Materi Kimia Tentang Korosi

KOROSI

A.   PENGERTIAN KOROSI

Kata korosi berasal dari bahasa latin “corrodere” yang artinya pengrusakan logam atau perkaratan. Korosi adalah peristiwa rusaknya logam karena reaksi dengan lingkungannya. Definisi lainnya adalah korosi merupakan rusaknya logam karena adanya zat penyebab korosi, korosi adalah fenomena elektrokimia dan hanya menyerang logam. Dalam bahasa sehari-hari korosi disebut dengan perkaratan.

Korosi atau perkaratan adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungan yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tak dikehendaki. Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori.

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. Berbeda dengan aluminium, hasil korosi berupa Al2O3 membentuk lapisan yang melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya.

B. FAKTOR-FAKTOR YANG  MENYEBABKAN TERJADINYA KOROSI

1. Uap air

Dilihat dari reaksi yang terjadi pada korosi, air merupakan salah satu faktor penting untuk berlangsungnya proses korosi. Udara yang banyak mengandung uap air (lembab) akan mempercepat berlangsungnya proses korosi.

2. Oksigen

Udara yang banyak mengandung gas oksigen akan menyebabkan terjadinya korosi. Korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O).  Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak merata dalam logam tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (C).

Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. Semakin banyak jumlah O2 dan H2O yang mengalami kontak dengan permukaan logam, maka semakin cepat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut.

3. Larutan Garam

Elektrolit (asam atau garam) merupakan media yang baik untuk melangsungkan transfer muatan. Air hujan banyak mengandung asam, dan air laut banyak mengandung garam, maka air hujan dan air laut merupakan korosi yang utama.

4. Permukaan logam

Permukaan logam yang tidak rata memudahkan terjadinya kutub-kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagai anode dan katode. Permukaan logam yang licin dan bersih akan menyebabkan korosi sukar terjadi, sebab sukar terjadi kutub-kutub yang akan bertindak sebagai anode dan katode.

5. Keberadaan zat pengotor

Zat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat.

6. Kontak dengan elektrolit

Keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapat melakukan laju aliran elektron sehingga korosi meningkat.

7. Temperatur

Temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks semakin besar. Dengan demikian laju korosi pada logam semakin meningkat. Efek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor).

8. Tingkat keasaman (pH)

Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu:

                       2H+(aq) + 2e- → H2

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi pada permukaan logam semakin besar.

9.  Metalurgi

·      Permukaan logam.

Permukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi.Permukaan logam yang kasar cenderung mengalami korosi.

·      Efek galvanic coupling

Kemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yakni timbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode.

10.  Mikroba

Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida.

C.       BENTUK-BENTUK KOROSI

1.  Korosi Merata (Uniform Attack) : Yaitu korosi yang terjadi pada permukaan logam yang berbentuk pengikisan permukaan logam secara merata sehingga ketebalan logam berkurang sebagai akibat permukaan terkonvensi oleh produk karat yang biasanya terjadi pada peralatan-peralatan terbuka, misalnya permukaan luar pipa.

2.   Korosi Galvanik (Galvanic corrosion) : Bentuk korosi ini terjadi bila dua (atau lebih) logam yang berbeda secara listrik berhubungan satu sama lainnya berada dalam lingkungan korosif yang sama. Dalam kasus demikian, logam yang berpotensial paling negatif (dalam keadaan tidak berhubungan) akan terkorosi, sebaliknya logam lain (logam mulia dengan potensial tinggi akan kurang terkorosi). Korosi galvanik cenderung terlokalisir ke arah pembentukan sumuran, dan dalam sistem pipa akan terjadi kebocoran-kebocoran. Ini hanyalah merupakan masalah perencanaan karena dalam pabrik, sistem pipa dan rangka banyak melibatkan pemakaian lebih dari satu macam metal. Oleh karena itu harus diusahakan pemakaian paduan logam yang berbeda-beda, agar tidak sampai menimbulkan masalah korosi.

3.  Korosi Sumuran (Pitting) : Korosi sumuran termasuk korosi setempat dimana daerah kecil dari permukaan metal, terkorosi membentuk sumuran. Biasanya kedalaman sumur lebih besar dari diameternya. Mekanisme terbentuknya korosi sumuran,sangat kompleks dan sulit diduga, sungguhpun demikian ada situasi tertentu dimana korosi sumuran dapat diantisipasi :

· Pada baja karbon yang dilapisi oleh mill scale dibawah kondisi tercelup (air laut) akan terbentuk beda potensial antara mill scale dan baja hingga pecahnya mill scale mengarah pada situasi anode kecil / katoda besar.

· Pada paduan yang mengandalkan pada lapis pasif untuk sifat tahan korosinya seperti stainless steel. Dari segi praktis korosi sumuran terbentuk di dalam air mengandung chloride, oleh karena itu sering terjadi pada kodisi dilingkungan laut.

4. Korosi Erosi : Gerakan air laut, seperti juga fluida lainnya dapat menimbulkan aksi mekanis misalnya erosi (pengikisan). Immpingement attack dan cavitation adalah bentuk extrem dari tipe korosi ini. Korosi erosi cenderung mengarah pada penghilangan lapis protektif dari permukaan metal oleh aksi partikel abrasive yang ada di dalam air. Umumnya laju serangan korosi membesar dengan membesarnya kecepatan. Ada lagi bentuk erosi atau mekanisme lain, misalnya korosi lembaran baja yang terpancang di pantai, dipengaruhi oleh aksi abrasive dari pasir, dibantu oleh aksi pasang/surut atau angin. Pada kasus ini lapis protektif dihilangkan.

5. Impingement Attack : Seperti namanya bentuk serangan terjadi ketika larutan menimpa dengan kecepatan cukup besar pada permukaan metal. Hal ini dapat terjadi pada sistem pipa dimana perubahan arah tiba-tiba dari aliran pada lingkungan dapat mengakibatkan kerusakan bagian lain dari pipa tidak terpengaruh. Bentuk korosi ini akan terjadi pada setiap situasi dimana ada impingement (timpa,bentur,tekan) air yang biasanya mengandung gelembung udara pada kecepatan serendah 1 m/s.

6. Perusakan Cavitasi : Bentuk perusakan korosi ini disebabkan oleh terbentuk dan pecahnya gelembung di dalam air laut, pada permukaan metal. Kondisi pada kecepatan tinggi dan perubahan tekanan cenderung menimbulkan korosi cavitasi. Serangan biasanya terlokalisir dan terjadi di daerah tekanan rendah, air bergejolak (boil) dan terbentuk dari partikel vacumm. Bila air kembali ke tekanan normal, cavity pecah, dengan membebaskan energi. Hal ini mengarah pada perusakan permukaan paduan logam.

7. Korosi Celah (Crevice Corrosion) : Korosi ini terbentuk apabila terbentuk celah antara dua permukaan dengan bagian dalam celah lebih anodic dari permukaan luar. Pada dasarnya korosi celah timbul dari formasi differensial aeration cell, dimana metal yang terexpose di luar crevice lebih katodic terhadap metal di dalam celah. Arus katodic yang besar bekerja pada daerah anodic yang kecil menghasilkan serangan korosi  yang intensif. 

D.  CARA-CARA PENCEGAHAN KOROSI

Korosi menimbulkan banyak kerugian Karena menguraikan umur berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel).akan tetapi, proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi.

Adapun Cara-cara pencegahan korosi besi yakni sebagai  berikut :

1.    Pengecetan. Jembatan, pagar dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.

2.    Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.

3.    Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.

4.    Tin Plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah (Eº Fe = -0,44 volt; Eº Sn = -0,44 volt). Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.

5.    Galvanisasi (pelapisan dengan zink). Pipa besi, tiang telpon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi. Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.

6.    Chromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Chromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.

7.    Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.