I.
Tujuan
- · Mengamati perubahan/perkaratan besi
- · Mengamati proses oksidasi dan reduksi yang terjadi pada besi
II.
Dasar Teori
Besi
merupakan logam yang menempati urutan kedua dari logam-logam yang umum terdapat
pada kerak bumi. Besi cukup reaktif, besi bila dibiarkan di udara terbuka untuk
beberapa lama mengalami perubahan warna yang lazim disebut perkaratan besi. Proses perubahan besi menjadi
besi berkarat merupakan reaksi redoks yang melibatkan oksigen :
Fe (s) + O2 -------> Fe2O3
Korosi atau perkaratan logam merupakan proses oksidasi
sebuah logam dengan udara atau elektrolit lainnya, dimana udara atau elektrolit
akan mengami reduksi, sehingga proses korosi merupakan proses elektrokimia.
Korosi dapat terjadi oleh air yang mengandung garam, karena logam akan bereaksi
secara elektrokimia dalam larutan garam (elektrolit). Pada proses
elektrokimianya akan terbentuk anoda dan katoda pada sebatang logam. Contoh
korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. 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 senyawa besi
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).
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. Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau
basa dapat mempercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam
ruangan tersebut.
Flour,
hydrogen flourida beserta persenyawaan –
persenyawaan 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 industri. Pada suhu dan
tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke
udara. 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 penympan ammoniak harus selalu diperiksa
untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara. Embun
pagi saat ini umumnya mengandung aneka partikel aerosol, debu serta gas-gas
asam seperti NOx dan XOx. Dalam batu bara terdapat
belerang atau sulfur (S) yang apabila dibakar berubah menjadi oksida belerang.
Masalah utama berkaitan dengan
peningkatan penggunaan batubara adalah dilepaskannya gas-gas polutan seperti
oksida nitrogen (NOx) dan oksida belerang (SOx). Walaupun
sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih
endapan (presipitator) untuk membersihkan pertikel-partikel kecil dari asap
batubara, namun NOx dan SOx yang merupakan senyawa gas
dengan bebasnya naik melewati cerobong dan terlepas ke udara bebas. Di dalam
udara, kedua gas tersebut dapat berubah menjadi asam nitrat (HNO3)
dan 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 hal 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 komputer, televisi, video, kalkulator, jam digital dan
sebagainya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan
nonkonduktor pada komponen elektronik.
Oleh sebab itu, dalam lingkungan
dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika,
renik sampai jembatan baja semakin rusak, bahkan hancur karena korosi. Dalam
beberapa kasus, hubungan pendek yang terjadi pada peralatan elektronik dapat menyebabkan
terjadinya kebakaran yang menimbulkan kerugian bukan hanya dalam bentuk
kehilangan atau kerusakan materi, tetapi juga korban nyawa.
Flour,
hydrogen flourida beserta persenyawaan –
persenyawaan 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 industri. Pada suhu dan
tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke
udara. 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 penympan ammoniak harus selalu diperiksa
untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara. Embun
pagi saat ini umumnya mengandung aneka partikel aerosol, debu serta gas-gas
asam seperti NOx dan XOx. Dalam batu bara terdapat
belerang atau sulfur (S) yang apabila dibakar berubah menjadi oksida belerang.
Masalah utama berkaitan dengan
peningkatan penggunaan batubara adalah dilepaskannya gas-gas polutan seperti
oksida nitrogen (NOx) dan oksida belerang (SOx). Walaupun
sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih
endapan (presipitator) untuk membersihkan pertikel-partikel kecil dari asap
batubara, namun NOx dan SOx yang merupakan senyawa gas
dengan bebasnya naik melewati cerobong dan terlepas ke udara bebas. Di dalam
udara, kedua gas tersebut dapat berubah menjadi asam nitrat (HNO3)
dan 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 hal 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 komputer, televisi, video, kalkulator, jam digital dan
sebagainya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan
nonkonduktor pada komponen elektronik.
Oleh sebab itu, dalam lingkungan
dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika,
renik sampai jembatan baja semakin rusak, bahkan hancur karena korosi. Dalam
beberapa kasus, hubungan pendek yang terjadi pada peralatan elektronik dapat menyebabkan
terjadinya kebakaran yang menimbulkan kerugian bukan hanya dalam bentuk
kehilangan atau kerusakan materi, tetapi juga korban nyawa.
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 elektrodalainnya yang akan sangat berbeda bila
masih bersih dari oksida.
III.
Alat dan Bahan
Alat :
- Gelas piala 250 mL
- Cawan petri
- Paku beton ukuran sama besar
- Stopwatch
Bahan:
- Larutan NaCl 0,5 M
- Agar-agar berwarna putih
- Fenolftalein
- K3(Fe(CN)6) 0,5 M
- NaOH 0,5 M
- HCl 0,5 M
- Alumunium
- Aquadest
IV. Prosedur Kerja
- Dimasukkan satu bungkus agar-agar ditambahkan aquadest 210 ml ke dalam gelas piala 250 ml dipanaskan diatas penanggas air.
- Dimasukkan paku beton ke dalam masing-masing cawan petri
- Disediakan 6 paku berukuran sama besar, dibersihkan.
- Dituangkan hasil agar-agar panas sebanyak 35 ml kedalam masing-masing cawan petri hingga menutupi seluruh paku.
- Ditambahkan 3,6 ml Larutan NaCl, NaOH, K3(Fe(CN)6), Fenolftalin (PP), HCl di masing-masing cawan petri.
- Diamati dan dicatat apa yang terjadi selama 30 menit, 1 jam, 2 jam, 6 jam dan 72 jam.
V. Hasil pengamatan
VI. Pembahasan
Praktikum kali ini
mengamati proses korosi besi dengan memberikan berbagai perlakuan terhadap sampel
besi yang digunakan. Sampel besi yang digunakan dalam percobaan ini yaitu 6
jenis besi dengan jumlah tiap jenisnya sebanyak 6 pcs. Paku adalah salah satu bahan yang sangat mudah
teroksidasi oleh oksigen yang ada di udara bebas. Dimana oksigen akan membentuk
lapisan oksida melapisi permukaan logam, tetapi oksida logam besi ini mempunyai
pori-pori sehingga mudah ditembus oleh oksigen atau uap air. Dengan demikian,
keadaan ini memungkinkan reaksi oksidasi secara berkelanjutan pada bagian awal
lapisan oksida yang telah terbentuk sebelumnya. Demikian seterusnya sampai semua
logam besi teroksidasi, menyebabkan perubahan bentuk yang gembur dan keropos,
yang pada akhirnya akan mengurangi bahkan merusak penampilan dan kekuatan logam
besi tersebut.
Jenis besi yang digunakan yaitu paku beton, paku besar,
paku kecil, paku payung besar, paku payung kecil dan jarum pentul.
Sampel-sampel besi ini disusun menjadi 6 kelompok dimana setiap kelompok
mendapatkan perlakuan percobaaan yang berbeda. Percobaan ini menggunakan media
agar-agar. Agar-agar berfungsi sebagai media indikator, untuk mengetahui
tempat-tempat reaksi anoda dan katoda terjadi serta untuk mencegah terjadinya
reaksi antara logam besi dari sampel dengan oksigen di ruangan.
Terlebih dahulu, agar-agar dilarutkan dalam air
mendidih, karena agar-agar tidak larut dalam air dingin. Setiap kelompok sampel
masing-masing dimasukkan kedalam cawan petri. Kemudian agar-agar dimasukkan
kedalam semua cawan petri yang telah berisi sampel sampai logam besi terendam
semua oleh agar-agar. Selanjutnya, setiap kelompok sampel diberikan 6 perlakuan
berbeda. Pada cawan pertama yang berisi agar-agar
digunakan sebagai kontrol dalam percobaan ini. Cawan kedua berisi kontrol yang
ditambahkan fenolftalein. Cawan ketiga berisi kontrol yang ditambahkan K3(Fe(CN)6). Cawan keempat berisi kontrol yang ditambahkan NaCl. Cawan kelima berisi
kontrol yang ditambahkan NaOH. Cawan keenam
berisi kontrol yang ditambahkan HCl. Waktu pengamatan dilakukan sebanyak 5 waktu yaitu 30 menit, 1
jam, 2 jam dan 3 hari.
Berdasarkan
hasil percobaan, ketika paku ditambahkan HCl, disekitar paku akan
terlihat gelembung-gelembung hal itu disebabkan asam yang mempercepat proses pengkaratan.
karena
potensial korosi dalam suasana asam lebih besar dari suasana basa sehingga
reaksi korosi akan lebih cepat berlangsung dalam lingkungan asam. Jadi,
semua jenis besi akan berkarat bila ditambahkan oleh asam.
Ketika ditambahkan oleh indikator
PP, disekeliling paku berubah warna
menjadi merah muda. Perubahan ini terjadi karena adanya reaksi reduksi dari H2O
yang menghasilkan OH-, warna merah muda dalam agar-agar menunjukkan
tempat dimana reduksi.
Lalu penambahan K4Fe(CN)6 terbentuk warna biru kehijauan yang dominan dibagian
diseluruh permukaan paku. Warna biru ini merupakan kompleks berwarna dari
reaksi besi dengan [Fe(CN)6]4+. Reaksi ini menandakan
bahwa diseluruh permukaan paku terjadi reaksi oksidasi dari Fe menjadi Fe3+.
Ion Fe3+ membentuk kompleks pewarnaan biru prusia saat bereaksi
dengan [Fe(CN)6]4+.
Pada cawan yang berisi kontrol + NaCl. 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.
Pada cawan yang berisi
kontrol + NaOH mengalami korosi yang sedikit dan hanya terjadi di sebagian
permukaan paku saja. Hal ini karena potensial korosi dalam suasana asam lebih
besar dari suasana basa.
VI. Kesimpulan
- Urutan terjadinya tingkat korosi pada paku beton dengan berbagai perlakuan : Kontrol+K3(Fe(CN)6) > Kontrol+HCl > Kontrol+NaCl > Kontrol+NaOH > Kontrol+PP > Kontrol.
- Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi diantaranya : tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, keadaan logam besi itu sendiri, keaktifan logam, dan kontak dengan logam lain.
- Fungsi NaCl berfungsi sebagai jembatan garam.
VII. Daftar Pustaka
Chalid,Sri Yadial.2007.Penuntun Praktikum Kimia Anorganik.Jakarta : Fakultas
Sains dan Teknologi UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.
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.
VII. 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 )