KOROSI BESI

I.      Tujuan

·   Mengamati perubahan/perkaratan besi

·   Mengamati proses oksidasi dan reduksi yang terjadi pada besi

II.      Dasar Teori

            Besi merupakan logam yang menempati urutan kedua dari logam-logam yang umum terdapat pada kerak bumi. Besi cukup reaktif, besi bila dibiarkan di udara terbuka untuk beberapa lama mengalami perubahan warna yang lazim disebut perkaratan besi. Proses perubahan besi menjadi besi berkarat merupakan reaksi redoks yang melibatkan oksigen :

Korosi atau perkaratan logam merupakan proses oksidasi sebuah logam dengan udara atau elektrolit lainnya, dimana udara atau elektrolit akan mengami reduksi, sehingga proses korosi merupakan proses elektrokimia. Korosi dapat terjadi oleh air yang mengandung garam, karena logam akan bereaksi secara elektrokimia dalam larutan garam (elektrolit). Pada proses elektrokimianya akan terbentuk anoda dan katoda pada sebatang logam.Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. Bahan-bahan korosif (yang dapat menyebabkan korosi) terdiri atas asam, basa serta garam, baik dalam bentuk senyawa an-organik maupun organik. Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif ke udara dapat mempercepat proses korosi. Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mempercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut.

Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektrodalainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida.

III.      Alat dan Bahan

Alat :

• Gelas piala 250 mL
• Cawan petri
• Paku beton ukuran sama besar
• Stopwatch

Bahan:

• Larutan NaCl 0,5 M
• Agar-agar berwarna putih
• Fenolftalein
• K₃(Fe(CN)₆) 0,5 M
• NaOH 0,5 M
• HCl 0,5 M
• Alumunium

·   Aquadest

IV.      Cara Kerja

 

V.      Hasil Pengamatan

Tabel Perlakuan Terhadap Paku Beton Berukuran Sama

Waktu	Agar-agar (kontrol)	Kontrol +Fenolftalein  (PP)	Kontrol + K3(Fe(CN)6) 0,5 M	Kontrol+ NaCl 0,5M	Kontrol + NaOH 0,5 M	Kontrol + HCl 0,5 M
30 menit	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Beberapa bagian agar-agar berubah berwarna pink  dan telah mengeras	§Paku sedikit korosi §Beberapa bagian agar-agar berubah berwarna biru kehijauan  dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan belum mengeras	§Paku sangat sedikit korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras
1 jam	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Beberapa bagian agar-agar berubah berwarna pink  dan telah mengeras	§Permukaan paku sudah korosi §Agar-agar berubah berwarna biru kehijauan  dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan belum mengeras	§Permukaan paku sedikit korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras
2 jam	§Paku belum korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku sangat sedikit korosi §Beberapa bagian agar-agar berubah berwarna pink  dan telah mengeras	§Paku sudah korosi seluruhnya §Agar-agar berubah berwarna biru kehijauan  dan telah mengeras	§Paku sedikit korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku sedikit korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku sudah  korosi sebagian §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras
24 jam	§Paku sangat sedikit korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku sedikit korosi §Beberapa bagian agar-agar berubah warna putih  dan telah mengeras	§Paku sangat korosi seluruhnya §Agar-agar berubah berwarna biru kehijauan  dan telah mengeras	§Paku sudah korosi §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku korosi sebagian §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras	§Paku sudah  korosi seluruhnya §Warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras

Urutan terjadinya tingkat korosi pada paku beton dengan berbagai perlakuan :

Kontrol+K₃(Fe(CN)₆)>Kontrol+HCl>Kontrol+NaCl>Kontrol+NaOH>Kontrol+PP>Kontrol

VI.      Pembahasan

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan proses korosi besi dengan menggunakan paku beton dengan ukuran sama besar yang diberikan berbagai perlakuan dengan tujuan mengamati perubahan atau perkaratan besi serta mengamati proses oksidasi dan reduksi yang terjadi pada besi. Perlakuan yang diberikan terhadap paku beton ini diantaranya dicelupkan kedalam agar-agar sebagai kontrol, dicelupkan kedalam Fenolftalein, NaOH 0,5, NaCl 0,5 M, K₃(Fe(CN)₆) 0,5 M, dan HCl 0,5 M dengan pengamatan selama 30 menit, 1jam, 2 jam, dan 24 jam.

Terlebih dahulu, dipanaskan 210 mL aquadest dalam gelas piala 250 mL sampai mendidih. Lalu ditambahkan satu bungkus agar-agar putih ke dalamnya sambil diaduk hingga larut. Hal ini dikarenakan agar-agar tidak larut dalam air dingin. Agar-agar yang digunakan pada percobaan ini berfungsi sebagai medium indikator, selain itu juga digunakan untuk mengetahui tempat-tempat reaksi anoda dan katoda terjadi.

Setelah mendidih dituangkan agar-agar tersebut kedalam cawan petri yang telah diisi paku beton ukuran sama besar sebanyak 35 mL dimasing-masing cawan petri sampai paku tercelup seluruh permukaannya dengan 3,6 mL Fenolftalein, NaOH 0,5, NaCl 0,5 M, K₃(Fe(CN)₆) 0,5 M, dan HCl 0,5 dimasing-masing cawan petri. Pada cawan pertama yang berisi agar-agar digunakan sebagai kontrol dalam percobaan ini. Cawan kedua berisi kontrol yang ditambahkan fenolftalein. Cawan ketiga berisi kontrol yang ditambahkan K₃(Fe(CN)₆).  Cawan keempat berisi kontrol yang ditambahkan NaCl. Cawan kelima berisi kontrol yang ditambahkan NaOH. Cawan keenam berisi kontrol yang ditambahkan HCl.

Dalam kurun waktu pengamatan selama 30 menit, 1jam, 2 jam dan 24 jam pada cawan pertama yang hanya berisi agar-agar reaksi pengaratan besi berlangsung sangat lama. Korosi yang terjadi sangat sedikit dan warna agar-agar tetap sama dan telah mengeras.  Pada cawan kedua yang berisi Kontrol +Fenolftalein (PP) paku sedikit korosi. Beberapa bagian agar-agar berubah warna merah muda. Warna merah muda pada agar-agar disebabkan adanya PP (fenolftalein) pada adonan agar-agar. Warna ini merupakan suatu indikator yang menunjukkan tempat terjadinya reaksi reduksi  dari H₂O. H₂O tereduksi menghasilkan ion OH^- yang dapat berinteraksi dengan penofthalein membentuk warna merah muda. Warna merah tersebut menunjukkan  terjadinya  reduksi  pada  karat  dan menyebabkan sedikit terjadinya korosi. Pada cawan ketiga yang berisi Kontrol + K₃(Fe(CN)₆) 0,5 M mengalami korosi tercepat dibanding cawan yang lain. Pada agar-agar terbentuk warna biru kehijauan yang dominan dibagian diseluruh permukaan paku. Warna biru ini merupakan kompleks berwarna dari reaksi besi dengan [Fe(CN)₆]⁴⁺. Reaksi ini menandakan bahwa diseluruh permukaan paku terjadi reaksi oksidasi dari Fe menjadi Fe³⁺. Ion Fe³⁺ membentuk kompleks pewarnaan biru prusia saat bereaksi dengan [Fe(CN)₆]⁴⁺. Pada cawan keempat yang kontrol + NaCl. NaCl merupakan larutan elektrolit. Kontak dengan elektrolit dapat mempercepat korosi karena elektrolit memberikan pengaruh, seperti jembatan garam sehingga mobilitas elektron akan makin tinggi dan korosi akan berjalan lebih cepat. Pengaratan yang terbentuk disekitar paku berwarna kuning muda. Warna kuning muda ini menandakan bahwa besi yang terkandung dalam paku dioksidasi menjadi Fe³⁺. Dalam larutan, ion Fe³⁺ berwarna kuning muda. Pada cawan kelima berisi kontrol + NaOH mengalami korosi yang sedikit dan hanya terjadi di sebagian permukaan paku saja. Hal ini karena potensial korosi dalam suasana asam lebih besar dari suasana basa.

 Pada saat pengamatan dalam selang waktu 30 menit hingga 2 jam agar-agar yg berisi NaOH paling lama mengalami pengerasan. Hal ini dikarenakan konsentrasi NaOH yang digunakan tinggi yaitu 15%.

Pada cawan keenam yang berisi kontrol+HCl paku sudah mengalami korosi seluruhnya. Hal ini karena potensial korosi dalam suasana asam lebih besar dari suasana basa sehingga reaksi korosi akan lebih cepat berlangsung dalam lingkungan asam. Selain itu, pada reaksi suasana asam diperoleh hasil karat besi dan ion H⁺ yang mempercepat korosi selanjutnya.

VII.      Kesimpulan

·         Urutan terjadinya tingkat korosi pada paku beton dengan berbagai perlakuan :

Kontrol+K₃(Fe(CN)₆) > Kontrol+HCl > Kontrol+NaCl > Kontrol+NaOH > Kontrol+PP > Kontrol.

·         Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi diantaranya : tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, keadaan logam besi itu sendiri, keaktifan logam, dan kontak dengan logam lain.

·         Fungsi NaCl berfungsi sebagai jembatan garam.

VIII.      Daftar Pustaka

Chalid,Sri Yadial.2007.Penuntun Praktikum Kimia Anorganik.Jakarta : Fakultas Sains dan       

        Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Svehla, G., 1990, Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta : PT.

         Kalman Media Pustaka .

Trethewey, K. R., dan Camberlain, J., 1991, Korosi. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.

http://id.wikipedia.org diakses pada 23 Oktober 2011 pukul 20.56 WIB.

http://www.chem-is-try.org diakses pada 23 Oktober 2011 pukul 21.20 WIB.

http://www.scribd.com diakses pada 23 Oktober 2011 pukul 22.00 WIB.

IX.      Lampiran

 PERTANYAAN

1. Apa tanda-tanda telah terjadi proses redoks pada percobaan ini?

2. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi!

3. Sebutkan reagen-reagen apa saja yang dapat meleburkan logam Fe?

4. Senyawa apa saja yang terdapat pada besi komersial?

Jawaban

1.      Besi berubah menjadi besi (III) oksida yaitu merupakan karat besi

2.      Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e (x2)

            O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e → 2H₂O(l)

            4 Fe²⁺(aq)+ O₂ (g) + (4 + 2x) H₂O(l) → 2 Fe₂O₃x H2O + 8 H⁺(aq)

3.      Reagen yang dapat meleburkan logam Fe adalah K₃Fe(CN)_6, HCl dan NaCl

4.      Besi komersial merupakan campuran besi dan karbon. tambahan unsur Karbon ( C ) sampai dengan 1.67% (maksimal).  Dimana kandungan karbon ( C ) mempengaruhi kekerasan baja, Disamping itu, baja mengandung unsure campuran lain yang disebut paduan, misalnya Mangan ( Mn ), Tembaga (Cu), Silikon ( Si ), Belerang ( S ), dan Posfor ( P )

Foto Praktikum