Cara Menentukan Bilangan Oksidasi Atom

Setiap atom memiliki elektron terluar (elektron valensi) yang berjumlah 2 atau 8 sehingga atom-atom tersebut akan bersifat stabil dan akan sulit untuk berikatan dengan atom lain. Contohnya, seperti atom/unsur pada golongan unsur gas mulia (VIII A). Sementara itu, atom yang tidak memiliki elektron valensi berjumlah 2 ataupun 8 akan bersifat tidak stabil.

Atom-atom yang belum stabil cenderung ingin mencapai stabil. Hal yang dapat dilakukan atom adalah dengan cara melakukan transfer elektron, yaitu melepaskan atau menerima sejumlah elektron. Akibat dari adanya proses transfer elektron ini, atom akan memiliki muatan positif atau negatif.

• Atom yang bermuatan positif berarti atom tersebut telah melepaskan elektron, sehingga kehilangan sejumlah elektron. 
• Atom yang bermuatan negatif berarti atom itu telah menerima beberapa elektron dari atom lain.

Daftar Isi

Definisi Bilangan Oksidasi 

Muatan yang dimiliki setiap atom berbeda jumlahnya, tergantung dari seberapa banyak elektron yang diterima maupun yang dilepaskan. Jumlah muatan positif dan negatif pada suatu atom bisa kita sebut dengan bilangan oksidasi (biloks). Dengan kata lain, bilangan oksidasi merupakan bilangan yang menyatakan jumlah elektron yang diterima atau dilepas oleh suatu atom untuk membentuk ikatan kimia dengan atom yang lain. 

Bilangan oksidasi atau biloks akan memiliki tanda yang sama seperti muatan yaitu positif, negatif, atau nol. Cara penulisan bilangan oksidasi suatu atom sebagai berikut.

Biloks ditulis dengan cara membubuhkan tanda positif (+) atau negatif (-) sebelum bilangan muatannya

Contoh:

Unsur Magnesium (Mg) memiliki nomor atom 12. Konfigurasi elektronnya adalah ₁₂Mg : 2 8 8 2. Mg akan mencapai kestabilan dengan cara melepaskan 2 elektron terluarnya sehingga memiliki muatan +2.

₁₂Mg → ₁₂Mg²⁺ + 2e⁻ 

Dari reaksi diatas dapat kita ketahui bahwa Mg melepas 2 elektron sehingga terbentuk ion Mg²⁺ dengan muatan sebesar +2.

Jadi, biloks Mg = +2.

Aturan Penentuan Bilangan Oksidasi

Keberadaan bilangan oksidasi (biloks) yang dimiliki suatu atom baik bentuk unsur bebas, molekul/senyawa, ataupun ion sangat penting dalam bahasan reaksi oksidasi – reduksi (reaksi redoks). Sehingga diharapkan nantinya kita sudah dapat memahami konsep biloks sebelum mempelajari reaksi redoks.

Aturan penentuan bilangan oksidasi suatu atom sebagai berikut.

1. Unsur bebas adalah unsur-unsur yang tidak bergabung atau tidak membentuk suatu ikatan kimia. Atom dalam unsur bebas selalu memiliki bilangan oksidasi 0. Unsur bebas dibedakan menjadi unsur yang berbentuk atom tunggal dan unsur berbentuk molekul.

• Na, Ca, Al, C, Fe berbentuk atom dengan biloks = 0.
• Cl₂, H₂, O₂ (diatomik), O₃ (triatomik), P₄ (tetratomik), dan S₈(oktatomik) berbentuk molekul dengan biloks = 0.

2. Bilangan oksidasi atom logam golongan IA, IIA, dan IIIA dalam senyawanya selalu bernilai positif dan sesuai golongannya.

• Biloks unsur logam IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) adalah +1. Contohnya biloks K = +1 dalam senyawa KCl dan KNO₃.

• Biloks unsur logam IIA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Rn) adalah +2. Contohnya biloks Mg = +2 dalam senyawa MgS dan MgBr₂.
• Biloks unsur logam IIIA (B, Al, Ga, In, Tl) adalah +3. Contohnya biloks Al = +3 dalam senyawa AlCl₃ dan Al₂O₃.

3. Atom logam golongan transisi (golongan B) dalam senyawanya memiliki lebih dari 1 bilangan oksidasi.

• Cu memiliki biloks +1 dalam senyawa Cu₂O dan +2 dalam senyawa CuS.
• Fe memiliki biloks +2 dalam senyawa FeO dan +3 dalam senyawa Al₂O₃.

4. Bilangan oksidasi atom dalam ion sesuai dengan jenis muatan ion dan jumlahnya.

• Biloks Na dalam ion Na⁺ = +1 dan Mg dalam Mg²⁺ = +2.
• Biloks S dalam S²⁻ = -2 dan N dalam N³⁻ = -3.

5. Bilangan oksidasi atom F dalam senyawanya selalu bernilai negatif (sangat elektronegatif) yaitu -1. 

• Dalam senyawa NaF, biloks F = -1.

6. Bilangan oksidasi atom hidrogen (H) dalam senyawanya adalah +1 yakni ketika atom H berikatan dengan atom nonlogam (senyawa kovalen). Sedangkan biloks H ketika berikatan dengan atom logam adalah -1 (senyawa hidrida).

• Biloks H dalam H₂O dan HNO₂ = +1.
• Biloks H dalam NaH dan MgH₂ = -1. 

7. Bilangan oksidasi atom oksigen (O) dalam senyawa umumnya adalah -2. Contoh dalam senyawa H₂O, biloks O = -2. Oksigen memiliki biloks juga memiliki biloks lebih dari satu selain -2 yaitu:

• Dalam senyawa peroksida (ion peroksida = O₂²⁻), biloks O = -1. Contohnya dalam senyawa H₂O₂.
• Dalam senyawa superoksida (ion peroksida = O₂⁻), biloks O = ⁻¹/₂. Contohnya dalam senyawa KO₂.
• Dalam senyawa biner OF₂, biloks O = +2.

8. Jumlah biloks atom-atom dalam ion poliatomik sama dengan jumlah muatannya.

∑ biloks atom = muatan

Ion poliatomik = PO₄³⁻

Dalam ion PO₄³⁻ terdapat 1 atom P dan 4 atom O dengan jumlah muatan total = -3.

1×biloks P + 4×biloks O = -3 

9. Jumlah biloks atom-atom dalam senyawa/molekul netral = 0.

∑ biloks atom = 0

Senyawa: H₃PO₄

Dalam H₃PO₄ terdapat 3 atom H, 1 atom P dan 4 atom O.

3×biloks H + 1×biloks P + 4×biloks O = 0

10. Atom-atom golongan halogen (VII A) memiliki biloks lebih dari satu.

• F = 0, -1. Billoks F dalam F₂ = 0.
• Cl = -1, 0, +1, +3, +5, +7. Biloks Cl dalam HCl = -1 dan dalam HClO₄ = +7.
• Br = -1, 0, +1, +3, +5, +7. Biloks Br dalam HBrO₂ = +3 dan dalam HBrO₃ = +5.
• I = -1, 0, +1, +3, +5, +7. Biloks I dalam HIO = +1 dan dalam HIO₂ = +3.

11. Bilangan oksidasi atom nonlogam yang lebih elektronegatif dalam senyawa biner apabila berikatan dengan atom non logam sama dengan muatan ionnya. 

Urutan unsur berdasarkan keelektronegatifan:

Logam<H<P<C<S<I<Br<Cl<N<O<F

• Biloks Cl dalam ICl = –1, karena Cl lebih elektronegatif dibandingkan I.

Tambahan: Bilangan Oksidasi Minimum dan Maksimum

Suatu unsur dapat memiliki bilangan oksidasi terendah (minimum) dan bilangan oksidasi tertinggi (maksimum). Lazimnya, biloks tertinggi akan bernilai positif dan biloks terendah bernilai negatif dengan beberapa catatan berikut ini.

• Logam memiliki biloks minimum = 0.
• Biloks maksimum logam = +nomor golongan (+ menunjukkan tanda biloks positif).
• Biloks minimum nonlogam = nomor golongan - 8 (8 menunjukkan elektron maksimum pada kulit terluar agar suatu atom stabil).
• Biloks maksimum nonlogam = +nomor golongan (+ menunjukkan tanda biloks positif).

Sebagai contoh, atom S dengan nomor atom 16. Kita akan menentukan biloks minimum dan maksimumnya.

Konfigurasi S: 2 8 6

Golongan = VIA (6)

Biloks minimum = Nomor golongan - 8

Biloks S = 6 - 8 = -2

Biloks maksimum = +Nomor golongan 

Biloks S = +6

Contoh Soal dan Pembahasan

Soal-1

Bilangan oksidasi S dalam ion poliatomik SO₄²⁻ adalah ....

A. -2

B. 0

C. +2

D. +4

E. +6

Pembahasan:

Dalam menentukan biloks S dalam ion SO₄²⁻ maka kita gunakan aturan berikut.

• Biloks O = -2
• Jumlah biloks atom-atom dalam ion poliatomik = muatan

Dalam ion SO₄²⁻ terdapat 1 atom S dan 4 atom O dan muatan = -2.

1×biloks S + 4×biloks O = -2

1×biloks S + 4×(-2) = -2

biloks S = -2 + 8

biloks S = +6

Jadi, jawaban yang benar adalah E.

Soal-2

Bilangan oksidasi atom yang digarisbawahi pada senyawa CaCO₃ adalah ....

A. -2

B. 0

C. +2

D. +4

E. +6

Pembahasan:

• Senyawa CaCO₃ merupakan senyawa netral sehingga jumlah biloks atom dalam senyawa = 0
• Biloks Ca dalam senyawa = +2 (golongan IIA)
• Biloks O = -2

Dalam senyawa CaCO₃ terdapat 1 atom Ca, 1 atom C dan 3 atom O.

1×biloks Ca + 1×biloks C + 3×biloks O = 0

1×(+2) + 1×biloks C + 3×(-2) = 0

biloks C = 0 - 2 + 6

biloks C = +4

Jadi, jawaban yang benar adalah D.

Soal-3

Biloks atom natrium terendah terdapat pada spesi ....

A. Na

B. NaCl

C. Na₂S

D. NaH

E. Na₂SO₄

Pembahasan:

Natrium akan memiliki biloks terendah yakni pada kondisi sebagai unsur bebas monoatomik yang memiliki biloks = 0.

Ingat! biloks minimum logam adalah 0.

Jadi, jawaban yang benar adalah A.

Soal-4

Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa hidrida CaH₂ adalah ....

A. -2

B. 0

C. -1

D. +2

E. +3

Pembahasan:

• Dalam senyawanya, biloks Ca = +2.
• Dalam senyawa hidrida, atom logam memiliki biloks lebih positif dibandingkan hidrogen (H) yaitu = -1.

Selain menggunakan konsep diatas, kita juga bisa membuktikan biloks H = -1 melalui perhitungan berikut.

1×biloks Ca + 2×biloks H = 0

1×(+2) + 2×biloks H = 0

biloks H = ⁰⁻²/₂

biloks H = -1

Jadi, jawaban yang benar adalah C.

Soal-5

Suatu atom X dapat berikatan dengan atom Y membentuk senyawa Z. Jika dalam senyawa Z tersebut, atom X melepaskan 2 elektron sehingga terbentuk senyawa netral, maka spesi yang dicetak tebal berikut yang memiliki biloks yang sama dengan atom X adalah ....

A. Na

B. MgH₂

C. SO₄²⁻

D. KCl

E. H₂O

Pembahasan:

• Senyawa yang terbentuk antara X dan Y adalah Z berupa senyawa netral yang berarti jumlah biloks total X, Y berjumlah = 0.
• Atom X melepas 2 elektron yang berarti X membentuk ion yang bermuatan +2 sehingga biloks X = +2. Oleh karena itu, kita akan mencari spesi yang memiliki biloks = +2.

Lakukan analisis pada setiap opsi.

A. Na adalah unsur bebas dengan biloks = 0.

B. MgH₂ adalah senyawa hidrida dengan biloks H = -1 dan jumlah biloks atom-atom = 0.

1×biloks Mg + 2×biloks H = 0

1×biloks Mg + 2×(-1) = 0

biloks Mg = 0 - 2

biloks Mg = +2

C. Pada spesi SO₄²⁻, biloks O = -2.

D. KCl, K adalah logam golongan IA sehingga biloks = +1, sedangkan Cl = -1 agar terbentuk senyawa netral KCl yang tak bermuatan.

E. H₂O, H dalam senyawa pada umumnnya adalah +1.

Oleh karena itu, spesi yang memiliki biloks yang sama dengan X adalah atom Mg dalam MgH₂.

Jadi, jawaban yang benar adalah B.

Soal-6

Unsur transisi memiliki beberapa biloks tergantung spesi yang dibentuknya. Berikut beberapa unsur transisi dengan biloks masing-masing.

Lambang Unsur	Biloks
X	+3
R	+2, +3, +4
T	+1, +2, +3, +4, +5
Z	+2, +3, +4, +5, +6, +7

Spesi yang mungkin ada adalah ....

A. XO²⁺

B. RCl₄³⁻

C. TO₂²⁺

D. TO₄²⁻

E. ZBr₄²⁺

Pembahasan:

• Umumnya biloks O = -2
• Dalam senyawa halida, biloks atom halogen (F,Cl,Br,I) = -1
• Jumlah biloks total atom dalam ion poliatomik = muatan

A. XO²⁺

1×biloks X + 1×biloks O = +2
1×biloks X + 1(-2) = +2
1×biloks X = (+2) + 2
biloks X = +4 (SALAH, biloks X = +3)

B. RCl₄³⁻

1×biloks R + 4×biloks Cl = -3
1×biloks R + 4(-1) = -3
1×biloks R = (-3) + 4
biloks R = +1 (SALAH, biloks R dimulai dari +2)

C. TO₂²⁺

1×biloks T + 2×biloks O = +2

1×biloks T + 2(-2) = +2

1×biloks T = (+2) + 4
biloks T = +6 (SALAH, biloks T maksimum = +5)

D. TO₄²⁻

1×biloks T + 4×biloks O = -2
1×biloks T + 4(-2) = -2
1×biloks T = (-2) + 8
biloks T = +6 (SALAH, biloks T maksimum = +5)
E. ZBr₄²⁺
1×biloks Z + 4×biloks Br = +2
1×biloks Z + 4(-1) = +2
1×biloks Z = (+2) + 4
biloks Z = +6 (BENAR, salah satu biloks Z adalah +6)

Jadi, jawaban yang benar adalah E.

Semoga setelah kamu memahami konsep cara penentuan bilangan oksidasi, kamu bisa melanjutkan ke topik lainnya, terutama topik reaksi redoks.

Tetap semangat, semoga bermanfaat.