Korosi dalam ilmu kimia

Mekanisme / Proses Terjadinya Korosi pada
Besi
Oleh karena besi merupakan bahan utama untuk
berbagai konstruksi maka pengendalian korosi
menjadi sangat penting. Untuk dapat
mengendalikan korosi tentu harus memahami
bagaimana mekanisme korosi pada besi. Korosi
tergolong proses elektrokimia.
Besi memiliki permukaan tidak halus akibat
komposisi yang tidak sempurna, juga akibat
perbedaan tegangan permukaan yang menimbulkan
potensial pada daerah tertentu lebih tinggi dari
daerah lainnya. Pada daerah anodik (daerah
permukaan yang bersentuhan dengan air) terjadi
pelarutan atom-atom besi disertai pelepasan
elektron membentuk ion Fe2+ yang larut dalam air.
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e –
Elektron yang dilepaskan mengalir melalui besi,
sebagaimana elektron mengalir melalui rangkaian
luar pada sel volta menuju daerah katodik hingga
terjadi reduksi gas oksigen dari udara:
O2(g) + 2H2O(g) + 2e – → 4OH– (aq)
Ion Fe2+ yang larut dalam tetesan air bergerak
menuju daerah katodik, sebagaimana ion-ion
melewati jembatan garam dalam sel volta dan
bereaksi dengan ion-ion OH – membentuk Fe(OH)
2 . Fe(OH) 2 yang terbentuk dioksidasi oleh oksigen
membentuk karat.
Fe2+ (aq) + 4OH – (aq) → Fe(OH) 2 (s)
2Fe(OH)2 (s) + O2(g) → Fe2O3.nH 2O(s)
Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai
berikut (lihat mekanisme pada Gambar 2) :
4Fe(s) + 3O2(g) + n H 2O(l ) → 2Fe 2O3.nH 2O(s)
Karat
Akibat adanya migrasi ion dan elektron, karat sering
terbentuk pada daerah yang agak jauh dari
permukaan besi yang terkorosi (lubang). Warna
pada karat beragam mulai dari warna kuning hingga
cokelat merah bahkan sampai berwarna hitam.
Warna ini bergantung pada jumlah
molekul H2 O yang terikat pada karat.
Pengendalian / Cara Pencegahan Korosi
Korosi logam tidak dapat dicegah, tetapi dapat
dikendalikan seminimal mungkin. Ada tiga metode
umum untuk mengendalikan korosi, yaitu pelapisan
(coating), proteksi katodik, dan penambahan zat
inhibitor korosi.
a. Metode Pelapisan (Coating)
Metode pelapisan adalah suatu upaya
mengendalikan korosi dengan menerapkan suatu
lapisan pada permukaan logam besi. Misalnya,
dengan pengecatan atau penyepuhan logam.
Penyepuhan besi biasanya menggunakan logam
krom atau timah. Kedua logam ini dapat
membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap
karat (pasivasi) sehingga besi terlindung dari
korosi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan film
permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang
tahan terhadap korosi sehingga dapat mencegah
korosi lebih lanjut.
Logam seng juga digunakan untuk melapisi besi
(galvanisir), tetapi seng tidak membentuk lapisan
oksida seperti pada krom atau timah, melainkan
berkorban demi besi. Seng adalah logam yang lebih
reaktif dari besi, seperti dapat dilihat dari potensial
setengah reaksi oksidasinya:
Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2e – E o = –0,44 V
Fe(s) → Fe 2+ (g) + 2e – E o = –0,76 V
Oleh karena itu, seng akan terkorosi terlebih dahulu
daripada besi. Jika pelapis seng habis maka besi
akan terkorosi bahkan lebih cepat dari keadaan
normal (tanpa seng). Paduan logam juga
merupakan metode untuk mengendalikan korosi.
Baja stainless steel terdiri atas baja karbon yang
mengandung sejumlah kecil krom dan nikel. Kedua
logam tersebut membentuk lapisan oksida yang
mengubah potensial reduksi baja menyerupai sifat
logam mulia sehingga tidak terkorosi.
b. Proteksi Katodik
Proteksi katodik adalah metode yang sering
diterapkan untuk mengendalikan korosi besi yang
dipendam dalam tanah, seperti pipa ledeng, pipa
pertamina, dan tanki penyimpan BBM. Logam
reaktif seperti magnesium dihubungkan dengan
pipa besi. Oleh karena logam Mg merupakan
reduktor yang lebih reaktif dari besi, Mg akan
teroksidasi terlebih dahulu. Jika semua logam Mg
sudah menjadi oksida maka besi akan terkorosi.
Penambahan Inhibitor
Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke
dalam suatu lingkungan korosif dengan kadar
sangat kecil (ukuran ppm) guna mengendalikan
korosi. Inhibitor korosi dapat dikelompokkan
berdasarkan mekanisme pengendaliannya, yaitu
inhibitor anodik, inhibitor katodik, inhibitor
campuran, dan inhibitor teradsorpsi.
1) Inhibitor anodik
Inhibitor anodik adalah senyawa kimia yang
mengendalikan korosi dengan cara menghambat
transfer ion-ion logam ke dalam air. Contoh
inhibitor anodik yang banyak digunakan adalah
senyawa kromat dan senyawa molibdat.
2) Inhibitor katodik
Inhibitor katodik adalah senyawa kimia yang
mengendalikan korosi dengan cara menghambat
salah satu tahap dari proses katodik, misalnya
penangkapan gas oksigen (oxygen scavenger) atau
pengikatan ion-ion hidrogen. Contoh inhibitor
katodik adalah hidrazin, tannin, dan garam sulfit.
3) Inhibitor campuran
Inhibitor campuran mengendalikan korosi dengan
cara menghambat proses di katodik dan anodik
secara bersamaan. Pada umumnya inhibitor
komersial berfungsi ganda, yaitu sebagai inhibitor
katodik dan anodik. Contoh inhibitor jenis ini adalah
senyawa silikat, molibdat, dan fosfat.
4) Inhibitor teradsorpsi
Inhibitor teradsorpsi umumnya senyawa organik
yang dapat mengisolasi permukaan logam dari
lingkungan korosif dengan cara membentuk film
tipis yang teradsorpsi pada permukaan logam.
Contoh jenis inhibitor ini adalah
merkaptobenzotiazol dan 1,3,5,7–tetraaza–
adamantane.