Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
KINERJA INHIBITOR KOROSI
ZINK BIS(DISETILDITIOFOSFAT) TERHADAP LOGAM Cu
DENGAN TEKNIK POLARISASI POTENSIODINAMIK
DESI TRI PRATIWI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kinerja Inhibitor
Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam Cu dengan Teknik 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, Februari 2015
Desi Tri Pratiwi
NIM G44090066
ABSTRAK
DESI TRI PRATIWI. Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat)
terhadap Logam Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik. Dibimbing oleh
KOMAR SUTRIAH dan MOHAMMAD KHOTIB.
Zink dialkilditiofosfat (ZDTP) telah digunakan sebagai aditif pelumas
automotif dengan beberapa manfaat di antaranya sebagai antiaus, antioksidan, dan
inhibitor korosi. Senyawa ZDTP dengan alkil rantai panjang, memiliki kestabilan
termal yang tinggi dan memberikan kinerja inhibisi korosi yang lebih baik
dibandingkan dengan alkil rantai pendek dan bercabang. Rendemen sintesis Zink
bis(disetilditiofosfat) diperoleh sebesar 87%. Pengukuran aktivitas Zink
bis(disetilditiofosfat) dengan teknik polarisasi potensiodinamik menghasilkan
efisiensi inhibisi terhadap korosi sebesar 75% pada konsentrasi larutan sampel
3.0%, dengan perubahan laju korosi pada logam tembaga dari 17.20 mm/tahun ke
4.30 mm/tahun. Spontanitas korosi dihambat dengan adanya ZDTP16, ditunjukkan
oleh perubahan nilai energi bebas Gibbs dari 72.15 kJ mol-1 menjadi 87.53 kJ mol1
dan energi aktivasi naik dari 51.76 kJ mol-1 ke 71.60 kJ mol-1 yang menunjukkan
terjadinya penurunan laju reaksi korosi.
Kata kunci: efisiensi inhibisi, kinetika, laju korosi, termodinamika, zink
bis(disetilditiofosfat)
ABSTRACT
DESI TRI PRATIWI. The Performance of Zinc bis(dicetyldithiophosphates) on
Cu Metal using Potentiodynamic Polarization Technique. Supervised by KOMAR
SUTRIAH and MOHAMMAD KHOTIB.
Zinc dialkyldithiophophates (ZDTP) has been used as an automotive
lubricant additives with several benefits such as antiwear, antioxidant, and
corrosion inhibitors. ZDTP compound with long alkyl chains, has high thermal
stability and gives corrosion inhibition performance better than the short and
branched chains alkyl. The yield of synthesis Zinc bis(dicetyldithiophosphates)
obtained
by
87%.
The
measurement
of
activity
of
zinc
bis(dicetyldithiophosphates) using potentiodynamic polarization technique
produced corrosion inhibition efficiency of 75% at 3.0% concentration of the
sample solution, with change of corrosion rate on Cu metal from 17.20 mm/year
to 4.30 mm/year. The spontaneity corrosion inhibited by the presence of ZDTP16,
indicated by the change in Gibbs free energy value of 72.15 kJ mol-1 to 87.53 kJ
mol-1 and the activation energy increased from 51.76 kJ mol-1 to 71.60 kJ mol-1
which showed a decrease in the rate of corrosion reaction.
Keywords: corrosion rate, inhibition efficiency, kinetic, thermodynamic, zinc
bis(dicetyldithiophosphates)
KINERJA INHIBITOR KOROSI
ZINK BIS(DISETILDITIOFOSFAT) TERHADAP LOGAM Cu
DENGAN TEKNIK POLARISASI POTENSIODINAMIK
DESI TRI PRATIWI
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
2015
Judul Skripsi : Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap
Logam Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Nama
: Desi Tri Pratiwi
NIM
: G44090066
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 kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penulis melakukan penelitian
yang berjudul Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam
Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik pada bulan Maret sampai Agustus
2014
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr Komar Sutriah, MS
selaku pembimbing pertama dan Bapak Mohammad Khotib, SSi, MSi selaku
pembimbing kedua yang senantiasa memberikan arahan dan saran. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Denar Zuliandanu, rekan-rekan
angkatan Kimia 46 dan 47 yang telah membantu selama pengumpulan data.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga,
atas segala doa dan kasih sayangnya.
Meskipun penulis telah berupaya semaksimal mungkin, namun menyadari
sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini masih belum sempurna. Semoga karya ilmiah
ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Februari 2015
Desi Tri Pratiwi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
METODE ................................................................................................................ 2
Bahan dan Alat
2
Sintesis Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16)
2
(Dinoui et al. 2007)
2
Pemisahan Produk
2
Penentuan Kadar Zn dengan AAS
3
Pencirian Produk
3
Pengukuran dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
3
Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi
4
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 4
Sintesis Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat)
4
Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP16 Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik 6
Parameter Termodinamika Korosi
8
Parameter Kinetika Korosi
9
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................... 10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 10
DAFTAR TABEL
1 Hasil rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
2 Pengaruh konsentrasi ZDTP16 terhadap laju korosi tembaga dalam
larutan NaCl 1.0%
3 Parameter termodinamika inhibitor korosi ZDTP16
4 Pengaruh suhu terhadap arus korosi larutan dalam ZDTP16 pada
konsentrasi 1.0%
5
7
8
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Reaksi umum pembentukan ZDTP
Penampakan fisik senyawa ZDTP16
Spektrum inframerah ZDTP16
Hubungan konsentrasi larutan ZDTP16 terhadap efektivitas inhibisi
korosi
5 Kurva persamaan Arrhenius keadaan transisi
6 Kurva persamaan Arrhenius
5
5
6
8
9
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Diagram alir penelitian
Rangkaian alat sintesis dan elektrokimia
Perhitungan rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Penentuan kadar Zn
Perhitungan laju korosi
Perhitungan data polarisasi potensiodinamik pada berbagai suhu
Perhitungan parameter termodinamika dan kinetika inhibitor korosi
Zink bis(disetilditiofosfat)
8 Kurva polarisasi Zink bis(disetilditiofosfat)
12
13
14
15
16
17
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Selama beberapa dekade terakhir, fenomena korosi menjadi pusat perhatian
dunia. Efek yang ditimbulkan dari adanya proses korosi, menghasilkan banyak
kerugian beberapa diantaranya dari segi tingkat produktivitas, keamanan, dan
ekonomi. Alat-alat produksi berbahan dasar logam akan mengalami proses korosi
sehingga menurunkan kemampuan alat untuk melakukan proses produksi.
Berbagai infrastruktur akan mengalami proses oksidasi akibat kontak dengan air,
udara, dan suhu yang mempercepat terjadinya proses korosi sehingga
memperbesar tingkat kerusakan. Kerugian secara ekonomi yang dialami industri
dan pemerintah di Amerika Serikat, Australia, dan Jepang diperkirakan mencapai
3.1 % dari PDB untuk menanggulangi masalah ini (Revie dan Uhlig 2008).
Korosi adalah proses degradasi suatu material akibat reaksi elektrokimia
dengan lingkungannya. Fenomena ini membutuhkan upaya pencegahan awal
untuk memperkecil tingkat kerugian. Penambahan senyawa inhibitor merupakan
teknik pengendalian korosi yang mudah dan efektif sehingga banyak diaplikasikan
pada berbagai bidang industri. Senyawa inhibitor akan membentuk lapisan
pelindung pada permukaan logam yang dapat mengurangi tingkat oksidasi.
Dengan demikian, hadirnya senyawa inhibitor dapat meminimalisasi dampak
buruk yang ditimbulkan oleh korosi.
Selama lebih dari 50 tahun, senyawa ZDTP (Zink dialkilditiofosfat) telah
digunakan sebagai aditif pelumas automotif. Di samping itu, ZDTP juga bertindak
sebagai antiaus dan antioksidan. Namun ternyata, senyawa ini pun memiliki
fungsi sebagai inhibitor korosi (Rudnick 2009). Efektivitas senyawa inhibitor
dalam menginhibisi suatu korosi dapat ditentukan dari sifat fisikokimia. Rantai
alkil yang terkandung pada senyawa ZDTP mempengaruhi tingkat efektivitas
dalam menginhibisi korosi. Menurut Evstaf’ev et al. (2001), senyawa ZDTP
dengan rantai alkil panjang, memiliki kestabilan yang tinggi dan daya antioksidan
yang lebih baik dibanding rantai alkil yang pendek. Selain itu, struktur ZDTP
yang lebih teratur dan rapat akan memberikan kinerja inhibisi korosi yang lebih
baik dibandingkan dengan struktur yang lebih meruah dan bercabang (Peng et al.
2011).
Metode polarisasi potensiodinamik dengan ekstrapolasi Tafel merupakan
salah satu metode untuk mengukur aktivitas inhibitor korosi. Metode ini memiliki
beberapa keuntungan, diantaranya penentuan laju korosi yang singkat dan cepat,
mudah, murah, efektif serta memiliki sensitivitas tinggi. Pengukuran ini
menghasilkan data berupa potensial korosi (Ecorr), arus korosi (icorr), tetapan Tafel
anodik (βa), dan tetapan Tafel katodik (βc) (Perez 2004). Parameter
termodinamika dan kinetika digunakan dalam menentukan efektifitas inhibitor
korosi Zink bis(disetilditiofosfat). Menurut Rafiquee et al. (2008), parameter
termodinamika yang didapatkan melalui persamaan Arrhenius keadaan transisi,
menghasilkan data berupa perubahan entalpi (∆H*), perubahan entropi (∆S*) dan
perubahan energi bebas Gibbs (∆G*). Selain itu, kinetika korosi ditentukan dari
data energi aktivasi (Ea) melalui persamaan Arrhenius.
2
Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan menyintesis dan mengukur kinerja inhibitor korosi Zink
bis(disetilditiofosfat) terhadap logam Cu dalam medium NaCl dengan teknik
polarisasi potensiodinamik.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Terpadu IPB Baranangsiang pada
bulan Maret-Agustus 2014.
METODE
Bahan dan Alat
Alur penelitian yang tertera pada Lampiran 1, menampilkan tahapan sintesis
ZDTP16 hingga penentuan kinerja inhibitor korosi. Bahan-bahan yang diperlukan
adalah P2S5 (Merck), setil alkohol (Merck), n-heptana (BDH), ZnO (teknis),
HNO3 pekat, NaCl 1%, HCl 5%, HCl 25%, aseton, ampelas silikon karbida (SiC)
100 CW, dan plat tembaga (Cu). Alat yang digunakan yaitu neraca analitik, labu
didih, labu erlenmeyer 100 mL, pemanas, pengaduk magnetik, termometer,
potensiostat DY2300 yang dilengkapi program Echem versi 2.1, spektrofotometer
inframerah transformasi Fourier (FTIR) Prestige-21 Shimadzu, dan
spektrofotometer serapan atom (AAS) AA-6300 Shimadzu.
Sintesis Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16)
(Dinoui et al. 2007)
Pembuatan Zink bis(disetilditiofosfat) dilakukan dalam dua tahap. Tahap
pertama 0.036 mol P2S5 direaksikan dengan 0.144 mol setil alkohol dalam pelarut
n-heptana di dalam labu didih yang telah dihubungkan dengan alat penjerap H2S
pada suhu 90 °C di atas penangas air (Lampiran 2). Sintesis yang dilakukan
menghasilkan Asam Disetilditiofosfat (ADTP). Tahap kedua Asam
Disetilditiofosfat (ADTP) direaksikan dengan 0.036 mol ZnO tanpa pemanasan
dengan proses pengadukan.
Pemisahan Produk
Hasil sintesis yang diperoleh dicuci dengan 20 ml air dan diekstraksi
menggunakan 20 ml n-heptana. Ekstraksi tersebut menghasilkan tiga fase, yaitu
fase air, padat, dan minyak. Ketiga fase tersebut masing-masing dipisahkan, fase
3
padat yang diperoleh dicuci kembali dengan air dan n-heptana, kemudian
dipisahkan kembali. Pencucian dilakukan sebanyak 3 kali atau sampai fase air
berwarna jernih. Fase minyak yang didapat diuapkan pelarutnya dan ditimbang
bobotnya untuk memperoleh persen rendemen.
Penentuan Kadar Zn dengan AAS
Sebanyak 0.5 g sampel dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan
ditambahkan 10 mL HNO3 pekat dan 10 mL HCl 25%. Campuran tersebut
dipanaskan di atas penangas hingga terjadi perubahan warna dari kuning
kemerahan menjadi bening. Selanjutnya didinginkan dan disaring. Filtrat yang
dihasilkan, diencerkan sebanyak 1000 kali dalam labu erlenmeyer 100 mL dan
dianalisis dengan AAS.
Pencirian Produk
Sebanyak 0.001 g sampel Zink bis(disetilditiofosfat) dicampurkan dengan
0.1 g KBr dan digerus menggunakan mortar hingga homogen. Campuran KBrsampel dianalisis dengan spektrofotometer FTIR Prestige 21 Shimadzu pada
rentang bilangan gelombang 3500 - 500 cm-1.
Pengukuran dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Pengukuran kinerja inhibitor korosi dilakukan menggunakan alat
potensiostat DY2300 (Lampiran 2). Secara umum pengukuran dilakukan
berdasarkan sel elektrokimia yang terdiri dari tiga elektrode. Ketiga elektrode
tersebut adalah elektrode kerja tembaga (Cu), elektrode pembantu platina (Pt), dan
elektrode pembanding Ag/AgCl. Elektrode kerja yang telah dibersihkan dengan
HCl 5%, diampelas dengan silikon karbida (SiC) hingga halus, dan dicuci dengan
akuades serta aseton kemudian dicelupkan pada sampel ZDTP16 selama 15 detik.
Selanjutnya tiga elektrode dimasukkan ke dalam reservoir yang berisi larutan
NaCl 1% dan dihubungkan dengan potensiostat. Pengukuran dilakukan terhadap
larutan ZDTP dengan konsentrasi 0.5%, 1.0%, 2.0%, dan 3.0% pada rentang
potensial 60 sampai 120 mV untuk anode dan 60 sampai -50 mV untuk katode
dengan scan rate 0.25 mV/s. Hasil pengukuran diproses menggunakan program
Echem dengan ekstrapolasi Tafel dan Microsoft Excel. Data didapatkan berupa
kurva dengan informasi potensial korosi (Ecorr), tetapan Tafel anode (βa) dan
katode (βc), serta arus korosi (icorr) (Perez 2004).
Efisiensi inhibisi korosi ditentukan dengan membandingkan selisih
kerapatan arus korosi logam dalam larutan blanko dan sampel terhadap kerapatan
arus korosi logam dalam larutan blanko. Efisiensi inhibitor dapat diungkapkan
sebagai suatu ukuran untuk menunjukkan penurunan laju korosi sebagai berikut
(Kuznetsov 2002).
t
a
a
4
De ajat pe utupa pe mu aa (θ) dapat d tu
da a us
s pada
metode Tafel, seperti dinyatakan oleh persamaan berikut (Morad dan El-Dean
2006):
(
θ
t )
( a
)
Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi
Parameter termodinamika diperoleh dari persamaan Arrhenius keadaan
transisi (Rafiquee et al. 2008).
Dari plot ln icorr/T terhadap 1/T diperoleh
sebagai slope dan
intersept. Nilai
dihitung dengan menggunakan nilai
dan
diperoleh melalui persamaan:
sebagai
yang
Kinetika korosi diperoleh dari nilai energi aktivasi yang dihasilkan.
Berdasarkan persamaan Arrhenius, nilai energi aktivasi dapat ditentukan melalui
persamaan berikut:
(
)
icorr adalah kerapatan arus korosi, NAh adalah tetapan Planck molar (3.99 x
10 J S mol-1), A adalah faktor pre-eksponensial (tetapan Arrhenius), Ea adalah
energi pengaktifan (kJ mol-1), R adalah tetapan gas ideal (8.314 kJ mol-1K-1), dan
T adalah suhu (K).
-10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat)
Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) diperoleh dengan mencampurkan P2S5
dan setil alkohol dalam pelarut n-heptana yang selanjutnya ditambahkan ZnO.
Gambar 1 menampilkan secara umum tahap reaksi pembentukan ZDTP. Tahap 1,
alkohol direaksikan dengan P2S5 sehingga terbentuk intermediet ADTP yang
5
berlangsung secara eksotermik dengan produk samping H2S. Selanjutnya ADTP
yang diperoleh direaksikan dengan ZnO (Dinoui et al. 2007).
(ADTP)
(ZDTP)
Gambar 1 Reaksi umum pembentukan ZDTP
Tabel 1 menyajikan rendemen ZDTP16 dengan perhitungan yang tertera
pada Lampiran 3. Berdasarkan variasi waktu yang dilakukan dalam menyintesis
senyawa ZDTP16, sintesis yang dilakukan selama 6 jam pada tahap pertama dan
kedua menghasilkan rendemen sebesar 21.95% sedangkan waktu 12 jam pada
tahap pertama dan kedua rendemen yang diperoleh sebesar 87.17%. Hal ini
menunjukkan bahwa waktu sintesis mempengaruhi rendemen yang dihasilkan. Di
samping itu, hasil rendemen dipengaruhi oleh suhu yang digunakan selama proses
sintesis. Suhu 90 °C merupakan suhu optimum untuk terjadinya reaksi sintesis
ZDTP16. Menurut Becchi et al. (2001), jika suhu reaksi yang digunakan lebih dari
100 °C, maka produk akan mengalami dekomposisi sehingga rendemen yang
dihasilkan rendah. Wujud fisik senyawa inhibitor ZDTP16 tampak seperti bubur
yang kemungkinan dipengaruhi oleh panjangnya rantai alkohol (Gambar 2).
Tabel 1 Hasil rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Senyawa
ZDTP16
Waktu sintesis (jam)
Tahap 1
Tahap 2
6
6
12
12
Rendemen (%)
21.95
87.17
Gambar 2 Penampakan fisik senyawa ZDTP16
6
Analisis Kadar Zn dan Pencirian Senyawa ZDTP16
Penentuan kadar Zn pada senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) yang
dianalisis menggunakan AAS ditampilkan pada Lampiran 4. Penentuan persentase
kadar Zn dilakukan dua kali pengukuran. Pengukuran pertama didapatkan hasil
sebesar 3.81%, sedangkan hasil pengukuran kedua sebesar 4.05% dan 3.50%.
Hasil penentuan kadar Zn tersebut memiliki perbandingan yang berbeda dengan
kadar Zn teoritis. Hal ini dimungkinkan karena proses sintesis yang tidak
sempurna sehingga memperoleh kemurnian yang kurang baik.
Hadirnya gugus fungsi pada senyawa ZDTP16 dapat ditelusuri dengan
menggunakan FTIR. Gambar 3 menampilkan beberapa bilangan gelombang yang
diduga menunjukkan senyawa ini. Adanya intensitas serapan tajam pada bilangan
gelombang 1467.83 cm-1 dan 1377.17 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi –CH2tekuk dan –CH3 tekuk. Hilangnya pita pada bilangan gelombang 3500-3200 cm-1
menandakan alkohol telah bereaksi habis. Keberhasilan sintesis juga ditunjukkan
oleh adanya gugus P-S ulur dan P-O-C ulur masing-masing pada bilangan
gelombang 650-540 cm-1 dan 1000-980 cm-1 (Pavia et al 2001). Sementara gugus
Zn-S dengan bilangan gelombang 400-300 cm-1 tidak diukur.
b
d
a
c
Keterangan gambar: a. –CH2- tekuk, b. –CH3 tekuk, c. P-S ulur, d. P-O-C ulur
Gambar 3 Spektrum inframerah ZDTP16
Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP16 Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik
Pengaruh senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) dalam menginhibisi korosi
dapat diukur dengan metode polarisasi potensiodinamik. Pada metode ini, nilai
potensial korosi (Ecorr), nilai arus korosi (icorr), dan kemiringan Tafel ditentukan
melalui ekstrapolasi kurva polarisasi. Kurva Tafel anode dan Tafel katode akan
berpotongan dan membentuk garis lurus yang menghasilkan nilai arus dan
potensial korosi (Lampiran 8). Berdasarkan data pada Tabel 3, konsentrasi
7
ZDTP16 yang semakin meningkat memberikan penurunan nilai arus korosi serta
peningkatan efektivitas inhibisi. Hal ini mengindikasikan semakin besarnya
konsentrasi sampel, menyebabkan semakin teradsorpi senyawa inhibitor pada
permukaan logam tembaga sehingga proses korosi mengalami penghambatan dan
menghasilkan nilai arus korosi semakin rendah. Tabel 3 juga menampilkan laju
korosi yang menurun sejalan dengan penurunan arus korosi sebagaimana dihitung
pada Lampiran 5.
Tabel 2 Pengaruh konsentrasi ZDTP16 terhadap laju korosi
larutan NaCl 1%
Konsentrasi
(%)
Blanko
0.5
1.0
2.0
3.0
Potensial
korosi (mV)
56.39
59.83
59.01
61.96
60.24
Arus korosi
(mA)
2.669
1.773
0.136
0.975
0.663
% EI
Θ
33.60
49.05
63.46
75.16
0.34
0.49
0.63
0.75
tembaga dalam
CR
(mmy-1)
17.20
11.41
8.75
4.30
4.30
Sementara, tinggi rendahnya nilai potensial korosi menandakan
kecenderungan inhibitor untuk mengalami oksidasi selama berada dalam media
pengkorosi. Pengukuran nilai potensial mengalami peningkatan seiring dengan
bertambahnya konsentrasi, namun data menunjukkan adanya penurunan nilai
potensial pada konsentrasi 3%.
Efektivitas inhibisi (%EI) ditentukan dari selisih arus korosi sampel dan
blanko terhadap arus korosi blanko (Lampiran 5). Hasil menunjukkan peningkatan
konsentrasi sampel seiring dengan meningkatnya efektivitas inhibisi dan derajat
penutupan permukaan (θ). Hal ini disebabkan, semakin banyaknya molekul
inhibitor dalam larutan, kemungkinan molekul teradsorpsi secara fisika atau kimia
pada permukaan logam menjadi sangat besar. Selanjutnya, nilai laju korosi (CR)
yang mengindikasikan adanya perlambatan korosi, menunjukkan penurunan nilai
dengan semakin meningkatnya konsentrasi sampel ZDTP16 (Gambar 4). Adanya
nilai laju korosi yang sama pada konsentrasi 2.0% dan 3.0%, mengindikasikan
konsentrasi tersebut merupakan konsentrasi optimum yang dibutuhkan untuk
melindungi logam dari korosi.
% EI
8
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
Konsentrasi larutan uji (%)
Gambar 4 Hubungan konsentrasi larutan ZDTP16 terhadap efektivitas inhibisi
korosi
Parameter Termodinamika Korosi
Penentuan parameter termodinamika diperoleh dari kurva persamaan
Arrhenius keadaan transisi (Gambar 5) yang perhitungannya ditampilkan pada
Lamp a 6 da 7. Pa amete
d yata a de a
a ∆H*, ∆S*, da ∆G*.
Hasil pengukuran (Tabel 4) didapatkan nilai ∆H* blanko lebih rendah dibanding
∆H* sampel. Tingginya nilai ∆H* sampel mengindikasikan semakin sulit untuk
mengalami proses korosi sehingga dibutuhkan energi yang besar. ∆S* diartikan
sebagai derajat ketidakteraturan dalam sistem. Semakin besar ∆S*, tingkat derajat
ketidakteraturan semakin tinggi. Proses spontanitas suatu reaksi ditentukan dari
besar kecilnya energi bebas Gibbs (∆G*). Energi bebas Gibbs ditentukan dari
selisih antara ∆H* dan ∆S* pada berbagai kondisi suhu. Semakin besar nilai ∆G*,
maka proses spontanitas menurun yang berpengaruh terhadap penghambatan
suatu reaksi. Nilai ∆G* sampel lebih besar dibanding blanko yang
mengindikasikan aktivitas korosi menurun dengan hadirnya senyawa inhibitor
ZDTP16.
Tabel 3 Parameter termodinamika inhibitor korosi ZDTP16
Larutan uji
Blanko
Sampel
H*
(kJ mol-1)
49.23
69.07
S*
(J mol-1 K-1)
-75.65
-20.56
G*
(kJ mol-1)
72.15
87.53
Pengukuran sampel dengan berbagai variasi suhu ditentukan untuk melihat
aktivitas dan efisiensi inhibitor korosi ZDTP16. Tabel 5 menampilkan data
pengaruh suhu terhadap nilai arus korosi larutan sampel ZDTP16 pada konsentrasi
1.0% dengan penjelasan data secara rinci pada Lampiran 6. Peningkatan suhu
menghasilkan nilai korosi yang semakin tinggi dan efektivitas inhibisi yang
semakin menurun. Kenaikan suhu cenderung menurunkan kekuatan interaksi
antara permukaan logam dengan senyawa inhibitor sehingga kemampuan inhibisi
9
ZDTP16 cenderung menurun. Selanjutnya, hal ini berimplikasi terhadap
peningkatan laju oksidasi yang memperluas serangan konstituen korosif terhadap
permukaan logam. Data yang diperoleh menunjukkan, setiap kenaikan suhu 10 °C,
arus korosi mengalami peningkatan hampir dua kali dari nilai arus korosi
sebelumnya
Tabel 4 Pengaruh suhu terhadap arus korosi dalam larutan ZDTP16
pada konsentrasi 1.0%
Suhu (°C)
30
40
50
0
3.05
-1
Larutan uji
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
3.10
Arus korosi (mA)
2.1150
0.6161
5.4680
1.9703
7.7513
3.7329
3.15
3.20
3.25
3.30
% EI
70.87
63.97
51.84
3.35
ln (i/T)
-2
-3
y = -5.9213x + 14.661
R² = 0.9407
-4
-5
-6
y = -8.3076x + 21.287
R² = 0.9793
-7
1000/T (K)
Keterangan gambar : blanko ( ), sampel ( )
Gambar 5 Kurva Persamaan Arrhenius keadaan transisi
Parameter Kinetika Korosi
Energi aktivasi menentukan reaksi kimia dapat berlangsung. Dalam kinetika
korosi, nilai Ea mengindikasikan laju korosi berjalan dengan cepat atau lambat.
Berdasarkan nilai Ea yang didapatkan dari kurva persamaan Arrhenius (Gambar 6),
pengaruh adanya inhibitor pada logam tembaga berpengaruh terhadap
peningkatan energi aktivasi. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 7, Ea blanko
sebesar 51.76 kJ mol-1 dan Ea sampel 71.60 kJ mol-1. Nilai energi aktivasi pada
sampel mengindikasikan adanya peningkatan energi minimum yang dibutuhkan
untuk memulai reaksi korosi dibanding blanko. Semakin tinggi energi aktivasi,
10
proses korosi menjadi lebih sulit, karena kebutuhan energi minimum sebagai
suatu reaksi terjadi menjadi lebih besar.
2.5
y = -6.2255x + 21.379
R² = 0.9464
ln i (mA)
2
1.5
1
0.5
y = -8.6118x + 28.004
R² = 0.9809
0
3.05
-0.5
-1
3.1
3.15
3.2
3.25
3.3
3.35
1000/T (K)
Keterangan gambar : blanko ( ), sampel ( )
Gambar 6 Kurva persamaan Arrhenius
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Senyawa inhibitor Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16) merupakan senyawa
yang efektif untuk menurunkan aktivasi korosi pada logam Cu. Sintesis senyawa
ini memperoleh rendemen sebesar 87.17%. Berdasarkan teknik polarisasi
potensiodinamik, senyawa ini memiliki efektivitas inhibisi korosi maksimum
mencapai 75.16% dengan laju korosi 4.30 mmy-1 pada konsentrasi 3%. Parameter
termodinamika dan kinetika memperlihatkan kemampuan ZDTP16 sebagai
inhibitor. G* yang menunjukkan proses spontanitas, diperoleh nilai G* ZDTP16
lebih besar, yaitu sebesar 87.53 kJ mol-1 dibanding blanko 72.15 kJ mol-1 yang
menunjukkan semakin terhambatnya proses korosi. Sementara kinetika laju korosi
ditentukan dari Ea. Nilai Ea sampel lebih besar, yaitu 71.60 kJ mol-1 dibanding
blanko dengan nilai 51.76 kJ mol-1 yang menandakan reaksi korosi menjadi
semakin sulit.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada senyawa Zink Dialkilditiofosfat
dengan berbagai variasi rantai alkil dan logam pusat untuk mengetahui senyawa
yang paling efektif dalam menginhibisi korosi.
DAFTAR PUSTAKA
Becchi M, Perret F, Carraze B, Beziau JF, Michael JP. 2001. Structural
determination of zinc dithiophosphates in lubricating oils by GCMS with
11
electron impact and electron-capture 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 (Bucureºti).
58(2):183-185.
Evstaf’ev VP, K
va EA, Lev AYa, T f m va, Iva va OV. 2
. A ew
dithiophosphate additive for lubricating oils. J Chem Tech Fuels Oils.
37(6):427-431.
Fahrurrozie A, Sunarya Y, Mudzakir A. 2010. Efisiensi inhibisi cairan ionik
turunan imidazolin sebagai inhibitor korosi baja karbon dalam larutan elektrolit
jenuh karbondioksida. J Sains Teknol Kim. 1(2):100-111.
Ketis NK, Wahyuningrum D, Achmad S, Bundjali B. Efektivitas asam glutamat
sebagai inhibitor korosi pada baja karbon dalam larutan NaCl 1%. J Mat Sains.
15(1).
Kuznetsov YI. 2002. Current state of the theory of metal corrosion inhibition. J
Prot Met.38(2):103-111.
Mobin M, Parveen M, Rafiquee MZA. 2013. Synergistic effect of sodium dodecyl
sulfat and cetyltrimethyl ammonium bromide on the corrosion inhibition
behavior of L-methionine on mild steel in a acidic medium. J Chem.
doi:10.1016/j.arabjc.2013.04.006.
Morad MS, El-Dean AMK. 2006. 2,2'- dithiois(3-cyano-4,6-dimethylpyridine): A
new class of acid corrosion inhibitors for mild steel. J Corros Sc. 48(11):33983412.
Pavia DL, Lapman GM, Kriz GS. 2001. Introduction to Spectroscopy Ed ke-3.
Washington (US): Thomson Learning.
Peng L, Li F, Ren T, Wu H, Ma C. 2011. The tribological behaviour of a novel
triazine derivative and its combination with ZDDP as additive in mineral oil.
Ind L Tribology. 63(3):216-221.doi: 10.1108/00368791111126644.
Perez N. 2004. Electrochemistry and Corrosion Science. New York (US): Kluwer
Academic.
Rafiquee MZA, Saxena N, Khan S, Quraishi MA. 2008. Influence of surfactants
on the corrosion inhibition behavior of 2-aminophenyl-5-mercapto-1-oxa-3,4diazole (AMOD) on mild steel. M Chem and Phys. 107(2-3):528-533.
doi:10.1016/j.matchemphys.2007.08.022.
Revie RW, Uhlig HH. 2008. Corrosion and Corrosion Control. New Jersey (US):
J Wiley.
Rudnick LR. 2009. Lubricant Additives Chemistry and Applications Ed ke-2.
Prancis: CRC Pr.
12
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
P2S5
+
C16H33OH
dalam pelarut n-heptana
T = 90 °C
ADTP
+
ZnO
proses
pengadukan
proses ekstraksi
dengan n-heptana dan air
Zink bis(disetilditiofosfat)
Penentuan
Kadar Zn
Karakterisasi
FTIR
Kinerja inhibitor korosi
dengan potensiostat
DY2300
13
Lampiran 2 Rangkaian alat sintesis dan elektrokimia
rangkaian alat sintesis
rangkaian alat pengukuran dengan variasi suhu
reservoir
potensiostat DY2300
14
Lampiran 3 Perhitungan rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Waktu sintesis (jam)
No.
1
2
3
4
Pemanasan
Pengadukan
P2S5
6
12
12
12
6
12
12
12
8.1460
8.1520
4.073
4.075
Bobot (g)
Setil
ZnO
Sampel
Alkohol
34.9128 2.93069 9.6541
34.1790
2.9330 33.8254
17.4564
1.4653 18.0857
17.4512
1.4500 19.1637
Perhitungan :
a
a. Mol setil alkohol (reaktan pembatas) =
=
set
.
2 2.
2
m -
= 0.144 mol
b. Mol produk
= 1/4 x mol setil alkohol
= 1/4 x 0.144 mol
= 0.036 mol
c. Bobot teoritis ZDTP16
= mol produk x Mr ZDTP16
= 0.036 mol x 1221.3 g mol-1
= 43.96702 g
d. Rendemen (%)
t pe
=
=
t te
.6
. 67 2
= 21.95%
aa
ts
x 100%
x 100%
Rendemen
(%)
21.95
76.93
82.26
87.17
15
Lampiran 4 Penentuan kadar Zn
Pengukuran Ulangan
1
2
1
1
2
Bobot sampel
(g)
0.5040
0.5043
0.5004
AAS
(mg/L)
191.91
204.30
175.10
Kadar Zn (%)
Teoritis Percobaan
5.35
3.81
4.05
5.35
3.50
Perhitungan :
a.
Kadar Zn teoritis (%)
=
=
A
p du
x 100%
m -
6 .
m -
= 5.35%
b.
Kadar Zn percobaan (%)
=
.
m
.
= 3.81%
-
. L
x
m
100%
16
Lampiran 5 Perhitungan laju korosi
Konsentrasi
(%)
Blanko
0.5
1.0
2.0
3.0
Potensial korosi
(mV)
56.39
59.83
59.01
61.96
60.24
icorr
(mA)
2.669
1.773
1.360
0.975
0.663
%EI
θ
33.60
49.05
63.46
75.16
0.34
0.49
0.63
0.75
Perhitungan :
a. %EI
a
=
=
t
a
x 100%
2.66 mA - .77 mA
2.66 mA
= 33.60 %
t
b. Θ (de ajat pe mu aa ) = 1- (
= 1- (
a
.77 mA
2.66 mA
)
)
= 0.34
c. CR
=
CR
=
CR
=
CR
= 5.45 x 10-7 cm s-1
CR
= 5.45 x 10-7 x
CR
= 17.20 mm y-1
cm s-1
CR
(mmpy)
17.20
11.41
8.75
4.30
4.30
17
Lampiran 6 Perhitungan data polarisasi potensiodinamik pada berbagai suhu
Suhu
Larutan
(°C)
30
40
50
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Garis Tafel
Anode
-10.877x + 0.0814
-14.693x + 0.0702
-2.8873x + 0.0903
-9.5193x + 0.0857
-1.3691x + 0.0816
-10.44x + 0.0943
Arus korosi
(mA)
Katode
9.1076x + 0.0409
14.618x + 0.0523
9.8760x + 0.0205
9.8682x + 0.0475
5.5716x + 0.0278
6.1152x + 0.0325
2.1150
0.6161
5.4680
1.9703
7.7513
3.7329
Perhitungan :
a. Arus korosi blanko
Persamaan garis Tafel anode
y1 = -10.877x + 0.0814
Persamaan garis Tafel katode
y2 = 9.1076x + 0.0409
terjadi perpotongan (y1= y2), sehingga :
-10.877x + 0.0814 = 9.1076x + 0.0409
x (arus korosi) = 2.1150 mA
b. %EI
a
=
=
t
–
a
2.
mA – .6 6 mA
2.
mA
= 70.87%
c. Θ (de ajat pe mu aa )
t
= 1- (
= 1- (
a
.6 6 mA
2.
= 0.71
mA
)
)
x 100%
% EI
ϴ
70.87 0.71
63.97 0.64
51.84 0.52
18
Lampiran 7 Perhitungan parameter termodinamika dan kinetika inhibitor korosi
Zink bis(disetilditiofosfat)
H*
(kJ mol-1)
49.23
69.07
Larutan uji
Blanko
Sampel
S*
(J mol-1 K-1)
-75.65
-20.56
∆S*
Dari persamaan
T
A
-
G*
(kJ mol-1)
72.15
87.53
∆H*
T
Ea
(kJ mol-1)
51.76
71.60
, maka:
( pada persamaan garis Arrhenius keadaan transisi)
*
& b=
y = -5.9213x + 14.662 [y = ax + b] ; a =
a. -5.9213
H
b. 14.662
c.
=
H
.
-
m
K-
= 49.23 kJ mol-1
=
m - K-
.
.
-
Sm
S
= -75.65 J mol-1 K-1
G
= H
G
= 49.23 kJ mol-1 –
G
K
-
.
m - K-
T S
x -75.65 J mol-1 K-1)
= 72.15 kJ mol-1
, maka:
Dari persamaan
(pada persamaan garis Arrhenius)
y = -6.2255x + 21.379 [y = ax + b] ; a =
-6.2255x
=
.
m - K-
= 51.76 kJ mol-1
K
& b=
K
19
Lampiran 8 Kurva polarisasi Zink bis(disetilditiofosfat)
90
Potensial (mV)
80
70
Blanko
60
0.5%
50
1.0%
40
2.0%
30
3.0%
20
10
0
0
2
4
6
Arus (mA)
8
10
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 13 Desember 1990 sebagai
putri ketiga dari pasangan Paridjan dan Lies Paryati. Tahun 2009 penulis lulus
dari SMA Negeri 4 Kota Sukabumi dan pada tahun yang sama penulis diterima di
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuna Alam, Institut
Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Pada bulan Juli hingga September 2013, penulis melaksanakan Praktik
Lapangan dengan judul Fraksionasi dan Uji Fitokimia Ekstrak Etil Asetat Daun
Kelor (Moringa oleifera) di Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Biologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor.Disamping itu,
selama masa perkuliahan, penulis aktif mengikuti Unit Kegiatan Mahasiswa
BKIM IPB sebagai Koordinator PPSDM.
Dalam rangka menyelesaikan masa studi S1, penulis melakukan penelitian
da me yusu s ps se a a tu as a
de a judu “K e ja I
t
bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam Cu dengan Teknik Polarisasi
P te s d am ”.
ZINK BIS(DISETILDITIOFOSFAT) TERHADAP LOGAM Cu
DENGAN TEKNIK POLARISASI POTENSIODINAMIK
DESI TRI PRATIWI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kinerja Inhibitor
Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam Cu dengan Teknik 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, Februari 2015
Desi Tri Pratiwi
NIM G44090066
ABSTRAK
DESI TRI PRATIWI. Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat)
terhadap Logam Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik. Dibimbing oleh
KOMAR SUTRIAH dan MOHAMMAD KHOTIB.
Zink dialkilditiofosfat (ZDTP) telah digunakan sebagai aditif pelumas
automotif dengan beberapa manfaat di antaranya sebagai antiaus, antioksidan, dan
inhibitor korosi. Senyawa ZDTP dengan alkil rantai panjang, memiliki kestabilan
termal yang tinggi dan memberikan kinerja inhibisi korosi yang lebih baik
dibandingkan dengan alkil rantai pendek dan bercabang. Rendemen sintesis Zink
bis(disetilditiofosfat) diperoleh sebesar 87%. Pengukuran aktivitas Zink
bis(disetilditiofosfat) dengan teknik polarisasi potensiodinamik menghasilkan
efisiensi inhibisi terhadap korosi sebesar 75% pada konsentrasi larutan sampel
3.0%, dengan perubahan laju korosi pada logam tembaga dari 17.20 mm/tahun ke
4.30 mm/tahun. Spontanitas korosi dihambat dengan adanya ZDTP16, ditunjukkan
oleh perubahan nilai energi bebas Gibbs dari 72.15 kJ mol-1 menjadi 87.53 kJ mol1
dan energi aktivasi naik dari 51.76 kJ mol-1 ke 71.60 kJ mol-1 yang menunjukkan
terjadinya penurunan laju reaksi korosi.
Kata kunci: efisiensi inhibisi, kinetika, laju korosi, termodinamika, zink
bis(disetilditiofosfat)
ABSTRACT
DESI TRI PRATIWI. The Performance of Zinc bis(dicetyldithiophosphates) on
Cu Metal using Potentiodynamic Polarization Technique. Supervised by KOMAR
SUTRIAH and MOHAMMAD KHOTIB.
Zinc dialkyldithiophophates (ZDTP) has been used as an automotive
lubricant additives with several benefits such as antiwear, antioxidant, and
corrosion inhibitors. ZDTP compound with long alkyl chains, has high thermal
stability and gives corrosion inhibition performance better than the short and
branched chains alkyl. The yield of synthesis Zinc bis(dicetyldithiophosphates)
obtained
by
87%.
The
measurement
of
activity
of
zinc
bis(dicetyldithiophosphates) using potentiodynamic polarization technique
produced corrosion inhibition efficiency of 75% at 3.0% concentration of the
sample solution, with change of corrosion rate on Cu metal from 17.20 mm/year
to 4.30 mm/year. The spontaneity corrosion inhibited by the presence of ZDTP16,
indicated by the change in Gibbs free energy value of 72.15 kJ mol-1 to 87.53 kJ
mol-1 and the activation energy increased from 51.76 kJ mol-1 to 71.60 kJ mol-1
which showed a decrease in the rate of corrosion reaction.
Keywords: corrosion rate, inhibition efficiency, kinetic, thermodynamic, zinc
bis(dicetyldithiophosphates)
KINERJA INHIBITOR KOROSI
ZINK BIS(DISETILDITIOFOSFAT) TERHADAP LOGAM Cu
DENGAN TEKNIK POLARISASI POTENSIODINAMIK
DESI TRI PRATIWI
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
2015
Judul Skripsi : Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap
Logam Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Nama
: Desi Tri Pratiwi
NIM
: G44090066
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 kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penulis melakukan penelitian
yang berjudul Kinerja Inhibitor Korosi Zink bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam
Cu dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik pada bulan Maret sampai Agustus
2014
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr Komar Sutriah, MS
selaku pembimbing pertama dan Bapak Mohammad Khotib, SSi, MSi selaku
pembimbing kedua yang senantiasa memberikan arahan dan saran. Di samping
itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Denar Zuliandanu, rekan-rekan
angkatan Kimia 46 dan 47 yang telah membantu selama pengumpulan data.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga,
atas segala doa dan kasih sayangnya.
Meskipun penulis telah berupaya semaksimal mungkin, namun menyadari
sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini masih belum sempurna. Semoga karya ilmiah
ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Februari 2015
Desi Tri Pratiwi
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN ................................................................................................... 1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Waktu dan Tempat Penelitian
2
METODE ................................................................................................................ 2
Bahan dan Alat
2
Sintesis Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16)
2
(Dinoui et al. 2007)
2
Pemisahan Produk
2
Penentuan Kadar Zn dengan AAS
3
Pencirian Produk
3
Pengukuran dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
3
Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi
4
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 4
Sintesis Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat)
4
Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP16 Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik 6
Parameter Termodinamika Korosi
8
Parameter Kinetika Korosi
9
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................... 10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 10
DAFTAR TABEL
1 Hasil rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
2 Pengaruh konsentrasi ZDTP16 terhadap laju korosi tembaga dalam
larutan NaCl 1.0%
3 Parameter termodinamika inhibitor korosi ZDTP16
4 Pengaruh suhu terhadap arus korosi larutan dalam ZDTP16 pada
konsentrasi 1.0%
5
7
8
9
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
Reaksi umum pembentukan ZDTP
Penampakan fisik senyawa ZDTP16
Spektrum inframerah ZDTP16
Hubungan konsentrasi larutan ZDTP16 terhadap efektivitas inhibisi
korosi
5 Kurva persamaan Arrhenius keadaan transisi
6 Kurva persamaan Arrhenius
5
5
6
8
9
10
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Diagram alir penelitian
Rangkaian alat sintesis dan elektrokimia
Perhitungan rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Penentuan kadar Zn
Perhitungan laju korosi
Perhitungan data polarisasi potensiodinamik pada berbagai suhu
Perhitungan parameter termodinamika dan kinetika inhibitor korosi
Zink bis(disetilditiofosfat)
8 Kurva polarisasi Zink bis(disetilditiofosfat)
12
13
14
15
16
17
18
19
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Selama beberapa dekade terakhir, fenomena korosi menjadi pusat perhatian
dunia. Efek yang ditimbulkan dari adanya proses korosi, menghasilkan banyak
kerugian beberapa diantaranya dari segi tingkat produktivitas, keamanan, dan
ekonomi. Alat-alat produksi berbahan dasar logam akan mengalami proses korosi
sehingga menurunkan kemampuan alat untuk melakukan proses produksi.
Berbagai infrastruktur akan mengalami proses oksidasi akibat kontak dengan air,
udara, dan suhu yang mempercepat terjadinya proses korosi sehingga
memperbesar tingkat kerusakan. Kerugian secara ekonomi yang dialami industri
dan pemerintah di Amerika Serikat, Australia, dan Jepang diperkirakan mencapai
3.1 % dari PDB untuk menanggulangi masalah ini (Revie dan Uhlig 2008).
Korosi adalah proses degradasi suatu material akibat reaksi elektrokimia
dengan lingkungannya. Fenomena ini membutuhkan upaya pencegahan awal
untuk memperkecil tingkat kerugian. Penambahan senyawa inhibitor merupakan
teknik pengendalian korosi yang mudah dan efektif sehingga banyak diaplikasikan
pada berbagai bidang industri. Senyawa inhibitor akan membentuk lapisan
pelindung pada permukaan logam yang dapat mengurangi tingkat oksidasi.
Dengan demikian, hadirnya senyawa inhibitor dapat meminimalisasi dampak
buruk yang ditimbulkan oleh korosi.
Selama lebih dari 50 tahun, senyawa ZDTP (Zink dialkilditiofosfat) telah
digunakan sebagai aditif pelumas automotif. Di samping itu, ZDTP juga bertindak
sebagai antiaus dan antioksidan. Namun ternyata, senyawa ini pun memiliki
fungsi sebagai inhibitor korosi (Rudnick 2009). Efektivitas senyawa inhibitor
dalam menginhibisi suatu korosi dapat ditentukan dari sifat fisikokimia. Rantai
alkil yang terkandung pada senyawa ZDTP mempengaruhi tingkat efektivitas
dalam menginhibisi korosi. Menurut Evstaf’ev et al. (2001), senyawa ZDTP
dengan rantai alkil panjang, memiliki kestabilan yang tinggi dan daya antioksidan
yang lebih baik dibanding rantai alkil yang pendek. Selain itu, struktur ZDTP
yang lebih teratur dan rapat akan memberikan kinerja inhibisi korosi yang lebih
baik dibandingkan dengan struktur yang lebih meruah dan bercabang (Peng et al.
2011).
Metode polarisasi potensiodinamik dengan ekstrapolasi Tafel merupakan
salah satu metode untuk mengukur aktivitas inhibitor korosi. Metode ini memiliki
beberapa keuntungan, diantaranya penentuan laju korosi yang singkat dan cepat,
mudah, murah, efektif serta memiliki sensitivitas tinggi. Pengukuran ini
menghasilkan data berupa potensial korosi (Ecorr), arus korosi (icorr), tetapan Tafel
anodik (βa), dan tetapan Tafel katodik (βc) (Perez 2004). Parameter
termodinamika dan kinetika digunakan dalam menentukan efektifitas inhibitor
korosi Zink bis(disetilditiofosfat). Menurut Rafiquee et al. (2008), parameter
termodinamika yang didapatkan melalui persamaan Arrhenius keadaan transisi,
menghasilkan data berupa perubahan entalpi (∆H*), perubahan entropi (∆S*) dan
perubahan energi bebas Gibbs (∆G*). Selain itu, kinetika korosi ditentukan dari
data energi aktivasi (Ea) melalui persamaan Arrhenius.
2
Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan menyintesis dan mengukur kinerja inhibitor korosi Zink
bis(disetilditiofosfat) terhadap logam Cu dalam medium NaCl dengan teknik
polarisasi potensiodinamik.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Terpadu IPB Baranangsiang pada
bulan Maret-Agustus 2014.
METODE
Bahan dan Alat
Alur penelitian yang tertera pada Lampiran 1, menampilkan tahapan sintesis
ZDTP16 hingga penentuan kinerja inhibitor korosi. Bahan-bahan yang diperlukan
adalah P2S5 (Merck), setil alkohol (Merck), n-heptana (BDH), ZnO (teknis),
HNO3 pekat, NaCl 1%, HCl 5%, HCl 25%, aseton, ampelas silikon karbida (SiC)
100 CW, dan plat tembaga (Cu). Alat yang digunakan yaitu neraca analitik, labu
didih, labu erlenmeyer 100 mL, pemanas, pengaduk magnetik, termometer,
potensiostat DY2300 yang dilengkapi program Echem versi 2.1, spektrofotometer
inframerah transformasi Fourier (FTIR) Prestige-21 Shimadzu, dan
spektrofotometer serapan atom (AAS) AA-6300 Shimadzu.
Sintesis Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16)
(Dinoui et al. 2007)
Pembuatan Zink bis(disetilditiofosfat) dilakukan dalam dua tahap. Tahap
pertama 0.036 mol P2S5 direaksikan dengan 0.144 mol setil alkohol dalam pelarut
n-heptana di dalam labu didih yang telah dihubungkan dengan alat penjerap H2S
pada suhu 90 °C di atas penangas air (Lampiran 2). Sintesis yang dilakukan
menghasilkan Asam Disetilditiofosfat (ADTP). Tahap kedua Asam
Disetilditiofosfat (ADTP) direaksikan dengan 0.036 mol ZnO tanpa pemanasan
dengan proses pengadukan.
Pemisahan Produk
Hasil sintesis yang diperoleh dicuci dengan 20 ml air dan diekstraksi
menggunakan 20 ml n-heptana. Ekstraksi tersebut menghasilkan tiga fase, yaitu
fase air, padat, dan minyak. Ketiga fase tersebut masing-masing dipisahkan, fase
3
padat yang diperoleh dicuci kembali dengan air dan n-heptana, kemudian
dipisahkan kembali. Pencucian dilakukan sebanyak 3 kali atau sampai fase air
berwarna jernih. Fase minyak yang didapat diuapkan pelarutnya dan ditimbang
bobotnya untuk memperoleh persen rendemen.
Penentuan Kadar Zn dengan AAS
Sebanyak 0.5 g sampel dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan
ditambahkan 10 mL HNO3 pekat dan 10 mL HCl 25%. Campuran tersebut
dipanaskan di atas penangas hingga terjadi perubahan warna dari kuning
kemerahan menjadi bening. Selanjutnya didinginkan dan disaring. Filtrat yang
dihasilkan, diencerkan sebanyak 1000 kali dalam labu erlenmeyer 100 mL dan
dianalisis dengan AAS.
Pencirian Produk
Sebanyak 0.001 g sampel Zink bis(disetilditiofosfat) dicampurkan dengan
0.1 g KBr dan digerus menggunakan mortar hingga homogen. Campuran KBrsampel dianalisis dengan spektrofotometer FTIR Prestige 21 Shimadzu pada
rentang bilangan gelombang 3500 - 500 cm-1.
Pengukuran dengan Teknik Polarisasi Potensiodinamik
Pengukuran kinerja inhibitor korosi dilakukan menggunakan alat
potensiostat DY2300 (Lampiran 2). Secara umum pengukuran dilakukan
berdasarkan sel elektrokimia yang terdiri dari tiga elektrode. Ketiga elektrode
tersebut adalah elektrode kerja tembaga (Cu), elektrode pembantu platina (Pt), dan
elektrode pembanding Ag/AgCl. Elektrode kerja yang telah dibersihkan dengan
HCl 5%, diampelas dengan silikon karbida (SiC) hingga halus, dan dicuci dengan
akuades serta aseton kemudian dicelupkan pada sampel ZDTP16 selama 15 detik.
Selanjutnya tiga elektrode dimasukkan ke dalam reservoir yang berisi larutan
NaCl 1% dan dihubungkan dengan potensiostat. Pengukuran dilakukan terhadap
larutan ZDTP dengan konsentrasi 0.5%, 1.0%, 2.0%, dan 3.0% pada rentang
potensial 60 sampai 120 mV untuk anode dan 60 sampai -50 mV untuk katode
dengan scan rate 0.25 mV/s. Hasil pengukuran diproses menggunakan program
Echem dengan ekstrapolasi Tafel dan Microsoft Excel. Data didapatkan berupa
kurva dengan informasi potensial korosi (Ecorr), tetapan Tafel anode (βa) dan
katode (βc), serta arus korosi (icorr) (Perez 2004).
Efisiensi inhibisi korosi ditentukan dengan membandingkan selisih
kerapatan arus korosi logam dalam larutan blanko dan sampel terhadap kerapatan
arus korosi logam dalam larutan blanko. Efisiensi inhibitor dapat diungkapkan
sebagai suatu ukuran untuk menunjukkan penurunan laju korosi sebagai berikut
(Kuznetsov 2002).
t
a
a
4
De ajat pe utupa pe mu aa (θ) dapat d tu
da a us
s pada
metode Tafel, seperti dinyatakan oleh persamaan berikut (Morad dan El-Dean
2006):
(
θ
t )
( a
)
Parameter Termodinamika dan Kinetika Korosi
Parameter termodinamika diperoleh dari persamaan Arrhenius keadaan
transisi (Rafiquee et al. 2008).
Dari plot ln icorr/T terhadap 1/T diperoleh
sebagai slope dan
intersept. Nilai
dihitung dengan menggunakan nilai
dan
diperoleh melalui persamaan:
sebagai
yang
Kinetika korosi diperoleh dari nilai energi aktivasi yang dihasilkan.
Berdasarkan persamaan Arrhenius, nilai energi aktivasi dapat ditentukan melalui
persamaan berikut:
(
)
icorr adalah kerapatan arus korosi, NAh adalah tetapan Planck molar (3.99 x
10 J S mol-1), A adalah faktor pre-eksponensial (tetapan Arrhenius), Ea adalah
energi pengaktifan (kJ mol-1), R adalah tetapan gas ideal (8.314 kJ mol-1K-1), dan
T adalah suhu (K).
-10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat)
Senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) diperoleh dengan mencampurkan P2S5
dan setil alkohol dalam pelarut n-heptana yang selanjutnya ditambahkan ZnO.
Gambar 1 menampilkan secara umum tahap reaksi pembentukan ZDTP. Tahap 1,
alkohol direaksikan dengan P2S5 sehingga terbentuk intermediet ADTP yang
5
berlangsung secara eksotermik dengan produk samping H2S. Selanjutnya ADTP
yang diperoleh direaksikan dengan ZnO (Dinoui et al. 2007).
(ADTP)
(ZDTP)
Gambar 1 Reaksi umum pembentukan ZDTP
Tabel 1 menyajikan rendemen ZDTP16 dengan perhitungan yang tertera
pada Lampiran 3. Berdasarkan variasi waktu yang dilakukan dalam menyintesis
senyawa ZDTP16, sintesis yang dilakukan selama 6 jam pada tahap pertama dan
kedua menghasilkan rendemen sebesar 21.95% sedangkan waktu 12 jam pada
tahap pertama dan kedua rendemen yang diperoleh sebesar 87.17%. Hal ini
menunjukkan bahwa waktu sintesis mempengaruhi rendemen yang dihasilkan. Di
samping itu, hasil rendemen dipengaruhi oleh suhu yang digunakan selama proses
sintesis. Suhu 90 °C merupakan suhu optimum untuk terjadinya reaksi sintesis
ZDTP16. Menurut Becchi et al. (2001), jika suhu reaksi yang digunakan lebih dari
100 °C, maka produk akan mengalami dekomposisi sehingga rendemen yang
dihasilkan rendah. Wujud fisik senyawa inhibitor ZDTP16 tampak seperti bubur
yang kemungkinan dipengaruhi oleh panjangnya rantai alkohol (Gambar 2).
Tabel 1 Hasil rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Senyawa
ZDTP16
Waktu sintesis (jam)
Tahap 1
Tahap 2
6
6
12
12
Rendemen (%)
21.95
87.17
Gambar 2 Penampakan fisik senyawa ZDTP16
6
Analisis Kadar Zn dan Pencirian Senyawa ZDTP16
Penentuan kadar Zn pada senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) yang
dianalisis menggunakan AAS ditampilkan pada Lampiran 4. Penentuan persentase
kadar Zn dilakukan dua kali pengukuran. Pengukuran pertama didapatkan hasil
sebesar 3.81%, sedangkan hasil pengukuran kedua sebesar 4.05% dan 3.50%.
Hasil penentuan kadar Zn tersebut memiliki perbandingan yang berbeda dengan
kadar Zn teoritis. Hal ini dimungkinkan karena proses sintesis yang tidak
sempurna sehingga memperoleh kemurnian yang kurang baik.
Hadirnya gugus fungsi pada senyawa ZDTP16 dapat ditelusuri dengan
menggunakan FTIR. Gambar 3 menampilkan beberapa bilangan gelombang yang
diduga menunjukkan senyawa ini. Adanya intensitas serapan tajam pada bilangan
gelombang 1467.83 cm-1 dan 1377.17 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi –CH2tekuk dan –CH3 tekuk. Hilangnya pita pada bilangan gelombang 3500-3200 cm-1
menandakan alkohol telah bereaksi habis. Keberhasilan sintesis juga ditunjukkan
oleh adanya gugus P-S ulur dan P-O-C ulur masing-masing pada bilangan
gelombang 650-540 cm-1 dan 1000-980 cm-1 (Pavia et al 2001). Sementara gugus
Zn-S dengan bilangan gelombang 400-300 cm-1 tidak diukur.
b
d
a
c
Keterangan gambar: a. –CH2- tekuk, b. –CH3 tekuk, c. P-S ulur, d. P-O-C ulur
Gambar 3 Spektrum inframerah ZDTP16
Efektivitas Inhibisi Korosi ZDTP16 Berdasarkan Polarisasi Potensiodinamik
Pengaruh senyawa Zink bis(disetilditiofosfat) dalam menginhibisi korosi
dapat diukur dengan metode polarisasi potensiodinamik. Pada metode ini, nilai
potensial korosi (Ecorr), nilai arus korosi (icorr), dan kemiringan Tafel ditentukan
melalui ekstrapolasi kurva polarisasi. Kurva Tafel anode dan Tafel katode akan
berpotongan dan membentuk garis lurus yang menghasilkan nilai arus dan
potensial korosi (Lampiran 8). Berdasarkan data pada Tabel 3, konsentrasi
7
ZDTP16 yang semakin meningkat memberikan penurunan nilai arus korosi serta
peningkatan efektivitas inhibisi. Hal ini mengindikasikan semakin besarnya
konsentrasi sampel, menyebabkan semakin teradsorpi senyawa inhibitor pada
permukaan logam tembaga sehingga proses korosi mengalami penghambatan dan
menghasilkan nilai arus korosi semakin rendah. Tabel 3 juga menampilkan laju
korosi yang menurun sejalan dengan penurunan arus korosi sebagaimana dihitung
pada Lampiran 5.
Tabel 2 Pengaruh konsentrasi ZDTP16 terhadap laju korosi
larutan NaCl 1%
Konsentrasi
(%)
Blanko
0.5
1.0
2.0
3.0
Potensial
korosi (mV)
56.39
59.83
59.01
61.96
60.24
Arus korosi
(mA)
2.669
1.773
0.136
0.975
0.663
% EI
Θ
33.60
49.05
63.46
75.16
0.34
0.49
0.63
0.75
tembaga dalam
CR
(mmy-1)
17.20
11.41
8.75
4.30
4.30
Sementara, tinggi rendahnya nilai potensial korosi menandakan
kecenderungan inhibitor untuk mengalami oksidasi selama berada dalam media
pengkorosi. Pengukuran nilai potensial mengalami peningkatan seiring dengan
bertambahnya konsentrasi, namun data menunjukkan adanya penurunan nilai
potensial pada konsentrasi 3%.
Efektivitas inhibisi (%EI) ditentukan dari selisih arus korosi sampel dan
blanko terhadap arus korosi blanko (Lampiran 5). Hasil menunjukkan peningkatan
konsentrasi sampel seiring dengan meningkatnya efektivitas inhibisi dan derajat
penutupan permukaan (θ). Hal ini disebabkan, semakin banyaknya molekul
inhibitor dalam larutan, kemungkinan molekul teradsorpsi secara fisika atau kimia
pada permukaan logam menjadi sangat besar. Selanjutnya, nilai laju korosi (CR)
yang mengindikasikan adanya perlambatan korosi, menunjukkan penurunan nilai
dengan semakin meningkatnya konsentrasi sampel ZDTP16 (Gambar 4). Adanya
nilai laju korosi yang sama pada konsentrasi 2.0% dan 3.0%, mengindikasikan
konsentrasi tersebut merupakan konsentrasi optimum yang dibutuhkan untuk
melindungi logam dari korosi.
% EI
8
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
Konsentrasi larutan uji (%)
Gambar 4 Hubungan konsentrasi larutan ZDTP16 terhadap efektivitas inhibisi
korosi
Parameter Termodinamika Korosi
Penentuan parameter termodinamika diperoleh dari kurva persamaan
Arrhenius keadaan transisi (Gambar 5) yang perhitungannya ditampilkan pada
Lamp a 6 da 7. Pa amete
d yata a de a
a ∆H*, ∆S*, da ∆G*.
Hasil pengukuran (Tabel 4) didapatkan nilai ∆H* blanko lebih rendah dibanding
∆H* sampel. Tingginya nilai ∆H* sampel mengindikasikan semakin sulit untuk
mengalami proses korosi sehingga dibutuhkan energi yang besar. ∆S* diartikan
sebagai derajat ketidakteraturan dalam sistem. Semakin besar ∆S*, tingkat derajat
ketidakteraturan semakin tinggi. Proses spontanitas suatu reaksi ditentukan dari
besar kecilnya energi bebas Gibbs (∆G*). Energi bebas Gibbs ditentukan dari
selisih antara ∆H* dan ∆S* pada berbagai kondisi suhu. Semakin besar nilai ∆G*,
maka proses spontanitas menurun yang berpengaruh terhadap penghambatan
suatu reaksi. Nilai ∆G* sampel lebih besar dibanding blanko yang
mengindikasikan aktivitas korosi menurun dengan hadirnya senyawa inhibitor
ZDTP16.
Tabel 3 Parameter termodinamika inhibitor korosi ZDTP16
Larutan uji
Blanko
Sampel
H*
(kJ mol-1)
49.23
69.07
S*
(J mol-1 K-1)
-75.65
-20.56
G*
(kJ mol-1)
72.15
87.53
Pengukuran sampel dengan berbagai variasi suhu ditentukan untuk melihat
aktivitas dan efisiensi inhibitor korosi ZDTP16. Tabel 5 menampilkan data
pengaruh suhu terhadap nilai arus korosi larutan sampel ZDTP16 pada konsentrasi
1.0% dengan penjelasan data secara rinci pada Lampiran 6. Peningkatan suhu
menghasilkan nilai korosi yang semakin tinggi dan efektivitas inhibisi yang
semakin menurun. Kenaikan suhu cenderung menurunkan kekuatan interaksi
antara permukaan logam dengan senyawa inhibitor sehingga kemampuan inhibisi
9
ZDTP16 cenderung menurun. Selanjutnya, hal ini berimplikasi terhadap
peningkatan laju oksidasi yang memperluas serangan konstituen korosif terhadap
permukaan logam. Data yang diperoleh menunjukkan, setiap kenaikan suhu 10 °C,
arus korosi mengalami peningkatan hampir dua kali dari nilai arus korosi
sebelumnya
Tabel 4 Pengaruh suhu terhadap arus korosi dalam larutan ZDTP16
pada konsentrasi 1.0%
Suhu (°C)
30
40
50
0
3.05
-1
Larutan uji
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
3.10
Arus korosi (mA)
2.1150
0.6161
5.4680
1.9703
7.7513
3.7329
3.15
3.20
3.25
3.30
% EI
70.87
63.97
51.84
3.35
ln (i/T)
-2
-3
y = -5.9213x + 14.661
R² = 0.9407
-4
-5
-6
y = -8.3076x + 21.287
R² = 0.9793
-7
1000/T (K)
Keterangan gambar : blanko ( ), sampel ( )
Gambar 5 Kurva Persamaan Arrhenius keadaan transisi
Parameter Kinetika Korosi
Energi aktivasi menentukan reaksi kimia dapat berlangsung. Dalam kinetika
korosi, nilai Ea mengindikasikan laju korosi berjalan dengan cepat atau lambat.
Berdasarkan nilai Ea yang didapatkan dari kurva persamaan Arrhenius (Gambar 6),
pengaruh adanya inhibitor pada logam tembaga berpengaruh terhadap
peningkatan energi aktivasi. Hal ini dapat dilihat pada Lampiran 7, Ea blanko
sebesar 51.76 kJ mol-1 dan Ea sampel 71.60 kJ mol-1. Nilai energi aktivasi pada
sampel mengindikasikan adanya peningkatan energi minimum yang dibutuhkan
untuk memulai reaksi korosi dibanding blanko. Semakin tinggi energi aktivasi,
10
proses korosi menjadi lebih sulit, karena kebutuhan energi minimum sebagai
suatu reaksi terjadi menjadi lebih besar.
2.5
y = -6.2255x + 21.379
R² = 0.9464
ln i (mA)
2
1.5
1
0.5
y = -8.6118x + 28.004
R² = 0.9809
0
3.05
-0.5
-1
3.1
3.15
3.2
3.25
3.3
3.35
1000/T (K)
Keterangan gambar : blanko ( ), sampel ( )
Gambar 6 Kurva persamaan Arrhenius
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Senyawa inhibitor Zink bis(disetilditiofosfat) (ZDTP16) merupakan senyawa
yang efektif untuk menurunkan aktivasi korosi pada logam Cu. Sintesis senyawa
ini memperoleh rendemen sebesar 87.17%. Berdasarkan teknik polarisasi
potensiodinamik, senyawa ini memiliki efektivitas inhibisi korosi maksimum
mencapai 75.16% dengan laju korosi 4.30 mmy-1 pada konsentrasi 3%. Parameter
termodinamika dan kinetika memperlihatkan kemampuan ZDTP16 sebagai
inhibitor. G* yang menunjukkan proses spontanitas, diperoleh nilai G* ZDTP16
lebih besar, yaitu sebesar 87.53 kJ mol-1 dibanding blanko 72.15 kJ mol-1 yang
menunjukkan semakin terhambatnya proses korosi. Sementara kinetika laju korosi
ditentukan dari Ea. Nilai Ea sampel lebih besar, yaitu 71.60 kJ mol-1 dibanding
blanko dengan nilai 51.76 kJ mol-1 yang menandakan reaksi korosi menjadi
semakin sulit.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada senyawa Zink Dialkilditiofosfat
dengan berbagai variasi rantai alkil dan logam pusat untuk mengetahui senyawa
yang paling efektif dalam menginhibisi korosi.
DAFTAR PUSTAKA
Becchi M, Perret F, Carraze B, Beziau JF, Michael JP. 2001. Structural
determination of zinc dithiophosphates in lubricating oils by GCMS with
11
electron impact and electron-capture 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 (Bucureºti).
58(2):183-185.
Evstaf’ev VP, K
va EA, Lev AYa, T f m va, Iva va OV. 2
. A ew
dithiophosphate additive for lubricating oils. J Chem Tech Fuels Oils.
37(6):427-431.
Fahrurrozie A, Sunarya Y, Mudzakir A. 2010. Efisiensi inhibisi cairan ionik
turunan imidazolin sebagai inhibitor korosi baja karbon dalam larutan elektrolit
jenuh karbondioksida. J Sains Teknol Kim. 1(2):100-111.
Ketis NK, Wahyuningrum D, Achmad S, Bundjali B. Efektivitas asam glutamat
sebagai inhibitor korosi pada baja karbon dalam larutan NaCl 1%. J Mat Sains.
15(1).
Kuznetsov YI. 2002. Current state of the theory of metal corrosion inhibition. J
Prot Met.38(2):103-111.
Mobin M, Parveen M, Rafiquee MZA. 2013. Synergistic effect of sodium dodecyl
sulfat and cetyltrimethyl ammonium bromide on the corrosion inhibition
behavior of L-methionine on mild steel in a acidic medium. J Chem.
doi:10.1016/j.arabjc.2013.04.006.
Morad MS, El-Dean AMK. 2006. 2,2'- dithiois(3-cyano-4,6-dimethylpyridine): A
new class of acid corrosion inhibitors for mild steel. J Corros Sc. 48(11):33983412.
Pavia DL, Lapman GM, Kriz GS. 2001. Introduction to Spectroscopy Ed ke-3.
Washington (US): Thomson Learning.
Peng L, Li F, Ren T, Wu H, Ma C. 2011. The tribological behaviour of a novel
triazine derivative and its combination with ZDDP as additive in mineral oil.
Ind L Tribology. 63(3):216-221.doi: 10.1108/00368791111126644.
Perez N. 2004. Electrochemistry and Corrosion Science. New York (US): Kluwer
Academic.
Rafiquee MZA, Saxena N, Khan S, Quraishi MA. 2008. Influence of surfactants
on the corrosion inhibition behavior of 2-aminophenyl-5-mercapto-1-oxa-3,4diazole (AMOD) on mild steel. M Chem and Phys. 107(2-3):528-533.
doi:10.1016/j.matchemphys.2007.08.022.
Revie RW, Uhlig HH. 2008. Corrosion and Corrosion Control. New Jersey (US):
J Wiley.
Rudnick LR. 2009. Lubricant Additives Chemistry and Applications Ed ke-2.
Prancis: CRC Pr.
12
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
P2S5
+
C16H33OH
dalam pelarut n-heptana
T = 90 °C
ADTP
+
ZnO
proses
pengadukan
proses ekstraksi
dengan n-heptana dan air
Zink bis(disetilditiofosfat)
Penentuan
Kadar Zn
Karakterisasi
FTIR
Kinerja inhibitor korosi
dengan potensiostat
DY2300
13
Lampiran 2 Rangkaian alat sintesis dan elektrokimia
rangkaian alat sintesis
rangkaian alat pengukuran dengan variasi suhu
reservoir
potensiostat DY2300
14
Lampiran 3 Perhitungan rendemen sintesis Zink bis(disetilditiofosfat)
Waktu sintesis (jam)
No.
1
2
3
4
Pemanasan
Pengadukan
P2S5
6
12
12
12
6
12
12
12
8.1460
8.1520
4.073
4.075
Bobot (g)
Setil
ZnO
Sampel
Alkohol
34.9128 2.93069 9.6541
34.1790
2.9330 33.8254
17.4564
1.4653 18.0857
17.4512
1.4500 19.1637
Perhitungan :
a
a. Mol setil alkohol (reaktan pembatas) =
=
set
.
2 2.
2
m -
= 0.144 mol
b. Mol produk
= 1/4 x mol setil alkohol
= 1/4 x 0.144 mol
= 0.036 mol
c. Bobot teoritis ZDTP16
= mol produk x Mr ZDTP16
= 0.036 mol x 1221.3 g mol-1
= 43.96702 g
d. Rendemen (%)
t pe
=
=
t te
.6
. 67 2
= 21.95%
aa
ts
x 100%
x 100%
Rendemen
(%)
21.95
76.93
82.26
87.17
15
Lampiran 4 Penentuan kadar Zn
Pengukuran Ulangan
1
2
1
1
2
Bobot sampel
(g)
0.5040
0.5043
0.5004
AAS
(mg/L)
191.91
204.30
175.10
Kadar Zn (%)
Teoritis Percobaan
5.35
3.81
4.05
5.35
3.50
Perhitungan :
a.
Kadar Zn teoritis (%)
=
=
A
p du
x 100%
m -
6 .
m -
= 5.35%
b.
Kadar Zn percobaan (%)
=
.
m
.
= 3.81%
-
. L
x
m
100%
16
Lampiran 5 Perhitungan laju korosi
Konsentrasi
(%)
Blanko
0.5
1.0
2.0
3.0
Potensial korosi
(mV)
56.39
59.83
59.01
61.96
60.24
icorr
(mA)
2.669
1.773
1.360
0.975
0.663
%EI
θ
33.60
49.05
63.46
75.16
0.34
0.49
0.63
0.75
Perhitungan :
a. %EI
a
=
=
t
a
x 100%
2.66 mA - .77 mA
2.66 mA
= 33.60 %
t
b. Θ (de ajat pe mu aa ) = 1- (
= 1- (
a
.77 mA
2.66 mA
)
)
= 0.34
c. CR
=
CR
=
CR
=
CR
= 5.45 x 10-7 cm s-1
CR
= 5.45 x 10-7 x
CR
= 17.20 mm y-1
cm s-1
CR
(mmpy)
17.20
11.41
8.75
4.30
4.30
17
Lampiran 6 Perhitungan data polarisasi potensiodinamik pada berbagai suhu
Suhu
Larutan
(°C)
30
40
50
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Blanko
Sampel
Garis Tafel
Anode
-10.877x + 0.0814
-14.693x + 0.0702
-2.8873x + 0.0903
-9.5193x + 0.0857
-1.3691x + 0.0816
-10.44x + 0.0943
Arus korosi
(mA)
Katode
9.1076x + 0.0409
14.618x + 0.0523
9.8760x + 0.0205
9.8682x + 0.0475
5.5716x + 0.0278
6.1152x + 0.0325
2.1150
0.6161
5.4680
1.9703
7.7513
3.7329
Perhitungan :
a. Arus korosi blanko
Persamaan garis Tafel anode
y1 = -10.877x + 0.0814
Persamaan garis Tafel katode
y2 = 9.1076x + 0.0409
terjadi perpotongan (y1= y2), sehingga :
-10.877x + 0.0814 = 9.1076x + 0.0409
x (arus korosi) = 2.1150 mA
b. %EI
a
=
=
t
–
a
2.
mA – .6 6 mA
2.
mA
= 70.87%
c. Θ (de ajat pe mu aa )
t
= 1- (
= 1- (
a
.6 6 mA
2.
= 0.71
mA
)
)
x 100%
% EI
ϴ
70.87 0.71
63.97 0.64
51.84 0.52
18
Lampiran 7 Perhitungan parameter termodinamika dan kinetika inhibitor korosi
Zink bis(disetilditiofosfat)
H*
(kJ mol-1)
49.23
69.07
Larutan uji
Blanko
Sampel
S*
(J mol-1 K-1)
-75.65
-20.56
∆S*
Dari persamaan
T
A
-
G*
(kJ mol-1)
72.15
87.53
∆H*
T
Ea
(kJ mol-1)
51.76
71.60
, maka:
( pada persamaan garis Arrhenius keadaan transisi)
*
& b=
y = -5.9213x + 14.662 [y = ax + b] ; a =
a. -5.9213
H
b. 14.662
c.
=
H
.
-
m
K-
= 49.23 kJ mol-1
=
m - K-
.
.
-
Sm
S
= -75.65 J mol-1 K-1
G
= H
G
= 49.23 kJ mol-1 –
G
K
-
.
m - K-
T S
x -75.65 J mol-1 K-1)
= 72.15 kJ mol-1
, maka:
Dari persamaan
(pada persamaan garis Arrhenius)
y = -6.2255x + 21.379 [y = ax + b] ; a =
-6.2255x
=
.
m - K-
= 51.76 kJ mol-1
K
& b=
K
19
Lampiran 8 Kurva polarisasi Zink bis(disetilditiofosfat)
90
Potensial (mV)
80
70
Blanko
60
0.5%
50
1.0%
40
2.0%
30
3.0%
20
10
0
0
2
4
6
Arus (mA)
8
10
20
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 13 Desember 1990 sebagai
putri ketiga dari pasangan Paridjan dan Lies Paryati. Tahun 2009 penulis lulus
dari SMA Negeri 4 Kota Sukabumi dan pada tahun yang sama penulis diterima di
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuna Alam, Institut
Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Pada bulan Juli hingga September 2013, penulis melaksanakan Praktik
Lapangan dengan judul Fraksionasi dan Uji Fitokimia Ekstrak Etil Asetat Daun
Kelor (Moringa oleifera) di Laboratorium Bahan Alam, Pusat Penelitian Biologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor.Disamping itu,
selama masa perkuliahan, penulis aktif mengikuti Unit Kegiatan Mahasiswa
BKIM IPB sebagai Koordinator PPSDM.
Dalam rangka menyelesaikan masa studi S1, penulis melakukan penelitian
da me yusu s ps se a a tu as a
de a judu “K e ja I
t
bis(disetilditiofosfat) terhadap Logam Cu dengan Teknik Polarisasi
P te s d am ”.