Tindak Balas Redoks

Tindak balas redoks (redox reaction) ialah tindak balas kimia yang melibatkan proses pengoksidaan (oxidation) dan penurunan (reduction), dimana kedua-dua proses ini berlaku secara serentak.

Apabila sesuatu bahan dioksidakan dalam tindak balas redoks, sesuatu bahan yang lain akan diturunkan ataupun dengan yang sebaliknya.

Agen pengoksidaan (oxidizing agent) ialah bahan yang mengoksidakan bahan tindak balas yang lain. Dalam suatu tindak balas redoks, agen pengoksidaan mengalami proses penurunan supaya dapat mengoksidakan bahan yang lain.

Agen penurunan (reducing agent) ialah bahan yang menurunkan bahan tindak balas yang lain. Dalam suatu tindak balas redoks, agen penurunan mengalami proses pengoksidaan supaya dapat menurunkan bahan yang lain.

Pengoksidaan (oxidation) ialah suatu proses yang melibatkan

• penambahan oksigen, atau
• kehilangan hidrogen, atau
• kehilangan elektron, atau
• penambahan nombor pengoksidaan (keadaan pengoksidaan) bagi unsur-unsur yang terlibat dalam sesuatu tindak balas.

Penurunan (reduction) ialah suatu proses yang melibatkan

• kehilangan oksigen, atau
• penambahan hidrogen, atau
• penambahan elektron, atau
• pengurangan nombor pengoksidaan bagi unsur-unsur yang terlibat dalam sesuatu tindak balas.

Bagi menjelaskan pengertian pengoksidaan dan penurunan, perbincangan boleh dibuat terhadap tiga (03) aspek, iaitu;

1. Kehilangan dan penambahan oksigen atau hidrogen.
2. Pemindahan elektron.
3. Perubahan nombor pengoksidaan unsur-unsur. 

Sebatian Karbon

Sebatian karbon (carbon compounds) merupakan sebatian yang mengandungi unsur karbon sebagai unsur juzuknya (constituents).

Hampir semua makanan merupakan sebatian karbon, misalnya karbohidrat, protein, lemak, dan vitamin.

Sebatian karbon dikelaskan kepada:

1. Sebatian organik (organic compound)
2. Sebatian tak organik (inorganic compound)

Sebatian organik dan sebatian tak organik

Sebatian organik merupakan sebatian karbon yang berasal daripada haiwan dan tumbuhan. Contohnya;

• Petroleum dan gas asli yang mempunyai unsur juzuk karbon dan hidrogen.
• Kanji, alkohol, gula, dan lemak yang mempunyai unsur juzuk karbon, hidrogen dan oksigen.

Sebatian tak organik merupakan sebatian yang bukan berasal daripada hidupan.

Walaupun hampir semua sebatian karbon dikelaskan sebagai sebatian organik, sebatian karbon yang berikut tergolong dalam kumpulan sebatian tak organik:

• Karbon monoksida, CO
• Karbon dioksida, CO₂
• Karbon disulfida, CS₂
• Sebatian karonat dan bikarbonat: kalsium karbonat, CaCO₃, dan natrium bikarbonat, NaHCO₃.
• Sebatian karbida (carbide): kalsium karbida, Ca₂C.
• Sebatian sianat (cyanate) dan tiosianat (thiocyanate): natrium sianat, NaCN, dan natrium tiosianat, NaSCN

Sebatian karbon

1) Sebatian organik

Semua sebatian karbon kecuali

• CO₂, CO
• CS2
• Sebatian karbonat, CO₃^2-, dan bikarbonat, HCO3-
• Sebatian sianida (cyanide), CN^-, dan tiosianat, SCN-
• Sebatian karbida, C4-

2) Sebatian tak organik

• Batu batan seperti sebatian silikat (silicate).
• Bijih logam seperti kasiterit.
• Asid mineral seperti asid sulfurik.

Semua sebatian organik terbakar dengan lengkap dalam bekalan gas oksigen yang berlebihan untuk menghasilkan gas karbon dioksida dan air sahaja.

Sebatian organik terbakar dengan tidak lengkap dalam bekalan gas oksigen yang terhad untuk menghasilkan campuran jelaga (karbon), karbon monoksida, karbon dioksida, dan air.

Hidrokarbon

Pada amnya, sebatian organik dikelaskan kepada hidrokarbon dan bukan hidrokarbon.

Hidrokarbon (hydrocarbon) adalah sebatian organik yang terdiri daripada unsur karbon dan unsur hidrogen sahaja. Atom karbon dan atom hidrogen dalam sebatian hidrokarbon diikat bersama-sama melalui ikatan kovalen (covalent bonds).

Hidrokarbon tepu ialah hidrokarbon dengan atom karbonnya terikat kepada atom yang lain melalui ikatan kovalen yang tunggal (single covalent bonds).

Pembentukan empat ikatan kovalen tunggal.

Hidrokarbon tak tepu ialah hidrokarbon yang mengandungi sekurang-kurangnya satu ikatan ganda dua (double bond) atau ikatan ganda tiga (triple bond) antara atom-atom karbon dalam molekul itu.

Pembentukan dua ikatan tunggal 

dan satu ikatan ganda dua.

Pembentukan satu ikatan tunggal
dan satu ikatan ganda tiga.

Sebatian organik

1. Hidrokarbon (Unsur karbon dan hidrogen sahaja).
   i) Alkana (alkanes)
   ii) Alkena (alkenes)
   
   
2. Bukan hidrokarbon (Unsur karbon, hidrogen dan unsur lain)
   i) Alkohol
   ii) Asid Karbosilik
   iii) Ester

Sumber utama hidrokarbon ialah petroleum.

Petroleum merupakan cecair hitam yang sangat pekat dan melekit. Bahan ini wujud secara semulajadi sebagai minyak mineral dalam lapisan-lapisan kerak bumi.

Elektrolit dan Bukan Elektrolit

Elektrolit (electrolytes) merupakan bahan yang mengkonduksi arus elektrik (conducts electricity) dalam keadaan cecair/leburan (molten state) atau dalam larutan akueus (aqueous solution).

Contoh elektrolit dalam keadaan leburan ialah plumbum (II) bromida lebur, kalium iodida lebur, dan aluminium oksida lebur.

Contoh elektrolit dalam keadaan larutan akueus ialah larutan akueus kuprum (II) sulfat, larutan akueus natrium klorida dan larutan akueus kalium nitrat.

Bukan elektrolit (non-electrolytes) merupakan bahan yang tidak mengkonduksi arus elektrik (does not conduct electricity) walaupun dalam keadaan leburan atau dalam larutan akueus.

Contoh bukan elektrolit ialah leburan sulfur, leburan naftalena, larutan akueus glukosa, dan larutan iodin dalam tetraklorometana.

Semasa pengaliran elektrik, elektrolit mengalami perubahan kimia, iaitu elektrolit diuraikan kepada unsur-unsur juzuk. Misalnya, plumbum (II) bromida lebur terurai kepada logam plumbum dan gas bromin semasa arus elektrik dialirkan menerusinya.

Konduktor (conductor) ialah bahan yang mengkonduksi arus elektrik tanpa mengalami perubahan kimia. Contoh konduktor ialah semua logam dan grafit/karbon (carbon).

Sesuatu bahan boleh mengalirkan arus elektrik jika mengandungi zarah-zarah bercas yang bebas bergerak.

Jenis bahan kimia	Keadaan fizik	Kebolehan mengkonduksi arus elektrik	Zarah-zarah
Unsur logam	Pepejal / leburan	Boleh	Elektron yang bergerak bebas
Sebatian kovalen dan unsur bukan logam	Pepejal / leburan	Tidak boleh	Molekul neutral
Sebatian ion	Pepejal	Tidak boleh	Ion-ion tidak bebas
Sebatian ion	Leburan / larutan akueus	Boleh	Ion-ion yang bebas bergerak

Kekonduksian elektrik beberapa jenis bahan.

Fakta penting bagi kekonduksian elektrik sesuatu bahan:

1. Elektron bebas bergerak dalam logam.
2. Ion-ion bebas bergerak dalam leburan sebatian ion atau larutan akueus.

Bateri mengandungi elektrolit untuk 

mengkonduksi arus elektrik.

Pembentukan Sebatian

Kerak bumi terdiri daripada sebatian (compounds) dan unsur (elements) yang berlainan. Logam seperti emas, platinum dan bukan logam seperti karbon wujud sebagai unsur bebas dalam kerak bumi.

Unsur-unsur lain berpadu antara satu sama lain untuk menghasilkan berbagai lagi sebatian yang berlainan.

Unsur dan sebatian yang wujud semula jadi dalam kerak bumi dipanggil mineral.

Unsur karbon	Rupa bentuk	Penggunaan
Intan	Pepejal lutsinar yang indah dan sangat keras	Memotong kaca. Barang hiasan.
Grafit	Pepejal hitam yang rapuh dan lembut	Bahan pelincir Elektrod bateri

Contoh mineral yang wujud dalam bentuk unsur.

Di dalam kerak bumi, terdapat mineral yang wujud dalam kuantiti yang cukup banyak membolehkan juzuk utamanya diekstrak. Contohnya, logam timah dapat diekstrak daripada bijih timah, timah (IV) oksida, yang wujud semula jadi.

Sebatian	Rupa bentuk	Kegunaan
Batu marmar (kalsium karbonat)	Batu yang keras	Bahan binaan untuk sektor pembangunan.
Garam biasa	Pepejal putih dan mempunyai rasa masin	Perisa makanan. Pengawet makanan.

Contoh mineral yang wujud dalam bentuk sebatian.

Kestabilan gas adi (noble gases)

Unsur-unsur Kumpulan 18 merupakan unsur bukan logam (non metal) dengan atomnya mempunyai 8 elektron valens (kecuali atom helium dengan 2 elektron valens sahaja).

Atom neon, argon, krypton, xenon dan radon mempunyai susunan elektron oktet (octet). Atom helium mempunyai susunan elektron duplet.

Gas adi (noble gases) adalah lengai (inert) secara kimia. Ini adalah kerana semua atom gas adi mempunyai susunan elektron (electron) yang stabil. Maka, atom unsur gas adi tidak perlu menerima, melepaskan, atau berkongsi elektron dengan atom lain. Oleh itu, gas adi wujud sebagai atom-atom bebas (monoatom).

Cara untuk atom-atom yang tidak stabil untuk mencapai kestabilan ialah:

1. Menghilangkan elektron.
2. Menerima elekron.
3. Berkongsi elektron.

Menghilangkan elektron dan menerima elektron, adalah juga dikenali sebagai pemindahan elektron.

Gas adi	Susunan elektron
Helium, He	2
Neon, Ne	2.8
Argon, Ar	2.8.8
Kripton, Kr	2.8.18.8
Xenon, Xe	2.8.18.18.8
Radon, Rn	2.8.18.32.18.8

Susunan elektron bagi unsur-unsur Kumpulan 18.