bahan bakar mobil berbahan bakar listrik

- Cara kerja accu mobil

- Melapisi bahan logam

- Pembakaran ( H2 + 02 -> H2O) redoks juga kan

- Pembuatan CH4 ( C + 2H2)

- Semua reaksi pembentukan selalu redoks

- Reaksi dalam sel seperti dalam Peroxixom yang membuat

Hidrogen peroksida (H2O + 1/2 O2 -> H2O2)

- Pembakaran mesin kendaraan

- Elektrolisa

- Sel Volta

- Pembuatan Tape (Redoks)

22

Page 23: Makalah Ais

BAB III

PENUTUP

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

23

Page 24: Makalah Ais

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.

24