KOROSI BESI

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 NO_x dan XO_x. 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 (NO_x) dan oksida belerang (SO_x). Walaupun sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk membersihkan pertikel-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. 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 NO_x dan XO_x. 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 (NO_x) dan oksida belerang (SO_x). Walaupun sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk membersihkan pertikel-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. 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 )