Korosi Besi

Hari, tanggal : Selasa, 16 Oktober 2012

I.       Tujuan

·      Mengamati perubahan atau perkaratan besi

·      Mengamati proses oksidasi dan reduksi yang terjadi pada besi

II.    Dasar Teori

       Korosi merupakan proses degradasi, deteorisasi, pengerusakan material yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan sekelilingnya. Adapun prosesnya yakni merupakan reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat disekelilingnya tersebut. Dalam bahasa sehari-hari korosi disebut dengan perkaratan. Kata korosi berasal dari bahasa latin “corrodere” yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan. Jadi jelas korosi dikenal sangat merugikan. Korosi meruapakn system termodinamika logam dengan lingkungannya, yang berusaha untuk mencapai kesetimbangan. System ini dikatakan setimbang bila logam telah membentuk oksida atau senyawa kimia lain yang lebih stabil. Pencengahan korosi merupakan salah satu dari banyak jenis logam yang penggunaannya sangat luas dalam kehidupan sehari-hari. Namun kekurangan dari besi ini adalah sifatnya yang sangat mudah mengalami korosi. Padahal besi yang telah mengalami korosi akan kehilangan nilai jual dan fungsi komersialnya. Ini tentu saja akan merugikan sekaligus membahayakan. Berdasarkan dari asumsi tersebut percobaan ini difokuskan dalam upaya pencengahan terjadinya peristiwa korosi ini khususnya pada besi. Selain itu pada percobaan ini akan diketahui logam-logam apa sajakah yang dapat menghambat terjadinya korosi sesuai dengan sifat-sifat kimianya.

Besi merupakan logam yang menempati urutan kedua dari logam logam yang umum terdapat pada kerak bumi. Besi cukup reaktif, besi bila dibiarkan diudara terbuka untuk beberapa lama mengalami perubahan warna yang lazim disebut perkaratan besi. Proses perubahan besi menjadi berkarat merupakan reaksi redoks yang melihat oksigen:

Fe_(s) + O₂   ----->   Fe₂O₃

              Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk Kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. Bahan-bahan korosif (yang dapat menyebabkan korosi) terdiri atas  asam, basa serta garam , baik dalam bentuk senyawa an organik maupun organik. Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif ke udara dapat mempercepat proses korosi. Uadara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mempercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut.

Flour, hidrogen, flourida beserta persenyawaan-persenyawaannya dikenal sebagai bahan korosif. Dalam industri, bahan ini umumnya dipakai untuk sintesa bahan- bahan organik.  Ammoniak (NH₃) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industry. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas keudara. Ammoniak dalam kegiatan  industri umumnya digunakan untuk sintesa bahan organik, sebagai bahan anti beku didalam alat pendingin, juga sebagai bahan untuk pembuatan pupuk. Bejana-bejana penyimpan amoniak harus selalu diperiksa untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara. Embun pagi saat ini umumnya mengandung aneka aerosol, debu serta gas-gas asam seperti NO_x dan SO_x. dalam batubara terdapat belerang atau sulfur (S) yang apabila dibakar berubah menjadi oksida belerang.

Masalah utama berkaitan dengan peningkatan pengunaan batubara adalah dilepaskannya gas-gas polutan seperti oksida nitrogen(NO_x) dan oksida belerang(SO_x). walaupun sebagian besar pusat tenaga listrik batu bara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk membersihkan partikel-partikel kecil dari asap batubara, namun NO_x dan SO_x yang merupakan senyawa gas dengan bebasnya naik melewati cerobong dan terlepas ke udara bebas. Didalam udara, kedua gas tersebut dapt berubah menjadi asam nitrat (HNO₃) dana asam sulfat(H₂SO₄).

Oleh sebab itu, udara menjadi terlalu asam dan bersifat korosif dengan terlarutnya gas-gas asam tersebut didalam udara. Udara yang asam ini tentu dapat berinteraksi dengan apa saja, termasuk komponen-komponen renik didalam peralatan elektronik. Jika hala itu terjadi, maka proses korosi tidak dapat dihindari lagi. Korosi yang menyerang piranti maupun komponen-komponen elektronika dapat mengakibatkan kerusakan bahkan kecelakaan. Karena korosi ini maka sifat elektrik komponen-komponen elektronika dalam computer,televisi, video, kalkulator, jam didital dan sebagainnya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan non-konduktor pada komponen elektronik.

Oleh sebab itu, dalam lingkungan dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika renik sampai jembatan baja semakin mudah rusak, bhkan hancur karena korosi. Dalam beberapa kasus hubungan pendek yang terjadi pada peralatn elektronika dapat menybabkan terjadinya kebakaran yang menimbulkan kerugian bukan hanya dalam bentuk kehilangan atau kerusakan maateri tetapi juga korban nyawa.

III. Alat dan Bahan

Alat      : 

·         Gelas piala 250 ml

·         Cawan petri 5 buah

·         Batang pengaduk

·         Penanggas air

·         Paku

Bahan   :

·         Larutan NaCl

·         Agar-agar

·         K₃(Fe(CN)₆)

·         Fenolftalin

·         Larutan HCl

VI.       Cara Kerja

V.       Hasil Pengamatan

a.       Tabel Pengamatan terhadap paku selama 30 menit

No.	Perlakuan	Jenis Paku
		Paku Beton	Paku Payung Kecil	Paku Payung Besar	Paku Besi	Paku Baut
1.	Agar-agar (kontrol)	-	-	-	-	-
2.	Kontrol + PP	-	-	-	-	-
3.	Kontrol + NaCl	-	-	-	-	-
4.	Kontrol + NaOH	-	-	-	-	-
5.	Kontrol + HCl	-	-	-	-	-

                 

b.      Tabel Pengamatan terhadap paku selama 1 jam

No.	Perlakuan	Jenis Paku
		Paku Beton	Paku Payung Kecil	Paku Payung Besar	Paku Besi	Paku Baut
1.	Agar-agar (kontrol)	-	-	-	-	-
2.	Kontrol + PP	-	-	-	-	-
3.	Kontrol + NaCl	-	-	-	-	-
4.	Kontrol + NaOH	-	-	-	-	-
5.	Kontrol + HCl	-	-	-	-	-

c.       Tabel Pengamatan terhadap paku selama 2 jam

No.	Perlakuan	Jenis Paku
		Paku Beton	Paku Payung Kecil	Paku Payung Besar	Paku Besi	Paku Baut
1.	Agar-agar (kontrol)	-	-	-	-	-
2.	Kontrol + PP	-	-	-	-	-
3.	Kontrol + NaCl	-	-	-	-	-
4.	Kontrol + NaOH	-	-	-	-	-
5.	Kontrol + HCl	-	-	-	-	-

d.      Tabel Pengamatan terhadap paku selama 24 jam

No.	Perlakuan	Jenis Paku
		Paku Beton	Paku Payung Kecil	Paku Payung Besar	Paku Besi	Paku Baut
1.	Agar-agar (kontrol)	-	-	-	+3	-
2.	Kontrol + PP	-	+3	-	+3	-
3.	Kontrol + NaCl	-	-	-	+2	+1
4.	Kontrol + NaOH	-	-	-	-	-
5.	Kontrol + HCl	-	-	-	+3	-

Keterangan :

-          = tidak terjadi korosi

+1   = terjadi sedikit korosi

+2   = terjadi cukup banyak korosi

+3   = terjadi banyak korosi

II.    Pembahasan

Percobaan yang dilakukan kali ini mengenai proses korosi besi dengan menggunakan berbagai macam jenis paku yang diberikan berbagai perlakuan dengan tujuan mengamati perubahan atau perkaratan besi serta mengamati proses oksidasi dan reduksi yang terjadi pada besi. Macam-macam paku yang digunakan pada percobaan ini antara lain : paku beton,paku paying kecil paku paying besar, paku besi, dan paku baut. Banyaknya paku yang digunakan dijadikan sebagai variable terikat pada praktikum ini,karena praktikan akan membandingkan jenis paku apa yang lebih mampu bertahan dalam gangguannya menerima zat zat yang akan membuat paku itu untuk berkorosi. Berbagai macam paku tersebut diberikan berbagai perlakuan yaitu dimasukkan ke dalam agar-agar sebagai kontrol, dimasukkan ke dalam kontrol + Fenolftalein (PP), kontrol + NaCl, kontrol + NaOH, dan kontrol + HCl dengan waktu pengamatan selama 30 menit, 1jam, 2 jam, dan 24 jam.

Awalnya paku dibersihkan dan aquadest 210 ml dipanaskan menggunakan gelas piala 250 ml diatas penanggas air sampai mendidih. Lalu ditambahkan satu bungkus agar-agar putih ke dalam aquadest yang telah mendidih sambil diaduk hingga larut. Hal ini dikarenakan supaya agar-agar tidak mengeras dan terlanjur menggumpal dalam gelas piala. Agar-agar yang digunakan pada percobaan ini berfungsi sebagai medium indikator dan digunakan untuk mengetahui tempat-tempat reaksi anoda dan katoda terjadi.

            Setelah mendidih agar-agar tersebut dituangkan sebanyak 35 ml kedalam cawan petri yang telah diisi paku dengan bermacam-macam jenis pada masing-masing cawan petri sampai seluruh permukaan paku agar paku tidak terkena udara sehingga akan mempengaruhi korosi.

. Kemudian cawan 1 dijadikan sebagai kontrol, cawan 2 ditambahkan dengan 3,6 ml Fenolftalein (PP) yang menyebabkan adanya warna merah muda dengan adanya OH^-, warna merah muda dalam gel menunjukkan tempat dimana reduksi, cawan 3 ditambahkan dengan 3,6 ml NaCl, cawan 4 ditambahkan dengan 3,6ml NaOH, dan cawan 5 ditambahkan dengan HCl.

Berdasarkan hasil pengamatan, dalam waktu 30 menit, 1 jam, dan 2 jam belum terjadi korosi pada tiap-tiap paku di 5 cawan tersebut. Tetapi dalam waktu 24 jam mulai terlihat adanya korosi pada paku. Pada cawan 1 yang dijadikan kontrol, terjadi banyak korosi pada paku besi. Pada cawan 2 yang ditambahkan PP, terjadi banyak korosi pada paku payung kecil dan paku besi. Pada cawan 3 yang ditambahkan NaCl, terjadi cukup banyak korosi pada paku besi dan terjadi sedikit korosi pada paku baut. NaCl merupakan larutan elektrolit. Kontak dengan elektrolit dapat mempercepat korosi karena elektrolit memberikan pengaruh, seperti jembatan garam sehingga mobilitas elektron akan makin tinggi dan korosi akan berjalan lebih cepat. Pengaratan yang terbentuk disekitar paku berwarna kuning muda, warna kuning muda ini menandakan bahwa besi yang terkandung dalam paku dioksidasi menjadi Fe³⁺, dalam larutan, ion Fe³⁺ berwarna kuning muda. Pada cawan 4 yang ditambahkan NaOH, tidak terjadi korsi pada jenis paku apapun. Hal ini karena energi potensial yang diberikan basa lebih kecil dari asam ,maka pengkaratan dalam suasana basa akan lebih lambat terjadi.

Dan pada cawan 5 yang ditambahkan HCl, terjadi banyak korosi pada paku besi. Hal ini karena potensial korosi dalam suasana asam lebih besar dari suasana basa sehingga reaksi korosi akan lebih cepat berlangsung dalam lingkungan asam. Selain itu, pada reaksi suasana asam diperoleh hasil karat besi dan ion H⁺ yang mempercepat korosi selanjutnya. Larutan yang bersifat basa juga dapat mengakibatkan korosi tetapi prosesnya lebih lambat.

Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi diantaranya : tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, keadaan logam besi itu sendiri, keaktifan logam, dan kontak dengan logam lain.

Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3. xH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.
Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3. xH2O, 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.

Proses korosi pada besi dalam suasana asam:

                   Proses korosi besi dalam suasana basa :

Harga potensial reduksi dalam suasana asam lebih besar sehingga proses korosi lebih cepat.
        Larutan garam (dalam percobaan ini adalah NaCl) juga dapat mengakibatkan terjadinya korosi. Hal ini disebabkan karena garam NaCl,  Na⁺   +   Cl^- merupakan garam dari hasil asam kuat dan basa kuat. Cl- membuat sifatnya yang korosif, menimbukan perkaratan pada paku. Cawan yang diisi dengan indikator fenolftalein (PP) juga mengalami proses korosi dan menimbulkan warna keunguan di beberapa paku, warna tersebut menunjukkan tempat terjadinya reaksi reduksi.

VII.       Kesimpulan

·         Proses korosi terjadi ketika apabila ada oksigen dari sistem maupun lingkungan dan air.

·         Harga potensial reduksi yang lebih besar mengakibatkan proses korosi lebih cepat.

·         Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi diantaranya : tingkat keasaman, kontak dengan   elektrolit, keadaan logam besi itu sendiri, keaktifan logam, dan kontak dengan logam lain.

·         Keasaman tinggi merupakan faktor utama meningkatkan laju korosi.

·         NaCl berfungsi sebagai jembatan garam.

VIII.    Daftar Pustaka

·         Chalid,Sri Yadial. 2007. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik. Jakarta : Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah

·         Svehla, G., 1990, Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta : PT. Kalman Media Pustaka .

·         Trethewey, K. R., dan Camberlain, J., 1991, Korosi. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.

·         http://id.wikipedia.org  diakses pada 20 Oktober 2012 pukul 17.35 WIB

·         http://www.chem-is-try.org diakses pada 20 Oktober 2012 pukul 17.43 WIB

·         http://www.scribd.com diakses pada 20 Oktober 2012 pukul 17.47 WIB

·         http://rialylakubl.blogspot.com/2010/12/laporan-korosi.html  diakses pada 20 Oktober 2012 pukul 17.55 WIB

·         http://iefha-shun.blogspot.com/2009/10/laporan-korosi_23.html  diakses pada 20 Oktober 2012 pukul 18.00 WIB

Lampiran

Pertanyaan

1. Apa tanda-tanda telah terjadi proses redoks pada percobaan ini ?

2. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi !

3. Sebutkan reagen-reagen apa saja yang dapat meleburkan logam Fe ?

4. Senyawa apa saja yang terdapat pada besi komersial ?

Jawaban 

     1.      Besi berubah menjadi besi (III) oksida yaitu merupakan karat besi.

     2.      Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e (x2)

            O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e → 2H₂O(l)

 

            4 Fe²⁺(aq)+ O₂ (g) + (4 + 2x) H₂O(l) → 2 Fe₂O₃x H2O + 8 H⁺(aq)

                                                      

     3.      Reagen yang dapat meleburkan logam Fe adalah K₃Fe(CN)_6, HCl dan NaCl

    4.      Besi komersial merupakan campuran besi dan karbon. tambahan unsur Karbon (C) sampai dengan 1.67% (maksimal).  Dimana kandungan karbon (C) mempengaruhi kekerasan baja, Disamping itu, baja mengandung unsure campuran lain yang disebut paduan, misalnya Mangan (Mn), Tembaga (Cu), Silikon (Si), Belerang (S), dan Posfor (P).