30

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Pengukuran laju korosi logam tembaga dilakukan dengan menggunakan tiga

metode pengukuran dalam larutan aqua regia pada pH yaitu 1,79; 2,89; 4,72 dan

6,80. Pengukuran pada berbagai pH tersebut untuk melihat pengaruh keasaman

suatu media terhadap laju korosi. Penggunaan metode pengukuran hambatan dan

pengurangan berat dilakukan sebagai dasar untuk membuat praktikum sederhana

tentang pengukuran laju korosi secara kualitatif sedangkan metode polarisasi

dengan Tafel digunakan sebagai pembanding kedua metode tadi. Selain itu untuk

menunjukkan dalam pembelajaran korosi, bahwa dengan teknik Tafel pengukuran

laju korosi dapat diukur lebih kuantitatif. Teknik Tafel digunakan sebagai

pembanding dengan alasan, diantaranya: Tafel menggunakan instrumentasi yang

ketelitiannya telah dikalibrasi dan semua proses perhitungannya dilakukan oleh

suatu software sehingga kesalahan perhitungan dapat diminimalkan. Semua

pengukuran dilakukan pada suhu ruangan yaitu 24,5oC-25,5oC dengan keberadaan

oksigen yang terlarut dalam larutan aqua regia . Pada penelitian ini juga dilakukan

pengukuran laju korosi pada salah satu pH yaitu 2,89 dengan pengaruh

penambahan suatu inhibitor. Inhibitor tanin digunakan dengan variasi konsentrasi

10 ppm, 25 ppm dan 40 ppm untuk melihat pengaruh tanin dalam menghambat

laju korosi.

IV.1 Analisis Laju Korosi Menggunakan Metode Pengukuran Hambatan

Logam

Ketika logam Cu kontak dengan lingkungan yang bersifat asam yaitu aqua regia

maka akan timbul beda potensial antara logam dengan aqua regia. logam Cu

akan teroksidasi oleh asam nitrat dari aqua regia dan melarut membentuk senyawa

kompleks dengan Cl dari aqua regia. Sedangkan pada permukaan logamnya,

tembaga akan teroksidasi oleh oksigen yang terlarut dalam larutan aqua regia

membentuk CuO berupa lapisan tipis. Cara perhitungan laju korosi dengan

metode pengukuran hambatan, dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan

mengukur pengurangan diameter kawat tembaga setiap 5 menit dan menggunakan

31

nilai kemiringan grafik dari hasil pengaluran nilai R-1/2 terhadap waktu, seperti

tampak pada Gambar IV-1. Reaksi yang terjadi adalah:

Cu (s) + 2NO3- (aq) + 4H+ (aq) Cu+2 (aq) + 2NO2 (g) + 2H2O (l)

Cu+2 (aq) + 4Cl- (aq) CuCl4-2 (aq)

Cu (s) + O2 (g) CuO (s)

Gambar IV-1.Perubahan nilai hambatan kawat tembaga berdiameter 0.1 mm

terhadap waktu pada pH aqua regia 1,79 dan arus 0,37 Ampere

Arus dan tegangan yang diperoleh pada penelitian ini, diukur menggunakan

multimeter digital seperti pada Gambar IV-2.

Gambar IV-2.Tampilan pada multimeter untuk pembacaan tegangan terukur

dengan nilai arus yang dibuat relatif konstan sebesar 0,37 Ampere

32

Hasil pengukuran tidak dapat diolah lebih lanjut karena tidak diperoleh nilai

penambahan tegangan terukur selama waktu reaksi. Dengan menggunakan arus

yang relatif konstan selama reaksi seharusnya terjadi kenaikan nilai tegangan dan

hambatan sebagai akibat dari pengurangan diameter kawat sesuai dengan rumusan

R= ρl/A.

IV.2 Analisis Laju Korosi Menggunakan Metode Uji Berkurangnya Berat

(Corrosion Wheel Test)

Hasil uji berkurangnya berat tembaga menunjukkan bahwa laju korosi terbesar

terjadi pada pH sangat asam yaitu 1,79 dan paling kecil pada aquadest dengan pH

6,80.

Gambar IV-3.Kupon tembaga sebelum terkorosi dan yang telah terkorosi pada

beberapa pH

Berdasarkan pengamatan langsung, terlihat adanya perbedaan antara logam

tembaga sebelum dan sesudah mengalami korosi. Demikian juga tampak adanya

perbedaan warna pada beberapa pH. Secara kualitatif ini dapat digunakan untuk

menunjukkan adanya proses korosi. Sedangkan untuk pengukuran secara

kuantitatif sederhana, digunakan penimbangan berat bahan sebelum dan sesudah

terjadi korosi. Selanjutnya data pengurangan berat tersebut dikonversikan ke

dalam satuan laju korosi yaitu μm.tahun-1 menggunakan perhitungan berikut:

Misal, pada pH media 2,89 terjadi pengurangan berat (∆m) sebesar 0,0126 gram

Massa jenis logam Cu = 8,96 gram.cm-3

Lama pengkorosian = 18 jam atau 0,75 hari atau (0,75 / 365) tahun

Dimensi kupon Cu = 2 cm x 1,05 cm x 0,04 cm

maka Luas selimut kupon:

L = 2.(2 cm x 1,05 cm) + 2.(1,05 cm x 0,04 cm) + 2.(2 cm x 0,04 cm)

= 4,444 cm2

33

Volume kupon yang hilang:

∆V = ∆m /ρ

= (0,0126 gram) / (8,96 gram.cm-3 )

= 0,00141 cm3

Ketebalan kupon yang hilang

∆t = ∆V / L

= 0,00141 cm3 / 4,444 cm2

= 0,000316 cm

Laju korosi (CR) dalam μm. tahun-1 adalah :

CR = 0,000316 x 104 / 0.0021

= 1540,00 μm.tahun-1

Pengukuran dilakukan sebanyak 4 kali untuk setiap kondisi percobaan dan laju

korosi merupakan nilai rata-ratanya. Hasil perhitungan selengkapnya laju korosi

dengan menggunakan perhitungan yang sama untuk beberapa pH, tercantum

dalam tabel IV-1.

Tabel IV-1. Pengaruh peningkatan pH terhadap jumlah kupon tembaga yang

hilang dan laju korosi

Berat yang laju korosi laju korosi rata-rata pH

media hilang (gram)

μm.tahun-

1 μm.tahun-1

0,0195 2690,25 0,0190 2589,70 0,0161 1938,98

1,79

0,0183 2462,77

2420,43

0,0126 1540,00 0,0115 1510,22 0,0128 1635,85

2,89

0,0117 1514,88

1550,24

0,0015 197,03 0,0048 621,49 0,0018 210,34

4,72

0,0012 155,37

296,06

0,0002 28,35 0,0003 40,41

6,80

0,0002 25,06

40,04

34

0,0005 66,32

Bila data dari tabel IV-1 dialurkan dalam bentuk berat kupon yang hilang terhadap

pH maka akan diperoleh grafik seperti pada Gambar IV-4.

Gambar IV-4.Grafik berat rata-rata kupon tembaga yang hilang terhadap

peningkatan pH untuk melihat pengaruh pH terhadap berat yang

hilang

Berkurangnya massa kupon tembaga yang hilang akibat kenaikan nilai pH juga

akan mengurangi nilai laju korosi karena berkurangnya jumlah H+ yang

mendepolarisasi logam. Jika dibuat dalam bentuk grafik maka akan terlihat seperti

pada gambar IV-5.

Gambar IV-5. Grafik laju korosi tembaga terhadap peningkatan pH larutan aqua

regia untuk melihat pengaruh pH terhadap laju korosi

35

Pengukuran laju korosi tembaga untuk melihat adanya pengaruh konsentrasi

inhibitor tanin pada pH 2,89 dihitung menggunakan perhitungan yang sama

seperti pengaruh pH terhadap laju korosi. Laju korosi tembaga dengan

penambahan tanin pada beberapa konsentrasi, tercantum dalam tabel IV-2.

Tabel IV-2. Pengaruh peningkatan konsentrasi tanin terhadap berat kupon yang

hilang dan laju korosi pada pH larutan aqua regia 2,89

konsent. Berat yang laju korosi laju korosi rata-rata

Tanin (ppm)

hilang (gram)

(μm.tahun-

1) (μm.tahun-1)

0,0126 1540,00 0,0115 1510,22 0,0128 1635,85

0

0,0117 1514,88

1550,24

0,0108 1318,81 0,0113 1452,35 0,0112 1470,83

10

0,0109 1445,76

1421,94

0,0107 1439,98 0,0105 1394,41 0,0106 1338,94

25

0,0105 1378,90

1388,06

0,0102 1374,05 0,0104 1434,80 0,0099 1300,10

40

0,0101 1359,23

1367,05

Hasil pengukuran tersebut bila dialurkan dalam bentuk grafik berat kupon yang

hilang terhadap variasi konsentrasi tanin akan terlihat seperti grafik IV-6. Terlihat

pada grafik adanya pengurangan berat kupon yang hilang terhadap peningkatan

konsentrasi tanin sampai konsentrasi tanin sebesar 40 ppm.

36

Gambar IV-6. Grafik berat kupon yang hilang terhadap kenaikan jumlah

inhibitor pada pH 2,89 untuk melihat pengaruh konsentrasi

tannin terhadap berat kupon tembaga yang hilang

Dengan semakin berkurangya berat kupon tembaga yang hilang maka laju korosi

nya juga semakin berkurang. Peningkatan konsentrasi tanin menyebabkan

semakin banyaknya lapisan endapan senyawa kompleks Cu-tanin sehingga

menghambat pelarutan tembaga. Jika dibuat dalam grafik aluran laju korosi

terhadap peningkatan konsentrasi tanin maka akan terlihat nilai laju korosi akan

semakin berkurang, seperti pada Gambar IV-7.

Gambar IV-7. Grafik laju korosi dengan bertambahnya konsentrasi tanin pada

pH 2,89 untuk melihat pengaruh konsentrasi tanin terhadap laju

korosi

37

IV.3 Analisis Laju Korosi Menggunakan Metode Polarisasi Teknik Tafel

Melalui teknik Tafel, dapat diperoleh beberapa parameter korosi tetapi yang

diambil pada penelitian ini hanya nilai laju korosinya. Nilai laju korosi sebanding

dengan besarnya Icorr yang diperoleh dari ekstrapolasi grafik pengukuran rapat

arus katoda dan anoda terhadap potensial. Berdasarkan pengukuran diperoleh, laju

korosi tembaga semakin berkurang dengan bertambahnya pH, hal ini dapat

terlihat dengan bergesernya nilai potensial ke arah lebih positif, seperti pada

Gambar IV-8.

Gambar IV-8. Hasil pengkuran Tafel untuk pH media 2,89 (atas) dan pH 6,80

(bawah) untuk melihat pengaruh pH terhadap nilai Icorr dan Ecorr

tembaga

38

Pengukuran ekstrapolasi Tafel untuk mengetahui pengaruh penambahan tanin

dalam beberapa konsentrasi pada pH aqua regia 2,89 menunjukkan bahwa sampai

konsentrasi tanin 40 ppm nilai Icorr semakin berkurang sedangkan Ecorr semakin

bergeser ke arah positif, seperti tampak pada Gambar IV-9.

GambarIV-9. Hasil pengukuran laju korosi pada pH 2,89 tanpa penambahan

inhibitor (atas) dan dengan penambahan inhibitor tanin sebesar 10

ppm (bawah) untuk melihat pengaruh inhibisi tanin terhadap Icorr

dan Ecorr

39

Hasil pengukuran dengan teknik ekstrapolasi Tafel, untuk berbagai pH larutan

aqua regia tercantum pada tabel IV-3.

Tabel IV-3. Pengaruh peningkatan nilai pH terhadap laju korosi dengan

pengukuran ekstrapolasi Tafel

pH Laju Korosi, μm.th-1

1,790 55,22

10 39,92

25 11,77

40 1,45

Pada penambahan tanin di salah satu pH media yaitu 2,89 diperoleh hasil

pengurangan nilai Icorr sedangkan Ecorr bergeser ke arah yang lebih positif

dibandingkan tanpa penambahan inhibitor tannin. Hasil pengukuran peningkatan

konsentrasi tanin terhadap laju korosi tercantum pada tabel IV-4.

Tabel IV-4. Pengaruh peningkatan konsentrasi tanin terhadap laju korosi dengan

pengukuran ekstrapolasi Tafel

Konsentrasi tanin, ppm Laju Korosi, μm.th-1

0 33,92

10 26,99

25 23,23

40 22,02

IV.4 Pengaruh pH dan Inhibitor Terhadap Laju Korosi

IV.4.1 Pengaruh pH

Dari ketiga metode yang dilakukan, metode pengurangan berat dan polarisasi

Tafel menunjukkan pengurangan laju korosi dengan bertambahnya pH. Hal ini

disebabkan berkurangnya polarisasi logam oleh ion H+ karena adanya

pembentukan lapisan tipis oksida yang melapisi permukaan logam dan bersifat

isolator. Selaput ini akan menghasilkan hambatan terukur yang semakin besar

40

seiring dengan lamanya waktu reaksi. Hal ini dapat diukur dengan bertambahnya

nilai potensial yang terukur menggunakan alat ukur tegangan (Voltmeter).

Pengukuran dengan metode pengukuran hambatan logam terkorosi seharusnya

menghasilkan bertambahnya nilai hambatan terhadap lamanya waktu reaksi.

Menurut hasil penelitian Singh (1995), adanya lapisan penghalang pada

permukaan logam akan mengakibatkan beda potensial antara logam/larutan

semakin bertambah dengan menggunakan arus konstan karena nilai hambatannya

(R) semakin besar. Tetapi, pada penelitian ini terjadi penurunan beda potensial

logam/larutan dengan bertambahnya waktu reaksi. Adanya ion Cl- yang sangat

agresif kemungkinan dapat merusak lapisan tipis oksida tersebut dengan

terbentuknya suatu senyawa kompleks Cu yang larut. Kemungkinan lain adalah

adanya diskontinuitas pembentukan lapisan endapan, mengingat lapisan oksida

tersebut sangat tipis sehingga memungkinkan lepas yang disebabkan oleh

penggunaan arus yang kurang kecil. Arus yang kurang kecil diduga merusak

permukaan kawat logam sehingga permukaannya menjadi tidak beraturan atau

menjadi lebih luas dan mengakibatkan hambatannya semakin berkurang. Hal ini

sesuai persamaan R = ρl/A, bahwa jika permukaan semakin bertambah maka

hambatan akan menurun.

Berdasarkan pengukuran dengan metode uji berkurangnya berat, peningkatan pH

ternyata mengurangi jumlah Cu yang terlarut. Hal ini dikarenakan berkurangnya

jumlah H+ sebagai depolarisator. sehingga selisih massanya juga berkurang.

Berkurangnya selisih massa menyebabkan laju korosi semakin berkurang dengan

bertambahnya pH.

Berdasarkan pengukuran Tafel, diperoleh laju korosi tembaga semakin berkurang

dengan bertambahnya pH, hal ini dapat terlihat dengan bergesernya nilai potensial

logam ke arah lebih positif, seperti pada Gambar IV-8. Semakin positifnya nilai

potensial logam maka semakin berkurang kecenderungannya untuk terkorosi atau

teroksidasi. Bertambahnya pH larutan aqua regia menyebabkan berkurangnya

jumlah ion H+ dalam larutan sehingga mengurangi laju korosi tembaga.

41

IV.4.2 Pengaruh Inhibitor

Pada pengukuran nilai hambatan, penambahan inhibitor menghasilkan

pengukuran tegangan yang semakin berkurang atau sama seperti tanpa

menggunakan inhibitor. Penyebabnya diduga sama yaitu masih kurang kecilnya

arus yang digunakan sehingga merusak permukaan kawat logam. Kemungkinan

lain, adanya pelarutan dari senyawa sepit antara tanin-Cu oleh arus. Pada

pengukuran dengan metode wheel test, terukur adanya pengurangan berat dari

logam terkorosi yang lebih kecil dibandingkan tanpa inhibitor. Hal ini karena

adanya pengikatan ion Cu2+ yang terlarut oleh tanin dalam bentuk kompleks sepit

yang tidak larut dan menempel pada permukaan logam sehingga laju pelarutan Cu

semakin terhalangi. Dengan metode Tafel, adanya inhibitor tanin dalam larutan,

menyebabkan berkurangnya nilai Icorr sedangkan Ecorr bergeser ke arah yang lebih

positif dibandingkan tanpa penambahan inhibitor tanin, seperti terlihat pada

Gambar IV-8. Nilai Icorr menurut Faraday sebanding dengan laju penetrasi

terhadap logam atau semakin kecil nilai Icorr maka laju korosi juga semakin

berkurang. Menurut Riggs, jika dengan teradsorpsinya molekul-molekul inhibitor

pada permukaan logam menyebabkan potensial korosi bergeser ke arah positif,

maka hal ini menunjukkan bahwa inhibitor terutama menghambat proses anodik

( Bundjali, 2005). Adsorpsi kation Cu2+ oleh tanin membuat potensial lebih positif

pada permukaan logam terhadap lapisan ion-ion dalam larutan. Proses anodik,

yaitu pelarutan Cu menjadi terhambat karena tanin akan bereaksi dengan ion Cu2+

yang terlarut dalam aqua regia membentuk senyawa sepit yang tidak larut dan

menempel pada permukaan logam sehingga menghambat pelarutan Cu

selanjutnya.

IV.5 Pembuatan Moodle Pembelajaran Korosi

Moodle pembelajaran korosi dibuat di dalam situs http://courses.fmipa.itb.ac.id.

Moodle korosi ini dapat dibuka menggunakan enrollment key: korosi.

Melalui moodle diharapkan tampilan materi pembelajaran dapat dibuat lebih

menarik dengan adanya penambahan gambar dan video. Gambar yang disisipkan

berasal dari hasil foto di laboratorium dan internet dengan menggunakan fasilitas

42

upload dan membuat tautan antara file. Berdasarkan hasil ujicoba terbatas

terhadap sesama guru, diperoleh komentar bahwa moodle mudah untuk

digunakan, memberi tampilan yang menarik dan quiz untuk siswa dapat dilihat

hasilnya dengan cepat.

Modul praktikum yang akan ditambahkan ke dalam pembelajaran korosi melalui

moodle adalah pengukuran laju korosi tembaga menggunakan metode

pengurangan berat (weight loss). Percobaan ini dapat digunakan sebagai

pelengkap dari praktikum mengenai korosi yang sudah ada sebelumnya di tingkat

sekolah menengah yaitu faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi.

Praktikum pengukuran laju korosi menggunakan metode wheel test, menggunakan

rancangan alat seperti terlihat pada Gambar IV-11 dan IV-12.

Gear 1 Dinamo Ke sumber arus AC

rak botol rantai rak botol

Gear 2

Dudukan botol Pemegang tutup Botol tempat reaksi yang dilengkapi pegas dilengkapi dengan tutup Logam

Gambar IV-10. Skema rancangan alat Corrosion Wheel Test

43

Gambar IV-11. Rancangan alat Corrosion Wheel test yang dimodifikasi

Rancangan alat dapat disesuaikan dengan ketersediaan bahan yang dimiliki

sekolah. Putaran tempat botol dapat diatur kecepatannya dengan menambahkan

variabel condensator (varco) yang dihubungkan ke dinamo. Data yang diperoleh

pada penelitian ini dengan metode uji berkurangnya berat menggunakan

kecepatan putaran 20 rpm.

IV.5.1 Modul Praktikum Metode Uji Berkurangnya Berat Bahan

Sebelum melaksanakan praktikum, terlebih dahulu perlu dibuat alat seperti skema

gambar IV-10, yang kecepatan putarannya di bawah 20 rpm dalam keadaan

kosong tanpa beban botol. Alat tersebut dapat menampung 4 botol reaksi dengan

posisi botol saling berlawanan sehingga putarannya seimbang. Untuk praktikum

dengan metode ini, perlu dilakukan persiapan sehari sebelum praktikum (18 jam

sebelum praktikum) sehingga dapat melihat hasilnya pada saat hari praktikum..

Rancangan modul praktikum dibuat dua macam yaitu untuk siswa (lampiran 1)

dam untuk guru (lampiran2). Pada modul praktikum untuk guru, ditambah dengan

panduan penggunaannya. Selain itu modul ini juga dilengkapi lembar pengamatan

(lampiran 3) yang harus diisi oleh siswa setelah melaksanakan praktikum.