MODEL PENGARUH INHIBITOR TERHADAP LAJU KOROSI Tugas Akhir Diajukan sebagai syarat mengikuti sidang Sarjana Matematika Program Studi Matematika Institut Teknologi Bandung
disusun oleh:
Adwitha Yusuf 10103020
PROGRAM STUDI MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
MODEL PENGARUH INHIBITOR TERHADAP LAJU REAKSI Diajukan sebagai syarat mengikuti sidang Sarjana Matematika Program Studi Matematika Institut Teknologi Bandung
Bandung, Februari 2008 Telah diperiksa dan disetujui oleh Dosen Pembimbing
Nuning Nuraini, MSi NIP. 132230105
PROGRAM STUDI MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK Korosi merupakan proses degradasi sifat material disebabkan reaksi dengan lingkungannya. Korosi sebagai suatu reaksi elektrokimia yang memberikan kontribusi kerusakan fisik suatu material secara signifikan sehingga perlu perhatian untuk mencegah dan meminimalisasi kerugian yang timbul akibat efek korosi. Dengan memandang proses terjadinya korosi dari sudut pandang berkurangnya konsentrasi senyawa logam persatuan waktu, diturunkanlah suatu model matematika yang memperlihatkan pengaruh senyawa inhibitor terhadap konsentrasi senyawa logam dalam larutan. Model yang didapatkan, diharapkan cukup dapat merepresentasikan kinerja dari korosi. Serta dapat dilihat pengaruh dari inhibitor terhadap perubahan konsentrasi dari logam, ion-ion logam, dan hasil reaksi (produk terkorosi). Kata kunci: konsentrasi ion logam, konsentrasi produk terkorosi, inhibitor, laju korosi
ii
ABSTRACT
Corrosion is the deterioration of a material due to interaction with its environment. It is the process in which metallic atoms leave the metal or form compounds in the presence of water and gases. All metals and alloys are subject to corrosion. Even though this corrosion cannot be eliminated, it can be controlled. One way to controlled corrosion is by knowing how corrosion was built and then derivate math equation that describe the effect of inhibitor to the rate of corrosion. Hopefully, the equation is representative enough to describe the mechanism of corrosion and the effect of adding inhibitor into the system can be shown. Keyword: ion metal concentration, corrosion product concentration, inhibitor, corrosion rate
iii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini tepat pada waktunya. Tugas akhir yang berjudul “Model Pengaruh Inhibitor Terhadap Laju Korosi ” ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan S1 Program Studi Matematika Institut Teknologi Bandung. Selain itu, pemilihan topik ini sebagai tugas akhir penulis adalah untuk membantu pemecahan masalah korosi dalam pipa perminyakan, sehingga dapat mereduksi korosi yang mungkin terjadi. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis memperoleh banyak bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Ibu Nuning Nuraini, M.Si. selaku dosen pemimbing yang telah bersedia memberikan arahan dan bimbingan selama satu tahun terakhir ini. 2. Ibu Dr. Novriana yang telah meluangkan waktunya sebagai dosen penguji, memberikan masukan dalam perbaikan tugas akhir penulis. 3. Ibu Deana Wahyuningrum, S.Si, M.S yang telah meluangkan waktunya sebagai dosen penguji dan memberikan pembelajaran materi korosi dari sisi kimia yang digunakan dalam tugas akhir ini serta masukan-masukannya.
4. Ibu Dr. Hilda Assiyatun, sebagai dosen wali penulis yang telah mengiringi dan mengawasi penulis selama kuliah di ITB. 5. Orangtua penulis yang telah memberikan dukungan dan motivasi baik berupa material maupun spiritual untuk keberhasilan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. 6. Teteh Didiet yang rela tidur pagi demi ikut mencari solusi terbaik untuk tugas akhir penulis. 7. Gita yang telah membantu penulis dalam mengedit gambar yang akan digunakan dalam seminar maupun buku. iv
8. Bu Dyah dan staf Tata Usaha yang telah membantu dalam hal administrasi penulis selama berada di ITB. 9. Imelda dan Utami yang telah menjadi teman seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir. Terima kasih pula atas dukungan moral dan fisik yang telah kalian berikan. 10. Ryan, Taufik, Ismail, Agus, Madona, Chasanah, Anggun, Asnaini, Erma, Mega, Intan serta teman-teman 2003 lainnya yang telah memberikan motivasi secara langsung maupun tidak langsung dan telah menjadi teman seperjuangan semenjak TPB.
Penulis menyadari bahwa tulisan dalam tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dalam penyempurnaan tulisan ini di masa yang akan datang. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi teman sejawat maupun para pembaca.
Bandung, Februari 2008 Penulis
Adwitha Yusuf
v
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………..
i
ABSTRAK .............................................................................................
ii
ABSTRACT ..........................................................................................
iii
PRAKATA ............................................................................................
iv
DAFTAR ISI .........................................................................................
vi
DAFTAR ISTILAH .............................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN ........................................................
1
1.1 Latar Belakang ........................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................
2
1.3 Tujuan .....................................................................
2
1.4 Sumber Data dan Teknik Penelitian.........................
3
1.5 Sistem Pembahasan ..................................................
3
KOROSI DAN MICHAELIS MENTEN ....................
4
2.1 Pengertian Korosi ......................................................
5
2.2 Mekanisme Korosi ....................................................
6
2.2.1 Teori Keadaan Peralihan…………………...
7
2.2.2 Laju Reaksi………………………………...
8
BAB II
2.3 Penghentian Korosi………………………………...
10
2.3.1 Mecegah kontak antara logam dengan oksigen atau air .........................................................
10
2.3.2 Besi Sebagai Anoda ......................................
10
2.3.3 Perlindungan Katoda (pengorbanan anoda)..
10
2.3.4 Penggunaan Senyawa Inhibitor.....................
11
2.3.4.1
Mekanisme kerja inhibitor............
vi
11
2.3.4.2
BAB III
BAB IV
Inhibitor yang Digunakan.............
12
2.4 Percobaan dan Data.................................................. .
13
2.5 Pengolahan Data.......................................................
15
2.6 Kinetika Michaelis Menten.......................................
16
MODEL MATEMATIKA ............................................
19
3.1 Asumsi .....................................................................
20
3.2 Model Matematika ...................................................
20
3.2.1 Model Tanpa Inhibitor .................................
20
3.2.2 Model dengan Inhibitor ...............................
22
HASIL YANG DIPEROLEH .......................................
25
4.1 Simulasi Numerik......................................................
25
4.1.1 Model Tanpa Inhibitor ...................................
25
4.1.1.1 Arti Secara Kimia ..............................
27
4.1.2 Model dengan Inhibitor ..................................
28
4.1.2.1 Arti Secara Kimia
.........................
31
KESIMPULAN dan SARAN .......................................
34
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................
36
LAMPIRAN ..........................................................................................
37
BAB V
vii
DAFTAR ISTILAH
Anoda
Suatu elektroda positif
Elektroda Acuan
Elektroda yang digunakan sebagai titik dasar pengacuan harga potensial-potensial eletroda kerja
Elektroda Bantu
Elektroda kedua yagn dimaksudkan untuk mengangkut arus dalam rangkaian yang terbentuk
Elektroda Kerja
Elektroda yang sedang diteliti
Elektrolit
Suatu zat yang larut atau terurai kedalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor listrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan listrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya
Energi Bebas
Energi yang dimiliki oleh suatu benda yang digunakan untuk kerja-kerja yang bermanfaat
Energi Aktivasi
Energi yang diperlukan agar reaksi dari molekul-molekul yang bertabrakan dapat terjadi
Hukum Kedua
Semua perubahan spontan terjadi disertai pelepasan energi
Termodinamika
bebas dari sistem ke lingkungan sekitar pada temperatur dan tekanan konstan. (energi bebas bernilai negatif).
Katoda
Elektroda dengan elemen negatif
Listrik
Lewatnya partikel-partikel bermuatan antara dua titik tertentu.
Oksidasi
Kenaikan bilangan oksidasi atau pelepasan elektron. Reaksi oksidasi M z + + ze − → M
Reaksi Kimia
Proses bergabungnya dua atau lebih pereaksi untuk menghasilkan zat baru. Hal ini dapat direpresentasikan oleh persamaan reaksi sederhana: A+B→C+D viii
Reaksi redoks
Reaksi kimia yang disertai perubahan bilangan oksidasi. Reaksi redoks sendiri terdiri atas reaksi reduksi dan reaksi oksidasi.
Reaktan
Objek yang mengalami reaksi kimia
Reduksi
Penurunan bilangan oksidasi atau penyerapan elektron. Reaksi reduksi M → M z + + ze −
Substrat
Molekul tempat enzim bekerja
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Karat pada logam………………………………………………………...
5
Gambar 2.2 Diagram Tingkat Energi………………………………….........................
7
Gambar 2.3 Ion teradsorpsi dipermukaan logam...........................................................
9
Gambar 2.4 Inhibitor Melapisi Logam..........................................................................
12
Gambar 2.5 Percobaan Korosi.......................................................................................
14
Gambar 2.6 Hubungan konsentrasi dengan laju reaksi..................................................
16
Gambar 4.1 Model Tanpa Inhibitor dengan a=0.05,0.2,0.45,0.838,1............................
25
Gambar 4.2 Model Tanpa Inhibitor dengan p=0.838,p=1,p=1.2,p=1.5.......................
26
Gambar 4.3 Simulasi numerik untuk
………………………………..
27
...........................................
28
dan
Gambar 4.4 Simulasi numerik untuk Gambar 4.5 Simulasi numerik untuk
dan
.............................................
28
Gambar 4.6 Simulasi numerik untuk
dan
.............................................
29
Gambar 4.7 Simulasi numerik untuk
dan m < 1............................................
29
Gambar 4.8 Simulasi numerik untuk
dan
...........................................
29
Gambar 4.9 Simulasi numerik untuk
dan
........................................
30
Gambar 4.10 Simulasi numerik untuk
dan
.......................................
30
Gambar 4.11 Pengaruh penambahan inhibitor terhadap sistem.....................................
31
x
