SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV) HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA LUNAK DALAM DMSO-HCl
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV)
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM MEDIUM DMSO-HCl
(Skripsi)
Oleh
MURNI FITRIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRACT
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF TRIPHENYLTIN(IV)
HYDROXYBENZOATE COMPOUNDS AS CORROSION INHIBITOR
FOR MILD STEEL IN DMSO-HCl
By
MURNI FITRIA
The synthesis of triphenyltin(IV) hydroxibenzoates were performed by reacting
ligands of 2-hydroxy and 4-hydroxibenzoic acid with triphenyltin(IV) hydroxide
in methanol solution. The percentage yiels of the compounds synthesized
triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate were
79,77 and 89,66%, respectively. These compounds were well characterized by
spectroscopy techniques of infra red (IR), ultraviolet (UV), as well as based on
microelemental analyzer.
The inhibition activity of triphenyltin(IV) 2hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate on mild steel corrosion
in DMSO-HCl were studied with potentiodynamic polarization method. The
results showed that the triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4hydroxibenzoate act as good corrosion inhibitors for mild steel protection. The
high inhibition efficiency were attributed to the simple blocking effect by
adsorption of inhibitor molecules on the steel surface. The high percentage
efficiency inhibition (EI) values for the triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate was
58,52 and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate was 61,72% at concentration of 100
ppm.
Keywords: triphenyltin(IV) hydroxibenzoate, potentiodynamic, corrosion.
ABSTRAK
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV)
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM DMSO-HCl
Oleh
MURNI FITRIA
Telah dilakukan sintesis senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat dengan
mereaksikan ligan 2-hidroksi dan 4-hidroksibenzoat dengan trifeniltimah(IV)
hidroksida dalam larutan metanol. Persen hasil sintesis senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat adalah 79,77 dan
89,66%. Senyawa tersebut dikarakterisasi menggunakan teknik spektroskopi infra
merah (IR), ultra ungu, dan analisis unsur. Besarnya inhibisi trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat pada korosi baja lunak
dalam DMSO-HCl dikaji dengan polarisasi potensiodinamik. Hal tersebut
menunjukkan bahwa senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat merupakan inhibitor korosi yang bagus untuk
perlindungan baja lunak. Tingginya efisiensi inhibisi berhubungan dengan efek
pengeblokan sederhana melalui adsorpsi molekul inhibitor pada permukaan baja
lunak. Nilai persen efisiensi inhibisi (EI) tertinggi senyawa trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat adalah 58,52 dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat adalah
61,72% pada konsentrasi 100 ppm.
Kata kunci: trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat, potensiodinamik, korosi.
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV)
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM MEDIUM DMSO-HCl
Oleh
MURNI FITRIA
(Skripsi)
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA SAINS
Pada
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Desa Wargomulyo, Kecamatan
Pardasuka yang berada dalam wilayah kekabupatenan
Pringsewu, Provinsi Lampung pada 16 Maret 1994
sebagai anak ke dua dari lima bersaudara pasangan
Bapak
Rizuman
dan
Ibu
Mahbubah.
Penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di Madrasah
Ibtidaiyah Al-Huda Wargomulyo pada tahun 2005.
Kemudian melanjutkan pendidikan ke Madrasah Tsanawiyah Nurul Iman
Sidodadi dan lulus pada tahun 2008.
Selanjutnya, Penulis diterima di SMA
Negeri 1 Ambarawa dan lulus pada tahun 2011. Pengalaman organisasi tingkat
SMA adalah sebagai sekertaris Ikatan Pecinta Bahasa Jepang (IchiBan) pada
tahun 2009, ketua Palang Merah Remaja (PMR) dan sekertaris Seni Teater
(Senter) pada tahun 2010.
Pada tahun 2012 Penulis diterima sebagai mahasiswi Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Lampung melalui jalur Penerimaan Mahasiswa Perluasan Akses
Pendidikan (PMPAP). Selama kuliah Penulis pernah mendapatkan beasiswa PPA
pada tahun 2013/2014 dan 2015/2016, juga beasiswa BBP-PPA pada tahun
2014/2015. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar Jurusan
Budidaya Perairan angkatan 2014, Jurusan Agribisnis angkatan 2015, dan Jurusan
Kimia angkatan 2015. Penulis juga pernah menjadi asisten Praktikum Kimia
Anorganik II pada tahun 2015 dan Praktikum Anorganik I tahun 2016. Selama
menjadi mahasiswa Penulis aktif dalam organisasi sebagai Anggota Bidang Sains
dan Penalaran Ilmu Kimia (SPIK) tahun 2013-2015 dan Anggota Koperasi
Mahasiswa (KOPMA) pada tahun 2013-2014.
Penulis pernah mengikuti Pendidikan dan Pelatihan Dasar Perkoperasian
(DIKLATSARKOP) yang diselenggarakan oleh Koperasi Mahasiswa Universitas
Lampung tahun 2013 dan Pelatihan Keterampilan Dasar Laboratorium yang
diselenggarakan oleh UPT Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi
Universitas Lampung tahun 2015.
Selain itu, Penulis pernah mendapat dana
hibah program kreativitas mahasiswa (PKM) dari Dikti tahun 2014. Penulis juga
pernah menjadi finalis bidang kimia pada Olimpiade Nasional Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Perguruan Tinggi (ON-MIPA PT) Tingkat Nasional
Tahun 2015 yang diselenggarakan oleh Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Dikti).
“Nothing is Impossible”
Hidup adalah ujian, taqdir adalah menjalani
cobaan-cobaan, dan bersabar adalah tantangan
Murni Fitria
Persembahanku…
Dengan mengucap
Alhamdulillahirabbil’alamin kepada Allah SWT
Ku persembahkan karya kecilku ini
untuk
Bapak, Ibu, Kakak, dan Adik-adikku
yang tak pernah bosan
memberikan kasih sayang, do’a,
dan dukungan padaku
Almamater tercinta
Murni Fitria
i
SANWACANA
Segala puji dan syukur kepada ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat-Nya
sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis dan
Karakterisasi Senyawa Trifeniltimah(IV) Hidroksibenzoat Sebagai Inhibitor
Korosi Pada Baja Lunak Dalam Medium DMSO-HCl”. Shalawat serta salam
Penulis haturkan kepada Nabi Agung Muhammad SAW yang kita nanti-nantikan
syafaatnya di yaumil qiyamah kelak. Aamiin.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tuaku Bapak Rizuman dan Ibu Mahbubah atas seluruh cinta,
kasih sayang, kesabaran, keikhlasan, do’a, perjuangan, dan dedikasi dalam
mendidikku, semoga Allah membalas dengan jannah-Nya, amiin Allahumma
amiin;
2. Mbakku, Nur Jannah serta adik-adikku, Nahrul Hidayat, Miftahul Hasanah,
dan Rahmat Wijaya atas kebersamaan dan kasih sayangnya sebagai saudara
kandung. Peluk dan cium untuk keponakanku tersayang, Sinatriya Alwi
Fathurrizky yang sangat menggemaskan;
3. Prof. Sutopo Hadi, M. Sc., Ph. D. selaku Pembimbing I penelitian yang
dengan sabar telah membimbing Penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan;
ii
4. Dr. Hardoko Insan Qudus, M. S. selaku Pembimbing II penelitian yang telah
membimbing Penulis dengan penuh kesabaran sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik;
5. Prof. Dr. Buhani, S. Pd., M. Si. selaku Pembahas dalam penelitian ini atas
bimbingan dan nasihat beliau sehingga skripsi ini dapat terselesaikan;
6. Bapak Sonny Widiarto, M. Sc. dan Dr. Raden Supriyanto, M. S. selaku
pembimbing akademik yang dengan bijaksana bersedia mendengarkan keluhkesah serta memberikan motivasi kepada Penulis;
7. Bapak Rudi T.M. Situmeang, Ph. D. selaku Kepala Laboratorium Kimia
Anorganik-Fisik yang telah memberikan izin penelitian;
8. Prof. Suharso, Ph. D. selaku dekan FMIPA Unila periode 2011-2016 dan Prof.
Warsito, S. Si., D.E.A., Ph. D. selaku dekan FMIPA Unila periode 2016-2021
atas izin penelitian yang diberikan;
9. Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M. T. selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA
Unila yang telah memberikan izin penelitian;
10. Prof. Yandri, M. Si., Prof. Tati Suhartati, M. Si., serta dosen-dosen Kimia
FMIPA Unila yang tak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas
kasih sayang dan bimbingannya dalam mengajar sehingga Penulis dapat
menyelesaikan waktu studi tepat waktu;
11. Pak Dicky Hidayat, M. Sc. sudah lama saya menunggu waktu yang paling
tepat untuk mengucapkan terima kasih yang setulusnya karena Bapak adalah
dosen pertama yang memberi Saya semangat dan meningkatkan rasa percaya
diri Saya, yaitu pada acara pembentukan karakter (MEKAR) indoor tahun
2012 silam;
iii
12. Keluarga besar Pak De Kyai Sami’un di Way Jepara dan Pak De Kyai Toyi di
Kepulauan Riau serta nenekku, Tumisih, tak terkira harus seberapa banyak
Penulis mengucapkan terima kasih atas do’a dan nasihatnya sehingga Penulis
menyelesaikan perkuliahan dengan baik;
13. Mbok De Sri dan Pak De Yahya sekeluarga atas do’a dan semangatnya;
14. Untuk sahabat-sahabat tersayangku yang bersatu sejak SMA, Ayu Ria
Windhari yang lagi sibuk modelling, Mega Pristiani yang sedang melakukan
tugas di Negeri Sakura, Fitri Marthasari yang lagi sibuk dengan tugas-tugas
kampusnya, dan Isroviatul Kiromah (alm) yang bijaksana, juga sahabatsahabat tersayangku dari MTs, Siti Muthosidah, Khusnul Khotimah, dan
Nikmatul Hasanah terima kasih atas kebersamaan dan kehebohannya selama
ini. We are best friends forever and forever;
15. Untuk roommate, Ismi yang tiada henti berbuat konyol bareng hehe. Juga
Sinta (think) yang selalu dibully; haha. Tak lupa untuk Vina dan Irna atas
kekompakkannya di kos-an;
16. Rekan-rekan penelitian yang tergabung dalam Sutopo Hadi’s Research Group
yaitu Kamto, Jean, dan Adi atas semua bantuan dan kerjasama yang telah
diberikan. Special for My Best Partner, Sukamto terima kasih telah berjuang
bareng hingga ujung, kapan dan dimana pun pasti kita tak akan pernah lupa
gimana rempongnya ngurus berkas k*m**e yang rasanya kayak nano-nano
juga semua gonjang-ganjing dan hiruk-pikuknya. Akhirnya kita bisa
melewatinya meski nyesekk banget emang Suk -_-. Bubund Hapin atas arahan
dan bimbingannya. Juga Ambalika, Febri, Della, Kartika, dan Nova atas
semangat dan dukungan yang diberikan;
iv
17. Intan Mailani dan Ulfatun Nurun yang setia mendengar curhatan-curhatanku.
Membuatku merasa nyaman sehingga mengurangi beban di kepala. Thanks a
lot;
18. Dedew, Jeje, Meta, Wiwin, Imah, Uwai, Kamto, Ismi, Elsa, Susi, Indah,
Febita, Ajeng, Welda, Tri, Rifki, Imani, Didi, Ani, Deni, E, H, F, F, dan T
yang telah menciptakan pelangi dan monochrom di hidupku. Wkwkwkwk
alloy;
19. Rekan-rekan se-angkatan Kimia 2012, yaitu Adi Setiawan (Adi Bushk),
Aditian Sulung S (Adit), Agus Ardiansyah (Adam), Ajeng Wulandari (Ajeng),
Ana Maria Kristiani (Ana), Apri Welda (Welda), Arif Nurhidayat (Arep),
Arya Rifansyah (Arya), Atma Istanami (Atma), Ayu Imani (Ayu-I), Ayu
Setianingrum (Ningrum), Deborah Jovita (Debi), Derry Vardella (Derry),
Dewi Aniatul Fatimah (Dedew), Diani Iska Miranti (Didi), Dwi Anggraini
(Dudung), Edi Suryadi (Edi), Eka Hurwaningsih (Eka), Elsa Zulha (Elsa),
Erlita Aisyah (Lita), Febita Glyssenda (Febita), Feby Rinaldo Pratama
Kusuma (Febi), Fenti Visiamah (Pentol), Ferdinand Haryanto Simangunsong
(Dinand), Fifi Adriyanthi (Fifi), Handri Sanjaya, Hiqi Alim, Indah Wahyu
Purnamasari (Indah), Indry Yani Saney (Indry), Intan Mailani (Lele), Ismi
Khomsiah (Simon), Jean Pitaloka (Jeje), Jenny Jessica Sidabalok, Khoirul
Anwar (Anwer), Maria Ulfa (Maul), Meta Fosfi Berliyana (Memet), M. Rizal
Robbani (Rizal), Nila Amalin Nabilah (Nila), Putri Ramadhona (Dona),
Radius Uly Artha (Abi), Riandra Pratama Usman (Riandra), Rifki Husnul
Khuluk (Ripki), Rizal Rio Saputra (Rio), Rizki Putriyana (Putri), Ruliana Juni
Anita (Ruli), Ruwaidah Muliana (Uwai), Siti Aisah (Ais), Siti Nur Halimah
v
(Imah), Sofian Sumilat Rizki (Ncop), Sukamto (Soek), Susy Isnaini Hasanah
(d’ Cuci), Suwarda Dua Imatu Dela (Dela), Syathira Assegaf (Tira), Tazkiya
Nurul (Taskia), Tiand Reno (Reno), Tiara Dewi Astuti (Tiara), Tiurma Debora
Simatupang (Abang Debo), Tri Marital (Tri’), Ulfatun Nurun (Upeh), Wiwin
Esty Sarwita (Wowon), Yepi Triapriani (Yepi), Yunsi`U Nasy`Ah (Yunsi),
dan Zubaidi (Ubai) sebagai keluarga ke dua. Semoga tali silaturrahmi kita
tetap erat dan tak akan pernah putus;
20. Temen KKN ku, Mutia Prima Nirmala (Mutia), Nafilata Primadia (Nafi), M.
Haniefan Muslim (Hanif), M. Derry Dhanovan (Derry), Nike H.J Sinaga
(Nike), dan M. Febry Romadhon (Pepi) atas semangat yang diberikan.
Semoga tali silaturrahmi kita tetap erat;
21. Untuk suami ku kelak yang sekarang identitasnya masih dirahasiakan olehNya; Hihihi
22. Untuk Imah, Dwi A, Adi, dan Fentri atas bantuannya. Maaf yaa sering
ngerepotin. hehe;
23. Mbak Liza, Pak Gani, Mas Udin, Mbak Putri, Mbak Wid, Mbak Iin, para
pegawai di UPT Bahasa, dan seluruh laboran serta staf Universitas Lampung
yang telah membantu mempermudah pengurusan berkas dan atau izin
penelitian dalam laboratorium;
24. Kimia 2013 yang tak dapat disebutkan satu per satu serta Kimia 2014, dan
2015 atas semangat dan dukungannya;
25. Terima kasih banyak untuk Dewi AF atas jasa printer-nya. hehe. Semoga
ALLAH SWT membalas kebaikanmu. amiin.
Serta terima kasih untuk
seluruh pihak yang membantu proses penyelesaian penulisan skripsi ini.
vi
Semoga semua bantuan dan jasa yang telah diberikan kepada Penulis menambah
catatan amal kebaikan dari ALLAH SWT.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak kekurangan. Oleh
karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun Penulis harapkan untuk
perbaikan penulisan di masa mendatang. Penulis berharap penelitian ini akan
bermanfaat bagi penelitian dan pengembangan senyawa organotimah.
Bandarlampung, April 2016
Penulis,
Murni Fitria
vi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
I. PENDAHULUAN .....................................................................................
1
A. Latar Belakang ......................................................................................
B. Tujuan Penelitian ...................................................................................
C. Manfaat Penelitian .................................................................................
1
6
6
II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................
7
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
J.
K.
L.
M.
N.
O.
Timah ...................................................................................................
Organologam ........................................................................................
Organotimah ........................................................................................
Turunan Organotimah ..........................................................................
1. Senyawa organotimah halida ...........................................................
2. Senyawa organotimah hidroksida dan oksida ..................................
3. Senyawa organotimah karboksilat ...................................................
Sintesis Senyawa Organotimah............................................................
Sifat Kimia Organotimah .....................................................................
Struktur Organotimah ..........................................................................
Aplikasi Organotimah ..........................................................................
Toksisitas Organotimah .......................................................................
Asam 2-hidroksibenzoat ......................................................................
Asam 4-hidroksibenzoat ......................................................................
Baja Lunak ...........................................................................................
Korosi ...................................................................................................
Proses Korosi .......................................................................................
1. Proses korosi kering (dry corrosion) .............................................
2. Proses korosi basah (wet corrosion) ..............................................
Faktor-faktor penyebab korosi .............................................................
1. Atmosfer atau udara .......................................................................
7
8
10
11
11
12
13
14
13
15
15
16
17
18
18
20
21
21
22
23
23
viii
2. Air ..................................................................................................
3. Tanah .............................................................................................
4. Zat-zat kimia ..................................................................................
P. Bentuk-bentuk korosi ...........................................................................
1. Korosi merata (uniform corrosion) ................................................
2. Korosi galvanik (galvanic corrosion) ............................................
3. Korosi celah (crevice corrosion)....................................................
4. Korosi sumuran (pitting corrosion) ...............................................
5. Korosi batas butir (interglanular corrosion) .................................
6. Korosi kavitasi ..............................................................................
7. Korosi erosi (erosion corrosion) ....................................................
8. Korosi regangan (stress corrosion) ................................................
Q. Dampak Korosi .................................................................................
R. Inhibitor Korosi .................................................................................
1. Inhibitor anodik ...........................................................................
2. Inhibitor katodik ..........................................................................
S. Teknik Menganalisis Penghambatan ..................................................
T. Mekanisme Inhibisi ............................................................................
1. Penghambatan melalui adsorpsi ..................................................
2. Penghambatan melalui pengendapan oleh senyawa ...................
U. Metode Analisis Korosi ....................................................................
V. Analisis Senyawa Organotimah ........................................................
1. Spektrofotometer IR ....................................................................
2. Analisis spektroskopi UV-Vis ....................................................
3. Analisis unsur dengan menggunakan microelemental
analyzer ......................................................................................
4. Integrated Potentiostat System ...................................................
23
24
24
24
25
26
26
26
27
27
27
27
28
28
29
30
31
31
31
32
33
34
35
36
37
38
III. METODE PENELITIAN .....................................................................
41
A. Waktu dan Tempat Penelitian ...........................................................
B. Alat dan Bahan ..................................................................................
C. Cara Kerja .........................................................................................
1. Sintesis trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat...............................
2. Sintesis trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat...............................
3. Preparasi baja lunak ....................................................................
4. Pembuatan medium korosif ........................................................
5. Pembuatan larutan inhibitor ........................................................
6. Pengaturan pemindaian dengan potensiostat ..............................
7. Pengujian antikorosi ....................................................................
8. Analisis data ................................................................................
9. Analisis kualitatif korosi .............................................................
41
41
42
42
43
43
43
44
44
45
46
47
ix
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................
A. Sintesis Senyawa Trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat
[(C6H5)3SnOCO(C6H4OH)] ..............................................................
B. Karakterisasi Asam hidroksibenzoat, Trifeniltimah(IV)
hidroksida, dan Trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..........................
1. Karakterisasi menggunakan Spektrofotometer UV-Vis..............
2. Karakterisasi menggunakan Spektrofotometer IR ......................
a. Asam 2-hidroksibenzoat .........................................................
b. Asam 4-hidroksibenzoat .........................................................
c. Trifeniltimah(IV) hidroksida dan trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat .......................................................................
3. Analisis unsur menggunakan microelemental analyzer ..............
C. Preparasi Baja Lunak ........................................................................
D. Pengujian Aktivitas Antikorosi ........................................................
1. Ligan asam hidroksibenzoat ........................................................
2. Pengujian antikorosi senyawa trifenitimah(IV) hidroksida ........
3. Pengujian aktivitas antikorosi senyawa trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat ...........................................................................
E. Analisis Kualitatif Permukaan Baja .................................................
F. Mekanisme Penghambatan Korosi Senyawa Trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat .................................................................................
48
48
54
54
55
55
56
57
60
61
63
63
67
69
73
75
V. SIMPULAN DAN SARAN ....................................................................
83
A. Simpulan .............................................................................................
B. Saran ...................................................................................................
83
84
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
85
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Efisiensi inhibisi organotimah(IV) karboksilat dalam DMSO-HCl .........
16
2. Persen unsur-unsur kimia pada baja lunak HRP .......................................
20
3. Serapan inframerah gugus fungsional senyawa organik
dan ikatan karbon-timah ............................................................................
35
4. Data komposisi unsur (%) C dan H teoritis ..............................................
38
5. Bilangan gelombang untuk gugus-gugus fungsi yang terdapat dalam
senyawa ligan, hidroksida timah, dan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..
60
6. Data mikroanalisis unsur senyawa antara dan hasil sintesis ......................
61
7. Efisiensi inhibisi asam hidroksibenzoat .....................................................
66
8. Persen inhibisi senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida dalam DMSOHCl .............................................................................................................
68
9. Perbandingan efisiensi inhibisi senyawa trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat ..........................................................................................
71
10. Data kerapatan arus korosi dan arus korosi untuk seluruh pemindaian................
101
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Skema reaksi sintesis senyawa organotimah .............................................
14
2. Struktur asam 2-hidroksibenzoat................................................................
17
3. Struktur asam 4-hidroksibenzoat................................................................
18
4. Hot Roller Plate atau HRP .........................................................................
20
5. Ilustrasi mekanisme korosi kering .............................................................
21
6. Proses korosi basah dengan dua elektroda .................................................
22
7. Mekanisme penghambatan inhibitor anodik ..............................................
29
8. Efek penghambatan inhibitor katodik ........................................................
30
9. Grafik hasil pemindaian laju korosi menggunakan voltammogram .........
38
10. ER466 Integrated Potentiostat System eDAQ ...........................................
39
11. Skema kerja potensiostat ............................................................................
40
12. Pengaturan pemindaian katoda dan anoda .................................................
45
13. Rangkaian peralatan sintesis senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat
dan produk hasil sintesis dalam botol vial sebelum pengeringan ..............
49
14. Reaksi sintesis senyawa trifeniltmah(IV) hidroksibenzoat .......................
50
15. Morfologi senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat hasil sintesis .........
52
16. Orbital pada Sn dan Sn4+ ............................................................................
52
17. Pembelahan (splitting) orbital d pada Sn4+ ................................................
53
xii
18. Spektrum UV senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ........................
54
19. Spektrum IR asam 2-hidroksibenzoat ........................................................
56
20. Spektrum IR asam 4-hidroksibenzoat ........................................................
57
21. Perbandingan spektrum IR trifeniltimah(IV) hidroksida dan
trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..............................................................
58
22. Permukaan baja sebelum dan setelah diamplas ........................................
62
23. Hasil pemindaian asam 2-hidroksibenzoat pada medium DMSO-HCl .....
64
24. Hasil pemindaian asam 4-hidroksibenzoat pada medium DMSO-HCl .....
65
25. Hasil pemindain senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida dalam medium
DMSO-HCl ................................................................................................
67
26. Hasil pemindaian senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dalam
medium DMSO-HCl ..................................................................................
69
27. Hasil pemindaian senyawa trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
dalam medium DMSO-HCl .......................................................................
70
28. Perbandingan efisiensi inhibisi asam hidroksibenzoat, hidroksida timah
dan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat........................................................
73
29. Baja setelah perendaman selama 45 hari dan >50 hari dalam medium
korosif dengan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat .....................................
74
30. Hasil analisis kualitatif permukaan baja tanpa dan dengan inhibitor
menggunakan mikroskop ...........................................................................
75
31. Kurva polarisasi anodik dan katodik senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat .......................................................................................
76
32. Kurva polarisasi anodik dan katodik senyawa trifeniltimah(IV)
4-hidroksibenzoat .......................................................................................
76
33. Kurva polarisasi adanya inhibitor anodik dan katodik ...............................
77
34. Skema proses korosi baja lunak dalam larutan asam .................................
79
35. Ilustrasi mekanisme penghambatan korosi senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat melalui gaya Van der Walls .........................................
81
36. Luas permukaan baja.................................................................................. 100
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Baja ringan secara luas dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi karena
kekuatannya, harga yang rendah, keuletannya, dan kemampuan dilas (Lampman
et al., 1990). Ada banyak industri yang membutuhkan kekuatan tinggi seperti
dalam tubuh mobil, kapal, alat kelengkapan jaringan transmisi listrik dan berbagai
hal mengenai konstruksi (De et al., 1999). Akan tetapi, baja lunak rentan
terserang korosi.
Baja mengalami korosi jika kontak langsung dengan udara atau berada dalam
lingkungan yang korosif. Korosi pada permukaan baja dipengaruhi oleh kadar
kelembaban udara di sekelilingnya. Jika kelembaban udara kurang dari 70% pada
permukaan baja tidak akan terjadi korosi, keadaan seperti ini terdapat pada
lingkungan di dalam bangunan gedung (Das, 2012). Lingkungan yang korosif
merupakan lingkungan yang memudahkan berlangsungnya proses korosi, seperti
lingkungan yang mengandung asam atau mengandung garam tinggi.
Indonesia merupakan negara yang memiliki lingkungan korosif dengan tingkat
yang tinggi sebab beriklim tropis yang memiliki curah hujan dengan kandungan
klorida yang sangat tinggi.
2
Menurut Fontana (1986), korosi adalah suatu peristiwa kerusakan atau penurunan
kualitas suatu bahan logam yang disebabkan oleh reaksi logam dengan lingkungan
yang terjadi secara elektrokimia. Korosi juga dapat diartikan sebagai degradasi
atau penurunan mutu logam akibat reaksi kimia suatu logam dengan
lingkungannya. Korosi akan mengurangi kekuatan struktur bangunan terutama
yang berbahan dasar baja seperti pada gedung-gedung perindustrian dan jembatan.
Dampak yang dapat ditimbulkan akibat kerusakan oleh korosi akan sangat besar
pengaruhnya terhadap kehidupan manusia, antara lain dari segi ekonomi dan
lingkungan. Dari segi ekonomi misalnya tingginya biaya perawatan, kerugian
produksi pada suatu industri akibat adanya pekerjaan yang terhenti pada waktu
perbaikan bahan yang terserang korosi, dan dari segi lingkungan misalnya adanya
proses pengkaratan besi yang berasal dari berbagai konstruksi yang dapat
mencemarkan lingkungan (Trethew and Chamberlein, 1991). Selain itu, kerugian
yang akan dialami dengan adanya korosi meliputi penurunan kekuatan material,
penipisan, retak dan pitting, kebocoran fluida, penurunan sifat permukaan
material, serta penurunan mutu dan hasil produksi (Sidiq, 2013).
Beberapa cara yang dapat memperlambat laju reaksi korosi antara lain dengan
cara pelapisan permukaan logam agar terpisah dari medium korosif, membuat
paduan logam yang cocok sehingga tahan korosi, dan dengan penambahan zat
tertentu yang berfungsi sebagai inhibitor korosi (Haryono dkk., 2010).
Meskipun ada banyak pilihan untuk mengendalikan korosi logam, penggunaan
inhibitor merupakan salah satu metode terbaik untuk melindungi logam terhadap
korosi (Ita, 2004; Odoemelam dan Eddy, 2008). Pencegahan korosi dengan cara
3
pelapisan permukaan logam agar terpisah dari medium korosif (pengecatan)
bukan merupakan cara yang efisien dari segi waktu sebab cat merupakan lapisan
pelindung yang rentan mengalami kerusakan oleh temperatur tinggi. Oleh karena
itu, cat hanya digunakan pada temperatur yang lebih rendah dari titik didih air
(Das, 2012). Selain itu, jika cat tergores, berlubang, atau penyok dan
memperlihatkan sedikit saja bagian logamnya, karat akan terbentuk di bawah
lapisan cat (Chang, 2005). Dengan demikian, penggunaan cat bukan merupakan
cara yang efisien dari segi waktu sebab cat juga mudah mengalami pengelupasan
sehingga logam akan lebih mudah terserang korosi. Membuat paduan logam yang
cocok untuk mencegah korosi juga bukan langkah yang efisien dari segi biaya.
Jenis logam yang banyak digunakan sebagai paduan (campuran) untuk baja
adalah: Krom (Cr), Tembaga (Cu), Nikel (Ni), Vanadium (V), Molibdenum
(Mo), dan Titanium (Ti). Penggunaan baja paduan (alloy steel) yang sangat
mahal, tergantung dari keadaan lingkungan serta biaya yang disediakan. Jenis
baja ini hanya layak pada pemakaian di tempat yang suhunya sangat tinggi atau di
lingkungan yang sangat korosif (Das, 2012).
Perkembangan penelitian mengenai senyawa organotimah di berbagai negara
sangatlah pesat. Penelitian terbaru menyebutkan bahwa senyawa organotimah
memiliki aktivitas penghambat/inhibitor korosi atau dikenal sebagai antikorosi
(Rastogi et al., 2005; Singh et al., 2010; Rastogi et al., 2011; Altamirano et al.,
2013; Hadi et al., 2015). Inhibitor korosi organotimah menawarkan metode yang
sangat baik untuk melindungi berbagai objek materi terhadap efek agresif
lingkungan yang tidak bersahabat, tanpa keterbatasan dalam hal bentuk atau
4
ukuran objek yang akan dilindungi. Perlindungan korosi yang ditawarkan berupa
penghambatan sebagian atau seluruh reaksi elektrokimia yang mengarah pada
degradasi unsur logam (Singh et al., 2010).
Pemilihan inhibitor korosi dapat didasarkan pada 3 kriteria berikut: (i) Mudah
disintesis dan mudah diperoleh (ii) Mengandung atom elektronegatif, seperti –N, O, -S atau awan elektron pada cincin aromatik yang memiliki rantai relatif
panjang (iii) Memiliki toksisitas yang sangat rendah. Beberapa senyawa
organotimah yaitu variasi senyawa trifeniltimah, di-n-butiltimah, organotimah
diester, garam organotimah dari mercapto-tersubstitusi asam karboksilat, stannous
tartrate, stannous gluconate dan lain-lain (Singh et al., 2010).
Senyawa trifeniltimah merupakan senyawa yang penggunaannya luas pada bidang
industri (Benabdellah et al., 2011). Senyawa tributiltimah dan trifeniltimah paling
sering digunakan sebagai inhibitor korosi. Penggunaan senyawa organotimah
tersebut didasarkan pada ketersediaannya yang melimpah di dunia (Singh et al.,
2010). Ketersediaan timah di Indonesia pun melimpah. Indonesia merupakan
salah satu negara pemasok timah di pasar internasional dengan pangsa pasar 40%
dari total produksi dunia (Bappebti, 2011). Jika ditinjau dari cadangan timah
dunia, Indonesia menempati urutan keempat setelah Cina, Bolivia, dan Peru.
Sedangkan jika ditinjau dari potensi ekspor, Indonesia menduduki peringkat
kedua terbesar setelah Cina sebagai penghasil timah (Nurtia, 2013).
Penelitian yang dilakukan oleh Singh et al (2010), menunjukkan bahwa senyawa
kompleks trifeniltimah memiliki efisiensi penghambatan korosi lebih tinggi
dibandingkan kompleks n-dibutil dengan ligan.
5
Pada penelitian sebelumnya, Karlina (2015) dan Aini (2015) melakukan penelitian
menggunakan variasi senyawa utama dan menunjukkan hasil bahwa efektivitas
inhibisi lebih tinggi pada trifeniltimah(IV) karboksilat dibandingkan
dibutiltimah(IV) karboksilat. Selain itu, berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan oleh Nurissalam (2015) telah diketahui bahwa gugus kloro posisi orto
pada substituen ligan asam benzoat diketahui memiliki efek penghambatan korosi
yang lebih baik dibandingkan posisi para. Pada ketiga penelitian tersebut
digunakan medium DMSO-HCl dan telah diketahui bahwa efektivitas inhibisi
tertinggi diperoleh pada penambahan inhibitor sebesar 100 mg/L.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, maka akan dilakukan uji aktivitas
antikorosi senyawa trifeniltimah(IV) karboksilat dengan variasi posisi substituen
hidroksi pada asam benzoat, yaitu posisi orto dan para. Pada penelitian ini
senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida direaksikan dengan asam 2-hidroksibenzoat
dan asam 4-hidroksibenzoat sebagai ligan sehingga dihasilkan senyawa
trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat.
Kemudian dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
spektrofotometer IR, dan microelemental analyzer. Kedua senyawa hasil sintesis
kemudian dilakukan uji aktivitas antikorosi pada pelat baja lunak tipe HRP (Hot
Roller Plate). Pengujian antikorosi dilakukan dalam medium korosif DMSO-HCl
dan pengukurannya dilakukan dengan metode polarisasi potensiodinamik
menggunakan instrumentasi EA410 Integrated Potentiostat System eDAQ.
Hasil pengujian yang diperoleh berupa kurva voltammogram, kemudian diolah
dengan metoda analisis Tafel untuk mendapatkan arus korosi, laju korosi, dan
6
nilai efesiensi inhibisi. Selain itu, analisis permukaan baja dengan mikroskop
juga dilakukan untuk melihat pengaruh proteksi senyawa inhibitor yang
dibandingkan dengan medium korosif tanpa inhibitor (Afriyani, 2014).
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mensintesis senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
2. Menganalisis terbentuknya senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
3. Menguji efektivitas antikorosi senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat
dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat pada pelat baja lunak tipe HRP
4. Mengetahui mekanisme penghambatan korosi senyawa trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat terhadap baja lunak.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat dilakukannya penelitian ini diantaranya memberikan kontribusi dalam
menangani masalah korosi di Indonesia, serta memberikan informasi mengenai
turunan senyawa organotimah(IV) karboksilat yang dapat digunakan sebagai
inhibitor korosi.
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Timah
Timah (Sn) merupakan unsur IV A dalam tabel periodik. Senyawaan timah
ditemukan di lingkungan dengan keadaan oksidasi +2 atau +4. Namun, bentuk
trivalen tidak stabil sehingga senyawa stannous (SnX2) yang berupa timah
bivalen, dan senyawa stannic (SnX4) yang berupa timah tetravalen merupakan dua
jenis utama timah. Anionik stannite dan stannate tidak larut dalam air dan stabil
sedangkan kationik Sn2+ dan Sn4 + stabil. Timah merupakan salah satu unsur yang
berlimpah pada kerak Bumi (Bakirdere, 2013).
Timah merupakan logam berwarna putih dan melebur pada suhu 232oC. Timah
larut dalam asam maupun basa, senyawa-senyawa oksidanya dengan asam atau
basa akan membentuk garam. Timah tidak reaktif terhadap oksigen bila dilapisi
oleh oksida film dan tidak reaktif terhadap air pada suhu biasa, tetapi akan
mempengaruhi kilauannya (Svehla, 1985). Terdapat beberapa jenis timah,
diantaranya timah
berwarna putih, dan timah α berwarna abu-abu (Jones and
Lappert, 1966). Timah α stabil di bawah suhu 1γ,β°C. Adapun bentuk ketiga
merupakan timah dan dikatakan stabil pada suhu lebih dari 161°C belum
dibuktikan (Smith, 1998).
8
Timah memainkan peran penuh dalam peningkatan aktivitas yang tinggi dalam
kimia organologam yang mulai dikenal pada tahun 1949 (Davies, 2004).
B. Organologam
Senyawa organologam merupakan senyawa yang setidaknya terdapat satu atom
karbon dari gugus organik yang berikatan langsung dengan atom logam. Senyawa
yang mengandung ikatan karbon dengan fosfor, arsen, silikon, ataupun boron
termasuk dalam katagori organologam, tetapi untuk senyawa yang mengandung
ikatan antara atom logam dengan oksigen, belerang, nitrogen, maupun dengan
suatu halogen tidak termasuk sebagai senyawa organologam. Sebagai contoh
suatu alkoksida seperti Ti(C3H7O)4 bukan termasuk senyawa organologam karena
gugus organiknya terikat pada Ti melalui atom oksigen. Sedangkan senyawa
(C6H5)Ti(OC3H7)3 adalah senyawa organologam karena terdapat satu ikatan
langsung antara karbon C dari gugus fenil dengan logam Ti. Berdasarkan bentuk
ikatan pada senyawa organologam, senyawa tersebut dapat dikatakan sebagai
jembatan antara kimia organik dan anorganik. Sifat senyawa organologam yang
umum ialah memiliki atom karbon yang lebih elektronegatif daripada kebanyakan
logamnya. Terdapat beberapa kecenderungan jenis-jenis ikatan yang terbentuk
pada senyawaan organologam (Cotton and Wilkinson, 2007):
a. Senyawaan ionik dari logam elektropositif
Senyawa organologam yang relatif sangat elektropositif umumnya bersifat
ionik, dan tidak larut dalam pelarut organik, serta sangat reaktif terhadap
udara dan air. Senyawa ini terbentuk bila suatu radikal pada logam terikat
9
pada logam dengan keelektropositifan yang sangat tinggi, misalnya logam
alkali atau alkali tanah.
b. Senyawaan organotimah yang memiliki ikatan σ (sigma)
Senyawa ini memiliki ikatan σ yang terbentuk antara gugus organik dan atom
logam dengan keelektropositifan rendah. Jenis ikatannya dapat digolongkan
sebagai ikatan kovalen (meskipun masih ada sifat ionik) dan sifat kimianya
ditentukan dari sifat kimia karbon yang disebabkan oleh beberapa faktor
berikut:
1. Kemungkinan penggunaan orbital d yang lebih tinggi, seperti pada SiR4
yang tidak tampak dalam CR4.
2. Kemampuan donor alkil atau aril dengan pasangan elektron menyendiri
seperti pada Pet3, Sme2 dan sebagainya.
3. Keasaman Lewis sehubungan dengan kulit valensi yang tidak penuh seperti
pada BR3 atau koordinasi tak jenuh seperti pada ZnR2.
4. Pengaruh perbedaan keelektronegatifan antara ikatan logam-karbon (M-C)
atau karbon-karbon (C-C).
c. Senyawaan organologam yang terikat secara nonklasik
Dalam banyak senyawaan organologam terdapat suatu jenis ikatan logam pada
karbon yang tidak dapat dijelaskan dalam bentuk ikatan ionik atau pasangan
elektron. Senyawa ini terbagi menjadi dua golongan:
1. Senyawa organologam yang memiliki gugus-gugus alkil berjembatan
2. Senyawa organologam yang terbentuk antara logam-logam transisi dengan
alkena, alkuna, benzena, dan sistem cincin lainnya seperti C5H5- .
10
Senyawa organologam dari golongan IV A relatif stabil dan memiliki reaktivitas
kimia yang relatif rendah karena memiliki hibridisasi sp3. Oleh karena itu,
tetrametiltimah tidak reaktif terhadap udara dan air, berbanding terbalik dengan
trimetilindium dan trimetilstibin. Tanda peningkatan stabilitas pada senyawa
R4Sn dibandingkan R2Sn juga ditunjukkan dengan adanya efek peningkatan oleh
hibridisasi (Gora, 2005).
C. Organotimah
Senyawa organotimah adalah senyawa yang memiliki paling sedikit satu ikatan
timah-karbon. Senyawa organotimah pertamakali dijelaskan pada tahun 1852
oleh Lowig (Bishop and Zuckerman, 1974). Senyawa organotimah telah dikenal
sejak tahun 1850. Aplikasi komersial organotimah sebagai PVC stabilizer
dikenalkan pada tahun 1940. Gugus organik yang paling umum berikatan dengan
timah adalah metil, butil, oktil, fenil, dan sikloheksil (Davies, 2004).
Senyawa organotimah tahan terhadap hidrolisis atau oksidasi pada kondisi normal
meskipun dibakar menjadi SnO2, CO2, dan H2O. Kemudahan putusnya ikatan SnC oleh halogen atau reagen lainnya bervariasi tergantung pada gugus organik
yang terikat pada timah dan urutannya meningkat dengan urutan sebagai berikut:
Bu (paling stabil) < Pr
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM MEDIUM DMSO-HCl
(Skripsi)
Oleh
MURNI FITRIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRACT
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF TRIPHENYLTIN(IV)
HYDROXYBENZOATE COMPOUNDS AS CORROSION INHIBITOR
FOR MILD STEEL IN DMSO-HCl
By
MURNI FITRIA
The synthesis of triphenyltin(IV) hydroxibenzoates were performed by reacting
ligands of 2-hydroxy and 4-hydroxibenzoic acid with triphenyltin(IV) hydroxide
in methanol solution. The percentage yiels of the compounds synthesized
triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate were
79,77 and 89,66%, respectively. These compounds were well characterized by
spectroscopy techniques of infra red (IR), ultraviolet (UV), as well as based on
microelemental analyzer.
The inhibition activity of triphenyltin(IV) 2hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate on mild steel corrosion
in DMSO-HCl were studied with potentiodynamic polarization method. The
results showed that the triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate and triphenyltin(IV) 4hydroxibenzoate act as good corrosion inhibitors for mild steel protection. The
high inhibition efficiency were attributed to the simple blocking effect by
adsorption of inhibitor molecules on the steel surface. The high percentage
efficiency inhibition (EI) values for the triphenyltin(IV) 2-hydroxibenzoate was
58,52 and triphenyltin(IV) 4-hydroxibenzoate was 61,72% at concentration of 100
ppm.
Keywords: triphenyltin(IV) hydroxibenzoate, potentiodynamic, corrosion.
ABSTRAK
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV)
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM DMSO-HCl
Oleh
MURNI FITRIA
Telah dilakukan sintesis senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat dengan
mereaksikan ligan 2-hidroksi dan 4-hidroksibenzoat dengan trifeniltimah(IV)
hidroksida dalam larutan metanol. Persen hasil sintesis senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat adalah 79,77 dan
89,66%. Senyawa tersebut dikarakterisasi menggunakan teknik spektroskopi infra
merah (IR), ultra ungu, dan analisis unsur. Besarnya inhibisi trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat pada korosi baja lunak
dalam DMSO-HCl dikaji dengan polarisasi potensiodinamik. Hal tersebut
menunjukkan bahwa senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat merupakan inhibitor korosi yang bagus untuk
perlindungan baja lunak. Tingginya efisiensi inhibisi berhubungan dengan efek
pengeblokan sederhana melalui adsorpsi molekul inhibitor pada permukaan baja
lunak. Nilai persen efisiensi inhibisi (EI) tertinggi senyawa trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat adalah 58,52 dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat adalah
61,72% pada konsentrasi 100 ppm.
Kata kunci: trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat, potensiodinamik, korosi.
SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA TRIFENILTIMAH(IV)
HIDROKSIBENZOAT SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA BAJA
LUNAK DALAM MEDIUM DMSO-HCl
Oleh
MURNI FITRIA
(Skripsi)
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA SAINS
Pada
Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Desa Wargomulyo, Kecamatan
Pardasuka yang berada dalam wilayah kekabupatenan
Pringsewu, Provinsi Lampung pada 16 Maret 1994
sebagai anak ke dua dari lima bersaudara pasangan
Bapak
Rizuman
dan
Ibu
Mahbubah.
Penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di Madrasah
Ibtidaiyah Al-Huda Wargomulyo pada tahun 2005.
Kemudian melanjutkan pendidikan ke Madrasah Tsanawiyah Nurul Iman
Sidodadi dan lulus pada tahun 2008.
Selanjutnya, Penulis diterima di SMA
Negeri 1 Ambarawa dan lulus pada tahun 2011. Pengalaman organisasi tingkat
SMA adalah sebagai sekertaris Ikatan Pecinta Bahasa Jepang (IchiBan) pada
tahun 2009, ketua Palang Merah Remaja (PMR) dan sekertaris Seni Teater
(Senter) pada tahun 2010.
Pada tahun 2012 Penulis diterima sebagai mahasiswi Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Lampung melalui jalur Penerimaan Mahasiswa Perluasan Akses
Pendidikan (PMPAP). Selama kuliah Penulis pernah mendapatkan beasiswa PPA
pada tahun 2013/2014 dan 2015/2016, juga beasiswa BBP-PPA pada tahun
2014/2015. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Dasar Jurusan
Budidaya Perairan angkatan 2014, Jurusan Agribisnis angkatan 2015, dan Jurusan
Kimia angkatan 2015. Penulis juga pernah menjadi asisten Praktikum Kimia
Anorganik II pada tahun 2015 dan Praktikum Anorganik I tahun 2016. Selama
menjadi mahasiswa Penulis aktif dalam organisasi sebagai Anggota Bidang Sains
dan Penalaran Ilmu Kimia (SPIK) tahun 2013-2015 dan Anggota Koperasi
Mahasiswa (KOPMA) pada tahun 2013-2014.
Penulis pernah mengikuti Pendidikan dan Pelatihan Dasar Perkoperasian
(DIKLATSARKOP) yang diselenggarakan oleh Koperasi Mahasiswa Universitas
Lampung tahun 2013 dan Pelatihan Keterampilan Dasar Laboratorium yang
diselenggarakan oleh UPT Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi
Universitas Lampung tahun 2015.
Selain itu, Penulis pernah mendapat dana
hibah program kreativitas mahasiswa (PKM) dari Dikti tahun 2014. Penulis juga
pernah menjadi finalis bidang kimia pada Olimpiade Nasional Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Perguruan Tinggi (ON-MIPA PT) Tingkat Nasional
Tahun 2015 yang diselenggarakan oleh Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Dikti).
“Nothing is Impossible”
Hidup adalah ujian, taqdir adalah menjalani
cobaan-cobaan, dan bersabar adalah tantangan
Murni Fitria
Persembahanku…
Dengan mengucap
Alhamdulillahirabbil’alamin kepada Allah SWT
Ku persembahkan karya kecilku ini
untuk
Bapak, Ibu, Kakak, dan Adik-adikku
yang tak pernah bosan
memberikan kasih sayang, do’a,
dan dukungan padaku
Almamater tercinta
Murni Fitria
i
SANWACANA
Segala puji dan syukur kepada ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat-Nya
sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sintesis dan
Karakterisasi Senyawa Trifeniltimah(IV) Hidroksibenzoat Sebagai Inhibitor
Korosi Pada Baja Lunak Dalam Medium DMSO-HCl”. Shalawat serta salam
Penulis haturkan kepada Nabi Agung Muhammad SAW yang kita nanti-nantikan
syafaatnya di yaumil qiyamah kelak. Aamiin.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tuaku Bapak Rizuman dan Ibu Mahbubah atas seluruh cinta,
kasih sayang, kesabaran, keikhlasan, do’a, perjuangan, dan dedikasi dalam
mendidikku, semoga Allah membalas dengan jannah-Nya, amiin Allahumma
amiin;
2. Mbakku, Nur Jannah serta adik-adikku, Nahrul Hidayat, Miftahul Hasanah,
dan Rahmat Wijaya atas kebersamaan dan kasih sayangnya sebagai saudara
kandung. Peluk dan cium untuk keponakanku tersayang, Sinatriya Alwi
Fathurrizky yang sangat menggemaskan;
3. Prof. Sutopo Hadi, M. Sc., Ph. D. selaku Pembimbing I penelitian yang
dengan sabar telah membimbing Penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan;
ii
4. Dr. Hardoko Insan Qudus, M. S. selaku Pembimbing II penelitian yang telah
membimbing Penulis dengan penuh kesabaran sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik;
5. Prof. Dr. Buhani, S. Pd., M. Si. selaku Pembahas dalam penelitian ini atas
bimbingan dan nasihat beliau sehingga skripsi ini dapat terselesaikan;
6. Bapak Sonny Widiarto, M. Sc. dan Dr. Raden Supriyanto, M. S. selaku
pembimbing akademik yang dengan bijaksana bersedia mendengarkan keluhkesah serta memberikan motivasi kepada Penulis;
7. Bapak Rudi T.M. Situmeang, Ph. D. selaku Kepala Laboratorium Kimia
Anorganik-Fisik yang telah memberikan izin penelitian;
8. Prof. Suharso, Ph. D. selaku dekan FMIPA Unila periode 2011-2016 dan Prof.
Warsito, S. Si., D.E.A., Ph. D. selaku dekan FMIPA Unila periode 2016-2021
atas izin penelitian yang diberikan;
9. Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M. T. selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA
Unila yang telah memberikan izin penelitian;
10. Prof. Yandri, M. Si., Prof. Tati Suhartati, M. Si., serta dosen-dosen Kimia
FMIPA Unila yang tak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih banyak atas
kasih sayang dan bimbingannya dalam mengajar sehingga Penulis dapat
menyelesaikan waktu studi tepat waktu;
11. Pak Dicky Hidayat, M. Sc. sudah lama saya menunggu waktu yang paling
tepat untuk mengucapkan terima kasih yang setulusnya karena Bapak adalah
dosen pertama yang memberi Saya semangat dan meningkatkan rasa percaya
diri Saya, yaitu pada acara pembentukan karakter (MEKAR) indoor tahun
2012 silam;
iii
12. Keluarga besar Pak De Kyai Sami’un di Way Jepara dan Pak De Kyai Toyi di
Kepulauan Riau serta nenekku, Tumisih, tak terkira harus seberapa banyak
Penulis mengucapkan terima kasih atas do’a dan nasihatnya sehingga Penulis
menyelesaikan perkuliahan dengan baik;
13. Mbok De Sri dan Pak De Yahya sekeluarga atas do’a dan semangatnya;
14. Untuk sahabat-sahabat tersayangku yang bersatu sejak SMA, Ayu Ria
Windhari yang lagi sibuk modelling, Mega Pristiani yang sedang melakukan
tugas di Negeri Sakura, Fitri Marthasari yang lagi sibuk dengan tugas-tugas
kampusnya, dan Isroviatul Kiromah (alm) yang bijaksana, juga sahabatsahabat tersayangku dari MTs, Siti Muthosidah, Khusnul Khotimah, dan
Nikmatul Hasanah terima kasih atas kebersamaan dan kehebohannya selama
ini. We are best friends forever and forever;
15. Untuk roommate, Ismi yang tiada henti berbuat konyol bareng hehe. Juga
Sinta (think) yang selalu dibully; haha. Tak lupa untuk Vina dan Irna atas
kekompakkannya di kos-an;
16. Rekan-rekan penelitian yang tergabung dalam Sutopo Hadi’s Research Group
yaitu Kamto, Jean, dan Adi atas semua bantuan dan kerjasama yang telah
diberikan. Special for My Best Partner, Sukamto terima kasih telah berjuang
bareng hingga ujung, kapan dan dimana pun pasti kita tak akan pernah lupa
gimana rempongnya ngurus berkas k*m**e yang rasanya kayak nano-nano
juga semua gonjang-ganjing dan hiruk-pikuknya. Akhirnya kita bisa
melewatinya meski nyesekk banget emang Suk -_-. Bubund Hapin atas arahan
dan bimbingannya. Juga Ambalika, Febri, Della, Kartika, dan Nova atas
semangat dan dukungan yang diberikan;
iv
17. Intan Mailani dan Ulfatun Nurun yang setia mendengar curhatan-curhatanku.
Membuatku merasa nyaman sehingga mengurangi beban di kepala. Thanks a
lot;
18. Dedew, Jeje, Meta, Wiwin, Imah, Uwai, Kamto, Ismi, Elsa, Susi, Indah,
Febita, Ajeng, Welda, Tri, Rifki, Imani, Didi, Ani, Deni, E, H, F, F, dan T
yang telah menciptakan pelangi dan monochrom di hidupku. Wkwkwkwk
alloy;
19. Rekan-rekan se-angkatan Kimia 2012, yaitu Adi Setiawan (Adi Bushk),
Aditian Sulung S (Adit), Agus Ardiansyah (Adam), Ajeng Wulandari (Ajeng),
Ana Maria Kristiani (Ana), Apri Welda (Welda), Arif Nurhidayat (Arep),
Arya Rifansyah (Arya), Atma Istanami (Atma), Ayu Imani (Ayu-I), Ayu
Setianingrum (Ningrum), Deborah Jovita (Debi), Derry Vardella (Derry),
Dewi Aniatul Fatimah (Dedew), Diani Iska Miranti (Didi), Dwi Anggraini
(Dudung), Edi Suryadi (Edi), Eka Hurwaningsih (Eka), Elsa Zulha (Elsa),
Erlita Aisyah (Lita), Febita Glyssenda (Febita), Feby Rinaldo Pratama
Kusuma (Febi), Fenti Visiamah (Pentol), Ferdinand Haryanto Simangunsong
(Dinand), Fifi Adriyanthi (Fifi), Handri Sanjaya, Hiqi Alim, Indah Wahyu
Purnamasari (Indah), Indry Yani Saney (Indry), Intan Mailani (Lele), Ismi
Khomsiah (Simon), Jean Pitaloka (Jeje), Jenny Jessica Sidabalok, Khoirul
Anwar (Anwer), Maria Ulfa (Maul), Meta Fosfi Berliyana (Memet), M. Rizal
Robbani (Rizal), Nila Amalin Nabilah (Nila), Putri Ramadhona (Dona),
Radius Uly Artha (Abi), Riandra Pratama Usman (Riandra), Rifki Husnul
Khuluk (Ripki), Rizal Rio Saputra (Rio), Rizki Putriyana (Putri), Ruliana Juni
Anita (Ruli), Ruwaidah Muliana (Uwai), Siti Aisah (Ais), Siti Nur Halimah
v
(Imah), Sofian Sumilat Rizki (Ncop), Sukamto (Soek), Susy Isnaini Hasanah
(d’ Cuci), Suwarda Dua Imatu Dela (Dela), Syathira Assegaf (Tira), Tazkiya
Nurul (Taskia), Tiand Reno (Reno), Tiara Dewi Astuti (Tiara), Tiurma Debora
Simatupang (Abang Debo), Tri Marital (Tri’), Ulfatun Nurun (Upeh), Wiwin
Esty Sarwita (Wowon), Yepi Triapriani (Yepi), Yunsi`U Nasy`Ah (Yunsi),
dan Zubaidi (Ubai) sebagai keluarga ke dua. Semoga tali silaturrahmi kita
tetap erat dan tak akan pernah putus;
20. Temen KKN ku, Mutia Prima Nirmala (Mutia), Nafilata Primadia (Nafi), M.
Haniefan Muslim (Hanif), M. Derry Dhanovan (Derry), Nike H.J Sinaga
(Nike), dan M. Febry Romadhon (Pepi) atas semangat yang diberikan.
Semoga tali silaturrahmi kita tetap erat;
21. Untuk suami ku kelak yang sekarang identitasnya masih dirahasiakan olehNya; Hihihi
22. Untuk Imah, Dwi A, Adi, dan Fentri atas bantuannya. Maaf yaa sering
ngerepotin. hehe;
23. Mbak Liza, Pak Gani, Mas Udin, Mbak Putri, Mbak Wid, Mbak Iin, para
pegawai di UPT Bahasa, dan seluruh laboran serta staf Universitas Lampung
yang telah membantu mempermudah pengurusan berkas dan atau izin
penelitian dalam laboratorium;
24. Kimia 2013 yang tak dapat disebutkan satu per satu serta Kimia 2014, dan
2015 atas semangat dan dukungannya;
25. Terima kasih banyak untuk Dewi AF atas jasa printer-nya. hehe. Semoga
ALLAH SWT membalas kebaikanmu. amiin.
Serta terima kasih untuk
seluruh pihak yang membantu proses penyelesaian penulisan skripsi ini.
vi
Semoga semua bantuan dan jasa yang telah diberikan kepada Penulis menambah
catatan amal kebaikan dari ALLAH SWT.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak kekurangan. Oleh
karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun Penulis harapkan untuk
perbaikan penulisan di masa mendatang. Penulis berharap penelitian ini akan
bermanfaat bagi penelitian dan pengembangan senyawa organotimah.
Bandarlampung, April 2016
Penulis,
Murni Fitria
vi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
I. PENDAHULUAN .....................................................................................
1
A. Latar Belakang ......................................................................................
B. Tujuan Penelitian ...................................................................................
C. Manfaat Penelitian .................................................................................
1
6
6
II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................
7
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
J.
K.
L.
M.
N.
O.
Timah ...................................................................................................
Organologam ........................................................................................
Organotimah ........................................................................................
Turunan Organotimah ..........................................................................
1. Senyawa organotimah halida ...........................................................
2. Senyawa organotimah hidroksida dan oksida ..................................
3. Senyawa organotimah karboksilat ...................................................
Sintesis Senyawa Organotimah............................................................
Sifat Kimia Organotimah .....................................................................
Struktur Organotimah ..........................................................................
Aplikasi Organotimah ..........................................................................
Toksisitas Organotimah .......................................................................
Asam 2-hidroksibenzoat ......................................................................
Asam 4-hidroksibenzoat ......................................................................
Baja Lunak ...........................................................................................
Korosi ...................................................................................................
Proses Korosi .......................................................................................
1. Proses korosi kering (dry corrosion) .............................................
2. Proses korosi basah (wet corrosion) ..............................................
Faktor-faktor penyebab korosi .............................................................
1. Atmosfer atau udara .......................................................................
7
8
10
11
11
12
13
14
13
15
15
16
17
18
18
20
21
21
22
23
23
viii
2. Air ..................................................................................................
3. Tanah .............................................................................................
4. Zat-zat kimia ..................................................................................
P. Bentuk-bentuk korosi ...........................................................................
1. Korosi merata (uniform corrosion) ................................................
2. Korosi galvanik (galvanic corrosion) ............................................
3. Korosi celah (crevice corrosion)....................................................
4. Korosi sumuran (pitting corrosion) ...............................................
5. Korosi batas butir (interglanular corrosion) .................................
6. Korosi kavitasi ..............................................................................
7. Korosi erosi (erosion corrosion) ....................................................
8. Korosi regangan (stress corrosion) ................................................
Q. Dampak Korosi .................................................................................
R. Inhibitor Korosi .................................................................................
1. Inhibitor anodik ...........................................................................
2. Inhibitor katodik ..........................................................................
S. Teknik Menganalisis Penghambatan ..................................................
T. Mekanisme Inhibisi ............................................................................
1. Penghambatan melalui adsorpsi ..................................................
2. Penghambatan melalui pengendapan oleh senyawa ...................
U. Metode Analisis Korosi ....................................................................
V. Analisis Senyawa Organotimah ........................................................
1. Spektrofotometer IR ....................................................................
2. Analisis spektroskopi UV-Vis ....................................................
3. Analisis unsur dengan menggunakan microelemental
analyzer ......................................................................................
4. Integrated Potentiostat System ...................................................
23
24
24
24
25
26
26
26
27
27
27
27
28
28
29
30
31
31
31
32
33
34
35
36
37
38
III. METODE PENELITIAN .....................................................................
41
A. Waktu dan Tempat Penelitian ...........................................................
B. Alat dan Bahan ..................................................................................
C. Cara Kerja .........................................................................................
1. Sintesis trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat...............................
2. Sintesis trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat...............................
3. Preparasi baja lunak ....................................................................
4. Pembuatan medium korosif ........................................................
5. Pembuatan larutan inhibitor ........................................................
6. Pengaturan pemindaian dengan potensiostat ..............................
7. Pengujian antikorosi ....................................................................
8. Analisis data ................................................................................
9. Analisis kualitatif korosi .............................................................
41
41
42
42
43
43
43
44
44
45
46
47
ix
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................
A. Sintesis Senyawa Trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat
[(C6H5)3SnOCO(C6H4OH)] ..............................................................
B. Karakterisasi Asam hidroksibenzoat, Trifeniltimah(IV)
hidroksida, dan Trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..........................
1. Karakterisasi menggunakan Spektrofotometer UV-Vis..............
2. Karakterisasi menggunakan Spektrofotometer IR ......................
a. Asam 2-hidroksibenzoat .........................................................
b. Asam 4-hidroksibenzoat .........................................................
c. Trifeniltimah(IV) hidroksida dan trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat .......................................................................
3. Analisis unsur menggunakan microelemental analyzer ..............
C. Preparasi Baja Lunak ........................................................................
D. Pengujian Aktivitas Antikorosi ........................................................
1. Ligan asam hidroksibenzoat ........................................................
2. Pengujian antikorosi senyawa trifenitimah(IV) hidroksida ........
3. Pengujian aktivitas antikorosi senyawa trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat ...........................................................................
E. Analisis Kualitatif Permukaan Baja .................................................
F. Mekanisme Penghambatan Korosi Senyawa Trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat .................................................................................
48
48
54
54
55
55
56
57
60
61
63
63
67
69
73
75
V. SIMPULAN DAN SARAN ....................................................................
83
A. Simpulan .............................................................................................
B. Saran ...................................................................................................
83
84
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
85
LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Efisiensi inhibisi organotimah(IV) karboksilat dalam DMSO-HCl .........
16
2. Persen unsur-unsur kimia pada baja lunak HRP .......................................
20
3. Serapan inframerah gugus fungsional senyawa organik
dan ikatan karbon-timah ............................................................................
35
4. Data komposisi unsur (%) C dan H teoritis ..............................................
38
5. Bilangan gelombang untuk gugus-gugus fungsi yang terdapat dalam
senyawa ligan, hidroksida timah, dan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..
60
6. Data mikroanalisis unsur senyawa antara dan hasil sintesis ......................
61
7. Efisiensi inhibisi asam hidroksibenzoat .....................................................
66
8. Persen inhibisi senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida dalam DMSOHCl .............................................................................................................
68
9. Perbandingan efisiensi inhibisi senyawa trifeniltimah(IV)
hidroksibenzoat ..........................................................................................
71
10. Data kerapatan arus korosi dan arus korosi untuk seluruh pemindaian................
101
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Skema reaksi sintesis senyawa organotimah .............................................
14
2. Struktur asam 2-hidroksibenzoat................................................................
17
3. Struktur asam 4-hidroksibenzoat................................................................
18
4. Hot Roller Plate atau HRP .........................................................................
20
5. Ilustrasi mekanisme korosi kering .............................................................
21
6. Proses korosi basah dengan dua elektroda .................................................
22
7. Mekanisme penghambatan inhibitor anodik ..............................................
29
8. Efek penghambatan inhibitor katodik ........................................................
30
9. Grafik hasil pemindaian laju korosi menggunakan voltammogram .........
38
10. ER466 Integrated Potentiostat System eDAQ ...........................................
39
11. Skema kerja potensiostat ............................................................................
40
12. Pengaturan pemindaian katoda dan anoda .................................................
45
13. Rangkaian peralatan sintesis senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat
dan produk hasil sintesis dalam botol vial sebelum pengeringan ..............
49
14. Reaksi sintesis senyawa trifeniltmah(IV) hidroksibenzoat .......................
50
15. Morfologi senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat hasil sintesis .........
52
16. Orbital pada Sn dan Sn4+ ............................................................................
52
17. Pembelahan (splitting) orbital d pada Sn4+ ................................................
53
xii
18. Spektrum UV senyawa trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ........................
54
19. Spektrum IR asam 2-hidroksibenzoat ........................................................
56
20. Spektrum IR asam 4-hidroksibenzoat ........................................................
57
21. Perbandingan spektrum IR trifeniltimah(IV) hidroksida dan
trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat ..............................................................
58
22. Permukaan baja sebelum dan setelah diamplas ........................................
62
23. Hasil pemindaian asam 2-hidroksibenzoat pada medium DMSO-HCl .....
64
24. Hasil pemindaian asam 4-hidroksibenzoat pada medium DMSO-HCl .....
65
25. Hasil pemindain senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida dalam medium
DMSO-HCl ................................................................................................
67
26. Hasil pemindaian senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dalam
medium DMSO-HCl ..................................................................................
69
27. Hasil pemindaian senyawa trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
dalam medium DMSO-HCl .......................................................................
70
28. Perbandingan efisiensi inhibisi asam hidroksibenzoat, hidroksida timah
dan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat........................................................
73
29. Baja setelah perendaman selama 45 hari dan >50 hari dalam medium
korosif dengan trifeniltimah(IV) hidroksibenzoat .....................................
74
30. Hasil analisis kualitatif permukaan baja tanpa dan dengan inhibitor
menggunakan mikroskop ...........................................................................
75
31. Kurva polarisasi anodik dan katodik senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat .......................................................................................
76
32. Kurva polarisasi anodik dan katodik senyawa trifeniltimah(IV)
4-hidroksibenzoat .......................................................................................
76
33. Kurva polarisasi adanya inhibitor anodik dan katodik ...............................
77
34. Skema proses korosi baja lunak dalam larutan asam .................................
79
35. Ilustrasi mekanisme penghambatan korosi senyawa trifeniltimah(IV)
2-hidroksibenzoat melalui gaya Van der Walls .........................................
81
36. Luas permukaan baja.................................................................................. 100
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Baja ringan secara luas dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi karena
kekuatannya, harga yang rendah, keuletannya, dan kemampuan dilas (Lampman
et al., 1990). Ada banyak industri yang membutuhkan kekuatan tinggi seperti
dalam tubuh mobil, kapal, alat kelengkapan jaringan transmisi listrik dan berbagai
hal mengenai konstruksi (De et al., 1999). Akan tetapi, baja lunak rentan
terserang korosi.
Baja mengalami korosi jika kontak langsung dengan udara atau berada dalam
lingkungan yang korosif. Korosi pada permukaan baja dipengaruhi oleh kadar
kelembaban udara di sekelilingnya. Jika kelembaban udara kurang dari 70% pada
permukaan baja tidak akan terjadi korosi, keadaan seperti ini terdapat pada
lingkungan di dalam bangunan gedung (Das, 2012). Lingkungan yang korosif
merupakan lingkungan yang memudahkan berlangsungnya proses korosi, seperti
lingkungan yang mengandung asam atau mengandung garam tinggi.
Indonesia merupakan negara yang memiliki lingkungan korosif dengan tingkat
yang tinggi sebab beriklim tropis yang memiliki curah hujan dengan kandungan
klorida yang sangat tinggi.
2
Menurut Fontana (1986), korosi adalah suatu peristiwa kerusakan atau penurunan
kualitas suatu bahan logam yang disebabkan oleh reaksi logam dengan lingkungan
yang terjadi secara elektrokimia. Korosi juga dapat diartikan sebagai degradasi
atau penurunan mutu logam akibat reaksi kimia suatu logam dengan
lingkungannya. Korosi akan mengurangi kekuatan struktur bangunan terutama
yang berbahan dasar baja seperti pada gedung-gedung perindustrian dan jembatan.
Dampak yang dapat ditimbulkan akibat kerusakan oleh korosi akan sangat besar
pengaruhnya terhadap kehidupan manusia, antara lain dari segi ekonomi dan
lingkungan. Dari segi ekonomi misalnya tingginya biaya perawatan, kerugian
produksi pada suatu industri akibat adanya pekerjaan yang terhenti pada waktu
perbaikan bahan yang terserang korosi, dan dari segi lingkungan misalnya adanya
proses pengkaratan besi yang berasal dari berbagai konstruksi yang dapat
mencemarkan lingkungan (Trethew and Chamberlein, 1991). Selain itu, kerugian
yang akan dialami dengan adanya korosi meliputi penurunan kekuatan material,
penipisan, retak dan pitting, kebocoran fluida, penurunan sifat permukaan
material, serta penurunan mutu dan hasil produksi (Sidiq, 2013).
Beberapa cara yang dapat memperlambat laju reaksi korosi antara lain dengan
cara pelapisan permukaan logam agar terpisah dari medium korosif, membuat
paduan logam yang cocok sehingga tahan korosi, dan dengan penambahan zat
tertentu yang berfungsi sebagai inhibitor korosi (Haryono dkk., 2010).
Meskipun ada banyak pilihan untuk mengendalikan korosi logam, penggunaan
inhibitor merupakan salah satu metode terbaik untuk melindungi logam terhadap
korosi (Ita, 2004; Odoemelam dan Eddy, 2008). Pencegahan korosi dengan cara
3
pelapisan permukaan logam agar terpisah dari medium korosif (pengecatan)
bukan merupakan cara yang efisien dari segi waktu sebab cat merupakan lapisan
pelindung yang rentan mengalami kerusakan oleh temperatur tinggi. Oleh karena
itu, cat hanya digunakan pada temperatur yang lebih rendah dari titik didih air
(Das, 2012). Selain itu, jika cat tergores, berlubang, atau penyok dan
memperlihatkan sedikit saja bagian logamnya, karat akan terbentuk di bawah
lapisan cat (Chang, 2005). Dengan demikian, penggunaan cat bukan merupakan
cara yang efisien dari segi waktu sebab cat juga mudah mengalami pengelupasan
sehingga logam akan lebih mudah terserang korosi. Membuat paduan logam yang
cocok untuk mencegah korosi juga bukan langkah yang efisien dari segi biaya.
Jenis logam yang banyak digunakan sebagai paduan (campuran) untuk baja
adalah: Krom (Cr), Tembaga (Cu), Nikel (Ni), Vanadium (V), Molibdenum
(Mo), dan Titanium (Ti). Penggunaan baja paduan (alloy steel) yang sangat
mahal, tergantung dari keadaan lingkungan serta biaya yang disediakan. Jenis
baja ini hanya layak pada pemakaian di tempat yang suhunya sangat tinggi atau di
lingkungan yang sangat korosif (Das, 2012).
Perkembangan penelitian mengenai senyawa organotimah di berbagai negara
sangatlah pesat. Penelitian terbaru menyebutkan bahwa senyawa organotimah
memiliki aktivitas penghambat/inhibitor korosi atau dikenal sebagai antikorosi
(Rastogi et al., 2005; Singh et al., 2010; Rastogi et al., 2011; Altamirano et al.,
2013; Hadi et al., 2015). Inhibitor korosi organotimah menawarkan metode yang
sangat baik untuk melindungi berbagai objek materi terhadap efek agresif
lingkungan yang tidak bersahabat, tanpa keterbatasan dalam hal bentuk atau
4
ukuran objek yang akan dilindungi. Perlindungan korosi yang ditawarkan berupa
penghambatan sebagian atau seluruh reaksi elektrokimia yang mengarah pada
degradasi unsur logam (Singh et al., 2010).
Pemilihan inhibitor korosi dapat didasarkan pada 3 kriteria berikut: (i) Mudah
disintesis dan mudah diperoleh (ii) Mengandung atom elektronegatif, seperti –N, O, -S atau awan elektron pada cincin aromatik yang memiliki rantai relatif
panjang (iii) Memiliki toksisitas yang sangat rendah. Beberapa senyawa
organotimah yaitu variasi senyawa trifeniltimah, di-n-butiltimah, organotimah
diester, garam organotimah dari mercapto-tersubstitusi asam karboksilat, stannous
tartrate, stannous gluconate dan lain-lain (Singh et al., 2010).
Senyawa trifeniltimah merupakan senyawa yang penggunaannya luas pada bidang
industri (Benabdellah et al., 2011). Senyawa tributiltimah dan trifeniltimah paling
sering digunakan sebagai inhibitor korosi. Penggunaan senyawa organotimah
tersebut didasarkan pada ketersediaannya yang melimpah di dunia (Singh et al.,
2010). Ketersediaan timah di Indonesia pun melimpah. Indonesia merupakan
salah satu negara pemasok timah di pasar internasional dengan pangsa pasar 40%
dari total produksi dunia (Bappebti, 2011). Jika ditinjau dari cadangan timah
dunia, Indonesia menempati urutan keempat setelah Cina, Bolivia, dan Peru.
Sedangkan jika ditinjau dari potensi ekspor, Indonesia menduduki peringkat
kedua terbesar setelah Cina sebagai penghasil timah (Nurtia, 2013).
Penelitian yang dilakukan oleh Singh et al (2010), menunjukkan bahwa senyawa
kompleks trifeniltimah memiliki efisiensi penghambatan korosi lebih tinggi
dibandingkan kompleks n-dibutil dengan ligan.
5
Pada penelitian sebelumnya, Karlina (2015) dan Aini (2015) melakukan penelitian
menggunakan variasi senyawa utama dan menunjukkan hasil bahwa efektivitas
inhibisi lebih tinggi pada trifeniltimah(IV) karboksilat dibandingkan
dibutiltimah(IV) karboksilat. Selain itu, berdasarkan penelitian yang telah
dilakukan oleh Nurissalam (2015) telah diketahui bahwa gugus kloro posisi orto
pada substituen ligan asam benzoat diketahui memiliki efek penghambatan korosi
yang lebih baik dibandingkan posisi para. Pada ketiga penelitian tersebut
digunakan medium DMSO-HCl dan telah diketahui bahwa efektivitas inhibisi
tertinggi diperoleh pada penambahan inhibitor sebesar 100 mg/L.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, maka akan dilakukan uji aktivitas
antikorosi senyawa trifeniltimah(IV) karboksilat dengan variasi posisi substituen
hidroksi pada asam benzoat, yaitu posisi orto dan para. Pada penelitian ini
senyawa trifeniltimah(IV) hidroksida direaksikan dengan asam 2-hidroksibenzoat
dan asam 4-hidroksibenzoat sebagai ligan sehingga dihasilkan senyawa
trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat.
Kemudian dikarakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis,
spektrofotometer IR, dan microelemental analyzer. Kedua senyawa hasil sintesis
kemudian dilakukan uji aktivitas antikorosi pada pelat baja lunak tipe HRP (Hot
Roller Plate). Pengujian antikorosi dilakukan dalam medium korosif DMSO-HCl
dan pengukurannya dilakukan dengan metode polarisasi potensiodinamik
menggunakan instrumentasi EA410 Integrated Potentiostat System eDAQ.
Hasil pengujian yang diperoleh berupa kurva voltammogram, kemudian diolah
dengan metoda analisis Tafel untuk mendapatkan arus korosi, laju korosi, dan
6
nilai efesiensi inhibisi. Selain itu, analisis permukaan baja dengan mikroskop
juga dilakukan untuk melihat pengaruh proteksi senyawa inhibitor yang
dibandingkan dengan medium korosif tanpa inhibitor (Afriyani, 2014).
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mensintesis senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
2. Menganalisis terbentuknya senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat dan
trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat
3. Menguji efektivitas antikorosi senyawa trifeniltimah(IV) 2-hidroksibenzoat
dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat pada pelat baja lunak tipe HRP
4. Mengetahui mekanisme penghambatan korosi senyawa trifeniltimah(IV) 2hidroksibenzoat dan trifeniltimah(IV) 4-hidroksibenzoat terhadap baja lunak.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat dilakukannya penelitian ini diantaranya memberikan kontribusi dalam
menangani masalah korosi di Indonesia, serta memberikan informasi mengenai
turunan senyawa organotimah(IV) karboksilat yang dapat digunakan sebagai
inhibitor korosi.
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Timah
Timah (Sn) merupakan unsur IV A dalam tabel periodik. Senyawaan timah
ditemukan di lingkungan dengan keadaan oksidasi +2 atau +4. Namun, bentuk
trivalen tidak stabil sehingga senyawa stannous (SnX2) yang berupa timah
bivalen, dan senyawa stannic (SnX4) yang berupa timah tetravalen merupakan dua
jenis utama timah. Anionik stannite dan stannate tidak larut dalam air dan stabil
sedangkan kationik Sn2+ dan Sn4 + stabil. Timah merupakan salah satu unsur yang
berlimpah pada kerak Bumi (Bakirdere, 2013).
Timah merupakan logam berwarna putih dan melebur pada suhu 232oC. Timah
larut dalam asam maupun basa, senyawa-senyawa oksidanya dengan asam atau
basa akan membentuk garam. Timah tidak reaktif terhadap oksigen bila dilapisi
oleh oksida film dan tidak reaktif terhadap air pada suhu biasa, tetapi akan
mempengaruhi kilauannya (Svehla, 1985). Terdapat beberapa jenis timah,
diantaranya timah
berwarna putih, dan timah α berwarna abu-abu (Jones and
Lappert, 1966). Timah α stabil di bawah suhu 1γ,β°C. Adapun bentuk ketiga
merupakan timah dan dikatakan stabil pada suhu lebih dari 161°C belum
dibuktikan (Smith, 1998).
8
Timah memainkan peran penuh dalam peningkatan aktivitas yang tinggi dalam
kimia organologam yang mulai dikenal pada tahun 1949 (Davies, 2004).
B. Organologam
Senyawa organologam merupakan senyawa yang setidaknya terdapat satu atom
karbon dari gugus organik yang berikatan langsung dengan atom logam. Senyawa
yang mengandung ikatan karbon dengan fosfor, arsen, silikon, ataupun boron
termasuk dalam katagori organologam, tetapi untuk senyawa yang mengandung
ikatan antara atom logam dengan oksigen, belerang, nitrogen, maupun dengan
suatu halogen tidak termasuk sebagai senyawa organologam. Sebagai contoh
suatu alkoksida seperti Ti(C3H7O)4 bukan termasuk senyawa organologam karena
gugus organiknya terikat pada Ti melalui atom oksigen. Sedangkan senyawa
(C6H5)Ti(OC3H7)3 adalah senyawa organologam karena terdapat satu ikatan
langsung antara karbon C dari gugus fenil dengan logam Ti. Berdasarkan bentuk
ikatan pada senyawa organologam, senyawa tersebut dapat dikatakan sebagai
jembatan antara kimia organik dan anorganik. Sifat senyawa organologam yang
umum ialah memiliki atom karbon yang lebih elektronegatif daripada kebanyakan
logamnya. Terdapat beberapa kecenderungan jenis-jenis ikatan yang terbentuk
pada senyawaan organologam (Cotton and Wilkinson, 2007):
a. Senyawaan ionik dari logam elektropositif
Senyawa organologam yang relatif sangat elektropositif umumnya bersifat
ionik, dan tidak larut dalam pelarut organik, serta sangat reaktif terhadap
udara dan air. Senyawa ini terbentuk bila suatu radikal pada logam terikat
9
pada logam dengan keelektropositifan yang sangat tinggi, misalnya logam
alkali atau alkali tanah.
b. Senyawaan organotimah yang memiliki ikatan σ (sigma)
Senyawa ini memiliki ikatan σ yang terbentuk antara gugus organik dan atom
logam dengan keelektropositifan rendah. Jenis ikatannya dapat digolongkan
sebagai ikatan kovalen (meskipun masih ada sifat ionik) dan sifat kimianya
ditentukan dari sifat kimia karbon yang disebabkan oleh beberapa faktor
berikut:
1. Kemungkinan penggunaan orbital d yang lebih tinggi, seperti pada SiR4
yang tidak tampak dalam CR4.
2. Kemampuan donor alkil atau aril dengan pasangan elektron menyendiri
seperti pada Pet3, Sme2 dan sebagainya.
3. Keasaman Lewis sehubungan dengan kulit valensi yang tidak penuh seperti
pada BR3 atau koordinasi tak jenuh seperti pada ZnR2.
4. Pengaruh perbedaan keelektronegatifan antara ikatan logam-karbon (M-C)
atau karbon-karbon (C-C).
c. Senyawaan organologam yang terikat secara nonklasik
Dalam banyak senyawaan organologam terdapat suatu jenis ikatan logam pada
karbon yang tidak dapat dijelaskan dalam bentuk ikatan ionik atau pasangan
elektron. Senyawa ini terbagi menjadi dua golongan:
1. Senyawa organologam yang memiliki gugus-gugus alkil berjembatan
2. Senyawa organologam yang terbentuk antara logam-logam transisi dengan
alkena, alkuna, benzena, dan sistem cincin lainnya seperti C5H5- .
10
Senyawa organologam dari golongan IV A relatif stabil dan memiliki reaktivitas
kimia yang relatif rendah karena memiliki hibridisasi sp3. Oleh karena itu,
tetrametiltimah tidak reaktif terhadap udara dan air, berbanding terbalik dengan
trimetilindium dan trimetilstibin. Tanda peningkatan stabilitas pada senyawa
R4Sn dibandingkan R2Sn juga ditunjukkan dengan adanya efek peningkatan oleh
hibridisasi (Gora, 2005).
C. Organotimah
Senyawa organotimah adalah senyawa yang memiliki paling sedikit satu ikatan
timah-karbon. Senyawa organotimah pertamakali dijelaskan pada tahun 1852
oleh Lowig (Bishop and Zuckerman, 1974). Senyawa organotimah telah dikenal
sejak tahun 1850. Aplikasi komersial organotimah sebagai PVC stabilizer
dikenalkan pada tahun 1940. Gugus organik yang paling umum berikatan dengan
timah adalah metil, butil, oktil, fenil, dan sikloheksil (Davies, 2004).
Senyawa organotimah tahan terhadap hidrolisis atau oksidasi pada kondisi normal
meskipun dibakar menjadi SnO2, CO2, dan H2O. Kemudahan putusnya ikatan SnC oleh halogen atau reagen lainnya bervariasi tergantung pada gugus organik
yang terikat pada timah dan urutannya meningkat dengan urutan sebagai berikut:
Bu (paling stabil) < Pr