Sejarah Sistem Periodik Unsur & Kaitannya dengan Nomor Massa

Sejarah perkembangan sistem periodik unsur berkaitan dengan nomor massa dimulai dari Lavoisier, J.W.Dobereiner, Oktaf Newlands, Mandeleyev dan Sistem Periodik Modern.

1. Pengelompokan Unsur Menurut Lavoisier

Pada 1789, Antoine Lavoiser mengelompokan 33 unsur kimia. Pengelompokan unsur tersebut berdasarkan sifat kimianya. Unsur-unsur kimia dibagi menjadi empat kelompok. Yaitu gas, tanah, logam dan nonlogam. Pengelompokan ini masih terlalu umum karena ternyata dalam kelompok unsur logam masih terdapat berbagai unsur yang memiliki sifat berbeda

2. Pengelompokan Unsur Menurut J.W. Dobereiner

Pada tahun 1829, J.W. Dobereiner mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kemiripan sifat-sifatnya.Ia mengemukakan bahwa massa atom relatif strontium sangat dekat dengan masa rata-rata dari dua unsur lain yang mirip dengan strantium, yaitu kalsiium dan barium yang disebut kelompok triade. Dari pengelompokan unsur-unsur tersebut, terdapat suatu keteraturan. Setiap tiga unsur yang sifatnya mirip massa atom (A r) unsur yang kedua (tengah) merupakan massa atom rata-rata dari massa atom unsur pertama dan ketiga.

3. Hukum Oktaf Newlands

J.Newlands mengelompokan unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif. Ia menyatakan bahwa sifat-sifat unsur berubah secara teratur.. Unsur pertama mirip dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya.

4. Sistem periodik Mendeleev

Pada tahun 1869 Dmitri Ivanovich mendeleev, berdasarkan pengamatan terhadap 63 unsur yang sudah dikenal ketika itu, menyimpulkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari massa atom relatifnya. Artinya, jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat tertentu akan berulang secara periodik. Mendeleev menempatkan unsur-unsur yang mempunyai kemiripan sifat dalam satu lajur vertikal yang disebut golongan. Lajur-lajur horizontal, yaitu lajur unsur-unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatifnya, disebut periode daftar periodik Mendeleev.

5. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

Para ahli menemukan bahwa atom bukanlah suatu partikel yang tak terbagi melainkan terdiri dari partikel yang lebih kecil yang disebut partikel dasar atau partikel subatom. Kini atom di yakini terdiri atas tiga jenis partikel dasar yaitu proton, elektron, dan neuron. Jumlah proton dan neutron didalam inti hampir sama ,sedangkan jumlah electron relative kecil sehingga dapat di abaikan disebut NOMOR MASSA, nomor massa  digunakan untuk membahas tentang simbol atom, electron, proton dan netron. Jumlah proton merupakan sifat khas dari unsur, Artinya setiap unsur mempunyai jumlah proton tertentu yang berbeda dari unsur lainya. Jumlah proton dalam satu atom ini disebut nomor atom. pada 1913, seorang kimiawan inggris bernama Henry Moseley melakukan eksperimen pengukuran panjang gelombang unsur menggunakan sinar-X.

Berdasarkan hasil eksperimenya tersebut, diperoleh kesimpulan bahwa sifat dasar atom bukan didasari oleh massa atom relative, melainkan berdasarkan kenaikan jumlah proton. Hal tersebut diakibatkan adanya unsur-unsur yang memiliki massa atom berbeda, tetapi memiliki jumlah proton sama atau disebut isotop.

Kenaikan jumlah proton ini mencerminkan kenaikan nomor atom unsur tersebut. Pengelompokan unsur-unsur sistem periodik modern merupakan penyempurnaan hukum periodik Mendeleev, yang di sebut juga sistem periodik bentuk panjang.

Sistem periodik modern disusun berdasarkan kenaikan nomor atom dan kemiripan sifat. Lajur-lajur horizontal, yang disebut periode disusun berdasarkan kenaikan nomor atom ; sedangkan lajur-lajur vertikal, yang disebut golongan, disusun berdasarkan kemiripan sifat. Sistem periodik modern terdriri atas 7 periode dan 8 golongan. Setiap golongan dibagi lagi menjadi 8 golongan A( IA-VIIIA ) dan 8 golongan B (IB – VIIIB).

Siklus Biogeokimia

Siklus biogeokimia terjadi beberapa siklus di antaranya siklus nitrogen, siklus fosfor dan siklus karbon dan oksigen.

SIKLUS NITROGEN

Dalam siklus ini nitrogen juga biasanya bereaksi dengan oksigen dan hidrogen dengan bantuan kilat/petir. Siklus ini awal mula nya  terjadi di tumbuhan, tumbuhan tersebut memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3) ,ion nitrit (N02-) ,dan ion nitrat (N03-).

SIKLUS FOSFOR

Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan ) dan senyawa fosfat anorganik ( pada air dan tanah ). Dalam fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati di uraikan oleh dekomposer ( pengurai ) menjadi fosfat anorganik. Kemudian fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Dan fosfat anorganik ini akan di serap oleh akar tumbuhan kembali.

SIKLUS KARBON

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).

Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah :

1.      atmosfer,

2.      biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon), larutan

3.      autan karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan

4.      sedimen (termasuk bahan bakar fosil).

Pergerakan tahunan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer. Termasuk Neraca karbon global adalah kesetimbangan pertukaran karbon (antara yang masuk dan keluar) antar reservoir karbon atau antara satu putaran (loop) spesifik siklus karbon (misalnya atmosfer - biosfer). Analisis neraca karbon dari sebuah kolam atau reservoir dapat memberikan informasi tentang apakah kolam atau reservoir berfungsi sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon dioksida.

Karbon bergerak di seluruh Bumi - antara atmosfer, lautan, batuan sedimen, tanah dan tanaman dan hewan - dalam apa yang disebut para ilmuwan siklus karbon.

a)      Karbon di atmosfer

Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam milyar ton ("GtC" berarti Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon berpindah antar reservoir setiap tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen

Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), namun ia memiliki peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yang mengandung karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbongas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global. atau CFC (CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah

Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:

Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesa untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.

Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).

Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).

Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:

Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.

Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen.

Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.

Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida, dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.

Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.

Erupsi vulkanik atau ledakan gunung berapi akan melepaskan gas ke atmosfer. Gas-gas tersebut termasuk uap air, karbon dioksida, dan belerang. Jumlah karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer secara kasar hampir sama dengan jumlah karbon dioksida yang hilang dari atmosfer akibat pelapukan silikat; Kedua proses kimia ini yang saling berkebalikan ini akan memberikan hasil penjumlahan yang sama dengan nol dan tidak berpengaruh terhadap jumlah karbon dioksida di atmosfer dalam skala waktu yang kurang dari 100.000 tahun.

b). Karbon di Biosfer

Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer. Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup. Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:

Autotroph adalah organisme yang menghasilkan senyawa organiknya sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari udara dan air di sekitar tempat mereka hidup. Untuk menghasilkan senyawa organik tersebut mereka membutuhkan sumber energi dari luar. Hampir sebagian besar autotroph menggunakan radiasi matahari untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, dan proses produksi ini disebut sebagai fotosintesis. Sebagian kecil autotroph memanfaatkan sumber energi kimia, dan disebut kemosintesis. Autotrophfitoplankton di laut. Fotosintesis memiliki reaksi 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-pohonan di hutan dan daratan dan

Karbon dipindahkan di dalam biosfer sebagai makanan heterotrop pada organisme lain atau bagiannya (seperti buah-buahan). Termasuk di dalamnya pemanfaatan material organik yang mati (detritus) oleh jamur dan bakteri untuk fermentasi atau penguraian.

Sebagian besar karbon meninggalkan biosfer melalui pernafasan atau respirasi. Ketika tersedia oksigen, respirasi aerobik terjadi, yang melepaskan karbon dioksida ke udara atau air di sekitarnya dengan reaksi C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O. Pada keadaan tanpa oksigen, respirasi anaerobik lah yang terjadi, yang melepaskan metan ke lingkungan sekitarnya yang akhirnya berpindah ke atmosfer atau hidrosfer.

Pembakaran biomassa (seperti kebakaran hutan, kayu yang digunakan untuk tungku penghangat atau kayu bakar, dll.) dapat juga memindahkan karbon ke atmosfer dalam jumlah yang banyak.

Karbon juga dapat berpindah dari bisofer ketika bahan organik yang mati menyatu dengan geosfer (seperti gambut). Cangkang binatang dari kalsium karbonat yang menjadi batu gamping melalui proses sedimentasi.

Sisanya, yaitu siklus karbon di laut dalam, masih dipelajari. Sebagai contoh, penemuan terbaru bahwa rumah larvacean mucus (biasa dikenal sebagai "sinkers") dibuat dalam jumlah besar yang mana mampu membawa banyak karbon ke laut dalam seperti yang terdeteksi oleh perangkap sedimen. Karena ukuran dan kompisisinya, rumah ini jarang terbawa dalam perangkap sedimen, sehingga sebagian besar analisis biokimia melakukan kesalahan dengan mengabaikannya.

Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer nettode- atau afforestation) atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan respirasi tanah) akan secara langsung mempengaruhi pemanasan global. mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah.

c). Karbon di Laut

Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan, asam karbonat terbentuk :

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. 

SIKLUS KARBON DAN OKSIGEN 

Dalam siklus biogeokimia siklus ini merupakan siklus terbesar. Ada tiga hal yang terjadi pada karbon yaitu tinggal dalam tubuh, di respirasi oleh manusia dan sampah/sisa.

Mengapa gas di alam ( udara ) tidak berlapis berdasarkan perbedaan berat jenisnya ?

      Alasan mengapa gas di alam ( udara )  tidak berlapis berdasarkan perbedaan berat jenisnya ialah sebagai berikut.

Seperti yang telah diketahui bahwa gas - gas seperti udara, oksigen dan nitrogen dianggap sebagai fluida kompresibel karena kerapatan gas dapat berubah secara berarti dengan perubahan - perubahan tekanan dan temperatur. Karena berat jenis gas sangat kecil, sehingga gradien tekanan pada arah vertikal juga kecil, bahkan sampai jarak beberapa ratus kaki, tekanan pada dasarnya tetap konstan.

Gas merupakan molekul yang memiliki kerapatan yang besar. Hal ini menyebabkan molekul gas di udara dapat bergerak bebas dan tidak memungkinkan gas tersebut untuk berlapis-lapis walaupun berat jenisnya berbeda - beda.

Selain itu, kandungan (elemen senyawa gas dan partikel) dalam udara akan berubah-ubah dengan ketinggian dari permukaan tanah. Demikian juga massanya, akan berkurang seiring dengan ketinggian, semakin dekat dengan lapisan troposfir, maka udara semakin tipis, sehingga melewati batas gravitasi bumi, maka udara akan hampa sama sekali.

Hubungan antara sulap dengan kimia ?

Kimia berasal dari kata alkimia (bahasa arab, al-kimiya atau al-khimiya (الكيمياء atau الخيمياء)), yang dibentuk dari partikel al- dan kata Bahasa Yunani khumeia (χυμεία) yang berarti "mencetak bersama", "menuangkan bersama", "melebur", "aloy", dan lain - lain  (dari khumatos, "yang dituangkan, batang logam"). Etimologi lain mengaitkan kata ini dengan kata "Al Kemi", yang berarti "Seni Mesir", karena bangsa Mesir Kuno menyebut negerinya "Kemi" dan dipandang sebagai penyihir sakti di seluruh dunia kuno.

Pada umumnya, orang menganggap ahli alkimia sebagai ahli pseudosains yang berupaya mengubah timah menjadi emas, meyakini bahwa semua materi tersusun atas empat unsur tanah, udara, api, dan air, dan mengulik pingiran mistisisme dan sihir.

Sejarah alkimia menjadi bidang akademis yang giat. Seraya bahasa ahli alkimia yang kabur — dan tentunya hermetis — perlahan - lahan dapat "dipecahkan sandinya", para ahli sejarah menjadi semakin menyadari hubungan intelektual antara alkimia dengan segi-segi lain sejarah budaya Barat, seperti masyarakat Rosicrucian dan masyarakat mistis lainnya, sihir, dan tentu saja evolusi sains dan filsafat.

Alasan mengapa dalam stoikiometri atau perhitungan, nilai massa yang digunakan adalah massa atom bukan nomor massa ?

Seperti yang telah diketahui bahwa massa atom selalu cenderung berupa bilangan pecahan tanpa dilakukan pembulatan, sedangkan nomor massa cenderung berupa bilangan bulat. Apabila digunakan dalam perhitungan, penggunaan massa atom dapat memperkecil terjadinya kesalahan dalam perhitungan. Hal ini terutama dilakukan dalam perhitungan pada saat praktikum atau melakukan percobaan. Dalam percobaan, untuk mendapatkan hasil perhitungan pada saat praktikum sama dengan atau mendekati hasil perhitungan secara teori,  yang digunakan adalah massa atom dari unsur tersebut (agar data yang diperoleh lebih akurat), bukannya nomor massa. Karena nomor massa cenderung berupa bilangan bulat  yang hanya digunakan untuk mempermudah dalam melakukan perhitungan serta hanya digunakan untuk membahas tentang simbol atom electron ,proton dan neutron, namun tidak digunakan pada perhitungan percobaan karena hasil yang didapat tidak seakurat hasil perhitungan menggunakan nomor massa.

Jembatan Keledai Golongan IA - VIII A

Untuk mempermudah ingatan kita pada anggota-anggota (unsur maksudnya) dalam suatu golongan :D , ada kalanya dibuat suatu jenis singkatan dari penggabungan huruf nama-nama unsur tersebut menjadi sebuah kalimat-kalimat unik & mereka biasa disebut sebagai  Jembatan Keledai. Inilah jembatan keledai yang iseng-iseng sengaja saya buat, semoga bermanfaat, cekidooot...... 

GOLONGAN I A ( H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Jembatan keledainya :
Hilangnya uang AngeLi Na Joli Karena dicuri Robinhood Cs nya Friar Tuck

GOLONGAN II A ( Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

Jembatan keledainya :

Beli Mangga Cangkokkan di paSar Baru Ramai

GOLONGAN III A ( B, Al, Ga, Ln, Tl)

Jembatan keledainya : 

Bang Ali Ganteng Inem Terlanjur cinta

GOLONGAN IV A ( C, Si, Ge, Sn, Pb)

Jembatan keledainya : 
Cacha Si Gembrot Seneng Pesbukan

GOLONGAN V A ( N, P, As, Sb, Bi)

Jembatan keledainya : 

Nenek Peot Asal Surabaya Bingung

GOLONGAN VI A (O, S, Se, Te, Po)

Jembatan keledainya : 
Orang nyaSar Sedang TelePon 

GOLONGAN VII A (F, Cl, Br, I, At)

Jembatan keledainya : 
Fantastis ! Color Biru Itu Antik buanget euy!

GOLONGAN VIII A (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

Jembatan keledainya : 
Hebat, Negara Arab Keren, seXee Ratunya

Reaksi Reduksi Oksidasi (Reaksi REDOKS)

Reaksi Reduksi Oksidasi

              Oksigen bereaksi dengan kebanyakan unsur membentuk senyawa yang disebut oksida dan sejak oksigen ditemukan, istilah oksidasi dihubungkan dengan reaksi bentuk ini. Magnesium, misalnya, dapat bereaksi langsung dengan oksigen, sehingga permukaan logam yang terbuka segera dioksidasi membentuk lapisan magnesium oksida  (MgO). Besi juga dapat dioksidasi  secara perlahan-lahan di udara dan membentuk karat yang terdiri dari Fe₂O₃. Sejak zaman besi (iron age) telah diketahui zat yang sekarang sering kita sebut besi oksida dapat diuraikan atau direduksi menjadi logam. Pemulihan kembali suatu logam dari oksida logamnya dikenal dengan nama reduksi.

              Dalam istilah sekarang, oksidasi dan reduksi mempunyai arti yang lebih luas. Sebagaimana yang dapat kita lihat, jika kita analisis apa yang terjadi apabila suatu logam misalnya besi dioksidasi dan oksida ini direduksi. Besi oksida (Fe₂O₃) adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari ion Fe³⁺ dan O^2-. Jika besi bereaksi dengan oksigen :

4Fe_(s) + 3O_2(g) -> 2Fe₂O_3(s)

              Besi yang semula sebagai atom netral menjadi bermuatan listrik dengan melepaskan elektronnya membentuk ion Fe³⁺.  Jika oksida ini direduksi menjadi logam besi, reaksi kebalikan pasti terjadi, maka ion Fe³⁺ mengambil elektron membentuk atom Fe. Kejadian pelepasan dan pengambilan elektron, yang terjadi pada banyak reaksi yang sama, diasosiasikan dengen istilah oksidasi dan reduksi.

Reaksi yang melibatkan oksidasi dan reduksi disebut reaksi reduksi-oksidasi atau reaksi redoks sebagai singkatannya.

              Sekarang kita telah mempunyai defenisi ini, mari kita perlihatkan suatu reaksi untuk melihat bagaimana istilah ini dipakai. Perhatikan oksidasi magnesium seperti yang telah diuraikan di atas.

2Mg_(s) + O_2(g) -> 2MgO_(s)

              Hasil reaksi MgO merupakan senyawa ion yang mengandung ion Mg²⁺ dan O^2-, yang terbentuk dari perpindahan elektron dari magnesium ke oksigen. Kita dapat menganalisis perpindahan elektron ini dengan memperhatikan pelepasan dan pengambilan elektron oleh atom-atom secara terpisah. Jika digunakan lambang e^- untuk elektron, maka pelepasan elektron oleh magnesium dapat ditulis

Mg -> Mg²⁺ + 2e^- (oksidasi)

Perubahan ini disebut oksidasi karena magnesium kehilangan elektron. Untuk oksigen dalam reaksi ini dapat  ditulis

O₂ + 4e- ->2O^2- (reduksi)

Pada keadaan ini perubahannya disebut reduksi karena oksigen menerima elektron. Oleh sebab itu, dalam reaksi ini, magnesium dioksidasi dan oksigen direduksi. Untuk reaksi ini dan setiap reaksi redoks lainnya, kedua reaksi, oksidasi dan reduksi terjadi secara serempak (simultan). Tidak pernah dijumpai baik sebagai peraksi maupun sebagai hasil reaksi dalam setiap perubahan kimia. Dalam reaksi ini juga dibutuhkan jumlah total elektron yang diterima tepat sama dengan jumlah total elektron yang dilepaskan. Dalam reaksi Mg dengan O₂, dua atom Mg bereaksi dengan setiap O₂. Dua atom Mg kehilangan 4e^-, dimana satu O₂ menerima 4e^- .

              Dua istilah yang sering digunakan dalam menerangkan reaksi redoks adalah senyawa pengoksidasi dan senyawa pereduksi. Senyawa pengoksidasi (oxydizing agen) adalah zat yang mengambil elektron dari zat yang dioksidasi, dengan cara itu menyebabkan terjadinya oksidasi. Hal ini yang dilakukan oleh O₂ dalam reaksi antara Mg dan O₂ dimana O₂ mengambil elektron  dari Mg yang menyebabkan Mg dioksidasi. Jadi, O₂ adalah senyawa pengoksidasi. Perhatikan bahwa senyawa pengoksidasi (O₂) direduksi dalam reaksi ini.

              Senyawa pereduksi adalah zat yang memberi elektron kepada suatu zat lainnya yang direduksi, dengan cara itu menyebabkan terjadinya reduksi. Hal ini yang dilakukan oleh Mg ketika bereaksi dengan O₂, Mg memberi elektron kepada O₂ dan menyebabkan O₂ direduksi. Perhatikan bahwa senyawa pereduksi (Mg) dioksidasi.

Bilangan Oksidasi

Reaksi oksigen dengan magnesium dan dengan belerang,

2Mg_(s) + O_2(g) ->2MgO_(s)

S_(s) + O_2(g) ->SO_2(g)

mempunyai paling sedikit satu keasaman. Kedua reaksi menghasilkan oksida. Bagaimanapun juga ada beberapa perbedaan yang mencolok di antara kedua senyawa ini, seperti yang telah diuraikan sebelumnya. Magnesium oksida adalah senyawa ion, tetapi belerang oksida adalah senyawa molekuler (kovalen) dan tidak mengandung ion. Akan tetapi, bagaimanapun juga harus berhati-hati, kita perlu memperlakukan kedua reaksi ini dengan suatu cara agar tetap tercapai ketentuan bahwa oksigen mengoksidasi baik magnesium maupun belerang. Dengan perkataan lain, kita perlu memperlakukan kedua reaksi ini sebagai reaksi redoks. Bilangan oksidasi memungkinkan kita untuk melakukan hal ini.

              Bilangan oksidasi adalah bilangan (baik positif maupun negatif) yang diberi tanda pada atom dalam suatu senyawa, agar dapat diketahui perubahan-perubahan yang terjadi dalam reaksi redoks. Bilangan ini mengikuti suatu aturan yang diuraikan di bawah ini. Setiap zat diperlakukan, bahwa zat tersebut berbentuk ion dan berfungsi sebagai pengumpul ion bermuatan listrik. Dalam rangka menentukan bilangan oksidasi, kita harus menentukan apakah suatu senyawa berbentuk ion atau berbentuk molekuler. Hal ini yang berarti untuk zat berbentuk molekuler bilangan oksidasinya merupakan muatan yang khayal.

Aturan untuk Menentukan Bilangan Oksidasi

1.      Bilangan oksidasi setiap unsur dalam membentuk unsurnya adalah nol, tanpa memperhatikan rumitnya bentuk molekul di mana unsur itu berada. Jadi, atom dalam Ne, F₂, P₄, dan S₈ semuanya mempunyai bilangan oksidasi nol.

2.      Bilangan oksidasi setiap ion yang mengandung satu atom (monoatomic ion), suatu ion yang hanya terdiri dari satu atom, sama dengan muatan yang ada dalam ion. Dengan demikian ion Na⁺, Al³⁺ dan S^2- mempunyai bilangan oksidasi +1, +3, dan -2.

3.      Jumlah semua bilangan oksidasi dari semua atom dalam suatu senyawa adalah nol. Untuk ion yang mengandung banyak atom (poliatom), jumlah bilangan oksidasi harus sama dengan muatan yang ada pada ion.

Sebagai tambahan pada aturan ini, kita perlu mengikuti ketentuan berikut, apabila kita ingin menentukan bilangan oksidasi atom-atom tertentu dalam suatu senyawa :

4.      Fluor mempunyai bilangan oksidasi -1.

5.      Hidrogen mempunyai bilangan oksidasi +1.

6.      Oksigen mempunyai bilangan oksidasi -2.

Untuk menentukan bilangan oksidasi, kadang-kadang ditemukan situasi dimana aturan ini saling bertentangan, Jika hal ini terjadi, aturan yang lebih tinggi yang digunakan.

Ketentuan di atas ditambah dengan apa yang telah dipelajari sebelumnya tentang ion yang diperoleh dari bermacam-macam logam dan non logam, memungkinkan kita menentukan bilangan oksidasi dari atom dalam bermacam-macam zat.

Contoh. Menentukan Bilangan Oksidasi dalam Atom

Tentukan bilangan oksidasi yang ada dalam setiap atom dalam senyawa berikut :

a.       FeCl₃

b.      KNO₃

c.       H₂O₂

d.      Fe₂(SO₄)₃

e.       Cr₂O₇^2-

f.       CIO₃^-

g.      Na₂S₄O₆

Penyelesaian

a.     Kita perlakukan senyawa yang dibentuk dari logam dan non logam sebagai suatu senyawa ion. Kita telah mempelajari bahwa klor membentuk ion negatif Cl^-. Jadi, bilangan oksidasi dari Cl dalam senyawa ini adalah -1. (Oleh karena bilangan oksidasi dan muatan tidak selalu sama, terutama untuk senyawa dalam bentuk molekul, kita perlu membedakan antara kedua hal tersebut sejelas mungkin. Oleh sebab itu, penulisan tanda di depan angka untuk angka bilangan oksidasi, ditulis -1 dan penulisan angka di depan tanda untuk menjelaskan muatan yang sebenarnya pada ion, ditulis 1- untuk Cl^-). Bilangan oksidasi Fe dapat ditentukan menggunakan jumlah bilangan oksidasi (ketentuan no. 3).

Cl 3 x (-1) = -3

Fe 1 x (x) = x

-------------------

Jumlah = 0

Jumlahnya sama dengan nol sehingga bilangan oksidasi besi adalah +3. Memang kita dapat juga sampai pada kesimpulan ini dengan mengingat bahwa besi dalam senyawa ini adalah sebagai ion Fe³⁺. Jadi, bilangan oksidasi besi adalah +3 sesuai ketentuan no.2.

b.    Kalium (golongan IA) membentuk ion dengan muatan 1+ (K⁺) sehingga bilangan oksidasi dari K adalah +1 (ketentuan No.2). Oksigen ditentukan bilangan oksidasinya -2 (ketentuan no.6). Kita peroleh bilangan N dengan menggunakan ketentuan No.3.

K 1 x (+1) = +1 (ketentuan no.2)

O 3 x (-2) = -6 (ketentuan no. 6)

N 1 x  (x) = x

------------------------------------------------

Jumlah = 0 (ketentuan no.3)

Untuk mendapatkan jumlah menjadi nol, maka x harus +5 sehingga bilangan oksidasi N dalam senyawa ini adalah +5.

c.    H₂O₂ adalah senyawa yang dibentuk dari non logam, maka senyawa ini berbentuk molekul. Oleh karena tidak ada ion, maka kita dapat menggunakan ketentuan no.2. ketentuan no. 5 dan no.6 digunakan untuk H dan O, tetapi terjadi pertentangan. Jika kita ambil H menjadi +1 sesuai ketentuan no. 5, maka O harus ditentukan mempunyai bilangan oksidasi -1, agar diperoleh jumlah bilangan oksidasi menjadi nol. Sebaliknya, jika kita tentukan bilangan oksidasi O adalah -2, sesuai ketentuan no.6, maka H harus +2, agar jumlahnya menjadi nol. Seperti telah diberitahukan sebelumnya, jika kita menghadapi ketentuan yang bertentangan, maka digunakan ketentuan rumus yang lebih di atas dari semua ketentuan tersebut. Oleh sebab itu, kita tentukan H menjadi +1 dan bilangan oksidasi O dalam senyawa ini adalah -1.

d.    Fe₂(SO₄)₃ adalah senyawa ion, yang terdiri dari ion SO₄^2- dan ion Fe³⁺. Bilangan oksidasi Fe³⁺ adalah +3. Oksigen mempunyai bilangan oksidasi -2, sesuai ketentuan no.6. Oleh sebab itu,

Fe 2 x (+3) = +6 (ketentuan No.2)

S 3 x (x) = 3x

O 12 x (-2) = -24 (ketentuan No. 6)

-------------------------------------------------------

Jumlah = 0

3x + (+6) + (-24) = 0

3x = +18

x = +6

Bilangan oksidasi S adalah +6 dalam senyawa ini.

e.       Untuk ion Cr₂O₇^2- , jumlah bilangan oksidasi harus sama dengan muatan ion. Oleh sebab itu,

Cr 2 x (x) = 2x

O 7  x  (-2) = -14 (ketentuan no.6)

----------------------------

Jumlah - -2 (ketentuan no.3)

2x + (-14) = -2

x = +6

Dalam ion ini, bilangan oksidasi Cr adalah +6. Meskipun demikian, perlu diingat bahwa atom dalam ion poliatom terikat bersatu oleh gaya tarik menarik yang sama dan menyatukan atom-atom itu dalam molekul. Tidak ada ion Cr⁺⁶ dalam Cr₂O₇^2-. Sama halnya seperti zat yang berbentuk molekul, bilangan oksidasi dari Cr dan O tidak sama dengan muatan ion yang sebetulnya dari masing-masing unsur tersebut.

f.     Ion CIO₃^- terdiri dari dua unsur nonlogam, yang berarti ion terikat menjadi satu oleh gaya tarik yang sama yang ada dalam molekul. Ini berarti kita tidak dapat menganggap Cl berada dalam bentuk ion Cl^- dalam ion CIO₃^- sehingga kita tidak dapat menggunakan ketentuan No.2 dalam hal ini. Meskipun demikian, ketentuan No. 6 memperlihatkan kepada kita bahwa oksigen mempunyai bilangan oksidasi sebesar -2. Jadi, kita dapat menghitung berapa seharusnya untuk Cl, di mana jumlah bilangan oksidasi harus sama dengan muatan ion.

Cl 1 x (x) = x

O 3 x (-2) = -6 (ketentuan No.6)

---------------------------------------------

Jumlah = -1 (ketentuan No.3)

Dengan demikian, tidak sulit untuk mengetahui bahwa klor mempunyai bilangan oksidasi sebesar +5.

g.      Sekali lagi, jumlah bilangan oksidasi harus nol. Natrium oksida adalah logam alkali, maka pasti Na⁺. Jadi, bilangan oksidasinya adalah +1. Bilangan oksidasi oksigen adalah -2 menurut ketentuan No.6. Oleh sebab itu,

Na 2 x (+1) = +2 (ketentuan No.2)

S 4 x (x) = 4x

O 6 x  (-2) = -12 (ketentuan No.6)

----------------------------------------------

Jumlah = 0

(+2) + (+4x) + (-12) = 0

4x = +10

x = +5/2

Bilangan oksidasi belerang adalah + 5/2. Perhatikan bilangan oksidasi ini tidak dalam bentuk bilangan bulat (walaupun angka ini sering ditemukan).

Penggunaan Bilangan Oksidasi

              Dalam reaksi redoks, terjadi perubahan bilangan oksidasi atau keadaan oksidasi (istilah ini digunakan untuk memperlihatkan sesuatu yang saling mengubah) dari dua atau lebih unsur. Perhatikan, misalnya reaksi antara magnesium dan oksigen.

2Mg + O₂ -> 2 MgO

                                                                             0        0          +2 -2

dimana ditulis bilangan oksidasinya di bawah simbol kimianya. Terlihat bahwa bilangan oksidasi Mg berubah menjadi 0 menjadi +2 dan bilangan oksidasi O berubah dari 0 menjadi -2. Dengan demikian, oksidasi Mg diikuti oleh kenaikan bilangan oksidasi (kenaikan yang dimaksud di sini adalah bilangan oksidasi Mg menjadi lebih positif). Reduksi O₂ sebaliknya diikuti oleh penurunan bilangan oksidasi (penurunan dalam kalimat ini maksudnya adalah bilangan oksidasi O menjadi kurang positif atau lebih negatif). Dengan demikian, hal ini memberikan kepada kita cara yang lebih umum untuk mendefinisikan oksidasi dan reduksi berkaitan dengan perubahan dalam bilangan oksidasi.

Oksidasi adalah kenaikan bilangan oksidasi.

Reduksi adalah penurunan bilangan oksidasi.

              Untuk tetap konsisten dengan defenisi sebelumnya, senyawa pengoksidasi (oxidizing agent) adalah zat yang direduksi dan senyawa pereduksi  (reducing agent) adalah zat yang dioksidasi.

              Dengan menggunakan defenisi ini, dapat dilihat bahwa reaksi antara belerang dan oksigen juga merupakan suatu reaksi redoks. Di bawah ini ditulis kembali persamaan reaksinya dengan menambahkan bilangan oksidasi di bawah setiap simbol kimianya.

S + O₂ -> SO₂

                                                                                0     0      +4-2

Perhatikan bahwa bilangan oksidasi belerang naik dari o  menjadi +4 maka belerang dioksidasi. Bilangan oksidasi O berkurang dari 0 menjadi +2, maka senyawa O₂ direduksi. Ini berarti O₂ adalah senyawa pengoksidasi dan S adalah senyawa pereduksi.

Contoh :

Dalam reaksi berikut, zat mana yang  dioksidasi dan zat mana yang dreduksi ? Zat mana yang merupakan pengoksidasi dan zat mana yang merupakan pereduksi ?

14HCl + K₂Cr₂O₇ ->  2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O

Penyelesaian

14HCl + K₂Cr₂O₇ ->  2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O

   +1-1    +1 +6 -2            +1  -1      +3-1         0           +1  -2

Sekarang kita perhatikan perubahan dalam bilangan oksidasi . Kita lihat bahwa bilangan oksidasi Cl berubah dari -1 menjadi 0. Ini berarti terjadi kenaikan bilangan oksidasi (menjadi lebih sedikit negatifnya berarti sama dengan menjadi lebih banyak positifnya) sehingga zat yang dioksidasi adalah HCl. Terlihat juga bahwa Cr berubah dari +6 menjadi +3. Ini berarti bilangan oksidasinya berkurang sehingga K₂Cr₂O₇ direduksi.

              Zat pengoksidasi (oxidizing agent) adalah zat yang direduksi, yaitu K₂Cr₂O₇. Zat pereduksi (reducing agent) adalah zat yang dioksidasi, yaitu HCl.

Perhatikan dalam contoh ini, bilangan oksidasi ditulis untuk bermacam-macam atom untuk menunjukkan perubahan yang terkait dengan oksidasi dan reduksi. Namun, untuk menentukan zat yang dioksidasi dan direduksi, rumus kimia dari zat tersebut harus diperinci bilangan oksidasinya. Hal ini desebabkan bilangan oksidasi hanya merupakan alat berhitung (book keeping tool) yang digunakan untuk mengikat reaksi redoks. Reaksi kimia yang sebenarnya terjadi pada umumnya mengikutsertakan semua molekul atau ion poliatom, tidak hanya masing-masing atom yang ada dalam partikel. Hal ini dapat diketahui dengan cara menentukan rumus kimia (formula) zat yang dioksidasi dan yang direduksi.

 Reaksi redoks dapat dijumpai pada proses fotosintesis tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari. Proses fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida (CO₂) menjadi glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksidasi air (H₂O) menjadi oksigen (O₂). Hasil fotosintesis berupa glukosa dan oksigen yang digunakan tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Sebaliknya, proses respirasi pada tumbuhan melibatkan oksidasi glukosa (C₆H₁₂O₆) menjadi karbon dioksida (CO₂) dan reduksi oksigen (O₂) menjadi air (H₂O).