Apakah pagar di rumah Anda atau beberapa barang lainnya sudah berkarat? Sebenarnya apa sih yang dimaksud dengan karat? Kenapa karat bisa terjadi? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini mari kita simak penjelasan di bawah ini.
Daftar Isi
Pengertian Korosi
Korosi atau perkaratan merupakan kerusakan benda-benda yang berbentuk logam akibat dari pengaruh lingkungan. Korosi dapat terjadi sebagai akibat adanya interaksi logam dengan lingkungan yang bersifat korosif. Lingkungan yang bersifat korosif ditandai dengan lingkungan yang mengandung uap air (lembap) dan diinduksi dengan adanya gas-gas, khususnya oksigen.
Korosi ini dapat mengubah struktur dan sifat-sifat logam sehingga korosi dipandang sebagai proses yang merugikan. Secara umum semua logam kecuali emas memiliki potensi untuk mengalami korosi. Hal ini dapat dilihat dari nilai potensial reduksi standarnya yang lebih rendah dari potensial reduksi standar oksigen.
Berdasarkan paparan tersebut, maka korosi (perkaratan) ini akan terjadi jika adanya interaksi antara logam (khusunya logam yang mudah mengalami oksidasi) dengan lingkungan yang korosif, seperti tingkat kelembapan tinggi (kadar uap air tinggi) dan terdapat gas, seperti oksigen.
Baca juga: Sifat Koligatif Larutan
Mekanisme Proses Korosi
Korosi merupakan proses elektrokimia yang melibatkan reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Berikut gambaran mekanisme proses terjadinya korosi:
Pada gambar tersebut terlihat bahwa permukaan logam (dalam hal ini logam besi) yang tidak rata merupakan daerah yang memiliki potensi tinggi untuk mengalami perkaratan. Akibat permukaan yang tidak rata, maka akan memudahkan air terperangkap pada permukaan logam tersebut. Pada kondisi tersebut akan terjadi oksidasi logam Fe atau pelarutan atom-atom besi disertai dengan pelepasan elektron. Adapun reaksinya adalah : Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2e.
Elektron yang dilepaskan pada proses pelarutan logam besi (reaksi oksidasi di anoda) akan mengalir melalui logam besi. Proses ini sama dengan proses yang terjadi pada sel volta, dimana elektron mengalir melalui rangkaian luar pada sel volta menuju daerah katoda sehingga terjadi reaksi reduksi gas oksigen dari udara. Adapun reaksi reduksinya adalah sebagai berikut: O2 (g) + 2H2O (g) + 2e à 4OH– (aq).
Sementara itu, Ion Fe2+ yang larut dalam tetesan air (hasil reaksi oksidasi) akan mengalami pergerakan menuju daerah katoda. Jika dikaitkan dengan proses pada sel volta, pergerakan ion besi ini sama dengan pergerakan ion sebagaimana ion-ion melewati jembatan garam dalam sel volta. Ino Fe2+ yang bergerak akan bereaksi dengan ion-ion OH– membentuk oksida basa yaitu Fe(OH)2. Adapun reaksinya adalah: Fe2+ (aq) + 4OH– (aq) → Fe(OH)2 (s).
Fe(OH)2 yang sudah terbentuk akan dioksidasi oleh oksigen sehingga terbentuk karat, reaksinya adalah: 2Fe(OH)2 (s) + O2 (g) → Fe2O3 .nH2O (s). Berdasarkan hal tersebut, maka rumus karat dari besi adalah Fe2O3 .nH2O. huruf ‘n’ pada molekul air menunjukkan banyaknya molekul air yang terlibat dan terperangkap pada proses korosi.
Secara sederhana reaksi perkaratan atau proses korosi dapat dituliskan dengan persamaan reaksi berikut ini: 4Fe (s) + 3O2 (g) + nH2O (l) → 2Fe2O3.nH2O (s).
Faktor yang Mempercepat Korosi
Proses korosi dapat mengalami percepatan karena ada berbagai faktor yang mempengaruhinya. Adapun faktor yang dapat mempercepat korosi adalah sebagai berikut:
Air dan Kelembapan Udara
Air merupakan salah satu faktor penting dalam proses korosi, tanpa air tidak akan ada pelarutan logam yang menghasilkan ion logam dan elektron. Sementara itu kelembapan udara yang tinggi menunjukkan kadar uap air yang tinggi pula. Oleh karena itu tingkat kelembapan akan berpengaruh terhadap proses korosi. Semakin lembap lingkungan, maka akan semakin mempercepat proses korosi.
Larutan Elektrolit
Larutan elektrolit yang dapat mempercepat proses korosi yaitu asam dan garam. Asam dan garam merupakan larutan elektrolit yang menjadi dapat media paling baik dalam mempercepat terjadinya transfer muatan (elektron). Kondisi tersebut akan memudahkan oksigen di udara dalam mengikat elektron. Contoh dari larutan elektrolit alami yang dapat mempercepat terjadinya korosi diantaranya air hujan dan air laut.
Pada air hujan banyak mengandung asam sehingga air hujan biasanya menjadi faktor utama yang dapat menyebabkan korosi pada benda-benda di sekitar rumah, seperi pagar rumah, atap rumah yang terbuat dari seng dan benda lainnya. Sementara itu, air laut banyak mengandung garam sehingga menjadi media yang baik untuk proses korosi pada kapal laut.
Permukaan Logam yang tidak Rata
Permukaan logam yang tidak rata akan memudahkan air terperangkap pada logam tersebut, sehingga molekul air akan mudah menempel pada permukaan logam. Selain itu, permukaan logam yang tidak rata juga akan memudahkan terbentuknya kutub-kutub muatan yang akan berperan sebagai anoda dan katoda tempat terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi. Dengan demikian, permukaan logam yang tidak rata akan mempercepat pembentukan karat (memudahkan proses korosi).
Sebaliknya permukaan logam yang licin, rata, dan bersih akan menyebabkan air sulit terperangkap, selain itu pada logam yang rata pun akan sulit membentuk kutub-kutub muatan sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi.
Terbentuknya Sel Elektrokimia
Sel elektrokimia dapat terjadi secara langsung jika ada dua logam yang memiliki beda potensial bersinggungan pada kondisi lingkungan yang berair atau lembap. Logam yang memiliki nilai potensial standar reduksi lebih rendah akan mudah mengalami oksidasi dengan oksigen di udara dan melepaskan elektron.
Kondisi tersebut akan menyebabkan logam yang memiliki potensial reduksi standar lebih rendah akan mudah mengalami kerusakan atau korosi. Sementara logam yang memiliki potensial reduksi standar lebih tinggi akan lebih awet dan tahan lama dari kerusakan (korosi).
Cara Mencegah Korosi
Selain terdapat faktor yang dapat mempercepat korosi, proses korosi pun bisa dicegah dengan beberapa cara. Upaya yang dilakukan merupakan proses pengendalian agar kerusakan pada logam tidak mudah terjadi. Adapun cara pencegahan korosi adalah sebagai berikut:
Metode Pelapisan
Metode pelapisan merupakan cara pencegahan korosi dengan mengendalikan dan menghambat proses interaksi antara logam dengan faktor-faktor yang dapat mempercepat korosi, seperti udara dan uap air. Metode pelapisan yang biasa dilakukan diantaranya:
- Pengecatan: Dapat menghambat dan memperkecil peluang interaksi antara logam dengan udara dan uap air. Pada pengecatan ini, logam akan dilapisi oleh cat. Contoh dari penerapan metode ini diantaranya adalah pengecatan pagar rumah, pengecatan beberapa bagian kapal, dan lainnya.
- Galvanisasi: Adalah proses perlindungan logam besi dan baja agar tidak mengalami perkaratan dengan cara memberi lapisan seng. Pada proses galvanisasi ini tidak membentuk oksida, melainkan seng akan berkorban menjadi pelindung bagi besi. Hal ini dikarenakan logam seng lebih reaktif dari pada besi sebagaimana nilai potensial reduksi standar berikut ini:
Zn2+ (aq) + 2e → Zn (s) E0 = -0,44 V
Fe2+ (aq) + 2e → Fe (s) E0 = -0,76 V
- Elektroplating: Merupakan metode pelapisan logam dengan logam lain melalu prinsip elektrolisis.
- Pelapisan dengan pembentukan pasivasi: Proses ini dilakukan dengan cara melapisi besi dengan logam krom atau timah. Logam krom dan timah akan membentuk lapisan oksida yang memiliki sifat tahan terhadap karat atau sering disebut dengan istilah pasivasi. Pasivasi sendiri merupakan proses pembentukan lapisan permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi sehingga dapat mencegah terjadinya korosi pada logam-logam yang mudah mengalami korosi.
- Paduan logam: Paduan logam merupakan upaya pengendalian korosi dengan cara memadukan atau mencampurkan logam satu dengan logam lainnya. Contoh dari paduan logam diantaranya, perunggu yang merupakan paduan dari logam tembaga dengan logam lain seperti timah, mangan, alumunium atau silikon.
Baca juga: Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Perlindungan Katodik
Perlindungan katodik merupakan metode pencegahan korosi yang sering digunakan dalam mengendalikan korosi besi yang dipendam dalam tanah, seperti pipa air ledeng, pipa perusahaan pertamina, dan tanki penyimpan bahan bakar minyak (BBM).
Logam yang memiliki sifat reaktif seperti magnesium dihubungkan dengan pipa besi. Pada prosesnya, karena logam Mg merupakan reduktor dan lebih reaktif daripada logam besi, maka Mg akan mengalami oksidasi terlebih dahulu. Namun jika semua logam Mg sudah menjadi oksida maka lambat laun besinya pun akan mengalami korosi. Oleh karena itu pada proses ini perlu penggantian logam Mg secara berkala agar besi tetap terjaga dan tidak mengalami kerusakan atau korosi.
Berikut gambaran proses perlindungan katodik pada pipa besi dengan menggunakan logam Magnesium):
Pemberian Inhibitor
Inhibitor merupakan zat kimia yang dapat ditambahkan pada suatu lingkungan korosif untuk menghambat dan mengendalikan terjadinya proses korosi. Inhibitor pencegah korosi ini terdiri dari beberapa jenis, yaitu:
- Inhibitor Anodik: zat kimia yang ditambahkan untuk mengendalikan korosi dengan cara menghambat proses pelepasan ion-ion logam ke dalam air (proses pelarutan ion dalam air).
- Inhibitor Katodik: zat kimia yang dapat ditambahkan untuk menghambat dan mengendalikan proses korosi (perkaratan) dengan cara menghambat salah satu tahap pada proses katodik.
- Inhibitor Campuran: zat kimia yang ditambahkan untuk mengendalikan korosi dengan cara menghambat proses di katodik dan anodik secara bersamaan. Jadi pada proses ini inhibitor ditambahkan pada anoda dan katoda.
- Inhibitor teradsorpsi: secara umum merupakan senyawa organik yang dapat mengisolasi dan melindungi permukaan logam dari lingkungan korosif. Prinsip kerja inhibitor teradsorpsi ini adalah dengan cara membentuk film tipis yang teradsorpsi pada permukaan logam yang akan menghambat dan mengendalikan korosi.
Baca juga: Satuan Konsentrasi Larutan Serta Contoh Soal
Pemahaman Akhir
Karat atau korosi adalah kerusakan pada benda-benda yang terbuat dari logam akibat interaksi dengan lingkungan yang bersifat korosif. Lingkungan yang bersifat korosif umumnya mengandung uap air (lembap) dan gas-gas, terutama oksigen. Proses korosi merupakan proses elektrokimia yang melibatkan reaksi oksidasi dan reduksi pada permukaan logam.
Mekanisme proses korosi dimulai dengan pelarutan atom-atom logam besi (misalnya) pada permukaan yang tidak rata, diikuti dengan pelepasan elektron (reaksi oksidasi) dan pergerakan elektron melalui logam (reaksi reduksi). Ion besi yang terlarut dalam air kemudian bergerak menuju daerah katoda, di mana ia bereaksi dengan ion hidroksida (OH-) membentuk oksida basa yang disebut Fe(OH)2. Fe(OH)2 kemudian dioksidasi oleh oksigen di udara membentuk karat, yaitu Fe2O3.nH2O.
Beberapa faktor yang mempercepat korosi antara lain kelembapan udara, larutan elektrolit seperti asam dan garam, serta permukaan logam yang tidak rata. Sel elektrokimia juga dapat terbentuk jika dua logam dengan potensial reduksi yang berbeda bersinggungan dalam lingkungan yang lembap. Untuk mencegah korosi, metode pelapisan seperti pengecatan dan galvanisasi dapat digunakan. Perlindungan katodik dengan menggunakan logam magnesium juga efektif dalam mencegah korosi pada pipa besi yang terpendam dalam tanah.
Selain itu, pemberian inhibitor, zat kimia yang ditambahkan dalam lingkungan korosif, juga dapat menghambat dan mengendalikan proses korosi. Inhibitor dapat berupa anodik, katodik, campuran, atau teradsorpsi yang membentuk film tipis pada permukaan logam untuk melindunginya dari lingkungan korosif.
Dalam upaya mencegah korosi, perlu dilakukan pengendalian dan perlindungan terhadap benda-benda logam agar dapat tetap awet dan tahan lama dalam menghadapi interaksi dengan lingkungan yang korosif.
Penjelasan mengenai korosi, mulai dari pengertian korosi, proses atau mekanisme terjadinya korosi, faktor yang mempercepat korosi, dan cara pencegahan korosi memberi gambaran bahwa proses korosi ini sangat mudah dijumpai dalam kehidupan kita, dan untuk pencegahannya pun bisa kita lakukan.
Referensi:
Sudarmo, Unggul. (2015). Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Erlangga
SUnarya, Y., dan Setiabudi, A. (2009). Mudah dan Aktif Belajar Kimia Kelas XII. Jakarta: Pusat Kurikulum dan Perbukuan, Kementrian pendidikan dan Kebudayaan.
