Pengertian Korosi
Korosi adalah insiden perusakan logam oleh alasannya adalah terjadinya reaksi kimia antara logam dgn zat-zat di lingkungannya membentuk senyawa yg tak dikehendaki.
Contoh peristiwa korosi antara lain karat pada besi, pudarnya warna mengkilap pada perak, & munculnya warna kehijauan pada tembaga. Reaksi kimia yg terjadi termasuk proses elektrokimia di mana terjadi reaksi oksidasi logam membentuk senyawa-senyawa oksida logam ataupun sulfida logam.
Korosi pada Besi (Perkaratan)
Proses korosi pada besi mampu dibagi menjadi dua reaksi redoks terpisah, antara lain:
Proses hilangnya besi
Bagian besi yg hilang umumnya yakni potongan besi yg mengalami kontak dgn air. Bagian ini disebut kawasan anode, sebagaimana reaksi oksidasi besi terjadi:
.
Ketika atom-atom Fe kehilangan elektron, terbentuklah cekungan di cuilan hilangnya besi tersebut. Selanjutnya, elektron-elektron yg terlepas tersebut akan mengalir ke serpihan dgn konsentrasi oksigen tinggi yg umumnya terletak di tepi tetesan air tempat terbentuknya cekungan. Bagian ini disebut daerah katode, di mana elektron yg terlepas dr atom besi mereduksi O2:
.
atau
.
Pada biasanya, reaksi reduksi yg terjadi adalah reaksi reduksi oksigen dgn H+, sebagaimana medium terjadinya korosi cenderung bersifat asam & reaksi reduksi dlm situasi asam condong lebih spontan, sebagaimana memiliki peluang reduksinya lebih besar (+1,23 V). Ion H+ berasal dr asam H2CO3 yg terbentuk dr reaksi pelarutan karbon dioksida dlm uap air di udara.
Jadi, keseluruhan reaksi hilangnya besi, tanpa reaksi pembentukan karat, yaitu:
.
Proses pembentukan karat
Karat besi, Fe2O3∙nH2O yg merupakan senyawa padatan yg berwarna coklat kemerahan, terbentuk pada reaksi redoks yg berlawanan dgn reaksi sebelumnya. Ion-ion Fe2+ yg terbentuk pada kawasan anode terdispersi dlm air & bereaksi dgn O2 membentuk Fe3+ dlm karat. Keseluruhan reaksi pada proses ini ialah:
Secara keseluruhan, jikalau persamaan reaksi hilangnya besi dgn reaksi pembentukan karat dijumlahkan maka diperoleh:
Reaksi korosi pada besi
(Sumber: Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.)
Faktor Penyebab Korosi Pada Besi (Faktor-faktor yg Mempengaruhi)
1. Konsentrasi H2O & O2
Dalam keadaan kelembaban yg lebih tinggi, besi akan lebih cepat berkarat. Selain itu, dlm air yg kadar oksigen terlarutnya lebih tinggi, perkaratan pula akan lebih cepat. Hal ini sebagaimana air & oksigen masing-masing berperan selaku medium terjadinya korosi & biro pengoksidasi besi.
2. pH
Pada situasi yg lebih asam, pH < 7, reaksi korosi besi akan lebih singkat, sebagaimana reaksi reduksi oksigen dalam situasi asam lebih impulsif yg ditandai dgn berpeluang reduksinya lebih besar dibanding dlm situasi netral ataupun basa.
3. Keberadaan elektrolit
Keberadaan elektrolit seperti garam NaCl pada medium korosi akan mempercepat terjadinya korosi, sebagaimana ion-ion elektrolit membantu menghantarkan elektron-elektron bebas yg terlepas dr reaksi oksidasi di tempat anode pada reaksi reduksi pada kawasan katode.
4. Suhu
Semakin tinggi suhu, makin cepat korosi terjadi. Hal ini sebagaimana laju reaksi kimia berkembangseiring bertambahnya suhu.
5. Galvanic coupling
Bila besi terhubung atau melekat pada logam lain yg kurang reaktif (tidak gampang teroksidasi, memiliki peluang reduksi lebih aktual), maka akan timbul beda berpotensi yg menyebabkan terjadinya fatwa elektron dr besi (anode) ke logam kurang reaktif (katode). Hal ini mengakibatkan besi akan lebih cepat mengalami korosi dibandingkan tanpa keberadaan logam kurang reaktif. Efek ini disebut pula dgn efek galvanic coupling.
Cara Mencegah Korosi pada Besi
1. Menggunakan lapisan pelindung untuk mencegah kontak langsung dgn H2O & O2
Contoh lapisan pelindung yg mampu dipakai, antara lain lapisan cat, lapisan oli & gemuk, lapisan plastik, & pelapisan logam lain, mirip Sn, Zn, & Cr. Pada pelapisan cat & pelapisan plastik, bila cat tergores/terkelupas atau plastik terkelupas, korosi akan mulai terjadi serpihan yg terpapar dgn udara tersebut. Pada pelapisan dgn oli & gemuk, perlu dilakukan pengolesan dengan-cara terpola.
Pada pelapisan timah (tin plating), timah lebih tahan korosi (kurang reaktif) dibanding besi, di mana memiliki potensi reduksi besi lebih negatif (E° Fe = −0,44 V; E° Sn = −0,14 V). Namun, sebagaimana efek galvanic coupling, apabila lapisan timah tergores, maka timah justru akan mempercepat korosi pada besi. Pelapisan timah lazimnya dikerjakan pada kaleng-kaleng kemasan. Pelapisan timah umumnya digunakan pada kaleng-kaleng kemasan dgn tujuan agar kaleng-kaleng bekas cepat rusak & hancur.
Pada pelapisan zink (galvanisasi), zink lebih reaktif dibanding besi (E° Fe = −0,44 V; E° Sn = −0,76 V). Berbeda dgn timah, bila lapisannnya tak utuh, zink masih mampu melindungi besi dr korosi. Hal ini terjadi sebagaimana terbentuknya sel elektrokimia dgn zink selaku anode yg teroksidasi & besi sebagai katode. Mekanisme pemberian ini disebut dukungan katode. Pelapisan zink biasanya dipakai pada besi penopang konstruksi & pipa besi.
Pada pelapisan kromium (chrome plating), kromium lebih reaktif dibanding besi (E° Fe = −0,44 V; E° Cr = −0,74 V). Sama seperti zink, mekanisme pinjaman katode pula terjadi pada pelapisan kromium meskipun ada lapisan kromium yg rusak. Pelapisan kromium lazimnya dipakai pada ketel, setang, & bemper kendaraan beroda empat.
2. Menggunakan sumbangan katode
a. Menggunakan logam lain yg lebih reaktif sebagai anode korban
Logam lain yg lebih reaktif dr besi, mirip Zn, Cr, Al, & Mg, akan berfungsi sebagai anode korban yg menyuplai elektron yg digunakan untuk mereduksi oksigen pada katode besi. Metode dukungan katode ini dapat dikerjakan dgn pelapisan mirip pada galvanisasi & chrome plating ataupun dgn cuma menghubungkan logam anode korban dgn besi. Sebagai acuan, pipa besi yg ditanam di bawah tanah & badan kapal laut umumnya dihubungkan dgn batang magnesium. Magnesium akan berfungsi selaku anode korban & besi menjadi katode yg terlindungi dr korosi (E° Fe = −0,44 V; E° Cr = −2,37 V). Batang magnesium tersebut mesti diganti dengan-cara bersiklus.
Perlindungan pipa besi dgn anode korban Mg
(Sumber: Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education)
b. Menyuplai listrik dr luar
Untuk melindungi tangki besi bawah tanah pula mampu digunakan anode inert seperti grafit yg dihubungkan dgn sumber listrik. Elektron dr sumber listrik akan mengalir ke anode, lalu oksidasi yg terjadi di anode akan melepas elektron yg akan mengalir menuju katode tangki besi lewat elektrolit tanah.
Contoh Soal
Berikut ini logam yg dapat digunakan untuk dukungan katode dlm menangkal korosi besi, kecuali…
a. magnesium
b. kromium
c. timah
d. aluminium
e. zink
Jawab:
c. timah
Timah adalah satu-satunya logam yg kurang reaktif dibanding besi, sehingga tak mampu memberikan derma katode, namun mengaibatkan terjadinya efek galvanic coupling.
Korosi – Referensi
Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2008. Kimia Sekolah Menengan Atas & MA untuk Kelas XII Jilid 3. Jakarta: Esis
McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.
Petrucci, Ralph H. et al. 2017. General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.
Purba, Michael. 2007. Kimia 3B untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga
Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education
Artikel: Korosi – Pengertian, Faktor Penyebab, Cara Mencegah, Proses Terjadinya
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia FMIPA UI
Materi Sosiologiku.com yang lain: