BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Aldehida Aldehida merupakan suatu senyawa yang karbon karbonilnya ( karbon yang terikat pada oksigen )selalu terikat dengan paling sedikit satu atom hidrogen.adapun rumus aldehida ialah seperti gambar 2.1 berikut: O R
Gugus karbonil
C H
Gambar 2.1. Struktur aldehida (Wilbraham, 1992)
Formaldehida (HCHO) merupakan aldehida paling sederhana ( Wilbraham, 1992 ). Aldehida mempunyai paling sedikit satu atom hidrogen pada gugus karbonilnya. Sedangkan gugus lainnya boleh berupa atom hidrogen, gugus alkil ataupun gugus aril ( Riswiyanto, 2009 ). Dalam sistem IUPAC, aldehida sederhana diberi nama berdasarkan alkana induknya dengan akhiran – ana diubah menjadi – anal (-an untuk senyawa jenuh dan –al untuk aldehida). Misalnya pada senyawa 3-metil butanal seperti pada gambar 2.2 berikut ini CH3
O
CH3CHCH2CH
Gambar 2.2. Struktur 3-metil butanal (Fessenden dan Fessenden, 2010)
Aldehida sederhana ini disebut dengan nama trivialnya. Sebagian besar nama ini diturunkan dari nama trivial asam karboksilat yang bersangkutan dimana akhiran asam –at atau –oat diubah menjadi –aldehida( Fessenden dan Fessenden, 2010 ).Adanya gugus karbonil menyebabkan aldehida bersifat polar dan mempunyai gaya intramolekul dan titik didih yang lebih besar daripada alkana yang bersesuaian. Atom oksigen pada senyawa karbonil dapat membentuk ikatan hidrogen yang cukup kuat dengan molekul air. Senyawa karbonil dengan berat molekul yang rendah dapat larut dalam air, sedangkan aseton dan asetaldehida larut dalam air dalam segala perbandingan ( Riswiyanto, 2009 ). Aldehida bereaksi dengan beberapa zat
Universitas Sumatera Utara
pengoksidasi yaitu pereaksi Tollens (Ag+ dalam larutan NH3), pereaksi Benedict (Cu2+ dalam larutan natrium sitrat) dan pereaksi Fehling (Cu 2+ dalam larutan kalium natrium tartrat). Pereaksi ini mengoksidasi aldehida menjadi asam karboksilat dan ditandai dengan perubahan warna. Aldehida akan mereduksi pereaksi Fehling dan Benedict sedangkan ia sendiri akan teroksidasi dan ditandai dengan terbentuknya endapan merah bata Cu2O (Sarker dan Lutfun, 2007).
Aldehida dapat dioksidasi dengan permanganatdan kromat, namun dapat juga dioksidasi dengan zat pengoksidasi yang sangat lemah seperti Ag+ dan Cu2+. Reaksi Tollens digunakan sebagai reagensia uji untuk aldehida dimana uji positif ditandai dengan terbentuknya cermin perak pada dinding dan tabung reaksi. Tetapi dengan meluasnya penggunaan spektroskopi, uji ini tidak dilakukan lagi untuk identifikasi aldehida, namun terkadang cermin tersebut masih dibuat (Fessenden dan Fessenden,1992).
Beberapa reaksi dari aldehida dengan beberapa senyawa antara lain: 1. Reaksi dengan air Air dapat mengadisi suatu karbonil, untuk membentuk suatu 1, 1- iol, yang disebut gem-diol atau hidrat. Reaksi itu reversibel dan biasanya kesetimbangan terletak pada sisi karbonil. Adapun reaksi aldehida dengan air seperti dibawah ini: O R
C
H
H+
+ H2O
OH R
C
H
OH
senyawa aldehida
suatu hidrat (dua OH pada C)
2. Reaksi dengan alkohol Produk adisi suatu molekul alkohol pada suatu aldehida disebut suatu hemiasetal. Adapun reaksi aldehida dengan alkohol dan membentuk suatu asetal dapat dilihat seperti dibawah ini: O R
C
H
R OH H+
OR' R
C
OR' H
R' OH H+
OH senyawa aldehida
R
C
H
suatu hemiasetal
OR' suatu asetal
(OH dan OR' pada C)
(dua OR' pada C)
+ H2O
Universitas Sumatera Utara
3. Reaksi dengan hidrogen sianida Hidrogen sianida dapat mengadisi ke gugus karbonil suatu aldehida menghasilkan sianohidrin. Adapun reaksi aldehida dengan hidrogen sianida seperti pada gambar dibawah ini: O R
C
H H
+
CN-
HCN
R
C
H
CN aldehida
sianohidrin
4. Reaksi dengan amonia dan amina primer Amina adalah suatu nukleofilik yang dapat menyerang gugus karbonil dari suatu aldehida dalam reaksi. Adapun reaksi antara aldehida dengan amonia dan amina primer seperti gambar dibawah ini (Fessenden, 1999).
OH
O R
C
H + H
aldehida
NH2
H+ R
C H
NH2
H2O
RCH
NH
imina (basa schiff suatu)
Gambar 2.3. Reaksi Aldehida dengan Beberapa Senyawa: air, alkohol, hidrogen sianida, dan amonia (Fessenden dan Fessenden, 1999)
2.2.
Sinamaldehida
Sinamaldehida merupakan salah satu senyawa yang dikandung minyak sinamon dari kulit manis. Yang diperoleh dengan cara mengisolasi minyak kayu manis. Kandungan sinamaldehida pada kayu manis sekitar 74% ( Clark, 1991). Wen lin et al 2009, menyebutkan bahwa aktivitas antioksidan pada minyak kayu manis adalah sekitar 91,4%. Sinamaldehid dari minyak kayu manis tidak hanya memiliki nilai fungsional sebagai antioksidan, namun sinamaldehid juga berfungsi sebagai komponen antimikroba (Rismundar,1995). Sinamaldehid dapat menghambat pertumbuhan fungi, yeast dan bakteri yang terdapat pada makanan dengan tingkat kelembapan rendah ( Gupta et al, 2008 ).
Universitas Sumatera Utara
Berikut beberapa uraian tentang sifat fisika dan sifat kimia sinamaldehida antara lain: Rumus molekul
: C9H8 O
Rumus struktur
: 3 phenil 2-propenal
Massa molekul relative
: 132,15
Density (250C)
: 1,048 – 1,052
Larut baik dengan pelarut
: Alkohol, kloroform, eter
Titik didih pada tekanan 1 mmHg
: 76,10C (The merck index, 1976)
Secara sintesis sinamaldehid dihasilkan dari reaksi kondensasi aldol antara benzaldehida dengan asetaldehida dilanjutkan dehidrasi secara spontan(cross aldol condensation). Dalam suasana basa, hidrogen α diabstaksi oleh nukleofil sehingga terjadi pusat nukleofil pada pusat atom C α pada aldehida yang segera menyerang gugus karbonil dari benzaldehid menghasilkan alkohol yang segera mengalami dehidrasi menghasilkan diena terkonjugasi menghasilkan sinamaldehid seperti pada gambar 2.4 berikut ini: O C
OH O
H CH3
OH-
C
O CH2
C
C H
H
benzaldehida
asetaldehida
-H2O O CH
CH
C H
Sinamaldehida Gambar 2.4. Reaksi kondensasi aldol silang pada sintesa sinamaldehida ( Fessenden dan Fessenden, 1983)
Universitas Sumatera Utara
Sinamaldehida merupakan larutan berwarna dan berbau minyak serta memilki titik didih 252oC. Dapat bereaksi dengan karbon yang memiliki ikatan rangkap dan gugus CHO. Adapun reaksi-reaksi sinamaldehida dengan senyawa lain seperti gambar 2.5 berikut ini: 1. Reaksi dengan larutan bromide akan menghasilkan sinamaldehida dibromida. Adapun reaksi sinamaldehida dengan larutan bromida seperti gambar dibawah ini: O C6H5
CH
CH
C
O
+
Br
Br
C6H5
H
CH
CH
Br
Br
C H
2. Reaksi dengan oksidator kuat seperti KMnO4 akan memutus ikatan C=C menjadi asam benzoat. Adapun reaksi sinamaldehida denga oksidator kuat seperti gambar dibawah ini: C6H5CH=CHCHO + 2 [O]
KMnO4 H+
C6H5COOH Asam Benzoat
3. Jika direduksi dengan litium aluminium hidrate, LiAlH 4 akan membentuk sinamil alkohol. Adapun reaksi reduksi sinamaldehida dengan litium aluminium hidrate seperti gambar dibawah ini:
C6H5CH=CHCHO + 2 [H]
LiAlH4
C6H5CH=CHCH2OH
Gambar 2.5. Reaksi Sinamaldehida dengan Beberepa Senyawa: Larutan Bromida, KmnO4, dan LiAlH4 (Bahl.A, 2004)
2.3.Etilendiamin
Etilendiamin (1,2- diamino etana) dibuat dari etilen diklorida dan amonia, sifatnya adalah tidak berwarna, jernih, mempunyai bau amonia, densitasnya 0,898 g/cm -3 , titik didihnya 116-117°C, sedikit larut dalam eter, tidak larut dalam benzena, bersifat sangat basa sehingga mudah mengadsorbsi CO 2 dari udaramembentuk karbonat yang tak mudah menguap. Etilendiamina digunakan sebagai pelarut untuk kasein, albumin dan sulfur, juga digunakan sebagai emulsifier,penstabil lateks serta sebagai penghambat/ inhibitor dalam larutan anti beku.
Universitas Sumatera Utara
Adapun struktur dari etilendiamin seperti gambar 2.6 berikut ini:
H2N
H
H
C
C
H
H
NH2
Gambar 2.6. Struktur Kimia Etilendiamin ( Anonimous,1976)
Etilendiamina merupakan poliamina primer yang larut dalam air dan sangat higroskopis. Etilendiamina harus dilindungi dari kelembaban atmosfer dan CO 2 selama pemurniandan pemakaianya karena akan menyebabkan banyak kesalahan dalam hasil yang diperoleh.Etilendiamina anhidrat dapat dimurnikan untuk menghilangkan air dan CO2 dengan pengadukan amin tersebut dengan NaOH ataupun KOH pelet selama beberapa jam, kemudian airnya didestilasi. Jumlah air dapat dikurangi dengan menambahkan suatu bahan pengering berupa molekular sieves maupun alumina.Air yang diperoleh dapat dipindahkan dengan destilasi azeotrop. Etilendiamina dan air membentuk azeotrop yang negatif yang mempunyai titik didih 2°C diatas amin . Etilendiamina sebagai salah satu golongan kimia,merupakan antihistamin tertua yang bermanfaat dengan efek samping depresan sistem saraf pusat dan gastrointestinal yang kejadiannya relatif tinggi(Roberts, 1982).
2.4.Fenilhidrazin
Fenilhidrazin (C6 H8N2) mempunyai berat molekul 108, terdapat sebagai kristal kuning hingga coklat pucat atau sebagai cairan berminyak kekuningan, dengan berat jenis 1,1848 g/mL, titik beku 19,6 0C, titik didih 243,4 0C, dan tekanan uap 133 Pa pada 720C. larut dalam air (rentang nilai 145-837 g/L pada 24 0C) dan dapat bercampur dengan alkohol, eter, kloroform, benzene, dan aseton. Fenilhidrazin diproduksi secara komersil dengan diazosiasi dari aniline yang diikuti reduksi senyawa azo.Adapun struktur dari fenilhidrazi seperti gambar 2.7 berikut ini:
NH
NH2
Gambar 2.7. Struktur kimia Fenilhidrazin (The merck index, 1976)
Universitas Sumatera Utara
Fenilhidrazin digunakan secara luas terutama sebagai senyawa kimia intermediet dalam farmakologi, agrokimia, dan kimia industri. Fenilhidrazin menyerap dengan kuat sinar ultraviolet dalam rentang yang signifikan dilingkungan kemungkinan akan berubah warna jika terkena cahaya matahari, lambat terjadi penguraian warna dalam difusi siang hari tanpa adanya oksigen. Adanya oksigen menyebabkan fenilhidrazin mengalami autoksidasi, reaksi dipercepat oleh cahaya dan panas, substansi akan menjadi coklat kemerahan pada udara terbuka sebagai hasil dari autoksidasi ini (WHO, 2000).
2.5.Basa Schiff Suatu senyawa yang mengandung gugus azomethin (-CH=N-) dinamakan sebagai basa Schiff. Senyawa ini biasanya dibentuk oleh reaksi kondensasi antara suatu senyawa amina primer dengan suatu senyawa karbonil (Bell et al, 1963). Amina primer dapat menjadi inhibitor lebih efektif apabila panjang rantainya bertambah, namun kebalikan bagi merkaptan alifatik primer dan beberapa aldehida justru efisiensinya menurun apabila panjang rantai bertambah (Widharto, 2004). Basa Schiff dalam penggunaannya sangat efektif sebagai inhibitor korosi yang dimana memiliki kemampuan secara spontan membentuk suatu lapisan untuk melindungi suatu bahan atau material tersebut dari ramah lingkungan (Li et al, 1999). Selain sebagai anti korosi, basa Schiff juga memiliki kegunaan lain. Ligan basa Schiff yang mengandung atom pendonor (seperti N,O,S dan lainnya) menunjukkan aktivitas biologi yang baru sebagai anti jamur, antiviral, anti kanker, antimikroba, dan sebagai agen antibakteri (Gwaram , 2012). Contoh reaksi pembentukan Basa Schiff yaitu pembuatanN-(1,1-dimetil etil)2-metil propilimina seperti pada gambar 2.8 berikut ini: CH3 H
CH H3C
C O
CH3
CH3 + H2N
C
CH3 CH3
CH H3C
N C H
CH3 + C
CH3
H2O Air
CH3 2-metil-propanal
1,1-dimetil-etilamin
N-(1,1-dimetil etil)-2-metil propilimina
Gambar 2.8. Reaksi pembentukan N-(1,1-dimetil etil)-2-metil propilimina (Vogel, 1989).
Universitas Sumatera Utara
Basa Schiff pertama kali dikenalkan oleh bernema Hugo Schiff pada tahun 1864 dimana dengan melakukan kondensasi amina primer dengan senyawa karbonil (Cimerman et al, 2000). Pada umumnya basa Schiff dari turunan aldehida disebut dengan aldimina dan turunan keton disebut dengan ketimina (Robert, 1982).
Senyawa yang mengandung gugus NH2 seperti amina primer dapat direaksikan dengan aldehida atau keton, akan tetapi hasil adisinya tidak stabil dan mengalami eliminasi air. Salah satu dari reaksi basa Schiff tersebut yaitu reaksi antara kondensasi aniline dengan benzaldehida menghasilkan benzilideneaniline seperti pada gambar 2.9 berikut ini:
H
H NH2 + O = C
Aniline
Benzaldehida
+ H2O
N=C
Benzilideneaniline
Gambar 2.9. Reaksi Pembentukan Benzilideneaniline (Bahl.A, 2004)
Senyawa kompleks dapat dibentuk dari basa Schiff dengan logam-logam seperti kobalt, nikel, dan tembaga yang sudah diketahui sebagai pembawa oksigen (Calvin et al, 1946). Meskipun belum ada senyawa logam tersebut yang telah diuji untuk aktivitas anti tumor tetapi dari beberapa senyawa tersebut kemungkinan memiliki kemampuan sebagai pembawa oksigen. Metode yang diterapkan untuk sintesis basa Schiff dari senyawa logam berdasarkan besarnya nilai dari senyawa tersebut dan dasar struktur yang sama tetapi dengan perbedaan kelarutan dalam air dan pelaut-pelarut lain merupakan faktor penting dalam penjelasan penggunaan obatobatan. Banyak aldehida bereaksi dengan berbagi jenis dari amina untuk menghasilkan imin yang sering diubah menjadi basa Schiff seperti pada gambar 2.10 reaksi sintesis basa schiff dengan turunan logam kobalt.
Universitas Sumatera Utara
O H
O H
CHO + RNH 2
CH
NR
+ H2 O
2+
Co
R HC
O
N Co O
N
+ 2 H+ CH
R
Gambar 2.10.Reaksi sintesis basa schiff dengan turunan logam kobalt (Ernest.M.et al, 1964)
Basa Schiff memiliki kestabilan yang rendah yang menyebabkan basa Schiff mudah mengalami hidrolisis asam dan telah digunakan sebagai proteksi terhadap gugus amina. Turunan basa Schiff dapat diperoleh dari reaksi filmkitosan dengan aldeid alifatik, bukan saja yang linier asetaldehida ke dekanal juga yangbercabang dan aldehida aromatik.
Aldimin kitosan disebut juga sebagai basa Schiff kitosan. Aldimin kitosan merupakan aldehida dengan kitosan, dimana aldehida akan terikat pada gugus asam yang akan membentuk suatu gugus imina (C=N) yang merupakan ciri khas terbentuknya aldimin. Salah satu contoh pembentukan basa schiff dari kitosan seperti pada gambar 2.11 berikut ini:
O
CH2OH O
O
+ n
HO NH2
CH2OH CH3COOH
O
O
+ n H2O
HO
O
N
n
Kitosan
CH
O
CH
n
Basa Schiff Kitosan (Aldimin kitosan)
Gambar 2.11. Reaksi pembentukan Basa Schiff dari kitosan(Zoubi,2011)
Universitas Sumatera Utara
Spektrum absorpsi dalam daerah-daerah ultra violet dan tampak umumnya terdiri dari satu atau beberapa pita absorpsi yang lebar. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-Vis, oleh karena mereka mengandung elektronbaik yang dipakai bersama maupun tidak yang dapat dieksitasi ketingkat energi yang paling tinggi. Panjang gelombang pada waktu absorpsi terjadi tergantung pada bagaimana erat elektron terikat didalam molekul.
Elektron dalam ikatan rangkap dua atau tiga cukup mudah terekstasi ke orbital phi lebih tinggi. Suatu transisi ditandai dengan
* apabila satu phi elektron
dinaikkan dari orbital phi bonding ke orbital phi anti-bonding. Absorpsi energi dalam transisi demikian biasanya lebih kuat daripada transisi -*. Dalam molekul terkonjugasi (yaitu mengandung sederatan ikatan rangkap berselang-seling) absorpsi tergeser ke panjang gelombang lebih panjang. Pergeseran ke panjang gelombang yang lebih panjang mencerminkan kenyataan bahwa elektron dalam suatu sistem berkonjugasi adalah kurang erat terikat daripada dalam satu ikatan yang tidak berkonjugasi. Telah diketahui bahwa transisi -* dalam molekul-molekul yang mengandung gugus tak jenuh adalah sama dengan tidak mengindahkan atom-atom yang menyusun ikatan rangkapnya. Dalam sintesa basa Schiff dengan terbentuknya ikatan imina (C=N) akan terjadi pergeseran panjang gelombang seperti yang telah dilakukan Azzouz and R.T.Ali (2010) dimana terjadi pertambahan panjang gelombang dari 247 nm menjadi 327 nm untuk basa schiff.
Spektrum inframerah menunjukkan nilai informasi mengenai gugus fungsi yang terikat pada logam. Spekta inframerah dapat direkam dari sampel berupa cairan, padatan, atau gas. Untuk merekam spektra, sampel ditempatkan pada sel sesuai dengan ruang spektrofotometer. Spectrum inframerah untuk basa Schiff dapat ditunjukkan pada ilustrasinya mengikuti panjang gelombang berikut.
Kekuatan
intensitas yang kuat ke lemah bertugas untuk ikatan rangkap karbon dan nitrogen C=N dengan frekuensi stretching antara 1689-1471 cm-1 , intensitas suatu ikatan kuat dan sedang tergantung dari gugus karbonil didalam basa Schiff yang mempunyai frekuensi antara 1735-1750 cm-1 dan uluran C-H streching pada pita gelombang antara 28003000 cm-1 serta dukungan luas daerah stretching dengan range panjang gelombang antara 3385-3355 cm-1(Silverstein, 1984).
Universitas Sumatera Utara
2.6. Logam Seng Seng (Zink) adalah logam yang cukup mudah ditempah dan diliat pada suhu 110150oC. Seng melebur pada suhu 410 oC dan mendidih pada suhu 906 oC. Logamnnya murni, melarut lambat sekali dalam asam dan alkali (Vogel, 1985). Seng digunakan sebagai pelapis besi untuk mencegah terjadinya proses korosi. Proses pelapisan besi dikenal dengan proses galvanisasi dan dilakukan berdasarkan sifat elektokimia proses yang bersangkutan. Pelapisan ini mempunyai keuntungan bahwa logam seng akan teroksidasi terlebih dahulu sekalipun lapisan seng sudah terkoyak, sehingga besinya nampak keluar. Hal ini sebagai konsekuensi dari nilai potensial reduksi seng yang negatif
daripada
besi,
sehingga
seng
bertindak
sebagai
anoda
yang
terkorbankan.(Sugiyarto dan Suyanti, 2008)
Proteksi terhadap logam besi juga berhubungan dengan efek anode dimana seng membentuk lapisan pada logam besi. Penggunaan lainnya pada seng termasuk pelapisan pada logam kuningan dan sebagai anoda pada bagian asam kering (Mahan, 1987).Seng jika dipanaskan dalam gas klorin secara perlahan-lahan akan menghasilakan ZnCl2 . Sumber utama logam seng adalah bijih seng sulfide. ZnS, namun cara memperoleh logam ini tidaklah mudah dimana menggunakan pemanggangan pada suhu 800 oC kemudian mereduksi oksidasinya dengan kokas berlebih pada suhu 1400 oC. Reaksi pembuatan Zink murni seperti gambar 2.11 berikut ini:
ZnS(s) + 3O2
2ZnO(s) + 2SO2(g)
ZnO(s) + C(s)
Zn(l)
+ CO(g)
Gambar 2.12. Gambar reaksi pembentukan zink murni(Atkins, 1989)
Secara komersial serbuk seng memiliki kemurnian 90% dan penambahan asam untuk menghilangkan oksida dipermukaan yang mengurangi keaktifannya. Seng ini diaktifkan dengan pengadukan dengan asam klorida selama 2 menit, disaring dan dicuci dengan air dan diikuti dengan aseton (Vogel, 1989).
Universitas Sumatera Utara
2.7.Korosi
Korosi merupakan penurunan kualitas yang disebabkan oleh reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam (Fajar, 2013). Terkorosinya suatu logam dalam lingkungan elektrolit (air) adalah proses elektrokimia. Proses ini terjadi bila ada reaksi setengah sel yang melepaskan elektron dan reaksi setengah yang menerima elektron tersebut. Kedua reaksi ini akan terus berlangsung sampai terjadi kesetimbangan dinamis dimana jumlahh elektron yang dilepas sama dengan jumlah olektron yang diterima (Siti, 2008). Adapun syarat-syarat proses ini dapat terjadi : a) Anoda Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atomatom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini mungkin tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. b) Katoda Katoda biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin menderita kerusakan dalam kondisi-kondisi tertentu. Reaksi yang terjadi pada katoda berupa reaksi reduksi.
c) Elektrolit Elektrolit adalah larutan yang mempunyai sifat menghantarkan listrik. Elektrolit dapat berupa larutan asam, basa dan larutan garam. Larutan elektrolit mempunyai peranan penting dalam korosi logam karena larutan ini dapat menjadikan kontak listrik antara anoda dan katoda.
d) Anoda dan Katoda harus terhubung secara elektris Antara anoda dan katoda harus ada hubungan listrik agar arus dalam sel korosi dapat mengalir. Hubungan secara fisik tidak diperlukan jika anoda dan katoda merupakan bagian dari logam yang sama (Uhlig, 2000).
Universitas Sumatera Utara
Beberapa jenis korosi yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari yaitu: korosi seragam, korosi galvanik, korosi erosi, korosi celah, korosi sumuran, korosi batas retak pengaruh lingkungan butir, korosi batas butir, dealloying, hydrogen damage (Jones, 1991). Umumnya problem korosi disebabkan oleh air, tetapi ada beberapa faktor selain air yang mempengaruhi laju korosi, diantaranya:
1. Faktor Gas Terlarut. Oksigen (O2), adanya oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada metal seperti laju korosi pada mild stell alloys akan bertambah dengan meningkatnya kandungan oksigen. Reaksi korosi secara umum pada besi karena adanya kelarutan oksigen adalah seperti gambar 2.12 berikut ini:
Reaksi anoda :
Fe
Fe2+ + 2e
Reaksi katoda : O2 + 2H2O + 4e
4OH-
Gambar 2.13. Reaksi korosi pada besi(Fajar, 2013) Karbondioksida (CO2), jika karbondioksida dilarutkan dalam air maka akan terbentuk asam karbonat (H2CO3) yang dapat menurunkan pH air dan meningkatkan korosifitas, biasanya bentuk korosinya berupa pitting.
2. Faktor Temperatur Penambahan temperatur umumnya menambah laju korosi walaupun kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan meningkatnya temperatur. Apabila metal pada temperatur yang tidak uniform, maka akan besar kemungkinan terbentuk korosi.
3. Faktor pH pH netral adalah 7, sedangkan pH< 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan untuk pH > 7 bersifat basa juga korosif. Tetapi untuk besi, laju korosi rendah pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada pH < 7 dan pada pH > 13.
Universitas Sumatera Utara
4. Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat Reducing Bacteria (SRB) Adanya bakteri pereduksi sulfat akan mereduksi ion sulfat menjadi gas H2S, yang mana jika gas tersebut kontak dengan besi akan menyebabkan terjadinya korosi.
5. Faktor Padatan Terlarut Klorida (Cl-), klorida menyerang lapisan mild steel dan lapisan stainless steel. Padatan ini menyebabkan terjadinya pitting, crevice corrosion, dan juga menyebabkan pecahnya alooys. Karbonat (CO32-), kalsium karbonat sering digunakan sebagai pengontrol korosi dimana film karbonat diendapkan sebagai lapisan pelindung permukaan metal, tetapi dalam produksi minyak hal ini cenderung menimbulkan masalah scale. Sulfat (SO4 2-), ion sulafat ini biasanya terdapat dalam minyak. Dalam air, ion sulfat juga ditemukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi dan bersifat kontaminan, dan oleh bakteri SRB sulfat diubah menjadi sulfide yang korosif (Fajar, 2013) 2.8. Dampak Korosi Korosi yang terjadi pada logam tidak dapat dihindari, tetapi hanya dapat dicegah dan dikendalikan sehingga struktur atau komponen mempunyai masa pakai yang lebih lama. Setiap komponen atau strukturmengalami tiga tahapan utama yaitu perancangan, pembuatan dan pemakaian. Ketidakberhasilan salah satu aspek seperti korosi menyebabkan komponen akan mengalami kegagalan. Kerugian yang akan dialami dengan adanya korosi meliputi finansial dan safety, diantaranya : 1. Penurunan kekuatan material 2. Penipisan 3. Downtime dari equipment 4. Retak & Pitting 5. Kebocoran fluida 6. Embrittlement 6. Penurunan sifat permukaan material 7. Penurunan nilai / hasil produksi dan 8. Modification (Fajar, 2013).
Universitas Sumatera Utara
2.9.Inhibitor korosi Inhibitor korosi adalah senyawa kimia yang dapat mencegah atau memperlambat proses korosi. Sejauh ini, penggunaan inhibitor merupakan salah satu cara yang paling efektif untuk mencegah korosi, Karena biayanya relative murah dan prosesnya yang sederhana (Indocor, 2011). Basa Schiff dapat bertindak sebagai inhibitor korosi karena memiliki pasangan elektron bebas, dimana pasangan electron bebas ini akan mendonorkan electron elektronnya pada permukaan logam tersebut. Ini menyebabkan molekul air dan ion agresif seperti Cl menjauh dari permukaan logam (Umoren et al, 2011). Beberapa cara kerja dapat dibedakan melaui gambar berikut: H N
C H
a.
H N
C H
L ogam
b.
c.
C H
N
N
Fe
Fe
N
N
C H
Fe
Fe
Fe
C H
Logam
C H
Fe
L ogam
Gambar 2.14. Beberapa Cara Kerja Inhibitor pada Logam
a. Adanya protonasi atom nitrogen dari gugus -HC=N- akan menyebabkan molekul inhibitor bermuatan positif. Permukaan logam bermuatan negatif dalam larutan asam sulfat. Pada saat ini akan terjadinya interaksi antara molekul inhibitor yang bermuatan positif dengan permukaan logam yang bermuatan negatif. b. Elektron bebas pada atom nitrogen akan berinteraksi dengan permukaan logam c. Orientasi datar dari seluruh molekul dengan adanya ketertarikan dari permukaan logam yang menyebabkan interaksi elektron pi dari cincin aromatik seperti gugus -CH=N- dengan permukaan logam
Universitas Sumatera Utara
Dimana inhibitor korosi bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindung pada permukaan logam (Halimatuddahliana, 2003). Secara umum terdapat beberapa jenis inhibitor, yaitu 1.
Inhibitor Anodik Inhibitor Anodik adalah inhibitor yang menurunkan laju reaksi di aniodik dengan cara meningkatkan polarisasi anoda melalui reaksi dengan ion-ion logam untuk menghasilkan selaput-selaput pasif tipis berupa lapisan-lapisan garam yang kemudian menyelimuti permukaan logam.
2. Inhibitor Kationik Inhibitor Kationik adalah inhibitor yang berpengaruh terhadap reaksi di katoda. Pembentukan hydrogen di katoda akan dikendalikan melalui peningkatan polarisasi sistem. Garam-garam logam seperti arsen, bismuth, dan antimon ditambahkan untuk membentuk selaput tipis hidrogen yang teradsorpsi pada permukaan katoda. 3. Inhibitor Adsorpsi Inhibitor Adsorpsi adalah inhibitor dimana molekul-molekul organik rantai panjang dengan rantai samping teradsorpsi dan terdesorpsi dari permukaan logam. Molekul-molekul berukuran besar ini dapat membatasi difusi O 2 ke permukaan logam atau menangksp ion-ion logam pada permukaan serta memantapkan lapisan ganda dan mereduksi laju pelarutan. 4. Inhibitor Amina Inhibitor Amina adalah inhibitor dari suatu senyawa organik yang mengandung nitrogen trivalen yang terikat pada suatu atom karbon atau lebih seperti RNH2, R2NH, dan R3N. amina dapat digolongkan dalam tiga jenis yaitu amina primer, amina sekunder, dan amina tersier. Penggolongan ini berdasarkan banyaknya subsituen alkil pada aril yang terikat pada atom nitrogen (Ulmann, 1985). Efisiensi amina organik sebagai unsur penghambat pengkaratan meningkat apabila terdapat ion halogen. Ion halogen dapat bertindak menghambat pengkaratan hingga tingkat tertentu pada larutan asam dimana ion iodide (I-) merupakan unsure penghambat yang paling efektif, kemudian disusul oleh bromide (Br-) dan klorida (Cl-). Ion fluoride tidak memiliki sifat penghambatan pengkaratan yang berarti (Widharto, 2004).
Universitas Sumatera Utara
2.10. Teknik Penentuan Efisiensi Inhibitor Ada beberapa cara untuk menguji atau mengevaluasi efisinsi suatu inhibitor adalah dengan teknik kehilangan berat, teknik gasometrik, teknik elektrokimia, spektroskopi impedansi, dan pengukuraan polarisasi.
1. Teknik kehilangan berat Untuk pengukuran kehilangan berat, persentasi efisiensi inhibitor dapat dihitung dengan variasi konsentrasi inhibitor menggunakan rumus berikut ini:
EI(%) =
W0-W1
x 100%
W0
Dimana: EI
= efisiensi inhibitor
Wo
= berat kehilangan tanpa inhibitor
W1
= berat kehilangan menggunakan inhibitor
2. Teknik gasometri Untuk penetuan efisiensi inhibitor dengan teknik ini didasarkan pada volume gas hidrogen yang dibebaskan, dimana dihitung dengan cara berikut ini:
EI(%) =
Vb-V1 Vb
x100%
Dimana : Vb
= volume gas yang bertambah didalam tidak adanya inhibitor
V1
= volume gas yang bertambah dengan adanya inhibitor
3. Teknik elektrokimia Pengukuran efisiensi inhibitor dengan teknik ini menggunakan suatu anoda dan katoda pada permukaan logam dimana pengaruh inhibitor akan mereduksi arus.
Universitas Sumatera Utara
4. Spektroskopi Impedansi elektrokimia Pada teknik ini dilakukan dengan bantuan komputer dengan mengukur perpindahan muatan resistansi pada logam dimana efisiensi inhibitor dapat dihitung dengan persamaan berikut ini:
EI(%) =
Rt(inh)-Rt(blank) Rt(inh)
x 100%
Dimana : Rt(inh)
= perpindahan muatan resistansi dengan adanya inhibitor
Rt(blank)
= perpindahan muatan resistansi tanpa adanya inhibitor (Chitra et al, 2010)
Universitas Sumatera Utara
