1740794927083 Korosi 1

1

Korosi

Pertemuan ke 1

by Bambang HP

2

Kehadiran 80%

Komitmen

Ujian 1

Ujian 2

Ujian 3

Tugas / kuis

UTS =35%

UAS =45%

Tugas/kuis =15%

3

Pustaka

1. “Korosi (Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa) ., Kenneth R. Trethewey., BSc, Ph.D.,Cchem., MRSC

2. “Principle and Prevention Of Corrosion”

Denny A. Jones., Macmillan Pub., 1992.

3. “Corrosion Engineering” Fontana and Green., 1978

4

Korosi ≠ Karat

Sebagian besar orang

mengartikan korosi sebagai karat.

Karat = rust (produk korosi) Korosi = corrosion (gejala

destruktif yang mempengaruhi

hampir semua logam)

5

Zaman Romawi

Filsuf besar Romawi, Plinus (23 – 79 Masehi) menulis tentang ferrum corrumpitur atau besi rusak.

Zaman Romawi besi sudah digunakan secara luas untuk senjata dan perkakas lainnya.

Korosi adalah musuh utama logam

Korosi dapat (membawa manfaat), orang berusaha untuk mencegah dan

‘memeranginya’.

Teknik pembiruan (blueing) dan penyepuhan (gilding) dilakukan untuk melindungi

besi/baja.

6

Korosi dapat dibagi dalam beberapa definisi

1.

Kerusakan atau degradasi material (logam) yang disebabkan oleh reaksi elektro kimia dengan lingkungan.

2.

Kerusakan logam yang bukan

diakibatkan oleh aktivitas mekanik.

3.

Ekstraksi metalurgi bolak-balik

(reverse).

Definition : Corrosion may be defined in several ways:

1)Destruction or Deterioration of a material because of

reaction with its environments.

2)Destruction of materials by means other than straight mechanical. Or

3) it is extractive metallurgy in reverse.

Also

Corrosion may be defined as the destruction of a metal or an alloy because of chemical or electrochemical reaction with its surrounding environment or medium.

Corrosion Engineering

Lcturer SAHEB M.MAHDI

Corrosion damages

The serious consequences of the corrosion process have become a problem of worldwide significance. In addition to our everyday encounters with this form of degradation, corrosion causes plant shutdowns, waste of valuable resources, loss or contamination of product, reduction in efficiency, costly maintenance, and expensive over design. It can also jeopardize safety and inhibit technological progress.

Corrosion in some cases is desirable , for example chemical machining or chemical milling ( widely used in aircraft and other applications ).Anodizing of aluminum is another beneficial corrosion process used to obtain better and more uniform appearance in addition to a protective corrosion product on the surface.

Lcturer SAHEB M.MAHDI

Losses due to Corrosion

Lcturer SAHEB M.MAHDI

General Corrosion

Anodic Reaction: Fe⁰(s) Fe²⁺_(aq) + 2e^- Deterioration of metal

Cathodic Reaction: 2H⁺_(aq) + 2e^- H₂O _(l) Chemical

O_{2 (g)} + 2H₂O _(l) + 4e^- 4OH^-_(aq) Atmospheric

Overall Reaction: Fe⁰_(s) + 2H⁺(aq) Fe²⁺_(aq) + H₂O _(l) ^Chemical

2Fe⁰_(s) + O_{2 (g)} + 2H₂O (l) 2Fe²⁺_(aq) + 4OH^-_(aq) Atmospheric

USNA Chemistry Dept.

12

Logam

Lingkungan

13

Peristiwa metalurgi bolak-balik

 Industri baja Lembaran reduksi

Mine Ore Pemurnian

 Casting

 Rolling

 Dll

perpipaan Karat

Hidrat oksida besi

14

Produksi baja + Energi:

-

70 % dimanfaatkan

-

30 % rusak - 2/3 didaur ulang + ikutan + energi 120%

- 1/3 hilang (karat)

15

Peran lingkungan

Pada kenyataannya lingkungan apa pun dapat menyebabkan korosi walaupun dalam derajat yang berbeda.

contohnya:

udara, kelembaban, larutan garam, air distilasi, kukus, air pertambangan (mine waters), dan lingkungan industri.

16

Mencegah seminimal mungkin, dengan

mempelajari perlakuan dan proses korosi.

Korosi = oksidasi logam menjadi kation lingkungan bersifat

elektrolit yang

mengandung oksidator.

Reaksi :

M = Mⁿ⁺ + ne^- oks + ne^- = red

17

KOROSI TIDAK DAPAT DIHENTIKAN....!!!

Akibat dari lingkungan tersebut akan

mengakibatkan kerusakan yang disebabkan oleh korosi yang merupakan reaksi reduksi kimia terutama reaksi elektrokimia.

18

Bagaimana menghentikan korosi?

Menghentikan aliran elektron (memutuskan aliran)

Tingkat energi Logam/ barang jadi



energi korosi



bijih

Produk korosi

19

Korosi adalah proses kebalikan pembuatan barang-barang logam.

Reaksi kimia konsentrasi, kalor Elektrokimia C, listrik, kalor

Besi akan berkarat’

Fe = Fe²⁺ + 2e^- E^o= Fe/Fe²⁺

2H₂O + 2e^- = H₂ + 2OH^- E^o= H₂O/H₂

20

Oksidasi logam, reaksi yang memanfaatkan elektron Reduksi.

Dalam larutan asam :

2H⁺ + 2e = H₂

O

₂

+ 4H

⁺

+ 4e = 2H

₂

O

Netral /basa: O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^- 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH^-

21

Korosi Dipengaruhi oleh :

Kelembaban

Polutan

Suhu

 Jenis polutan : SO₂, NO₂, Cl^-, F^-, Abu.

 

Reaksi Elektrokimia

1. Disolusi anodik : Fe → Fe²⁺ + 2e

3Fe²⁺ + 2OH^- + ½ O₂ → Fe₃O₄ +H₂O  2. Reduksi Katodik:

 8 FeOOH + Fe²⁺ + 2e → 3Fe₃O₄ + 4H₂O 3Fe₃O₄ + 0,75 O₂ + 4,5 H₂O → 9 FeOOH

22

Logam Elektrolit

M reaksi anodik = oks. logam

Fe³⁺ + e = Fe²⁺

e M⁺ⁿ

anoda (-)

e Katoda (+)

Anoda H⁺

Kation

23

Reaksi Zn yang terkorosi dalam asam Zn + 2HCl = ZnCl + H₂

 

Setengah reaksi

Zn = Zn²⁺ + 2e dan 2H⁺ + 2e = H₂  

Reaksi pada Al

2 Al + 6H₂O = 2Al³⁺ + 6OH^- + 3H₂

24

Energi bebas Gibb dan Potensial Sel

REAKSI KOROSI ═ ALAMIAH = SPONTAN (REAKSI YANG TERJADI

DENGAN

SENDIRINYA

CEPAT / LAMBAT)

SPONTAN ═> ΔG < O

Potensial = E → ΔG = - nFE

n = jumlah elektron yang terlibat Potensial antar muka

F = bil. Faraday 96500 C/ek dari suatu sistem elektroda

E = potensial elektroda.

25

Bila reaksi sel ditempatkan dalam suatu sel

elektrokimia, energi listrik yang ditimbul-kan oleh sel dapat secara kuantitatif dikonversi

menjadi kerja.

Energi listrik (electrical work) sebanding

dengan produk GGL (EMF) sel dan muatan listrik yang mengalir melalui external circuit.

W_max= nFE_sel --- (a)

26

Menurut hukum termodinamika, perubahan

energi bebas (ΔG) untuk suatu proses adalah sebanding dengan kerja maksimum yang

dapat diturunkan dari suatu sel, W_max= ΔG ---(b)

Dari pers (a) dan (b) ΔG = - nFE_sel

Jika dibandingkan antara perubahan energi bebas terhadap perbedaan sel, yang

digunakan potensial standar sel (E^o_sel).

27

Berkaitan dengan perubahan energi bebas

dinamakan perubahan energi bebas standar (ΔG^o), sehingga

ΔG^o = - nFE^o_sel

28

Esel = E_Katodik - E_anodik > 0 ΔG = -nFE_sel

ΔG < 0  Contoh :

Kearah mana spontan reaksi berikut ?  3 Pb + 2 Al³⁺ = 3 Pb²⁺ + 2 Al

Dengan,  

E^o_Pb²⁺_/Pb = - 0,126 V / SHE  

E^o_Al³⁺_/Al = - 1,662 V / SHE

29

 Urutan Gaya Gerak Listrik (EMF) = E^o (potensial standar) Dari ΔG^o reaksi

Standar pada T = 25^oC (298 K) P = 1 atm

a _ion = 1 (konsentrasi)  

Rx : aA + bB → cC + dD  

ΔG = (cG_f,C + d G_f,D) - (aG_f,A + bG_f,B)  

Menurut IUPAC, EMF dihitung dari ΔG reduksi.

 

Oksidasi + ne = Reduksi ; ΔG, E_mf  

30

E_sel = E_k + E_a → E_oks = E_red = E_k - E_a

 

ΔG = ΔG^o + RT ln K →  -nFE = nFE^o + RT ln K

perubahan potensial dari keadaan standar  v = koefisien stoikiometri.

31

Reduksi – Oksidasi pada air Reduksi : 2H

⁺

+ 2e = H

₂

  _

H a

aH nF

ERT

E_H/H ^o ln₂²

2

≈

C

²_H⁺

= -

^{(2 )}

2

0591 ,

0 pH

pH = -log aH

⁺

= log

_

aH 1

^E_HH ^0,059pH

/2



32

Oksidasi : O

₂

+ 4H

⁺

+ 4e = 2H

₂

O

 



 pOaH

O E aH

E_HH ^o ₂

2 2

/ ln

4

05 91 ,

0

2

= 1,229 – 0,0591 pH

( potensial sebagai fungsi dari pH )

33

E (v) 1,229

O₂

- 0,0591 H2O

0

Zn⁺² - 0,0591

-0,94 H2

Zn

Stabil sbg H2 pH

 semakin tinggi pH semakin menurun harga potensial.

34

Pada logam: Zn = Zn

⁺²

+ 2e E

_Zn

= E

^o_Zn

-

^log1_2

2

0591 ,

0

aZn

= 0,763 – 0,177 = -0,940 V/SHE

Zn

²⁺

+ 2H

₂

O = Zn(OH)

₂

+ 2H

⁺

K =

O aH a

a a

Zn OH H Zn

2 ) (

. .

2 2





= pH Kesetimb.

pH < pH kesetimbangan → Zn

²⁺

pH > pH kesetimbangan → Zn(OH)

₂

35

Faktor-faktor yang mempengaruhi Korosi

Laju dan derajat korosi bergantung pada beberapa faktor berikut:

1. Sifat-sifat logam 2. Sifat lingkungan

3. Pengendalian korosi

36

1. Sifat –sifat logam

(i). posisi dalam urutan galvanik

Keadaan berbeda potensial elektroda dengan jelas akan mengakibatkan

korosi, semakin besar perbedaan jarak potensial logam yang berbeda semakin cepat laju korosi berlangsung.

37

(ii) Overvoltage

Penurunan overvoltage terhadap korosi logam mempercepat laju korosi. Misalnya zinc

ditempatkan dalam NH₂SO₄, selaput pasif akan dengan segera menutupi permukaan zinc dengan evolusi gas hidrogen sepanjan permukaan.

Overvoltage pada logam zinc cukup tinggi (0,70 V), tetapi bila larutan ditambahkan beberapa

tetes tembaga sulfat, CuSO₄ maka laju korosi logam zinc meningkat dengan mengendapnya logam Cu pada permukaan zinc, yang mana overvoltage hidrogen yang diturunkan hanya 0,33 V.

38

(iii)Luas permukaan relatif anoda dan katoda

Bila dua logam atau paduan berbeda

dihubungkan, korosi pada bagian anodik

berbading lurus terhadap rasio katodiknya.

Sehingga permukaan anodik yang lebih kecil akan mempercepat dan memperparah korosi.

39

iv. kemurnian logam

pengotor dalam suatu logam menghasilkan keheterogenan yang memicu terbentuknya sel elektrokimia yang sangat kecil (tiny) pada sebagian yang terpaparkan, selanjutnya

menyebabkan korosi pada bagian anodiknya.

Laju dan tingkat korosi bertambah dengan meningkatnya pengotor dan yang

terpaparkan.

40

v. keadaan fisik logam

laju korosi juga dipengaruhi oleh keadaan secara fisik (seperti, ukuran butir, susunan kristal, stress, dll) ukuran butir yang pada

logam / paduan, semakin besar kelarutan dan mempercepat korosi.

41

vi. Selaput permukaan (nature of surface film) pada kenyataanya semua logam akan

tertutupi oleh lapisan tipis oksidanya. Rasio volume logam oksida terhadap logam

diketahui sebagai rasio volume spesifik.

Semakin besar rasio volume spesifik, maka semakin kecil laju oksidasi korosi. Demikian pula Ni, Cr dan W mempunyai rasio volume spesifik masing-masing 1,6; 2,0; dan 3,6.

42

vii.Sifat pasif logam

logam-logam seperti Cr, Ni, Mg, Al, dan Co adalah pasiv dan menunjukkan sifat

ketahanan korosi yang sangat tinggi. Hal ini disebabkan oleh pembentukan proteksi yang tinggi, tetapi lapisannya sangat tipis oksida pada permukaan logam/paduan. Selaput jika rusak maka akan repairs dengan sendirinya pada kondisi oksidanya.

43

viii. Kelarutan produk korosi

dalam korosi elektrokimia, jika produk korosi larut dalam medium korosi, maka

proses korosi akan berlangsung lebih cepat.

Dengan kata lain jika produk korosi tidak larut dalam larutan medium korosi atau berinteraksi dengan medium untuk

membentuk produk yang tidak terlarut.

44

ix. Kemudahan menguap produk korosi

bila produk korosi mudah menguap, akan menguap secepat terbentuknya produk korosi, sehingga permukaan logam yang

terpaparkan mudah terserang. Selanjutnya korosi dapat tertahan.