Korosi

Pengertian Korosi

Korosi adalah peristiwa perusakan logam oleh karena terjadinya reaksi kimia antara logam dengan zat-zat di lingkungannya membentuk senyawa yang tak dikehendaki.
Contoh peristiwa korosi antara lain karat pada besi, pudarnya warna mengkilap pada perak, dan munculnya warna kehijauan pada tembaga. Reaksi kimia yang 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 dapat dibagi menjadi dua reaksi redoks terpisah, antara lain:

Proses hilangnya besi

Bagian besi yang hilang umumnya adalah bagian besi yang mengalami kontak dengan air. Bagian ini disebut daerah anode, sebagaimana reaksi oksidasi besi terjadi:


.


Ketika atom-atom Fe kehilangan elektron, terbentuklah cekungan di bagian hilangnya besi tersebut. Selanjutnya, elektron-elektron yang terlepas tersebut akan mengalir ke bagian dengan konsentrasi oksigen tinggi yang umumnya terletak di tepi tetesan air tempat terbentuknya cekungan. Bagian ini disebut daerah katode, di mana elektron yang terlepas dari atom besi mereduksi O₂:


.

atau

.




Pada umumnya, reaksi reduksi yang terjadi adalah reaksi reduksi oksigen dengan H⁺, sebagaimana medium terjadinya korosi cenderung bersifat asam dan reaksi reduksi dalam suasana asam cenderung lebih spontan, sebagaimana potensial reduksinya lebih besar (+1,23 V). Ion H⁺ berasal dari asam H₂CO₃ yang terbentuk dari reaksi pelarutan karbon dioksida dalam uap air di udara.
Jadi, keseluruhan reaksi hilangnya besi, tanpa reaksi pembentukan karat, yaitu:


.

Proses pembentukan karat

Karat besi, Fe₂O₃∙nH₂O yang merupakan senyawa padatan yang berwarna coklat kemerahan, terbentuk pada reaksi redoks yang berbeda dengan reaksi sebelumnya. Ion-ion Fe²⁺ yang terbentuk pada daerah anode terdispersi dalam air dan bereaksi dengan O₂ membentuk Fe³⁺ dalam karat. Keseluruhan reaksi pada proses ini adalah:



 Secara keseluruhan, jika persamaan reaksi hilangnya besi dengan 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 yang Mempengaruhi)

1. Konsentrasi H₂O dan O₂

Dalam kondisi kelembaban yang lebih tinggi, besi akan lebih cepat berkarat. Selain itu, dalam air yang kadar oksigen terlarutnya lebih tinggi, perkaratan juga akan lebih cepat. Hal ini sebagaimana air dan oksigen masing-masing berperan sebagai medium terjadinya korosi dan agen pengoksidasi besi.

2. pH

Pada suasana yang lebih asam, pH < 7, reaksi korosi besi akan lebih cepat, sebagaimana reaksi reduksi oksigen dalam suasana asam lebih spontan yang ditandai dengan potensial reduksinya lebih besar dibanding dalam suasana 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 yang terlepas dari reaksi oksidasi di daerah anode kepada reaksi reduksi pada daerah katode.

4. Suhu

Semakin tinggi suhu, semakin cepat korosi terjadi. Hal ini sebagaimana laju reaksi kimia meningkat seiring bertambahnya suhu.

5. Galvanic coupling

Bila besi terhubung atau menempel pada logam lain yang kurang reaktif (tidak mudah teroksidasi, potensial reduksi lebih positif), maka akan timbul beda potensial yang menyebabkan terjadinya aliran elektron dari besi (anode) ke logam kurang reaktif (katode). Hal ini menyebabkan besi akan lebih cepat mengalami korosi dibandingkan tanpa keberadaan logam kurang reaktif. Efek ini disebut juga dengan efek galvanic coupling.

Cara Mencegah Korosi pada Besi

1. Menggunakan lapisan pelindung untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O dan O₂

Contoh lapisan pelindung yang dapat digunakan, antara lain lapisan cat, lapisan oli dan gemuk, lapisan plastik, dan pelapisan logam lain, seperti Sn, Zn, dan Cr. Pada pelapisan cat dan pelapisan plastik, bila cat tergores/terkelupas atau plastik terkelupas, korosi akan mulai terjadi bagian yang terpapar dengan udara tersebut. Pada pelapisan dengan oli dan gemuk, perlu dilakukan pengolesan secara berkala.

Pada pelapisan timah (tin plating), timah lebih tahan korosi (kurang reaktif) dibanding besi, di mana potensial 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 umumnya dilakukan pada kaleng-kaleng kemasan. Pelapisan timah umumnya digunakan pada kaleng-kaleng kemasan dengan tujuan agar kaleng-kaleng bekas cepat rusak dan hancur.

Pada pelapisan zink (galvanisasi), zink lebih reaktif dibanding besi (E° Fe = −0,44 V; E° Sn = −0,76 V). Berbeda dengan timah, bila lapisannnya tidak utuh, zink masih dapat melindungi besi dari korosi. Hal ini terjadi sebagaimana terbentuknya sel elektrokimia dengan zink sebagai anode yang teroksidasi dan besi sebagai katode. Mekanisme perlindungan ini disebut perlindungan katode. Pelapisan zink umumnya digunakan pada besi penopang konstruksi dan 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 perlindungan katode juga terjadi pada pelapisan kromium meskipun ada lapisan kromium yang rusak. Pelapisan kromium umumnya digunakan pada ketel, setang, dan bemper mobil.

2. Menggunakan perlindungan katode

a. Menggunakan logam lain yang lebih reaktif sebagai anode korban

Logam lain yang lebih reaktif dari besi, seperti Zn, Cr, Al, dan Mg, akan berfungsi sebagai anode korban yang menyuplai elektron yang digunakan untuk mereduksi oksigen pada katode besi. Metode perlindungan katode ini dapat dilakukan dengan pelapisan seperti pada galvanisasi dan chrome plating ataupun dengan hanya menghubungkan logam anode korban dengan besi. Sebagai contoh, pipa besi yang ditanam di bawah tanah dan badan kapal laut umumnya dihubungkan dengan batang magnesium. Magnesium akan berfungsi sebagai anode korban dan besi menjadi katode yang terlindungi dari korosi (E° Fe = −0,44 V; E° Cr = −2,37 V). Batang magnesium tersebut harus diganti secara berkala.

Perlindungan pipa besi dengan 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 dari luar

Untuk melindungi tangki besi bawah tanah juga dapat digunakan anode inert seperti grafit yang dihubungkan dengan sumber listrik. Elektron dari sumber listrik akan mengalir ke anode, lalu oksidasi yang terjadi di anode akan melepas elektron yang akan mengalir menuju katode tangki besi melalui elektrolit tanah.

Contoh Soal

Berikut ini logam yang dapat digunakan untuk perlindungan katode dalam mencegah korosi besi, kecuali…
a. magnesium
b. kromium
c. timah
d. aluminium
e. zink
Jawab:
c. timah
Timah adalah satu-satunya logam yang kurang reaktif dibanding besi, sehingga tidak dapat memberikan perlindungan katode, namun mengaibatkan terjadinya efek galvanic coupling.

DOWNLOAD