Korosi

Kompetensi Dasar

Setelah mempelajari ini anda akan mampu:

1.   Menjelaskan pengertian korosi

2.   Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi korosi

3.   Menjelaskan dampak dari korosi

4.   Menjelaskan cara mencegah terjadinya korosi

Materi

Pengantar

Korosi

Dalam kehidupan sehari-hari, jika kita mengamati benda-benda logam yang ada i lingkungan kita, misalnya pagar halaman, pisau, paku, kawat, kerangka gedung bertingkat, kapal, dan berbagai jenis kendaraan, tampak adanya kecenderungan kerusakan pada logam tersebut. Proses perusakan pada permukaan logam yang disebabkan oleh reaksi kimia disebut oleh korosi. Pada musim hujan kita sering melihat alat-alat yang terbuat dari besi cenderung untuk mudah berkarat. hal ini membuktikan bahwa air merupakan zat yang ikut bertanggung jawab terhadap kerusakan logam besi tersebut. Demikian juga zat-zat yang terdapat paa laboratorium sekolah, seperti asam dan basa.

Perkaratan Besi Pada Bodi Mobil 

 

(sumber: www.texasescapes.com)

Menurut hasil penelitian, zat-zat kimia yang ada di lingkungan seperti H₂0 dan O₂ dapat menyebabkan kerusakan atau korosi pada logam. Ironisnya gas-gas hasil pembakaran minyak bumi seperti CO₂ dan SO₂ dalam keadaan lembab atau hujan dapat membentuk asam karbonat atau asam sulfit yang juga dapat mempercepat korosi pada logam.

sisa pembakaran BBM yang dapat mempercepat korosi

(sumber: http://m.kompas.com)

Pengertian Korosi

Korosi

Korosi (Perkaratan) merupakan reaksi redoks spontan antar logam dengan zat yang ada di sekitarnya dan menghasilkan senywa yang tidak dikehendaki biasanya berupa oksida logam atau logam karbonat. Korosi terjadi karena sebagian besar logam mudah teroksidasi dengan melepas oksigen di udara dan membentuk oksida logam. Mudah tidaknya suatu logam terkorosi dapat dipahami dari deret Volta ataupun nilai potensial elektrode standarnya, E^o. (sumber: assembly.gov.nt.ca)

Sebagai contoh, logam besi (Fe) dengan potensial elektrode sebesar -0,44 lebih mudah terkorosi dibandingkan dengan logam emas yang memiliki potensial elektrode standar E^o sebesar +1,50.

Secara umum korosi logam melibatkan beberapa reaksi sebagai berikut:

1. Reaksi oksidasi logam pada anode:

L → L ⁿ⁺ + ne^-

2. Reaksi reduksi pada katode yang mungkin terjadi adalah:

•   Reduksi O₂ menjadi ion OH^- (kondisi netral atau basa)

O_2(aq) + H₂O_(I) + 2e^- → 2OH^-_(aq)

•   Reduksi O₂menjadi H₂O (kondisi asam)

O_2(aq) + 4H⁺_(aq) + 4e^- → 2H₂O_(I)

•   Evolusi/Pembentukan H₂

2H⁺_(aq) + 2e_- → H_2(g)

•   Reduksi Ion Logam

L³⁺_(aq) + e^- → L²⁺_(aq)

•   Deposisi Logam

L⁺_(aq) + e^- → L_(s)

 

logam besi yang belum         terkorosi	logam besi yang sudah terkorosi

Perhatikan contoh reaksi korosi yang terjadi pada logam besi berikut:

Korosi Besi Pada Kondisi Netral Atau Basa

Korosi Besi Pada Kondisi Asam

Reaksi di Anode

Fe_(s) → Fe²⁺_(aq) + 2e^-

Fe_(s) → Fe²⁺_(aq) + 2e^-

Reaksi di Katode

½ O_2(aq) + H₂O_(I) + 2e^- → 2OH^-_(aq)

O_2(aq) + 4H⁺_(aq) + 4e^- → 2H2O_(I)

Pada kondisi netral atau basa, ion Fe²⁺ dan OH^- selanjutnya membentuk endapan Fe(OH)₂. Di udara, Fe(OH)₂ tidak stabil dan membenrtuk Fe₂O₃ xH₂O. Inilah yang disebut karat. Pada kondisi asam, banyaknya ion H⁺ memicu terjadinya reaksi reduksi lainnya yang juga berlangsung, yakni evolusi atau oembentukan hidrogen menurut persamaan reaksi: 2H⁺_(aq) + 2e^- → H_2(g). Adanya 2 reaksi di katode pada kondisi asam menyebabkan lebih banyak logam besi yang teroksidasi. Hal ini menjelaskan mengapa korosi paku besi pada kondisi asam lebih besar daripada korosi dalam air.

Faktor Yang Mempengaruhi Korosi

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Korosi

Korosi pada permukaan suatu logam dapat dipercepat oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Kontak Langsung logam dengan H₂O dan O₂

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. Perhatikan animasi. berikut: animasi korosi besi

2. 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.

Pengotor yang mempercepat korosi pada permukaan logam

(sumber: http://rumahcor.com)

3. 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.

Bangkai kapal di dasar laut yang telah terkorosi oleh kandungan garam yang tinggi

(sumber: http://www.diveholidayisle.com)

4. 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).

Knalpot kendaraan bermotor yang mudah terkorosi akibat temperatur tinggi

(sumber: http://202.43.165.157/gramedia/otomotif/otoweb/index.php?)

5. 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.

korosi pada kondisi asam lebih cepat terjadi                   logam besi yang belum terkorosi pada kondisi netral

           

(sumber: http://www.cosmoeng.co.jp)

6. Metalurgi

• Permukaan logam

Permukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi.

permukaan logam yang kasar cenderung mengalami korosi

(sumber: http://www.flickr.com)

• Efek Galvanic Coupling

Kemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yakni timbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode.

7. Mikroba

Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans.

korosi pada permukaan logam yang disebabkan oleh mikroba

(sumber: http://gadang-e-bookformaterialscience.blogspot.com)

koloni bakteri Thiobacillus ferrooxidans pada permukaan logam besi yang terkorosi

(sumber: http://filebox.vt.edu)

koloni bakteri Thiobacillus thiooxidans yang dapat menyebabkan korosi pada logam

(sumber: http://textbookofbacteriology.net)

Dampak Korosi

Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung spontan, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses kerusakannya. Korosi pada logam menimbulkan kerugian yang tidak sedikit. Hasil riset yang berlangsung tahun 2002 di Amerika Serikat memperkirakan kerugian akibat korosi yang menyerag permesinan industri, infrastruktur, samapai perangkat transportasi di negara adidaya tersebut mencapai 276 miliar dollar AS.

Jembatan yang runtuh akibat korosi yang terjadi pada tiang penahannya 

 

(sumber: http://www.matcoinc.com)

Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian langsung berupa terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau struktur bangunan. Sedangkan kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktivitas produksi, karena terjadinya pergantian peralatan yang rusak akibat korosi, bahkan kerugian tidak langsung dapat berupa terjadinya kecelakaan yang menimbulkan korban jiwa, seperti kejadian runtuhnya jembatan akibat korosi, terjadinya kebakaran akiba kebocoran pipa gas karena korosi, dan meledaknya pembangkit tenaga nuklir akibat terjadinya korosi pada pipa uapnya

Korosi yang menyebabkan kebocoran pada pipa yang terbuat dari logam

(sumber: http://www.radarbuton.com)

Pencegahan Korosi

Kerusakan dan penanganan korosi pada benda-benda yang terbuat dari logam telah menelan biaya yang sangat besar, untuk itu diperlukan upaya pencegahan untuk meminimalisir dampak negatif yang ditimbulkan oleh korosi. Pecegahan terhadap korosi dapat dilakukan dengan perlindungan mekanis dan perlindungan elektrokimia. Perlindungan mekanis dilakukan dengan mencegah agar permukaan logam tidak bersentuhan dengan udara dan air, misalnya dengan pengecatan dan pelapisan dengan logam lain (penyepuhan). Contoh lapisan pelindung yang digunakan untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O adalah lapisan cat, lapisan oli dan gemuk, lapisan plastik, dan lapisan dengan logam lain, seperti Cr, Zn, dan Sn. Perhatikan tabel berikut!

Metode	Penggunaan	Keterangan
Lapisan cat	Kapal, jembatan, mobil	Lapisan cat mencegah kontak langsung besi dengan O2 dan H2O. Hanya jika cat tergores/terkelupas, maka korosi mulai terjadi dan dapat menyebar di bawah cat yang masih utuh.
Lapisan oli dan gemuk	Bagian bergerak dari mesin, seperti mesin mobil, barang-barang di dapur, seperti rak pengering	Lapisan oli dan gemuk mencegah kontak langsung besi dengan O2 dan H2O dan harus dioleskan secara berkala.
Lapisan Plastik	Barang-barang di dapur, seperti rak pengering	Lapisan plastik mencegah kontak langsung besi dengan O2 dan H2O. Hanya jika plastik terkelupas, korosi mulai terjadi.
Pelapisan Sn	Kaleng makanan	Lapisan Sn dapat mencegah kontak langsung logam dengan O2 dan H2O. Akan tetapi, Sn (E° = - 0.14V) kurang reakstif dibanding Fe (E° = - 0.44V). Jadi apabila lapisan Sn tergores, maka besi dibawahnya mulai terkorosi.

Perlindungan elektrokimia dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi elektrolik (reaksi elektrokimia yang mengoksidasi logam). Perlindungan tersebut disebut juga perlindungan katode (proteksi katodik) atau perlindungan anode.

a. Perlindungan Katode

Perlindungan katode dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu:

1.  Menggunakan Logam Lain yang Lebih Reaktif Sebagai Anode Korban

Penggunaan logam lain yang lebih reaktif akan menempatkan logam sebagai penyuplai e- atau bertindak sebagai anode dalam sel elektrokimia korosi. Untuk memahami hal ini, ambil contoh penggunaan logam MG (E° = -2.37V).untuk perlindungan logam Fe (E° = -0.44V). Mg akan bertindak sebagai anode yang teroksidasi, sedangkan Fe akan menjadi katode dimana reduksi oksigen berlangsung.

Anode          : Mg → Mg²⁺ + 2e^-

Katode (Fe)  : ½ O_2(aq)2 + H₂O_(I) + 2e^- → 2OH^-_(aq)

pencegahan korosi pipa baja menggunakan metode proteksi katodik

dengan anode korban batang Mg

2.  Menyuplai Listrik dari Luar

Suatu sumber listrik dihubungkan ke tangki bawah tanah yang akan dilindungi dan ke anode inert, seperti grafit. Elektron akan mengalir dari sumber listrik ke anode inert. Reaksi oksidasi yang terjadi akan melepas e^-, yang akan mengalir melalui elektrolit tanah menuju ke tangki yang bertindak sebagai katode. Metode ini disebut juga Impressed current cathodic protection (ICCP).

Pipa minyak diproteksi menggunakan metode ICCP

(sumber: http://rizkisaputro.wordpress.com)

rectifier, yang berfungsi untuk menstabilkan arus listrik yang disuplai ke anode inert

(sumber: http://www.metalindoabadi.com)