KINERJA ANTIKOROSI
MANGAN BIS(DIOKTILDITIOFOSFAT) DENGAN TEKNIK
POLARISASI POTENSIODINAMIK
ASTRID HARFERA PASSADANA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kinerja Antikorosi Mangan bis(dioktilditiofosfat) dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Astrid Harfera Passadana
ABSTRAK
ASTRID HARFERA PASSADANA. Kinerja Antikorosi Mangan bis(dioktilditiofosfat) dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik. Dibimbing oleh KOMAR SUTRIAH dan MOHAMMAD KHOTIB.
Senyawa kompleks mangan bis(dioktilditiofosfat) atau MDTP8 merupakan senyawa yang berpotensi sebagai antikorosi dan antibakteri. Kinerja MDTP8 sebagai antikorosi yang dikaji dalam penelitian ini diukur menggunakan teknik polarisasi potensiodinamik. Rendemen MDTP8 hasil sintesis yang diperoleh sebesar 91%. Pengukuran menunjukkan bahwa MDTP8 ini memiliki efektivitas inhibisi (EI) korosi yang tinggi, nilai optimum %EI terdapat pada konsentrasi larutan inhibitor 2%, yaitu 71% dengan derajat penutupan permukaannya 0.71. Parameter termodinamika pada keadaan transisi menunjukkan spontanitas reaksi korosi berkurang dengan kehadiran inhibitor yang dicirikan dengan meningkatnya nilai ΔG* dari 85 ke 90 kJ mol-1. Nilai energi aktivasi pada proses korosi logam Cu dengan adanya MDTP8 sebesar 60 kJ mol-1 lebih tinggi dibandingkan tanpa tambahan inhibitor, yaitu 12 kJ mol-1. Hal ini menunjukkan energi aktivasi meningkat setelah penambahan inhibitor karena meningkatnya energi minimum terjadinya korosi.
Kata kunci: efektivitas inhibisi, energi aktivasi, mangan bis(dioktilditiofosfat), termodinamika
ABSTRACT
ASTRID HARFERA PASSADANA. The Performance of Manganese bis(dioctyldithiophosphate) as Anti-Corrosion using Potentiodynamic Polarization Technique. Supervised by KOMAR SUTRIAH and MOHAMMAD KHOTIB.
Mangan bis(dioctyldithiophosphate) or MDTP8 complex is a compound having functions as anti-corrosion and anti-bacteria. MDTP8 performance as an anti-corrosion in this study was measured using potentiodynamic polarization technique. MDTP8 yield was 91%. The measurement showed that MDTP8 has high corrosion inhibiton effectiveness as proved by the optimum value of %IE in 2% concentration of inhibitor solution was 71% with surface coverage was 0.71. Thermodynamic parameter of transition state showed a decreasing spontaneity reaction in the presence of inhibitor with increasing ΔG* from 85 to 90 kJ mol-1. The value of activation energy in Cu metal corrosion process with the present of inhibitor was 61 kJ mol-1, higher than that without inhibitor, i.e 12 kJ mol-1. This fact shows that the increasing activation energy is due to increasing inhibitor addition as indicated by the increasing minimum energy of corrosion.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
KINERJA ANTIKOROSI
MANGAN BIS(DIOKTILDITIOFOSFAT) DENGAN TEKNIK
POLARISASI POTENSIODINAMIK
ASTRID HARFERA PASSADANA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Kinerja Antikorosi Mangan Bis(dioktilditiofosfat) dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Nama : Astrid Harfera Passadana
NIM : G44110076
Disetujui oleh
Dr Komar Sutriah, MS Pembimbing I
Mohammad Khotib, SSi MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Kinerja Antikorosi Mangan bis(dioktilditiofosfat) dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan Maret 2015 hingga Juli 2015 di Laboratorium Kimia Terpadu IPB Baranangsiang.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Komar Sutriah, MS dan Bapak Mohammad Khotib, SSi, MSi selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan. Penghargaan juga diberikan kepada Denar Zuliandanu, SSi dan Lestari Ainun, SSi yang telah membantu penulis selama penelitian hingga akhir penulisan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Sujono, SSi, MSi dan staf analis Laboratorium Kimia Terpadu IPB, serta Bapak Yani dari Bengkel Fisika IPB yang telah membantu selama pengumpulan data.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada kedua orang tua atas doa dan motivasinya. Terima kasih juga disampaikan kepada Chairuly Nur Lindasari yang telah membantu penelitian, mahasiswa penelitian di Laboratorium Kimia Terpadu IPB, serta seluruh civitas Kimia 48 atas doa dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
METODE 2
Bahan dan Alat 2
Prosedur 2
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Hasil Sintesis Mangan Bis(dioktilditiofosfat) dan Penciriannya 5
Pencirian Produk MDTP8 dengan FTIR dan AAS 7
Efektivitas Inhibisi Korosi MDTP8 dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik 7
SIMPULAN DAN SARAN 11
Simpulan 11
Saran 11
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 15
DAFTAR GAMBAR
1 Rute sintesis MDTP 5
2 Struktur hipotesis MDTP8 berbentuk (a) segi empat planar dan
(b) oktahedral 6
3 Produk sintesis MDTP 6
4 Spektrum FTIR produk MDTP8 7
5 Kurva polarisasi MDTP8 8
6 Efektivitas inhibisi dan laju korosi dengan variasi konsentrasi
dan suhu tetap 10
7 Efektivitas inhibisi dan laju korosi dengan variasi suhu dan
konsentrasi tetap 10
8 Parameter termodinamika-kinetika korosi 11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Bagan alir sintesis 17
2 Rangkaian alat pengukuran elektrokimia 18
3 Perhitungan rendemen MDTP8 19
4 Analisis kadar Mn menggunakan AAS 20 5 Data polarisasi potensiodinamik dengan variasi konsentrasi pada
suhu 26 0C 21
6 Data polarisasi potensiodinamik dengan variasi suhu pada
konsentrasi 2% 22
11
PENDAHULUAN
Korosi merupakan reaksi kimia yang terjadi secara alami dan spontan. Logam-logam seperti baja, besi, aluminium, perak, dan tembaga memiliki permukaan yang sangat rentan terhadap korosi. Upaya perlindungan logam dari korosi terus dikembangkan untuk meminimalkan terjadinya korosi dengan menambahkan zat-zat anti korosi atau yang lebih dikenal dengan zat inhibitor korosi. Inhibitor korosi merupakan zat kimia yang ditambahkan dalam jumlah sedikit pada suatu campuran tertentu yang dapat menurunkan laju korosi lingkungan terhadap suatu logam (Dalimunthe 2004).
Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya dengan pelapisan pada permukaan logam, perlindungan katodik, dan penambahan inhibitor korosi (Irianty & Khairat 2013). Senyawa yang dapat digunakan sebagai inhibitor korosi, yaitu senyawa organik, anorganik, dan senyawa kompleks. Salah satu contoh senyawa kompleks yang dapat berfungsi sebagai inhibitor korosi adalah senyawa zink dialkilditiofosfat (ZDTP). Seperti halnya ZDTP, mangan bis(dioktilditiofosfat) atau MDTP dapat berpotensi sebagai inhibitor. Senyawa ini mengandung gugus fosfor dan sulfur sekaligus sehingga memiliki sifat antioksidan yang cukup kuat.
Logam mangan merupakan logam yang mempunyai potensial reduksi standar yang sangat kecil (Eo Mn2+/Mn = -1,421 V) dibandingkan dengan logam zink. Logam mangan juga memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan logam zink, diantaranya ialah : memiliki sifat yang ramah lingkungan, memiliki perilaku tribologi yang baik (koefisien gesekan yang rendah, sifat mekanik yang baik), cukup reaktif, serta harganya relatif murah. Oleh karena sifat-sifatnya tersebut, maka berbagai penelitian ditujukan untuk mempelajari kinerja logam mangan, struktur serta sifatnya ketika ditambahkan sebagai inhibitor korosi (Triastuti & Arief 2013).
Mangan dialkilditiofosfat (MDTP) adalah salah satu kompleks yang berpotensi sebagai antikorosi. Selain berpotensi sebagai antikorosi, MDTP pada penelitian Khajuria et al. digunakan sebagai antibakteri. Senyawa MDTP ini diharapkan dapat teradsorpsi pada antarmuka logam sehingga melindungi logam dari korosi dan memiliki kemampuan yang sama dengan ZDTP sebagai antikorosi. Gugus alkil yang terikat dapat menjadi penghalang dari serangan konstituen korosif yang akan menyerang permukaan logam. Pada sintesis MDTP terdapat senyawa intermediet berupa ADTP (asam dialkilditiofosfat) yang memiliki rantai yang dapat memberikan sifat fisikokimia yang berbeda. Semakin panjang rantai alkil dari ADTP maka semakin tinggi juga kestabilannya terhadap panas (Rudnick 2009). Rantai alkil alkohol yang digunakan pada penelitian ini adalah rantai alkil alkohol C8 (oktanol).
2
kerja yang cepat, sensitivitas tinggi, dan efisien dalam pengukuran proses korosi. Hanya dalam rentang menit, aktivitas inhibisi korosi sudah dapat terukur dengan metode ini (Wahyuningrum et al. 2008). Penelitian ini bertujuan menyintesis dan menguji kinerja mangan bis(dioktilditiofosfat) sebagai antikorosi pada logam tembaga dengan teknik polarisasi potensiodinamik.
METODE
Bahan dan Alat
Penelitian ini terdiri atas 2 bagian. Bagian pertama adalah sintesis MDTP8 serta penciriannya dan bagian kedua adalah pengujian antikorosi dengan teknik polarisasi potensiodinamik. Bahan-bahan yang digunakan untuk sintesis MDTP8 adalah P2S5 (Merck), oktanol (Merck), MnCl2 (Merck), n-heptana (Merck), dan padatan NaOH. Pengujian antikorosi dengan teknik polarisasi potensiodinamik menggunakan bahan-bahan yaitu aseton, ampelas silikon karbida 100 CW, NaOH 1% (Merck), H2SO4 10% (Merck), dan kupon tembaga (elektrode kerja).
Peralatan yang dibutuhkan adalah labu didih, termometer, pemanas, pengaduk magnetik, neraca analitik, corong pisah, potensiostat DY 2300 yang dilengkapi program DY2300EN, rotavapor, spektrofotometer serapan atom (AAS) Shimadzu AA-6300, dan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR) Prestige-21 Shimadzu.
Prosedur
Sintesis MDTP8
3
Pencirian Gugus Fungsi dengan FTIR
MDTP8 hasil sintesis dicirikan menggunakan FTIR untuk menentukan gugus fungsi atau ikatan kimia pada produk. Pengukuran dilakukan dengan menggerus produk dengan KBr kemudian dibuat pelet dan diukur pada bilangan gelombang 4000-500 cm-1.
Penetapan Kadar Mn dengan AAS
Sampel MDTP8 ditimbang sebanyak 0.5 g dan ditambahkan 10 mL HNO3 pekat:akuades (1:1). Campuran didestruksi dan ditambahkan sejumlah akuades hingga larut. Selanjutnya ditambahkan HCl 37% sebanyak 5 mL dan didekstruksi kembali hingga asap pada larutan hilang. Larutan hasil destruksi disaring ke labu takar 50 mL lalu ditera dengan akuades. Larutan ini kemudian diukur kadar Mn-nya dengan AAS Shimadzu pada panjang gelombang 279.5 nm dengan lebar celah 0.2 nm.
Pengukuran dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Elektrode kerja tembaga (Cu) dipreparasi dengan cara diampelas permukaannya kemudian dibilas dengan akuades dan aseton. Setelah itu, elektrode Cu dimasukkan ke dalam reservoir yang berisi larutan uji NaCl 1%. Reservoir diberikan sirkulasi air pada dindingnya untuk memelihara kestabilan suhu. Elektrode Ag/AgCl dan kawat Pt berturut-turut dipasang sebagai elektrode pembanding dan elektrode pembantu. Kabel warna hijau, kuning, dan merah dari potensiostat DY2300 berturut-turut disambungkan pada elektrode kerja, pembanding, dan pembantu. Larutan uji dibiarkan mencapai kesetimbangan dengan elektrode sekitar 5 menit. Setelah itu, program DY2300EN pada perangkat komputer dinyalakan dan dipilih teknik linear sweep voltammetry (LSV) pada kotak dialog.
Pengukuran larutan tanpa inhibitor dilakukan pada rentang potensial -100 sampai 200 mV dengan scan rate 1 mV/s. Setelah pengukuran tersebut selesai, elektrode Cu dibersihkan kembali dengan cara direndam selama 3 menit di dalam larutan H2SO4 5% kemudian dicuci dengan akuades dan diampelas kembali. Setelah itu, dicuci kembali menggunakan akuades dan aseton. Elektrode Cu yang telah dibersihkan kemudian dicelupkan ke dalam larutan MDTP8 dengan variasi konsentrasi 0.5%; 1%; dan 2% selama 15 detik dan ditiriskan beberapa saat. Elektrode kerja dirangkaikan kembali pada reservoir dan dilakukan pengondisian selama 2 menit, kemudian sampel diukur pada rentang potensial yang sama. Data yang didapat diproses menggunakan perangkat lunak DY2300EN sehingga didapat kurva polarisasi. Dari kurva tersebut, diperoleh informasi berupa potensial korosi (Ecorr), tetapan Tafel anode (a) dan katode (c), serta arus korosi (icorr). Efektifitas inhibitor dihitung sesuai persamaan berikut.
4
Parameter Termodinamika Keadaan Transisi Proses Korosi
Parameter termodinamika keadaan transisi ditentukan berdasarkan persamaan Arrhenius keadaan transisi:
Pengukuran dilakukan pada suhu 33, 37, 43 oC. Parameter ΔH*dan ΔS* berturut-turut merupakan perubahan entalpi dan entropi keadaan transisi, sedangkan NAh adalah tetapan Planck Molar (3.99 × 10-10 JSmol-1). Dengan memvariasikan suhu (T), maka ΔH* dan ΔS* dapat ditentukan dari kurva ln (icorr/T) vs 1/T, sedangkan perubahan energi bebas Gibbs transisi (ΔG*) dihitung dengan persamaan berikut:
Kinetika Laju Korosi dengan Tinjauan Energi Aktivasi
Energi aktivasi merupakan energi minimum yang dibutuhkan untuk suatu reaksi dapat berjalan,
RT
dengan A merupakan tetapan Arrhenius yang ditentukan secara empirik, Ea adalah energi aktivasi korosi (kJ mol-1), R adalah tetapan gas ideal (8.314 J mol-1K-1), dan
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Sintesis Mangan Bis(dioktilditiofosfat) dan Penciriannya
Sintesis Mangan bis(dioktilditiofosfat) melalui 2 tahap sintesis, yaitu tahap pembentukan senyawa ADTP8 dan tahap pembentukan MDTP8. Langkah pertama pada proses sintesis MDTP8 merupakan langkah yang sangat menentukan keberhasilan sintesis. Pada tahap ini terjadi reaksi antara P2S5 dengan oktanol dalam pelarut n-heptana yang memiliki sifat nonpolar sehingga dapat memudahkan reaksi antara P2S5 yang bersifat nonpolar dengan alkohol yang bersifat polar. Oleh karena itu, n-heptana dapat melarutkan kedua reaktan dengan baik (Hayati 2013).
Pemanasan pada tahap pertama sangat dibutuhkan untuk menghilangkan hasil samping, yaitu gas H2S yang dapat mengganggu jalannya reaksi. Namun, apabila suhu terlalu tinggi maka produk ADTP8 akan terdekomposisi dan rendemen yang dihasilkan akan rendah (Rismawati 2013). Pembentukan ADTP8 harus dalam kondisi tertutup sebagai upaya pencegahan terjadinya oksidasi pada ADTP8 yang dihasilkan (Hayati 2013). Senyawa produk yang dihasilkan pada tahap pertama adalah ADTP8 yang tidak stabil sehingga penambahan NaOH harus segera dilakukan.
Penambahan NaOH dilakukan sebelum berlanjut ke tahap kedua yang bertujuan meningkatkan reaktivitas atom sulfur pada ADTP8 dan mengikat klorida pada MnCl2 sehingga adisi Mn akan lebih mudah. Selain itu, berpengaruh pada nilai rendemen produk MDTP8 yang dihasilkan, kadar Mn, dan warna produk akhir (Gumelar 2014). Tahap kedua adalah penambahan MnCl2 sehingga menghasilkan produk akhir MDTP8. Waktu sintesis yang digunakan pada tahap adalah 12 jam agar reaksi berjalan sempurna dan rendemen yang diperoleh besar (Rismawati 2013). Skema reaksi sintesis MDTP8 ditunjukkan pada Gambar 1.
6
Produk dipisahkan dengan teknik ekstraksi cair-cair untuk menghilangkan zat pengotor. Produk dicuci menggunakan n-heptana dan air sehingga terbentuk tiga fase yaitu fase air, fase minyak, dan fase padat. Pencucian dilakukan hingga fase air terlihat jernih (Rismawati 2013), kemudian fase minyak dipekatkan menggunakan penguap putar. Produk MDTP8 yang dihasilkan tampak seperti minyak dan berwarna coklat pekat (Gambar 2). Keterulangan sintetis MDTP8 masih belum baik, namun hasil yang digunakan pada penelitian ini merupakan data yang terbaik. Produk MDTP8 hasil sintesis memiliki rendemen sebesar
90.96%. Jika dibandingkan dengan senyawa zink dioktilditiofosfat (ZDTP8),
rendemen ZDTP8 lebih rendah dibandingkan dengan MDTP8 sebesar 62.22% (Zuliandanu 2013). Hal tersebut dapat disebabkan masih adanya zat-zat pengotor di dalam produk MDTP8, seperti oktanol, P2S5, produk dimer MDTP8, atau produk samping dari hasil sintesis.
Hipotesis struktur MDTP8 yang dihasilkan berbentuk segi empat planar. Hal tersebut dapat dilihat dari mekanisme reaksi pada Gambar 1 yang lebih cenderung menghasilkan logam Mn dengan bentuk geometri segi empat planar. Namun, terdapat dimer MDTP8, yaitu mangan tris(dioktilditiofosfat) bentuk oktahedralnya. Selain itu, pada bentuk oktahedral akan dibutuhkan lebih banyak mol oktanol, P2S5, dan ADTP8 dibandingkan dengan bentuk segi empat planarnya. Pada Gambar 2 dapat dilihat hipotesis kedua bentuk geometri bis dan tris MDTP8.
(a)
(b)
Gambar 2 Struktur hipotesis (a) bis MDTP8 segi empat planar dan (b) tris MDTP8 oktahedral (Khajuria 2013)
7 Pencirian Produk MDTP8 dengan FTIR dan AAS
Spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR) digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa MDTP8 yang dihasilkan. Spektrum MDTP8 yang dihasilkan pada Gambar 3 menunjukkan regang -CH2- pada kisaran bilangan gelombang 1467 cm-1, dan regang -CH3- pada kisaran bilangan gelombang 1384 cm-1 (Pavia et al. 2001). Bilangan gelombang 1072 cm-1 menunjukkan adanya ikatan P-O-C dan 673-590 cm-1 menunjukkan adanya ikatan P-S (Hayati 2013). Sementara itu, serapan Mn-S pada daerah 291-214 cm-1 tidak diukur. Dari hasil interpretasi ini dapat diduga bahwa produk MDTP8 telah terbentuk, ditandai dengan berkurangnya alkohol yang terdapat pada daerah bilangan gelombang 3500-3200 cm-1.
Gambar 4 Spektrum FTIR produk MDTP8
Alat yang digunakan untuk analisis logam pada penelitian ini adalah atomic absorption spectrometer (AAS) yang dapat melihat kesesuaian komposisi unsur Mn hasil sintesis dengan struktur senyawa MDTP8. Hasil analisis yang diperoleh, kadar Mn yang didapat dari percobaan, yaitu 1.46% sangat rendah dibandingkan dengan kadar Mn teoritis, yaitu 7.23% (Lampiran 4). Kadar Mn yang lebih rendah daripada hasil teoritisnya dapat disebabkan masih adanya pengotor di dalam produk akhir MDTP8.
Efektivitas Inhibisi Korosi MDTP8 dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Pengujian korosi dengan menggunakan teknik polarisasi potensiodinamik dapat melihat ketahanan dari logam yang telah ditambahkan MDTP8 terhadap oksidasi ketika diberi potensial dari luar. Adanya ion klorida menyebabkan lingkungan korosi meningkat. Ion klorida memiliki sifat agresif dari golongan asam kuat sehingga dapat merusak lapisan oksida logam. Produk MDTP8 sebagai inhibitor akan mengurangi kemungkinan permukaan logam kontak langsung dengan lingkungan. Proses pengendalian ini dapat memperlambat kecepatan korosi karena inhibitor secara kimia berinteraksi dengan permukaan logam untuk memberi tingkat perlindungan tertentu terhadap logam (Djatmiko dan Budiarto 2009).
CH2
8
Arus korosi dapat ditentukan berdasarkan polarisasi potensiodinamik. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan metode LSV. Arus korosi diperoleh dari kurva hubungan antara potensial dan log arus pada data yang dihasilkan oleh program DY2300EN. Permukaan logam yang telah terlapisi oleh senyawa inhibitor MDTP8 dapat dilihat dari segi fisik dan kimianya. Segi fisiknya berupa adanya gelembung pada elektrode pembanding dan terdapat spesimen terlarut berwarna kuning keruh pada logam tembaga yang menandakan logam Cu teroksidasi menjadi Cu2+. Segi kimianya berupa peningkatan konsentrasi larutan MDTP8 menyebabkan arus korosi akan mengalami penurunan dan adanya peningkatan efektivitas inhibisi.
Mekanisme inhibitor umumnya dibagi menjadi dua tipe, yaitu inhibitor anorganik dan organik. Tipe inhibitor anorganik dibagi lagi menjadi dua tipe, yaitu inhibitor anodik dan katodik. Mekanisme inhibitor korosi MDTP8 adalah inhibitor katodik karena MDTP8 membentuk lapisan yang dapat menutupi permukaan logam sehingga sulit untuk terserang oleh subtituen korosif. Hal tersebut dapat dilihat dari bentuk kurva polarisasinya (Dariva and Galio 2014). Persamaan garis Tafel anode dan katode yang dihasilkan oleh perangkat lunak DY2300EN dan diolah kembali menggunakan program Ms Excel dapat mengetahui besarnya arus dan potensial korosi sehingga dapat dihasilkan kurva polarisasi. Kurva polarisasi yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 5. Berdasarkan Dariva dan Galio 2014, dapat diketahui tipe kurva polarisasi tersebut termasuk ke dalam mekanisme inhibitor katodik karena kurva polarisasi MDTP8 memiliki nilai potensial yang lebih kecil dibandingkan tanpa inhibitor. Berdasarkan Gambar 5 terlihat bahwa kurva MDTP8 pada konsentrasi 0.5 dan 2% berada disebelah kiri kurva polarisasi tanpa inhibitor. Namun, pada konsentrasi 1%, kurva polarisasinya sedikit bertumpang tindih dengan kurva polarisasi tanpa inhibitor.
9 Data polarisasi potensiodinamik dengan variasi konsentrasi pada suhu tetap dapat dilihat pada Lampiran 5. Berdasarkan data tersebut dapat terlihat bahwa arus korosi dengan inhibitor lebih kecil daripada tanpa inhibitor. Nilai arus korosi yang semakin menurun seiring dengan naiknya konsentrasi larutan MDTP8 yang berarti bahwa oksidasi logam semakin terhambat seiring dengan penambahan inhibitor. Penambahan MDTP8 sebagai inhibitor juga menyebabkan potensial korosinya lebih kecil dibandingkan tanpa penambahan inhibitor. Data pada Lampiran 6 menunjukkan bahwa potensial korosi semakin meningkat karena adanya kenaikan suhu. Lalu, semakin meningkatnya suhu yang digunakan, maka akan semakin besar arus korosi yang dihasilkan. Kenaikan suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan adanya serangan oksidasi yang cepat pada permukaan logam. Peningkatan ini memicu bertambahnya energi pada sistem yang dapat meningkatkan keaktifan dari gerakan ion klorida dalam reservoir. Ion klorida yang bersifat agresif ini dapat mengikis lapisan logam tembaga. Penambahan inhibitor MDTP8 dapat melindungi lapisan logam tembaga sehingga terbentuk lapisan tipis (Soedarsono 2004).
Kenaikan konsentrasi inhibitor mengakibatkan efektivitas inhibisi meningkat. Hal tersebut dikarenakan semakin banyaknya molekul-molekul inhibitor yang terkandung di dalamnya sehingga kemungkinan inhibitor korosi teradsorpsi pada permukaan logam menjadi semakin besar. Begitupun dengan nilai derajat penutupuan permukaan (surface coverage) yang semakin bertambah dengan kenaikan konsentrasi larutan MDTP8. Hal tersebut berarti bahwa semakin besarnya nilai surface coverage (ϴ) maka perlindungan logam terhadap
konstituen korosif seiring hadirnya inhibitor semakin besar sehingga logam akan semakin sulit mengalami korosi (El-lateef et al. 2012).
Hubungan persen efektivitas inhibisi (%EI) dengan variasi konsentrasi (Gambar 6) menunjukkan bahwa %EI akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi MDTP8. Hubungan persen efektivitas inhibisi (%EI) dengan variasi suhu (Gambar 7) menunjukkan bahwa %EI akan semakin menurun seiring dengan meningkatnya suhu MDTP8. Hal tersebut menunjukkan adanya mekanisme adsorpsi secara fisik atau fisisorpsi. Menurut Ebenso et al. (2008) mekanisme fisisorpsi ditunjukkan oleh adanya penurunan %EI dengan kenaikan suhu sedangkan untuk mekanisme kimisorpsi, nilai %EI meningkat dengan kenaikan suhu.
10
Gambar 6 Efektivitas inhibisi dan laju korosi dengan variasi konsentrasi dan suhu tetap. EI, CR
Gambar 7 Efektivitas inhibisi dan laju korosi dengan variasi suhu dan konsentrasi tetap. EI, CR
Besaran termodinamika dan kinetika digunakan untuk mengukur kemudahan suatu reaksi korosi dapat terjadi. Derajat ketidakteraturan sistem dijelaskan dengan perubahan entropi keadaan transisi (ΔS*) dan kespontanan suatu reaksi dijelaskan melalui perubahan energi bebas Gibbs keadaan transisi
(ΔG*). Parameter termodinamika keadaan transisi pada reaksi korosi tersebut didapatkan melalui aluran kurva ln (i/T) terhadap 1000/T sesuai dengan persamaan Arrhenius keadaan transisi.
Nilai ΔH* sampel meningkat dari 2.83 menjadi 85.18 kJ mol-1 yang menunjukkan bahwa dengan penambahan inhibitor MDTP8 akan menyebabkan reaksi korosi yang terjadi membutuhkan energi yang lebih besar. Nilai ΔS* yang meningkat dari -267.09 menjadi -17.10 kJ mol-1 mengindikasikan adanya kenaikan derajat ketidakteraturan sistem saat reaktan berubah menjadi kompleks teraktifkan (Zarrouk et al. 2011). Nilai ΔG* juga meningkat dari 84.55 menjadi 90.41 kJ mol-1 yang menunjukkan bahwa dengan adanya penambahan inhibitor MDTP8 reaksi korosi akan lebih sulit terjadi.
11 sebagai energi minimum yang harus dimiliki agar suatu reaksi bisa terjadi (Atkins and Paula 2012). Nilai Ea sampel meningkat dari 5.41 menjadi 87.76 kJ mol-1 yang menunjukkan bahwa energi minimum yang dibutuhkan untuk terjadinya proses korosi akan semakin besar sehingga laju korosi akan menurun (Zarrouk et al. 2011).
Gambar 8 Parameter termodinamika-kinetika korosi. Tanpa inhibitor, Sampel
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Senyawa MDTP8 sebagai inhibitor korosi telah berhasil dievaluasi kinerjanya dengan teknik polarisasi potensiodinamik. Nilai efektivitas inhibisi optimum terdapat pada konsentrasi 2%. Parameter termodinamika-kinetika korosi memperlihatkan bahwa kehadiran MDTP8 dapat melindungi permukaan elektrode logam terbukti dengan nilai ΔG* yang lebih kecil dibandingkan tanpa penambahan inhibitor. Nilai energi aktivasi (Ea) dengan inhibitor yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa inhibitor yang mengindikasikan energi minimum yang dibutuhkan elektrode logam untuk terkorosi lebih tinggi sehingga kehadiran MDTP8 efektif untuk menurunkan laju korosi logam.
Saran
Pengujian lebih lanjut perlu dilakukan karena keterulangan pada sintesis MDTP8 masih belum baik. Selain itu, logam pusat kompleks dapat divariasikan dengan penggunaan inti yang bersifat trivalen dan inti divalen selain logam mangan. Selain itu, variasi alkohol pada rantai alkil perlu dilakukan untuk memverifikasi pengaruh muatan atom logam pusat terhadap efektivitas inhibisi korosi. Selanjutnya dilakukan konfirmasi ulang pada struktur MDTP8 dengan melakukan pencirian produk menggunakan NMR dan HPLC.
-300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100
12
DAFTAR PUSTAKA
Atkins P and Paula JD. 2012. Physical Chemistry eighth edtion. New York (US): W.H. Freeman and Company.
Dariva CG and Galio AF. 2014. Corrosion inhibitors – principles, mechanisms, dan applications. License InTech. http://dx.doi.org/10.5772/57255
Dalimunthe IS. 2004. Kimia dari Inhibitor Korosi. Medan (ID): Universitas Sumatera Utara Press.
Dewi KSP. 2009. Kemampuan adsorpsi batu pasir yang dilapisi besi oksida (Fe2O3) untuk menurunkan kadar Pb dalam larutan. J Bumi Lestari.
9(2):254-262.
Djatmiko E, Budiarto. 2009. Analisis laju korosi dengan metode polarisasi dan potensiodinamik bahan baja SS 304l. Seminar Nasional ke- 15 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir; 2009 Oktober 17; Surakarta, Indonesia. Surakarta (ID): Universitas Pancasila. hlm 182-194.
Ebenso EE, Eddy NO, Odiongenyi AO. 2008. Corrosion inhibitive properties and adsorption behavior of ethanol extract of Piper guinensis as a green corrosion inhibitor for mild steel in H2SO4. Afr J Pure Appl Chem. 2(11):107-115.
El-Lateef HM, Aliyeva LI, Abbasov VM, Ismayilov TI. 2012. Corrosion inhibition of low carbon steel in CO2 -saturated solution using anionic surfactant. Adv Appl Sci Res. 3(2):1185−1201.
Gumelar FR. 2015. Kinerja antikorosi zink diarilditiofosfat dengan teknik polarisasi potensiodinamik [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Hayati IK. 2013. Pengaruh pelarut terhadap rendemen hasil sintesis seng
dialkilditiofosfat (ZDTP) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Iga KS, Ik S. 2007. Prediksi laju korosi dengan perubahan besar derajat deformasi
plastis dan media pengorosi pada material baja karbon. J Ilmiah Teknik Mesin Cakram. 1(1):1-8.
Irianty RS dan Khairat. 2013. Ekstrak daun papaya sebagai inhibitor korosi pada baja aisi 4140 dalam medium air laut. J. Ilmiah Sains Terapan. 4(2): 77-82. Khajuria R, Atiya S, Sandeep K, and Sushil KP. 2013. Spectroscopic, thermal,
and antimicrobial studie of mononuclear manganese (II) ditolyldithiophosphates. Bioinorganic Chemistry and Applications. http://dx.doi.org/10.1155/2013/261731
Malik MA, Hashim MA, Nabi F, Al-Thabairi AS. 2011. Anti-corrosion ability of surfactans: a review. Int J Electrochem Sci. 6:1927-1948.
Pavia DL, Lapman GM, Kriz GS. 2001. Intoduction to Spectroscopy Ed ke-3. Washington (US): Thomson Learning.
Rismawati. 2013. Pengaruh jenis alkohol pada rendemen sintesis zink dialkilditiofosfat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor
Rudnick LR. 2009. Lubricant Additives Chemistry and Applications Second Edition. Prancis (FR): CRC Press.
13 Triastuti WE dan Arief S. 2013. Karakteristik fisik dan korosi mangan hasil
pelapisan pada baja AISI 1020. KAPAL. 9(1): 1-7.
Wahyuningrum D, Achmad S, Syah YM, Buchari, Bundjali B, Ariwahjoedi B. 2008. The correlation between structure and corrosion inhibition activity of 4,5-diphenyl-1-vinylimidazole derivative compounds towards mild steel in 1% NaCl solution. Int. J. Electrochem Sci. 3: 154-166.
Zarrouk A, Hammouti B, Zarrok H, Al-Dayab SS, Messali M. 2011. Temperature effect, activation energies and thermodynamic adsorption studies of l-cysteine methyl ester hydrochloride as copper corrosion inhibitor in nitric acid 2M. Int J Electrochem Sci. 6: 6261-6274.
15
17 Lampiran 1 Bagan alir sintesis
1. Oktanol + P2S5
ADTP8 MnCl2
Pemisahan Produk
Produk sintesis (MDTP8)
Pencirian MDTP8 dengan FTIR
Uji kinerja korosi (Potensiostat DY2300) Pemanasan dan pengadukan
Pengadukan tanpa pemanasan
Pemisahan dan pencucian
Penetapan kadar Mn dengan AAS
18
Lampiran 2 Rangkaian alat pengukuran elektrokimia
Potensiostat DY2300
Reservoir
Elektrode Cu
19
Lampiran 3 Perhitungan rendemen MDTP8
Sampel
Bobot teoritis (g) Bobot Rendemen (%)
Segiempat planar Oktahedral produk
(g) Segiempat planar Oktahedral
1
27.3960 40.3200 24.9192 90.96 61.80
2 14.7938 54.00 36.69
Contoh perhitungan rendemen MDTP8 : Volume oktanol yang diambil = 22.59 mL
20
Lampiran 4 Analisis kadar Mn menggunakan AAS
Sampel Bobot Konsentrasi terbaca Kadar Mn hasil Kadar Mn Contoh perhitungan Sampel 1 (sampel yang digunakan) :
21 Lampiran 5 Data polarisasi potensiodinamik dengan variasi konsentrasi pada
suhu 26 0C
Contoh perhitungan :
Perhitungan Ekstrapolasi Tafel (MDTP8 konsentrasi 0.5%) Arus (i)
Persamaan garis Tafel anode y1= -106.37x - 167.77 Persamaan garis Tafel katode y2= 73.198x + 162.82 Arus korosi merupakan persamaan y1=y2, maka -106.37x - 167.77 = 73.198x + 162.82
-179.568x = 330.59 x = -1.841
anti log x = i = 10-1.841 = 0.0144 Potensial Korosi (V)
y2= 73.198x + 162.82 V = 73.198 (log i) + 162.82
V = 73.198 (log(0.0144 mA)) + 162.82 V = 28.0158 mV
Efektivitas Inhibisi
%EI = 100%
Derajat penutupan permukaan (Ɵ)
22
Lampiran 6 Data polarisasi potensiodinamik dengan variasi suhu pada konsentrasi 2%
Efektivitas Inhibisi
%EI = 100%
Derajat penutupan permukaan (Ɵ)
23 Lampiran 7 Data dan perhitungan parameter termodinamika-kinetika korosi
Larutan Suhu
Tanpa inhibitor 2.82510 -267.08808 84.55405 5.41158
MDTP8 85.17693 -17.10190 90.41011 87.76258
Contoh perhitungan (MDTP8) :
24
RT Ea A icorr)ln
ln(
y = ax + b
y = -10.556x + 28.443 R² = 0.8756 Ea = a x R
= 10.556 x 8.314 = 87.76258 kJ mol-1
Ket.:
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 14 Januari 1994 sebagai putri pertama dari 3 bersaudara pasangan Didi Sukardi dan Komariah. Tahun 2011 penulis lulus dari SMAN 82 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Tulis.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah aktif dalam kepengurusan Himpunan Profesi Ikatan Mahasiswa Kimia IPB pada tahun 2012/2013 dan 2013/2014 sebagai anggota Departemen Peningkatan Kualitas dan Keprofesian Mahasiswa (PK2M) serta aktif juga mengikuti berbagai kepanitiaan. Penulis juga pernah aktif sebagai asisten praktikum Kimia Fisik Layanan pada tahun ajaran 2014/2015. Penulis juga berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan di PAIR BATAN, Pasar Jumat dengan judul Pengaruh Variasi Dosis Iradiasi Sinar
