PROSESTERJADINYA KOROSI PADA BESI (kimia)

A.      PROSES TERJADINYA KOROSI PADA BESI

Proses tejadinya korosi pada besi melalui siklus berikut: 1.      Logam besi yang kontak dengan udara dioksidasi menjadi ion Fe2+ 2.      Ion Fe2+ larut dalam air dan bergerak ke katode melalui tetesan air 3.      Elektron bergerak ke katode melalui logam. 4.      Elektron  mereduksi oksigen dari udara dan menghasilkan air. 5.      Sebagian oksigen yang larut dalam air mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+ yang membentuk karat pada besi

Proses perkaratan (korosi) adalah reaksi elektrokimia (redoks). Pada permukaan besi (Fe) bisa terbentuk bagian anoda dan katoda yang disebabkan oleh dua hal :

1.      Perbedaan konsentrasi oksigen terlarut pada permukaan besi

•         Tetesan air pada permukaan besi mengandung perbedaan konsentrasi oksigen terlarut. Pada bagian pinggir mengandung lebih oksigen terlarut, sehingga di bagian ini bertindak sebagai katoda (reaksi reduksi). Pada bagian tengah tetesan oksigen terlarut relatif sedikit sehingga bagian ini bertindak sebagai anoda (reaksi oksidasi).

                                   Fe → Fe²⁺ + 2e^-

•         Ion Fe²⁺ bergerak ke katoda dan teroksidasi lebih lanjut menjadi Fe³⁺ / besi (III) dalam senyawa besi (III) oksida terhidrat. Dengan adanya garam (oksida asam) atau zat elektrolit akan mempercepat reaksi perkaratan.

2.      Tercampur besi oleh karbon atau logam lain yang mempunyai  E⁰ reduksi lebih besar dari besi

Karena E⁰ reduksi besi lebih kecil dari logam tersebut, maka besi akan teroksidasi (anoda), hal ini dapat menyebabkan terjadinya korosi atau menghasilkan karatan besi. Secara keseluruhan perkaratan besi adalah sebagai berikut :

Bila besi bersentuhan dengan oksigen dan air yang bersifat asam, yakni oksida-kosida berikut akan terjadi :

           Fe + ½ O₂ + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂O

Reaksi setengah redoksnya :

Katode           :   ½ O₂ + 2H⁺ + 2e^- → H₂O                           E⁰= + 1,23 volt

Anode            :   Fe  →Fe²⁺ + 2e^-                                                         E⁰= + 0,44 volt

               Fe + ½ O₂ + 2H⁺     → Fe²⁺ + H₂O                                     E⁰=+1,67 volt

Reaksi di atas berlangsung spontan

Besi (II) itu seterusnya dioksidasi oleh oksigen membentuk karat besi atau oksida besi (III) terhidrasi. Reaksinya :

Katode           :   ½ O₂ + 2H⁺ + 2e^-    → H₂O                                    E⁰= + 1,23 volt

Anode            :   2Fe²⁺  → 2Fe³⁺ + 2e^-                                   E⁰= - 0,77 volt

 Reaksi sel      :  2Fe²⁺ +½ O₂ + 2H⁺ → 2Fe³⁺ + H₂O            E⁰= + 0,46 volt

Reaksi tersebut merupakan reaksi spontan, selanjutnya :

2Fe³⁺ + ( x+3) H₂O → Fe₂O₃.x H₂O + 6 H⁺    

Fe₂O₃.x H₂O inilah yang disebut sebagai karat besi dan ion H⁺ yang dihasilkan dapat mempercepat reaksi korosi selanjutnya. Ion Fe  di dalam akan teroksidasi lagi membentuk Fe²⁺ atau Fe³⁺   . Sedangkan ion OH akan bereaksi dengan elektrolit yang ada di lingkungan biasanya dengan ion H⁺ dari reaksi air hujan dan dengan gas-gas pencemar (SOx,  NOx) yang dikenal dengan hujan asam.
Selanjutnya oleh oksigen di udara besi (II) di oksidasi dan sebagai hasil reaksi akhir terbentuk Fe₂O₃.x(H₂O).

 Zat ini dapat bertindak sebagai autokatalis pada proses perkaratan, yaitu karat yang dapat mempercepat proses perkaratan berikutnya. Pada umumnya logam-logam yang mempunyai potensial elektroda negatif lebih mudah mengalami korosi. Logam mulia, logam yang mempunyai potensial elektroda positif, sukar mengalami korosi. Kedudukan logam dalam deret potensial bukan satu-satunya faktor yang menyebabkan korosi. Faktor lain yang turut juga menentukan ialah lapisan pada permukaan logam. Alumunium dan seng mudah dioksidasi dalam udara, akan tetapi lapisan tipis dari oksida yang terbentuk pada permukaan melindungi bagian bawahnya terhadap korosi selanjutnya.

Kedua logam ini, alumunium dan seng mengalami oksidasi yang kurang sempurna di udara jika dibandingkan dengan besi yang kurang aktif. Karat yang terbentuk di permukaan besi merupakan lapisan tipis yang berpori sehingga bagian bawahnya mudah mengalami korosi.