faktor-faktor yang menyebabkan korosi (contoh laporan)

KATA PENGANTAR

Assalamu'alaikum Wr.Wb

            Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan limpahan rahmat dan taufik-Nya sehingga penulisan laporan  yang berjudul “faktor-faktor yang menyebabkan korosi” dapat terselesaikan sesuai jadwal yang diharapkan. Salawat dan taslim semoga senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang patut kita jadikan sebagai suri teladan dalam mengarungi kehidupan di muka bumi.

            Penulis menyadari bahwa sejak penulisan laporan ini, berbagai hambatan dan rintangan yang penulis rasakan. Namun, berkat ketabahan, ketekunan dan kerja keras, serta pertolongan dari Allah jualah sehingga hambatan dan rintangan tersebut dapat diatasi.

            Penulis berharap, apa yang penulis tampilkan pada karya tulis ini akan bermanfaat bagi siswa, guru, dan semua pembaca laporan ini. Saran dan masukan lainnya masih penulis harapkan demi penyempurnaan laporan ini. Akhirnya, semoga laporan ini bisa turut andil dalam mencerdasan generasi muda penerus bangsa.

            Semoga Allah SWT senantiasa meridhoi dan menerima setiap aktivitas kita sebagai suatu ibadah di sisi-Nya. Amin.

Watampone, 15 Maret 2012

Penulis

A.    Tujuan percobaan                     

Percobaan ini bertujuan untuk menyelidiki faktor-faktor yang menyebabkan korosi pada besi.

B.     Teori percobaan 

Menurut Roberge, Korosi adalah peristiwa rusaknya logam karena reaksi dengan lingkungannya, sedangkan menurut Gunaltun, korosi adalah fenomena elektrokimia dan hanya menyerang logam, ada pula definisi lain yang mengatakan bahwa korosi merupakan rusaknya logam karena adanya zat penyebab korosi. . Pada dasarnya peristiwa korosi adalah reaksi elektrokimia. Secara alami pada permukaan logam dilapisi oleh suatu lapisan film oksida (FeO.OH). Pasivitas dari lapisan film ini akan rusak karena adanya pengaruh dari lingkungan, misalnya adanya penurunan pH atau alkalinitas dari lingkungan ataupun serangan dari ion-ion klorida. Pada proses korosi terjadi reaksi antara ion-ion dan juga antar elektron Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat. Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O₃ . nH₂O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi berlaku sebagai anode, dinama besi mengalami oksidasi.

Fe(s) → Fe₂+(aq) + 2e            E⁰ = + 0,44 V

Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi yang berlaku sebagai katode, dimana oksigen tereduksi.           

 O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e → 4OH-(aq)                E⁰ = + 0,40 V  atau

 O₂(g) + 2H+(aq) + 4e → 2H₂O(l)                  E⁰ = + 1,23 V

Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe₂O₃ . nH₂O, yaitu karat besi. Maka reaksi yang terjadi :

Anode :    2Fe(s) → 2Fe₂+(aq) + 4e                                           E⁰ = + 0,44 V

Katode :   O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e → 4OH-(aq)                             E⁰ = + 0,40 V

Rx Sel : 2Fe(s) + O₂(g) + 2H₂O(l) → 2Fe₂+(aq) + 4OH-(aq)     E⁰ reaksi = 0,84 V

Ion Fe2+ tersebut kemudian mengalami oksidasi lebih lanjut dengan reaksi :

4Fe₂+(aq) + O₂(g) + (4 + 2n) H₂O → 2Fe₂O₃ . nH₂O + 8H+(aq)

Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).

  Penghambat terjadinya korosi.

1.      Pembuatan logam homogen
Pada pembuatan logam dalam industri diusahakan agar zat-zat tercampur sehomogen mungkin dalam logam tersebut. Hal ini untuk menghindari tertumpuknya campuran tersebut di satu bagian, sehingga tidak terjadi perbedaan potensial listrik antarzat yang dapat memicu terjadinya korosi.

2.         Pelapisan dengan cat
Pelapisan logam dengan cat bertujuan untuk mencegahkontak antara permukaan logam dengan udara yang mengandung oksigen dan uap air.

3.        Pelapisan dengan logam lain
Jika logam besi dilapisi Cu (tembaga), Sn (timah), besi akan terlindungi dari korosi karena potensial reduksi Cu dan Sn lebih positif (Eº Cu²⁺ | Cu = +0,34 Volt dan Eº Sn²⁺ | Sn = -0,14 Volt) daripada potensial reduksi besi (Eº Fe²⁺ | Fe = -0,44 Volt). Namun bila lapisan ini bocor sehingga lapisan Cu dan Sn terbuka, besi akan mengalami korosi dengan cepat. Selain Cu dan Sn, logam lain yang dapat digunakan adalah perak (Ag), emas (Au), nikel (Ni), dan platina (Pt).

4.      Cara proteksi katodik
Jika logam besi dihubungkan dengan seng (Zn), besi tersebut akan sukar mengalami korosi. Hal ini disebabkan seng lebih mudah teroksidasi dibandingkan besi dimana potensial reduksi Zn (Eº Zn²⁺ | Zn = -0,76 Volt) lebih negatif daripada potensial reduksi Fe (Eº Fe ²⁺ | Fe = -0,44 Volt). Seng bereaksi dengan O₂ dan H₂O dalam lingkungan yang mengandung CO₂ dan membentuk seng karbonat. Seng karbonat berfungsi untuk melindungi seng itu sendiri dari korosi. Cara ini disebut juga cara katode pelindung. Logam Magnesium (Mg) yang termasuk alkali tanah banyak digunakan untuk keperluan ini.

C.    Alat dan bahan   

1.      4 buah tabung reaksi                           6. Air yang sudah didihkan

2.      4 buah paku                                         7. Minyak tanah

3.      Air suling atau aquades                       8. Amplas

4.      Kristal CaCl₂                                                    9. Prop atau sumbat karet

5.      Kapas                                                  10. Rak tabung reaksi

D.    Cara kerja

1.      Ambillah 4 tabung reaksi lalu beri label 1-4 dan kemudian ;

a.       Tambahlah 5 mL air suling ke dalam tabung 1,

b.      Tambahkan 2 gram Kristal CaCl₂  lalu beri kapas kering ke dalam tabung 2,

c.       Tambahkan air yang sudah didihkan ke dalam tabung 3 hingga hamper penuh,

d.      Tambahkan kira-kira 10 mL minyak tanah ke dalam tabung 4.

2.      Amplaslah 4 batang paku besi hingga bersih, kemudian masukkan masing-masing satu ke dalam tabung reaksi pada prosedur 1 di atas.

3.      Tutup tabung 2 dan 3 dengan prop (sumbat) karet sampai rapat.

4.      Simpanlah tabung-tabung tersebut selama 3 hari, kemudian amati apa yang terjadi             

E.     Data hasil pengamatan  

Hari ke-	Hasil pengamatan
	Tabung 1	Tabung 2	Tabung 3	Tabung 4
1	+	-	+	-
2	+	-	+	-
3	+	-	+	-

     

F.     Analisis hasil pengamatan         

1.      Pada tabung berapakah paku mengalami perkaratan?

Jawab  :  pada tabung pertama yang berisi paku dan 5 mL air suling (aquades), dan

 tabung ketiga yang berisi paku dan air yang sudah didihkan.

2.      Pada tabung berapa paku tidak mengalami perkaratan?

Jawab  :  pada tabung kedua yang berisi paku dan 2 gram Kristal CaCl₂  dan kapas, dan

 tabung keempat yang berisi paku dan 10 mL minyak tanah.

3.      Pada tabung berapa paku cepat mengalami perkaratan? Mengapa demikian!

Jawab  :  pada tabung pertama yang berisi paku dan air suling (aquades). Hal ini terjadi karena seperti yang kita ketahui bahwa faktor  utama  penyebab terjadinya korosi adalah adanya air dan oksigen. Pada tabung pertama yang berisi aquades, terdapat air dan oksigen terlarut. Selain itu, keadaan tabung yang terbuka, memungkinkan oksigen yang berada di udara dapat berikatan dengan aquades, akibatnya keadaan tabung menjadi kaya oksigen (O2), sehingga korosi dapat terjadi pada paku di tabung pertama.

4.      Apa fungsi kalsiumklorida anhidrat pada tabung 2?

Jawab  : kalsiumklorida anhidrat pada tabung 2 berfungsi untuk membantu meningkatkan kadar kalsium air, yang pada gilirannya meminimalkan potensi terjadinya korosi, karena kalsium klorida padat dapat menghilangkan air terlarut.

5.      Bagaimana kandungan oksigen terlarut pada air yang sudah didihkan!

Jawab  :  air yang telah didihkan tersebut akan kehilangan kandungan oksigen terlarutnya, karena pada proses pemanasan akan terjadi penguapan.

6.      Jelaskan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya korosi besi!

Jawab  :  Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya.

1.            Oksigen terlarut ( DO = Dissolved oxygen ) → DO berperan dalam

sebagian proses korosi, bila konsentrasi DO naik, maka kecepatan korosi akan naik.

2.            Zat padat terlarut jumlah ( TDS = total dissolved solid ) → konsentrasi

TDS sangatlah penting, karena air yang mengandung TDS merupakan penghantar arus listrik yang baik dibandingkan dengan air tanpa TDS. Aliran listrik diperlukan untuk terjadinya korosi pada pipa logam, oleh karena itu jika TDS naik, maka kecepatan korosi akan naik.

3.            pH dan Alkalinitas → mempengaruhi kecepatan reaksi, pada umumnya pH

dan alkalinitas naik, kecepatan korosi akan naik.

4.            Temperatur → makin tinggi temperatur, reaksi kimia lebih cepat terjadi dan

naiknya temperatur air pada umumnya menambah kecepatan korosi.

5.            Tipe logam yang digunakan untuk pipa dan perlengkapan pipa → logam

yang mudah memberikan elektron atau yang mudah teroksidasi, akan mudah terkorosi.

6.            Aliran listrik → Aliran listrik yang diakibatkan oleh korosi sangat lemah

dan isolasi dapat menghalangi aliran listrik antara logam-logam yang berbeda, sehingga korosi galvanis dapat dihindari. Bilamana aliran listrik yang kuat melewati logam yang mudah terkorosi, maka akan menimbulkan aliran nyasar dari sistem pemasangan listrik di pelanggan yang tidak menggunakan aarde, hal ini menyebabkan korosi cepat terjadi.

7.            B a k t e r i → tipe bakteri tertentu dapat mempercepat korosi, karena

mereka akan menghasilkan karbon dioksida (CO₂) dan hidrogen sulfida (H₂S), selama masa putaran hidupnya. CO₂ akan menurunkan pH secara berarti sehingga menaikkan kecepatan korosi. H₂S dan besi sulfida, Fe₂S₂, hasil reduksi sulfat (SO₄^2–) oleh bakteri pereduksi sulfat pada kondisi anaerob, dapat mempercepat korosi bila sulfat ada di dalam air. Zat-zat ini dapat menaikkan kecepatan korosi. Jika terjadi korosi logam besi maka hal ini dapat mendorong bakteri besi (iron bacteria) untuk berkembang, karena mereka senang dengan air yang mengandung besi.

                                                                                                                   

Faktor-faktor tersebut saling berinteraksi, satu sama lain dengan material pipa. Kombinasi faktor-faktor dan pengaruhnya terhadap reaksi-reaksi korosi akan membantu menentukan berapa besarnya kecepatan jalannya korosi. Bila faktor berubah, maka kecepatan korosipun berubah.

7.      Jelaskan proses terjadinya korosi pada besi!

Jawab  : Besi yang mengalami korosi membentuk karat dengan rumus Fe₂O₃.XH₂O. Pada

  proses pengamatan, besi (Fe) bertindak sebagai pereduksi dan oksigen (O₂) yang

  terlarut dalam air bertindak sebagai pengoksidasi. Persamaan reaksi

  pembentukan karat :

      Anode : Fe               Fe²⁺ + 2e^- 
Katode : O₂  +  4H⁺  +  4e^-              2H₂O

Logam Fe yang letaknya jauh dari permukaan kontak dengan udara akan dioksidasi menjadi ion Fe²⁺ . Ion ini larut dalam tetesan air. Tempat terjadinya reaksi oksidasi di salah satu ujung tetesan  air ini disebut anode.
Ion Fe²⁺ yang terbentuk bergerak dari anode ke katode melalui tetesan air, sedangkan elektron mengalir dari anode ke katode melalui logam. Elektron ini selanjutnya mereduksi O₂ dari udara dan menghasilkan air. Ujung tetesan yang merupakan tempat terjadinya reaksi reduksi ini disebut katode. Sebagian O₂ dari udara larut dalam tetesan air dan mengoksidasi Fe²⁺ menjadi Fe³⁺ yang membentuk karat besi (Fe₂O₃.nH₂O).

8.      Korosi adalah peristiwa sel elektrokimia alam. Tuliskan reaksi sel volta dalam proses perkaratan besi!

Jawab  : anode                                    :           Fe_(s) → Fe²⁺_(aq) + 2e^-                                                      x 2

                   katode                      :           O_2(aq) + 2H₂O_(I) + 4e^- → 4OH^-_(aq)                            x 1

              redoks                       :           2Fe + O₂ +2H₂O → 2Fe²⁺ + 4OH^-

                   reaksi lengkap           :           2Fe + O₂ +2H₂O → 2Fe(OH)₂

                               

G.    Kesimpulan                                 

1.       Dari percobaan atau pengamatan tersebut bisa kita dapatkan bahwa paku yang paling cepat berkarat adalah paku yang di dalam gelas yang di isi air tanpa di tutup, karena perkaratan pada paku tersebut di pengaruhi oleh Oksigen dan Air.

2.       Faktor penyebab besi berkarat adalah O₂, H₂O, dan pH. Bila konsentrasi O₂, H₂O, dan pH naik, maka kecepatan korosi akan naik. Agar tidak terjadi perkaratan yang tidak kita kehendaki seperti pada pagar besi, maka kita harus melapisi pagar besi dengan cat atau logam yang tahan korosi agar tidak di pengaruhi oleh O₂ dan H₂O.