16
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Besi adalah salah satu dari banyak jenis logam yang penggunaannya sangat luas dalam kehidupan sehari-hari. Namun kekurangan dari besi ialah sifatnya yang sangat mudah mengalami korosi. Korosi merupakan proses degradasi, deteorisasi, pengrusakan material yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan sekelilingnya. Adapun prosesnya yakni merupakan reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat disekelilingnya tersebut.
Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut dengan perkaratan. Kata korosi berasal dari bahasa latin "corrodere" yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan. Besi yang telah mengalami korosi akan kehilangan nilai jual dan fungsi komersialnya. Ini tentu saja akan merugikan sekaligus membahayakan. Berdasarkan asumsi tersebut, percobaan ini difokuskan kepada proses korosi pada besi. Selain itu akan diketahui pengaruh dari beberapa cairan dan logam lainnya terhadap proses korosi.
Rumusan Masalah
Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi korosi?
Bagaimana pengaruh dari zat lain pada korosi besi?
Tujuan
Adapun tujuan dari penyusunan laporan ini adalah:
Untuk mempelajari proses korosi pada besi.
Untuk mengetahui pengaruh dari zat lain terhadap korosi pada besi.
Untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh guru.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan senyawa lain yang terdapat di lingkungannya (misal air dan udara) dan menghasilkan senyawa yang tidak dikehendaki. Peristiwa korosi kita kenal dengan istilah perkaratan. Korosi ini telah mengakibatkan kerugian bermilyar rupiah setiap tahunnya. Biasanya logam yang paling banyak mengalami korosi adalah besi.
Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Karat pada besi berupa zat yang berwarna cokelat-merah dengan rumus kimia Fe2O3·xH2O. Oksida besi (karat) dapat mengelupas, sehingga secara bertahap permukaan yang baru terbuka itu mengalami korosi. Berbeda dengan aluminium, hasil korosi berupa Al2O3 membentuk lapisan yang melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya. Hal ini dapat menerangkan mengapa panci dari besi lebih cepat rusak jika dibiarkan, sedangkan panci dari aluminium lebih awet.
Korosi secara keseluruhan merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e–
Elektron yang dibebaskan dalam oksidasi akan mengalir ke bagian lain untuk mereduksi oksigen.
O2(g) + 2 H2O(l) + 4e– 4 OH–(l)
Ion besi(II) yang terbentuk pada anode akan teroksidasi membentuk besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi Fe2O3·xH2O yang disebut karat.
2.1.1 Reaksi Reduksi Oksidasi (redoks)
Reaksi reduksi oksidasi (redoks) adalah istilah yang menjelaskan berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi kimia.
Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.
Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat dijelaskan sebagai berikut:
Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.
Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya, transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).
Reaksi non-redoks yang tidak melibatkan perubahan muatan formal (formal charge) dikenal sebagai reaksi metatesis.
2.1.2 Mekanisme Korosi pada Besi
Besi memiliki permukaan tidak halus akibat komposisi yang tidak sempurna, juga akibat perbedaan tegangan permukaan yang menimbulkan potensial pada daerah tertentu lebih tinggi dari daerah lainnya. Pada daerah anodik (daerah permukaan yang bersentuhan dengan air) terjadi pelarutan atom-atom besi disertai pelepasan elektron membentuk ion Fe2+ yang larut dalam air.
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e–
Gambar 2.1 : Mekanisme korosi
Elektron yang dilepaskan mengalir melalui besi, sebagaimana elektron mengalir melalui rangkaian luar pada sel volta menuju daerah katodik hingga terjadi reduksi gas oksigen dari udara:
O2(g) + 2H2O(g) + 2e– 4OH– (aq)
Ion Fe2+ yang larut dalam tetesan air bergerak menuju daerah katodik, sebagaimana ion-ion melewati jembatan garam dalam sel volta dan bereaksi dengan ion-ion OH– membentuk Fe(OH)2. Fe(OH)2 yang terbentuk dioksidasi oleh oksigen membentuk karat.
Fe2+(aq) + 4OH–(aq) Fe(OH)2 (s)
2Fe(OH)2 (s) + O2 (g) Fe2O3.nH2O(s)
Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai berikut
4Fe(s) + 3O2 (g) + n H2O(l) 2Fe2O3.nH2O(s)
Akibat adanya migrasi ion dan elektron, karat sering terbentuk pada daerah yang agak jauh dari permukaan besi yang terkorosi (lubang). Warna pada karat beragam mulai dari warna kuning hingga cokelat merah bahkan sampai berwarna hitam. Warna ini bergantung pada jumlah molekul H2O yang terikat pada karat.
2.1.3 Faktor Penyebab Korosi
Marsudi dalam "Hand Out Teknik Pelapisan" meninjau dari segi material faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan korosi, adalah:
Homogenitas fisik dan kimia
Nilai elektro potensial di dalam larutan
Kemampuan membentuk lapisan pelindung
Hidrogen- over voltage
Selain air dan oksigen sebagai elektrolit juga gas pembentuk asam (CO2, SO2, NaCl) yang pada musim penghujan atau pada kelembaban tinggi
2.2 Uraian Alat
1. Tabung Reaksi
Tabung reaksi adalah sebuah tabung yang terbuat dari sejenis kaca atau plastik yang dapat menahan perubahan temperatur dan tahan terhadap reaksi kimia. Tabung reaksi disebut juga Test Tube. Tabung reaksi berfungsi sebagai tempat mereaksikan bahan kimia dan untuk melakukan reaksi kimia dalam skala kecil.
Gambar 2.2: Tabung Reaksi
Rak Tabung Reaksi
Digunakan untuk meletakkan tabung reaksi. Biasanya terbuat dari kayu dan logam.
Gambar 2.3: Rak Tabung Reaksi
Paku
Paku adalah logam keras berujung runcing, umumnya terbuat dari baja, yang digunakan untuk melekatkan dua bahan dengan menembus keduanya.
Gambar 2.4: Paku
Kawat Mg
Magnesium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Mg dan nomor atom 12 serta berat atom 24,31. Magnesium adalah elemen terbanyak kedelapan yang membentuk 2% berat kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut ketiga terbanyak pada air laut. Logam alkali tanah ini terutama digunakan sebagai zat campuran (alloy) untuk membuat campuran alumunium-magnesium yang sering disebut "magnalium" atau "magnelium".
Gambar 2.5 Kawat Mg
Kawat Cu
Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum.Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang cepat sekali. Tembaga murni sifatnya halus dan lunak, dengan permukaan berwarna jingga kemerahan. Tembaga dicampurkan dengan timah untuk membuat perunggu.
Gambar 2.6: Kawat Cu
Kapas
Kapas (dari bahasa Hindi kapas, sendirinya dari bahasa Sanskerta karpasa) adalah serat halus yang menyelubungi biji beberapa jenis Gossypium (biasa disebut "pohon"/tanaman kapas), tumbuhan 'semak' yang berasal dari daerah tropika dan subtropika. Serat kapas menjadi bahan penting dalam industri tekstil. Serat itu dapat dipintal menjadi benang dan ditenun menjadi kain. Produk tekstil dari serat kapas biasa disebut sebagai katun (benang maupun kainnya).
Gambar 2.7: Kapas
Uraian Bahan
Air (H2O)
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O: satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen.
Sifat Fisik
Nama : Air
Rumus molekul : H2O
Massa molar : 18,0153 g/mol
Massa jenis : 0,998 g/cm3
Titik Lebur : 0 ˚C
Titik didih : 100 ˚C
Kalor jenis : 4184 J/kg.K
Tidak berwarna
Tidak berasa
Tidak berbau
Minyak Tanah
Minyak Tanah (kerosene) adalah cairan hidrokarbon yang tak berwarna dan mudah terbakar. Dia diperoleh dengan cara distilasi fraksional dari petroleum pada 150 °C dan 275 °C (rantai karbon dari C12 sampai C15). Pada suatu waktu dia banyak digunakan dalam lampu minyak tanah tetapi sekarang utamanya digunakan sebagai bahan bakar mesin jet (lebih teknikal Avtur, Jet-A, Jet-B, JP-4 atau JP-8). Sebuah bentuk dari minyak tanah dikenal sebagai RP-1 dibakar dengan oksigen cair sebagai bahan bakar roket. Nama kerosene diturunkan dari bahasa Yunani keros (κερωσ, malam).
Larutan H2SO4
Sifat Fisik
Rumus molekul : H2SO4
Massa molar : 98,08 g/mol
Penampilan : cairan bening, tak berwarna, tak berbau
Densitas : 1,84 g/cm3, cair
Titik lebur : -
Titik didih : -
Kelarutan dalam air : tercampur penuh
Keasaman (pKa) : 3
Viskositas : 26,7 cP (20 °C)
Sifat Kimia
Korosif
BAB III
METODE PRAKTIKUM
Prinsip
Paku besi akan mengalami korosi jika berinteraksi dengan air dan oksigen. Korosi termasuk dalam reaksi reduksi oksidasi (redoks).
Alat dan Bahan
Alat
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
Paku Besi
Kawat Cu
Kawat Mg
Kapas
Bahan
Air
Minyak Tanah
Larutan H2SO4
Cara Kerja
Disiapkan 5 tabung reaksi, kemudian masukkan ke dalam masing masing tabung sebatang paku reaksi.
Dimasukkan ke dalam tabung reaksi:
Air hingga setengah tabung reaksi
Minyak tanah hingga setengah tabung reaksi
Kapas yang dibasahi asam
Kawat Mg yang dililitkan pada pakunya
Kawat Cu yang dililitkan pada pakunya
Disimpan lima tabung reaksi tersebut selama 3 hari, kemudian hasilnya diamati.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Pengamatan
No.
Isi tabung
Hari Ke-1
Hari Ke-2
Hari Ke-3
I
Paku + Air
Belum terjadi reaksi.
Sudah mulai terjadi perkaratan
Terjadi perkaratan
II
Paku + Minyak Tanah
Belum terjadi reaksi.
Tidak ada perubahan
Tidak ada perubahan
III
Paku + Kapas + tetesan H2SO4
Belum terjadi reaksi.
Sudah terjadi korosi/karat
Terjadi perkaratan / korosi
IV
Paku dililit kawat Mg
Belum terjadi reaksi.
Tidak ada perubahan
Tidak ada perubahan
V
Paku dililit kawat Cu
Belum terjadi reaksi.
Tidak ada perubahan.
Tidak ada perubahan
Tabel 4.1: Data Pengamatan
4.2 Pembahasan
Peristiwa korosi adalah proses elektro kimia dan menyebabkan logam-logam teroksidasi membentuk senyawa, atau dapat dikatakan menurunnya kualitas dari logam tersebut. Suatu logam akan mengalami korosi apabila pada permukaan logam terdapat bagian yang bertindak sebagai anoda dan bagian yang bertindak sebagai katoda. Di anoda terjadi oksidasi atau pelepasan elektron dan dikatoda terjadi reduksi atau pengikatan elektron. Proses korosi ini hanya berlangsung jika proses pelepasan dan pengikatan elektron berjalan secara simultan, jadi pada setiap proses korosi terjadi reaksi oksidasi atau pelepasan elektron oleh logam. Proses pelepasan elektron akan makin cepat atau korosi akan makin cepat jika permukaan logam ada kontak dengan zat-zat yang mudah tereduksi atau mudah menangkap elektron dari logam tersebut.
Pada Tabung I, di hari ke-2 sudah mulai terjadi perkaratan karena besi (Fe) bertindak sebagai pereduksi dan oksigen (O2) yang terlarut dalam air bertindak sebagai pengoksidasi.
Pada Tabung II, tidak terjadi karat karena minyak tanah (kerosin) berfungsi sebagai isolasi terhadap H2O dan O2 yang mencegah korosi.
Dalam suasana asam proses korosi akan bertambah cepat, karna elektron yang dilepas logam digunakan untuk mereduksi H+ dari larutan asam tersebut. Asam sulfat merupakan senyawa yang tergolongan asam mineral (anorganik) yang kuat dan bersifat sangat korosif pada logam. Maka dari itu paku yang ada dalam tabung yang berisi kapas dan larutan H2SO4 (Tabung III) berkarat dengan cepat.
Pada Tabung IV, tidak terjadi perkaratan karena Magnesium akan membentuk lapisan magnesium oksida pada permukaannya yang akan mencegah oksidasi lapisan di bawahnya.
Tembaga tidak bereaksi dengan air, namun ia bereaksi perlahan dengan oksigen dari udara membentuk lapisan coklat-hitam tembaga oksida. Berbeda dengan oksidasi besi oleh udara, lapisan oksida ini kemudian menghentikan korosi berlanjut. Sehingga paku besi yang dilapisi kawat Cu (tabung V) tidak mengalami korosi.
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa :
Korosi berasal dari bahasa latin "corrodere" yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan
Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi.
Pada Tabung ke-1 terjadi perkaratan/korosi. Tabung ke-2 tidak terjadi korosi. Tabung ke-3 terjadi korosi. Tabung ke-4 tidak terjadi korosi. Tabung ke-5 tidak terjadi korosi.
DAFTAR PUSTAKA
http://elechtrochem.blogspot.com/p/reaksi-redoks.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Air
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_sulfat
http://id.wikipedia.org/wiki/Kapas
http://id.wikipedia.org/wiki/Korosi
http://id.wikipedia.org/wiki/Magnesium
http://id.wikipedia.org/wiki/Tembaga#Kabel_dan_kawat
http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/125534-FIS.037-08-Proses%20perolehan-Literatur.pdf
Priyotomo, Gadang (2008). Kamus Saku Korosi Material. Banten
http://www.scribd.com/doc/40038330/makalah-kimia-korosi
http://sefnath.blogspot.com/2013/09/korosi-dan-pengendalian.html
Yudhi, Noor. PENGARUH WAKTU DAN KONSENTRASI H2SO4 DAN HCl TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 316 L. From,
http://download.docstoc.com/document/55100317?key=&pass=
