Handout Bahan Ajar Korosi PENDAHULUAN Aplikasi lain dari prinsip elektrokimia adalah pemahaman terhadap gejala korosi pada logam dan pengendaliannya. Berdasarkan data potensial reduksi standar, diketahui bahwa logam -logam selain emas umumnya terkorosi (teroksidasi menjadi oksidanya). TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Siswa dapat menunjukkan rasa syukur yakni dengan adanya air, O 2, larutan elektrolit, terbentuknya sel elektrokimia dan permukaan logam yang tidak rata melalui percobaan siswa dapat mempelajari fenomena korosi yang ilmunya sangat bermanfaat untuk kehidupan sehari-hari 2. Siswa dapat bersikap kritis dengan cara mengajukan pertanyaan apa yang menyebabkan terjadinya korosi serta bersikap objektif dalam menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi 3. Melalui gambar-gambar fenomena korosi dan percobaan yang telah dilakukan Siswa dapat mengidentifikasi faktorfaktor apa saja yang mempengaruhi terjadinya korosi serta dapat menyebutkan faktor-faktor tersebut 4. Siswa dapat menganalisis pengaruh air dan O 2, larutan elektrolit, permukaan logam yang tidak rata, serta terbentuknya sel elektrokimia pada proses terjadinya korosi. MATERI 1. Definisi 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. Korosi dapat juga terjadi akibat suhu tinggi. Korosi pada logam dapat juga dipandang sebagai proses pengembalian logam ke keadaan asalnya, yaitu bijih logam. Misalnya, korosi pada besi menjadi besi oksida atau besi karbonat. 4Fe(s) + 3O 2 (g) + 2nH 2 O(l) 2Fe2O3.nH 2 O(s) Fe(s) + CO 2 (g) + H 2 O(l) Fe 2 CO 3 (s) + H 2 (g) Oleh karena korosi dapat mengubah struktrur dan sifatsifat logam maka korosi cenderung merugikan. Diperkirakan sekitar 20% logam rusak akibat terkorosi pada setiap tahunnya. Logam yang terkorosi disebabkan karena logam tersebut mudah teroksidasi. Menurut table potensial reduksi standar, selain logam emas umumnya logam-logam memiliki potensial reduksi standar lebih rendah dari oksigen. Jika setengah reaksi reduksi logam dibalikkan (reaksi oksidasi logam) digabungkan dengan setengah reaksi reduksi gas O 2 maka akan dihasilkan nilai potensial sel, Esel positif. Jadi, hampir semua logam dapat bereaksi dengan gas O 2 secara spontan. Beberapa contoh logam yang dapat dioksidasi oleh oksigen ditunjukkan pada persamaan reaksi berikut. 4Fe(s) + O 2 (g) + 2nH 2 O(l) 2Fe 2 O 3.nH 2 O(s) Esel = 0,95 V Zn(s) + O 2 (g) + 2H 2 O(l) Zn(OH) 4 (s) Esel = 0,60 V 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi A. Air dan O 2 Air atau uap air dalam jumlah sedikit atau banyak akan mempengaruhi tingkat korosi pada logam. Reaksinya bukan hanya antara logam dengan oksigen saja, tetapi juga dengan uap air yang menjadi reaksi elektrokimia. Karena air berfungsi sebagai: Pereaksi. Misalnya pada besi akan berwarna cokelat karena terjadinya besi hidroksida. Pelarut. Produk-produk korosi akan larut dalam air seperti besi klorida atau besi sulfat. Katalisator. Besi akan cepat bereaksi dengan O 2 dari udara sekitar bila ada uap air. Elektrolit lemah. Sebagai penghantar arus yang lemah
atau kecil Korosi dapat terjadi jika ada udara (khususnya gas O 2 ) dan air. Jika hanya ada air atau gas O 2 saja, korosi tidak terjadi. B. Luas Permukaan logam yang tidak rata 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 Fe 2+ yang larut dalam air. Fe(s) Fe 2+( aq) + 2e. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui besi, sebagaimana electron mengalir melalui rangkaian luar pada sel volta menuju daerah katodik hingga terjadi reduksi gas oksigen dari udara: O 2 (g) + 2H 2 O(g) + 2e(l) 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. Fe 2+( aq) + 4OH (aq) Fe(OH) 2 (s) 2Fe(OH) 2 (s) + O 2 (g) Fe 2 O 3.nH 2 O(s)
Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai berikut : 4Fe(s) + 3O 2 (g) + n H 2 O(l) 2Fe 2 O 3.nH2O(s) (Karat) 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 cokelatmerah bahkan sampai berwarna hitam. Warna ini bergantung pada jumlah molekul H 2 O yang terikat pada karat. C. Larutan Elektrolit Adanya garam terlarut dalam air akan mempercepat proses korosi. Hal ini disebabkan dalam larutan garam terdapat ionion yang membantu mempercepat hantaran ion-ion Fe2+ hasil oksidasi. Kekerasan karat meningkat dengan cepat oleh adanya garam sebab kelarutan garam meningkatkan daya hantar ion-ion oleh larutan sehingga mempercepat proses korosi. Ion-ion klorida juga membentuk senyawa kompleks yang stabil dengan ion Fe 3+. Faktor ini cenderung meningkatkan kelarutan besi sehingga dapat mempercepat korosi ditambahkan ke dalam suatu lingkungan tertentu, dapat menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam. D. Terbentuknya sel elektrokimia Bila dua logam yang berbeda potensial bersinggungan dan
terjadi pada lingkungan berair atau lembap, maka akan dapat terjadi sel elektrokimia secara langsung, sehingga logam yang potensialnya rendah akan segera melepaskan electron bila bersentuhan dengan logam yang potensial nya lebih tinggi dan akan mengalami oksidasi oleh O 2 dari udara. Hal tersebut mengakibatkan korosi akan sangat cepat terjadi pada logam yang potensialnya rendah, sedangkan logam yang potensial nya tinggi justru lebih awet.