Konsep oksidasi dalam kimia agak membingungkan, terutama karena konsep ini mendahului pemahaman tentang struktur atom dan bagaimana reaksi kimia terjadi. Istilah ini berasal ketika ahli kimia menganalisis reaksi yang melibatkan oksigen, yang merupakan agen pengoksidasi pertama yang diketahui.
Untuk ahli kimia modern yang akrab dengan pertukaran elektron dalam reaksi, oksidasi mengacu pada hilangnya elektron dan reduksi untuk mendapatkan elektron. Definisi modern berlaku untuk reaksi yang melibatkan oksigen dan juga yang tidak, seperti produksi metana (CH4) dari karbon dan hidrogen. Ketika Anda menambahkan oksigen ke metana untuk menghasilkan karbon dioksida dan air, itu juga oksidasi. Atom karbon kehilangan elektron, dan keadaan oksidasinya berubah sementara atom oksigen mendapatkan elektron dan tereduksi. Ini dikenal sebagai reaksi redoks.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Tingkat oksidasi karbon dalam molekul metana adalah -4 sedangkan hidrogen adalah +1.
Keadaan Oksidasi Karbon dalam Metana
Karena empat elektron valensinya, karbon dapat berada dalam berbagai keadaan oksidasi, mulai dari +4 hingga -4. Itu sebabnya ia membentuk begitu banyak senyawa, lebih banyak daripada unsur lainnya. Untuk menentukan keadaannya dalam senyawa tertentu, Anda biasanya harus melihat ikatan yang terbentuk dengan unsur-unsur lain dalam senyawa tersebut.
Hidrogen hanya memiliki satu elektron valensi, dan karena elektron itu berada di kulit pertamanya, ia hanya membutuhkan satu elektron untuk mengisi kulitnya. Ini membuatnya menjadi penarik elektron dengan keadaan oksidasi +1. Hidrogen juga dapat kehilangan elektron dan berada dalam keadaan oksidasi -1 ketika bergabung dengan logam Golongan 1 untuk membentuk logam hidrida, seperti NaH dan LiH, tetapi dalam banyak kasus, seperti ketika bergabung dengan karbon, selalu dalam oksidasi +1 negara.
Untuk menghitung keadaan oksidasi karbon dalam molekul metana, Anda memperlakukan setiap ikatan karbon-hidrogen seolah-olah ikatan ionik. Molekul tidak memiliki muatan bersih, sehingga jumlah semua ikatan karbon-hidrogen harus 0. Ini berarti atom karbon menyumbangkan empat elektron, yang membuat keadaan oksidasinya menjadi -4.
Keadaan Oksidasi Karbon Berubah Saat Anda Membakar Metana
Ketika Anda menggabungkan metana dengan oksigen, produknya adalah karbon dioksida, air, dan energi dalam bentuk panas dan cahaya. Persamaan setara untuk reaksi ini adalah
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O + energi
Karbon mengalami perubahan dramatis dalam keadaan oksidasi dalam reaksi ini. Sedangkan bilangan oksidasinya dalam metana adalah -4, dalam karbon dioksida adalah +4. Itu karena oksigen adalah akseptor elektron yang selalu memiliki keadaan oksidasi -2, dan ada dua atom oksigen untuk setiap atom karbon dalam CO2. Keadaan oksidasi hidrogen, di sisi lain, tetap tidak berubah.