Bilangan oksidasi adalah muatan atom hipotetis dalam suatu senyawa, yang dihitung dengan asumsi bahwa semua ikatan antar atom bersifat ionik. Bilangan ini menunjukkan berapa banyak elektron yang dilepaskan atau ditarik oleh suatu atom. Halaman ini berisi definisi yang mudah dipahami, semua aturan penentuan bilangan oksidasi, tabel nilai tetap, algoritma langkah demi langkah, dan simulator interaktif untuk memperkuat pemahamanmu.
Apa itu bilangan oksidasi
Bilangan Oksidasi (Biloks) adalah muatan atom hipotetis dalam molekul, yang akan dimiliki atom tersebut jika semua elektron ikatan berpindah sepenuhnya ke atom yang lebih elektronegatif. Sederhananya, ini adalah "penghitung" elektron: atom yang melepaskan elektron mendapatkan bilangan oksidasi positif, sedangkan yang menarik elektron mendapatkan bilangan oksidasi negatif.
Bilangan oksidasi selalu ditulis dengan tanda sebelum angka dan diletakkan di atas simbol unsur: misalnya, dalam air H₂O, hidrogen adalah +1 dan oksigen adalah −2. Ini membedakannya dari muatan ion (S²⁻, Fe³⁺), di mana tandanya ditulis setelah angka.
Bilangan oksidasi bisa bernilai positif, negatif, atau nol, dan bagi banyak unsur, nilainya bervariasi tergantung pada senyawanya. Itulah sebabnya kamu perlu tahu cara menentukannya, bukan sekadar menghafal.
Aturan bilangan oksidasi: tabel nilai tetap
Untuk menentukan bilangan oksidasi, kamu perlu mengetahui beberapa aturan dasar. Beberapa unsur memiliki bilangan oksidasi tetap dalam senyawa apa pun — nilai-nilainya tercantum dalam tabel di bawah ini. Mulailah penentuan dari unsur-unsur ini.
Selain nilai tetap, ada tiga aturan utama:
- dalam unsur bebas, bilangan oksidasi atom apa pun adalah 0 (Fe, O₂, H₂, S₈);
- jumlah bilangan oksidasi semua atom dalam molekul adalah 0 — molekul bersifat netral secara listrik;
- dalam ion, jumlah bilangan oksidasi sama dengan muatan ion (misalnya, dalam SO₄²⁻ jumlahnya adalah −2).
| Unsur | Bilangan Oksidasi | Pengecualian |
|---|---|---|
| Unsur bebas O₂, H₂, Fe, Cu, S | 0 | tidak ada |
| Fluor F | −1 | selalu −1, tidak ada nilai lain |
| Logam Golongan I Na, K, Li, Ag | +1 | tetap |
| Logam Golongan II Ca, Mg, Zn, Ba | +2 | tetap |
| Aluminium Al | +3 | tetap |
| Hidrogen H | +1 | −1 dalam hidrida logam: NaH, CaH₂ |
| Oksigen O | −2 | −1 dalam peroksida (H₂O₂); +2 dalam OF₂ |
Cara menentukan bilangan oksidasi dalam senyawa
Jika rumus kimia mengandung unsur dengan bilangan oksidasi variabel (belerang, nitrogen, klorin, mangan, fosfor), nilainya dicari melalui persamaan. Algoritmanya universal: pertama, tentukan nilai yang sudah pasti, lalu tandai yang tidak diketahui sebagai x dan selesaikan persamaan jumlahnya. Lima langkah di bawah ini.
0, tidak perlu menghitung lagi+1, oksigen −2, fluor −1 — sesuai tabel di atas0 untuk molekul atau = muatan untuk ion+ atau −Bilangan oksidasi tertinggi dan terendah
Setiap unsur memiliki bilangan oksidasi tertinggi dan terendah — nilai ekstrem yang membatasi semua nilai lainnya.
- Bilangan oksidasi tertinggi biasanya sama dengan nomor golongan dalam Tabel Periodik (untuk unsur golongan utama). Misalnya, belerang di golongan VI → biloks tertinggi +6 (H₂SO₄), nitrogen di golongan V → +5 (HNO₃), klorin di golongan VII → +7 (HClO₄). Nilai ini muncul dalam senyawa dengan unsur yang lebih elektronegatif — paling sering dengan oksigen.
- Bilangan oksidasi terendah untuk nonlogam sama dengan nomor golongan dikurangi 8. Untuk belerang, 6 − 8 = −2 (H₂S), untuk nitrogen 5 − 8 = −3 (NH₃). Nilai ini muncul dalam senyawa dengan hidrogen dan logam.
Ada pengecualian: misalnya, fluor tidak memiliki biloks positif tertinggi — ia adalah yang paling elektronegatif dan selalu −1; untuk oksigen, biloks tertinggi +2 hanya ditemukan dalam OF₂.
Contoh penentuan bilangan oksidasi
Contoh 1. Belerang dalam H₂SO₄
Tugas: tentukan bilangan oksidasi belerang dalam asam sulfat H₂SO₄.
Langkah 1. Ini bukan unsur bebas — rumus terdiri dari tiga unsur.
Langkah 2. Tentukan biloks tetap: hidrogen +1 (2 atom), oksigen −2 (4 atom).
Langkah 3. Bilangan oksidasi belerang tidak diketahui — tandai sebagai x.
Langkah 4. Susun persamaan (jumlah semua biloks dalam molekul = 0):
Langkah 5. Selesaikan: \(2 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +6\).
Jawaban: bilangan oksidasi belerang dalam H₂SO₄ adalah +6.
Contoh 2. Mangan dalam KMnO₄
Tugas: tentukan bilangan oksidasi mangan dalam kalium permanganat KMnO₄.
Langkah 1–2. Biloks tetap: kalium (logam golongan I) +1, oksigen −2 (4 atom).
Langkah 3. Mangan adalah unsur dengan biloks variabel, tandai sebagai x.
Langkah 4. Persamaan jumlah:
Langkah 5. Selesaikan: \(1 + x - 8 = 0 \Rightarrow x = +7\).
Jawaban: bilangan oksidasi mangan adalah +7 — ini adalah bilangan oksidasi tertingginya (Mn di golongan VII).
Contoh 3. Penentuan berdasarkan rumus oksida Fe₂O₃
Tugas: tentukan bilangan oksidasi besi dalam oksida Fe₂O₃.
Langkah 1–2. Oksigen selalu −2, ada 3 atom oksigen, jadi total kontribusi oksigen: \(3 \cdot (-2) = -6\).
Langkah 3. Bilangan oksidasi besi tandai sebagai x, ada 2 atom besi.
Langkah 4. Persamaan: \(2x + 3 \cdot (-2) = 0\).
Langkah 5. Selesaikan: \(2x - 6 = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3\).
Jawaban: bilangan oksidasi besi adalah +3. Pengecekan: dua atom masing-masing +3 memberikan +6, tiga atom oksigen memberikan −6, jumlahnya 0 — benar.
Kesalahan umum saat menentukan bilangan oksidasi
-
Tertukar antara bilangan oksidasi dan valensi.
Valensi adalah jumlah ikatan kimia suatu atom, tidak memiliki tanda (selalu angka positif: I, II, III). Bilangan oksidasi adalah muatan hipotetis dengan tanda (+ atau −) dan bisa bernilai nol. Misalnya, dalam N₂ valensi nitrogen adalah III, tetapi bilangan oksidasinya adalah 0.
-
Salah menempatkan tanda: menulis angka, baru tanda plus atau minus (2+ alih-alih +2).
Pada bilangan oksidasi, tanda diletakkan SEBELUM angka dan di atas simbol unsur: +2, −3, +6. Penulisan dengan tanda setelah angka (S²⁻) merujuk pada muatan ion, bukan bilangan oksidasi.
-
Menganggap oksigen selalu −2 dan hidrogen selalu +1.
Ini hampir selalu benar, tetapi ada pengecualian. Oksigen dalam peroksida (H₂O₂) memiliki biloks −1, dan dalam OF₂ bahkan +2. Hidrogen dalam hidrida logam (NaH, CaH₂) memiliki biloks −1 karena logam lebih elektropositif.
-
Lupa bahwa jumlah bilangan oksidasi dalam molekul sama dengan nol.
Molekul bersifat netral secara listrik, jadi jumlah (biloks × jumlah atom) untuk semua unsur selalu = 0. Untuk ion, jumlah ini sama dengan muatan ion. Ini adalah persamaan utama untuk mencari bilangan oksidasi yang tidak diketahui.
-
Tidak mengalikan bilangan oksidasi dengan jumlah atom unsur.
Dalam persamaan jumlah, setiap biloks harus dikalikan dengan indeks (jumlah atom). Dalam H₂SO₄, hidrogen tidak memberikan +1, melainkan 2·(+1) = +2, oksigen tidak −2, melainkan 4·(−2) = −8. Melewatkan indeks adalah kesalahan aritmatika yang paling sering terjadi.
Tanya jawab
Apa perbedaan bilangan oksidasi dengan valensi?
Valensi menunjukkan jumlah ikatan kimia atom dan tidak memiliki tanda (ditulis dengan angka Romawi: I, II, III). Bilangan oksidasi adalah muatan hipotetis atom, memiliki tanda (+ atau −), dan bisa bernilai nol atau pecahan. Bagi banyak unsur, nilai ini sama secara absolut, tetapi tidak selalu: dalam molekul N₂ valensi nitrogen adalah III, sedangkan bilangan oksidasinya adalah 0.
Bagaimana menentukan bilangan oksidasi tertinggi suatu unsur?
Bilangan oksidasi tertinggi (positif maksimal) suatu unsur golongan utama sama dengan nomor golongannya dalam Tabel Periodik. Misalnya, belerang di golongan VI memiliki biloks tertinggi +6, nitrogen di golongan V — +5, klorin di golongan VII — +7. Nilai ini muncul dalam senyawa dengan oksigen. Pengecualian: oksigen dan fluor tidak memiliki biloks positif tertinggi yang sama dengan nomor golongan.
Bagaimana menentukan bilangan oksidasi terendah?
Untuk nonlogam, bilangan oksidasi terendah (minimal) sama dengan nomor golongan dikurangi 8. Untuk belerang, 6 − 8 = −2 (dalam H₂S), untuk nitrogen 5 − 8 = −3 (dalam NH₃), untuk klorin 7 − 8 = −1 (dalam HCl). Biloks terendah muncul dalam senyawa dengan hidrogen dan logam. Untuk logam, bilangan oksidasi terendah adalah 0 (dalam unsur bebas).
Berapakah bilangan oksidasi unsur bebas?
Untuk atom apa pun dalam unsur bebas, bilangan oksidasinya adalah 0. Ini berlaku untuk logam (Fe, Cu, Na) maupun nonlogam (O₂, H₂, S₈, Cl₂, P₄). Alasannya sederhana: atom-atom dari unsur yang sama menarik elektron bersama secara seimbang, sehingga muatan hipotetisnya adalah nol.
Apakah oksigen selalu memiliki bilangan oksidasi −2?
Hampir selalu, tetapi ada dua pengecualian. Dalam peroksida (H₂O₂, Na₂O₂), bilangan oksidasi oksigen adalah −1 karena atom oksigen terikat satu sama lain. Dalam senyawa dengan fluor OF₂, oksigen memiliki biloks positif +2 karena fluor lebih elektronegatif.
Bisakah bilangan oksidasi bernilai pecahan?
Ya, tetapi itu adalah nilai rata-rata (formal). Misalnya, dalam Fe₃O₄, bilangan oksidasi rata-rata besi adalah +8/3, karena dalam rumus tersebut tercampur atom dengan biloks +2 dan +3. Dalam kurikulum sekolah, kasus seperti ini jarang dibahas — biasanya bilangan oksidasi berupa bilangan bulat.
