chemistry for civil engineering

1. KOROSI
Advanced Chemistry Week 6
Department of Civil Engineering
FTUI

2. MEKANISME KOROSI

3. Corrosion on steel

4. PENGERTIAN
• Korosi adalah proses pembentukan senyawa logam oleh
reaksi kimia antara permukaan logam dan lingkungannya.
• Merupakan proses oksidasi
• menyebabkan hilangnya logam.
• disintegrasi logam oleh bahan kimia di sekitarnya melalui
reaksi kimia pada permukaan logam disebut korosi.

5. PENGERTIAN
• Contoh: Pembentukan karat pada permukaan besi,
pembentukan lapisan hijau pada permukaan tembaga.
• Faktor yang bertanggung jawab untuk korosi logam adalah
logam itu sendiri, bahan kimia lingkungan, suhu dan desain.

6. TEORI KOROSI
Ada tiga teori korosi:
(1) teori asam,
(2) korosi kering atau kimia dan
(3) galvanik atau elektrokimia

7. TEORI ASAM
• Korosi logam (besi) disebabkan oleh adanya asam di sekitarnya.
• Besi terkorosi oleh karbon dioksida oksida, kelembaban dan oksigen.
Produk korosi adalah campuran Fe(HCO3)2, Fe(OH)CO3 dan Fe(OH)3

8. TEORI KIMIA KOROSI
• Korosi pada permukaan logam disebabkan oleh reaksi langsung gas di
atmosfer seperti oksigen, halogen, oksida belerang, oksida nitrogen,
hidrogen sulfida dan asap bahan kimia dengan logam.
• Tingkat korosi logam tertentu tergantung pada afinitas kimia logam
terhadap gas.
• Oksigen terutama bertanggung jawab atas korosi zat logam bila
dibandingkan dengan gas dan bahan kimia lainnya.

9. TEORI KIMIA KOROSI
Tiga jenis:
(i) Korosi oksidasi ( Reaksi dengan oksigen)
(ii) Korosi oleh gas lain

10. (i) Korosi Oksidasi
• Beberapa logam langsung bereaksi dengan oksigen tanpa adanya air.
• Logam alkali dan alkali tanah bereaksi dengan oksigen pada suhu
kamar dan membentuk oksida yang sesuai, sementara beberapa
logam bereaksi dengan oksigen pada suhu yang lebih tinggi.
• Logam seperti Ag, Au dan Pt tidak teroksidasi karena mereka adalah
logam mulia.

11. (ii) Korosi Gas Lain
• Di atmosfer yang kering, gas-gas bereaksi dengan logam dan
membentuk produk korosi yang mungkin protektif atau non-protektif.
• Cl2 kering bereaksi dengan Ag dan membentuk AgCl yang menjadi
lapisan pelindung Ag , sementara SnCl4 mudah menguap.
• Dalam industri perminyakan pada suhu tinggi, H2S menyerang baja
yang membentuk scale FeS yang mengganggu operasi normal.

12. KOROSI ELEKTROKIMIA
• Jenis korosi logam yang umum dalam lingkungan basah.
• Jenis korosi ini terjadi ketika logam bersentuhan dengan cairan penghantar
atau ketika dua logam berbeda direndam atau dicelupkan sebagian ke
dalam larutan.
• Menurut teori ini, ada pembentukan sel galvanik pada permukaan logam.
• Beberapa bagian permukaan logam bertindak sebagai anoda dan sisanya
bertindak sebagai katoda.
• Zat kimia di lingkungan dan kelembaban bertindak sebagai elektrolit.
• Oksidasi bagian anodik terjadi dan menghasilkan korosi di anoda,
sedangkan reduksi terjadi di katoda.
• Produk korosi terbentuk pada permukaan logam antara anoda dan katoda.

13. Galvanic cell
Zn Cu
Zn2+
Cu2+
ZnSO4 solution Zn metal CuSO4 solution Cu metal
ANODA → OKSIDASI
Zn(s) → Zn2+ (aq)+ 2e
KATODA → REDUKSI
Cu2+(aq)+2e → Cu(s)
e- e-

14. KOROSI ELEKTROKIMIA
Faktor penyebab korosi:
• Metal/s dengan
perbedaan potensial
• Oksigen
• Air dan tanah
(Electrolytes)

15. KOROSI BASAH VS KERING
Korosi kering
• Korosi terjadi tanpa adanya uap air.
• melibatkan serangan langsung bahan kimia terhadap permukaan
logam.
• Prosesnya lambat.
• Produk korosi terbentuk pada lokasi kontak antara logam dengan
agen korosi.
• Proses korosi seragam.

16. KOROSI BASAH VS KERING
Korosi basah
• Korosi terjadi di hadapan media penghantar.
• Ini melibatkan pembentukan elektrokimia sel.
• Proses yang cepat.
• Korosi terjadi di anoda tetapi karat diendapkan di katoda.
• Tergantung pada ukuran bagian anodic dari logam.

17. KOROSI BASAH VS KERING
The chemical reaction occurring at the silicon surface during dry oxidation is
Si + O2 → SiO2 -----------------DRY OXIDATION
And for wet oxidation is
Si + 2H2O → SiO2 + 2H2--------WET OXIDATION

18. PROTEKSI KOROSI

19. KONSEP SEL GALVANIK
DALAM KOROSI
1.Oksidasi besi→ besi (2+)
Fe → Fe2+ + 2e
2. Reduksi oksigen menggunakan
elektron dari oksidasi besi
O2 + H2O + 4e → OH-

20. KONSEP PROTEKSI TERHADAP KOROSI
Membuat barrier
Menambah metal yang
lebih reaktif
Mengakirkan aliran listrik
(electron)

21. Proteksi Katodik
“Pengurangan atau penghilangan korosi dengan
menjadikan metal lain sebagai katoda ”

22. Bagaimana caranya?
soil
“NaCl bridge”
Proteksi katodik adalah sebuah proses elektrokimia dimana arus listrik digunakan
ke metal untuk minimasi korosi

23. ANALOGI
Serbuan penumpang masuk commuter line di jam sibuk
Menghujani struktur dengan elektron
→ Metal tidak akan melepas elektron
→ Oksidasi terhenti

24. Seberapa kuat serbuannya?

25. Sistem Anoda Galvanik
Metal yang lebih reaktif diletakkan di lingkungan:
→ Kontak dengan metal yang lebih noble seperti steel
→ Current flows from the more active anode to the noble
cathode (corrosion cell)

26. What is reactive?
What is noble?
• Magnesium –digunakan di
tanah → melindungi
struktur kecil seperti tangki
dan pipa
• Zinc – Zinc digunakan di
linkungan laut

27. Memilih Metal untuk Anoda Galvanik
Suppose you have Lithium, Magnesium, Copper, Aluminum and silver. Make a
list showing the order of the most suitable metal for galvanic anode to the least
suitable!

28. Sumber aliran
listrik?
Galvanic Anode System
Placing the more reactive
metal to be the new anode
e-
e-

30. Galvanic Anode

31. The required amount of
Galvanic Anode
W = Anode consumed for cathode
protection
MR = The atomic mass of the
anode material,
n = The number of electrons in
the reaction (mol),
F = Faraday’s constant (96,500
C/mol)
I = Current (A)
t = Time (s)
Q = Charge (C)

32. The required amount
of Galvanic Anode
W = Anode consumed for cathode
protection (g)
M = The atomic mass of the anode
material (g),
n = The number of electrons in
the reaction (mol),
F = Faraday’s constant (96,500
C/mol)
I = Current (A)
t = Time (s)
Q = Charge (C)
Determine the consumption rate
(g/A/year) of Mg and Zn! Compare!

33. Pros and Cons of Galvanic Anode
Cons:
• Tidak ada sumber listrik eksternal
→ perbedaan potensial tidak dapat
di modifikasi
• Tidak efektif digunakan di struktur
berukuran besar
Pros :
• Murah
• Biaya perawatan rendah
• Tidak ada sumber listrik
eksternal

34. Impressed Current Cathodic Protection (ICCP)
→Menggunakan sumber power eksternal
→Membentuk/memaksimalkan perbedaan
potensial antara struktur yg ingin diproteksi dan
anoda

35. Sumber arus
listrik?
Impressed Current Cathodic
Protection (ICCP)

36. ANODA ICCP
corrosion-resistant material:
• graphite,
• high-silicon cast iron (HSCI),
• platinized titanium (Ti)
• niobium (Nb), or
• mixed metal oxide on Ti or Nb.
Pada beberapa kasus:
• scrap iron,
• abandoned structures
• driven steel anodes,

37. Pros and Cons of ICCP
Cons
• Meningkatkan kebutuhan perawatan
• Biaya operasi meningkat
• Biaya instalasi
• Kemungkinan cable failure
Pros
• Aplikasi lebih fleksibel
• Voltage dan arus dapat di atur
• Dapat digunakan pada struktur
besar
• Dapat dikontrol secara otomatis

38. Aplikasi ICCP
• Proteksi struktur berukuran besar
• Proteksi struktur yang membutuhkan arus listrik
besar
• Dapat mengganti anoda galvanik yang sudah
tidak dapat digunakan

39. PELAPISAN
• Barrier antara faktor penyebab korosi di lingkungan dengan struktur
• Pelapisan juga dapat berperan sebagai anoda galvanik → pelapisan
dengan Zn
• Contoh : Noble coat - Silver, copper, nickel, chromium, tin, lead on
steels (ensure pore - free, uniform, adherent coating.
• Contoh Sacrificial coatings – Zinc, aluminium, cadmium on steels.

40. Logam Magnesium akan dipilih sebagai anoda yang ‘dikorbankan’ untuk
melindungi sebuah struktur besi. Apabila reaksi oksidasi Magnesium
dijelaskan sebagai berikut:
Mg(s) → Mg2+
(aq) + e-
• Tentukan laju konsumsi logam Magnesium (g.A-1.tahun-1)! (12.5%)
• Apabila disiapkan 10 Kg logam Magnesium dan ditentukan bahwa arus listrik yang
akan di pasok adalah 0.05 A, berapa tahun yang dibutuhkan sampai seluruh logam
magnesium habis di konsumsi? (12.5%)

41. • Ammar Syahreza 1806187392
• Khansa salsabila 1806187493
• Nur Halimah Tussa’diyah 1906435391