4

Bab II Tinjauan Pustaka

Ciri khusus dari proses korosi adalah berlangsungnya reaksi redoks pada tempat

yang terpisah di logam. Proses korosi logam berlangsung secara elektrokimia

yang terjadi secara simultan pada daerah anoda dan katoda yang membentuk

rangkaian arus listrik tertutup. Korosi terjadi ketika elektron dari atom-atom pada

permukaan logam dipindahkan ke bagian lain yang bertindak sebagai katoda

sehingga terjadi depolarisasi. Depolarisator yang umum adalah oksigen, asam dan

kation yang kurang aktif (Lower, 2007). Korosi tidak dapat dihindari, yang bisa

dilakukan adalah memperlambat lajunya baik secara mekanis maupun

penggunaan suatu inhibitor.

II.1 Reaksi Redoks Reaksi redoks adalah reaksi yang melibatkan adanya perpindahan elektron dari

suatu zat ke zat lain. Reaksi oksidasi dan reduksi berlangsung secara bersamaan,

bila suatu zat menerima elektron, maka akan ada zat yang mendonorkan elektron

tersebut. Dalam reaksi redoks, zat yang menerima elektron atau tereduksi disebut

oksidator sedangkan kebalikannya yaitu zat yang mendonorkan elektron atau

teroksidasi disebut reduktor. Contoh reaksi redoks antara lain adalah:

Mg + Cl2 Mg2+ + 2Cl-

Pada reaksi tersebut, magnesium (Mg) memberikan elektron pada klorin (Cl2)

sehingga Mg adalah reduktor, dan Cl2 yang menerima elektron dari Mg adalah

oksidator.

Umumnya, unsur elektropositif seperti logam alkali dan alkali tanah adalah

reduktor kuat sedangkan unsur elektronegatif seperti klorin adalah oksidator yang

baik. Dalam reaksi redoks jumlah elektron yang diserahkan atau diterima harus

dinyatakan dengan jelas dan untuk keperluan ini digunakan suatu parameter yaitu

bilangan oksidasi. (Takeuchi Y., 2006). Pada contoh reaksi Mg dan Cl2, ada

2elektron yang diserahterimakan dari Mg ke Cl2. Biloks Mg berubah dari 0 ke +2

atau teroksidasi sedangkan Cl2 berubah dari 0 ke -1 atau tereduksi.

5

II.2 Sel Galvani Alat untuk mendapat arus listrik dengan bantuan reaksi kimia disebut dengan sel

galvani. Dalam sel Galvani, oksidasi terjadi pada salah satu elektroda yang

disebut anoda sedangkan reduksi berlangsung di elektroda lainnya yang disebut

katoda. Sebuah sel Galvani tersusun bila dicelupkan dua logam dengan

kecenderungan ionisasi yang berbeda ke dalam larutan elektrolit dan

menghubungkan kedua elektroda tersebut dengan kawat penghantar. Logam yang

memiliki kecenderungan lebih mudah terionisasi atau potensial reduksinya lebih

rendah akan teroksidasi menghasilkan kation yang akan larut dalam larutan

elektrolit sedangkan elektron yang dihasilkan akan bermigrasi menuju logam yang

kecenderungan ionisasinya lebih rendah melalui kawat penghantar. Ilustrasi

proses perpindahan elektron tersebut dapat dilihat pada Gambar II-1.

Gambar II-1.Skema suatu sel Galvani. Logam dengan kecenderungan ionisasi

lebih tinggi disebut elektroda negatif (anoda) dan elektroda dengan

kecenderungan ionisasi rendah disebut elektroda positif (katoda)

(Takeuchi, 2006)

Pada logam dengan kecenderungan ionisasi lebih rendah, kation akan direduksi

dengan menerima elektron yang mengalir dari anoda. Arah aliran arus listrik

mempunyai arah berlawanan dengan arah aliran elektron. Elektroda tujuan arus

disebut dengan elektroda negatif dan asal arus disebut elektroda positif (Takeuchi

,2006).

6

II.3 Korosi Korosi atau corrosion diturunkan dari bahasa latin corrous yang berarti

menggerogoti. Korosi selanjutnya menurut Riggs dapat didefinisikan sebagai

suatu proses perusakan material (biasanya berupa logam atau paduan logam) yang

berlangsung secara berangsur-angsur akibat interaksi kimiawi atau elektrokimia

antara material tersebut dengan lingkungannya (Bundjali, 2005)

II.3.1 Sejarah Korosi Studi korosi sudah dikenal sejak zaman Romawi pada 23-79 SM, dengan

ditemukannya catatan seorang filsuf besar yang bernama Plinus mengenai ferrum

corrumpitur, atau besi rusak. Pada zaman tersebut besi digunakan secara luas baik

untuk persenjataan maupun perkakas. Masyarakat saat itu menggunakan teknik

pembiruan (blueing) dan penyepuhan (gilding) untuk menghindari kerusakan besi

(Trethewey, 1991).

Catatan lain mengenai korosi adalah penemuan naskah laporan armada angkatan

laut Inggris dari tahun 1761-1763 M yang berisi upaya melakukan

penanggulangan kerusakan pada kapal akibat cacing dan mikroba dengan melapisi

bagian kapal yang terendam air laut oleh tembaga. Ternyata diketahui bahwa

bagian besi tidak boleh kontak langsung dengan tembaga di lingkungan air laut

jika ingin mencegah korosi pada kapal (Trethewey, 1991).

II.3.2 Logam Korosi tidak dapat dilepaskan dari logam, karena sebagian besar korosi terjadi

pada logam. Hampir empat perlima dari unsur-unsur adalah logam. Gaya ikatan

pada logam disebabkan adanya elektron-elektron yang terdelokalisasi. Pada

dasarnya, korosi adalah kebalikan proses ekstraksi logam dari bijihnya,

contohnya: logam Fe di alam bebas berada dalam bentuk senyawa besi oksida

atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah akan dihasilkan besi yang

digunakan untuk membuat baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja

tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi dan kembali

menjadi senyawa besi oksida. Dalam kehidupan sehari-hari, korosi dapat dijumpai

7

pada bangunan dan peralatan yang menggunakan komponen logam seperti: seng,

tembaga, besi baja dan sebagainya.

Logam dapat mengkristal dalam bentuk heksagonal terjejal (hcp), kubus terjejal

(bcc) dan kubus berpusat muka (fcc). Ketika logam membeku membentuk

struktur kisi kristal yang teratur sebenarnya ada cacat dalam susunan

tumpukannya. Beberapa cacat yang bersangkutan dengan atom-atom secara

individu yaitu: (Trethewey, 1991)

(1) Kekosongan (vacancy) berupa hilangnya sebuah atom dari kedudukannya

pada kisi, cacat atom tunggal atau cacat titik ini menyebabkan beberapa

mekanisme korosi misalnya perapuhan hidrogen, serangan selektif, korosi

oksidasi dan korosi panas

(2) Cacat substitusi (subtitutional defect) yakni adanya atom asing yang

menempati suatu kedudukan bidang pada kisi yang semestinya ditempati

atom tuan rumah atau adanya dislokasi. Dua tipe dislokasi yang penting

adalah: dislokasi tepi (edge dislocation) yakni adanya sebuah bidang atom

tidak sempurna di antara dua bidang lainnya dan dislokasi ulir (screw

dislocation) yakni adanya bidang yang menyerong sedikit sehingga tidak

searah lagi dengan bidang terdekatnya,

(3) Cacat interstisi (interstitial defect) yakni bila sebuah atom menempati

suatu kedudukan yang tidak normal sehingga terdesak ke antara atom-atom

pada kisi tuan rumah. Atom interstisi bisa berupa atom tuan rumah atau

atom asing,

(4) Cacat volume yakni sebagian besar dari volume logam tidak berkesesuaian

dengan struktur keseluruhan bahan sejenis yang terbentuk sempurna.

II.3.3 Tembaga Tembaga adalah logam yang tidak bereaksi dengan air (H2O). Di udara terbuka,

tembaga membentuk produk korosi berwarna hijau yang disebut patina yang

dalam keadaan stabilnya berupa tembaga sulfat basa, CuSO4.3Cu(OH)2. Lapisan

yang terbentuk dari reaksi udara dengan tembaga mempunyai efek proteksi untuk

korosi selanjutnya. Korosi yang dialami tembaga dalam sistem air dapat berupa

8

korosi aerasi diferensial, korosi erosi, korosi tegangan atau peluruhan logam. Pada

umumnya, tembaga tahan terhadap serangan basa kecuali amonium hidroksida

dan larutan-larutan yang mengandung ion-ion amonium dan sianida. Ion amonium

akan merangsang peretakan korosi tegangan, karena baik ion amonium maupun

sianida membentuk ion-ion kompleks seperti Cu[NH3]42+ dan Cu[CN]42- yang

tidak memungkinkan berkembangnya lapisan ganda untuk mempolarisasikan sel

korosi sehingga laju korosi tetap tinggi. Dalam senyawa belerang tembaga dapat

menderita korosi umum yang menyebabkan penipisan (Trethewey, 1991).

II.3.4 Faktor Lingkungan Lingkungan adalah semua unsur di sekitar logam terkorosi pada saat reaksi

berlangsung. Reaksi korosi suatu logam L pada lingkungan bersuasana asam,

dapat dituliskan sebagai berikut:

Reaksi tanpa adanya oksigen,

L + 2H+ M2+ + H2

Reaksi dengan adanya oksigen,

L + O2 + 2H+ M2+ + H2O

Pada penelitian ini digunakan aqua regia sebagai media atau lingkungan yang

akan mengkorosi logam tembaga dengan adanya oksigen yang terlarut dalam

larutan. Aqua regia merupakan pelarut yang sangat korosif dan mampu

melarutkan logam mulia sekalipun, seperti emas dan platina.

Aqua regia dibuat dari campuran HNO3 dan HCl pekat dengan perbandingan 1:3.

Kedua campuran asam tersebut mempunyai peran yang berbeda, asam nitrat

adalah oksidator yang sangat kuat yang akan melarutkan logam menjadi ionnya

(M+n) sedangkan asam klorida menghasilkan ion klorida yang akan bereaksi

dengan ion logam membentuk senyawa kompleks. Reaksi dengan asam klorida

berlangsung secara berkesetimbangan dengan pembentukan senyawa

kompleksnya. Reaksi yang terjadi adalah:

L (s) + 3NO3- (aq) + 6H+ (aq) L+n (aq) + 3NO2 (g) + 3H2O (l)

L+n (aq) + 4Cl- (aq) LCl4- (aq) atau

L (s) + NO3- (aq) + 4H+ (aq) L+n (aq) + NO (g) + 2H2O (l)

9

Pro