Rangkuman tugas kimiaKorosi pada logam

A. Pengertian Korosi

Kerusakan merupakan proses redoks pada permukaan logam dan llingkungannya. Korosi atau pengkaratan adalah kerusakan atau degradasi logam akibat bereaksi dengan lingkungan yang korosif. Penyelidikan tentang sistem elektrokimia telah banyak membantu menjelaskan mengenai korosi ini, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matrik logam itu sendiri. Jadi dilihat dari sudut pandang kimia, korosi pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan beroksigen. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat.Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3 . XH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi berlaku sebagai anode, dinama besi mengalami oksidasi.Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan 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.B. Proses terjadinya korosiMekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia. Proses elektrokimia melibatkan perpindahan elektron-elektron. Perpindahan elektron merupakan hasil reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Mekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan reaksi anodik dan reaksi katodik.

a.Reaksi Anodik (Oksidasi)Reaksi Anodik terjadi di daerah anode. Reaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi atau produk elektron-elektron. Reaksi anodik yang terjadi pada proses korosi logam, yaitu :

M → Mn+ + ne

Proses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n+) dalam pelepasan n elektron. Harga dari n bergantung dari sifat logam sebagai contoh besi :Fe → Fe2+ + 2e

b.Reaksi Katodik (Reduksi)Reaksi katodik terjadi di daerah katode. Reaksi katodik diindikasikan melalui penurunan nilai valensi atau konsumsi elektron-elektron yang dihasilkan dari reaksi anodik.Beberapa reaksi katodik yang terjadi selama proses korosi logam, yaitu :Pelepasan gas hidrogen2H+ + 2e → H2

Reduksi oksigenO2 + 4H+ + 4e → 2H2OO2 + 2H2O + 4e → 4OH-

Reduksi ion logamFe3+ + e → Fe2+

Pengendapan logam3Na+ + 3e → 3NaReduksi ion hidrogenO2 + 4H+ + 4e → 2H2OC. Penyebab Korosi

Faktor yang berpengaruh dan mempercepat korosi yaitu :a.Air dan kelembapan udaraAir merupakan salah satu faktor penting untuk berlangsungnya proses korosi. Udara yang banyak mengandung uap air (lembap) akan mempercepat berlangsungnya proses korosi.b.Elektrolit Elektrolit (asam atau garam) merupakan media yang baik untuk melangsungkan transfer muatan. Hal itu mengakibatkan elektron lebih mudah untuk dapat diikat oleh oksigen di udara. Oleh karena itu, air hujan (asam) dan air laut (garam) merupakan penyebab korosi yang utama.c.Adanya oksigenPada peristiwa korosi adanya oksigen mutlak diperlukan.d.Permukaan logamPermukaan logam yang tidak rata memudahkan terjadinya kutub-kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagai anode dan katode. Permukaan logam yang licin dan bersih akan menyebabkan korosi sukar terjadi, sebab sukar terjadi kutub-kutub yang akan bertindak sebagai anode dan katode.e.Letak logam dalam deret potensial reduksiKorosi akan sangat cepat terjadi pada logam yang potensialnya rendah, sedangkan logam yang potensialnya lebih tinggi justru lebih awet.

D. Cara Mencegah Korosi

1) DicatCat menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.2) Melumuri dengan oli atau minyakCara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin oli atau minyak mencegah kontak besi dengan air3) Dibalut dengan plastikBerbagai macam barang, misalnya rak piring dan kerancang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak besi udara dan air.4) Tin plating (pelapisan dengan timah)Biasanya kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut electro plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Besi yang dilapisi timah tidak mengalami korosi karena tidak adanya kontak dengan oksigen (udara) dan air. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang cacat, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat kolosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian timah mendorong korosi besi.

Korosi Aluminium (Perlindungan Katodit)

Aluminium, juga zink dan kromium, merupakan logam yang lebih aktif daripada besi. Jika demikian, mengapa logam-logam ini lebih awet? Sebenarnya, aluminium berkarat dengan cepat membentuk oksida aluminium (Al2O3). Akan tetapi, perkaratan segera terhenti setelah lapisan tipis oksida terbentuk. Lapisan itu melekat pada permukaan logam, sehingga melindungi logam di bawahnya terhadap perkaratan berlanjut.Lapisan oksida pada permukaan aluminium dapat dibuat lebih tebal melalui elektrolisi, yang disebut anodizing. Aluminium yang telah mengalami anodizing digunakan untuk membuat panci dan berbagai perkakas dapur, bingkai, kerangka bangunan (panel dinding), serta kusen pintu dan jendela. Lapisan oksida aluminium lebih mudah dicat dan memberi warna yang lebih terang.

.            E.   Pengendalian1.             Mengurangi keagresifan lingkungan misalnya dengan mengurangi kandungan oksigen terlarut (deaerasi).2.             menggunakan paduan yang lebih tahan misalnya kuingan merah (15% Zn).3.             penambahan 1 % Sn pada Brass 70-30.4.             Penambahan inhibitor. Ada 3 macam penambahan inhibitor yaitu, inhibitor anodik, inhibitor katodik, dan

inhibitor absorpsi.∙         Pada inhibitor anodic menghasilkan selaput pasif

dengan contoh : molikat, silikat, fosfat, borak, kromat, nitrit, nitrat.∙         Pada inhibitor katodik berpengaruh terhadap reaksi katodik

1. 2 H2O + O2 + 4e- → 4OH-

2 2mengendapkan senyawa katodik yang logam menyelimuticontoh : garam – garam, Seng, Magnesium, Kalsium.2. 2 H+ + 2e- →2H →H2

membentuk lapisan hidrogen adsorsicontoh : Arsen, Bismuth, Antimonium

∙         Inhibitor absorpsi mempunyai molekul organic panjangdipermukaan logam yang bertujuan membatasi. Difusi oksigen keluar menjauhi permukaan, memantapkan lapisan pelindung, mereduksi laju pelarutan logam

5.             proteksi katodik.F. BENTUK KOROSI

1. Korosi logam tak sejenis

Korosi logam tak sejenis adalah istilah yang dipakai untuk korosi akibat dua logam tak sejenis yang tergandeng membentuk sebuah sel korosi basah sederhana. Sebutan lain untuk korosi logam tak sejenis adalah korosi dwilogam atau korosi galvanik. Untuk mengetahui tingkat kecenderungan korosi galvanik di gunakan deret galvanik. Deret ini mempunyai manfaat praktis besar sekali karena dapat memungkinkan memperkirakan secara cepat hambatan korosi pada suatu gandengan logam tak sejenis. Contoh dari sebuah deret adalah tabel 1 yang merupakan deret elektrokimia.      Deret Galvanik ( KR. Trethewey )

Sebuah deret galvanik dapat dilihat pada gambar 3. Gambar ini memperlihatkan deret galvanik untuk sejumlah logam pada 25 oC dengan air sebagai elektrolit. Potensial-potensial yang di urutkan adalah gambar potensial-potensial korosi yang betul-betul bebas, dan pada umumnya dapat di tafsirkan bahwa semakin jauh letak dua logam dalam deret, makin parah korosi yang mungkin di alami oleh logam dengan aktivitas lebih besar.

2. Korosi intergranuler

Korosi yang terjadi bila daerah batas butir terserang akibat adanya endapan di dalamnya. Batas butir sering menjadi tempat yang di sukai untuk proses pengendapan (precipitation) dan pemisahan (segregation). Pisahan dan endapan berbeda jika dilihat dari pembentukannya. Bahan-bahan asing yang terdapat dalam struktur logam ada dua macam, yaitu :a. Logam antara (intermetalik atau unsur antara), yaitu unsur-unsur yang terbentuk dari atom logam-logam dan mempunyai rumus kimia yang mudah di kenali. Logam ini dapat bersifat anoda atau katoda

terhadap logam utama.b. Senyawa, yaitu bahan yang terbentuk dari logam dan unsur-unsur bukan logam, seperti hidrogen, karbon, silikon, nitrogen dan oksigen.

Pada dasarnya, setiap logam yang mengandung logam antara atau senyawa pada batas-batas butirnya akan rentan terhadap korosi intergranular.

3. Korosi celah dan sumuran

Korosi calah dan korosi sumuran merupakan dua bentuk korosi yang berbeda, tetapi dalam aspek mekanisme serta penerapannya membuat perbedaan antara keduanya sangat kecil.a. Mekanisme korosi celahSebelumnya penggunaan korosi celah (Crevice Corrosion) hanya untuk serangan terhadap paduan-paduan yang oksidasinya terpastikan oleh ion-ion agresif seperti klorida dalam celah-celah atau daerah-daerah permukaan logam yang tersembunyai. Sekarang, korosi celah memperoleh banyak sebutan lain, diantaranya korosi aerasi diferensial dan korosi sel konsentrasi. Istilah-istilah inilah yang mengarah ke aspek mekanisme-mekanisme korosi didalam celah atau retakan. Selain dua istilah diatas ada juga nama-nama lain yang biasanya tidak umum seperti korosi deposit, korosi retakan, korosi paking, dan lain-lain.Korosi celah adalah serangan yang terjadi karana sebagian permukaan logam terhalang atau tersaing dari lingkungan di banding bagian yang lain logam.b. Korosi sumuranKorosi sumuran (Pitting Corotion) adalah korosi lokal yang secara selektif menyerang bagian permukaan logam, antara lain:1) Selaput pelindungnya tergores atau retak akibat perlakuan mekanik.2) Mempunyai tonjolan akibat dislokasi atau slip yang di sebabkan oleh tegangan tarik yang dialami atau tersisa.3) Mempunyai komposisi heterogen dengan adanya inklusi, segresi dan presipitasi.Contoh terjadinya korosi sumuran yaitu pada selembar baja lunak yang bersih di biarkan kehujanan dalam beberapa hari akan terkorosi dengan cepat dan ”karat” yang terbentuk akan berupa endapan keras, tonjolan-tonjolan bundar, pada bagian tertentu di mana titik-titik air menggenang lebih lama. Apabila “karat” kita sikat dengan sikat kawat maka akan terlihat lubang-lubang di tempat yang sama.c. Kerentanan bahanLingkungan yang mudah untuk menimbulkan korosi sumuran dan celah adalah lingkungan yang mengandung kandungan ion klorida yang tinggi.

Dalam lingkungan air laut, ketahanan paduan-paduan terhadap bentuk bentuk korosi ini telah di buatkan tingkatannya yang telah di lihat pada tabel 2. Dari tabel kita dapat melihat baja nirkarat buruk sekali di lingkungan air laut.

4. Korosi erosi

Korosi erosi adalah korosi yang terbentuk ketika logam terserang akibat gerak relative antara elektroit dan permukaan logam. Korosi ini terutama di akibatkan oleh efek-efek mekanik seperti pengausan, abrasi dan gesekan. Logam-logam lunak sangat mudah terkena korosi jenis ini, misalnya, tembaga, kuningan, aluminium murni dan timbal. Selain itu logam-logam lain juga rentan terhadap korosi ini, tetapi dalam kondisi-kondisi aliran tertentu.

Korosi erosi mudah dikenali karena dapat mnciptakan efek-efek yang agak aneh serta indah berupa ceruk-ceruk, lubang-lubang bundar atau parit-parit.

Nozzle pada heat exchanger shell and tube yang mengalami korosi akibat erosiPipa kondensor dari kuningan Admiralty yang bocor akibat benturan uap basah.

Efek-efek khas yang dihasilkan oleh korosi erosi terjadi akibat ketergantungan laju erosi terhadap waktu. Pada permukaan lembut, laju erosi lambat, tetapi akan menjadi cepat apabila permukaanya semakin kasar. Apabila kekasaran permukaan telah mencapai kedalaman tertentu, selapis air akan menempel ke permukaan atau terperangkap dalam ceruk-ceruk, dan ini mengurangi efek erosi yang di timbulkan oleh aliran selanjutnya. Peronggan atau kavitasi adalah bentuk khusus korosi erosi yang di sebabkan oleh pembentukan dan pecahnya gelembung-gelembung uap di permukaan logam. Bentuk korosi ini cenderung lebih banyak dialami oleh komponen-komponen yang digerakkan dengan kecepatan tinggi dalam fluida, dari pada dalam pipa atau tanki di mana fluida mengalir terhadap permukaan logam yang diam. Jadi baling-baling kipas dan roda gigi turbin hidrolik adalah komponen-komponen yang paling mungkin menderita korosi peronggaan. Pada Gambar di bawah ini adalah contoh korosi peronggaan disepanjang tepi sebuah bilah baling-baling.Peronggaan yang dialami oleh bilah baling-baling dari paduan tembaga.Salah satu metode yang baik dalam pengendalian korosi peronggaan adalah menggunakan komponen-komponen yang halus dan rapi pengerjaanya sehingga tempat pembentukan gelembung semakin sedikit. Cara lain, dibuat selaput karet sebagai ketahanan terhadap korosi.