Proses Korosi pada Paku

Laporan Penilitian

Judul Percobaan : Proses Korosi pada Paku

Prinsip Percobaan :- Untuk mengetahui bagaimana proses Korosi yang terjadi pada paku

-          Untuk mengetahui pengertian dari korosi

-          Untuk mengetahui bagaimana konsep korosi dalam ilmu kimia

-          Untuk membandingkan peristiwa korosi pada empat medium berbeda

a.      Alat

NO.	Nama Alat	Jumlah
1.	Paku	4 buah
2.	Gelas	4 buah

b.      Bahan

No.	Nama Bahan	Jumlah
1.	Air Cuka (Asam Asetat)	Secukupnya
2.	Larutan Garam	Secukupnya
3.	Minyak goreng	Secukupnya
4.	Larutan jeruk limau	secukupnya

Gambar.1

 

Cara kerja

1.      Dimasukan paku kedalam gelas(I) yang berisi air cuka. Banyaknya air cuka harus menutupi permukaan paku. Ditunggu selama 2 hari. Diamati apa yang terjadi.

2.      Dimasukan paku kedalam gelas (II) yang berisi larutan garam. Banyaknya larutan garam harus menutupi permukaan paku. Ditunggu selama 2 hari. Diamati yang terjadi.

3.      Dimasukan paku kedalam gelas (III) yang berisi minyak goreng. Banyaknya minyak goreng harus menutupi permukaan paku. Ditunggu selama 2 hari. Diamati apa yang terjadi.

4.      Dimasukan paku kedalam gelas (IV) yang berisi  air jeruk limau. Banyaknya air jeruk limau tersebut harus menutupi permukaan paku. Ditunggu selama 2 hari. Diamati apa yang terjadi.

Hasil Pengamatan

No.	Hari		Hasil Perhitungan
		Larutan air jeruk	Larutan asam cuka	Minyak goreng	Larutan garam
1.	Hari Pertama 23-03-2013 Jam 17.00	Tidak terjadi korosi	Banyak gelembung di sekitar paku	Tidak terjadi korosi	Banyak gelembung di sekitar paku dan di gelas
2.	23-03-2013 Jam 19.00	Tidak terjadi korosi	Terbentuk sedikit karat pada bagian paku tidak tercelup air cuka.	Tidak terjadi korosi	Terbentuk sedikit karat pada bagian pku yang dekat dengan permukaan air garam.
3.	23-03-2013 Jam 21.00	Tidak terjadi korosi	Terbentuk banyak karat (korosi) pada bagian atas paku yang tidak tercelup air cuka Pada bagian bawah masih ada gelembung	Tidak terjadi korosi	Terbentuk banyak karat pada bagian paku yang dekat dengan permukaan air garam. Masih ada gelembung pada dasar paku.
4.	Hari kedua 24-03-2013 Jam 15.12	Tidak terjadi korosi	Karat terlepas dari paku. Bagian atas paku yang tidak terkena larutan berkarat	Tidak terjadi korosi	Paku berkarat. Bagian atas paku terdapat paku yang lebih banyak daripada paku bagian bawah.

Gambar 2.

 

Pembahasan

Tugas : Kelas/Semester = XII/1

Kompetensi Dasar

Menjelaskan reaksi oksidasi-reduksi dalam sel elektrolisis

Materi Pembelajaran

Korosi

Kegiatan Pembelajaran

§ Merancang dan melakukan percobaan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang  mempengaruhi terjadinya korosi melalui kerja kelompok di laboratorium.

§ Menjelaskan beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi melalui diskusi kelas

Indikator

§ Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan

§ Menjelaskan beberapa cara untuk mencegah  terjadinya korosi

 Dalam bahasa sehari-hari korosi dikenal dengan pengkaratan yakni sesuatu yang hampir dianggap sebagai musuh umum masyarakat. Karat adalah sebutan bagi korosi pada besi. Besi adalah salah satu dari banyak jenis logam yang mengalami korosi, tidak perlu diingkari bahwa logam itu paling awal menimbulkan korosi serius.  Karena itu tidak mengherankan bila istilah korosi dan karat hampir dianggap sama. Korosi dikenal merugikan karena bersifat merusak logam dan membahayakan.

Korosi atau pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan-bahan logam pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen.

Korosi terjadi dalam lingkungan yang mengandung air, atau peristiwa teroksidasinya suatu logam oleh gas oksigen di udara. Suatu logam akan mengalami korosi jika pada permukaannya terdapat lapisan yang bertindak sebagai anoda dan lapisan lain sebagai katoda.

      Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi Korosi:

Pada umumnya ada beberapa faktor yang menyebabkan timbulnya percepatan korosi, yaitu:
a.    Uap air

Dilihat dari reaksi yang terjadi pada korosi, air merupakan salah satu faktor penting untuk berlangsungnya proses korosi. Udara yang banyak mengandung uap air (lembab) akan mempercepat berlangsungnya proses korosi.

b.    Oksigen

Udara yang banyak mengandung gas oksigen akan menyebabkan terjadinya korosi. Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi redoks. Reaksi yang terjadi ini merupakan sel Volta mini. sebagai contoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O₂) dan air (H₂O).

Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak merata dalam logam tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (C). Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi.

 Semakin banyak jumlah O₂ dan H₂O yang mengalami kontak denan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut.

c.    Larutan garam

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. Air hujan banyak mengandung asam, dan air laut banyak mengandung garam, maka air hujan dan air laut merupakan korosi yang utama.Larutan garam menyerang lapisan mild stell dan lapisan stainless stell selain itu dapat menyebabkan terjadinya pitting (kebocoran), crevice (retek / celah), korosi, dan juga pecahnya alooys (paduan logam yang bersifat tahan karat). Larutan ini biasanya ditemukan pada campuran minyak-air dalam konsentrasi yang tinggi yang akan menyebabkan proses korosi. Proses ini disebabkan oleh kenaikan konduktivitas larutan garam dimana larutan garam lebih konduktif sehingga menyebabkan laju korosi juga akan lebih tinggi. Sedangkan pada kondisi kelautan garam dapat mempercepat laju korosi logam karena larutan garamnya lebih konduktif, sama halnya dengan kecepatan alir dari air laut yang sebanding dengan peningkatan laju korosi, akibatnya terjadi gesekan, tegangan dan temperatur yang mendukung terjadinya korosi.

d.    Permukaan logam yang tidak rata

Permukaan 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.    Keberadaan Zat Pengotor

Zat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat.

f.    Kontak dengan Elektrolit

Keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat melakukan laju aliran elektron sehingga korosi meningkat.

g.    Temperatur

Temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks semakin besar. Dengan demikian laju korosi pada logam semakin meningkat. Efek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperti cutting tools ) atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor).

h.    pH

Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu:

   2H+(aq) + 2e- → H₂

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi pada permukaan logam semakin besar. Mengingat peristiwa korosi sering terjadi dikehidupan kita, maka ada beberapa cara yang dapat ditempuh dalam upaya mencegah terjadinya korosi yaitu:

a.         Cara pelapisan (coating)    

Pelapisan adalah cara umum dan paling banyak di terapkan dalam istilah tonase baja, untuk mengendalikan korosi, untuk melindungi/isolasi paduan logam dari lingkungan yang korosif. Akan tetapi dalam prakteknya timbul banyak problem dan biasanya kurang perhatian tentang masalah itu. Tersedia banyak sekali macam pelapis dan yang paling umum adalah cat.  Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.

 Kontak antara besi dengan oksigen dan air dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat atau dengan logam lain. Hal ini dikarenakan jika besi dilapisi dengan cat atau logam lain yang lebih sukar teroksidasi (logam yang mempunyai Enol lebih besar). Yang akan bereaksi dengan udara adalah lapisan luarnya saja sehingga logam tersebut bisa dilindungi oleh logam tersebut.

Jika logam seperti seng dan timah mengalami korosi, senyawa yang terbentuk akan melindungi logam di bawahnya dari korosi selanjutnya. Seng, Zn dan timah dapat digunakan sebagai logam pelapis untuk melindungi besi dan korosi.
 Namun perlu diperhatikan potensial elektrode standar seng dan timah terhadap besi.

Fe²⁺ (aq) + 2e → Fe(s)                    E^o    = - 0,44 volt
Zn²⁺ (aq) + 2e → Zn(s)                     E^o   =- 0,76 volt
Sn²⁺ (aq) + 2e → Sn(s)                  E^o     =- 0,14 volt

   Seng lebih mudah di oksidasi daripada besi. Jika besi dilapisi dengan seng,  besi tidak akan

   berkarat walaupun lapisan seng tersebut berlubang sekalipun. Besi lebih mudah dioksidasi

daripada timah. Jika besi dilapisi dengan timah, besi tidak akan berkarat.

b.        Cara proteksi katodik (katode pelindung)

    
Cara ini digunakan terutama untuk logam besi yang di tanam di dalam tanah. Prinsipnya adalah logam besi di hubungkan denga logam lain yang bertindak sebagai anode dan besi sebagai katode. Jadi, logam yang digunakan untuk melindungi besi harus yang lebih mudah teroksidasi daripada logam besi, yaitu memiliki potensial reduksi yang lebih negatif daripada besi. Umumnya digunakan logam Magnesium (Mg). Logam alkali tidak dapat di gunakan karena reaktif.Logam alumunium(Al) dan seng (Zn) tidak dapat digunakan karena oksida logam tersebut (Al₂O₃ atau ZnO) akan menghambat proses oksidasi berikutnya dengan cara menutupi permukaan logam. Pipa besi misalnya untuk air atau minyak yang ditanam di dalam tanah harus dilindungi. Untuk mencegah korosi pada pipa-pipa ini batang logam yang lebih aktif, seperti batang Magnesium (Mg) atau seng (Zn) ditanam di dekat pipa dan di hubungkan dengan kawat, batang magnesium akan mengalami oksidasi dan Mg yang rusak dapat diganti dalam jangka waktu tertentu sehingga dengan demikian pipa yang terbuat dari besi itu terlindung dari korosi. Korosi besi ini juga dapat dicegah dengan menghubungkan besi tersebut dengan kutub negatif sumber listrik.

Proteksi katodik juga merupakan teknik penanggulangan korosi komponen baja jembatan, khususnya pada bagian tiang pancang pipa baja yang berada dalam lingkungan air dan atau tanah karena pada bagian tersebut relatif sulit dilakukan teknik penanggulangan korosi dengan teknik yang lebih murah yaitu pengecatan.

                         Pada prinsipnya, korosi terjadi karena adanya aliran elektron dari bagian tiang pancang pipa baja (anoda) yang diikuti dengan perubahan logam menjadi ion logam (karat) ke bagian tiang pancang pipa baja lain yang karena kualitas baja atau kondisi lingkungannya menjadi katoda. Pada proteksi katodik, terjadinya kerusakan baja akibat aliran elektron dari anoda ke katoda ditanggulangi dengan memberikan pasokan elektron secukupnya pada seluruh struktur baja yang dilindungi atau dengan kata lain menjadikan seluruh struktur baja tersebut menjadi katoda yang kaya akan elektron. Dilihat dari cara memasok elektron, proteksi katodik terbagi dalam dua cara, yaitu:

a)    Metoda arus terpasang (impressed current) yaitu pasokan elektron dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan katoda pada suatu sumber listrik. Metoda ini menggunakan sumber arus searah dari luar, misalnya Transformer Rectifier, DC Generator, dan lain-lain. Arus listrik pada sistem ini dialirkan ke permukaan logam yang diproteksi melalui anoda pembantu, misalnya Anoda Graphite, Baja, Platina, dan Besi Tuang. Keuntungan besar dari metoda arus terpasang adalah bahwa sistem ini dapat menggunakan anoda inert atau anoda yang tahan karat seperti platina dan karbon.

b)    Metoda anoda korban (sucricifial anoda) yaitu pasokan elektron dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan logam lain sebagai anoda korban yang memiliki potensial lebih rendah. Pada cara ini terjadi aliran elektron dari logam dengan potensial yang lebih rendah ke tiang pancang pipa baja yang potensialnya lebih tinggi.

Dengan demikian maka tiang pancang pipa baja akan terlindung dari korosi namun sebagai konsekwensinya logam anoda dalam waktu tertentu akan rusak/habis dan selanjutnya dapat diganti atau diperbaharui. Mengganti anoda lebih ringan secara teknik maupun ekonomis dibanding mengganti tiang pancang pipa baja.

c.    Perancangan

 
Dari segi korosi, perancangan dianggap berkaitan dengan perencanaan yang baik dan pembangunan proyek. Ia meliputi pemilihan material dan pemilihan cara pengendaliannya dalam batas perancangan keseluruhan. Perencanaan dan perancangan cara pengendalian korosi adalah merupakan pemecahan masalah yang baik terhadap persoalan-persoalan yang di hadapi.

d.    Anoda karbon

 
    Cara lain untuk mencegah korosi besi adalah dengan menggunakan anoda karbon. Dengan membandingkan potensial reduksi standar besi dan magnesium.

Fe²⁺         + 2e → Fe(s)                E^o = -0,41 volt
Mg²⁺   + 2e → Mg(s)               E^o =-2,39 volt 

Terlihat bahwa Mg²⁺  lebih sulit direduksi dibandingkan dengan Fe²⁺  atau sebaliknya, Mg(s) lebih mudah dioksidasi daripada Fe(s). Sepotong Mg yang terhubung dengan besi akan lebih cenderung dioksidasi dibandingkan dengan besi, dan sekali terpakai oleh oksidasi harus diganti. Metode ini biasanya digunakan untuk melindungi lambung kapal, jembatan, dan pompa air besi dari korosi. Pelat magnesium dihubungkan dengan interval yang teratur sepanjang potongan pipa yang terkubur, dan ini jauh lebih mudah untuk menggantikannya secara periodik dari pada mengganti keseluruhan pipa.

e.    Pelumuran dengan Oli atau Gemuk
Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.

Dari hasil pengamatan  saat paku dimasukan kedalam larutan air cuka, tidak terjadi korosi pada paku, Hal ini disebabkan karena air cuka atau CH₃COOH bersifat asam lemah, seharusnya korosi akan terbentuk jika paku dimasukan kedalam asam kuat dengan air. Adapun reaksinya :

CH₃COOH + H₂O                CH₃COO^-  + H₃O⁺

 sedangkan pada paku yang tidak tercelup dengan larutan asam cuka terjadi korosi, karena oksigen dan juga H₂O beraksi dengan paku. Sehingga reaksi yang terjadi :  

Fe _(s)  Fe²⁺_(aq) + 2e                                                                                           E^o = +0,44 V

O_2(g) + 2H₂O_(l) +4e^-  4OH^-_(aq)                                                                                                   E^o = +0,40 V

Reaksi sel : Fe _(s) + O_2(g) + 2H₂O_(l)  Fe²⁺_(aq) + ₄OH^-_(aq)                                     E^o = 0,84 V

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

4Fe _(s) + O_2(g) + (4 + 2n)H₂O  2Fe₂O₃.nH₂O + 8H⁺_(aq)

 Mengingat bahwa sifat asam yaitu :

1. Senyawa asam bersifat korosif.
2. Sebagian besar reaksi dengan logam menghasilkan H₂.
3. Senyawa asam memiliki rasa asam.
4. Dapat mengubah warna zat yang dimiliki oleh zat lain (dapat dijadikan indikator asam atau basa).
5. Menghasilkan ion H⁺ dalam air.

Hal ini juga berlaku terhadap pengamatan  paku yang dimasukan kedalam air jeruk nipis tidak terjadi korosi. Mengingat bahwa kandungan air jeruk nipis yaitu  Jeruk nipis mengandung unsur-unsur senyawa kiniia yang bemianfaat. Misalnya: limonen, linalin asetat, geranil asetat, fellandren dan sitral. Di samping itu jeruk nipis mengandung asani sitrat. 100 gram buah jeruk nipis mengandung: - vitamin C 27 miligram, - kalsium 40 miligram, - fosfor 22 miligram, - hidrat arang 12,4 gram, - vitamin B 1 0,04 miligram, - zat besi 0,6 miligram, - lemak 0,1 gram, - kalori 37 gram, - protein 0,8 gram dan - air 86 gram. Jeruk nipis mengandung unsur-unsur senyawa kimia antara lain limonen, linalin asetat, geranil asetat, fellandren, sitral dan asam sitrat.

Melihat dari kandungannya, air jeruk nipis ini mengandung asam lemah, sehingga sama seperti hasil pengamatan yang pertama bahwa tidak terjadi korosi pada paku yang dimasukan kedalam air perasan jeruk nipis.

Selanjutnya untuk percobaan saat paku dimasukan dengan minyak goreng tidak terjadi korosi sama sekali. Karena minyak goreng memiliki sifat melapisi logam sehingga tidak terjadi korosi. Oleh karena itu paku tidak dapat teroksidasi dengan oksigen diudara.

Sedangkan untuk larutan garam terjadi korosi karena senyawa NaCl mempunyai fungsi sebagai jembatan garam, sehingga pergerakan elektron semakin tinggi dan cepat terjadi korosi. Dimana disini jembatan garam berfungsi sebagi penghantar elektrolit.

Kesimpulan

Dari percobaan kali ini, dapat disimpulkan bahwa :

Ø  Korosi adalah peristiwa perusakan logam oleh zat lain secara kimia, misalnya pengkaratan besi. Ia merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen.

Ø        Faktor-faktor yang memengaruhi korosi adalah Jenis logam dan paduannya, perlakuan panas, Morfologi dan homogenitas, Sifat mampu fabrikasi dan pemesinan, komposisi kimia, konsentrasi, temperature, kondisi biologis, Gas, cair atau padat.

Ø      pada percobaan asam cuka dan jeruk nipis tidak terjadi korosi, karena air jeruk dan asam cuka merupakan asam lemah.

Ø  Pada percobaan minyak tidak terjadi korosi, karena minyak memiliki sifat melapisi logam dari korosi.

Ø  Pada percobaan paku dan larutan garam, terjadi korosi. Hal ini dikarenakan adanya jembatan garam berfungi sebagai penghantar elektrolit.

Ø  Percobaan ini merupakan aplikasi dari teori kelas XII semester 1 tentang reaksi redoks dan elektro kimia.

GlOSARIUM

§  Jembatan garam : Pipa yang berisi garam yang menghubungkan ruang anoda dan ruang katoda.

§  Korosi adalah peristiwa rusaknya logam akibat peristiwa elektrokimia (oksidasi oleh oksigen diudara).

§  Reaksi oksidasi adalah reaksi yang melibatkan terjadinya kenaikan bilangan oksidasi atau reaksi yang melibatkan pelepasan elektron oleh suatu zat.

§  Reaksi reduksi adalah reaksi yang melibatkan terjadinya penurunan bilangan oksidasi atau reaksi yang melibatkan pelepasan elektron oleh suatu zat.