Slide 1

Energi dan ThermodinamikaKorosi dapat didekati dari berbagai aspek keilmuanSeringkali telaah korosi tidak merangkul semua aspek ilmu yang berkaitan dengan fenomena korosi, mengingat proses korosi sendiri sangat komplekSehingga pendekatan yang dilakukan berbeda-beda.Transition State TheoryAtau Teori Kondisi PeralihanA + B C + DDua zat A dan B (disebut reaktan) saling berinteraksi untuk membentuk dua zat baru C dan D yang disebut hasil reaksiKemungkinan reaksi A dan B:Berlangsung cepat/lamaMembutuhkan/ membuang energiSangat tergantung sifat masing-masing reaktanSesuai dengan teori sebelumnya, bahwa reaksi A dan B C dan D akan menghasilkan selisih energi bebas DG, dimana jika DG = (+) reaksi tidak berlangsung spontanDan jika DG = (-) reaksi berlangsung spontan

Tujuan : mencapai tingkat energi paling rendahTEORI KEADAAN PERALIHAN (TRANSITION STATE)

Karena faktor-faktor di atas , maka reaksi A dan B akan mempunyai laju reaksi, yang tergantung pada:Properties masing-masing zatKetersediaan reaktanLingkungan (temperatur, external energy dsb)Untuk reaksi korosi, laju korosi secara mendasar dinyatakan denganLaju = tetapan laju x [reaktan-reaktan]

Tetapan laju = C eksp (-DG/RT)Dimana C dan R adalah konstanta dan T dalam oKelvinPersamaan laju, bisa dinyatakan denganv = kkor [reaktan]dengan kkor = A eksp(-DG/RT)Nampak bahwa laju korosi sangat tergantung dari temperatur lingkunganSemua interaksi antara unsur-unsur (reaktan) dan senyawa (produk) ditentukan oleh perubahan-perubahan energi bebas yang adaKecenderungan logam untuk terkorosiSetiap logam mempunyai karakteristik, kecenderungan untuk terkorosi pada sebuah lingkungan.Kereaktifan ini berkaitan dengan energi bebas (DG) atau potensial elektrokimia (E).Kereaktifan dinyatakan sebagai perubahan energi bebas yang mengakibatkan logam berubah menjadi produk korosiMg + H2O + O2 Mg(OH)2 DG = -597Fe + H2O + O2 Fe(OH)2 DG = -249Cu + H2O + O2 Fe(OH)2 DG = -120Au + 3/2 H2O + O2 Au(OH)3 DG = +66dalam kJ/molJika diamati, emas (Au) mempunyai energi bebas yang bernilai positif, sehingga kecenderungan untuk terjadi korosi sangatlah kecil/ hampir tidak terjadiKarena korosi bergantung pada temperatur, maka sebenarnya besar DG bervariasiDG = DGo +RT ln JDimana J adalah konstantaUntuk

Setelah sistem dalam kondisi kesetimbangan DG = 0, sehinggaDGo = - RT ln KDimana harga K akan bergantung dari jenis reaksi antar reaktanContohReaksi antara Fe dengan Cu, Fe akan terkorosi, dengan reaksiFe Fe2+ + 2e-Cu2+ + 2e- CuAtau reaksi keseluruhannyaFe + Cu2+ Fe2+ + CuKonstanta reaksi

Menghasilkan

Dalam kelistrikan, Faraday mengekspresikan energi bebas berkaitan dengan potensial dan muatan ionDG = E.-zF

DG = E.-zFDimana E = beda potensialz = banyak elektron yang dipindahkanF = konstanta Faraday = 96.494 coulomb/molPersamaan di atas disebut Hukum Faraday

Jika mereview kembali persamaan pada halaman sebelumnya:

Atau untuk sembarang unsur / ion berlaku

Hasil penurunan rumus di atas diperoleh dari Nernst, sehingga persamaannya disebut persamaan Nernst

Untuk R = 8,3143 J/mol.K, T = 298 Kelvin dan F = 96494 Coulomb/mol, persamaan bakunya

Proses-proses dalam LarutanAir adalah molekul netral dengan 2 atom H ditambah 1 atom O (H2 + O H2O)Dalam jumlah terbatas, H2O mengalami disosiasi (pemecahan ion H+) melalu reaksiH2O H+ + OH-Reaksi ini berlangsung pada kondisi setimbang, artinya reaksi ke arah kanan dan ke kiri mempunyai laju yang samaJika salah satu ion pada sisi kanan diambil (digunakan untuk reaksi lain misalnya), maka akan lebih banyak reaksi disosiasi untuk menyeimbangkan kembali sistem reaksi tersebutProses ini disebut Law Mass Action

Tanda [ ] menunjukkan konsentrasi masing-masing unsur yang terlibat.Untuk disosiasi H2O

Konsentrasi air M = mol /liter

1 liter air mempunyai berat 1000 gramDan massa relatif air (Mr) = Ar H x 2 + Ar Odimana Ar adalah massa relatif unsur

Sehingga Mr H2O = (1 x 2) + 16 = 18 gram/mol

Jumlah mol air dalam 1 liter

Maka konstanta disosiasi H2O adalah[H+].[OH-] = konstanta x 55,55Pada 25oC dan 1 atm, [H+].[OH-] =10-14

Angka 10-14 ini berguna dalam mendefinisikan asam-basa dari sebuah larutan

Konsep Asam - BasaDari persamaan konsentrasi disoasiasi, maka [H+] akan banyak berkaitan dengan keasaman suatu larutan (acidity)Sedangkan [OH-] berkaitan dengan kebasaan larutan (alkalinity)

Istilah yang sering digunakan berkaitan dengan asam basa adalah pH, dengan skala 0-14Secara rumusan, pH dinyatakan dengan pH = log[H+] atau -log konsentrasi ion H+

Jika suatu larutan mempunyai [H+] = 10-8 M maka pH larutan adalah log (10-8) = -(-8) = 8Jika [H+] = 2 x 10-4 maka pHpH = -log (2 x 10-4) = -(log 2 + log 10-4)pH = - (0,3 4) = 3,7Untuk air, [H+] = [OH-]Maka [H+]2 = 10-14[H+] = 10-7Sehingga pH = -log(10-7)= 7Atau pH + pOH = 14

Rumusan di atas hanya berlaku untuk asam kuat, sedangkan asam lemah menggunakan rumusan Henderson HesselbachMengapa rumusan pH tidak bisa digunakan ?

Karena pada asam lemah, ion H+ tidak terdisosiasi sempurna sebagaimana halnya asam kuat 1 mol asam lemah tidak otomatis menjadi 1 mol H+Contoh asam lemah: asam asetat (cuka CH3COOH), asam karbonat (H2CO3), asam sitrat (C6H8O7), Asam laktat CH3CH(OH)COOH