MAKALAH KIMIA LANJUT

PENGARUH EKSTRAK TEKMBAKAU DAN TEH ROSELLA TERHADAP KOROSI BAJA PADA LARUTAN GARAM

Alfisahr Ferdian 1206262992

Ilham Rahman Arifin 1206263010

M. Irfan Aprianda 1206224464

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK 2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses korosi pada logam merupakan salah satu masalah utama yang dialami oleh

kelompok – kelompok industry maju. Diperkirakan bahwa di negara Amerika Serikat saja

biaya tahunan untuk korosi mencapai sepuluh milyar dollar. Korosi atau bisa disebut juga

dengan pengkaratan merupakan suatu peristiwa kerusakan atau penurunan mutu dari

suatu bahan logam yang disebabkan karena terjadinya reaksi antara logam dan

lingkungan. Proses korosi logam berlangsung secara elektrokimia yang pada prosesnya

terjadi secara simultan di anoda dan katoda yang membentuk rangkaian arus listrik

tertutup.

Dengan seiring berkembangnya ilmu pengetahuan, ditemukanlah cara – cara yang

dapat digunakan untuk mencegah korosi. Contohnya adalah dengan pelapisan permukaan

logam, perlindungan katodik, penambahan inhibitor korosi, dan lain – lain. Pada makalah

kali ini yang akan dibahas lebih lanjut adalah metode penambahan inhibitor korosi.

Pengertian dari inhibitor korosi adalah suatu zat yang apabila ditambahkan dalam jumlah

sedikit ke dalam lingkungan akan menurunkan serangan korosi lingkungan terhadap

logam. Pada umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa – senyawa organic dan

anorganik yang mengandung gugus – gugus yang memiliki pasangan electron bebas,

seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin dan senyawa – senyawa amina.

Tapi pada kenyataannya bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia yang berbahaya

dan tidak ramah lingkungan. Maka dari itu pemakaian inhibtor yang berbahan organik

dan bio-degradable bisa menjadi solusi atas permasalahan tersebut untuk melindungi

besi/baja dari serangan korosi. Untuk itu penggunaan inhibitor yang aman, mudah

didapatkan, biaya murah dan ramah lingkungan sekarang ini sangatlah diperlukan. Pada

makalah ini akan dibandingkan efektifitas inhibitor organic dari teh rosella dan tembakau

serta tingkat penuruan laju korosinya.

1.2 Perumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan korosi?

2. Reaksi kimia apakah yang terjadi pada baja saat korosi?

3. Bagaimana tembakau dan teh rosella dapat melindungi baja dari korosi?

4. Seberapa besar pengaruh tembakau dan teh rosella terhadap korosi?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Mengetahui pengertian dan proses kimia dari korosi

2. Mengetahui bagaimana cara tembakau dan teh rosella dapat melindungi baja dari

korosi

3. Mengetahui seberapa besar pengaruh tembakau dan teh rosella terhadap laju korosi

baja

1.4 Batasan masalah

1. Pengertian korosi, penyebabnya, dan reaksi kimia yang terjadi

2. Reaksi kimia pada korosi

3. Penggunaan tembakau dan teh rosella pada besi

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Korosi

Korosi adalah degradasi atau penurunan mutu material, biasanya logam, yang sering

kita kenal sebagai karat. Fenomena ini disebabkan baik oleh proses elektrokimia yang terjadi

secara spontan dari logam yang berinteraksi dengan lingkungannya maupun oleh sifat

materialnya sendiri. Secara umum, korosi memecah atom unsur dari logam menjadi ion ion

akibat bereaksi dengan zat lain, sehingga dapat menghilangkan massa. Pada besi, proses

korosi yang terjadi pada udara normal dapat kita modelkan sebagai berikut

Fe (s) + H2O (l) + ½ O2(g) Fe(OH)2 (s) ..…(1)

Fero hidroksida [Fe(OH)2] yang terbentuk pada reaksi ini kemudian akan bereaksi kembali

menjadi ferri hidroksida [Fe(OH)3] karena terpapar dengan air dan udara di lingkungan.

Reaksi tersebut dapat kita tulis menjadi:

4 Fe(OH)2(s) + O2 (g) + 2H2O(l) 4Fe(OH)3 (s) ........(2)

2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O .......(3)

Ferri hidroksida yang terbentuk dapat pula berubah menjadi Fe2O3 yang berwarna merah

kecoklatan yang biasa disebut karat (Vogel, 1979). Secara umum, produk produk yang

dihasilkan pada korosi besi pada udara dan air dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.1 Produk korosi pada baja

Senyawa Warna Oksida Keterangan

Fe2O3H2O

Fe(OH)3

Merah kecoklatan Fe3+ Hematite

Fe3O4 Hitam Fe2+/Fe3+ Magnetite/Iodestone

Fe(OH)2 Biru/Hijau Fe2+ Dapat larut dan warna

dapat berubah sesuai

pH

FeO Hitam Fe2+ Pyrophoric

Korosi merupakan reaksi antara logam dengan lingkungannya, sehingga perubahan

lingkungan menjadi kurang agresif akan memperlambat laju korosi. Substansi yang apabila

ditambahkan dalam jumlah kecil kedalam lingkungan yang korosif dapat menurunkan laju

korosi dari material disebut inhibitor.

2.2 Inhibitor

Korosi dapat dikurangi dengan bebagai macam cara, diantaranya ada proses proteksi

katodik, coating, ataupun dengan inhibitor. Namun cara yang paling mudah dan paling murah

untuk dilakukan adalah dengan menambahkan inhibitor ke dalam media. Inhibitor adalah

suatu zat kimia yang apabila ditambahkan / dimasukkan dalam jumlah sedikit kedalam suatu

zat karoden ( lingkungan yang korosif), dapat secara efektif menjadi katalisator

memperlambat atau mengurangi laju pengkaratan yang ada (retarding catalyst). Secara

umum, jenis jenis inhibotor adalah :

1. Passivating inhibitor

Passivating inhibitor adalah jenis inhibitor yang paling efektif dari seluruh jenis

inhibitor lainnya karena dapat melumpuhkan pengkaratan hampir secara menyeluruh , namun

jenis inhibitor ini disebut sebagai inhibitor yang berbahaya, karena dalam kondisi tertentu

justru akan mempercepat pengkaratan.

2. Inhibitor katodik

Ialah zat-zat yang dapat menghambat terjadinya reaksi di katoda. Pelambatan karat

( inhibition ) dengan mempolarisasi reaksi katodik. Berpengaruh terhadap kedua reaksi

katodik yang biasa. Dalam reaksi pertama: 2H2O + O2 + 4e- 4OH- Inhibitor bereaksi

dengan ion hidroksil untuk mengendapkan senyawa-senyawa tidak dapat larut ke permukaan

katoda, yang karena itu menyelimuti katoda dari elektrolit dan mencegah masuknya oksigen

ke situ.. Dalam reaksi katodik kedua : 2H+ + 2e- 2HH2 Inhibitor katodik ada

kecenderungan tidak efisien walaupun tidak berbahaya pada logam , tapi jelas kurang

memperbaiki ketahanan pada korosi.

3. Inhibitor anodik

Inhibitor ini akan diadsorbsi pada bagian yang anodik dan akan menahan terjadinya

korosi pada yang anodik. Karena korosi terjadinya pada anoda, maka penggunaan inhibitor

anoda ini sangat efisien. Hanya ada bahayanya yaitu bila inhibitor tidak menutupiu seluruh

anoda, akan memperluas daerah katoda. Yang termasuk inhibitor anodik adalah zat-zat yang

membentuk zat tidak laruit seperti NaOH, PO43-, CO32-, karena akan membentuk Fe(OH)3,

FePO4, Fe(CO3)3 yang jadi lapis lindung pada besi.

4. Inhibitor Adsorpsi

Jenis inhibitor adsorpsi adalah merupakan kelompok yang terbesar. Terutama zat

organik dan koloid-koloid yang dapat membentuk lapisan film pada permukaan logam.

5. Inhibitor organik

Senyawa organik banyak yang bersifat menghambat proses pengkaratan yang tidak

dapat digolongkan sebagai bersifat katodik atau anodik. Secara umum dapat dikatakan bahwa

zat ini mempengaruhi seluruh permukaan metal yang sedang berkarat apabila diberikan

dalam konsentrasi secukupnya. ( Rachmat Supardi, 1997 )

2.3 Larutan Garam

Larutan merupakan campuran yang homogen, yaitu campuran yang memiliki

komposisi merata atau serba sama di seluruh bagian volumenya. Suatu larutan mengandung

dua komponen atau lebih yang disebut zat terlarut (solut) dan pelarut (solven). Zat terlarut

merupakan komponen yang jumlahnya sedikit, sedangkan pelarut adalah komponen yang

terdapat dalam jumlah banyak. Contoh yang paling umum dalam kehidupan sehari hari

adalah larutan gula, air merupakan pelarut sedangkan gula merupakan zat terlarut.

Asam adalah zat-zat yang dalam air melepaskan ion hidronium (H3O+)

sedangkan basa melepaskan ion hidroksida (OH-). Garam sendiri adalah hasil reaksi antar

anion-kation dari reaksi asam dan basa tersebut. Konsep yang cukup memuaskan tentang

asam dan basa, serta yang tetap diterima hingga sekarang ini dikemukakan oleh Arrhenius

pada tahun 1884. Jadi secara umum, larutan asam dan Garam adalah zat asam atau garam

yang terlarut dalam suatu pelarut, dalam hal ini air. Air laut juga merupakan larutan garam,

dengan garam garam klorida seperti NaCl, MgCl2, KCl yang terlarut dalam air.

2.4 Kandungan Pada Teh Rosella Dan Tembakau

Tembakau adalah produk pertanian semusim yang bukan termasuk

komoditas pangan, melainkan komoditas perkebunan. Produk ini dikonsumsi bukan untuk

makanan tetapi sebagai bahan baku rokok dan cerutu. Tembakau juga dapat dikunyah.

Kandungan metabolit sekunder yang kaya juga membuatnya bermanfaat pula sebagai

pestisida Nikotin merupakan alkaloid yang ditemukan dalam keluarga nightshade Plants

(''Solanaceae'') yang merupakan sekitar 0,6-3,0% dari berat kering tembakau

Gambar 1. Struktur senyawa nikotin

Hibiscus Sabdariffa L atau lebih dikenal dengan nama Rosella merupakan sebuah

tanaman yang termasuk dalam keluarga Malvaceae yaitu tumbuhan semak tegak yang

kebanyakan bercabang, memiliki bunga dan batang yang sewarna dan biasanya mencolok,

memiliki daun berwarna hijau gelap sampai dengan merah, dan memiliki kulit dan batang

yang berserat kuat. Dalam tanaman rosella banyak terkandung antioksidan serta vitamin c.

Vitamin C dikenal juga dengan nama kimia dari bentuk utamanya yaitu asam askorbat.

Vitamin C adalah nutrien dan vitamin yang larut dalam air dan ia adalah antioksidan paling

dikenal yang efektif pula menangkal radikal bebas. Dalam pengertian kimia, senyawa

antioksidan adalah senyawa pendonor elektron (electron donor). Antioksidan bekerja dengan

cara memberikan elektronnya kepada senyawa oksidan sehingga aktifitas senyawa itu

menjadi terhambat.

Gambar 2. Struktur Senyawa Asam Askorbat

2.3 Mekanisme Inhibisi Ekstrak Tembakau dan Teh Rosella Pada Larutan Garam

Reaksi yang terjadi antara logam Fe2+ dengan medium korosif air laut yang

mengandung ion-ion klorida yang terurai dari NaCl, MgCl2, KCl akan bereaksi dengan Fe

dan diperkirakan menghasilkan FeCl2. Jika ion klorida yang bereaksi semakin besar, maka

FeCl2 yang terbentuk juga akan semakin besar, reaksi nya dapat kita lihat seperti berikut:

NaCl Na+ + Cl-

MgCl2 Mg2+ + 2Cl-

KCl K+ + Cl-

Ion klorida pada reaksi diatas akan menyerang logam besi (Fe) sehingga besi akan terkorosi

menjadi : 2Cl- + Fe3+ FeCl3. Untuk mengurangi dampak tersebut, maka ditambahkanlah

inhibitor. 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. Dalam inhibitor

organik umumnya megandung atom N, O, P, S, atom-atom yang memiliki pasangan elektron

bebas. Unsur-unsur yang mengandung pasangan elektron bebas ini nantinya dapat berfungsi

sebagai ligan yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam. Contohnya pada

Nikotin di tembakau yang bereaksi dengan ion besi menjadi ion heksaamin besi (II). Pada

reaksi tersebut ion Fe2+ diikat oleh aton N dengan ikatan rangkap. Senyawa kompleks ini

bersifat stabil, tidak mudah dioksidasi dan akan menyelubungi permukaan logam besi.

Dengan demikian korosi bisa dihambat.

Gambar 3. Pasangan elektron bebas pendonor elektron pada nikotin

Pada Teh Rosella, Kandungan yang ada adalah asam askorbat (C6H8O6), atau lebih

dikenal dengan nama Vitamin C. Asam ini sangat stabil pada larutan yang asam namun

sangat mudah teroksidasi terutama pada larutan alkali. Oksidasi dipercepat dengan adanya

panas, cahaya, oksidator dan logam berat. Vitamin C inkompatibel dengan garam besi, agen

pengoksidasi dan garam dari logam berat. Asam ini mudah teroksidasi menjadi Dehydro-

ascorbic acid (DAA). Bentuk inilah yang nantinya membentuk lapisan tipis untuk proteksi

pasif pada logam. Asam dehidroaskorbat ini membentuk diketogulionic (C6H8O7) pada air

Gambar 4. Asam Askorbat dan Asam Dehidroaskorbat

2.4 Pengaruh Inhibitor Terhadap Laju Korosi

Menurut ASTM G31-72, Perhitungan Laju korosi dapat dilakukan

dengan menggunakan persamaan :

R= KWDAT

Dimana, K = Konstanta (mpy=3,45 x 106)

R = Laju korosi (cm/tahun)

W = Kehilangan berat (gram)

D = Densitas logam (g/cm3)

A = Luas spesimen logam (cm2)

T = Waktu kontak (tahun)

Sementara, Efisiensi atau penurunan dari laju korosi nya dihitung dengan

Efisiensi=R o−RRo

x100 %

Dimana, Ro = Laju korosi Awal

R = Laju korosi setelah penambahan inhibitor

Dari hasil studi literatur yang dilakukan. Spesimen logam yang dilapisi tembakau

dan bahan alam lain yang direndan pada air Laut dengan Densitas air laut = 1,030495

gram/cm3 dan suhu berkisar 29oC-37oC menunjukkan penurunan laju korosi yang dapat kita

lihat dalam tabel dibawah ini.

Tabel 2. Penurunan laju korosi pada Bahan alam

jenis inhibitor penurunan laju korosi (%)

Getah pinus 87,22

Gambir 11,34

Ekstrak tembakau 63,75

Ekstrak kopi 57,84

Sedangkan pada baja yang dilapisi dengan Teh Rosella pada medium korosi 3,5% NaCl dan

suhu 40oC menunjukkan efisiensi inhibitor sebesar 13,2% untuk inhibitor 2 ml 7,83% untuk

inhibitor yang ditambahkan sebesar 4 ml, dan 5,21% untuk 6 ml.

Tabel 2. Efisiensi Inhibitor Asam Askorbat

BAB III

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap baja dengan penambahan ekstrak tembakau

dan teh rosella sebagai inhibitor, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Korosi merupakan suatu peristiwa kerusakan atau penurunan mutu dari suatu bahan

logam yang disebabkan karena terjadinya reaksi antara logam dan lingkungan

2. Penambahan inhibitor alam seperti tembakau dan teh rosella dapat mengurangi laju

korosi pada besi dalam larutan air laut

3. Penambahan inhibitor teh rosella menyebabkan terjadinya penurunan laju korosi pada

baja sampai pada tiik optimum konsentrasi yaitu pada penambahan 2ml inhibitor

4. Penambahan tembakau dan inhibitor alam lain dapat mengurangi laju korosi besi

dalam larutan air laut pada rentang suhu 29-37oC.

DAFTAR PUSTAKA

Azizah, Utiya. 2004. larutan asam basa. Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan

Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar Dan Menengah Departemen Pendidikan

Nasional. Jakarta.

Haryono, Gogot. Sugiarto, Bambang., Dkk. 2010. Ekstrak bahan alam sebagai

imhibitor korosi, Yogyakarta.

Harris, Robin J. 1996. Ascorbic Acid: Biochemistry and Biochemical Cell Biology

Volume 25 dari Subcellular biochemistry

Saputra, Roni. 2011. Studi Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Teh Rosella (Hibiscus

Sabdariffa) Sebagai Green Corrosion Inhibitor Untuk Material Baja Karbon

Rendah di Lingkungan NaCl 3.5% Pada Temperatur 40 Derajat Celcius.Depok.

Supardi, Rachmat. 1997. Korosi.Tarsito. Bandung.

http://www.corrosion-doctors.org

http://www.fao.org