LAPORAN PRAKTIKUM PENCEGAHAN KOROSI
KOROSI LOGAM BAJA KARBON DI BERBAGAI LARUTAN
Dosen Pebimbing : Dra. A. Ngatin, MT Kelompok
: 3
Nama Anggota
: Erickson Hamonangan (08414007) Fadlilah Sukri Pertami (08414008) Fawzie Handoso (08414009)
Kelas
: 3A TKPB
PRODI TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011
KOROSI LOGAM BAJA KARBON DI BERBAGAI LARUTAN
I. TUJUAN I.
Menghitung potensial logam dalam berbagai larutan dengan menggunakan elektroda standar ke dalam standar SHE
II.
Menjelaskan pengaruh pH larutan terhadap laju korosi logam.
III.
Menunjukan kondisi logam setelah direndam beberapa waktu di berbagai larutan pada diagram E-pH untuk sistem Fe-H2O
IV.
Menghitung laju korosi baja dalam berbagai larutan berdasarkan metode kehilangan berat
II. LANDASAN TEORI
Korosi terjadi karena adanya kecenderungan suatu logam berubah menjadi keadaan yang lebih stabil melalui reaksi oksidasi. Kecenderungan oksidasi logam bervariasi tergantung pada potensial reduksinya. Kesetimbangan potensial elektroda (Eeq) suatu logam sesuai dengan keseimbangan oksidasi dan reduksinya. Sebagai contoh logam besi (Fe), Eeq digambarkan dengan garis mendatar pada gambar berikut :
Mulia Fe2+ Stabil (Fe terkorosi)
E Fe2+/ Fe - 0,44v/SHE
Fe Stabil (tidak stabil) Aktif ( mudah terkorosi) Gambar-1 Potensial kesetimbangan reduksi pada kondisi standar besi
Reaksi : ( Fe2+ + 2e
Fe )
Menurut Nerst: E Fe 2+ / Fe
a RT = E 0 Fe 2+/ Fe − Ln Fe nF a Fe 2+
E Fe 2+/ Fe
a 2,303 RT = E 0 Fe 2+/ Fe − Log Fe nF a Fe 2+
pada kondisi standar suhu 25,15 0C dan tekanan = 1 atm maka 2,303 RT/nF = 0,0591 sehingga persamaanNerst menjadi: E Fe 2+ / Fe
a 0,0591 = E 0 Fe 2+ / Fe − Log Fe n a Fe 2+
karena Fe merupakan zat padat, maka harga aFe = 1,0 dan harga a = C.γ untuk larutan encer koefisien aktivitas (γ) = 1, maka harga aFe2+ = CFe2+. berdasarkan persamaan Nerst, apabila setiap logam besi (Fe) dalam larutan aquadest diukur (dihitung)
potensialnya
dan
pH
larutan
dengan
termodinamika, maka hasilnya dapat dibuat diagram E-pH.
menggunakan
persamaan
Berdasarkan diagram E-pH, kita dapat menunjukkan kondisi logam Fe berdasarkan harga potensial (E) dan dalam pH tertentu. Kita dapat memperhatikan Fe pada daerah imun bila potensialnya (E) kurang dari –0,440 V/SHE, Fe pada daerah terkorosi dengan potensial kurang dari –0,440 V/SHE dan pH kurang dari 5, sedang Fe pada daerah pasif (Fe sebagai Fe2O3 atau Fe3O4) dengan potensial (E) lebih dari – 0,440 V/SHE dan pH lebih dari 7. Garis-garis tebal atau miring menunjukkan garis kesetimbangan Fe atau senyawa Fe dengan bentuk yang lain sebagai contoh : Garis no.13 merupakan kesetimbangan reaksi: Fe 2 O3 + 6 H + + 6e
⇔ 2 Fe + 3H 2 O
untuk garis no. 28 merupakan garis kesetimbangan persamaan : Fe 2 O3 + 6 H + + 2e
⇔
2 Fe 2 + + 3H 2 O
Pada garis mendatar dan miring tertulis angka –2, -4, dan –6 menunjukkan hasil log konsentrasi larutan, misalnya : larutan dengan konsentrasi 0,01 M maka log 10-2 = -2. garis putus (a dan b) merupakan garis kesetimbangan peruraian air (H2O), untuk garis (a) merupakan batas garis hidrogen (H2) dan air (H2O), sedangkan garis (b) merupakan garis batas oksigen (O2) dengan air (H2O).
III.PERCOBAAN
III.1.
Alat dan Bahan yang digunakan
Alat yang digunakan : • gelas kimia 250 mL (4 buah) • elektroda standar (kalomel atau Cu) • pH meter • pelat baja (4 buah) • kabel • avometer • pengaduk • neraca analitik
Bahan kimia yang digunakan : • aquadest • larutan NaOH 3% 200 mL
• larutan HCl 2 % 200 mL • larutan Na2HPO4.2H2O 1% 200 mL
• air keran • etanol/aseton 100 mL
III.2.
Prosedur Kerja
Persiapan • Menyiapkan 3 buah logam Fe dengan ukuran 2 x 6 cm
• Mengampelas semua logam Fe sampai bersih dari kotoran • Mengpickling semua pelat baja dalam larutan HCl 100% • Mencuci logam Fe dengan air bersih • Mengukur luas permukaan masing-masing logam Fe • Membersihkan lemak yang menempel dipermukaan benda kerja dengan mencelupkan dalam larutan NaOH 10% selama 5 menit. • Mencuci dengan air mengalir sampai bersih. • Mencuci semua pelat dalam alcohol atau aseton • Mengeringkan dan menimbang semua yang telah disiapkan.
Persiapan larutan • menyiapkan gelas 3 buah gelas kimia yang telah bersih
• memberi tanda atau nomor pada semua gelas kimia • mengisi gelas kimia pertama dengan 200 mL larutan NaOH 3%,
gelas kimia kedua dengan 200 mL larutan HCl 2%, dan gelas kimia ketiga dengan 200 larutan Na2HPO4.2H2O 1%. • meredam semua logam tersebut dan mencatat waktu saat memasukan ke larutan.
Pengamatan dan Pengukuran • mengamati secara visual gejala yang timbul pada logam Fe dalam
masing-masing
larutan
selama
direndam
dan
mencatatnya • mengukur potensial logam dibandingkan dengan elektroda acuan (kalomel) dan pH masing-masing larutan. • Melakukan pengamatan, mengukur pH larutan dan potensial logamnya serta mengamati gejala logam Fe selama berada dalam larutan setelah 30 menit perendaman.
Pengamatan dan Pengukuran setelah 5hari
• mengamati gejala yang ditunjukkan logam Fe dalam larutan, mengukur potensial logam dan pH larutannya • mencuci logam Fe dengan air sampai bersih, mencelupkannya
dalam larutan NaOH dan mengeringkannya. • menimbang logam Fe dengan masing-masing beratnya.
DATA PENGAMATAN • Pengamatan menit ke-0 (Rabu, 30 Maret 2011 pkl 13.55)
No
Larutan
Pot/stan dar (V/CSE)
PH Larutan
W Fe (gr)
Pot /SHE (V/SHE)
Pengamat an kondisi awal
1
HCl 1%
-0,462
3,2
3,44
-0,144
Larutan berwarna bening
2
Air kran
-0,364
7
3,25
-0,046
Larutan berwarna bening
3
NaOH 2%
-0,483
10,8
3,61
-0,165
Larutan berwarna bening
gambar
• Pengamatan menit ke-30 (Rabu, 30 Maret 2011 pkl 13.55) No
Larutan
Pot/stand ar
Pot /SHE
pengamatan
Gambar
(V/CSE)
1
HCl 1%
-0,828
(V/SHE)
-0,510
Larutan berwarna bening, terdapat endapan di dasar larutan
2
Air kran
-0,669
-0,351
Larutan berwarna agak kekuningan
3
NaOH 2%
-0,086
0,232
Larutan bening
3.3.3 data setelah 4,94 hari direndam (Senin pukul 12.30 )
No .
1
2
3
Laruta n
HCl 1%
Air kran
NaOH 2%
Pot/stand ar (V/CSE)
-0,036
-0,026
-0,020
PH Laruta n
4,4
7,07
10,40
W1 (gr)
2,86
2,58
3,56
Pot /SHE (V/SH E)
Pengamatan kondisi awal
0,282
Terdapat endapan kuning menempel pada logam Fe, larutan berwarna kekuningan
0,292
Terdapat endapan yang menempel di dasar larutan, dan ada yang menempel pada Fe. Larutan berwarna kuning bening
0,298
• Perhitungan Laju Korosi Logam Fe:
Larutan berwarna bening, terdapat bercak / bintik kuning (karat) pada logam Fe
Gambar
larutan
∆ W (g)
A (cm2)
t (jam)
HCl
0,58
21,28
117,5
Air kran
0,67
21,28
117,5
NaOH
0,05
21,28
117,5
V. V.1.
PENGOLAHAN DATA
Logam Fe dalam Larutan HCl 1% R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: 2H+ + 2e
Reaksi Korosi : Fe + 2H+
Fe2+ + 2e H2 Fe2+ + H2
Δw = 0,58 gr A = 21,28 cm2 t = 117,5 jam = 4,896 hari ρ besi = 7,86 gr/cm3
= 101,777 mpy
V.2.
Logam Fe didalam Air kran R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: 4H2O + 2e
Reaksi Korosi : Fe + 4H2O
Fe2+ + 2e H2 + 4OHFe2+ + H2 + 4OH-
Δw = 0,67 gr A = 21,28 cm2 t = 117,5 jam = 4,896 hari ρ besi = 7,86 gr/cm3
= 117,5705 mpy
V.3.
Logam Fe didalam Larutan NaOH 2% Fe2+ + 2e
R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: O2 + 2H2O + 2e
Reaksi Korosi : Fe + O2 + 2H2O Δw = 0,05 gr A = 21,28 cm2 t = 117,5 jam = 4,896 hari ρ besi = 7,86 gr/cm3
= 8,774 mpy
4OHFe2+ + 4OH-
PEMBAHASAN Korosi merupakan suatu proses elektrokimia yang melibatkan adanya transfer elektron dari anodik (melepas elektron) ke katodik (menangkap elektron) atau reaksi oksidasi – reduksi, yang berlangsung secara spontan. Tujuan dari praktikum ini antara lain menghitung potensial logam dalam berbagai larutan dengan menggunakan elektroda CSE yang diubah ke dalam standar SHE, menjelaskan pengaruh pH larutan terhadap laju korosi logam, menunjukan kondisi logam setelah direndam beberapa waktu di berbagai larutan pada diagram E – pH untuk sistem Fe – H 2O, dan menghitung laju korosi baja dalam berbagai larutan berdasarkan metode kehilangan berat (ΔW). Percobaan dilakukan dengan mencelupkan lempeng besi ke dalam larutan HCl 1%, NaOH 2% dan air keran selama 4,896 hari. Pengamatan dilakukan dengan mengukur potensial standar dan pH larutan. Dari nilai potensial (dalam SHE) dan pH, praktikan dapat mengetahui kondisi logam berdasarkan diagram E – pH logam besi. Reaksi elektrokimia logam Fe didalam HCl 1%, sebagai berikut : R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: 2H+ + 2e
Reaksi Korosi : Fe + 2H+
Fe2+ + 2e H2 Fe2+ + H2
Logam Fe yang direndam dalam larutan HCl 1% memiliki laju korosi sebesar 101,777 mpy. Logam yang tercelup dalam HCl ini mengalami laju korosi yang cepat, dari bentuk fisiknya pun terlihat pada permukaan tipis logamnya dipenuhi dengan karat. Hal ini juga dapat dibuktikan dengan diagram E-pH untuk system Fe-H2O pada awal reaksi logam tersebut bersifat aktif (terkorosi) dengan nilai potensial awal bernilai -0,144 volt/SHE dengan pH 3,2 dan pada akhir reaksi bersifat aktif dengan potensial bernilai 0,282 volt/SHE dengan pH 4,4. Reaksi elektrokimia logam Fe didalam larutan NaOH 2%, sebagai berikut : Fe2+ + 2e
R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: O2 + 2H2O + 2e
4OH-
Reaksi Korosi : Fe + O2 + 2H2O
Fe2+ + 4OH-
Logam Fe yang direndam dalam larutan NaOH 2% memiliki laju korosi sebesar 8,774 mpy. Laju korosi Fe dalam NaOH 2% tidak begitu cepat (berjalan lambat). Hal ini juga dapat dibuktikan dengan diagram E – pH untuk sistem Fe-H2O pada awal reaksi logam tersebut bersifat pasif (Fe sebagai Fe2O3 atau Fe3O4) dengan nilai potensial awal bernilai -0,165 volt/SHE dengan pH 10,80 dan pada akhir reaksi bersifat pasif dengan potensial bernilai 0,298 volt/SHE dengan pH 10,40. Reaksi elektrokimia logam Fe didalam air keran, sebagai berikut : Fe2+ + 2e
R.Anodik
: Fe
R. Katodik
: O2 + 2H2O + 2e
Reaksi Korosi : Fe + O2 + 2H2O
4OHFe2+ + 4OH-
Logam Fe yang direndam dalam air keran memiliki laju korosi yang sangat cepat yaitu sebesar 117,5705 mpy. Menurut diagram E – pH untuk sistem Fe – H2O pada awal reaksi logam tersebut bersifat aktif (terkorosi) dengan nilai potensial awal bernilai -0,046 volt/SHE dengan pH 7 dan pada akhir reaksi bersifat pasif (Fe sebagai Fe2O3 atau Fe3O4) dengan potensial bernilai 0,292 volt/SHE dengan pH 7,07. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa laju korosi logam Fe dalam air keran lebih besar dibandingkan laju korosi logam Fe didalam larutan HCl 1% dan NaOH 2%, sehingga korosi lebih cepat terjadi didalam air keran. Hal itu disebabkan banyaknya kandunga O2 dan CO2 yang bersifdat korosif sehingga dapat mempercepat laju korosi. Maka dari itu diperlukan treatment terlebih dahulu pada air keran untuk meminimalisir kandungan O2 dan CO2. Laju korosi logam Fe di dalam larutan NaOH 2% memiliki nilai paling rendah, hal ini dapat disebabkan oleh larutan NaOH yang bersifat basa sehingga laju korosi berjalan lambat. Selain itu, permukaan logam besi dalam NaOH menjadi terpasifkan. Terdapat beberapa cara untuk menurunkan laju korosi salah satunya dengan menaikkan pH larutan, atau dengan menggunakan metoda proteksi katodik (memperbesar potensial selnya), coating, dll.
KESIMPULAN 1. Tabel Hasil Percobaan
pH
Larutan
Awal akhir
potensial
laju
Kondisi logam
korosi mpy
HCl 1%
3,2
4,4
101,777
NaOH 2%
10,8
10,4
8,774
Air keran
7
7,07
117,5705
logam (V/SHE)
Awal
Akhir
awal
akhir
Terkorosi
Terkorosi
-0,144
0,282
Bersifat pasif
Bersifat pasif
-0,046
0,292
Terkorosi
Bersifat pasif
-0.165
0,298
2. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa laju korosi logam Fe dalam air
keran lebih besar dibandingkan laju korosi logam Fe didalam larutan HCl 1% dan NaOH 2%, sehingga korosi lebih cepat terjadi didalam air keran. Namun logam besi yang awalnya terkorosi di dalam air keran, akan terpasifkan karena Fe sebagai Fe2O3 atau Fe3O4 (dilihat dari banyaknya endapan kuning yang terbentuk). 3. Terdapat beberapa cara
untuk menurunkan laju korosi yaitu dengan
menaikkan pH larutan, karena laju korosi akan meningkat apabila pH larutan rendah (bersifat asam), atau dengan menggunakan metoda proteksi katodik (memperbesar potensial selnya), coating, dll.
