Korosi / Perkaratan

Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat yang ada di lingkungannya sehingga menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan. Dalam bahasa sehari-hari dikenal sebagai peristiwa perkaratan logam. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.

 

1. Korosi Besi

Besi merupakan logam yang mudah berkarat sehingga dapat menimbulkan kerugian yang sangat banyak. Apabila besi telah berkarat maka besi akan berubah warna menjadi coklat-merah dengan rumus kimia Fe₂O₃ xH₂O.

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan atau mempercepat terjadinya korosi, antara lain:

a. Keaktifan logam sendiri

Makin aktif logam (makin negatif harga potensial elektrodenya), makin mudah berkarat Akan tetapi, beberapa logam seperti seng (Zn) dan aluminium (Al), yang sebenarnya lebih aktif daripada besi, ternyata tahan karat. Hal ini disebabkan karat pada logam aluminium dan seng melekat kuat pada permukaan sehingga merupakan lapisan tipis yang dapat melindungi bagian bawahnya terhadap korosi selanjutnya. Lain halnya dengan karat besi yang sangat berpori dan selalu mengelupas sehingga menyebabkan permukaannya selalu terbuka dan berkarat sampai tuntas.

Logam-logam mulia atau setengah mulia mempunyai potensial elektrode yang bertanda positif, berarti sukar teroksidasi dan sukar berkarat.

b. Adanya oksigen dan air

Adanya oksigen dan air dapat mempercepat terjadinya korosi. Oleh karena itu, untuk menghindarkan kontak dengan air maka besi disimpan di tempat yang kering (jangan lembab) dan diberi salut dengan oli.

c. Tingkat keasaman

Di daerah industri atau daerah-daerah yang tingkat keasamaan tinggi, udara yang banyak mengandung oksida asam seperti CO₂ dan SO₂ dapat larut dalam air membentuk larutan H₂CO₃, dan H₂SO₄, pada permukaan logam (sel volta mini pada logam). Akibatnya, proses perkaratan besi akan dipercepat.

d. Kontak dengan elektrolit

Kontak dengan elektrolit dapat mempercepat perkaratan karena elektrolit dapat memberi pengaruh seperti peranan jembatan garam pada sel volta.

e. Adanya pengantar atau kontak dengan logam lain yang kurang aktif, serta keadaan logam seperti kerapatan atau kasar/halus permukaan

Pengantar atau kontak dengan logam lain yang berbeda potensialnya akan mendorong berlangsungnya reaksi redoks.

misalnya: Logam untuk komersil biasanya dibuat tidak murni, seperti besi dan baja yang banyak mengandung karbon. Karbon ini bukannya tersebar tidak merata dalam besi dan baja, melainkan tertumpuk pada bagian-bagian tertentu. Akibatnya. timbul potensial listrik antara atom-atom logam dengan atom-atom zat yang dicampurkan (dalam hal ini karbon) sehingga mudah terjadi perkaratan. 

Proses perkaratan besi termasuk proses elektrokimia, di mana logam besi yang teroksidasibertindak sebagai anode dan oksigen yang terlarut dalam air yang berada pada permukaanbesi bertindak sebagai katode.

Anode         : Fe(s) ® Fe²⁺(aq) + 2e

Katode        : O₂(g) +2H₂O(l) + 4e ® 4OH‑(aq)

atau

  O₂(g) + 4H⁺(aq) +4e ® 2H₂O(l)

Reaksi         : 2Fe(s) + O₂(g) + 4H⁺(aq) ® 2Fe²⁺(aq) + 2H₂O(l)

Ion Fe²⁺ yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion Fe³⁺ yang kemudian membentuk senyawa oksidasi terhidrasi, Fe₂O₃.xH₂O, yaitu karat besi. Mengenai bagian besi yang bertindak sebagai katode tergantung dari berbagai faktor, seperti zat pengotor, perbedaan kerapatan logam, dan lain sebagainya.

2. Kerugian Korosi

Besi yang terkena korosi akan bersifat rapuh dan keropos sehingga tidak ada kekuatan. Hal ini sangat berbahaya, bayangkan apa yang akan terjadi seandainya besi tersebut digunakan sebagaipondasi bangunan atau jembatan. Selain itu, besi yang terkorosi juga berbahaya bagi kesehatan,terutama bila besi semacam itu digunakan sebagai alat-alat masak, alat-alat industri makanan,atau farmasi. Oleh karena itu, usaha pencegahan korosi perlu dilakukan.

3. Pencegahan Korosi

Pencegahan korosi dapat dilakukan dengan berbagai cara, yang intinya mencegah agar besitidak bersinggungan dengan udara dan air, antara lain:

a.  Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Apabila salah satu dari dua unsur itu tidak adamaka tidak terjadi korosi. Oleh karena itu, korosi dapat dicegah dengan:

(1)  Pengecatan

Melapisi besi dengan cat mempunyai fungsi sebagai pelindung dan keindahan. Akantetapi, cat hanya melindungi besi selama lapisan masih utuh. Bila cat itu tergores, ber-lubang, atau terkelupas hingga besinya terlihat maka proses perkaratan akan terbentuk.

(2)  Melapisi besi dengan logam lain

Untuk melindungi besi terhadap korosi dengan cara melapisi besi dengan logam lainmaka harus diperhatikan harga potensial reduksi (E^o) dari logam yang akan dilindungi (besi) dan logam pelindung. Logam yang baik sebagai pelindung harus mempunyai E^o lebih kecil daripada E^o besi. Sebab bila terjadi goresan pada logam pelindung makalogam pelindung akan menjadi anode pada "sel volta mini" yang terjadi sehingga logam besi tidak akan teroksidasi selama logam pelindung masih ada. Jadi, untuk melindung besi ( E^o = 0,44 volt) lebih baik menggunakan pelapis seng (E^o = -0,76 volt) dari pada pelapis timah (E^o = -0,14 volt).

Contoh

1.   Besi dilapisi seng (Zn) atau krom (Cr)

Misalkan terjadi goresan atau terkelupasnya logam pelindung (Zn/Cr) hingga kedua logam akan muncul di permukaan. Dengan adanya uap air, gas oksigen dan gas CO₂ di udara, serta partikel-partikel lainnya, terjadilah sel volta mini dengan Zn/Cr menjadi anode dan Fe sebagai katode karena E^o Zn /Cr lebih kecil daripada E° Fe, sehingga Zn/Cr akan teroksidasi lebih dahulu maka korosi tidak terjadi.

Anode      : Zn(s) ® Zn²⁺(aq) + 2e

Katode     : O2(g) + 4H⁺(aq) + 4e ® 2H₂O(l)

Pelapisan besi dengan seng disebut proses galvanisasi.

 

2.   Besi dilapisi dengan timah (Sn) atau tembaga (Cu)

Misalkan terjadi goresan atau terkelupasnya logam pelindung (Sn/Cu) hingga kedua logam akan muncul di permukaan. Dengan adanya uap air, gas oksigen dan gas CO₂ di udara, serta partikel-partikel lainnya maka terjadilah sel volta mini dengan Fe menjadi anode dan Sn/Cu sebagai katode karena E° Fe lebih kecil daripada E^o Sn/Cu, sehingga Fe akan teroksidasi lebih dahulu dan proses korosi terjadi.

Anode      : Fe(s) ® Fe²⁺(aq) + 2e

Katode     : O₂(g) +4H⁺(aq) ® H₂O(l)

Prinsip ini digunakan pada pembuatan kaleng. Kaleng adalah besi yang dilapisi dengantimah (Sn). Timah akan mempercepat korosi pada kaleng-kaleng bekas sehinggalebih cepat hancur.

 

b.  Memberi perlindungan katode atau pengorbanan anode

Perlindungan terhadap besi dilakukan dengan menghubungkannya dengan logam yang lebih aktif (mempunyai E° lebih negatif) sehingga membentuk sel elektrokimia (sel volta raksasa) dengan besi sebagai katode dan logam lain sebagai anode. Dengan demikian, yang akan teroksidasi adalah logam lain, sedangkan besi hanya berfungsi sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Jadi, besi terlindung karena dijadikan katode, sedangkan logam pelindungnya dikorbankan. Perlindungan katode banyak digunakan untuk melindungi:

(1)  Pipa bawah tanah: pipa tersebut dihubungkan dengan logam magnesium sehingga mag- nesium akan teroksidasi dan perlu diganti secara berkala.

(2)  Menara raksasa, bagian kaki menara dihubungkan dengan lempeng magnesium yang ditanam dalam tanah.

(3)  Baling-baling kapal yang terbuat dari besi yang berada di bawah permukaan air.

 

c.  Pada pembuatan logam dalam industri diusahakan agar zat-zat yang dicampurkan tersebar sehomogen mungkin dalam logam tersebut.