Asal muasal logam Semua logam ditambang dari bumi dalam bentuk bijih logam, kadang berupa logam itu sendiri, terkadang berupa oksida logam. Berikut adalah deretan nama logam yang dinamakan deret Volta Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au Deret Volta ini berguna sekali untuk dunia perkaratan. Deret Volta secara tidak langsung memberitahu kita kalau makin ke kiri maka logam tersebut makin mudah berkarat. Deret ini secara nyata terlihat dalam kehidupan sehari-hari.
- Bijih emas ditambang dalam keadaan aslinya (sebagai Au...bukan oksida emas)
- Bijih besi ditambang dalam keadaan oksidanya (umumnya sebagai Fe2O3...bukan sebagai Fe), untuk melihat bijih besi lainnya simak wikipedia []
Bijih besi ini sebenarnya merupakan "Besi yang berkarat", jadi yag kita tambang dari bumi adalah besi karatan. Berhubung sifat besi lebih kuat daripada besi karatan, maka muncullah industri besi/baja yang tujuan utamanya adalah memurnikan besi dari karat lalu mencampurnya dengan bahan lain agar memiliki sifat anti karat. Prinsip utama pemurnian besi adalah reaksi berikut: Bijih besi + Pengambil oksigen + Energi ==> Besi + (Pengambil Oksigen+Oksigen) Pengambil oksigen yang umum digunakan adalah Karbon, sehingga reaksinya adalah sbb 2Fe2O3 + 3C + panas → 4Fe + 3CO2 Kenapa ada karat? Segala sesuatu memiliki kecenderungan kembali kepada fitrahnya :) ....fitrahnya besi ini di alam adalah berbentuk bijih besi. Tanpa perlindungan dan perlakuan khusus, maka semua besi akan kembali menjadi bijih besi. Agar proses karat terjadi paling tidak harus terkumpul empat syarat utama. [caption id="" align="alignnone" width="574" caption="http://www.therustbuster.co.uk/images/corrosion.gif"][/caption] (1) Adanya Anoda; Anode adalah tempat terjadinya karat (bahasa kerennya oksidasi). Anode berfungsi sebagai donor elektron. Jika anode adalah besi, maka yang terjadi adalah proses perkaratan dari besi tanpa karat (Fe) menjadi ion besi (Fe2+ atau Fe3+) 1325999344396714887
13259993781749466604
(3) Adanya Elektrolit; Elektrolit adalah cairan disekitar yang berfungsi sebagai tempat transfer ion. Dalam kasus di atas, elektrolit berfungsi untuk mengantarkan ion OH- dari katoda, bertemu dengan ion Fe (Fe2+ atau Fe3+) membentuk karat besi. Air adalah elektrolit yang umumnya bertanggung jawab dalam proses korosi. Loh kok, paku yang dibiarkan di udara luar bisa berkarat??, tentu saja bisa. Udara juga sebenarnya mengandung air dalam bentuk uap, pada kondisi tertentu uap ini bisa mengembun menjadi air. Pada saat inilah kita bisa bilang bahwa paku tersebut telah memiliki elektrolit air. (4) Adanya Penghantar elektron; sesuai dengan namanya, penghantar elektron berfungsi sebagai tempat terjadinya transfer elektron dari anoda ke katoda. Dalam kasus di atas, besi itu sndirilah yang berfungsi sebagai penghantar elektron.
Bagaimana mencegah karat? Teorinya gampang sekali. Hilangkan minimal satu dari 4 syarat karat di atas, maka proses pengaratan akan terhenti. Ada beberapa pendekatan yang sering digunakan;
(1) menghilangkan elektrolit
Elektrolit, misalnya uap air dapat dihilangkan dengan cara menghilangkan air dan uap air, misalnya dengan meletakkan benda yang mampu menyerap air di sekitar benda yang akan dlindungi. Contoh nyata dari aplikasi ini adalah proses penghilangan uap air dari gas alam dengan menggunakan glycol. Tanpa uap air yang nantinya bisa menjadi air, maka korosi tidak akan terjadi. (2) membuat pemisah antara benda yang akan dilindungi dengan elektrolit Dalam pendekatan ini, elektrolit tidak dihilangkan. Walau demikian, kontak antara benda dengan elektrolit diûtus dengan melapisi benda dengan lapisan pelindung. Pada aplikasinya lapisan pelindung ini bisa bermacam-macam;
- yang paling murah adalah melapisi benda dengan lemak, oli, minyak dan benda-benda lain yang tidak bisa bercampur dengan air. Kelemahannya, daya lapisnya tidak tahan lama sehingga harus secara rutin di lapis ulang. Kelemahan lainnya adalah, secara kosmetik tidak enak dipandang mata :)
- Cara lain yang juga paling murah adalah dengan memakai benda secara rutin. Tangan kita secara tidak langsung mengandung lemak yang dapat melindungi benda dari air.
- Cara yang tentunya lebih mahal tentunya dengan melapisi benda dengan pelapis anti karat yang lebih tahan lama seperti Chrom. Besi baja adalah contoh sederhana dari aplikasi ini. Besi murni ditambah dengan senyawa-senyawa lain (terutama chrom).
- Jika anda memiliki seng (Zn) yang berkarat, jangan dihilangkan karatnya. Karat seng adalah pelapis yang sempurna untuk melindungi seng dibawahnya dari air. Begitu anda menghilangkan karat seng, maka seng yang dibawahnya akan segera berkarat karena tidak terlindungi dari uap air atau air.
(3) memanfaat karat untuk mencegah karat
Kok bisa???, ini yang dinamakan dengan pengorbanan anoda (Sacrificial Anode). Pada reaksi di atas, besi berlaku sebagai anoda (karena besilah yang berkarat). Pada aplikasi ini, besi dihubungkan dengan benda lain untuk dikorbankan menjadi anoda. Dengan kata lain, logam tersebut dikorbankan agar berkarat untuk melindungi besi dari karat. http://knol.google.com/k/-/-/22z3waum2dn6b/nulnal/cathprotf1.gif Untuk bisa memenuhi kriteria logam korban, maka ia harus berada di deret yang lebih kiri dari besi di deret volta. Magnesium (Mg), Seng (Zn) dan Aluminium (Al) adalah logam yang umum dipakai untuk aplikasi ini. Kelemahan dari aplikasi ini adalah dia harus diterapkan dalam lingkungan yang sepenuhnya terendam oleh elektrolit (misalnya di dalam tanah, dibawah air dst). Kelemahan lainnya adalah, suatu saat logam korban akan habis, sehingga harus diganti dengan logam korban yang baru.
(3) membalik arus elektron
Aplikasi ini dikenal dengan nama impressed current cathodic protection. Pada gambar mekanisme korosi, diperlihatkan kalau perpindahan elektron terjadi dari anoda (besi) ke katoda. Maka pada aplikasi ini besi dipaksa menjadi katoda dengan membalikkan arus elektron sehingga bergerak dari anoda (yang inert atau tidak mudah bereaksi) menuju besi. Kelemahan pada aplikasi ini adalah dibutuhkannya energi listrik (DC) yang cukup besar. http://www.cathodicprotection101.com/img/page10_1.jpg