KOROSI DAN PENYEPUHAN TUGAS MANDIRI TIDAK TERSTRUKTUR
Disusun oleh : Nama
:
No.induk
:
Kelas
:
SMA SAVERIUS KARANGMALANG TAHUN PELAJARAN 2015 / 2016
KOROSI DAN PENYEPUHAN
A.
Korosi 1. Pengertian Korosi Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks
antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen udara! mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. "umus kimia karat besi adalah #e$%&.n'$%, suatu zat padat yang berwarna (oklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. #e(s) )--* #e$+(aq) + $e lektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. %$(g) + '+(aq) + e )--* $' $%(l) tau %$(g) + $'$%(l) + e )--* %' -(aq) /on besi//! yang terbentuk pada anode selan0utnya
teroksidasi
membentuk ion besi///! yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. engenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai 2aktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. Korosi dapat 0uga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi se(ara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. da de2inisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bi0ih mineralnya. Contohnya, bi0ih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sul2ida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan ba0a atau ba0a paduan. 3elama pemakaian,
ba0a tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi kembali men0adi senyawa besi oksida!. Deret 4olta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui kemungkinan ter0adinya korosi. Ke(epatan korosi sangat tergantung pada banyak 2aktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida. $. Contoh Korosi 5eton yang selama ini dikenal sebagai material yang 6tahan karat7, sebenarnya bisa 0uga mengalami korosi sebagaimana korosi atau karat yang ter0adi pada struktur ba0a. Korosi yang dimaksud di sini adalah kerusakan material beton tersebut akibat proses kimia yang ter0adi di dalamnya. 8entu sa0a bentuk korosi beton ini tidak sama dengan korosi yang ter0adi pada besi ba0a. 3truktur beton yang rentan terhadap korosi adalah :
3truktur yang terletak di lingkungan laut, seperti plat2orm o22shore, dermaga, 0etty, dsb.
3truktur yang terletak di dalam tanah, seperti pondasi, basement, terowongan, dsb.
3truktur yang terletak di lingkungan karbondioksida yang tinggi
Korosi pada struktur beton bertulang ada $ 0enis, yaitu : . Korosi P! "# T$%&'&
Pada korosi 0enis ini, kerusakan ter0adi pada tulangan di dalam beton. /ni disebabkan karena tulangan di dalam beton bereaksi dengan air dan membentuk karat. Karat yang terbentuk pada tulangan ini mengakibatkan pengembangan 9olume besi tulangan tersebut.
Pengembangan 9olume ini kemudian mendesak beton sehingga beton tersebut
terkelupas
atau
pe(ah.
8er0adinya karat ini disebabkan adanya reaksi antara unsur besi #e +! di
dalam
tulangan
dengan
unsur
hidroksi
%' -!
dari
air.
$#e$+ + %'- $#e%'!$ ;alu dari mana datangnya air yang kemudian menyebabkan besi tulangan tersebut berkarat < ir ini dapat masuk ke dalam beton dan sampai ke tulangan melalui $ (ara, yaitu: 1. ir yang masuk dari luar atau uap air di udara melalui pori-pori
beton karena beton tidak kedap air. 2. Proses karbonasi, yaitu reaksi antara karbondioksida C%$!
dengan unsur kalsium hidroksida di dalam beton Ca%'! $! karena beton tidak kedap udara. Ca%'! $ + C%$ CaC%& + '$% (. Korosi P! ")*o&
#oto di atas adalah (ontoh korosi pada beton yang ter0adi di permukaan bagian bawah lantai dermaga. Korosi pada beton ter0adi akibat terbentuknya ettringite akibat reaksi kimia antara unsur kalsium di dalam beton dengan garam sul2at dari luar. 3ama seperti karat pada besi, ettringite yang ter0adi menyebabkan pengembangan 9olume beton sehingga menyebabkan massa beton terdesak dan pe(ah. 3e(ara lengkapnya, proses ter0adinya ettringite ini dapat di0elaskan sebagai berikut. Proses hidrasi antara semen C&3 dan C$3! dengan air men0adi pasta semen &Ca%.$3i%$.&'$% disingkat C3'!.
C&3
+
'
%$
C3'
+
Ca%'! $
C$3 + '$% C3' + Ca%'! $ Ca%'!$ yang ter0adi kemudian bereaksi dengan garam sul2at dari tanah atau laut Ca%'!$ + g3% g%'!$ + Ca3% Ca3% yang ter0adi bereaksi kembali dengan C& dari semen dan air men0adi ettringite C& + Ca3% + '$% ettringite &. #aktor-2aktor yang mempengaruhi korosi Korosi pada permukaan suatu logam dapat diper(epat oleh beberapa 2aktor, antara lain: a. Kontak ;angsung logam dengan ' $% dan % $
Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi
redoks. "eaksi yang ter0adi ini merupakan sel 4olta mini.
sebagai (ontoh, korosi besi ter0adi apabila ada oksigen % $! dan air '$%!. ;ogam besi tidaklah murni, melainkan mengandung (ampuran karbon yang menyebar se(ara tidak merata dalam logam tersebut. kibatnya menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon C!. tom logam besi #e! bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. %ksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri ber2ungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. 3emakin banyak 0umlah % $ dan '$% yang mengalami kontak denan permukaan logam, maka semakin (epat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut. Perhatikan animasi. berikut: animasi korosi besi
b. Keberadaan =at Pengotor =at Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan ter0adinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. 3ebagai (ontoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil
pembakaran 55 pada permukaan logam mampu memper(epat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin diper(epat. (. Kontak dengan lektrolit Keberadaan
elektrolit,
memper(epat la0u
seperti
garam
dalam
air
laut
dapat
korosi dengan menambah ter0adinya reaksi
tambahan. 3edangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat melakukan la0u aliran elektron sehingga korosi meningkat. d. 8emperatur 8emperatur mempengaruhi ke(epatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. 3e(ara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin (epat ter0adinya
korosi.
'al
ini
disebabkan dengan meningkatnya
temperatur maka meningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinan ter0adinya tumbukan e2ekti2 pada reaksi redoks semakin besar. Dengan demikian la0u korosi pada logam semakin meningkat. 2ek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan seperti cutting tools ! atau dikenai panas se(ara langsung seperti mesin kendaraan bermotor!. e. p' Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi p' ) > semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu: $'+a?! + $e- '$ danya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga la0u korosi pada permukaan logam semakin besar. 2.
etalurgi 1! Permukaan logam
Permukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan memiliki ke(enderungan untuk men0adi anode yang terkorosi. 2) 2ek Galvanic Coupling
Kemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memi(u ter0adinya e2ek Galvanic Coupling , yakni timbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. 2ek ini memi(u korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode. g. ikroba danya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. 'al ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. ikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sul2at, dan bakteri oksidasi sul2ursul2ida. Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans. . Cara pen(egahan korosi Pen(egahan korosi didasarkan pada dua prinsip berikut : + Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. 5ila salah satu tidak ada, maka peristiwa
korosi tidak dapat ter0adi. Korosi dapat di(egah
dengan melapisi besi dengan (at, oli, logam lain yang tahan korosi logam yang lebih akti2 seperti seg dan krom!. Penggunaan logam lain yang kurang akti2 timah dan tembaga! sebagai pelapis pada kaleng bertu0uan agar kaleng (epat han(ur di tanah. 8imah atau tembaga bersi2at mamper(epat proses korosi. - Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
5esi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih akti2 akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi ber2ungsi hanya sebagai tempat ter0adinya reduksi oksigen. ;ogam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain sebagai anoda, dikorbankan!. 5esi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada @ belum habis. Antuk perlindungan katoda pada sistem 0aringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, g. ;ogam ini se(ara berkala harus dikontrol dan diganti. - Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat , misalnya besi di(ampur dengan logam Ni dan Cr men0adi ba0a stainless >$B #e, 1BCr, BNi!. ".
P)&,)-$& 1. Pengertian Penyepuhan PNPA'N
;C8"%P;8/NE!
sesuai
dengan
namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama@berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. 3istem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. 3el elektrokimia yang menghasilkan listrik karena ter0adinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel gal9ani. 3edangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan ter0adi di dalamnya disebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda-umumnya konduktor logam-yang di(elupkan ke dalam elektrolit konduktor ion yang dapat berupa larutan maupun (airan! dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. 3esuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan men0adi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi reaksi katodik! berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi reaksi anodik! berlangsung.
plikasi utama
dari metoda elektrokimia adalah untuk
ele(troplating. /ndustri yang bergerak dalam bidang ele(troplating menerima penyepuhan peralatan teknik maupun perbaikan lapisan logam. Dalam produksi benda-benda logam, suatu benda yang terbuat dari logam atau aliase logam seringkali disalut dengan suatu lapisan tipis logam lain. Penyepuhan ele(troplating! dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan. Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh di0adikan katode, sedangkan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektroda ini di(elupkan dalam larutan garam dari logam penyepuh dan dihubungkan dengan sumber arus searah. Perhatikan pada gb.$ kita mempunyai logam yang siap disepuh. Earam NiCl$ terionisasi dalam air men0adi ion Ni++ dan dua ion Cl- . 3el terdiri dari dua setengah sel yang elektodenya dihubungkan dengan kawat beraliran listrik searah. ;ogam yang akan disepuh dihubungkan dengan kabel pada kutub negati9e baterai sedangkan logam nikel dihubungkan dengan kutub positi2 baterai. %b0ek yang disepuh men0adi bermuatan negati9e dan menarik ion positi2 Ni++ menu0u ob0ek, kemudian ele(tron mengalir dari anoda ke katoda. /on Ni++ tertarik ke katoda dan direduksi men0adi Nip!. Fadi, logam nikel anoda! melarut sebagai Ni++ dalam larutan, menyediakan pengganti nikel utuk logam yang akan disepuh, dan mempertahankan larutan nikel klorida dalam sel. Antuk setiap ion Ni++ , $ elektron digunakan untuk menetralisasi muatan positi2 dan mereduksi atom dari logam Ni++ . Fumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati sel elektrolisis. 3elama energi baterai tetap ada, nikel terus melarut dari anode dan menyalut katoda.
Eb.$ 3el elektrolisis
"eduksi: Ni$+a?! + $e Nip! %ksidasi : Nip! Ni$+a?! + $e 8otal : Nip! anoda! Nip! katoda! Antuk logam-logam berikut ini, larutan yang digunakan adalah sebagai berikut.
Kromium : asam kromium dengan asam belerang
Nikel : nikel sul2at dengan asam bori( dan nikel klorida
Cadmium : (admium sianida dengan natrium sianida dan natrium hidroksida -
(admium sianida dalam larutan alkalis 3eng : seng sul2at dengan asam bori(,
- seng sianida dengan natrium sianida - seng sianida dalam larutan alkali - seng klorida dalam asam hidroklorida
8embaga : tembaga sul2at asam belerang - tembaga sul2at dengan natrium sianida dalam larutan alkali - tembaga sianida dengan sodium sianida dalam larutan alkali
Perak : perak sianida dalam larutan alkali
-
perak sianida dengan kalium dalam larutan alkali.
Eb.& le(troplating tembaga pada kun(i #aktor yang mempengaruhi dalam usaha untuk memperoleh salutan yang tebalnya seragam dan melekat kuat pada logam dasarnya adalah: a. 5ersihnya permukaan yang akan disalut b. 4oltase (. Kemurnian larutan d. 8emperature e. Konsentrasi ion yang akan disepuhkan 2. Konsentrasi total ion-ion dalam larutan itu. $.
Contoh Penyepuhan a. Penyepuhan Perak Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh di0adikan katode, sedangkan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua ele(trode itu di(elupkan dalam larutan garam dari logam penyepuh. Contoh, penyepuhan sendok yang digunakan sebagai katode, sedangkan anode adalah perak murni. ;arutan elektrilitnya adalah larutan perak nitrat. Pada katode akan ter0adi pengendapan perak, sedangkan perak pada anode terus-menerus larut. Konsentrasi ion g dalam larutan tidak berubah. Katode #e! : g a? ! + eg 3! node g! : g 3! g
+ e +
g node! g Katode!
b.
Eold Plating @ Penyepuhan mas Go%! -%*i&' atau penyepuhan emas adalah metode memberikan lapisan tipis emas ke permukaan logam lain, biasanya tembaga atau perak, dengan menggunakan bahan kimia. Eold Plating adalah proses elektrik elektrokimia! yang merupakan proses perubahan energi listrik men0adi energi kimia. Proses ini melibatkan elektroda logam-logam yang dihubungkan dengan sumber listrik! dan elektrolit (airan tempat logam-logam tadi di(elupkan!. 3e(ara tradisional proses penyepuhan menggunakan emas $ karat. Penyepuhan dilakukan pertama-tama dengan merendam logam perak! di dalam air panas yang sebelumnya dibubuhi potasium, kemudian, logam di(u(i dengan buah lerak dan disikat dengan seksama. 3etelah benar-benar bersih, perhiasan di(elupkan dalam larutan potas dan emas yang dipanasi. Antuk membuat larutan sepuh, emas dikaitkan pada kawat tembaga yang disambungkan pada kutub positi2 aki kering. ;ogam yang disepuh dikaitkan pada kawat tembaga pada sambungan kutub lain. Antuk meratakan lapisan, perhiasan digoyang-goyangkan beberapa kali. Penyepuhan perak oleh emas digunakan dalam pembuatan perhiasan. Namun, karena atom perak berdi2usi ke lapisan emas, lambat laun akan memudarkan warnanya dan akhirnya menodai lapisan permukaan. Proses ini dapat berlangsung berbulan-bulan dan bahkan bertahun-tahun, tergantung pada ketebalan lapisan emas. 3ebuah GpenghalangG berupa lapisan logam digunakan untuk melawan e2ek ini. 8embaga, yang 0uga dapat bermigrasi men0adi emas, ke(epatannya 0auh lebih lambat daripada perak. 8embaga lebih 0auh lagi disepuh dengan nikel, sehingga perak berlapis emas biasanya merupakan perak yang di-substrat dengan lapisan tembaga dan nikel, dan emas berada pada lapisan paling atas.
