Pengoksidaan dan penurunan

Halaman ini merangkumi satu standard kandungan Tingkatan 5 daripada Keseimbangan Redoks: pengoksidaan dan penurunan. Ia asas kepada seluruh bab, jadi kuasai takrifnya sehingga menjadi lumrah sebelum anda meneruskan ke nombor pengoksidaan, penyesaran, pengaratan, elektrolisis dan sel. Hampir setiap kesilapan yang menghilangkan markah kemudian dalam bab ini berpunca daripada permulaan yang goyah di sini.

Tiga cara mentakrifkan pengoksidaan dan penurunan

Sukatan pelajaran mahu anda menghuraikan pengoksidaan dan penurunan dengan tiga cara yang saling melengkapi. Satu tindak balas boleh menjadi redoks di bawah satu takrifan walaupun takrifan lain tidak jelas terpakai, jadi mengetahui ketiga-tiganya membolehkan anda mengenali redoks dalam mana-mana soalan.

1. Dari segi oksigen. Pengoksidaan ialah penerimaan oksigen; penurunan ialah kehilangan oksigen. Apabila magnesium terbakar, 2Mg + O₂ → 2MgO, magnesium menerima oksigen dan dioksidakan. Apabila kuprum(II) oksida dipanaskan dengan hidrogen, CuO + H₂ → Cu + H₂O, kuprum(II) oksida kehilangan oksigen dan diturunkan.

2. Dari segi hidrogen. Pengoksidaan ialah kehilangan hidrogen; penurunan ialah penerimaan hidrogen. Apabila hidrogen sulfida bertindak balas dengan klorin, H₂S + Cl₂ → 2HCl + S, H₂S kehilangan hidrogen dan dioksidakan kepada sulfur, manakala klorin menerima hidrogen dan diturunkan.

3. Dari segi pemindahan elektron. Inilah takrifan yang paling berkuasa dan yang diharapkan pemeriksa pada peringkat Tingkatan 5. Pengoksidaan ialah kehilangan elektron; penurunan ialah penerimaan elektron. Bantuan ingatannya ialah OIL RIG, Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (bagi elektron).

Kerana elektron yang hilang daripada satu spesies ialah tepatnya elektron yang diterima oleh spesies lain, pengoksidaan dan penurunan sentiasa berlaku bersama. Tindak balas yang mempunyai kedua-duanya dipanggil tindak balas redoks.

Agen pengoksidaan dan agen penurunan

Dua istilah lagi diperiksa berterusan, dan pelajar sering mengelirukannya di bawah tekanan.

• Agen pengoksidaan ialah bahan yang mengoksidakan spesies lain. Untuk berbuat demikian ia mesti menerima elektron, jadi agen pengoksidaan itu sendiri diturunkan.
• Agen penurunan ialah bahan yang menurunkan spesies lain. Untuk berbuat demikian ia mesti menderma elektron, jadi agen penurunan itu sendiri dioksidakan.

Sebutkannya sebagai satu rangkaian dan ia tidak pernah kusut: agen penurunan memberi elektron, jadi ia dioksidakan; agen pengoksidaan mengambil elektron, jadi ia diturunkan. Agen itu dinamakan mengikut apa yang dilakukannya kepada bahan tindak balas yang satu lagi, bukan mengikut apa yang berlaku kepada dirinya.

Setengah persamaan

Tindak balas pemindahan elektron boleh dipecahkan kepada dua setengah persamaan: satu menunjukkan kehilangan elektron (pengoksidaan) dan satu menunjukkan penerimaan elektron (penurunan). Elektron ditulis sebagai e-. Contohnya, apabila zink bertindak balas dengan ion kuprum(II):

• Setengah persamaan pengoksidaan: Zn → Zn²⁺ + 2e-
• Setengah persamaan penurunan: Cu²⁺ + 2e- → Cu

Elektron terbatal apabila kedua-dua setengah ditambah, memberi persamaan ion keseluruhan Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu. Menjadi fasih dengan setengah persamaan di sini menjadikan standard kemudian tentang penyesaran, elektrolisis dan sel jauh lebih mudah.

Contoh penyelesaian

Soalan. Apabila gas klorin digelegakkan ke dalam larutan kalium iodida tidak berwarna, larutan bertukar perang apabila iodin terbentuk: Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂. Menggunakan takrifan pemindahan elektron, nyatakan spesies yang mana dioksidakan, yang mana diturunkan, dan namakan agen pengoksidaan dan agen penurunan. Sokong jawapan anda dengan setengah persamaan.

Langkah 1, tulis spesies ion. Kalium ialah ion penonton, jadi abaikan K⁺. Spesies yang bertindak balas ialah Cl₂ dan I⁻, membentuk Cl⁻ dan I₂.

Langkah 2, tulis dua setengah persamaan.

• Iodida kehilangan elektron: 2I⁻ → I₂ + 2e- (kehilangan elektron = pengoksidaan).
• Klorin menerima elektron: Cl₂ + 2e- → 2Cl⁻ (penerimaan elektron = penurunan).

Langkah 3, kenal pasti yang dioksidakan dan diturunkan. Ion iodida, I⁻, dioksidakan kepada iodin (ia kehilangan elektron). Klorin, Cl₂, diturunkan kepada klorida (ia menerima elektron).

Langkah 4, namakan agen. Klorin mengambil elektron, jadi klorin ialah agen pengoksidaan (ia mengoksidakan iodida sambil diturunkan sendiri). Ion iodida menderma elektron, jadi iodida ialah agen penurunan (ia menurunkan klorin sambil dioksidakan sendiri).

Jawapan. I⁻ dioksidakan; Cl₂ diturunkan. Klorin ialah agen pengoksidaan dan iodida ialah agen penurunan. Warna perang itu ialah iodin, I₂, yang terhasil daripada pengoksidaan iodida.

Soalan latihan

Ammonia bertindak balas dengan kuprum(II) oksida apabila dialirkan ke atas oksida yang dipanaskan: 2NH₃ + 3CuO → N₂ + 3Cu + 3H₂O. Menggunakan takrifan oksigen dan hidrogen, nyatakan bahan tindak balas yang mana dioksidakan dan yang mana diturunkan, dan namakan agen penurunan.

Jawapan. Ammonia, NH₃, kehilangan hidrogen untuk membentuk N₂, jadi ammonia dioksidakan. Kuprum(II) oksida, CuO, kehilangan oksigen untuk membentuk kuprum, jadi CuO diturunkan. Kerana ammonia dioksidakan, ia spesies yang menurunkan kuprum(II) oksida, jadi ammonia ialah agen penurunan (dan kuprum(II) oksida ialah agen pengoksidaan).

Petua peperiksaan

Apabila soalan meminta anda mengenal pasti pengoksidaan dan penurunan, sentiasa nyatakan takrifan yang anda gunakan dan sokongnya dengan bukti daripada persamaan, “natrium dioksidakan kerana ia kehilangan elektron: Na → Na⁺ + e-”. Perkataan kosong seperti “dioksidakan” tanpa sebab selalunya tidak memperoleh markah. Kekalkan juga agen dengan betul melalui satu ayat yang boleh anda ingat di bawah tekanan peperiksaan: agen pengoksidaan itu sendiri diturunkan; agen penurunan itu sendiri dioksidakan. Menulis setengah persamaan yang betul, dengan elektron seimbang, ialah satu tabiat yang melindungi markah anda merentasi seluruh Keseimbangan Redoks Kimia SPM.

Kedudukan dalam bab

Standard ini ialah pintu masuk kepada Keseimbangan Redoks. Standard berikutnya, nombor pengoksidaan dan perubahannya, memberi anda alat berasaskan nombor yang tepat untuk mengesan pengoksidaan dan penurunan walaupun tiada oksigen, hidrogen atau pemindahan elektron yang jelas untuk ditunjuk. Selepas itu, tindak balas penyesaran, pengaratan, elektrolisis dan sel elektrokimia semuanya hanyalah redoks dalam keadaan berlainan.

• Naik ke hab bab: Keseimbangan Redoks.
• Ke sisi untuk imbasan penuh: nota ulang kaji bab dan contoh penyelesaian langkah demi langkah.

Guru Kimia SPM 1-ke-1 dalam talian kami mengasah kemahiran ini sehingga mengenal pasti agen pengoksidaan dan agen penurunan, serta menulis setengah persamaan yang seimbang, menjadi automatik, kerana dua kemahiran itu muncul semula dalam setiap standard baki bab ini dan dalam jawapan esei Kertas 2. Pengajaran dijalankan dalam bahasa Inggeris, dari RM50 sejam, dan seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa setiap pernyataan “dioksidakan/diturunkan” dalam jawapan anda dipasangkan dengan sebab yang dihargai oleh skema pemarkahan.