Artikel ini merupakan lanjutan dari seri “Ebook Pengolahan Emas Menggunakan Sianida”, yang halaman sebelumnya berjudul “Reaksi Kimia dan pH Pengolahan Emas“.

Reaksi redoks dan potensial elektroda standar adalah 2 hal yang saling berhubungan. Semua reaksi kimia adalah reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Dan setiap reaksi selalu melibatkan potensial elektroda standar. Potensial elektroda standar di sini berfungsi sebagai acun dari hasil reaksi kimia yang akan terjadi.

Reaksi Redoks dan Potensial Elektroda Standar

II.5. Reaksi Redoks

Reaksi redoks (reduksi-oksidasi) adalah reaksi yang melibatkan pertukaran ion, pengurangan (reduksi) dan penambahan ion terluar (oksidasi) suatu unsur / molekul / senyawa, yang terjadi secara simultan (serempak). Setiap proses oksidasi terjadi, maka pada saat yang bersamaan terjadi juga proses reduksi. Contoh reaksi redoks :

CuSO4(l)  + Fe (s)====> Cu (s)  + FeSO4 (l)(1)
atau secara ionik dapat ditulis ,
Cu2+ (l)+ SO42- (l)+ Fe (s) =====> Cu (s)  + Fe2+ (l)  + SO42- (l)(2)

Pada reaksi kimia di atas, larutan tembaga II sulfat bereaksi dengan logam besi, menghasilkan larutan besi dan logam tembaga (1). Pada peristiwa ini, kation tembaga II (Cu2+) mengoksidasi logam besi (Fe) menjadi kation besi II (Fe2+), dan secara bersamaan tembaga II tereduksi menjadi logam tembaga (Cu).

Elektrokimia adalah reaksi-reaksi kimia yang menghasilkan energi listrik (misalnya penggunaan sel volta, atau accumulator/akki). Kebalikan dari elektrokimia adalah elektrolisis, suatu reaksi kimia redoks yang terjadi akibat adanya aliran listrik dari luar yang mengalir dalam cairan elektrolit.

Potensial elektroda standar merupakan pengetahuan yang penting dalam pengolahan dan pemurnian emas. Proses Merril-Crowe dan pemurnian emas adalah beberapa contoh dari pentingnya pengetahuan tentang potensial elektroda standar.

Potensial elektroda standar E0 adalah suatu besaran yang dapat diukur dan bersifat absolut terhadap suatu unsur. Satuannya dinyatakan dalam volt. Potensial elektroda standar suatu unsur adalah ukuran potensial elektrodanya pada keadaan standar, yaitu pada larutan 1 molar, tekanan udara 1 bar dan suhu 250C.

Tiap – tiap unsur memiliki potensial elektroda yang berbeda satu dan lainnya. Potensial elektroda memiliki rentang nilai dari negatif hingga positif. Unsur – unsur yang makin sukar berekasi memiliki nilai E0 yang makin positif, sedangkan unsur-unsur yang makin reaktif nilai E0 nya makin rendah hingga menuju negatif.

Berdasarkan hasil pengukuran, maka dibuatlah suatu deret elektrokimia yang disebut sebagai deret volta, sebagai pembanding reaktifitas dari berbagai jenis logam.

Deret Volta

Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Mo Hg Ag Pd Pt Au

Dari deret di atas, dari kiri ke kanan unsur-unsur logam makin sulit bereaksi ; sebaliknya dari kanan ke kiri, logam-logam makin reaktif dan mudah bereaksi. Unsur logam Pb lebih sulit bereaksi dibanding logam Sn (timah putih) dan logam – logam di sebelah kirinya.

Reaksi kimia umumnya merupakan reaksi oksidasi dan reduksi. Peristiwa oksidasi dan reduksi adalah peristiwa yang serempak dan simultan.

Oksidasi adalah peristiwa lepasnya elektron dari kulit terluar suatu unsur atau senyawa, sedangkan reduksi adalah peristiwa sebaliknya. Ditinjau dari deret volta, makin ke kanan maka suatu unsur makin sulit teroksidasi dan makin mudah tereduksi, hal yang sebaliknya berlaku dari kanan ke kiri.

Unsur logam tembaga (Cu) lebih mudah tereduksi dibanding logam bismuth (Bi) dan seterusnya ke kiri. Unsur logam besi Fe lebih mudah teroksidasi dibanding logam kadmium Cd dan seterusnya ke kanan.

Dari deret volta terlihat bahwa unsur logam emas Au merupakan logam yang paling sulit teroksidasi dan paling mudah tereduksi, bahkan dibanding platina (Pt) sekalipun.

Inilah yang menjadi dasar hampir tak ditemukannya senyawa logam emas di alam. Emas di alam hampir selalu berbentuk logam, meskipun berasosiasi dengan logam lain seperti perak dan tembaga.

Pada peristiwa reduksi oksidasi, zat yang mereduksi zat lainnya disebut sebagai reduktor, dan zat yang mengoksidasi disebut sebagai oksidator.

Atau dengan kata lain ; dalam peristiwa reduksi-oksidasi, reduktor mengakibatkan suatu zat tereduksi, dan zat yang tereduksi ini disebut sebagai oksidator terhadap zat yang mereduksi.

Berdasarkan deret volta, dari kiri ke kanan suatu unsur makin bersifat oksidator (mudah tereduksi). Dari kanan ke kiri suatu unsur makin bersifat reduktor (makin mudah teroksidasi). Senyawa emas merupakan oksidator yang sangat kuat, logam lithium merupakan reduktor yang sangat kuat.

Deret volta juga menggambarkan suatu tingkat keasaman suatu unsur. Dari kiri ke kanan, tingkat keasaman unsur-unsur makin lemah ; dari kanan ke kiri justru sebaliknya, makin bersifat asam. Dari deret volta, asam terkuat adalah atom Li dan asam terlemah dimiliki atom emas Au.

Contoh sederhana dari penerapan deret volta sebagai berikut :

CuSO4 (l) + Fe (s) ======> Cu (s) + FeSO4 (l)

Cu2+ + SO42-  +   Fe (s)   ======>  Cu (s)  + Fe2+  + SO42-

Dari contoh diatas dapat dijelaskan bahwa :

  • Garam tembaga II sulfat akan terurai (terdisosiasi) ketika dilarutkan dalam air, membentuk kation dan anion bebas.
  • Pada deret volta, susunan logam tembaga berada di sebelah kanan logam besi, sehingga setiap kation tembaga akan mengoksidasi logam besi menjadi kation besi, dan kation tembaga akan tereduksi menjadi logamnya.
  • Pada reaksi tembaga sulfat dan besi, terjadi reduksi kation tembaga menjadi logam tembaga dan oksidasi logam besi menjadi kation besi II. Tembaga dalam senyawanya bertindak sebagai oksidator logam besi, dan logam besi bertindak sebagai reduktor kation tembaga II.

3 CuSO4 (l) + 2 Al (s) ======> 3 Cu (s) + Al2(SO4)3 (l)

3 Cu2+ + 3 SO42-  +   2 Al (s)   ===>   3 Cu (s)  + 2 Al3+  + 3 SO42-

  • Pada deret volta tembaga berada di sebelah kanan logam aluminium, sehingga setiap larutan kation tembaga akan mengoksidasi logam aluminium menjadi kation aluminium, sebaliknya aluminium bertindak sebagai reduktor kation tembaga menjadi logamnya.
  • Pada reaksi di atas, kation Cu2+ mengoksidasi logam aluminium menjadi kation Al3+ dan dalam waktu yang bersamaan tereduksi menjadi logam tembaga.

Suatu senyawa umumnya terdiri dari kumpulan kation dan anion, terutama senyawa yang terbentuk dalam ikatan kimia.

Unsur – unsur dari deret volta ketika mengalami ionisasi disebut sebagai kation. Kation dari tembaga adalah Cu+ dan Cu2+, kation dari perak Ag+, dan kation dari logam besi adalah Fe2+ dan Fe3+ (nilai +, 2+, 3+ menunjukkan jumlah elektron valensi, atau biasanya sering disebut sebagai bilangan oksidasi).

Kation terjadi akibat suatu atom, unsur, atau senyawa kehilangan elektron terluarnya. Kebalikan dari kation adalah anion. Anion adalah suatu atom, unsur, atau molekul yang mendapat donor elektron sehingga mengalami kelebihan elektron pada kulit terluarnya. Jenis-jenis anion antara lain Cl,O2-, SO42-, S2-, dan sebagainya.

Kation-kation bersifat asam dan anion basa. Senyawa kimia,khususnya dalam ikatan ion, terbentuk dari kation-kation dan anion-anion. Senyawa H2SO4 terbentuk dari kation H+ dan anion SO42-, senyawa timbal sulfida PbS yang terdapat dalam batuan galena terbentuk dari kation Pb2+ dan anion S2-.

Senyawa (garam) yang dibentuk dari unsur basa dan asam memiliki aturan baku dalam penentuan pasangannya.

Asam lemah cenderung berpasangan dengan basa lemah, asam yang lebih kuat berpasangan dengan basa yang lebih kuat juga, dan seterusnya.

Jika 2 atau lebih garam senyawa dicampurkan dalam larutan, maka aturan di atas dapat diterapkan untuk menentukan hasil reaksi yang terjadi.

4 AgNO3 (l) + 4 HCl(l)  ==> 4 AgCl (s) + 2 H2O(g) + O2(g) + 4 NO2(g)

Reaksi di atas jika diurai sebagai reaksi ion sebagai berikut :

4 Ag+ + 4NO3 + 4 H+ + 4 Cl  ==> 4 AgCl(s)  + 2 H2O(aq)  + O2(g) + 4 NO2 (g)

Pada reaksi antara perak nitrat AgNO3 dan HCl, terjadi reaksi pertukaran ion disebabkan anion Cl adalah basa yang lebih lemah dari anion NO3, dan kation Ag+ merupakan asam yang lebih lemah dari kation H+.

Hasil reaksi adalah endapan perak klorida putih AgCl. Anion NO3 dan kation H+ cenderung tereduksi menjadi gas NO2, O2, dan H2O sebagai hasil reaksi.

Pada pencampuran antara tembaga sulfat CuSO4 dan zinc sulfida ZnS (endapan), terjadi reaksi substitusi antara kation Cu2+ dan Zn2+ dikarenakan anion belerang S2-lebih lemah daripada anion SO42-, dan kation tembaga Cu2+ lebih lemah daripada kation seng Zn2+.

CuSO4 (l) + ZnS (s) ======> CuS (s) + ZnSO4 (l)

Reaksi tetrakloroaurat H[Au(Cl)4] dan logam tembaga :

2 H[Au(Cl)4] (l) + Cu (s)  ===> 2 AuCl3 (s) + CuCl2 (l) + H2 (g)          …(1)

2 AuCl3 (s) + 3 Cu (s) ===> 2 Au (s) + 3 CuCl2 (l)                             …(2)

_________________________________________________

2 H[Au(Cl)4] (l) + 4 Cu (s)  ===> 2 Au (s)  +  4 CuCl2 (l) + H2 (g)

Reaksi di atas dapat juga ditulis sebagai :

2 H+  + 2 AuCl3 + 2 Cl + Cu ===> 2 AuCl3 + Cu2+  + 2 Cl + H2  ….(3)

Pada reaksi di atas, garam kompleks H[Au(Cl)4] tereduksi menjadi senyawa AuCl3 akibat kehadiran logam tembaga pada larutan.

Adanya kelebihan logam tembaga dalam larutan mengakibatkan senyawa AuCl3 tereduksi lebih lanjut menjadi logam emas, dan tembaga menjadi kation tembaga Cu2+ yang larut. Reaksi (2 bisa ditulis ke,bali secara ionik sebagai berikut :

2 Au3+  + 3 Cl   +  3 Cu  =====>  2 Au  + 3 Cu2+  + 2 Cl–   …(2)

Halaman selanjutnya…