Percobaan I
Korosi Besi
I. Tujuan
·
Mengamati perubahan/pengkaratan besi
·
Mengamati proses oksidasi dan
reduksi yang terjadi pada besi
II. Dasar Teori
Korosi merupakan proses degradasi,
deteorisasi, pengrusakan material yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan
sekelilingnya. Adapun prosesnya yakni merupakan reaksi redoks antara suatu
logam dengan berbagai zat disekelilingnya tersebut. Dalam bahasa sehari – hari
korosi disebut dengan perkaratan. Kata korosi berasal dari bahasa latin
“Corrodere” yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan. Jadi jelas korosi
dikenal sangat merugikan . korosi merupakan proses termodinamika logam dengan
lingkungannya, yang berusaha untuk mencapai kesetimbangan. Sistem ini dikatakan
setimbang apabila logam telah membentuk oksida atau senyawa kimia lain yang
lebih stabil. Pencegahan korosi merupakan salah satu masalah penting dalam ilmu
pengetahuan dan teknologi modern. besi Adalah
salah satu dari jenis banyak logam yang penggunaannya sangat luas dalam
kehidupan sehari – hari. Namun kekurangan dari besi ini adalah sifatnya yang
mudah mengalami korosi. Padahal besi yang telah mengalami korosi akan
kehilangan nilai jual dan fungi komersialnya. Ini tentu saja akan merugikan
sekaligus membahayakan. Berdasarkan dari asumsi tersebut , percobaan ini
difokuskan dalam upaya pencegahan terjadinya peristiwa korosi ini khususnya
pada besi. Selain itu pada percobaan ini akan diketahui logam – logam apa
sajakah yang dapat menghambat terjadinya korosi sesuai dengan sifat – sifat
kimianya.
Besi meruapakan logam yang menempati
urutan kedua yang umum terdapat pada kerak bumi. Besi cukup reaktif, besi bila
dibiarkana di udara terbuka untuk beberapa lamammengalami perubahan warna yang
lazim disebut perkaratan besi, Proses perubahan besi menjadi besi berkaraat
merupakan reksi redoks yang melihat oksigen:
Fe(s) + O2 Fe2O3
Faktor yang berpengaruh terhadap
korosi besi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bersal dari bahan itu sendiri
dan dari lingungan. Factor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan,
bentuk kristal, unsur – unsur kelumitan yang ada dalam bahann, teknik pencampuran
bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi, tingkat pencemaan udara,
suhu kelembaban, keberadaan zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya.
Bahan – bahan korosif ( yang dapat menyababkan korsosi) terdiri atas asam, basa
serta garam, baik dalam bentuk senyawa anorganik maupun organik. Penguapan dan
pelepasan bahan – bahan korosif ke udara dapat mempercepat proses korosi. Udara
dalam ruangan yang terlalu asam atau terlalu basa dapat mempercepat prose
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 organic. 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 indutri umumnya digunakan untuk
sintesa bahan organik, sebagai bahan anti beku di dalam alat alat pendingin,
juga sebagai bahan untuk pembuat pupuk. Bejana – bejana penyimpan ammoniak
harus selalu diperiksa untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan
ini ke udara. Embun pagi saat ini umumnya mengandung a neka partikel aerosol,
debu serta gas – gas asam seperti NOx dan
Sox. Dalam batubara terdapat belerang atau sulfur (S) yang apabilal dibakar
berubah menjadi oksida belerang.
Masalah utama berkaitan dengan
peningkatan penggunaan batu bara adalah dilepaskannya gas polutan sepertioksida
nitroge ( NOx) dan oksida belerang (Sox). Walaupun sebagian besar pusat tenaga
listrik batubara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk
membersihakn partikel – 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 asm sulfat
(H2SO4).
Oleh sebab itu, udara menjadi
terlalu asam dan bersifat korosif dengan terlarutnya gas – gas asam tersebut di
dalam udara. Udara yang asam ini tentu dapat berinteraksi dengan apa saja.,
termasuk komponen – komponen renik di dalam peralatan elektronik. Jika hal itu
terjadi, maka proses korosi tidak dapat dihindari lagi. Korosi yang menyerang
piranti maupun komponen – komponen elekktonika dapat mengakibatkan kerusakan
bahkan kecelakaan. Karena korosi ini maka sifar elektrik komponen – komponen
elektronika dalam computer , televise, video, kalkulator , jam digital dan
sebagainya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan non
konduktor pada komponen elektronik.
Oleh sebab itu, dalam lingkuangn
dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika
renik sampai jembatan baja semakin mudah 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 jiwa.
III. Alat dan
Bahan
Alat :
·
Gelas piala 250ml
·
Cawan Petri
·
Batang pengaduk
·
Penanggas air
·
Pako
Bahan :
·
Larutan NaCl
·
Agar – agar
·
K3(Fe(CN)6)
·
Fenolftalin
·
Larutan HCl
IV. Cara Kerja
1. Disediakan 6
paku yang memiliki jenis yang berbeda ( paku beton, paku payung besar, paku
payung kecil, paku kayu kecil, paku kayu besar, jarum pentul)
2.
Dimasukkan paku – paku tersebut kedalam
cawan petri yang berbeda dengan jenis paku yang berbeda – beda.
3. kemudian
dimasukkan agar – agar 1 bungkus yang sebelumnya sudah dipanaskan dengan
aquadest 210 ml menggunakan gelas piala.
4. Dituangkan hasil adonan agar – agar panas sebanyak 35mL
ke dalam masing – masing cawan Petri
hingga menutupi seluruh paku.
5. Ditambahkan
3,6mL K3(Fe(CN)6) ,
HCL, NaCl, NaOH,PP di masing – masing cawan petri.
6. Diamati dan
dicatat apa yang terjadi selama 30 menit, 1 jam, 4 jam dan 3 hari.
IV. Hasil
Pengamatan
a) Agar – agar
( kontrol)
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
1 jam
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
4 jam
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
3 hari
|
korosi coklat
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
b) Agar – agar
+ Fenolftealin ( PP)
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
1 jam
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
4 jam
|
karat coklat
|
tetap
|
tetap
|
karat coklat
|
karat coklat
|
karat coklat
|
|
3 hari
|
karat coklat
|
tetap
|
tetap
|
karat coklat
|
karat coklat
|
karat coklat
|
c) Agar – agar
+ K3(Fe(CN)6) 0,5 M
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
korosi biru
|
bercak putih
|
tetap
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
|
1 jam
|
korosi biru
|
bercak putih
|
bercak putih
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
|
4 jam
|
korosi biru
|
bercak putih
|
bercak putih
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
|
3 hari
|
korosi biru
|
bercak putih
|
bercak putih
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
d) Agar – agar
+ NaCl 0,5M
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
1 jam
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
4 jam
|
korosi coklat
|
tetap
|
tetap
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
|
3 hari
|
korosi coklat
|
tetap
|
tetap
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
e) Agar – agar
+ NaOH 0,5M
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
1 jam
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
tetap
|
|
4 jam
|
korosi coklat
|
tetap
|
tetap
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
|
3 hari
|
korosi coklat
|
tetap
|
tetap
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
f) Agar – agar
+ HCl 0,5M
|
waktu
|
jenis paku
|
|||||
|
payung kecil
|
payung besar
|
beton
|
jarum pentul
|
kayu besar
|
kayu kecil
|
|
|
30 menit
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
|
1 jam
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
gelembung
|
|
4 jam
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
korosi biru
|
|
3 hari
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
korosi coklat
|
V. Pembahasan
Untuk melakukan
pengamatan pada korosi besi, diperlukan agar – agar sebagai larutan kontrol
sekaligus berfungsi sebagai media
reduksi dan oksidasi. Sebelum dicampurkan ke larutan lainnya yang kemudian
dimasukkan kedalam cawan petri, agar – agar terlebih dahulu dipanaskan dengan
penangas, agar dapat larut dalam air.Campuran agar – agar dan larutan lainnya
digunakan sebagai media pengamatan pada berbagai kondisi dengan fungsi
tertentu.
Seperti yang
kita lihat pada cara kerja diatas, berbagai macam paku dimasukkan kedalam enam
cawan petri yang berbeda. Kemudian diberikan lima diantaranya larutan PP, K3(Fe(CN)6),
NaCl, NaOH dan HCl pada konsentrasi yang sama yaitu 0,5 M. Konsentrasi yang
sama memudahkan kita untuk melihat perbandingan larutan lebih teliti dan
seimbang.
Setelah diamati
selama 30 menit, agar – agar sebagai indikator atau kontrol, keadaan paku di
dalamnya masih tetap sama seperti semula. Kondisi yang sama juga ditunjukkan
pada cawan petri yang dicampurkan dengan larutan PP, NaCl dan NaOH. Namun
keadaan jauh berbeda dengan paku pada cawan petri yang dicampurkan larutan HCl
dan K3(Fe(CN)6). Keadaan paku pada cawan petri yang
berisi agar – agar + HCl yaitu terdapat gelembung – gelembung dipermukaan paku.
Hal ini menunjukkan bahwa paku – paku ( Fe ) tersebut telah teroksidasi dengan
adanya larutan HCl. Sedangkan pada cawan petri yang berisi agar – agar+ K3(Fe(CN)6),
pada sekitar paku terdapat warna biru yang mencolok dan bercak putih pada larutan agar – agar yang menggumpal.
Paku – paku pada larutan ini juga telah mengalami proses oksidasi.
Setelah
pengamatan selama 1 jam, tidak ada perubahan yang cukup signifikan pada paku –
paku yang berada dalam enam cawan petri
tersebut. Keadaan masih tetap sama dengan keadaan setelah 30 menit pengamatan.
Barulah pada 4 jam kemudian, perubahan mulai terjadi lagi. Pengkaratan warna
coklat terjadi pada hampir semua dalam cawan petri, kecuali pada paku payung
besar dan paku beton. Selang 3 hari kemudian, hasil akhir diperoleh pengkaratan
yang paling parah terjadi pada cawan petri yang berisi agar – agar+ HCl.
Seperti yang kita ketahui bahwa HCl bersifat asam yang berarti korosif terhadap
logam, sehingga wajar jika paku yang berada dalam HCl yang memiliki tingkat
korosi yang paling terparah dari larutan yang lainnya.
Adapun tujuan
digunakannya larutan – larutan tersebut, NaCl berfungsi sebagai jembatan garam, PP untuk
menunjukkan tempat terjadinya reaksi reduksi, K3Fe(CN)6 berfungsi untuk
menunjukkan tempat dimana Fe teroksidasi, NaOH berfungsi sebagai indikator
keadaan basa dan HCl sebagai indikator keadaan asam.
Seperti yang
kita ketahui dalam dasar teori bahwa korosi merupakan reaksi redoks. Disebut
sebagai reaksi redoks karena Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana
logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi. Karat logam
umumnya berupa oksida atau karbonat. Karat pada besi berupa zat yang berwarna
cokelat-merah dengan rumus kimia Fe2O3·xH2O. Oksida besi (karat) dapat
mengelupas, sehingga secara bertahap permukaan yang baru terbuka itu mengalami
korosi. Proses terjadinya korosi besi secara keseluruhan merupakan proses
elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi sebagai anode, di
mana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e–
Elektron yang dibebaskan dalam oksidasi akan mengalir ke bagian
lain untuk mereduksi oksigen.
O2(g)
+ 2 H2O(l) + 4e– 4 OH–(l)
Ion besi(II) yang terbentuk pada anode akan teroksidasi membentuk
besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi Fe2O3·xH2O
yang disebut karat.
Sedangkan, korosi
warna biru yang diperoleh sebelum pengkaratan warna coklat disebabkan oleh
adanya oksidasi oleh Fe. Warna biru merupakan indikator tempat terjadinya
oksidasi. Hampir sama dengan warna biru pada larutan, bercak putih juga
menandakan terjadinya oksidasi. Namun yang teroksidasi bukanlah logam Fe, melainkan
logam yang melapisi permukaan paku tersebut. Ini mengapa hanya paku payung
besar dan paku beton yang terdapat bercak putih, karena hanya dua paku tersebut
yang dilapisi oleh logam lain dipermukaannya.
Pada NaCl yang
berfungsi sebagai jembatan garam, terjadi pembentukan anoda dan katoda jika
terdapat pada logam (dalam hal ini pada paku – paku dalam percobaan diatas).
Proses pengkorosian itu terjadi pada beberapa proses yaitu:
Pertama-tama besi mengalami oksidasi;
Fe → Fe2+ + 2e E0 = 0.44 V
dilanjutkan dengan reduksi gas Oksigen;
O2 + 2 H2O + 4e → 4OH- E0 = 0.40 V
Kedua reaksi menghasilkan potensial reaksi yang positif (E = 0.84
V) menunjukan bahwa reaksi ini dapat terjadi. Jika proses ini dalam suasana
asam maka, proses oksidasinya adalah
O2 + 4 H+ + 4e → 2 H2O E0 = 1.23 V
dan potensial reaksinya semakin besar yaitu:
E = (0.44 + 1.23) = 1.63 Volt.
Pada PP yang berfungsi sebagai penunjuk tempat
terjadinya reduksi dan oksidasi dari H2O. H2O tereduksi menghasilkan ion OH-
yang dapat berinteraksi dengan penofthalein membentuk warna merah muda.
VI. Daftar Pustaka
Chalid,Sri Yadial.2007.Penuntun Praktikum Kimia Anorganik.Jakarta : Fakultas
Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Oxtoby, D. W., Gillis, H. P. dan
Nachtrieb, N. H., 1999, Kimia Modern, Erlangga : Jakarta
Lampiran :
a. Untuk melihat simulasi korosi besi silahkan klik link
dibawah ini :
b. Pertanyaan :
1. Apa tanda-tanda telah terjadi
reaksi redoks pada percobaan ini?
Jawab: :
Reaksi redoks ini terjadi dengan terbentuknya warna biru pada permukaan agar – agar yang menggumpal , bercak putih dan warna coklat kemerahan pada paku.
Reaksi redoks ini terjadi dengan terbentuknya warna biru pada permukaan agar – agar yang menggumpal , bercak putih dan warna coklat kemerahan pada paku.
2. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi!
Jawab :
Anoda: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e
Katoda: 2H2O(l) + 2e → H2 (g) + 2OH- (aq)
Jawab :
Anoda: Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e
Katoda: 2H2O(l) + 2e → H2 (g) + 2OH- (aq)
3. Sebutkan reagen-reagen apa saja yang dapat meleburkan logam Fe?
Jawab :
H2SO4, HNO3, HCL
4. Senyawa apa saja yang terdapat pada besi komersil ?
Jawab :
Besi komersial merupakan campuran
besi dan karbon 1.67%, serta mangan(Mn), tembaga(Cu), silicon(Si), belerang(S).
c. Gambar percobaan setelah 3 hari
 |
| agar - agar |
 |
|
Agar – agar +
Fenolftealin ( PP)
|
 |
|
Agar – agar + K3(Fe(CN)6)
|
 |
|
Agar – agar +
NaCl
|
0 komentar:
Posting Komentar