TUGAS III
PENGARUH ASAM-BASA-GARAM
TERHADAP PERKARATAN LOGAM BESI DAN
CARA PENCEGAHANNYA
I. Tujuan
1.1 Mengetahui pengaruh asam, basa, dan garan terhadap perkatan besi
1.2 Mengetahui cara mencegah perkaratan logam besi
II. Landasan Teori
Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26.Korosi atau yang lebih dikenal dengan perkaratan sering terjadi di kehidupan sehari-hari. Korosi adalah reaksi logam dengan berbagai zat dilingkungannya yang menghasilkan senyawa yang tidak dikehendaki yang disebut karat.
Karat adalah lapisan yang terbentuk setelah senyawa besi bereaksi dengan air dan oksigen. Ini merupakan campuran antara oksida besi dan oksida air.
Perkaratan pada dasarnya merupakan reaksi redoks antara logam dengan zat oksidator. Pada peristiwa korosi, logam akan mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Korosi atau perkaratan disebabkan oleh zat yang bersifat korosif, seperti asan, basa garam dan berada pada lingkungan yang lembap.
Karat logam umumnya merugikan kecuali pada logam tertentu (Cu). Karat logam dapat dicegah dengan menghindarkan kontak antara oksidator dengan logamnya.
III. Alat-dan Bahan
3.1 Alat:
a. Gelas plastik
b. Ampelas
c. Potongan logam besi
3.2 Bahan:
a. Larutan CH3COOH
b. Larutan NaOH
c. Larutan NaCl
d. Air putih (H2O)
IV. Cara Kerja
4.1 Siapkan alat dan bahan!
4.2 Masukkan masing-masing larutan ke dalam gelas plastik!
4.3 Masukkan potongan besi yang sudah diampelas ke dalam gelas plastik yang sudah berisi larutan!
4.4 Amati perubahan yang terjadi selama beberapa hari dan bandingkan dengan masing-masing larutan!
V. Tabel Pengamatan
5.1 Hari ke-0, Jumat tanggal 22 Januari 2010:
| No | Nama Larutan | Rumus Kimia | Gambar | Keterangan |
| 1 | Natrium hidroksida | NaOH |  | Belum terjadi perubahan |
| 2 | Asam asetat (asam etanoat) | CH3COOH |  | Terdapat banyak gelembung di sekitar potongan besi. |
| 3 | Garam dapur | NaCl |  | Belum terjadi perubahan |
| 4 | Air putih | H2O |  | Belum terjadi perubahan |
|
5.2 Hari ke-1, Sabtu tanggal 23 Januari 2010:
| No | Nama Larutan | Rumus Kimia | Gambar | Keterangan |
| 1 | Natrium hidroksida | NaOH |  | Terjadi penglupasan lapisan potongan besi |
| 2 | Asam asetat (asam etanoat) | CH3COOH |  | Potongan besi menghitam pada seluruh bagiannya, gelembung menghilang, dan larutan asam asetat berubah warna menjadi kuning. |
| 3 | Garam dapur | NaCl |  | Terjadi penglupasan lapisan potongan besi |
| 4 | Air putih | H2O |  | Belum terjadi perubahan. |
|
5.3 Hari ke-2, Minggu tanggal 24 Januari 2010:
| No | Nama Larutan | Rumus Kimia | Gambar | Keterangan |
| 1 | Natrium hidroksida | NaOH |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 2 | Asam asetat (asam etanoat) | CH3COOH |  | Warna potongan besi semakin hitam dan warna larutan asam asetat semakin kuning. |
| 3 | Garam dapur | NaCl |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 4 | Air putih | H2O |  | Timbul bintik-bintik hitam kecil di sekitar potongan besi. |
|
5.4 Hari ke-3, Senin tanggal 25 Januari 2010:
| No | Nama Larutan | Rumus Kimia | Gambar | Keterangan |
| 1 | Natrium hidroksida | NaOH |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 2 | Asam asetat (asam etanoat) | CH3COOH |  | Warna potongan besi semakin hitam dan warna larutan asam asetat semakin kuning. |
| 3 | Garam dapur | NaCl |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 4 | Air putih | H2O |  | Bintik-bintik hitam semakin banyak dan pengelupasan meluas. |
|
5.5 Hari ke-4, Selasa tanggal 26 Januari 2010:
| No | Nama Larutan | Rumus Kimia | Gambar | Keterangan |
| 1 | Natrium hidroksida | NaOH |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 2 | Asam asetat (asam etanoat) | CH3COOH |  | Warna potongan besi semakin hitam dan warna larutan asam asetat semakin kuning. |
| 3 | Garam dapur | NaCl |  | Perkaratan/ penglupasan lapisan potongan besi meluas |
| 4 | Air putih | H2O |  | Bintik-bintik hitam semakin banyak dan pengelupasan meluas. |
|
VI. Pembahasan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, besi berkarat pada keempat larutan (asam asetat, air putih, natrium hidroksida, dan garam dapar) tersebut. Waktu yang diperlukan masing-masing zat untuk mengkaratkan besi berbeda-beda. Larutan yang paling cepat mengkaratkan besi adalah larutan asam asetat yang bersifat asam, yang paling lama adalah air putih, sedangkan larutan garam dapur (garam) dan natrium hidroksida (basa) memerlukan waktu yang sama, yaitu dua hari.
Pada awal percobaan, pada permukaan potongan besi yang berisi larutan asam asetat terdapat gelembung-gelembung.
Tidak sampai 24 jam, potongan besi yang ada pada larutan asam asetat sudah menghitam dan larutan asam asetat yang awalnya putih menjadi kuning. Potongan besi yang ada pada larutan NaOH dan NaCl mengalami penglupasan lapisan. Pada potongan besi yang ada pada H2O belum menunjukkan perubahan.
Pengamatan yang dilakukan pada hari kedua menunjukkan perubahan dari hari pertama. Potongan besi yang ada pada larutan asam asetat semakin menghitam dan larutan asam asetat semakin kuning. Begitu pula dengan potongan besi yang ada larutan NaOH dan NaCl. Pengelupasan lapisan potongan besi semakin meluas dan warnanya semakin coklat. Potongan besi yang ada pada H2O menunjukkan sedikit perubahan, yaitu timbul titik-titik kecil berwarna coklat tua.
Pada hari ketiga ini potongan besi yang ada pada larutan asam asetat semakin menghitam dan larutan asam asetat semakin kuning. Begitu pula dengan potongan besi yang ada larutan NaOH dan NaCl. Pengelupasan lapisan potongan besi semakin meluas dan warnanya semakin coklat. Titik-titik kecil coklat yang terdapat pada potongan besi yang dimasukkan pada H2O yang terjadi pada hari kedua semakin banyak dan meluas.
Hari keempat merupakan hari terakhir pengamatan. Pada hari keempat potongan besi yang ada pada larutan asam asetat semakin menghitam dan larutan asam asetat semakin kuning. Begitu pula dengan potongan besi yang ada larutan NaOH dan NaCl. Pengelupasan lapisan potongan besi semakin meluas dan warnanya semakin coklat. Titik-titik kecil coklat yang terdapat pada potongan besi yang dimasukkan pada H2O yang terjadi pada hari kedua semakin banyak dan meluas. Hal ini menunjukkan adanya perkaratan pada potongan besi yang dimasukkan pada masing-masing larutan.
Secara singkat, urutan perkaratan potongan besi dari yang pertama sampai terakhir berkarat dapat ditulis sebagai berikut:
6.1 Potongan besi pada larutan asam asetat, larutan natrium hidroksida dan garam dapur yaitu pada hari pertama. Luas perkaratan pada masing-masing potongan besi tidaklah sama, yaitu luas perkaratan pada larutan asam asetat > luas perkaratan pada larutan garam dapur > luas perkaratan pada larutan natrium hidroksida. Pada hari pertama, pada potongan besi yang direndam pada larutan asam asetat telah perkaratan secara keseluruhan.
6.2 Potongan besi pada air putih, yaitu pada hari kedua
Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3 . XH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.
Air merupakan salah satu faktor penting untuk berlangsungnya proses korosi. Udara yang banyak mengandung uap air (lembap) akan mempercepat berlangsungnya proses korosi. Perkaratan terjadi melalui perjumpaan besi dan oksigen yang pada hakikatnya membentuk sebuah baterai listrik mini pada skala atom. Artinya molekul-molekul oksigen mengambil elektron-elektron dari atom-atom besi dan itulah tepatnya yang terjadi dalam sebuah baterai, elektron-elektron diambil dari zat yang satu oleh zat yang lain apapun yang membantu elektron-elektron pindah dari atom-atom besi ke molekul-molekul oksigen akan memperlancar proses tersebut. Zat-zat yang bersifat korosif sangat memudahkan proses ini karena ketika zat korosif terlarut dalam air bahan ini membentuk larutan untuk menghantarkan elektron-elektron. Oleh sebab itu zat-zat yang bersifat korosif mempercepat perkaratan besi dengan melancarkan pengiriman elektron-elektron ke molekul-molekul oksigen yang rakus. Oleh karena itu, air hujan (asam) dan air laut (garam) merupakan penyebab korosi yang utama.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi.
Fe(s) → Fe2+ (aq) + 2e E0 = + 0, 44 V
Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi yang berlaku sebagai katode, dimana oksigen tereduksi.
O2 (g) + 2H2O (l) + 4e → 4OH-(aq) E0 = +0,40V
atau
O2 (g) + HH+ (aq) + 4e → 2H2O (l) E0 = + 1, 23 V.
Ion besi (II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3. XH2O, yaitu karat besi. Maka reaksi yang terjadi:
Anode : 2Fe(s) → 2Fe2+ (aq) + 4e E0 = +0,44V
Katode : O2 (g) + 2H2O (l) + 4e → 4OH-(aq) E0 = + 0, 40 V+
Reaksi Sel : 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4OH-(aq) E0reaksi = 0,84 V
Ion Fe2+ tersebut kemudian mengalami oksidasi lebih lanjut dengan reaksi:
4Fe2 + (aq) + O2 (g) + (4 + 2n) H2O → 2Fe2O3. nH2O + 8H (aq).
Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. Korosi besi memerlukan oksigen dan air.
Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektrokimia. Proses elektrokimia melibatkan perpindahan elektron-elektron. Perpindahan elektron merupakan hasil reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Mekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan reaksi anodik dan reaksi katodik.
Di alam, perkaratan kebanyakan disebabkan oleh asam (hujan asam). Hujan asam adalah hujan dimana airnya bergabung dengan CO2 hasil pembakaran yang terbang ke atas. Akibat dari hujan asam ini jelas akan dapat merusak lingkungan, terutama terhadap peralatan yang terbuat dari besi dan logam lainnya yang mudah berbakarat, seperti jembatan, pagar rumah, dan lain-lain.
VII. Kesimpulan
Dari percobaan di atas dapat disimpulkan:
7.1 Lingkungan yang mengandung asam, basa, garam, dan lembap akan berdampak negatif pada besi, yaitu menyebabkan perkaratan.
7.2 Untuk mencegah perkaratan besi dapat dilakukan dengan menghindarkan besi dari lingkungan yang mengandung asam, basa, garam dan lingkungan dengan kadar kelembapan tinggi.. Hal itu dapat dilakukan dengan:
7.2.1 Melapisi besi atau logam lainnya dengan cat khusus besi yang banyak dijual di toko-toko bahan bangunan. Cara ini dilakukan agar besi tidak bersentuhan langsung dengan udara karena terhalang oleh cat. Selain untuk melindungi besi dari perkaratan, cat juga dapat memeperindah. Beberapa cara lain yang dilakukan, misalnya melapisi dengan campuran nikel atau pernikel yang mengkilap. Tujuannya yaitu menghalangi udara bersentuhan dengan lapisan besi. Kita juga dapat mencegah perkaratan dengan menyimpan peralatan besi ditempat yang kering dan tidak lembap.
7.2.2 Membuat logam dengan campuran yang serba sama atau homogen ketika pembuatan atau produksi besi atau logam lainnya di pabrik.
7.2.3 Pada permukaan logam diberi oli atau vaselin
7.2.4 Menghubungkan dengan logam aktif seperti magnesium (Mg) melalui kawat agar yang berkarat adalah magnesiumnya. Hal ini banyak dilakukan untuk mencegah berkarat pada tiang listrik besi atau baja. Mg ditanam tidak jauh dari tiang listrik.
7.2.5 Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.
7.2.6 Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.
7.2.7 Tin Platting (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.
7.2.8 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.
7.2.9 Chromium Platting (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.
7.2.10 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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar