Berikut tahapan-tahapan dalam penyetaraan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi (suasana asam).

1) Menulis kerangka dasar setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi.

2) Menyetarakan masing-masing setengah reaksi.

• Setarakan jumlah atom yang mengalami perubahan biloks.
• Setarakan jumlah atom O dengan penambahan H₂O.
• Setarakan jumlah atom H dengan penambahan ion H⁺.
• Setarakan jumlah muatan dengan penambahan elektron (e^-).

3) Menyamakan jumlah elektron yang diserap pada setengah reaksi reduksi dengan jumlah elektron yang dilepaskan pada setengah reaksi oksidasi, kemudian jumlahkan.

Jadi, penyetaraan muatan dilakukan dengan penambahan elektron (e^-).

Reaksi redoks pada soal adalah reaksi yang setara. Ini dibuktikan dengan jumlah atom dan jumlah muatan sebelum dan sesudah reaksi berjumlah sama.

• Spesi Zn memiliki biloks = 0 karena merupakan atom bebas.
• Spesi ZnO₂^2-. Biloks atom O adalah -2 sehingga biloks atom Zn adalah +2 $\rightarrow$ 2 + (-2 $\times$ 2) = -2
• Spesi NO₃^-. Biloks atom O adalah -2 sehingga biloks atom N adalah +5 $\rightarrow$ 5 + (-2 $\times$ 3) = -1
• Spesi NH₃. Biloks atom H adalah +1 sehingga biloks atom N adalah -3 $\rightarrow$ -3 + (1 $\times$ 3) = 0
• Atom Zn mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 menjadi +2, sehingga Zn (s) disebut sebagai reduktor (spesi yang mengalami oksidasi).
• Atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 menjadi -3, sehingga NH₃ disebut sebagai oksidator (spesi yang mengalami reduksi).

Dari seluruh penjelasan di atas, maka jawaban yang tepat adalah atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi.

2MnO(s) + 5PbO₂(s) + 8H⁺ $\rightarrow$ 2MnO₄^-(aq) + 5Pb²⁺(aq) + $\alpha$H₂O(l)

Perlu diingat bahwa reaksi redoks disebut setara ketika jumlah muatan dan jumlah atom pada kedua ruas adalah sama.

• Dari reaksi tersebut, dapat terlihat bahwa ruas kiri dan kanan sudah memiliki jumlah muatan yang sama, yakni +8.
• Pada kedua ruas, atom Mn dan Pb sudah memiliki jumlah yang sama, sedangkan jumlah atom H dan O belum sama.
• Pada ruas kiri, terlihat bahwa jumlah atom H = 8.
• Pada ruas kiri, jumlah atom O = (2 $\times$ 1) $+$ (5 $\times$ 2) $=$ 12, sedangkan pada ruas kanan, jumlah atom O (selain H₂O) adalah 2 $\times$ 4 $=$ 8. Selisih atom O kedua ruas $=$ 12 $-$ 8 $=$ 4.

Jadi, pada ruas kanan terdapat kekurangan 8 atom H dan 4 atom O

Untuk itu, hal yang harus dilakukan adalah menyamakan jumlah kedua atom tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan menambahkan koefisien 4 pada H₂O sehingga pada kedua ruas, jumlah atom H menjadi 8 dan jumlah atom O menjadi 12.

Persamaan reaksi yang telah setara sebagai berikut.

2MnO(s) + 5PbO₂(s) + 8H⁺ $\rightarrow$ 2MnO^4-(aq) + 5Pb²⁺(aq) + 4H₂O(l)

Jadi, jawaban yang tepat adalah 4.

Penyetaraan reaksi redoks didasarkan pada 2 prinsip, yaitu:

1. jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi harus sama,
2. jumlah muatan sebelum dan sesudah reaksi harus sama.

Untuk melakukan penyetaraan jumlah atom dan jumlah muatan tersebut, dapat dilakukan dengan 2 metode, yakni sebagai berikut.

• Metode Perubahan Bilangan Oksidasi (PBO)

Metode ini didasarkan pada pengertian bahwa jumlah pertambahan bilangan oksidasi dari reduktor sama dengan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari oksidator.

• Metode Setengah Reaksi (Ion-electron)

Metode ini didasarkan pada pengertian bahwa jumlah elektron yang dilepaskan pada setengah reaksi oksidasi sama dengan jumlah elektron yang diserap pada setengah reaksi reduksi. Penyetaraan dalam suasana basa berbeda dengan penyetaraan dalam suasana asam.

Jadi, jawaban yang tepat adalah 1 dan 2 (metode perubahan bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi).

Reaksi yang setara ditandai dengan:

• jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama,
• serta jumlah muatan sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.

MnO(s) + PbO₂(s) $\rightarrow$ MnO₄^-(aq) + Pb²⁺ $\Longrightarrow$ jumlah muatan dan atom tidak sama.

I^-(aq) + SO₄^2-(aq) $\rightarrow$ H₂S(g) + I₂(g) $\Longrightarrow$ jumlah muatan dan atom tidak sama.

Cl₂(g) + IO₃^-(aq) $\rightarrow$ Cl^-(aq) + IO₄^-(aq) $\Longrightarrow$ jumlah muatan dan atom tidak sama.

Cl₂(g) + 6OH^-(aq) $\rightarrow$ Cl^-(aq) + ClO₃^-(aq) + 3H₂O(l) $\Longrightarrow$ jumlah muatan tidak sama.

5I^-(aq) + IO₃^-(aq) + 6H⁺(aq) $\rightarrow$ 3I₂(g) + 3H₂O(l) $\Longrightarrow$ jumlah muatan dan atom sama (sudah setara).

Pisahkan kerangka dasar setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi.

Reduksi: 2I^- $\rightarrow$ I₂ + 2e^- (penambahan e^- untuk menyetarakan muatan)

Oksidasi: SO₄^2- $\rightarrow$ H₂S

• Samakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O.

SO₄^2- $\rightarrow$ H₂S + 4H₂O

• Samakan jumlah atom H dengan menambahkan H⁺.

SO₄^2- + 10H⁺ $\rightarrow$ H₂S + 4H₂O

• Samakan muatan dengan penambahan elektron.

SO₄^2- + 10H⁺ + 8e^- $\rightarrow$ H₂S + 4H₂O

Pada reaksi reduksi terdapat 2 elektron, sedangkan pada reaksi oksidasi terdapat 8 elektron. Untuk itu, koefisien seluruh spesi pada reaksi reduksi harus dikalikan dengan 4. Kemudian, jumlahkan kedua reaksi tersebut.

Reduksi: 8I^- $\rightarrow$ 4I₂ + 8e^-

Oksidasi: SO₄^2- + 10H⁺ + 8e^- $\rightarrow$ H₂S + 4H₂O

Reaksi total: 8I^- + SO₄^2- + 10H⁺ $\rightarrow$ 4I₂ + H₂S + 4H₂O

Variabel c adalah koefisien I₂, maka jawaban yang tepat adalah 4.

Diketahui :

CrO₄^2-(aq) + Fe(OH)₂(s) + H⁺(aq) + H₂O(l) $\rightarrow$ Fe(OH)₃(s) + Cr₂O₃(s)

mol Fe(OH)₂ = 1 mol

Ditanya :

mol ion CrO₄^2-?

Dijawab :

Reaksi yang ada pada soal belum setara, sehingga harus dilakukan penyetaraan reaksi. Pada pembahasan ini, digunakan metode setengah reaksi.

• Pisahkan kerangka dasar reaksi, kemudian setarakan.

Reduksi: 2CrO₄^2- $\rightarrow$ Cr₂O₃ $\Longrightarrow$ Tambahkan H₂O untuk menyetarakan jumlah atom O.

2CrO₄^2- $\rightarrow$ Cr₂O₃ + 5H₂O $\Longrightarrow$ Tambahkan H⁺ untuk menyetarakan jumlah atom H.

2CrO₄^2- + 10H⁺ $\rightarrow$ Cr₂O₃ + 5H₂O $\Longrightarrow$ Tambahkan e^- untuk menyeimbangkan muatan.

2CrO₄^2- + 10H⁺ + 6e^- $\rightarrow$ Cr₂O₃ + 5H₂O

Oksidasi: Fe(OH)₂ $\ \rightarrow\$ Fe(OH)₃ $\Longrightarrow$ Tambahkan H₂O untuk menyetarakan jumlah atom O.

Fe(OH)₂ + H₂O $\ \rightarrow\$ Fe(OH)₃ $\Longrightarrow$ Tambahkan H⁺ untuk menyetarakan jumlah atom H.

Fe(OH)₂ + H₂O $\ \rightarrow\$ Fe(OH)₃ + H⁺ $\Longrightarrow$ Tambahkan e- untuk menyeimbangkan muatan.

Fe(OH)₂ + H₂O $\ \rightarrow\$ Fe(OH)₃ + H⁺ + e^-

Jumlah elektron pada kedua setengah reaksi harus sama. Pada reaksi reduksi terdapat satu elektron, sedangkan pada reaksi oksidasi terdapat enam elektron, sehingga seluruh spesi pada reaksi oksidasi perlu dikalikan dengan 6.

Didapatkan $\Longrightarrow$ Oksidasi: 6Fe(OH)₂ + 6H₂O $\rightarrow$ 6Fe(OH)₃ + 6H⁺ + 6e^-

• Jumlahkan kedua buah setengah reaksi tersebut (bila pada kedua ruas terdapat spesi yang sama, carilah selisih dari koefisien spesi tersebut, kemudian tuliskan hasilnya pada ruas dengan spesi yang berlebih).

2CrO₄^2- + 6Fe(OH)₂ + 4H⁺ + H₂O $\rightarrow$ 6Fe(OH)₃ + Cr₂O₃ (reaksi setara)

Perlu diingat bahwa perbandingan mol = perbandingan koefisien.

mol Fe(OH)₂ : mol CrO₄^2- $=$ 6 : 2

mol CrO₄^2- $=\frac{2}{6}\times1\ \text{mol}\ =\ 0,33\ \text{mol}$

Jadi, ion CrO₄^2- yang diperlukan untuk mengoksidasi Fe(OH)₂ adalah 0,33 mol.

Tuliskan terlebih dahulu kerangka dasar reaksi.

S₂O₃^2- $\rightarrow$ SO₄^2-

Samakan jumlah atom S

$\Longrightarrow$ S₂O₃^2- $\rightarrow$ 2SO₄^2-

Samakan jumlah atom O dengan menambahkan H₂O

$\Longrightarrow$ S₂O₃^2- + 5H₂O $\rightarrow$ 2SO₄^2-

Setarakan jumlah atom H dengan penambahan H⁺

$\Longrightarrow$ S₂O₃^2- + 5H₂O $\rightarrow$ 2SO₄^2- + 10H⁺

Setarakan muatan dengan penambahan elektron

$\Longrightarrow$ S₂O₃^2- + 5H₂O $\rightarrow$ 2SO₄^2- + 10H⁺ + 8e^-

Jadi, jawaban yang tepat adalah 1, 5, dan 2.

Berikut adalah kerangka dasar setengah reaksi redoks tersebut.

NO₃^- $\rightarrow$ NH₄⁺

Lalu, tambahkan H₂O untuk menyetarakan jumlah atom O.

NO₃^- $\rightarrow$ NH₄⁺ + 3H₂O

Kemudian, setarakan jumlah atom H dengan menambahkan H⁺.

NO₃^- + 10H⁺ $\rightarrow$ NH₄⁺ + 3H₂O

Terakhir, setarakan muatan dengan menambahkan elektron.

NO₃^- + 10H⁺ + 8e^- $\rightarrow$ NH₄⁺ + 3H₂O

Jadi, jumlah ion H⁺ dan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi tersebut secara berturut-turut adalah 10 dan 8.

Penyetaraan reaksi redoks dapat dilakukan dalam kondisi asam ataupun kondisi basa. Penyetaraan dengan metode setengah reaksi pada kondisi basa memiliki sedikit perbedaan dengan kondisi asam. Pada kondisi asam, tidak perlu dilakukan penghilangan ion H⁺. Akan tetapi, pada kondisi basa, ion H⁺ harus dihilangkan dengan menambahkan ion OH^- pada kedua ruas, masing-masing sejumlah ion H⁺ yang ada.