BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Elektrokimia 2.1.1....

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Elektrokimia

2.1.1. Pengertian Elektrokimia

Definisi elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aksi antara sifat-sifat listrik

dengan reaksi kimia. Misalnya perubahan energi kimia menjadi energi listrik pada

elemen elektrokimia, reaksi oksidasi - reduksi secara spontan pada elemen yang

dijadikan sumber arus listrik, dan perpindahan elektron dalam larutan elektrolit

yang terjadi pada aki ( Crow,1988)

Elektrokimia berkaitan dengan situasi di mana oksidasi dan reduksi reaksi

dipisahkan dalam ruang atau waktu, dihubungkan oleh sebuah sirkuit listrik

eksternal. Elektrolisis dan korosi adalah contoh dari proses penting seperti yang

ada pada elektrokimia. Prinsip-prinsip dasar elektrokimia didasarkan pada rasio

tegangan antara dua zat yang memiliki kemampuan untuk bereaksi satu sama lain

(Crow, 1988).

2.1.2. Perbandingan reaksi kimia dan Elektrokimia

Reaksi elektroda merupakan suatu proses kenaikan dan penurunan bilangan

oksidasi, skemanya dapat dilihat sebagai berikut:

katoda + ne anoda

Perbedaan diantara reaksi kimia dengan elektrokima berpuncak daripada

sumber elektron yang berlainan. Sistem kenaikan dan penurunan kimia terdiri dari

dua sistem, yaitu :

Universitas Sumatera Utara

Ox 1 + ne Red 1

Red2 - ne Ox2 ............................... (1)

Total = Ox1 + Red2 Red1 + Ox2

2.1.3. Potensial elektrode reversible

Suatu logam yang dicelupkan kedalam suatu larutan ionnya sendiri mempunyai

suatu keseimbangan seperti :

Mn+

+ ne M ................................ (2)

Keseimbangan diatas berlaku secara lambat,. Elektroda dari

keseimbangan diatas diambil dari salah satu potensial yang nilainya

merupakan fungsi dari kedudukan keseimbangan bagi reaksi. Dan jika

keseimbangan ditetapkan secara cepat, potensisl dapat ditentukan secara

potensiometer dengan membandingkannya dengan elektroda lain dan untuk

kesetimbangan termodinamik potensial dikenal sebagai potensial elektrode

reversible.

2.1.4. Potensial elektrode dan keaktifan persamaan Nernst

Persamaan reaksi van’t Hoff mengungkapkan perubahan energi bebas untuk

reaksi kimia dalam bentuk persamaan sebagai berikut:

∆𝐺 = ∆Go + RT lnπ(keatifan hasil reaksi)

π(keaktifan bahan reaksi)

atau .............................. (3)

∆G = ∆𝐺𝑜 + RT ln 𝑎𝑀

𝑎𝑀𝑛+


perubahan energi bebas bagi suatu reaksi elektroda reversible dapat dihubungkan

dengan potensial elektroda melalui :

∆𝐺 = −𝑛𝐸𝐹 ................................. (4)

Atau untuk keadaan standar

∆Go = -nE

oF .................................. (5)

∆Go adalah energi bebas dan E

o potensial elektroda standar. Hubungan didalam

persamaan (4) dan (5) dapat dihubungkan seperti berikut ini:

nEF = 𝑛𝐸𝑜𝐹 + RT 𝑙𝑛aMn +

𝑎𝑀

atau ................................ (6)

𝐸 = 𝐸𝑜 +𝑅𝑇

𝑛𝐹ln 𝑎𝑀𝑛+

disini aM dihilangkan karena keaktifan logam dianggap tetap, sehingga untuk

suatu elektroda redoks secara umum dapat dituliskan sebagai berikut :

Eeq = 𝐸𝑜 +𝑅𝑇

𝑛𝐹 𝑙𝑛

[𝑂𝑥]

[𝑅𝑒𝑑 ] ................................. (7)

.

dimana Eeq adalah digunakan untuk menjelaskan bahwa suatu elektroda setimbang

pada kedudukan keseimbangan dinamik diantara bentuk oksida dan reduksi yang

ditetapkan secara cepat pada permukaan elektroda (Crow. 1988)

2.1.5. Potensial Elektroda Standar

Besarnya potensial oksidasi dan tandanya, berguna untuk penentuan

eksperimental dari potensi oksidasi. Potensi oksidasi diperoleh dengan mengukur

elektroda hidrogen standar (SHE), yang terdiri dari elektroda platinum yang

direndam dalam 1MHCl dengan melewatkan gas hidrogen pada tekanan 1

atmosfer sepert reaksi berikut :

2H+ (1M) + 2e

- H2 (1 atm ) E

o = 0 V


Hidrogen elektroda dikenal sebagai standar hidrogen elektroda, dengan

potensial nol. Kita dapat menghubungkan elektroda zink dengan sistem elektoda

hidrogen standar, dengan jembatan garam, berikut diagram sel dari sistem zink

dengan hidrogen.

Zn(s l Zn2+

ll H+ l H2 l Pt

Dari diagram sel diatas zink sebagai anoda,

Zn Zn2+

+ 2e Oksidasi Eo = 0,76 V

dan platinum sebagai katoda

2H+ + 2e H2 Reduksi E

o = 0,0 V

Tabel 2.1. Potensial Elektroda Standar


Nilai - nilai positif dari Potensial menunjukkan logam sukar teroksidasi

(mengalami reduksi), dan nilai-nilai negatif menunjukkan logam mudah

teroksidasi ( Sastri, 2011 ).

2.2. Korosi

2.2.1. Pengertian Korosi

Korosi artinya perusakan atau pengkaratan. Sehingga dapat diartikan bahwa

korosi adalah penurunan mutu suatu logam akibat reaksi yang terjadi dengan

lingkungan. Masalah korosi merupakan masalah yang cukup serius diberbagai

negara, baik di negara maju sekalipun. Karena kerusakan ekonomi yang luar biasa

dapat disebabkan oleh korosi, sehingga korosi menjadi subjek penelitian yang luas

terutama dengan pandangan untuk meminimalisasi korosi tersebut, agar bisa

diterima sebagai beban-ekonomi dan lingkungan (Trethewey,1991).

Sebagian besar yang menyebabkan kasus korosi adalah air, tetapi

pengecualian penting pada reaksi permukaan logam dengan udara pada suhu

tinggi dapat disebabkan karena pembentukan oksida, dan di lingkungan industri

akibat pembentukan sulfida, dan lain-lain. Korosi logam yang kontak dengan

larutan berair dapat ditunjukkan oleh setengah reaksi berikut:

M Mn+

(aq) + ne

Dalam lingkungan asam, reaksinya sebagai berikut:

O2 + 4H+ (aq) + 4e 2H2O atau

2H+ + 2e

- H2(g)

Dalam lingkungan Alkali, reaksinya sebagai berikut:

O2 + 2H2O 4OH- atau


2H2O + 2e- H2(aq)

+ 2OH

–

Ion-ion logam dapat langsung bereaksi dengan OH membentuk oksida /

hidroksida yang menutupi permukaan logam. Reaksi yang terjadi tergantung pada

pH, dicatat bahwa pengurangan setengah-reaksi mengubah pH di daerah sekitar

permukaan logam. Dengan demikian, faktor-faktor yang mempengaruhi laju

korosi pada dasarnya pH, tekanan parsial oksigen, dan konduktivitas larutan.

Dalam kasus-kasus tertentu reaksi katodik juga dapat berlangsung karena

pengurangan spesies sudah terjadi dalam larutan, seperti Fe3+

direduksi menjadi

Fe2+

(Christhoper, 1993).

2.2.2. Jenis – Jenis Korosi

Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai korosi, dibawah ini dijelaskan mengenai

beberapa jenis-jenis korosi yaitu :

1. Jenis karat yang terjadi melalui proses elektrokimia adalah antara lain:

korosi atmosfer, korosi galvanis, korosi arus liar, korosi air laut, korosi

tanah , konsentrasi sel oksigen, dan lain-lain.

2. Jenis korosi yang terjadi melalui proses kimia adalah antara lain: korosi

pelarutan selektif, korosi merkuri, korosi asam, korosi titik, graftisasi, dan

lain-lain.

3. Jenis korosi yang terjadi melalui proses kombinasi elektrokimia, kimia dan

fisik adalah antara lain: korosi tegangan, korosi erosi, dan lain-lain.

Gambar 2.1. korosi tegangan


4. Jenis korosi yang terjadi akibat kerusakan mekanis antara lain : korosi

gesekan, korosi kelelahan, serangan tumbukan partikel, kavitasi, erosi/

abrasi, dan lain-lain.

Gambar 2.2. korosi abrasi/erosi

5. Jenis korosi yang terjadi pada suhu tinggi misalnya antara lain : korosi

metal cair, dan lain-lain.

6. Jenis korosi yang diakibatkan oleh faktor biologis yakni korosi korosi

yang disebabkan oleh bakteri produksi sulfat.

7. Kerusakan metal lainnya yang diakibatkan oleh pencemaran zat kimia

sewaktu dioperasikan dalam kondisi lingkungan yang kaya dengan zat

pencemar tertentu, misalnya penetasan hidrogen, penetasan sulfur, dan

lain-lain.

8. Jenis korosi yang terjadi dibatas kristal metal yakni, korosi intergramular,

korosi interdendritic, dan lain-lain.

Kerusakan akibat serangan korosi dapat berupa sumur- sumuran kecil,

Keroposan, penetasan, keretakan dan perforasi yang merata dipermukaan logam,

hal ini terjadi karena terbentuknya selaput tipis kerak, terbentuknya kerak tebal

berlapis-lapis yang jika di kupas dibawahnya akan hilang sebagian permukaan

logam, berupa penipisan yang merata, berupa perapuhan / pelunakan metal karena

berubah sifat.

Jadi untuk menanggulangi kerusakan yang diakibatkan oleh serangan

korosi dapat berjalan dengan lancar, maka diperlukan persiapan-persiapan yang

matang yang antara lain adalah sebagai berikut :


1. Sumber daya manusia yang handal

2. Sistem dan prosedur kerja pegawasan/monitoing bahaya serangan korosi

yang baik dan baku.

3. Dukungan fasilitas perusahaan yang memadai (peralatan, sarana, dan lain-

lain).

4. Pimpinan perusahaan berupaya tanggap dan peduli atas masalah-masalah

kerusakan / kendala operasi yang disebabkan oleh serangan korosi,

misalnya berupa reaksi cepat atas laporan, penyediaan anggaran

pencegahan dan fasilitas pendidikan bagi para personil yang bergerak

dibidang pemantauan dan penanggulangan korosi (Widharto.2004 ).

2.3. Baja

2.3.1. Pengertian Baja

Baja dapat didefenisikan suatu campuran besi dan karbon, dimana unsur karbon

menjadi dasar campurannya. Disamping itu, mengandung unsur campuran lainnya

seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si), dan mangan (Mn) yang jumlahnya

dibatasi.

Baja paduan merupakan suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih

unsur campuran seperti nikel, kromium, molibdem, vanadium, mangan, dan

wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendaki (keras,

kuat,dan liat), tetapi unsur karbon tidak dianggap sebagai salah satu unsur

campuran. Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran memberikan

sifat khas dibandingkan dengan menggunakan satu unsur campuran, misalnya baja

yang dicampur dengan unsur kromium dan nikel akan menghasilkan baja yang

mempunyai sifat keras dan kenyal (sifat logam ini membuat baja mudah dibentuk

dengan cara dipalu, ditempa, digiling, dan ditarik tanpa mengalami patah dan

retak-retak. Jika dicampur dengan kromium dan molibdem akan menghasilkan

baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal yang memuaskan

serta tahan terhadap panas ( Amanto, 2006 ).


2.3.2. Jenis – Jenis Baja Paduan

Berdasarkan unsur – unsur campuran dan sifat-sifat dari baja maka baja paduan

dapat digolongkan menjadi :

1. Baja dengan kekuatan tarik yang tinggi. Baja ini mengandung

mangan, nikel, kromium, dan sering juga mengandung vanadium.

2. Baja tahan pakai

3. Baja tahan karat. Baja ini sering disebut sebagai stainless steel yang

mempunyai seratus lebih jenis yang berbeda.

4. Baja tahan panas (Amanto, 2006)

2.3.3. Jenis – jenis baja tahan karat

a. Baja tahan karat Martensit

Baja tahan karat martensit memiliki komposisi adalah 12-13% Cr dan 0,1-0,3% C.

Kadar Cr sebanyak ini adalah batas terendah untuk ketahanan asam, karena itu

baja ini sukar berkarat diudara, tetapi ketahanan dalam suatu larutan juga cukup.

Sampai 500oC, baja ini banyak dipakai karena mempunyai ketahan panas

yang baik sekali, dan dengan pengerasan dapat diperoleh sifat-sifat mekanik yang

baik, oleh karena itu baja ini dapat dipakai untuk alat pemotong, perkakas, dan

sebagainya .

b. Baja tahan karat ferit

Baja tahan karat ferit adalah baja yang terutama mengandung Cr sekitar 16-185%

atau lebih. Kebanyakan komponen dibuat dari plat tipis, sebagai bahan untuk

bagian dalam dari suatu konstruksi, untuk peralatan dapur, untuk komponen trim

mobil bagian dalam, dan sebagainya. Perlu diperhatikan bahwa pada lingkungan

korosi ringan tidak terjadi karat, tetapi berada pada air larutan netral dapat terjadi

korosi lubang atau krevis kalau terdapat sedikit ion klor, atau kalau ada struktur


berbentuk krevis. Plat tipis dari baja ini dapat menyebabkan tanda regangan

spesifik yang disebut ridging disebabkan oleh tarikan atau penarikan dalam, hal

ini yang memberikan permasalahan pada pembuatan peralatan dapur.

c. Baja tahan karat Austensit

Baja tahan karat autensit merupakan baja yang memilki komposisi 18% Cr dan

8% Ni, baja ini memiliki ketahan korosi yang baik dibandingkan kedua baja

diatas. Baja tahan karat austensit digunakan dalam berbagai industri kimia. Selain

itu dipakai untuk bahan kontruksi, prabot dapur, turbin, mesin jet, , bangunan

kapal, reaktor atom, dan sebagainya.

Dimulai dari lingkungan ringan sampai lingkungan korosif parah, tergantung

pada paduan baja tersebut dan dapat digunakan dalam lingkungan dengan suhu

mencapai 600ºC dan suhu rendah dalam kisaran karsinogenik. Kesulitan dalam

pengolahan batas baja tahan karat disebabkan karena meningkatnya konsentrasi

kromium.

Meskipun baja tahan karat austensit memiliki ketahanan korosi yang baik

tetapi harus berhati – hati juga pada penggunaannya karena memiliki kekurangan

seperti yang dikemukakan dibawah ini :

a. Korosi antar butir

Yaitu kerusakan yang disebabkan oleh presipitasi karbida pada batas butir,

yang menyebabkan daerah kekurangan Cr didekatnya, dari daerah tersebut

korosi dimulai.

b. Korosi lubang dan krevis

Korosi lubang disebabkan oleh retakan lapisan yang pasif. Bagian yang

pecah dari lapian menjadi rusak karena konsentrasi, yang membentuk

lubang.kerusakan pasif disebabkan oleh adanya ion klor. Dan korosi yang

menyebabkan pecahnya lapisan lapisan pasif setempat karena pengurangan

pH pada permukaan kontak dengan benda lain, disebut korosi krevis.

c. Retakan korosi regangan


Retakan korosi regangan adalah retakan korosi lokal dari lapisan pasif

yang pecah karena tegangan tarik (Surdia.2006).

2.4. Metode Pengukuran Laju Korosi

Metode pengukuran laju korosi terdiri dari 3 metode yaitu :

1. Teknik elektrokimia

2. Metode pengurangan berat sampel

3. Metode pengukuran resistansi listrik ( Khatak, 2002 )

2.4.1. Teknik Elektrokimia

Teknik elektrokimia ini dibagi dalam 3 bagian yaitu :

a. Pengukuran tingkat korosi dengan Ekstrapolasi Tafel rapat arus

korosi

Teknik ini menggunakan data yang diperoleh dari pengukuran polarisasi katodik

atau anodik. Katodik data polarisasi lebih disukai, karena ini lebih mudah

digunakan untuk mengukur eksperimen. cara untuk mengukur icorr adalah dengan

ekstrapolasi pada segmen linier tertentu yang diukur saat potensi kurva

kepadatan. Rapat arus korosi dapat dikonversi ke laju korosi oleh hubungan :

R mm/y= 0,0033 x icorr x e/p .............................. (8)

Dimana : R mm/y = laju korosi (milimeter / tahun)

i, = rapat arus korosi (A/cm2)

e = Berat molekul dari logam,

p = kerapatan logam (g/cm3).


Karena baja tahan karat terdiri dari sejumlah elemen paduan utama dengan

kepadatanyang berbeda dan bobot yang setara, perhitungan harus dibuat dari

distribusi parsial dari berbagai paduan elemen. Perhitungan tersebut dibuat untuk

baja tahan karat dan paduan yang lebih tinggi seperti yang tercantum pada Tabel1.

Faktor konversi K, untuk setiap paduan dikalikan dengan icorr menghasilkan laju

korosi yaitu:

Rmm/y = K x icorr ..................................... (9)

Table .2.2. Faktor konfersi paduan austenitik yang digunakan untuk

menghitung laju korosi.

Alloy Faktor konversi (K)

Type 304 0.01346

Type 316 0.01397

Alloy 800 0.01346

Alloy 600 0.01219

Alloy 625 0.01473

b. Pengukuran Tingkat Korosi oleh Linear (Resistance) Polarisasi

Nilai icor, juga dapat diukur dengan teknik lain, umumnya dikenal sebagai

"polarisasi linear". Teknik ini didasarkan pada kenyataan bahwa pada potensi

yang sangat dekat dengan Ecorr ± 10 mV, kemiringan potensial / kurva arus

diterapkan linier. Kemiringan (AE/Ai), memiliki unit perlawanan yang diberikan

dalam ohm (volt/ampere atau milivolt/milliamper). Sehingga dapat dibuat

persamaan (Stern Geary Persamaan) maka icorr :

icorr = K (∆E/∆i) ..................................... (10 )


2.4.2. Metode pengurangan berat sampel

Laju korosi seragam dapat diukur dengan menggunakan tes kupon korosi dengan

penurunan berat sampel. Kupon pengujian korosi terutama dirancang untuk

menyelidiki korosi seragam.

Praktek ini menjelaskan prosedur yang berlaku, yang meliputi persiapan

spesimen, peralatan, kondisi pengujian, metode membersihkan spesimen, evaluasi

hasil, perhitungan dan pelaporan laju korosi. Ekspresi laju korosi yang baik harus

melibatkan :

i. unit yang umum

ii. perhitungan yang mudah dengan peluang minimum untuk

kesalahan

iii. konversi yang tahan dalam beberapa tahun,

iv. penetrasi, dan

v. bilangan bulat tanpa desimal yang rumit.

Laju korosi dapat ditentukan dalam berbagai cara dalam literatur, seperti berat

persen kerugian, miligram per sentimeter, persegi per hari, dan gram per inci,

persegi per jam. Namun mils per tahun adalah yang paling diinginkan untuk cara

mengungkapkan laju korosi.

Ungkapan ini mudah dihitung dari penurunan berat badan dari logam

atau spesimen paduan selama uji korosi. Konversi dari unit lain untuk

mendapatkan mils per tahun diberikan pada Tabel 2.3.

Sesuai ASTM G31 menghitung laju korosi memerlukan beberapa bidang

informasi dan beberapa asumsi:

1. penggunaan laju korosi menyiratkan bahwa semua kehilangan massa

karena telah terkorosi seragam dan bukan karena korosi lokal.

2. penggunaan laju korosi juga menyiratkan bahwa materi belum internal

diserang oleh desinifikasi atau korosi intergranular dan


3. serangan internal dapat dinyatakan sebagai laju korosi jika

diinginkan.

Namun, dalam kasus seperti ini perhitungan tidak harus didasarkan

pada penurunan berat badan (kecuali dalam tes kualifikasi seperti praktik A (262),

yang biasanya kecil tapi pada microsections, yang menunjukkan kedalaman

serangan.

Table 2. 3. Konfersi dari unit laju korosi lain untuk satuan mils per year

Unit to be converted Multiplier

Inches per year 1000

Inches per month 12.1000

Millimeters per year 39.4

Micrometer per year 0.039

Milligrams per square

Decimeter per day (mdd) 1.44/density

Grams per square meter per day 14.4/ density

Dengan asumsi bahwa korosi lokal atau internal yang tidak hadir, laju

korosi rata-rata dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Laju korosi = (K x W) / (A x T x D) ............................................ (11)

dimana K = adalah konstanta,

T = sebagai waktu penghilangan berat,

W= hilangnya massa dalam g menjadi terdekat 1 mg,

A= sebagai luas permukaan sampel,dan

D= sebagai kerapatan g/cm3.

Banyak unit yang berbeda yang digunakan untuk mengekspresikan laju korosi.

Menggunakan unit untuk T, A, W dan D dari Tabel 2.2, laju korosi dapat dihitung


dalam berbagai unit dengan nilai yang sesuai K diberikan dalam Tabel 2.3 sebagai

berikut :

Table.2.4. Unit Laju Korosi yang Disesuaikan dengan Nilai K

Unit yang Diinginkan Laju Korosi Konstanta (K) dalam Persamaan

Laju Korosi

Mils per year (mpy) 3.45 x 106

Inches per year(ipy) 3.45 x 103

Inches per month (ipm) 2.87 x 102

Milllimeter per year (mm/y) 8.76 x 104

Micrometer per year (𝜇m/y) 8.76 x 107

Picometres per second (pm/y) 2.78 x 106

Grams per square per hour (g/m2.h) 1.00 x 10

4 x D

A

Milligrams per square decimeter per

day (mdd)

2.40 x 106 x D

A

Micrograms per square metre per

second (𝜇g/m2.s)

2.78 x 106 x D

A

ADensity tidak diperlukan untuk menghitung laju korosi di unit-unit ini.

karena dibatalkan oleh K konstan dalam persamaan laju korosi (Khatak, 2002).

2.5. Sifat – Sifat Logam Yang Terkandung Dalam Baja SS304

2.5.1. Logam Besi (Fe)

Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak yang kukuh dan liat. Ia

melebur pada suhu 1535oC. Jarang terdapat besi komersial yang murni, biasanya

besi mengandung sejumlah kecil karbida, slisida, fosfida, dan sulfida dari besi,

serta sedikit grafit. Besi dapat larut dalam asam klorida encer atau pekat dan asam

sulfat encer, yang menghasilkan garam – garam besi (II) dan gas Hidrogen.

Fe(s) + 2H+

(aq) Fe

2+(aq) + H2(g)


Fe (s) + 2HCl(aq) Fe2+

(aq) + Cl-(aq) + H2(g)

Asam sulfat yang pekat dan panas, menghasilkan ion-ion besi dan belerang

dioksida.

2Fe(s) + 3H2SO4(aq) + 6H+

(aq) 2Fe3+

(aq) + 3SO2(g) + 6H2O(aq)

Dengan asam nitrat encer dingin, terbentuk ion besi(II) dan amonia

4Fe(s) + 10 H+

(aq) + NO3-(aq) 4Fe

2+(aq) + NH4

+(aq) +3H2O(aq)

Asam nitrat pekat dingin, membuat besi menjadi pasif, dalam keadaan ini,

ia tak bereaksi dengan asam nitrat encer dan tidak pula mendesak tembaga dari

larutan air suatu garam tembaga. Asam nitrat 1+1 atau asam nitrat pekat yang

panas melarutkan besi dengan membentuk gas nitrogen dan oksida dan ion logam

besi(III) :

Fe(s) + HNO3(aq) + 3H+

(aq) Fe3+

(aq) + NO(g) + 2H2O(aq)

2.5.2. Logam Kromium (Cr)

Kromium adalah logam kristalin yang putih, tak begitu liat dan tak dapat ditempa.

Ia melebur pada suhu 1765oC. Logam ini larut dalam asam klorida encer atau

pekat. Jika tak terkena udara, akan terbentuk ion-ion kromium (II):

Cr(s) + 2H+

(aq) Cr2+

(aq) + H2(g)

Cr (s)+ 2HCl(aq) Cr2+

(aq) + 2Cl

-(aq) + H2(g)

Dengan adanya oksigen dari atmosfer, kromium sebagian atau

seluruhnya menjadi teroksidasi kekeadaan tiga valensi:

4Cr2+

(aq) + O2(g) + 4H

+(aq) 4Cr

3+(aq) + 2H2O(aq


Asam sulfat encer menyerang kromium perlahan-lahan, dengan

membentuk hidrogen. Dalam asam sulfat pekat panas, kromium melarut dengan

mudah, dimana ion – ion kromium (III) dan belerang dioksida terbentuk:

2Cr(s) + 6H2SO4(aq) 2Cr3+

(aq) +3SO4

-2(aq) + 3SO2(g) + 6H2O(aq)

Asam nitrat baik yang encer maupun yang pekat membuat kromium

menjadi pasif, begitu pula asam sulfat pekat dingin dan air raja.

2.5.3. Logam Nikel (Ni)

Nikel adalah logam putih perak yang keras. Nikel bersifat liat, dapat ditempa dan

sangat kukuh. Logam ini melebur pada suhu 1455OC dan sedikit bersifat

magnetis.

Asam klorida encer maupun pekat dan asam sulfat encer, melarutkan nikel

dengan membentuk hidrogen.

Ni(s) + 2H+

(aq) Ni+

(aq) + H2(g)

Ni(s) +2HCl(aq) Ni2+

(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g)

Reaksi – reaksi ini dipercepat jika larutan dipanaskan. Asam sulfat, panas,

melarutkan nikel dengan membentuk belerang dioksida :

Ni(s) + H2SO4(aq) + 6H+

(aq) 3Ni2+

(aq) + SO2(g) + 4H2O(aq)

(Vogel. 1985).


2.6. Asam Sulfat

Dari semua asam anorganik, asam sulfat (H2SO4) digunakan dalam volume

terbesar dan umumnya dianggap menjadi salah satu bahan kimia yang paling

penting dalam industri. Banyak bahan logam dan paduan yang

terkorosi oleh asam sulfat karena pH yang rendah. Dalam rentang tengah asam

sulfat pekat memiliki konsentrasi tertinggi dari ion H +, sehingga korosi yang kuat

(0,5% H2SO4 dengan pH = 2.1, 5% H2SO4 dengan pH = 1.2, 50% H2SO4

dengan pH = 0,3). Tergantung pada konsentrasi dan suhu asam sulfat dapat berupa

asam atau mengurangi asam pengoksidasi. Jejak kotoran, misalnya udara oksigen,

Fe3+

garam, SO3 dll, benar-benar dapat mengubah karakter asam sulfat, mengubah

mengurangi solusi dalam oksidasi.

Baja austenitik Cr-Ni baja mencapai ketahanan korosi mereka dengan

pembentukan lapisan pasif permukaan mereka,. Lapisan ini juga dapat

berkembang di bawah kondisi asam sulfat pengoksidasi, dan terdiri dari oksida

besi dan kromium oksida, dengan dimasukkan sulfat dapat meningkatkan

stabilitas. Pada asam tinggi laju alir di bawah kondisi berkurang. pembentukan

lapisan pelindungnya hancur atau terhambat. Kadang-kadang, cukup banyak

peningkatan korosi terkait dengan situasi ini ( Khatak, 2002).

2.7. Spektrofotometri Serapan Atom

Metode Spektrofotometri Serapan Atom pertama kali dikembangkan oleh Walsh,

Alkamede, dan Melatz (1955) yang ditujukan untuk analisis renik dalam sampel

yang dianalisis. Pada Spektrofotometri Serapan Atom terjadi penyerapan sumber

radiasi (di luar nyala) oleh atom-atom netral dalam keadaan gas yang berada

dalam nyala. Radiasi yang diserap oleh atom-atom netral dalam keadaan gas tadi

biasanya radiasi sinar tampak atau ultraviolet (Mulja.1995)


2.7.1. Prinsip Dasar Spektroskopi Serapan Atom

Jika cahaya dengan panjang gelombang resonansi dilewatkan nyang mengandung

atom-atom yang bersangkutan, maka sebagian cahaya itu diserap dan jauhnya

penyerapan berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar yang berada

dalam nyala. Proses terbentuknya uap yang mengandung atom-atom dalam nyala,

dapat diringkaskan sebagai berikut: bila suatu larutan yang mengandung senyawa

yang cocok dari yang akan diselidiki itu dilewatkan kedalam nyala, terjadilah

peristiwa berikut secara berurutan :

1. Penghilangan pelarut atau evaporasi yang meninggalkan residu padat.

2. Penguapan zat padat dilanjutkan denga disosiasi menjadi atom-atom

penyususn yang mula-mula akan berada dalam keadaan dasar.

(Vogel.1995)

2.7.2. Gangguan pada Spektroskopi Serapan Atom

Gangguan diartikan sebagai suatu factor kimia atau fisika yang akan

mempengaruhi jumlah atom pada anlit dalam keadaan dasar (ground state)

sehingga akan menyebabkan bertambah atau berkurangnya bacaan nilai serapan

atau unsur yang dianalisis.

Ada beberap faktor gangguan dalam menggunakan SSA :

1. Suhu yang sesuai, suhu gas pembakar harus sesuai dengan suhu

unsur yang akan dianalisis

2. Konsentrasi sampel tidak boleh melebihi kesensitifan dari alat

detector SSA. Ini akan menyebabkan gangguan terhadap garis

spectrum dan mengakibatkan kerusakan pada alat detector SSA.

3. Pengaruh penguapan pelarut dan bahan larutan jangan sampai

menurunkan suhu nyala gas pembakar, ini akan menyebabkan

bacaan nilai serapan atom menjadi rendah (Khopkar, 1990).

4. Laju aspirasi cuplikan ke dalam nyala. Ini tergantung pada tekanan

udara, ukuran kapiler dan viskositas larutan.


5. Derajat dispersi atau atomisasi larutan; hanya tetesan lebih halus

tersedot dalam nyala, sedangkan tetesan lebih besar turun dan keluar

lewat pembuangan. Bagian tetesan halus tergantung dari tekanan

udara, suhu ‘nozzle’ tempat terjadinya atomisasi, dan tegangan

permukaan larutan.

6. Kedudukan berkas sinar dalam nyala. Populasi atom berubah

terhadap tinggi nyala dengan cara yang rumit. Jika penguraian

menjadi atom-atom lambat, populasi atom naik di bagian makin

tinggi dalam nyala sampai dekat ujung nyala dan populasi atom

berkurang ditempat nyala yang dingin. Jika penguraian berlangsung

cepat, populasi atom sesuai dengan tinggi suhu nyala.

7. Pengaruh antar unsur, yang paling nyata disebabkan oleh reaksi

kimia dalam nyala. Unsur yang dapat menyebabkan gangguan itu

berasal dari larutan itu sendiri.

8. Gangguan pada pengerjaan sampel, yaitu terjadinya pencampuran

bahan-bahan kimia lain.

2.7.3. Kelebihan dan Kekurangan Metode Spektrofotometri Serapan Atom

(SSA)

Kelebihan yang dimiliki oleh metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA),

yaitu :

Menganalisis konsentrasi logam berat dalam sampel secara akurat karena

konsentrasi yang terbaca pada alat SSA berdasarkan banyaknya sinar yang

diserap yang berbanding lurus dengan kadar zat.

Menganalisis sampel sampai pada kadar rendah (‰), sedangkan pada metode

lain seperti volumetrik hanya dapat menganalisis pada kadar yang tinggi (%).

Analisis sampel dapat berlangsung lebih cepat.

Sedangkan kekurangan penggunaan metode SSA, yaitu :

Hanya dapat menganalisis logam berat dalam bentuk atom-atom. SSA

menganalisis logam berat dari atom-atom karena tidak berwarna.


Sampel yang dianalisis harus dalam suasana asam, sehingga semua sampel

yang akan dianalisis harus dibuat dalam suasana asam dengan pH antara 2

sampai 3.

Biaya operasional lebih tinggi dan harga peralatan yang mahal.

2.8. Scanning Electron Microscopy

SEM merupakan suatu berkas insiden elektron yang sangat halus discan

menyilangi permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam

tabung sinar katoda. Elektron – elektron yang terhambur digunakan untuk

memproduksi sinyal yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang

memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan

yang yang hampir tiga dimensi. Dalam penelitian morfologi permukaan SEM

terbatas pemakaiannya, tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai

topologi permukaan dengan resolusi sekitar 100 Ao. Aplikasi - aplikasi yang khas

mencakup penelitian dispersi – dispersi pigmen dalam cat, pelepuhan atau

peretakan koting, batas – batas fasa dalam polipaduan yang tak dapat dicampur,

struktur sel busa - busa polimer, dan kerusakan pada bahan perekat

(Steven,2001)

SEM dilakukan untuk menyelidiki struktur mikro permukaan material

(geopolimer) termasuk porositas dan pembentukan retakan,dan antar muka

(interrface) antar agregat – matriks. Salah satu jenis SEM yang banyak digunakan

diberbagai Laboratorium adalah jenis Philips XL-30 baik dengan scondary

electron detector maupun dengan backscattered electron detector (Subaer, 2008)


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Elektrokimia 2.1.1....

Documents

Transcript of BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Elektrokimia 2.1.1....