Friday, January 29, 2010

Korosi

Untuk Zeyra yang malas mengerjakan PRnya

Korosi adalah disintegrasi material engineering menjadi atom-atom penyusunnya dan bereaksi dengan lingkungan sekitarnya. Korosi adalah salah satu dari berbagai kegagalan mekanis yang sering menjadi pengganggu utama pekerjaan di dunia teknik, bersama-sama dengan buckling, creep, fatigue, fracture, impact, mechanical overload, rupture, thermal shock, wear, dan yielding.

Dalam istilah umum, korosi merupakan oksidasi elektrokimia dari ogam dalam reaksinya dengan senyawa oksidan seperti oksigen. Yang paling umum adalah peristiwa perkaratan besi, yaitu terbentuknya senyawa oksida besi berwarna kemerahan di atas besi yang disebut dengan karat besi. Proses perkaratan umumnya memperlemah kekuatan logam dan menjadikannya rapuh. Korosi juga terjadi pada keramik dan polimer, namun umumnya hal itu disebut dengan degradasi meski prosesnya sama.

Reaksi yang terjadi ketika proses perkaratan besi yaitu:
-Besi dioksidasi oleh H2O atau ion hidrogen
Fe(s) --> Fe2+(aq) + 2e- (oksidasi)
2H+ (aq) --> 2H(aq) ( reduksi )

-Atom-atom H bergabung menghasilkan H2
2H(aq) --> H2(g)

-Atom-atom H bergabung dengan oksigen
2H(aq) + 1/2O2(aq) --> H2O(l)

-Jika konsentrasi H+ cukup tinggi (pH rendah), maka reaksi
Fe + 2H+ (aq) --> 2H(aq) + Fe2+ (aq)
2H(aq) --> H2(g)

-Ion Fe2+ juga bereaksi dengan oksigen dan membentuk karat (coklat kemerah-merahan) dengan menghasilkan ion H+ yang selanjutnya direduksi menjadi H2-
4Fe2+ (aq) + O2(aq) + 4H2O(l) + 2xH2O(l) --> 2Fe2O3(H2O)x(s) + 8H+

Reaksi totalnya menjadi
4Fe(s) + 3O2(aq) + 2x H2O(l) --> 2Fe2O3(H2O)x(s)

Proses lain yang mirip dengan korosi namun memberikan keuntungan di dunia teknik yaitu pasivasi. Pasivasi adalah proses pembentukan senyawa oksida logam di permukaan logam tersebut untuk mencegah proses perkaratan lebih lanjut, Lapisan oksida logam tersebut jarang disebut dengan karat kkarena menguntungkan walau sebenarnya mirip. Pasivasi terjadi pada stainless steel, aluminium, titanium, dan senyawa logam lainnya yang tidak dapat berkarat dalam artian umum, karena sesungguhnya mereka berkarat meski hanya di permukaannya.

Salah satu jenis korosi yang terkenal adalah korosi galvanik. Korosi ini terjadi ketika dua logam yang berbeda terjadi kontak yang mengakibatkan terjadinya aliran elektron. Korosi ini menyebabkan salah satu logam mengalami korosi sedangkan logam lainnya tidak dapat mengalami korosi. Dalam ha ini, logam yang mengalami perkaratan tersebut 'dikorbankan' untuk menahan proses korosi dari logam lainnya. Hal ini umum terjadi dalam dunia industri untuk mencegah proses perkaratan lebih lanjut terhadap suatu komponen, misalnya pipa besi yang ditanam dalam tanah, badan kapal laut, dan sebagainya yang rentan terhadap korosi.

Korosi juga bisa terjadi akibat temperatur tinggi yang mengakibatkan atom-atom dalam suatu material mengalami deteriorasi. Hal ini dapat terjadi jika suatu material dalam temperatur tinggi diekspos ke atmosfer yang mengandung oksigen, sulfur, atau senyawa lainnya yang mampu mengoksidasi material tersebut. Hal ini umum terjadi pada mesin-mesin kendaraan, mesin industri, dan mesin lainnya yang bekerja pada temperatur tinggi. Penggunaan pelumas membantu menurunkan temperatur dan melapisi mesin sehingga mencegah korosi (atau biasa disebut dengan keausan mesin).

Metode yang umum digunakan dalam mencegah korosi diantaranya:
* Perlakuan terhadap permukaan. Hal ini dapat dilakukan dengan pengaplikasian zat pelapis, pelapisan zat reaktif, dan anodisasi.
** Pemberian plat atau lempengan logam, pengecatan, atau pemberian lapisan enamel pada suatu material adalah cara yang umum dilakukan dalam mencegah korosi dengan metode perlakuan terhadap permukaan. Mereka bekerja dengan memberikan perlindungan terhadap suatu material yang mungkin akan berkarat, mencegahnya terekspos ke atmosfer atau senyawa korosif lainnya. Namun dalam proses pelapisan dengan logam, perlu diperhatikan jenis logam yang akan melapisi dan dilapisi karena jika salah akan mengakibatkan korosi galvanik dan menyebabkan korosi yang terjadi lebih parah.
** Pemberian lapisan reaktif umumnya pemberian senyawa yang dapat menyatu dengan material dan menjadi penghambat terjadinya korosi akibat reaksi kimia, bukan karena sifat galvanik dari senyawa tersebut. Senyawa-senyawa tersebut dapat berupa senyawa mineral laut dan surfaktan.
** Anodisasi adalah proses pencegahan korosi dengan mengisi pori-pori logam dengan senyawa anti karat dengan cara merendamnya dalam suatu larutan garam-garaman. Perendaman ini umumnya dilakukan sesaat setelah terjadinya proses pencetakan dengan maksud pendinginan dan sekaligus anodisasi agar logam yang terbentuk menjadi lebih kuat dan tahan korosi. Jika permukaannya tergores, maka proses pasivasi akan terjadi dan melindungi bagian yang tergores, meski logam aslinya tidak mungkin melakukan pasivasi.
* Proteksi katodik, yaitu proteksi pengorbanan anoda dan pemberian arus listrik pencegah korosi.
** Proteksi pengorbanan anoda yaitu proteksi dengan memberikan anoda kepada logam yang akan dilindungi, sehingga logam yang dilindungi menjadi katoda. Logam yang dilindungi akan mendapatkan donor elektron dari anoda sehingga katoda terhindari dari korosi, sedangkan anoda yang kehilangan elektron akan mengalami korosi.
** Pemberian arus listrik pencegah korosi umum dilakukan untuk struktur yang besar di mana pengorbanan anoda tidak dapat dilakukan dengan alasan efisiensi. Arus yang diberikan umumnya berupa arus DC. Arus, yang merupakan aliran elektron, akan melindungi logam tersebut dari korosi.

Kesetimbangan Kimia

Buat Zeyra yang. . .

Dalam proses kimia, kesetimbangan kimia adalah keadaan di mana aktivitas kimia atau konsentrasi antara reaktan dan produk reaksi tidak lagi terjadi perubahan seiring berjalannya waktu selama kondisi fisik reaksi tidak berubah. Biasanya, hal ini merupakan hasil dari reaksi kimia yang dapat terjadi secara terbalik. Dalam kesetimbangan dinamik, laju reaksi yang terjadi antara reaksi maju maupun terbalik tidaklah nol, melainkan konstan dan setara, tidak ada perubahan antara konsentrasi reaktan maupun produk melainkan konstan. Inilah mengapa disebut dengan dinamis, karena selalu bergerak.

Dalam reaksi kimia, ketika reaktan dicampur secara bersama-sama dalam tabung reaksi, dan diberi energi jika diperlukan, seluruh reaktan tidak semuanya berubah menjadi produk hasil reaksi. Setelah beberapa lama, reaksi terbalik yang terjadi, yaitu yang mengubah hasil reaksi menjadi reaktan, akan terjadi namun tidaklah lama. Hal seperti ini akan terus menerus berulang terjadi hingga rasio kesetimbangan antara reaktan dan produk terjadi dan tetap. Walau sejumlah reaktan atau produk diambil, kesetimbangan akan tetap muncul selama kondisi fisik reaksi tetap, atau jika kondisi fisik berubah (temperatur, tekanan, dan sebagainya) maka reaktan dan produk hasil reaksi akan menyesuaikan.

Prinsip Le Chatelier (1884): "Jika kesetimbangan dinamis terganggu dengan mengubah kondisi, maka posisi kesetimbangan akan bergeser melawan perubahan". Kodisi yang dimaksud adalah kondisi fisik (temperatur dan tekanan) maupun jumlah reaktan. Pergeseran kesetimbangan akan terjadi, menyesuaikan terhadap perubahan yang terjadi agar kesetimbangan tetap terjadi. Seperti contoh, jika kita menambahkan reaktan, maka reaksi akan bergeser menuju hasil reaksi untuk memenuhi kondisi kesetimbangan. Sedangkan jika kita mengambil reaktan, maka reaksi akan bergeser menuju reaktan. Kondisi yang sama juga terjadi jika kondisi fisik reaksi diberlakukan, misalnya terjadi perubahan temperatur dan tekanan.

Contoh kesetimbangan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari:
Mesin roket ketika terjadi reaksi antara oksigen dan hirogen yang terbakar membentuk uap H2O
Sintesis amonia dalam proses Haber-Bosch
Kimia atmosfer, misalnya kesetimbangan jumlah senyawa klor pada lapisan ozon ketika terjadi pencemaran ozon dengan CFC
Kimia oseanik, misalnya kesetimbangan kadar garam dalam tubuh ikan dengan kadar garam laut yang mengelilinginya
Kesetimbangan cairan dalam tubuh hewan, termasuk manusia, misalnya peran senyawa buffer dalam kesetimbangan pH dalam darah dan cairan tubuh

Kesetimbangan kimia dalam ruang tertutup terjadi pada saat kita memiliki reaksi timbal balik di sebuah sistem tertutup, tidak ada yang dapat diambil dari reaktan maupun hasil reaksi, namun masih dapat dilakukan perubahan fisik kondisi (tekanan dan temperatur) yang mengakibatkan reaksi masih berlangsung dinamis.

Larutan elektrolit

Untuk siapa ya??? Tahulah kamu. . .

Dalam ilmu kimia, elektrolit adalah zat yang mengandung ion-ion bebas yang menjadikannya konduktif secara elektrik. Tipe yang paling umum dari elektrolit adalah larutan ion, namun leburan zat elektrolit dan elektrolit padat juga ada.

Elektrolit umumnya ada dalam bentuk larutan asam, basa, atau garam. Beberapa jenis gas juga bisa berfungsi sebagai elektrolit dalam kondisi temperatur tinggi dan tekanan rendah (contoh: ketika terjadi petir dan yang cara kerja TV plasma). Larutan elektrolit juga dapat dihasilkan dari larutan senyawa biologi (DNA dan polipeptida, dimanfaatkan dalam proses pemisahan gen) dan polimer sintetik (disebut polielektrolit; misalnya polistirena sulfonat).

Larutan elektrolit umumnya terbentuk ketika garam-garaman dilarutkan ke dalam pelarut, misalnya air, dan komponen-komponen garam terpisah akibat interaksi termodinamika antara pelarut dan zat terlarut, yang disebut proses solvasi. Contohnya, garam dapur yang dilarutkan ke air. Garam sebagai bentuk padatan akan terlarut menjadi komponen-komponen pembentuknya, yaitu Na+ dan Cl-.

Elektrolit juga bisa dibuat dengan melarutkan zat di mana zat tersebut juga bereaksi dengan air, misalnya pelarutan gas karbon dioksida ke dalam air untuk menghasilkan larutan yang berisi ion H+, karbonat, dan asam karbonat (misal, dalam proses pembuatan minuman berkarbonasi).

Lelehan zat yang biasanya dilarutkan ke dalam pelarut untuk menjadi larutan elektrolit juga dapat menjadi elekrolit juga, misalnya lelehan garam yang dapat menghantarkan listrik.

Kuat lemahnya elektrolit bergantung pada jumlah ion terlarut di dalamnya. Jika zat yang dilarutkan tidak menghasilkan ion-ion, maka itu dikatakan non elektrolit. Atau jika ion-ion yang dihasilkannya sedikit jumlahnya karena kemampuan dissosiatifnya dengan zat pelarut lemah, maka itu dikatakan larutan elektrolit lemah, dan hanya mampu menghantarkan listrik dalam jumlah yang sangat terbatas.

Larutan elektrolit kuat adalam larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang baik, karena zat terarut yang berada di dalam pelarut seluruhnya dapat berubah menjadi ion. Yang tergolong elektrolit kuat yaitu: asam kuat (HCl, HClO3, HClO4, H2SO4, HNO3, dan sebagainya), basa kuat (basa dari golongan alkali dan alkali tanah), dan garam-garaman yang memiliki kelarutan tinggi (NaCl, KCl, KI, Al2(SO4)3, dan sebagainya).

Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang mampu menghantarkan arus listrik secara lemah karena komponen zat terlarutnya tidak seluruhnya berubah menjadi ion, melainkan hanya sebagian. Yang tergolong larutan elektrolit lemah adalah asam lemah, basa lemah, dan garam-garam yang sukar larut (AgCl, CaCrO4, PbI2, dan sebagainya).

Larutan non elektrolit adalah larutan yang komponen zat terlarutnya tidak dapat berubah menjadi ion. Hal ini dikarenakan ikatan molekulnya terlalu kuat sehingga sulit memisahkan diri dalam larutan. Umumnya, larutan dari senyawa polimer dan senyawa polimer itu sendiri merupakan non elektrolit. Contohnya adalah larutan urea, larutan sukrosa, larutan glukosa, larutan alkohol, dan sebagainya.

Ketika elektroda diletakkan di dalam elektrolit dan tegangan listrik diaplikasikan, elektrolit akan menghantarkan listrik. Reaksi kimia akan terjadi pada katoda yang mengkonsumsi elektron yang dikeluarkan oleh anoda, dan reaksi lainnya terjadi di anoda yang mengeluarkan elektron untuk ditangkap katoda. Hal ini akan menghasilkan awan elektron di sekitar katoda dan kondisi miskin elektron di anoda. Untuk mengatasi hal tersebut, ion-ion yang berada di dalam larutan bergerak mengambil muatan yang terkumpul sehingga terjadi reaksi kimia, sama halnya dengan yang terjadi di anoda, sehingga muatan menjadi netral dan aliran elektron bisa terus terjadi. Kondisi ini sering disebut dengan elektrolisis (elektro: listrik, lisis: mencerna).

Contoh dari elektrolisis adalah ketika larutan garam NaCl dialiri listrik, reaksi katoda yang terjadi adalah:
2H2O + 2e- --> 2OH- + H2
dan gas hidrogen akan terbebaskan dari katoda. Reaksi di anoda:
2H2O --> O2 + 4H+ + 4e-
dan gas oksigen akan menggelembung dari anoda. Ion bermuatan positif Na+ akan bereaksi dengan muatan negatif hasil netralisasi katoda, yaitu OH- dan membentuk NaOH, dan ion bermuatan negatif Cl- akan bereaksi dengan muatan positif hasil netralisasi anoda, yaitu H+, membentuk HCl. Keduanya akan bereaksi dan membentuk NaCl + H2O sehingga larutan ion NaCl akan kembali terbentuk.

Perlu diperhatikan bahwa mengapa bukan Na+ yang mendapatkan elektron agar menjadi netral namun malah H2O, dan bukan Cl- yang melepaskan elektron agar menjadi netral melainkan H2O juga, hal ini dikarenakan Na+ memiliki tingkat oksidasi yang lebih tinggi dari H2O sehingga lebih mudah bagi H2O untuk menangkap elektron dibandingkan Na+ karena energi yang diperlukan lebih sedikit. Hal ini juga berlaku bagi Cl- yang memiki tingkat reduktivitas yang tinggi.

Konduktor elektrolitik digunakan dalam berbagai bidang industri, diantaranya:
Baterai
Fuel cell
Proses electroplating
Kapasitor elektrolitik
Higrometer
Proses hidrometalurgi
Pembuatan kaca dengan melelehkan kaca menggunakan arus listrik

Dalam tubuh kita, terutama cairan tubuh dan darah, kesetimbangan cairan ditentukan oleh jumlah ion di dalam tubuh yang dihitung dalam satuan muatan listrik terlarut karena mempengaruhi penyerapan cairan secara intraseluler maupun ekstraseluler. Ion primer dalam tubuh yaitu natrium, kalium, kalsium, magnesium, klor, asam fosfat, dan asam karbonat. Seluruh bentuk kehidupan yang diketahui membutuhkan keseimbangan elektrolit secara intraseluler dan ekstraseluler karena menyangkut transportasi mineral, cairan, dan nutrisi. Ketidakseimbangan gradien elektrolit dapat mempengaruhi hidrasi tubuh, pH darah, dan fungsi otot dan syaraf. Berbadag mekanisme dan fungsi fisiologis diterapkan oeh seluruh makhluk hidup dalam menjaga keseimbangan tersebut secara terkendali.