Mengambil contoh manusia. Dia ada saat ia dikandung oleh ibunya, dan kemudian ia lahir ke dunia dan tumbuh menjadi seorang anak, remaja, dan orang dewasa. Setelah beberapa waktu ia akan menjadi tua, dan fungsi tubuhnya akan hancur. Seiring waktu, tubuhnya tidak akan lagi dapat melanjutkan dan ia akan mati.
Sama seperti makhluk hidup, bahkan bahan non-hidup hancur oleh waktu. Hal ini mungkin disebabkan oleh reaksi kimia atau reaksi alami untuk unsur-unsur di lingkungan. Karat dan korosi adalah dua proses yang menyebabkan disintegrasi bahan.
Perbedaan Karat dengan Korosi
Karat (rust) adalah sebutan yang belakangan ini hanya dikhususkan bagi korosi pada besi, sedangkan korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam. Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan oleh manusia, tidak perlu diingkari bahwa logam itu paling banyak digunakan, dan karena itu yang paling awal menimbulkan masalah korosi serius. Karena itu tidak mengherankan bila istilah korosi dan karat hampir dianggap sinonim.
Karat pada dasarnya adalah sebuah proses kimia elektronik pada bahan metal. Faktor-faktor yang memicu terjadinya karat adalah air dan elektron bebas, karena itu karat sering disebut sebagai pertemuan antara besi atau baja dengan air dan elektron bebas. Tanpa salah satu faktor tersebut, karat tidak akan timbul. Proses terjadinya karat akan dipercepat dengan keberadaan garam.
Terjadinya karat diawali dengan terkelupasnya cat karena percikan kerikil atau batu. Dengan adanya kontak permukaan logam ke udara terbuka yang tidak terdeteksi, karat akan timbul pada area tersebut.
Karat mungkin timbul pada sambungan rangka kendaraan yang retak ataupun pada bagian bodi kendaraan yang lapisan antikaratnya sudah mengelupas. Kendaraan yang kesehariannya dekat dengan pabrik juga berisiko terkena karat. Alasannya, karat terjadi melalui pertukaran elektron.
Berikut adalah beberapa perbedaan korosi dan karat diantaranya:
-
Berkarat adalah jenis korosi.
-
Ketika besi atau bahan yang mengandung zat besi menjalani korosi, itu dikenal sebagai karat.
-
Berkarat menghasilkan serangkaian oksida besi, sedangkan korosi dapat menghasilkan garam atau oksida logam.
Untuk mengatasinya yaitu dengan mencegah terjadinya pertukaran elektron pada metal kendaraan. Berbagai teknologi dikembangkan untuk mencegah terjadinya karat. Untuk kendaraan baru, umumnya pabrikan sudah memberikan antikarat.
Selain itu, material yang digunakan untuk kendaraan juga sudah mengalami proses tertentu agar lebih tahan terhadap terjadinya karat. “Semua produk baru sudah disesuaikan dengan kondisi alam Indonesia, termasuk pertimbangan masalah cuaca kemarau dan hujan,
Korosi Sebagai Reaksi Kimia dan Elektrokimia
Korosi atau secara awam lebih dikenal dengan istilah pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan-bahan logam di berbagai macam kondisi lingkungan. Penyelidikan tentang sistim elektrokimia telah banyak membantu menjelaskan mengenai korosi ini, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matrik logam itu sendiri. Jadi dilihat dari sudut pandang kimia, korosi pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen.
Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari material. Contohnya, logam besi di alam bebas 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).
Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida.
Biasanya proses korosi logam berlangsung secara elektrokimia yang terjadi secara simultan pada daerah anoda dan katoda yang membentuk rangkaian arus listrik tertutup.
a. Reaksi Katodik dan Anodik
Reaksi anoda adalah reaksi utama untuk korosi. Akan tetapi, berbagai reaksi katoda harus mendapatkan perhatian khusus karena reaksi yang menyerap elektron (katodik) selalu serentak dengan reaksi korosi anodik (menghasilkan elektron).
Reaksi katodik utama adalah :
Pelapisan elektro : Mn+ + ne- → M
Generasi hidrogen : 2H+ + 2e- → H2↑
Dekomposisi air : 2 H2O + 2e- → H2↑ + 2(OH)-
Pembentukan hidrorksil : O2 + 2H2O + 4e- → 4(OH)-
Pembentukan air : O2 + 4 H+ + 4e- → 2H2O
Setiap Reaksi Menyerap Elektron.
Reaksi yang paling dominan tergantung pada variabel lingkungan elektrolit, seperti suhu dan kosentrasi. Tentu saja agar reaksi pertama dapat berlangsung harus ada ion logam.
Selain itu, bila kosentrasi ion logam meningkat, ion-ion tersebut akan menggunakan lebih banyak elektron daripada katoda. Hal ini akan penting bila kita membahas akan membahas sel kosentrasi. Reaksi 5, memerlukan kehadiran oksigen dan ⍴H yang rendah (atau larutan asam). Reaksi 4 akan meningkat dalam lingkungan alkali atau netral bila ada oksigen. Reaksi ini penting bagi kita ketika membahas sel oksidasi. Reaksi 3 dijumpai dalam lingkungan tanpa udara, khususnya bila ada belerang atau bahan lainnya yang bereaksi dengan hidrogen.
Pembentukan hidroksil pada katoda. Laju reaksi 4 meningkat dengan bertambahnya kadar oksigen. Reaksi ini terjadi pada katoda, dimana elektron terpakai. Bila elektron diambil dari elektroda ini, dengan menggunakan arus searah yang terbalik, pers 4 akan terbalik dan O2 dilepaskan.
Bagian-bagian pipa dari instalasi air warsaw, setelah 5 tahun penghisapan. Sebelah kiri diambil dari sistem pengisisan air panas, sebelah kanan pusat sistem Pemanasan :
1. Perlindungan pipa dengan sistem perlindungan korosi lemat.
2. Penyaluran air lewat pipa tanpa perlidungan kororsi.
Aspek Reaksi Elektrokimia
Reaksi korosi elektrokimia alami dari proses korosi dapat digambarkan dengan memberikan larutan asam kuat pada seng. Ketika seng telah dimasuki oleh larutan asam kuat, sebuah reaksi yang sangat kuat terjadi ; gas hidrogen bertambah dan elemen seng berkurang.
Reaksinya adalah sebagai berikut :
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Dengan mengecualikan ion klorida pada reaksi diatas, maka persamaan reaksinya dapat ditulis menjadi :
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
Jadi seng hanya bereaksi dengan ion hidrogen dari larutan asam kuat untuk membentuk ion seng dan gas hidrogen. Berdasarkan persamaan diatas, maka dapat dilihat selama reaksi terjadi, seng teroksidasi menjadi ion seng dan ion hidrogen tereduksi menjadi gas hidrogen. Dari persamaan di atas dapat kita membaginya menjadi dua buah reaksi, yaitu reaksi oksidasi seng dan reaksi reduksi ion hidrogen.
– Oksidasi (reaksi anoda) : Zn → Zn2 + 2e
– Pengurangan (reaksi katodik) : 2H+ + 2e → H2
Proses korosi seng terhadap larutan asam kuat adalah sebagai proses elektrokimia. Dalam hal ini, reaksi terbagi menjadi dua bagian yaitu reaksi oksidasi sebagai proses elektrokimia. Dengan membagi proses korosi atau proses elektrokimia lainnya menjadi dua bagian reaksi, sehingga lebih mudah untuk memahaminya. Besi dan alumunium, sama seperti seng pada umumnya.
Selama korosi, bisa terjadi lebih dari satu reaksi oksidasi dan reduksi. Ketika suatu campuran logam berkarat, bagian-bagian logamnya terpisah menjadi ion respektif campuran logam tersebut. Dalam hal ini, lebih dari satu reaksi reduksi yang terjadi selama korosi. Berdasarkan proses korosi elemen seng yang dimasuki zat asam, menghasilkan dua reaksi katoda : oksidasi hydrogen dan reduksi oksigen. Seperti yang terdapat pada gambar berikut.
Pada permukaan seng terjadi reaksi penyerapan dua buah elektron. Perbandingan dari proses oksidasi dan reduksi harus seimbang, meningkatkan jumlah rata-rata reduksi menyebabkan bertambahnya jumlah ion-ion seng. Namun apabila larutan asam terdiri dari pengurangan oksigen akan menyebabkan korosi daripada asam udara. Reduksi oksigen lebih mudah kita pahami sebagai “electron disposal”. Pengaruh yang sama juga dihasilkan jika pengoksidasi diberikan terhadap larutan asam. Zat yang paling utama yang dihasilkan oleh larutan asam yang teroksidasi adalah ion besi, yang sekarang disebut sebagai besi klorida. Logam yang berkarat biasanya terlalu banyak dimasuki zat asam karena didalamnya terdapat dua reaksi katoda, bertambahnya hidrogen dan pengurangan ion besi. Fe3+ + e → Fe2-
Penyebab Korosi
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 memeprcepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut. Flour, hidrogen fluorida beserta persenyawaan-persenyawaannya dikenal sebagai bahan korosif. Dalam industri, bahan ini umumnya dipakai untuk sintesa bahan-bahan organik. Ammoniak (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri.
Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke udara. Ammoniak dalam kegiatan industri umumnya digunakan untuk sintesa bahan organik, sebagai bahan anti beku di dalam alat pendingin, juga sebagai bahan untuk pembuatan pupuk. Bejana-bejana penyimpan ammoniak harus selalu diperiksa untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara.
Embun pagi saat ini umumnya mengandung aneka partikel aerosol, debu serta gas-gas asam seperti NOx dan SOx. Dalam batubara terdapat belerang atau sulfur (S) yang apabila dibakar berubah menjadi oksida belerang. Masalah utama berkaitan dengan peningkatan penggunaan batubara adalah dilepaskannya gas-gas polutan seperti oksida nitrogen (NOx) dan oksida belerang (SOx). Walaupun sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk membersihkan partikel-partikel kecil dari asap batubara, namun NOx dan SOx yang merupakan senyawa gas dengan bebasnya naik melewati cerobong dan terlepas ke udara bebas.
Di dalam udara, kedua gas tersebut dapat berubah menjadi asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4). Oleh sebab itu, udara menjadi terlalu asam dan bersifat korosif dengan terlarutnya gas-gas asam tersebut di dalam udara. Udara yang asam ini tentu dapat berinteraksi dengan apa saja, termasuk komponen-komponen renik di dalam peralatan elektronik. Jika hal itu terjadi, maka proses korosi tidak dapat dihindari lagi.
Korosi yang menyerang piranti maupun komponen-komponen elektronika dapat mengakibatan kerusakan bahkan kecelakaan. Karena korosi ini maka sifat elektrik komponen-komponen elektronika dalam komputer, televisi, video, kalkulator, jam digital dan sebagainya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan non-konduktor pada komponen elektronik. Oleh sebab itu, dalam lingkungan dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika renik sampai jembatan baja semakin mudah rusak, bahkan hancur karena korosi. Dalam beberapa kasus, hubungan pendek yang terjadi pada peralatan elektronik dapat menyebabkan terjadinya kebakaran yang menimbulkan kerugian bukan hanya dalam bentuk kehilangan atau kerusakan materi, tetapi juga korban nyawa.
b. Perlindungan dengan menggunakan Inhibitor
Inhibitor korosi sendiri didefinisikan sebagai suatu zat yang apabila ditambahkan dalam jumlah sedikit ke dalam lingkungan akan menurunkan serangan korosi lingkungan terhadap logam. Umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina.
Namun demikian, pada kenyataannya bahwa bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia yang berbahaya, harganya lumayan mahal, dan tidak ramah lingkungan, maka sering industri-industri kecil dan menengah jarang menggunakan inhibitor pada sistem pendingin, sistem pemipaan, dan sistem pengolahan air produksi mereka, untuk melindungi besi/baja dari serangan korosi. Untuk itu penggunaan inhibitor yang aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan sangatlah diperlukan.
c. Bahan alam sebagai alternatif inhibitor
Sebagai inhibitor korosi tidak terlepas dari kandungan nitrogen yang terdapat dalam senyawaan kimianya seperti daun tembakau yang mengandung senyawa-senyawa kimia antara lain nikotin, hidrazin, alanin, quinolin, anilin, piridin, amina, dan lain-lain (Reynolds, 1994). Lidah buaya mengandung aloin, aloenin, aloesin dan asam amino. Daun pepaya mengandung N-asetil-glukosaminida, benzil isotiosianat, asam amino (Andrade et al., 1943). Sedangkan daun teh dan kopi banyak mengandung senyawa kafein dimana kafein dari daun teh lebih banyak dibandingkan kopi.
d. Mekanisme proteksi
Mekanisme proteksi ekstrak bahan alam terhadap besi/baja dari serangan korosi diperkirakan hampir sama dengan mekanisme proteksi oleh inhibitor organik. Reaksi yang terjadi antara logam Fe2+ dengan medium korosif seperti CO2 diperkirakan menghasilkan FeCO3, oksidasi lanjutan menghasilkan Fe2(CO3)3 dan reaksi antara Fe2+ dengan inhibitor ekstrak bahan alam menghasilkan senyawa kompleks.
Inhibitor ekstrak bahan alam yang mengandung nitrogen mendonorkan sepasang elektronnya pada permukaan logam mild steel ketika ion Fe2+ terdifusi ke dalam larutan elektrolit, reaksinya adalah Fe -> Fe2+ + 2e- (melepaskan elektron) dan Fe2+ + 2e- -> Fe (menerima elektron).
Produk yang terbentuk di atas mempunyai kestabilan yang tinggi dibanding dengan Fe saja, sehingga sampel besi/baja yang diberikan inhibitor ekstrak bahan alam akan lebih tahan (ter-proteksi) terhadap korosi.