korosi elektrokimiawi (kor)

MODUL PRAKTIKUM
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA
KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
Koordinator LabTK
Dr. Pramujo Widiatmoko
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2016
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
Kontributor:
Dr. Isdiriayani Nurdin, Dr. Hary Devianto, Dr. Ardiyan Harimawan, Robby Sukma
Dharmawan, Jeffrey Pradipta W
KOR – 2016/PW
2
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI............................................................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................................ii
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN................................................................. 2
2.1. Tujuan Percobaan............................................................................................................ 2
2.2. Sasaran Percobaan .......................................................................................................... 2
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN .................................................................................. 3
3.1. Perangkat dan Alat Ukur ................................................................................................. 3
3.2. Bahan/Zat Kimia ............................................................................................................. 3
3.3. Kondisi Percobaan .......................................................................................................... 3
3.3.1. Variabel yang Dibuat Tetap ......................................................................................... 3
3.3.2. Variabel yang Divariasikan.......................................................................................... 4
3.3.3. Variabel Terikat ........................................................................................................... 4
3.4. Rangkaian Alat................................................................................................................ 4
BAB IV PROSEDUR KERJA ................................................................................................... 5
4.1. Persiapan ......................................................................................................................... 5
4.4. Percobaan Inti ................................................................................................................. 6
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 7
LAMPIRAN
LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH
LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN
LAMPIRAN C SPESIFIKASI LITERATUR
KOR – 2016/PW
i
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Rangkaian Alat ....................................................................................................... 4
Gambar 2. Diagram Alir Percobaan ......................................................................................... 6
Gambar 3. Hasil percobaan (a) Fe-Zn (b) Fe-Cr .................................................................... 10
KOR – 2016/PW
ii
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Tabel Data Pengamatan............................................................................................... 9
Tabel 2. Potensial Standar Beberapa Logam .......................................................................... 11
KOR – 2016/PW
iii
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
BAB I
PENDAHULUAN
Korosi merupakan peristiwa kerusakan material akibat interaksi dengan lingkungannya.
Peristiwa korosi dapat terjadi pada peralatan industri yang terbuat dari logam dan terpapar
berbagai lingkungan agresif. Korosi di pabrik kimia dapat menyebabkan kerugian yang besar,
mulai dari kerusakan peralatan, proses produksi terhenti selama perbaikan peralatan yang
terkorosi, kebocoran bahan baku/produk antara/produk akhir yang berpotensi bahaya bagi
lingkungan maupun para pekerja pabrik yang bersangkutan. Oleh sebab itu, proses korosi
perlu dipelajari agar dapat ditentukan cara yang tepat untuk mengendalikannya.
Secara alami, logam di lingkungan oksidatif cenderung teroksidasi. Kecenderungan tersebut
dinyatakan sebagai potensial kesetimbangan standar reaksi reduksi/oksidasi kation-logam.
Perbandingan kemudahan/kecenderungan teroksidasi/terkorosi berbagai logam dinyatakan
dalam deret potensial standar (electromotive force, emf-series).
Ada beberapa metoda pengendalian korosi yang dapat diterapkan pada peralatan pabrik yang
terbuat dari logam. Metoda pengendalian korosi yang menggunakan dasar ilmu elektrokimia
adalah proteksi katodik, proteksi anodik dan penambahan inhibitor. Prinsip kerja proteksi
katodik dan proteksi anodik adalah perubahan potensial logam untuk mengurangi laju korosi
yang sebanding dengan arus listrik yang mengalir. Sedangkan penambahan inhibitor
bertujuan untuk mengurangi luas permukaan aktif anoda ataupun katoda.
KOR – 2016/PW
1
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
BAB II
TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN
2.1. Tujuan Percobaan
Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk memahami proses korosi elektrokimiawi logam
beserta metode pengendaliannya.
2.2. Sasaran Percobaan
Dari praktikum ini diharapkan dapat diidentifikasi:
1. Diagram potensial – arus (diagram Evans) dari pasangan elektroda tertentu dalam
larutan tertentu, serta penentuan fungsi masing-masing logam sebagai katoda atau
anoda
2. Proses pengendali korosi yang bersangkutan (kendali anodik, katodik, atau campuran)
3. Pengaruh variasi luas permukaan katoda atau anoda dan variasi konsentrasi elektrolit
terhadap laju korosi.
KOR – 2016/PW
2
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
BAB III
RANCANGAN PERCOBAAN
3.1. Perangkat dan Alat Ukur
Perangkat dan alat ukur yang digunakan untuk melaksanakan percobaan ini adalah:
a. Gelas kimia 500 mL
b. Elektroda pelat baja karbon, aluminium, tembaga, dan stainless steel masing-masing
dengan luas permukaan 0,25 (0,5 x 0,5) cm2 dan 25 (5 x 5) cm2
c. Tahanan variabel 0 – 10 k
d. Amperemeter
e. Voltmeter
f. Kabel tembaga
g. Elektroda standar Cu/CuSO4 jenuh
h. Labu Takar 1000 mL
i. Pipet ukur 5-10 mL (sesuai kebutuhan)
j. Corong
3.2. Bahan/Zat Kimia
Berikut adalah bahan dan zat kimia yang diperlukan:
a. H2SO4 Pekat 98%
b. Padatan KOH/NaOH
c. Aqua dm
d. CuSO4
e. Isolator Tape
3.3. Kondisi Percobaan
Kondisi percobaan terdiri dari variabel percobaan yang dibuat tetap dan variabel percobaan
yang diubah.
3.3.1. Variabel yang Dibuat Tetap
a. Tekanan udara ruang (660 – 700 mmHg)
b. Temperatur ruang (23 – 28 oC)
KOR – 2016/PW
3
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
c. Volume elektrolit (250 mL)
d. Jarak antar elektroda (1 cm)
e. Jenis elektroda dan elektrolit
3.3.2. Variabel yang Divariasikan
a. Jenis dan konsentrasi elektrolit (larutan H2SO4 dan larutan NaOH dengan berbagai
macam variasi konsentrasi)
b. Pasangan jenis elektroda (baja karbon, aluminium, tembaga, stainless steel)
c. Perbandingan luas permukaan elektroda (luas anoda/luas katoda : 1/1, 1/25, 25/1)
3.3.3. Variabel Terikat
a. Arus
b. Beda potensial elektroda (katoda dan anoda)
3.4. Rangkaian Alat
Rangkaian alat yang digunakan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 1. Rangkaian
tersebut berupa rangkaian intensiostatik dengan variasi tahanan.
Gambar 1. Rangkaian Alat
KOR – 2016/PW
4
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
BAB IV
PROSEDUR KERJA
Langkah kerja praktikum modul korosi elektrokimiawi terdiri dari dua langkah utama, yaitu :
1. Persiapan
a. Penyiapan Elektroda
b. Pembuatan Larutan Elektrolit
c. Perangkaian Alat
2. Percobaan Inti
Meliputi pembuatan diagram Evans dan analisis.
4.1. Persiapan
a. Penyiapan Elektroda
Dua buah elektroda (sesuai dengan penugasan) beserta elektroda standar Cu
dibersihkan dengan menggunakan kertas abrasif mulai dari grade terendah hingga
1200 CW di bawah alir mengalir. Kemudian elektroda tersebut dicuci dengan aqua
dm dan dikeringkan sebelum digunakan dalam percobaan.
b. Pembuatan Larutan Elektrolit
Langkah pembuatan elektrolit bergantung pada jenis elektrolit yang digunakan (sesuai
penugasan).
i. Larutan H2SO4
Larutan H2SO4 dibuat dengan mengambil sejumlah volume H2SO4 dengan
menggunakan pipet ukur dan filler. Larutan tersebut kemudian dimasukkan ke
dalam sejumlah air dalam gelas kimia 500 mL. Larutan H2SO4 dimasukkan ke
dalam aqua dm secara perlahan. Kemudian masukkan larutan ke dalam labu
takar dan tambahkan aqua dm hingga larutan mencapai tanda batas.
INGAT : Masukkan H2SO4 ke dalam air, bukan sebaliknya!
ii. Larutan KOH/NaOH
Padatan KOH/NaOH ditimbang sesuai dengan kebutuhan. Padatan tersebut
kemudian dimasukkan ke dalam gelas kimia berisi sejumlah air. Larutan KOH
dimasukkan ke dalam labu takar dan ditambah aquua dm hingga larutan
mencapai tanda batas.
KOR – 2016/PW
5
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
c. Perangkaian Alat
Alat dirangkai seperti rangkaian alat yang diperlihatkan dalam Gambar 1.
4.4. Percobaan Inti
Catat tegangan sel dan arus listrik ketika tahanan variabel diset sama dengan nol. Setelah itu,
arus dikecilkan dengan cara memperbesar tahanan variabel sedikit demi sedikit. Lakukan
perubahan tahanan sel beberapa kali hingga arus tidak lagi terbaca oleh amperemeter. Catat
arus dan tegangan sel setiap kali mengubah tahanan. Setelah itu, alurkan hasil percobaan
sebagai diagram Evans. Diagram alir percobaan diperlihatkan pada Gambar 2.
Mulai
Persiapan Alat
Gosok Elektroda dengan
kertas abrasif secara bertahap
Gosok Elektroda standar
dengan kertas abrasif secara
bertahap
Pipet Sejumlah H2SO4 96%
Bilas dengan aqua dm
Isi tabung dengan larutan
CuSO4 jenuh
Tambahkan ke dalam sejumlah
aqua dm dalam gelas kimia
Tambahkan aqua dm hingga
tanda batas labu takar
Rangkai Alat
Set tahanan = 0
Baca V & I awal
Variaskan Tahanan
Baca V & I
Bacaan i ke-n?
Selesai
Gambar 2. Diagram Alir Percobaan
KOR – 2016/PW
6
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
DAFTAR PUSTAKA
Jean Besson et Jacques Guitton, 1972, Manipulations d’electrochimie, introduction a la
theorie et a la pratique de la cinetique electrochimique, Paris: MASSON & CIE.
Jones, D.A., 1992, Principles and Prevention of CORROSION, Macmillan Publishing
Company.
Prentice, G., 1991, Electrochemical Engineering Principles, Prentice-Hall International, Inc.
KOR – 2016/PW
7
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
LAMPIRAN
KOR – 2016/PW
8
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
LAMPIRAN A
TABEL DATA MENTAH
Contoh dari tabel pengamatan yang digunakan selama percobaan adalah sebagai berikut.
CONTOH
Run ke
Elektroda 1 (luas)
Elektroda 2 (luas)
Jenis & Konsentrasi Elektrolit
:
:
:
:
Tabel 1. Tabel Data Pengamatan
I (mA)
V1 (mV)
V2 (mV)
KOR – 2016/PW
9
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
LAMPIRAN B
PROSEDUR PERHITUNGAN
Gambar 6 menunjukkan diagram Evans yang diperoleh dari percobaan. Dalam kedua kasus
dengan pasangan elektroda Fe-Zn dan Fe-Cr, korosi terkendali oleh reaksi katodik.
Perhatikan bahwa pada kasus Fe – Cr, arus maksimum 0,23 mA terpusat pada anoda Fe
seluas 0,03 cm2 sehingga menghasilkan korosi sumuran dalam yang mengkhawatirkan.
Sebaliknya, dengan pasangan Fe – Zn, arus sebesar 0,12 mA terbagi pada anoda Zn seluas 25
cm2. Korosi yang terjadi pada pasangan elektroda ini adalah korosi merata. Oleh karena itu,
pengurangan tebal elektroda akibat korosi berjalan sangat lambat.
Gambar 3. Hasil percobaan (a) Fe-Zn (b) Fe-Cr
Pada kondisi percobaan dengan penutupan 50% luas permukaan katodik ataupun anodik,
terjadi perubahan laju korosi yang ditandai dengan turunnya arus. Hasilnya dapat dilihat pada
Gambar 6 dengan garis putus-putus.
Dari diagram Evans hasil percobaan dapat diketahui:
a. Tipe reaksi korosi : kendali katodik / kendali anodik
b. Logam yang berfungsi sebagai katoda dan yang berfungsi sebagai anoda
c. Laju korosi maksimum, dihitung dari ianodik
rumus Faraday (
KOR – 2016/PW
max
(= Imax/luas anoda) menggunakan
)
10
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
LAMPIRAN C
SPESIFIKASI LITERATUR
C.1. Deret Potensial Standar
Tabel 2. Potensial Standar Beberapa Logam
Reaksi ½ sel
3+
Potensial standar (V)
-
Au + 3e  Au
+
+1,420
-
O2 + 4H + 4e  2H2O
+1,229
Pt2+ + 2e-  Pt
+1,2
Ag+ + e-  Ag
+0,800
Fe3+ + e-  Fe2+
-
+0,771
-
O2 + 2H2O + 4e  4(OH )
2+
-
+0,401
Cu + 2e  Cu
+0,340
2H+ + 2e-  H2
0,000
Pb2+ + 2e-  Pb
-0,126
Sn2+ + 2e-  Sn
-0,136
2+
-
-0,250
2+
-
Co + 2e  Co
-0,277
Cd2+ + 2e-  Cd
-0,403
Fe2+ + 2e-  Fe
-0,440
Cr3+ + 3e-  Cr
-0,744
Ni + 2e  Ni
2+
-
Zn + 2e  Zn
-
-0,763
-
2H2O + 2e  H2 + 2(OH )
-0,828
Al3+ + 3e-  Al
-1,662
Mg2+ + 2e-  Mg
-2,363
Na+ + e-  Na
-2,714
+
-
K +e K
-2,924
C.2. Konduktivitas Elektrik Logam
Cari konduktivitas logam yang digunakan! (Sesuai dengan penugasan)
KOR – 2016/PW
11
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
LAMPIRAN D
LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA
No
Bahan
1
Asam
sulfat
(H2SO4)
 Sangat korosif
 Berbahaya
apabila terhirup
 Berbahaya
apabila kontak
dengan kulit
 Apabila kontak
dengan kulit
akan
menyebabkan
luka bakar
 Dapat
menyebabkan
iritasi
pernafasan
 Sangat beracun
 Berbahaya pada
lingkungan
akuatik
 Titikdidih 270°C
 Wujud cairan tak
berwarna
 Berat molekul
98,08 g/mol
 Bau : Berkarakter
sedikit
 Kelarutan di
dalam air : Larut,
menimbulkan
panas ( reaksi
eksotermis )
2
Tembaga  Tidak berbau
(II)
 Menyebabkan
Sulfat
iritasi kulit,
(CuSO4)
mata, saluran
pernafasan dan
pencernaan,
serta kerusakan
organ-organ
dalam
 Titikdidih 150°C
 Wujud padatan
 Berat molekul
249,69 g/mol
KOR – 2016/PW
Sifat Bahan
Tindakan Penanggulangan
 Terhirup :
Segera berobat. Bilas dengan
air secepatnya. Apabila sulit
untuk bernafas segera beri
oksigen. Jangan
menggunakan pernafasan dari
mulut ke mulut.
 Tertelan :
Tidak perlu dimuntahkan.
Apabila korban dalam
keadaan sadar berikan 2 – 4
gelas susu atau air. Segera
bawa ke dokter.
 Terkena Kulit :
Apabila terkena kulit atau
rambut segera basuh dengan
sabun dan air selama 15
menit. Kemudian cari
pengobatan
 Terkena mata :
Apabila terkena mata basuh
dengan air mengalir kurang
lebih selama 30 menit, jangan
biarkan korban mengusap
dan merapatkan mata.
 Kerjakan di dalam lemari
asam
 Jika terhirup, segera pergi ke
ruang terbuka
 Terkena mata: Periksa dan
lepaskan jika ada lensa
kontak. Dalam kasus kontak,
segera basuh mata dengan
air mengalir sekurangkurangnya 15 menit. Air
dingin dapat digunakan.
Dapatkan perawatan medis.
 Terkena Kulit: Dalam kasus
kontak, segera siram kulit
dengan banyak air. Tutup
kulit yang teriritasi dengan
suatu emolien.
12
LABORATORIUM INSTRUKSIONAL
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FTI - ITB
3
Air
 Berat molekul
 Tidak terbakar
18,02 g/mol
 Tidak berbau
 Titik didih
 Tidakberwarna
100°C
 Massa jenis 1
gr/cm3
 Specific gravity
:1
 pH : 7
 Titikdidih : 100
o
C
 Titikleleh : 0 oC
Kecelakaan yang mungkin terjadi
Praktikan tergelincir tumpahan bahan
MODUL KOROSI ELEKTROKIMIAWI
(KOR)
 Bersihkan sepatu yang
terkena bahan sebelum
digunakan kembali.
 Dapatkan perawatan medis.
 Segera lap dengan kain
kering jika bahan tumpah
Penanggulangan
Tangani bahan-bahan dengan hati-hati khususnya
untuk Asam sulfat (H2SO4), dan panggil pengurus
laboratorium jika tidak mengerti untuk
membersihkannya.
Perlengkapan keselamatan kerja
Sarung tangan
Jaslab
Masker
Goggle
Prosedur Keselamatan Kerja
1. Pengecekan Alat dan Bahan
 Pastikan alat berada dalam kondisi baik dan tidak rusak
 Pastikan bahan-bahan yang diambil benar dan tertutup rapat
2. Percobaan
 Pastikan rangkaian yang disusun sudah sesuai dengan percobaan
 Segera lap jika bahan tumpah
3. Pasca Percobaan
 Pastikan semua peralatan telah dimatikan dan kabel listrik dicabut
 Pastikan meja dan lantai bersih dari tumpahan bahan
Asisten
KOR – 2016/PW
Pembimbing
Koordinator Lab TK
13