LAPORAN HASIL PERCOBAAN & PRESENTASIBAB KOROSI DAN PERLINDUNGAN KATODIK

DISUSUN OLEH: KELOMPOK 5 DAN 6 KELAS B

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2013Nama Anggota Kelompok :

Moch Kholidin

11/317018/PA/14136

Ummi Khaltsum Ary

11/317021/PA/14138

Ditya Ristianti R

11/317024/PA/14141Erry Nandya Noviariz

11/317027/PA/14144

Miskiyah

11/317029/PA14146

Putu Ayu Kenanga H.S.T 11/317030/PA/14147

Alineo Gunawan

11/317032/PA/14149

Anita

11/317030/PA/14150

Nur Baini Aaliyatin

11/317034/PA/14151

D. Rinus Aji J

11/317036/PA/14153

Karolina Martha W

11/317037/PA/14154

Novitasari Restu Ana

11/317039/PA/14156Arini Al Ifah

11/317041/PA/14158

Muhammad Yunansyah 11/317042/PA/14159

Kharistya Rozana

11/317043/PA/14160

Dyah Ayu Ratna K

11/317044/PA/14161

Fernando

11/317048/PA/14165

Muhammad Ramadhon11/317049/PA/14166

Geby Widya Ismiraj

11/317050/PA/14167

Lisaro Krisna SM

11/317053/PA/14168

KOROSI

I. Tujuan Percobaan

Mempelajari proses korosi pada berbagai larutan serta mempelajari pencegahan korosi dengan teknik perlindungan katodik.

II. Landasan Teori

Peristiwa korosi adalah perkaratan. Sedangkan perkaratan terjadi karena adanya reaksi reduksi- oksidasi. Reaksi reduksi oksidasi adalah jika ada reaktan yang melepas elektron (spesi ini mengalami reaksi oksidasi, zatnya sering disebut reduktor) dan menerima elektron (spesi ini mengalami reaksi reduksi, zatnya sering disebut oksidator) maka dikatakan reaksi reduksi oksidasi dapat berlangsung. Tingkat kemudahan/ kesulitan reaksi reduksi oksidasi sangat tergantung pada kemudahan dari masing- masing reduktor untuk melepas elektronnya dan oksidator dalam menerima pasangan elektronnya. Sedangkan tingkat kemudahan/ kesulitan reaksi reduksi oksidasi dapat dilihat dari tingkat energi yang diperlukan untuk reaksi tersebut.Persamaan reaksi jika reaksi di atas adalah ion besi dan molekul air (Trethewey, 1991), adalah sebagai berikut :

Fe2+ + H2O-(Fe(OH)+ + H+ (2.3)

besi (I) besi (II)

Kemudian reaksi ini dapat berlanjut dengan terjadinya reaksi oksidasi oleh

kehadiran oksigen terhadap besi (II), sehingga akan terbentuk ion-ion besi (III)

(Trethewey, 1991). Persamaan reaksi tersebut dapat diuraikan sebagai berikut :

Fe(OH)+ + O2 + 2H+ 2 Fe(OH)2+ + H2O (2.4)

besi (II) besi (III)

Reaksi-reaksi hidrolisis selanjutnya dimungkinkan, yang menyebabkan larutan semakin asam:

Fe(OH)2+ + H2O 2 Fe(OH)2+ + H+ (2.5)

Untuk selanjutnya dapat diuraikan reaksi dari ion-ion kompleks sehingga terbentuk hasil korosi utama yaitu magnetit dan karat, berturut-turut dinyatakan dengan rumus Fe3O4 dan FeO(OH) [Trethewey, 1991]. Persamaan reaksi-reaksi tersebut adalah :

2Fe(OH)2+ + Fe2+ + 2H2O Fe3O4 + 6 H+ (2.6)

Fe(OH)2+ + OH- FeO(OH) + H2O (2.7)

Karat

Laju korosi secara elektrokimia merupakan kecepatan rata-rata perubahan ketebalan atau berat dari logam yang mengalami korosi terhadap waktu melalui proses elektrokimia [Trethewey, 1991].

Proteksi katodik merupakan salah satu metoda pengendalian korosi struktur baja dalam lingkungan elektrolit dengan cara memperlakukan struktur logam sebagai katoda.Metoda ini dilakukan dengan jalan mengalirkan arus listrik searah melalui elektrolit ke logam sehingga potensial antarmuka logam-larutan elektrolit turun menuju/mencapai daerah immunnya atau sampai nilai tertentu sehingga laju korosi logammasih diperbolehkan/minimum (Utami, 2009)Hal lain yang perlu diperhatikan dalam katodik proteksi adalah bahwa semua sistem harus terhubung dan dapat mengalirkan arus, sehingga terdapat kehilangan arus minimal. Faktor-faktor lain yang perlu diperhatikan dalam mendesain katodik proteksi adalah: kebutuhan potensial dan arus, luas permukaan material yang dilindungi, tahanan lingkungan sekitar, dan keberadaan konstruksi instalasi (Asmara, 2007).Anoda korban aluminium mempunyai kelebihan yaitu reliability yang lebih lama dan juga mempunyai karakteristik arus dan berat yang lebih ringan dibandingkan dengan anoda korban paduan seng (Tsai, 1996).Umumnya korosi aluminium dalam media cair adalah penjumlahan dua reaksi kimia, oksidasi dan reduksi:

Al Al3+ + 3e-

3H+ + 3e- 32 H2

________________________ +

Al + 3H+ 32 H2 ................................................. (2.6)

atau

Al + 3H2O Al(OH)3 + 32 H2 ............................. (2.7)

Reaksi ini diiringi oleh suatu perubahan dalam bilangan oksidasi pada aluminium, dari 0 di dalam logam berubah menjadi bilangan oksidasi alumina (+3). Dengan pertukaran elektron, maka aluminium kehilangan tiga elektron yang diambil oleh 3H+. Korosi aluminium diperoleh dalam formasi alumina Al(OH)3 yang tidak larut dalam air dan mengendap sebagai gel putih (Rahmawati, 2010)III. Alat dan Bahan

Alat :

Bahan :

Botol minum sebagai media

- Larutan CH3COOH

Paku, logam besi

- Akuades

Kawat

- Larutan CuSO4 Tembaga

- Larutan NaOH

Logam Aluminium

IV. Cara Kerjaa. Korosi

Logam besi digunakan sebagai objek pengamatan. Paku diletakkan ke dalam masing-masing 4 variasi pH larutan. Larutan asam yang digunakan larutan CH3COOH, Larutan basa yaitu larutan NaOH, larutan garam menggunakan larutan garam CuSO4, pH netral digunakan akuades. Kedalam 5 larutan ini masing-masing didiamkan diruangan terbuka selama 5 hari dan diamati perubahan yang terjadi.

b. Perlindungan Katodik

Logam besi yang akan terkena korosi dihubungkan dengan logam Al melalui kawat tembaga. Rangkaian alat ini dimasukkan kedalam 4 variasi larutan. Masing-masing didiamkan diruangan terbukan dan ditata agar logam Al tidak bersentuhan dengan logam Fe. Selama 5 hari dilakukan pengamatan terhadap perubahan yang terjadi.

V. Hasil Percobaan

Asam Cuka Korosi

Sifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

Larutan CH3COOHWarna Larutanjernih tak berwarna

Ada atau tidaknya karatPaku besi tercelup sebagian.berkarat seluruhnyaBerkarat pada bagian yang tidak tercelup, bagian yg tercelup hanya sedikit korosi

Ada atau tidaknya endapanTidak ada endapansedikit endapan jingga

Foto

Asam Cuka Perlindungan KatodikSifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

Larutan CH3COOHWarna Larutanjernih tak berwarnaKeruh

Ada atau tidaknya karatpaku besi dan logam Al tercelup sebagianPaku besi berkarat seluruhnyadan Logam Al tidak berkaratPaku besi berkarat hanya di bagian tercelup, Kawat tembaga berkarat pada ujung elektroda, Logam Al sedikit terkorosi

Ada atau tidaknya endapansedikit endapan merahTidak ada endapansedikit endapan berwarna jinggasedikit endapan berwarna coklat

Foto

Sifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

A

K

U

A

D

E

S

K

O

R

O

S

I

Warna Larutanjernih tak berwarnaputih keruhkuning beningjingga beningjernih kemerahan

Ada atau tidaknya karatpaku besi tercelup sebagianPaku besi berkarat hanya pada ujung yang tercelupPaku besi semakin berkarat pada bagian yang tidak tercelup, bagian yang tercelup hanya sedikit terkorosi

Ada atau tidaknya endapanTidak ada endapansedikit endapan berwarna jingga pada ujung pakusedikit endapan berwarna jingga

Foto

Akuades Perlindungan KatodikA

K

U

A

D

E

S

Sifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

Warna Larutanjernih tak berwarnamulai sedikit keruhkuning jernih

Ada atau tidaknya karatpaku besi dan logam Al tercelup sebagian, paku besi dan logam Al dihubungkan dengan kawat tembaga Paku besi berkarat hanya pada ujung yang tercelup, Logam Al tidak berkaratPaku besi semakin berkarat pada ujung yang tercelup, ada endapan jingga pada ujung paku, Logam Al tidak berkarat

Ada atau tidaknya endapanTidak ada endapansedikit endapan berwarna jinggasedikit endapan berwarna jingga

Foto

NaOH Korosi

LarutanSifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

NaOHWarna Larutanjernih tak berwarna

Ada atau tidaknya karatpaku besi tercelup sebagianPaku besi tidak berkaratPaku besi sedikit berkarat pada ujungnya

Ada atau tidaknya endapanTidak ada endapan

Foto

NaOH Perlindungan Katodik

LarutanSifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

NaOHWarna Larutanjernih tak berwarnaPutih keruhMerah muda keruhputih susu

Ada atau tidaknya karatpaku besi terhubung logam Al tercelup sebagianPaku besi tidak berkarat, Logam Al yang tercelup habis terkorosi, hanya tersisa,bagian yang tidak tercelup dengan ujungnya berwarna abu-abu gelap dengan sedikit endapan putih.

Ada atau tidaknya endapanTerdapat banyak endapan merahTerdapat banyak endapan putih di dalam larutan

Foto

CuSO4 KorosiSifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

CU

S

O

4

Warna Larutanbiru jernihkuning keruhLarutan berwarna merah kecoklatan

Ada atau tidaknya karatPaku besi tercelup sebagianPaku besi berkarat seluruhnyaPaku besi berkarat pada seluruh bagian yang tercelup larutan

Ada atau tidaknya endapanTerdapat sedikit endapan merahTerdapat banyak endapan hitam

Foto

CuSO4 Perlindungan Katodik

LarutanSifat yang diamatiKeadaan awalHari 1Hari 2Hari 3Hari 4Hari 5

CuSO4Warna Larutanbiru jernihkuning keruhLarutan berwarna merah kecoklatan

Ada atau tidaknya karatpaku besi dan logam Al tercelup sebagian, paku besi dan logam Al dihubungkan dengan kawat tembaga Paku besi hanya sedikit berkarat pada bagian yang tercelup,Logam Al sangat berkarat namun hanya pada bagian yang tercelupPaku besi berkarat,Logam Al sangat berkarat namun hanya pada bagian yang tercelup

Ada atau tidaknya endapanTerdapat sedikit endapan merahTerdapat banyak endapan hitamMulai timbul minyak di permukaan larutan

Foto

VI. Pembahasan

Pada percobaan Korosi dan Perlindungan Katodik, mahasiswa diharapkan dapat mengetahui suatu kajian dari pengaruh larutan asam, basa, garam, dan aquadest serta dapat mengetahui tujuan dari suatu pencegahan laju korosi dengan metode perlindungan katodik. Korosi atau proses perkaratan merupakan suatu proses yang berlangsung spontan di lingkungan, proses korosi dialami oleh suatu logam yang mengalami kontak secara terus-menerus dengan udara. Pada percobaan korosi, disiapkan 4 buah paku besi , larutan asam cuka, larutan NaOH teknis, larutan garam CuSO4, dan aquadest. Masing-masing paku dicelupkan pada larutan dan dilakukan kontrol dari hari ke hari. Logam besi didalam deret volta merupakan suatu logam dengan potensial reduksi yang rendah, logam besi sangat mudah teroksidasi menjadi kationnya Fe2+ dan mengalami oksidasi lebih lanjut menjadi Fe3+. Logam besi yang mengalami oksidasi inilah yang disebut bagian anoda/anodik. Selanjutnya pada bagian katoda/ katodik, oksigen (O2) mengalami reduksi menjadi spesi OH-.

Reaksi yang terjadi pada awal perkaratan besi lebih lanjut dapat dituliskan secara jelas sebagai berikut:

Anoda: 2Fe (s) 2Fe2+(aq) + 4e- Katoda: O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH- (aq)

Total: 2Fe (s) + O2 (g) + 2H2O (l) 2Fe(OH)2 (aq)

Reaksi perkaratan akan berlanjut hingga membentuk karat yang sempurna yaitu Fe2O3. n H2O

2Fe(OH)2 (aq) + O2 (g) Fe2O3. n H2O

Laju korosi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya:

1) pH rendah

2) Tingkat salinitas

3) Tekanan, dan

4) Kelembaban udara

Faktor-faktor tersebut yang dapat mempengaruhi cepat atau lambatnya proses korosi yang biasa terjadi dalam kehidupan sehari-hari, apabila dibandingkan dengan hasil dari percobaan yang telah dilakukan maka laju korosi paku besi semakin cepat pada larutan asam, kemudian larutan garam, aquadest, dan larutan basa. Pada larutan asam, korosi besi terjadi pada seluruh bagian permukaan paku yaitu pada bagian yang tercelup larutan asam maupun pada bagian yang tidak tercelup larutan asam. Bagian yang tidak tercelup asam merupakan daerah katodik. Daerah katodik memiliki elektron yang ditransferkan dari bagian anodik/ bagian yang tercelup asam sehingga O2 (g) akan terikat pada situs katodik sedangkan pada situs anodik akan mengikat situs oksigen yang terlarut dalam air. Akan tetapi digunakannya larutan asam akan mempengaruhi karat besi yang terbentuk. Larutan asam merupakan pelarut dari karat sehingga pada larutan asam cuka timbul endapan merah kecoklatan yang diperoleh dari hasil endapan karat yang semula menempel pada paku besi. Untuk larutan basa, korosi paku yang terbentuk tidak terlalu cepat karena pH larutan yang tinggi. Ion OH- dalam larutan berbeda dengan ion OH- yang dihasilkan dari reduksi oksigen yang terlarut dalam air. Spesi OH- dari larutan basa inilah yang nantinya akan menghambat laju korosi dari paku besi sehingga dihasilkannya endapan Fe(OH)2 pada larutan basa, proses perkaratan besi paling lambat diantara ketiga larutan yang lain. Perlakuan yang ketiga yaitu dicelupkan paku ke dalam aquadest, didalam aquadest paku mengalami perkaratan diseluruh permukaan paku yaitu pada bagian katodik dan bagian anodiknya. Logam Fe dari paku mudah sekali mengalami oksidasi sehingga kontak antara paku dengan udara yaitu oksigen yang terlarut dalam air maupun yang berada didalam lingkungan sama kuatnya sehingga perkaratan besi merata. Selanjutnya, paku dicelupkan dalam larutan garam. Didalam larutan tentunya garam akan terionisasi menjadi ion-ionnya. Garam yang digunakan pada percobaan kali ini ialah garam CuSO4, garam ini dihasilkan dari reaksi antara Cu(OH)2 dan H2SO4. Perkaratan paku besi berlangsung cepat karena dipengaruhi oleh faktor salinitas yang tinggi. Selain itu, logam Fe akan mudah bereaksi dengan anion garam sehingga mempercepat oksidasi dari paku besi.

Proteksi katodik merupakan salah satu metoda pengendalian korosi suatu logam dalam lingkungan elektrolit dengan cara memperlakukan struktur logam yang akan dilindungi sebagai katoda sedangkan logam yang akan dikorbankan sebagai anoda .Metoda ini dilakukan dengan jalan mengalirkan arus listrik searah melalui elektrolit ke logam sehingga potensial antarmuka logam yang akan dilindungi dengan larutan elektrolit turun menuju/mencapai daerah immunnya sehingga laju korosinya menjadi menurun. Syarat dari perlindungan katodik ialah digunakannya/ ditempatkannya logam yang memiliki potensial reduksi lebih rendah sebagai anoda korban. Sehingga apabila diinginkan laju korosi paku besi melambat, digunakan anoda korban Aluminium (Al). Didalam deret volta, logam Al berada pada sisi yang lebih kiri dibandingkan logam Fe sehingga oksidasi akan berlangsung lebih cepat pada logam Al dibandingkan logam Fe.

Perlakuan pertama, paku besi dicelupkan ke dalam larutan asam cuka bersamaan dengan logam Al yang telah dihubungkan pada kawat Cu. Pada pengamatan terlihat bahwa paku besi lebih terlindungi dari proses perkaratan. Logam Al lebih mudah teroksidasi, hal ini ditunjukkan dengan mengelupasnya warna keperakan dari Al yang larut dalam larutan asam cuka. Perlindungan katodik selanjutnya yaitu perlindungan paku besi dari larutan garam CuSO4, dari hasil percobaan logam Al mampu melindungi paku besi yang sangat mudah berkarat dalam larutan garam dengan tingkat salinitas tinggi, karena ion Al3+ lebih reaktif mengikat oksigen yang terlarut dalam larutan garam menjadi endapan putih Al(OH)3 selain itu terbentuk endapan Al2(SO4)3 yang dihasilkan dari hasil reaksi ion Al3+ dengan ion SO42- dari larutan garam. Perlindungan katodik paku besi dengan anoda korban aluminium dapat dilakukan pada paku besi yang dicelupkan pada aquadest. Dari hasil percobaan yang dibandingkan dengan hasil korosi paku besi di dalam aquadest diperoleh perbedaan yaitu laju korosi besi lebih melambat karena logam Al mengalami kontak yang lebih reaktif dengan oksigen yang ada di lingkungan maupun oksigen yang terlarut dalam air. Seluruh lapisan keperakan yang ada pada permukaan logam mengelupas menjadi lapisan putih. Perlindungan katodik selanjutnya mengetahui pengaruh logam aluminium sebagai anoda korban dalam melindungi paku besi dari perkaratan di dalam larutan basa NaOH teknis. Pada larutan basa, paku sama sekali tidak mengalami perkaratan. Hal ini dapat ditinjau dari diagram pourbaix pada logam Al. Pada pH yang semakin tinggi (basa), Al akan terbentuk Al(OH)-. Spesi ini stabil dalam larutan basa sehingga korosi paku besi sangat terhambat/ akan mengalami korosi pada jangka waktu yang lebih lama dibandingkan pengaruh dari pelarut asam, garam, maupun aquadest.VII. KesimpulanProses korosi merupakan proses pembentukan karat. Syarat terjadinya korosi adalah adanya air dan udara di lingkungan suatu logam. Salah satu metode yang paling umum untuk mengurangi dampak korosi adalah dengan melibatkan anoda korban atau disebut perlindungan katodik.VIII. Daftar Pustaka

Asmara, Yuli Panca., 2007, KARAKTERISTIK ARUS DAN POTENSIAL KATODIK PADA PERLINDUNGAN SISTEM ARUS TERPASANG TERHADAP STAINLESS STEEL TYPE 304 DI LINGKUNGAN AIR LAUT, JURNAL KIMIA 1 (1), JANUARI 2007 : 21-28, ISSN 1907-9850, Fakultas Teknik Universitas Mataram, Mataram

Tsai, Tai Ming, 1995, Protection of Steel Using Aluminum Sacrificial Anodes in

Artificial Seawater, Journal of Marine Science and Technology, Volume 4, No.1, Tahun 1995, halaman 17 21.

Trethewey, Kenneth, R, B.Sc, Ph.D, C.Chem, MRSC, MCORR.ST, John Chamberlain, 1991, Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.