Laporan Praktikum Korosi [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM PENENTUAN LAJU KOROSI



Disusun oleh : Kelompok 3



Muhammad Ramadhani N



1641420083



Nabilla Az-zahra Eka P



1641420084



Naila Adiba



16414200



PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI MALANG



Penentuan Laju Korosi



Tujuan



: Dapat memahami pengaruh lingkungan terhadap laju korosi bahan



Dasar Teori Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawasenyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Sebagian orang mengartikan korosi sebagai karat, yakni sesuatu yang hampir dianggap sebagai musuh umum masyarakat. Karat (rust) adalah sebutan yang belakangan ini hanya dikhususkan bagi korosi pada besi, padahal korosi merupakan gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam.Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan oleh manusia, tidak perlu diingkari bahwa logam itu paling banyak digunakan, dan karena itu, paling awal menimbulkan masalah korosi serius. Karena itu tidak mengherankan bila istilah korosi dan karat hampir dianggap sinonim (Chamberlain, 1991). Reaksi reduksi oksidasi merupakan reaksi yang disertai pertukaran elektron antara pereaksi, yang menyebabkan keadaan oksidasi berubah. Dari sejarahnya, istilah oksidasi diterapkan untuk proses-proses dimana oksigen diambil oleh suatu zat. Maka reduksi dianggap sebagai proses dimana oksigen diambil dari dalam suatu zat. Kemudian pengangkapan hidrogen juga disebut reduksi, sehingga kehilangan hidrogen harus disebut dengan oksidasi. Sekali lagi reaksi-reaksi lain dimana baiik oksigen maupun hidrogen yang tidak ambil bagian belum bisa dikelompokkan sebagai oksidasi atau reduksi sebelum definisi oksidasi dan reduksi yang paling umum, yang didasarkan pada pelepasan dan pengambilan elektron, disusun orang (Svehla, 1990). Korosi dapat digambarkan sebagai sel galvanik yang mempunyai hubungan pendek dimana beberapa daerah permukaan logam bertindak sebagai katoda dan lainnya sebagai anoda, dan rangkaian listrik dilengkapi oleh aliran electron menuju besi itu sendiri. Sel elektrokimia terbentuk pada bagian logam dimana terdapat pengotor atau di daerah yang terkena tekanan (Oxtoby, dkk., 1999). Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.



Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklatmerah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Fe(s)  Fe2+(aq) + 2e Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. O2(g) + 4H+(aq) + 4e  2H2O(l) atau O2(g) + 2H2O(l) + 4e  4OH-(aq) Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. 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. Besi yang murni adalah logam yang berwarna putih perak yang kukuh dan liat. Ia melebur pada suhu 1535oC. Jarang terdapat besi komersial yang murni, biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silsida, fosfida, dan sulfida dari besi, serta sedikit grafit. Zat-zat pencemar ini memainkan peranan penting dalam kekuatan struktur besi. Berbeda dengan tembaga, tembaga adalah logam merah muda, yang lunak, dapat ditempa, dan liat. Melebur pada 1038o+C. Karena potensial elektroda standarnya positif, ia tidak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit (Svehla, 1990). Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawabesi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida). Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat



menghalangi beda potensial terhadap elektrode lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi suatu logam dapat terkorosi dan kecepatan laju korosi suatu logam. Suatu logam yang sama belum tentu mengalami kasus korosi yang sama pula pada lingkungan yang berbeda. Begitu juga dua logam pada kondisi lingkungan yang sama tetapi jenis materialnya berbeda, belum tentu mengalami korosi yanga sama. Dari hal tersebut, maka dapat dikatakan bahwa terdapat dua faktor yang dapat mempengaruhi korosi suatu logam, yaitu faktor metalurgi dan faktor lingkungan. 1. Faktor Metalurgi Faktor metalurgi adalah pada material itu sendiri. Apakah suatu logam dapat tahan terhadap korosi, berapa kecepatan korosi yang dapat terjadi pada suatu kondisi, jenis korosi apa yang paling mudah terjadi, dan lingkungan apa yang dapat menyebabkan terkorosi, ditentukan dari faktor metalurgi tersebut. Yang termasuk dalam faktor metalurgi antara lain a. Jenis logam dan paduannya Pada lingkungan tertentu, suatu logam dapat tahan tehadap korosi.Sebagai contoh, aluminium dapat membentuk lapisan pasif pada lingkungan tanah dan air biasa, sedangkan Fe, Zn, dan beberapa logam lainnya dapat dengan mudah terkorosi. b. Morfologi dan homogenitas Bila suatu paduan memiliki elemen paduan yang tidak homogen, maka paduan tersebut akan memiliki karakteristik ketahanan korosi yang berbeda-beda pada tiap daerahnya. c. Perlakuan panas Logam yang di-heat treatment akan mengalami perubahan struktur kristal atau perubahan fasa. Sebagai contoh perlakuan panas pada temperatur 500800 0C terhadap baja tahan karat akan menyebabkan terbentuknya endapan krom karbida pada batas butir. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya korosi intergranular pada baja tersebut. Selain itu, beberapa proses heat treatment menghasilkan tegangan sisa. Bila tegangan sisa tesebut tidak dihilangkan, maka dapat memicu terjadinya korosi retak tegang.



d. Sifat mampu fabrikasi dan pemesinan Merupakan suatu kemampuan material untuk menghasilkan sifat yang baik setelah proses fabrikasi dan pemesinan. Bila suatu logam setelah fabrikasi memiliki tegangan sisa atau endapan inklusi maka memudahkan terjadinya retak. 2. Faktor Lingkungan Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi korosi antara lain: a. Komposisi kimia Ion-ion tertentu yang terlarut di dalam lingkungan dapat mengakibakan jenis korosi yang berbeda-beda.Misalkan antara air laut dan air tanah memiliki sifat korosif yang berbeda dimana air laut mengandung ion klor yang sangat reaktif mengakibatkan korosi.Gambar berikut menunjukkan pengaruh komposisi elemen paduan terhadap ketahan korosi terhadap paduan tembaga. b. Konsentrasi Konsentrasi dari elektrolit atau kandungan oksigen akan mempengaruhi kecepatan korosi yang terjadi. Pengaruh konsentrasi elektrolit terlihat pada laju korosi yang berbeda dari besi yang tercelup dalam H2SO4 encer atau pekat, dimana pada larutan encer, Fe akan mudah larut dibandingkan dalam H2SO4 pekat. Suatu logam yang berada pada lingkungan dengan kandungan O2 yang berbeda akan terbagi menjadi dua bagian yaitu katodik dan anodik. Daerah anodik terbentuk pada media dengan konsentrasi O2 yang rendah dan katodik terbentuk pada media dengan konsentrasi O2 yang tinggi. c. Temperatur Pada lingkungan temperatur tinggi, laju korosi yang terjadi lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur rendah, karena pada temperatur tinggi kinetika reaksi kimia akan meningkat. Semakin tinggi temperatur, maka laju korosi akan semakin meningkat, namun menurunkan kelarutan oksigen. Sehingga pada suatu sistem terbuka, diatas suhu 800C, laju korosi akan mengalami penurunan karena oksigen akan keluar sedangkan pada suatu sistem tertutup, laju korosi akan terus menigkat karena adanya oksigen yang terlarut.



d. Gas, cair atau padat Kandungan kimia di medium cair, gas atau padat berbeda-beda. Misalkan pada gas, bila lingkungan mengandung gas asam, maka korosi akan mudah terjadi (contohnya pada pabrik pupuk). Kecepatan dan penanganan korosi ketiga medium tersebut juga dapat berbeda-beda.Untuk korosi di udara, proteksi katodik tidak dapat dilakukan, sedangkan pada medium cair dan padat memungkinkan untuk dilakukan proteksi katodik. e. Kondisi biologis Mikroorganisme seperti bakteri dan jamur dapat menyebabkan terjadinya korosi mikrobial terutama sekali pada material yang terletak di tanah.Keberadaan mikroorganisme sangat mempengaruhi konsentrasi oksigen yang mempengaruhi kecepatan korosi pada suatu material.



Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel). Akan tetapi, proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi. Cara – cara pencegahan korosi besi adalah sebagai berikut : a. Mengecat. jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak besi dengan udara dan air. b. Melumuri dengan oli dan gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak besi dan air. c. Dibalut dengan plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak besi udara dan air. d. Galvanisasi (pelapisan dengan zink). Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal itu terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. e. Tin plating (pelapisan dengan timah). Pelapisan dilakukan secara elektrolisis yang disebut electroplating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Besi yang dilapisi timah tidak mengalami korosi karena tidak ada kontak dengan oksigen dan air.



f. Cromium plating (pelapisan dengan kromium).sama sperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak. g. Memasifkan permukaan logam dengan memberi bahan kimia seperti natrium fosfat



Untuk menghitung laju korosi, dapat digunakan rumus :



𝐶𝑅 =



534 𝑥 𝑤 𝑚𝑝𝑦 𝜌𝑥𝐴𝑥𝑇



Keterangan:



Alat



w =



weight lose (g)



ρ =



densitas sampel (g/cm3)



A =



luas permukaan (cm2)



T =



lama perendaman (hour)



:



-Jangka Sorong -Neraca Analitik -Beaker Glass 3 buah



Bahan



:



-Spesimen pelat besi berbentuk kartu 3 buah -Larutan asam -Larutan basa -Kapas



Langkah Kerja :



1. Ukur dimensi tiap spesimen menggunakan jangka sorong 2. Cuci bersih spesimen, keringkan dan timbang 3. Buat larutan asam, basa dan netral di beaker glass 4. Siapkan 3 tempat yang masing-masing diisi kapas yang ke,mudian ditetesi larutan



Data Pengamatan



1 November 2017 Lingkungan



Massa (g)



Panjang (mm)



Lebar (mm)



Tinggi (mm)



Netral



14,183



3,281



3,281



0,246



Asam



14,103



3,281



3,171



0,203



Basa



14,059



3,140



3,220



0,291



Lingkungan



Massa (g)



Panjang (mm)



Lebar (mm)



Tinggi (mm)



Netral



14,120



3,200



3,148



0,168



Asam



13,983



3,025



3,020



0,202



Basa



13,926



3,121



3,216



0,170



21 November 2017



(a) Lingkungan Asam



(b) Lingkungan Netral



(c) Lingkungan Basa



Pembahasan NABILLA A.E.P



Pada praktikum ini, dilakukan penentuan laju korosi. Korosi adalah proses rusaknya logam yang disebabkan oleh reaksi kimia antara logam tersebut dengan lingkungannya. Sampel yang digunakan adalah plat besi, yang diuji dengan 3 lingkungan yang berbeda – beda. Lingkungan ini antara lain : asam, netral dan basa. Pada proses korosi, mula – mula dilakukan tahap pendahuluan, yaitu membersihkan plat besi (diamplas), kemudian dicuci menggunakan sabun dan air untuk



menghilangkan lemak yang menempel. Setelah itu, direndam dalam HCl untuk menghilangkan kotoran yang masih menempel. Kemudian plat dikeringkan dan ditimbang untuk mengetahui bobot awal sebelum proses korosi terjadi. Plat kemudian dimasukkan ke dalam lingkungan yang telah dibuat. Praktikan mendiamkan plat dalam lingkungan selama 21 hari. Setelah 21 hari plat besi didiamkan dalam lingkungan yang bebeda, diperoleh data pengaruh lingkungan terhadap laju korosi. Pada lingkungan A, yaitu lingkungan asam, memiliki laju korosi sebesar 0,06864 mpy. Larutan asam kuat merupakan lingkungan yang dapat menyebabkan korosi. Pada lingkungan B, yaitu lingkungan netral, diperoleh data laju korosi sebesar 0,03413 mpy. Proses korosi akan terjadi apabila terdapat air dan O2. O2 dari luar tidak dibiarkan masuk karena botol ditutup. Akibatnya, korosi akan berjalan lambat karena air telah kehilangan O2. Pada lingkungan C, yaitu lingkungan basa, memberikan laju korosi sebesar 0,07455 mpy. Dari hasil laju korosi yang diperoleh, besi lebih mudah berkarat/ terkorosi pada lingkungan basa, dilanjutkan asam dan yang terakhir atau paling lambat pada lingkungan netral. Hal ini dikarenakan pH netral yaitu 7 sehingga menghambat laju korosi. Sedangkan basa memiliki pH lebih dari 7 sehingga lebih cepat mengalami korosi. 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 



Fe2+



Anode



:



Fe



Katode



:



O2 + 4H+ + 4e-  2H2O



+



2e-



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.XH2O).



Kesimpulan 1. Korosi adalah proses suatu logam mengalami reaksi oksidasi di udara bebas. Korosi



juga merupakan reaksi redoks antara logam dengan zat yang ada di sekitarnya dan menghasilkan senyawa yang tidak dikehendaki. Senyawa tersebut biasanya berupa oksida logam atau logam karbonat. 2.



Faktor yang menyebabkan terjadinya korosi : a.



Oksigen



b. Air c.



Keektrolitan larutan



d. Permukaan logam e.



Sel elektrokimia



Daftar Pustaka Trethewey, K.R. dan J. Chamberlain. 1991.Korosiuntuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Oxtoby, Parid W. 1999. Kimia Modern Edisi 4 Jilid 1. Jakarta : Erlangga Svehla, G. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Edisi ke-5. Jakarta : PT Kalman Media Pustaka



LAMPIRAN Selisih Massa Besi Pada Lingkungan Asam = 14,103-13,983 = 0,12 g Netral = 14,183-14,120 = 0,063 g Basa = 14,059-13,926 = 0,133 g Luas Area Besi Pada Lingkungan Asam = 2 (pl+pt+lt) = 2(10,4040+0,6437+0,6660) = 23,4275 mm2 = 0,234275 cm2 Netral = 2 (pl+pt+lt) = 2(10,7649+0,8071+0,8071) = 24,7583 mm2 = 0,247583 cm2 Basa = 2 (pl+pt+lt) = 2(10,1108+0,9370+0,9137) = 23,9231 mm2 = 0,239231 cm2 1. Lingkungan asam 𝐶𝑅 =



=



534 × 𝑤 𝑚𝑝𝑦 𝜌×𝐴×𝑇



534 × 0,12 𝑚𝑝𝑦 7,9 × 0,234275 × 504



=



0,06864 𝑚𝑝𝑦



2. Lingkungan netral 𝐶𝑅 =



= =



534 × 𝑤 𝑚𝑝𝑦 𝜌×𝐴×𝑇



534 × 0,063 𝑚𝑝𝑦 7,9 × 0,247583 × 504 0,03413 𝑚𝑝𝑦



3. Lingkungan basa 𝐶𝑅 =



= =



534 × 𝑤 𝑚𝑝𝑦 𝜌×𝐴×𝑇



534 × 0,133 𝑚𝑝𝑦 7,9 × 0,239231 × 504 0,07455 𝑚𝑝𝑦