Sintesis Zink Diisoamilditiofosfat pada Medium Kloroform dan Karakterisasi Kinerja Inhibisinya terhadap Korosi Logam Tembaga yang Diukur secara Polarisasi Potensiodinamik

SINTESIS ZINK DIISOAMILDITIOFOSFAT PADA MEDIUM
KLOROFORM DAN KARAKTERISASI KINERJA INHIBISINYA
TERHADAP KOROSI LOGAM TEMBAGA YANG DIUKUR
SECARA POLARISASI POTENSIODINAMIK

NOFIANITA KHOIRUNNISA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis Zink
Diisoamilditiofosfat pada Medium Kloroform dan Karakterisasi Kinerja
Inhibisinya terhadap Korosi Logam Tembaga yang Diukur secara Polarisasi
Potensiodinamik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun

tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Oktober 2014
Nofianita Khoirunnisa
NIM G44100083

ABSTRAK
NOFIANITA KHOIRUNNISA. Sintesis Zink Diisoamilditiofosfat pada Medium
Kloroform dan Karakterisasi Kinerja Inhibisinya terhadap Korosi Logam
Tembaga yang Diukur secara Polarisasi Potensiodinamik. Dibimbing oleh
KOMAR SUTRIAH dan MOHAMMAD KHOTIB.
Zink dialkilditiofosfat (ZDTP) merupakan senyawa kompleks yang telah
lama dikenal sebagai aditif pelumas yang memilki banyak fungsi diantaranya
sebagai antikorosi, antifriksi, dan antioksidan. Zink diisoamilditiofosfat (ZDTPi)
disintesis menggunakan
isoamil alkohol pada medium kloroform dan
dikarakterisasi kinerja antikorosinya menggunakan teknik polarisasi

potensiodinamik. Pengujian yang dilakukan pada konsentrasi 0.5, 1, 2, dan 3%
(b/v) menunjukkan efektivitas inhibisi korosi pada logam Cu meningkat dengan
bertambahnya konsentrasi ZDTPi. Verifikasi parameter termodinamika
menunjukkan bahwa nilai ΔG* meningkat dari blangko ke sampel; hal ini
menunjukkan spontanitas korosi berkurang dengan kehadiran inhibitor korosi.
Nilai energi aktivasi sampel lebih besar dibandingkan blangko. Berdasarkan
kenaikan energi minimum reaksi, gejala ini menunjukkan penurunan laju korosi.
Kata kunci: efektivitas inhibisi, inhibitor korosi, polarisasi, Zink dialkilditiofosfat

ABSTRACT
NOFIANITA KHOIRUNNISA. Zinc Diisoamylditiophosphat Synthesis in
Chloroform Medium and Characterization of Inhibition Performance to Copper
Metal Corrosion as Measured Using Potentiodynamic Polarization. Supervised by
KOMAR SUTRIAH and MOHAMMAD KHOTIB.
Zinc dialkyldithiophosphate (ZDTP) is a complex compound known as a
lubricant additive that has many functions such as anticorrosive, antifriction, and
antioxidants. Zinc diisoamyldithiophosphate (ZDTPi) was synthesized using
isoamyl alcohol in chloroform medium and was characterized for its anticorrosive
performance using potentiodynamic polarization method. The measurement at
concentration of 0.5, 1, 2, and 3% (w/v) indicated that the effectiveness of the

inhibition of Cu metal corrosion increased in line with the addition of ZDTPi
concentration. The thermodynamic parameters verification indicated that the ΔG*
value increased from blank to sample; showing that the spontaneity of corrosion
decreased in the presence of corrosion inhibitors. The activation energy of the
sample was higher than the blank. Based on the increase of the minimum reaction
energy, this phenomenon indicates the decreasing corrosion rate.
Keywords: inhibition affectivity,
dialkyldithiophosphate

corrosion

inhibitor,

polarization,

zinc

SINTESIS ZINK DIISOAMILDITIOFOSFAT PADA MEDIUM
KLOROFORM DAN KARAKTERISASI KINERJA INHIBISINYA
TERHADAP KOROSI LOGAM TEMBAGA YANG DIUKUR

SECARA POLARISASI POTENSIODINAMIK

NOFIANITA KHOIRUNNISA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
`pada
Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi : Sintesis Zink Diisoamilditiofosfat pada Medium Kloroform dan
Karakterisasi Kinerja Inhibisinya terhadap Korosi Logam Tembaga
yang Diukur secara Polarisasi Potensiodinamik
Nama

: Nofianita Khoirunnisa
NIM
: G44100083

Disetujui oleh

Dr Komar Sutriah, MS
Pembimbing I

Mohammad Khotib, SSi, MSi
Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan
baik dan dapat menyusun karya ilmiah dengan judul “Sintesis Zink
Diisoamilditiofosfat pada Medium Kloroform dan Karakterisasi Kinerja
Inhibisinya terhadap Korosi Logam Tembaga yang Diukur secara Polarisasi
Potensiodinamik”. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret hingga Juli 2014
di Laboratorium Terpadu IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Komar Sutriah dan Bapak
Mohammad Khotib selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan
dan bimbingan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Kak Denar, Kak
Tari, Kak Agy, Kak Yono, dan staf analis Laboratorium Terpadu IPB yang telah
banyak membantu dan memberikan saran selama penelitian.
Terima kasih tak terhingga penulis ucapkan kepada orang tua dan seluruh
keluarga atas doa dan kasih sayangnya. Ucapan terima kasih penulis ucapkan juga
kepada Yunita, Maulana, Faisal, Asri, Wulan, Mulyati, Mega, Eva, Imam, Nanda,
dan seluruh sivitas Kimia 47 atas bantuan, motivasi, diskusi, dan kebersamaan
selama penulis menempuh studi dan menjalankan penelitian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Oktober 2014

Nofianita Khoirunnisa

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

BAHAN DAN METODE

2

Bahan dan Alat

2

Metode

2

HASIL DAN PEMBAHASAN

4

Sintesis dan Pemisahan ZDTPi

4

Analisis dengan AAS dan FTIR

6

Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik 6
Pengaruh Suhu pada Arus korosi

8

Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi

9

SIMPULAN DAN SARAN

10

Simpulan

10

Saran

11

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

11
13
22

DAFTAR TABEL
1 Parameter korosi dan efektivitas inhibisi korosi ZDTPi
2 Pengaruh suhu terhadap arus korosi
3 Parameter termodinamika dan kinetika korosi

7
8
10

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4

Rute reaksi ZDTPi
Produk ZDTPi
Spektrum inframerah produk sintesis
Hubungan konsentrasi larutan ZDTPi dengan efektivitas inhibisi
korosi
5 Aluran kurva persamaan Arrhenius keadaan transisi
6 Aluran kurva persamaan Arrhenius

5
5
6
8
9
10

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Diagram alir penelitian
Rangkaian alat sintesis ZDTPi
Elektrode Cu, reservoir, dan rangkaian alat pengukuran elektrokimia
Bobot reaktan dan perhitungan sintesis ZDTPi
Perbandingan kadar Zn teori dengan hasil analisis AAS
Kurva polarisasi ZDTPi
Perpotongan antara kurva Tafel anode dan Tafel katode
Contoh perhitungan data polarisasi potensiodinamik
Contoh perhitungan laju korosi

13
14
15
16
17
18
19
20
21

PENDAHULUAN
Suatu logam yang terserang korosi akan mengalami penurunan kualitas
akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungan sekitar. Permukaan suatu logam
sangat rentan mengalami korosi. Korosi yang berkepanjangan dapat menimbulkan
kerugian ekonomi, kerusakan infrastruktur, dan dapat membahayakan
keselamatan manusia. Peristiwa korosi tidak dapat dihentikan dan hanya dapat
diperlambat prosesnya. Upaya perlindungan logam dari korosi terus ditingkatkan
untuk meminimumkan terjadinya korosi dengan menambahkan zat-zat anti korosi
atau yang lebih dikenal dengan zat inhibitor korosi (Atmadja 2010). Inhibitor
merupakan suatu bahan kimia yang akan teradsorpsi pada permukaan logam
sehingga dapat melindungi permukaan logam dari konstituen korosif. Inhibitor
korosi pada konsentrasi rendah sudah dapat memberikan kinerja yang efektif
untuk menurunkan laju korosi (Roberge 2012).
Formulasi pelumas sebagai inhibitor korosi digunakan untuk melindungi
permukaan logam dari peristiwa oksidasi dan keausan suatu logam yang
dilindunginya (Liston 1992). Pelumasan merupakan suatu cara untuk memperkecil
gesekan atau keausan di antara permukaan-permukaan yang bergerak antara satu
sama lain. Bahan pelumas tersebut ditempatkan diantara kedua permukaan yang
bergerak. Bahan pelumas yang umum digunakan berupa cairan dan gel.
Penambahan zat aditif sangat diperlukan ke dalam pelumas untuk meningkatkan
kinerja dari pelumas tersebut (Sitepu et al. 2010).
Zat aditif yang telah lama digunakan dalam pelumas sebagai inhibitor
korosi yaitu Zink dialkilditiofosfat (ZDTP). Senyawa kompleks ini selain sebagai
inhibitor korosi juga bertindak sebagai antiaus yang baik, antioksidan, dan
antifriksi (Rudnick 2009). ZDTP dihasilkan dari reaksi antara asam
dialkilditiofosfat sebagai ligan dengan Zn sebagai atom pusatnya, dimana asam
dialkilditiofosfat merupakan hasil dari reaksi antara fosforus pentasulfida (P2S5)
dengan alkohol (Dinoiu et al. 2007). Efektivitas kinerja ZDPT sebagai inhibitor
korosi tergantung pada substituen alkil dari logam kompleks (Sangvanich et al.
2008). ZDTP dari alkohol sekunder kurang stabil terhadap panas, namun memiliki
sifat antioksidan dan pelumasan yang lebih baik dari rantai primer (Evstaf’ev et al.
2001). Panjang rantai alkil ZDTP berpengaruh pada aktivitas inhibisi korosi pada
logam tembaga (Zuliandanu 2013).
Inhibisi korosi dapat ditinjau melalui pendekatan termodinamika dan
kinetika. Hukum termodinamika menggambarkan keadaan energi yang tinggi
yang akan berubah ke energi yang rendah. Kecenderungan ini membuat logamlogam bergabung kembali dengan unsur-unsur yang ada di lingkungan dan
membentuk gejala korosi. Energi bebas Gibbs (ΔG*) merupakan besaran yang
menentukan apakah suatu korosi berjalan secara spontan atau tidak. Spontanitas
diharapkan berkurang dengan adanya aditif antikorosi sehingga proses oksidasi
yang terjadi lebih terhambat. Kinetika korosi dapat mengetahui laju atau
kecepatan korosi terjadi dan dapat dijelaskan berdasarkan energi aktivasi (Ea)
(Fachri 2011). Nilai perubahan besaran termodinamika dan energi aktivasi
tersebut bisa didapatkan melalui persamaan Arrhenius keadaan transisi dan
persamaan Arrhenius (Rafiquee et al. 2008).

2
Sintesis Zink diisoamilditiofosfat (ZDTPi) pada penelitian ini menggunakan
isoamil alkohol dalam pelarut kloroform. ZDTPi hasil sintesis diukur kinerja
inhibitor korosinya menggunakan metode polarisasi potensiodinamik dengan
ekstrapolasi Tafel. Laju korosi ditentukan dengan menggunakan arus untuk
menghasilkan suatu kurva polarisasi (tingkat perubahan potensial sebagai fungsi
dari besarnya arus yang digunakan) pada permukaan logam. Teknik ini sudah
umum digunakan untuk mengukur efisiensi ihhibitor korosi, serta biayanya yang
terjangkau dan juga mudah dilakukan. Penelitian ini bertujuan menyintesis zink
diisoamilditiofosfat pada medium kloroform dan mengukur kinerja inhibisinya
terhadap korosi logam tembaga menggunakan teknik polarisasi potensiodinamik.

BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Penelitian ini terdiri atas 2 bagian, pertama ialah sintesis ZDTPi dan
penciriannya, bagian kedua ialah pengukuran elektrokimia (Lampiran 1). Bahanbahan yang digunakan adalah P2S5 (Merck), isoamil alkohol (Merck), ZnO
(teknis), kloroform (Merck), HNO3 pekat (Merck), akuades, HCl pekat (Merck),
aseton, ampelas silikon karbida 100 CW, HCl 5%, dan kupon tembaga (elektrode
kerja). Alat-alat yang digunakan adalah labu didih, termometer pemanas,
pengaduk magnetik, neraca analitik, penguap putar, potensiostat DY2300,
spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR) prestige-21 Shimadzu,
spektrofotometer serapan atom (AAS) Shimadzu AA-6300.

Metode
Sintesis Zink Diisoamilditiofosfat
Zink diisoamilditiofosfat (ZDTPi) disintesis melalui 2 tahap. Tahap pertama
adalah sintesis asam diisoamilditiofosfat (ADTPi) dengan cara mereaksikan 0.036
mol P2S5 dan 0.12 mol isoamil alkohol selama 12 jam menggunakan pelarut
kloroform di dalam labu didih pada suhu 70 pada penangas air (Dinoiu et al.
2007). Labu didih dilengkapi alat penjerap H2S yang berisikan Zn-asetat dan
NaOH 50% karena reaksi ini menghasilkan produk samping gas H2S (Lampiran
2). ADTPi yang dihasilkan direaksikan dengan 0.036 mol ZnO selama 12 jam
sambil diaduk pada suhu ruang (Hayati 2013). ZDTPi yang dihasilkan diekstraksi
dengan pelarut kloroform dan dicuci dengan air sampai fase air terlihat jernih.
Fase minyak yang diperoleh diuapkan menggunakan penguap putar sampai semua
pelarut kloroform tidak tersisa dan diperoleh fraksi ZDTPi yang murni sehingga
dapat ditentukan rendemennya (Rismawati 2013).
Pencirian Produk ZDTPi
Pencirian Zink Diisoamilditiofosfat (ZDTPi) hasil sintesis dilakukan dengan
menggunakan FTIR yang bertujuan mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada

3
produk. Untuk pengukuran dilakukan dengan cara menggerus produk sebanyak
0.02 gram dengan KBr 0.1 gram, kemudian dibuat pelet dan diukur pada panjang
gelombang 4000-500 cm-1. Pencirian menggunakan instrumen AAS yang
bertujuan untuk mengetahui kadar Zn yang terkandung pada ZDTPi hasil sintesis.
Pengukuran dilakukan dengan menimbang produk sebanyak 0.5 gram dan
ditambahkan 10 mL HNO3 pekat. Campuran didestruksi sampai larutan tidak
berwarna, tambahkan 10 mL HCl pekat, destruksi kembali sampai asap hilang dan
disaring ke dalam labu takar 50 mL. Larutan hasil destruksi ditambahkan dengan
sejumlah akuades sampai tanda tera dan diukur.
Kinerja Inhibitor Korosi dengan Metode Polarisasi Potensiodinamik
Metode polarisasi potensiodinamik dilakukan dengan menggunakan tiga
elektrode, yaitu elektrode kerja, elektrode pembantu, dan elektrode pembanding.
Preparasi elektrode kerja tembaga (Cu) (Lampiran 3) dilakukan dengan cara
mengampelas elektrode lalu membilasnya dengan HCl 5% dan akuades kemudian
dibilas dengan aseton. Elektrode pembantu yang digunakan ialah kawat platina
(Pt) dan sebagai elektrode pembanding digunakan elektrode Ag/AgCl. Ketiga
elektrode dihubungkan dengan potensiostat DY2300. Elektroda kerja,
pembanding, dan pembantu berturut-turut dihubungkan dengan kabel hitam, putih,
dan merah. Potensiostat kemudian dinyalakan untuk melakukan pengukuran. pada
perangkat komputer dan pada kotak dialog dipilih teknik linear polarization.
Pengukuran dilakukan pada rentang potensial 60 sampai 100 mV untuk anode dan
katode pada rentang potensial 60 sampai 0 mV dengan laju payar 0.2 mV/s.
Preparasi sampel dilakukan dengan membuat larutan ZDTPi pada konsentrasi
0.5%, 1%, 2%, dan 3%. Pengukuran dimulai dengan mengukur blangko. Ketiga
elektroda dimasukkan ke dalam reservoir yang berisi larutan uji NaCl 1%. Larutan
uji dibiarkan mencapai kesetimbangan dengan ketiga elektroda tersebut selama 5
menit. Setelah pengukuran blangko selesai, elektrode Cu dibersihkan kembali
dengan cara diampelas dan dibilas dengan HCl 5% kemudian bilas kembali
dengan akuades dan aseton. Elektrode Cu yang telah dibersihkan kemudian
dicelupkan ke dalam larutan ZDTPi selama 15 detik dan ditiriskan beberapa saat.
Untuk elektrode pembanding dan pembantu cukup dibilas dengan akuades. Ketiga
elektrode tersebut kemudian dirangkai kembali pada reservoir yang berisi larutan
uji NaCl 1% yang sudah diganti dengan yang baru dan dibiarkan mencapai
kesetimbangan sekitar 2 menit. Sampel yang diukur pada rentang potensial yang
sama. Pengukuran larutan ZDTPi dilakukan dari konsentrasi terkecil sampai
terbesar. Data yang didapatkan diproses menggunakan perangkat lunak
potensiodinamik dengan ekstrapolasi Tafel sehingga didapatkan diagram EvansStern. Dari diagram tersebut diperoleh informasi berupa potensial korosi (Ecorr),
tahanan polarisasi (Rp), tetapan Tafel anode (βa) dan katode (βc), serta kerapatan
arus korosi (icorr) (Perez 2004). Efektivitas inhibitor dihitung sesuai persamaan
berikut (Perez 2007):
%EI

blangko -

(inhibitor)

(blangko)

100%

Tingkat penutupan permukaan ( dapat dievaluasi menggunakan nilai arus
korosi dengan persamaan sebagai berikut:

4

1

(inhibitor
)
(blangko

(

Parameter Termodinamika Proses Korosi
Parameter termodinamika ditentukan berdasarkan persamaan Arrhenius
keadaan transisi seperti berikut (Rafiquee et al. 2008):
Ln

ln

Parameter H* dan S* berturut-turut merupakan perubahan nilai entalpi
dan entropi keadaan transisi. Variasi suhu yang akan dilakukan ialah 30 , 40 ,
dan 50 , maka ΔH* dan ΔS* dapat ditentukan dari kurva persamaan garis antara
ln(icorr/T) dengan I/T. Perubahan energi bebas Gibbs transisi (G*) ditentukan
berdasarkan persamaan termodinamika berikut:

Kinetika Laju Korosi dengan Tinjauan Energi Aktivasi
Suatu Energi aktivasi dapat dihitung berdasarkan data dari kurva antara Ln
Icorr dan 1/T dengan variasi suhu 30 , 40 , dan 50 berdasarkan persamaan
Arhhenius sebagai berikut (Morad dan Kamal El-Dean 2006):
icorr
ln(icorr)

e

Ea
T

ln A -

E
T

A ialah konstanta Arrhenius yang ditentukan secara empirik, Ea adalah energi
aktivasi proses korosi (kJ/mol), T adalah suhu (K),dan R adalah konstanta gas
ideal (8.314 J mol-1K-1).

HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis dan Pemisahan ZDTPi
Senyawa kompleks Zink Diisoamilditiofosfat (ZDTPi) diperoleh melalui 2
tahap. Tahap pertama adalah tahap pembentukkan zat antara asam
diisoamilditiofosfat (ADTPi) dari reaksi antara fosforus pentasulfida (P2S5)
dengan alkohol. Alkohol yang digunakan ialah isoamil alkohol dan kloroform
sebagai pelarut pada suhu 70 selama 12 jam. Suhu yang digunakan tidak boleh
lebih dari 100
karena akan menyebabkan dekomposisi produk sehingga
rendemen yang dihasilkan juga rendah (Becchi et al. 2001). ADTPi yang
dihasilkan dijaga agar tidak berhubungan dengan udara luar untuk mencegah

5
ADTPi teroksidasi oleh udara karena sifat ADTPi yang tidak stabil, sehingga
pada tahap kedua ADTPi yang telah terbentuk langsung direaksikan dengan zink
oksida selama 12 jam tanpa pemanasan (Dinoiu et al. 2007). Skema reaksi ZDTPi
ditunjukkan pada Gambar 1.

(ADTPi)

(ZDTPi)
Gambar 1 Rute reaksi ZDTPi (R = Isoamil alkohol)
P2S5 pada sintesis ini dibuat berlebih agar alkohol yang direaksikan pada
tahap 1 habis terpakai. Jika terdapat alkohol yang tersisa pada tahap 1 akan
berpengaruh pada nilai rendemen, karena dikhawatirkan terjadi persaingan adisi
pada tahap 2 antara alkohol sisa dan ADTPi terhadap zink oksida. Zink oksida
yang direaksikan juga dibuat berlebih agar ADTPi habis bereaksi membentuk
ZDTPi (Zuliandanu 2013). Pelarut kloroform dipilih karena kloroform bersifat
semipolar, sehingga kloroform dapat memudahkan reaksi antara P2S5 dan isoamil
alkohol yang gugus alkilnya bersifat semipolar (Hayati 2013).
Produk hasil sintesis dilakukan pemisahan dengan teknik ekstraksi caircair untuk menghilangkat zat pengotor. Produk dicuci menggunakan kloroform
dan air sehingga terbentuk tiga fase yaitu fase air, fase minyak, dan fase padat.
Pencucian dilakukan hingga fase air terlihat jernih (Rismawati 2013), kemudian
fase minyak dipekatkan menggunakan penguap putar. Produk ZDTPi yang
dihasilkan tampak seperti minyak dan berwarna kuning (Gambar 2). Rerata persen
rendemen ZDTPi yang didapat sebesar 86.25%. Perhitungan persen rendemen
dapat dilihat pada Lampiran 4.

Gambar 2 Produk ZDTPi

6
Analisis dengan AAS dan FTIR
Analisis kadar logam Zn menggunakan AAS untuk menentukkan kadar
logam Zn hasil sintesis dan membandingkan dengan kadar logam Zn teoritis
(berdasarkan rumus molekul produk). Kadar logam Zn hasil sintesis didapat
sebesar 10.36%, sementara kadar logam Zn teoritis sebesar 10.83%. Berdasarkan
analisis, kadar logam Zn sintesis mendekati kadar logam Zn teoritis. Perhitungan
kadar logam Zn ditunjukkan pada Lampiran 5.
Spektrum IR yang diperoleh dari hasil analisis produk ZDTPi digunakan
untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat pada produk hasil sintesis.
Gambar 3 merupakan spektrum inframerah produk sintesis. Bilangan gelombang
3000-2850 cm-1 menunjukkan adanya ulur C-H. Bilangan gelombang sekitar 1465
cm-1 dan 1375 cm-1 berturut-turut menunjukkan tekuk CH2 dan CH3 (Pavia et al
2001). Adanya ikatan P-S terlihat dari serapan pada 617-547 cm-1 dan ikatan P-OC terlihat pada 1056-979 cm-1 (Hayati 2013). Serapan pada rentang 3500-3200
cm-1 tidak terlihat, menunjukkan ikatan O-H telah hilang, artinya alkohol telah
habis bereaksi membentuk produk. Berdasarkan interpretasi spektrum hasil
analisis tersebut dapat dikatakan bahwa produk yang terbentuk adalah ZDTPi.
Serapan Zn-S pada daerah inframerah jauh 300-400 cm-1 tidak diukur.

%T

Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 3 Spektrum inframerah produk sintesis

Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik
Kinetika elektrokimia dari proses korosi logam dapat dikarakterisasi dengan
menentukan minimal tiga parameter polarisasi yaitu arus korosi (icorr), potensial
korosi (Ecorr), dan kemiringan Tafel (β). Sifat korosi dapat didekati dengan kurva
polarisasi yang didapat dari plot E vs i (Lampiran 6). Kurva polarisasi ini
menghasilkan bagian linier yang disebut garis Tafel. Garis Tafel digunakan untuk
menentukan kemiringan Tafel anode dan kemiringan Tafel katode sehingga dapat

7
diketahui arus korosi dan efektivitas inhibisi korosi. Arus korosi didapatkan dari
perpotongan antara kurva Tafel anode dan Tafel katode (Lampiran 7) dengan
mengambil minimal 3 titik antara E dan i, sehingga membentuk suatu persamaan
garis Tafel anode dan katode. Evaluasi terhadap parameter ini membantu dalam
menentukan laju korosi yang dikonversi ke dalam bentuk laju korosi Faraday (CR)
dengan satuan mmpy (Perez 2004). Tabel 1 menunjukkan bahwa arus korosi
menurun dan efisiensi inhibisi korosi meningkat dengan meningkatnya
konsentrasi ZDTPi.
Tabel 1 Parameter korosi dan efektivitas inhibisi korosi ZDTPi
No
1
2
3
4
5

Konsentrasi
(%)

Blangko
0.5
1
2
3

Arus
(mA)
1.710
1.364
0.653
0.547
0.530

EI
(%)
-

-

20.23
61.81
68.01
69.00

0.20
0.61
0.68
0.69

CR
(mmpy)
8.67
6.92
3.31
2.77
2.69

Arus korosi sampel menjadi lebih kecil dibandingkan dengan blangko dan
sampel dengan konsentrasi 3% memiliki arus korosi paling kecil, artinya pada
ZDTPi 3% efektivitas inhibisi korosi paling tinggi dibandingkan dengan ZDTPi
0.5%, 1%, dan 2%. Kenaikan efektivitas inhibisi secara signifikan terjadi pada
ZDTPi 1%, sedangkan pada ZDTPi 2% dan 3% kenaikan efektivitas inhibisi
tidak secara signifikan. Diduga konsentrasi tersebut adalah dosis efektif ZDTPi
dalam menginhibisi arus korosi (Zuliandanu 2013). Dosis efektif diambil
berdasarkan titik belok pada kurva (Gambar 4). ZDTPi 3% mampu menginhibisi
arus korosi paling besar, yaitu sampai 0.53 mA dengan efektivitas inhibisi sebesar
69.00 %.
Adsorpsi ZDTPi pada permukaan logam juga merupakan faktor penting
dalam proses inhibisi korosi yang dievaluasi menggunakan nilai derajat penutupan
permukaan ( ) pada logam. Derajat penutupan permukaan ( ) dapat dievaluasi
menggunakan nilai efektivitas inhibisi korosi. Derajat penutupan permukaan
meningkat dengan meningkatnya efektivitas inhibisi korosi (Sumijanto 2006).
Derajat penutupan permukaan maksimal pada konsentrasi 3%. Contoh
perhitungan terlampir pada Lampiran 8. Laju korosi (CR) dapat diartikan
kecepatan penurunan kualitas bahan terhadap waktu. Adanya inhibitor korosi
dapat menurunkan laju korosi. Perhitungan CR terlampir pada Lampiran 9.
Semakin tinggi konsentrasi ZDTPi maka laju korosi semakin menurun, sehingga
ZDTPi mampu menghambat terjadinya korosi.

Efektivitas inhibisi (%)

8

60

40

20

0
0

1

2

3

Konsentrasi (%)
Gambar 4 Hubungan konsentrasi larutan ZDTPi dengan efektivitas inhibisi korosi

Pengaruh Suhu pada Arus korosi
Uji korosi dilakukan juga pada suhu 30 , 40 , dan 50 . Berdasarkan
data yang diperoleh pada Tabel 2, semakin tinggi suhu maka arus korosi semakin
tinggi, baik pada blanko (tanpa inhibitor korosi) atau pada sampel (dengan
penambahan inhibitor korosi). Nilai efektivitas inhibisi korosi semakin rendah
dengan bertambahnya suhu, menunjukkan bahwa logam tembaga menjadi
semakin terkorosi.
Tabel 2 Pengaruh suhu terhadap arus korosi
Suhu
( )

Larutan

b
a
b
40
a
b
50
a
Keterangan :
30

Garis Tafel

Anode
y= -4.591x + 0.074
y= -10.897x + 0.076
y= -2.355x + 0.067
y= -3.600x + 0.066
y= -2.306 x + 0.072
y= -0.759 x + 0.090
b = blangko
a = sampel

Katode
y= 10.783x + 0.040
y= 8.703x + 0.054
y= 6.645x + 0.036
y= 4.250 + 0.047
y= 1.892x + 0.052
y= 11.779x + 0.048

Arus
(mA)
2.146
1.122
3.444
2.420
4.526
3.350

%EI
47.72
29.73
26.00

Kenaikan suhu dapat menyebabkan ion-ion Cl- akan menyerang lapisan
logam tembaga yang mengakibatkan arus korosi pada anode dan katode semakin
besar. Ion Cl- merupakan ion korosif sehingga semakin tinggi suhu, ion Cl- akan
semakin agresif untuk menyerang logam tembaga dan ZDTPi tidak mampu lagi
teradsorpsi pada permukaan logam seperti pada suhu kamar karena cenderung
menurunkan kekuatan interaksi antara logam tembaga dengan ZDTPi, sehingga
kemampuan inhibisi korosi ZDTPi menurun (Ketis et al. 2010). Arus korosi

9
blanko maupun sampel meningkat hampir setengah kalinya dengan kenaikan suhu
10 . Efektivitas inhibisi korosi dari suhu 40
ke 50
menurun tidak
sesignifikan pada suhu 30 ke 40 . Diduga kenaikan suhu yang lebih tinggi
menyebabkan pergerakkan konstituen korosif semakin acak dan cepat dalam
reservoir, mengakibatkan efektivitas ion Cl- berkurang, sehingga proses korosi
tidak aktif kembali disebabkan waktu kontak antara konstituen korosif dan
permukaan logam terlalu cepat (Zuliandanu 2013).

Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi
Parameter termodinamika dan kinetika korosi yang dilihat untuk proses
inhibitor korosi diantaranya energi aktivasi (Ea), perubahan energi bebas Gibbs
(ΔG*), perubahan entropi (ΔS*), dan perubahan entalpi (ΔH*). Nilai ΔH* dan
ΔS* dapat ditentukan berdasarkan persamaan Arrhenius keadaan transisi dengan
variasi suhu 30 , 40 , dan 50 melalui kurva ln (i/T) terhadap 1000/T
(Gambar 5). Berdasarkan kurva tersebut didapat bahwa ΔH* sampel lebih besar
dari blangko. Hal ini membuktikan bahwa dengan adanya inhibitor korosi
dibutuhkan energi yang lebih besar untuk terjadinya korosi. Inhibitor korosi juga
mampu meningkatkan derajat ketidakteraturan (ΔS*) pada sistem yang
dibuktikan dengan meningkatnya ΔS* (Morad dan Kamal El-Dean 2006).
Kespontanan suatu reaksi dijelaskan melalui perubahan energi bebas gibs (ΔG*).
Adanya inhibitor korosi pada sistem dapat menurunkan kespontanan proses
korosi. Terlihat bahwa nilai ΔG* sampel lebih positif dibandingkan blanko.
semakin positif ΔG* semakin menurunkan kespontanan proses elektrokimia
korosi. Tabel 3 menunjukkan nilai parameter termodinamika dan kinetika korosi.
0
3.05

3.1

3.15

3.2

3.25

3.3

3.35

-1

Ln (i/T)

-2
-3
-4

y = -3.262x + 5.840
R² = 0.981

-5
-6

y = -4.934x + 10.746
R² = 0.954
1000/T (K)

Keterangan : blangko (
) sampel ( )
Gambar 5 Aluran kurva persamaan Arrhenius keadaan transisi

10
Tabel 3 Parameter termodinamika dan kinetika korosi
ΔH* (kJ mol-1)
Blangko
27.12
Sampel
40.78

ΔS* (J mol-1 K-1)
-148.98
-108.20

ΔG* (kJ mol-1)
72.23
73.56

Ea (kJ mol-1)
29.64
42.80

Ln i (mA)

Kinetika korosi dijelaskan berdasarkan nilai Energi aktivasi (Ea) yang
didapat. Ea diartikan sebagai energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia
dapat terjadi. Nilai Ea dapat ditentukan berdasarkan persamaan Arrhenius dengan
variasi suhu 30 , 40 , dan 50 melalui kurva ln i terhadap 1000/T (Gambar
6). Nilai Ea sampel lebih besar dibandingkan blangko menunjukkan adanya
penurunan laju korosi yang berkaitan dengan kenaikan energi minimum.
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

y = -3.566x + 12.557
R² = 0.984

y = -5.238x + 17.464
R² = 0.960
3.05

3.1

3.15

3.2

3.25

3.3

3.35

1000/T (K)

Keterangan : blangko ( ) sampel ( )
Gambar 6 Aluran kurva persamaan Arrhenius

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Sintesis Zink Diisoamilditiofosfat (ZDTPi) pada medium kloroform
menghasilkan rendemen sebesar 86.25%. ZDTPi dengan konsentrasi 3% memiliki
efektivitas inhibisi korosi paling besar, yakni 69.00%. Kenaikan efektivitas
inhibisi secara signifikan terjadi pada ZDTPi 1%. ZDTPi juga mampu
menurunkan spontanitas korosi berdasarkan peningkatan nilai ΔG* dari blangko
ke sampel. Laju korosi menurun dengan kehadiran ZDTPi berdasarkan
peningkatan nilai Ea dari blangko ke sampel, yakni dari 29.64 kJ mol-1 menjadi
42.80 kJ mol-1.

11
Saran
Variasi logam pusat pada senyawa kompleks serta alkohol pada rantai alkil
perlu dilakukan untuk memverifikasi pengaruh muatan atom logam pusat terhadap
efektivitas inhibisi korosi.

DAFTAR PUSTAKA
Atmadja S.T. 2010. Pengendalian korosif pada sistem pendingin menggunakan
penambahan zat inhibitor. Rotasi. 12(2):7-13.
Becchi M, Perret F, Carraze B, Beziau JF, Michael JP. 2001. Structural
determination of zinc dithiophosphates in lubricating oils by gas
chromatography–mass spectrometry with electron impact and electroncapture negative ion chemical ionization. J Chrom. 905:207–222
Dinoiu V, Danilian F, Bogatu L. 2007. The influence of synthesis method of zinc
dialkyldithiophosphates on the process of additivation.Rev Chim. 58(2):
183-185.
Evstaf’ev VP, Kononova E , Levin Y, Trofimova, Ivanova OV. 2001. A new
dithiophosphate additive for lubricating oils. Chem and Tech of Fuels and
Oils.37(6):427-431.
Fachri A. 2011. Studi pengaruh konsentrasi ubi ungu sebagai green inhibitor pada
material baja karbon rendah di lingkungan air laut pada temperatur 60˚C
[skripsi]. Depok (ID) : Universitas Indonesia.
Hayati IK. 2013. Pengaruh pelarut terhadap rendemen hasil sintesis seng
dialkilditiofosfat (ZDTP) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Ketis NK. Deana W, Sadijah A, Bunbun B. 2010. Efektivitas asam glutamat
sebagai inhibitor korosi pada baja karbon dalam larutan NaCl 1%. J
Matematika dan Sains. 15(1):1-8.
Liston TV. 1992. Engine lubricant additives what they are and how they function.
J of the Society of Tribologist and Lubrication Engineers.389-397.
Morad MS, El-Dean AMK. 2006. 2,2'-Dithiois(3-cyano-4,6-dimethylpyridine): A
new class of acid corrosion inhibitors for mild steel. Corr Sci. 48(11) 33983412.
Perez N. 2004. Electrochemistry and Corrosion Science. New York (US): Kluwer
Academic Publishers.
Rafiquee MZA, Saxena N, Khan S, Quraishi MA. 2008. Influence of surfactants
on the corrosion inhibition behavior of 2-aminophenyl-5-mercapto-1-oxa3,4-diazole (AMOD) on mild steel. M Chem and Phys. 107(2-3), 528-533.
Rismawati. 2013. Pengaruh jenis alkohol terhadap rendemen sintesis seng
dialkilditiofosfat (ZDTP) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Roberge PR. 2012. Handbook of Corrosion Engineering 2nd Ed. New York (US):
McGraw-Hill Professional.
Rudnick LR. 2009.Lubricant Additives Chemistry and Applications. 2nd
Ed.Prancis (FR): CRC Press.
Sangvanich P, Jannate T, Amorn P. 2008. Analysis of zinc dialkyldithiophosphate
additives in commercial lubricating oil using matrix assisted laser

12
desorption/Ionization-time of flight mass spectrometry. Acta Chim Slov.
55:582-587.
Sitepu T., H. Ambarita, T.B.Sitorus, D.Silaen. 2010. Efek penambahan zat aditif
pada minyak pelumas multigrade terhadap kekentalan dan distribusi tekanan
bantalan luncur. J Dinamis. 1 (7). 17-22.
Sumijanto. 2006. Analisis efektivitas hidrazin sebagai alternatif inhibitor korosi
pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS. ISSN 0216-3128. 96-102.
Zuliandanu D. 2013. Kinerja antikorosi zink dialkilditiofosfat berdasarkan studi
termodinamika dan kinetika dengan teknik polarisasi potensiodinamik
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

13
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
P2S5

Kloroform

Isoamil alkohol

Pemanasan 70˚C
Pengadukkan 12 jam dalam labu
didih

ADTPi

ZnO

Pengadukkan 12
jam tanpa
pemanasan
Produk
Ekstraksi dengan
kloroform, dicuci
dengan air lalu diuapkan

Zink diisoamilditiofosfat (ZDTPi)

Pengukuran kinerja
antikorosi
(Potensiostat
DY2300)

Karakterisasi
FTIR

Penentuan
kadar Zn
dengan
AAS

14
Lampiran 2 Rangkaian alat sintesis ZDTPi

(sumber: Hayati 2013)

Keterangan:
a. campuran pereaksi-pereaksi
b. penangas air
c. rangkaian alat penjerap hasil samping gas H2S

15
Lampiran 3 Elektrode Cu, reservoir, dan rangkaian alat pengukuran elektrokimia

Elektrode Cu

Reservoir

Potensiostat

16
Lampiran 4 Bobot reaktan dan perhitungan sintesis ZDTPi

Ulangan
1
2

Bobot reaktan yang

Bobot

Bobot

Rendemen

Rerata

ditimbang (g)
P2S5
Alkohol
ZnO
8.0710 12.9664 2.9044
8.0072 12.9664 2.9380

teoretis
(g)

Produk
(g)
18.5190
18.9767

(%)

rendemen
(%)

21.7368

85.20
87.30

Contoh perhitungan :
mol Alkohol (Isoamil alkohol)

Masa isoamil alkohol (g)
g

Mr isoamil alkohol
mol
12.9664 g
88.148 g mol

0.1470 mol (reaktan pembatas)

Mol produk

mol alkohol
1

0.1470 mol
0.036 mol

4

Bobot teoritis

% Rendemen

mol produk Mr produk
0.036 mol 603.8 g/mol
21.7368 gram
obot produk (g)
obot teoritis (g)
18.5190 g
21.7368 g

85.20%

% Rerata rendemen

rendemen ulangan 1 + rendemen ulangan 2
85.20

+87.30
2

86.25%

2

86.25

17
Lampiran 5 Perbandingan kadar Zn teori dengan hasil analisis AAS

Ulangan
1
2

Bobot
sampel
(g)
0.5156
0.5441

Konsentrasi
terbaca AAS
(mg/L)
1117.352
1075.912

Kadar (%)
Zn hasil
percobaan
10.84
9.89

Rerata kadar (%)
Zn hasil
percobaan

Kadar
(%)
teoretis

10.36

10.83

Contoh perhitungan :
[Sampel]

Kadar Zn hasil percobaan (%)

S

mg

Volume (L)

obot sampel (mg)
g
L

1075.91

0.05 L

0.5441

× 100%

× 100%

9.89%
Kadar n (Ulangan1+Ulangan2)

Kadar Zn rerata hasil percobaan (%)

10.84+9.89

10.36%
Kadar Zn teoretis (%)

r n
M produk
65.39 g mol
603.8 g mol

10.83%

× 100%
× 100%

18
Lampiran 6 Kurva polarisasi ZDTPi

0.12

Potensial (v)

0.10

Blanko
Blangko

0.08

0.5%
0,50%

0.06

1%
1%

0.04

2%
2%

0.02

3%
3%

0.00
0.0

1.0

2.0

3.0

Arus (mA)

4.0

5.0

19
Lampiran 7 Perpotongan antara kurva Tafel anode dan Tafel katode

0
0.045

0.05

0.055

0.06

0.065

0.07

-0.0001
-0.0002

Arus (A)

-0.0003

y= -43.564 +0.080
y= 14.968 +0.048

-0.0004
-0.0005
-0.0006
-0.0007
-0.0008

Potensial (V)

ykatode= yanode
Persamaan garis Tafel anode
y1 = 0.080-43.564x
Persamaan garis Tafel katode
y2 = 0.048+14.968x
Arus korosi (X), saat terjadi perpotongan (y1 = y2)
Maka, y1 = y2
0.080– 43.564x = 0.048 + 14.968x
58.533x = 0.032
x = 0.000547 A
x = 0.547 mA

20
Lampiran 8 Contoh perhitungan data polarisasi potensiodinamik

Konsentrasi

No

Garis Tafel

(%)

Anoda

Arus

EI

CR

Katoda

(mA)

(%)

(mmpy)

1

Blangko

y= -15.000x + 0.079

y= 12.485x + 0.032

1.710

8.67

2

0.5

y= -14.220x + 0.073

y= 7.042x + 0.044

1.364

20.23

0.20

6.92

3

1

y= -24.336x + 0.078

y= 39.978x + 0.036

0.653

61.81

0.61

3.31

4

2

y= -43.564x + 0.080

y= 14.968x + 0.048

0.547

68.01

0.68

2.77

5

3

y= -41.650x + 0.078

y= 60.428x + 0.023

0.530

69.00

0.69

2.69

Perhitungan Ekstrapolasi Tafel


Arus blanko
Persamaan garis Tafel anode
y1 = 0.073 – 14.220x
Persamaan garis Tafel katode
y2 = 0.044 + 7.042x
Arus korosi (X), saat terjadi perpotongan (y1 = y2)
Maka, y1 = y2
0.073 – 14.220x = 0.044 + 7.042x
21.263x = 0.033
x = 0.001364 A
x = 1.364 mA



Efektivitas inhibisi
i

%EI

blan ko - i
i

(inhibitor)

(blan ko)

1.710 m

100%

20.23 %


Derajat penutupan permukaan ( )
1–

1–

0.20

i

(inhibitor)

i

blan ko

100%

21
Lampiran 9 Contoh perhitungan laju korosi
Laju korosi (CR)
CR
i

CR

CR
CR

2.7410

CR

2.7410

CR

8.67

Diketahui : 1 tahun = 31622400 detik (S), maka
(mmpy)

22

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 3 November 1992 sebagai putri
kedua dari tiga bersaudara pasangan Ahmad Sanusi (Alm) dan Maryana. Tahun
2010 penulis lulus dari SMA Sejahtera 1 Depok dan pada tahun yang sama
penulis diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur PMDK.
Selama mengikuti masa perkuliahan penulis pernah aktif dalam kepanitiaan
organisasi kemahasiswaan Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) pada tahun
2011/1012 sebagai anggota departemen Eksternal dan tahun 2012/2013 sebagai
ketua Departemen Eksternal Imasika IPB. Penulis menjadi asisten praktikum
kimia B pada tahun ajaran 2013/2014 serta asisten praktikum kimia fisik layanan
Biokimia pada tahun 2013/2014. Penulis melaksanakan praktik lapangan di Balai
Pengujian Mutu Barang (BPMB) Kementrian Perdagangan, Ciracas pada Bulan
Juli-Agustus dengan judul Efek Matriks pada Analisis Residu Pestisida Golongan
Karbamat dalam Biji Kopi Menggunakan LC-MS/MS.