Memahami Karat: Logam Mana yang Ternak dan Bagaimana Terjadi

Apa itu Karat?

Karat, biasa disebut oksidasi, terjadi ketika besi atau legasi logam yang mengandung besi, seperti baja, terexpos pada oksigen dan air dalam waktu yang lama.

Karat terbentuk ketika besi mengalami proses oksidasi namun tidak semua oksidasi membentuk karat. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, hanya besi atau legasi yang mengandung besi yang dapat berkarat, namun logam lain dapat mengkorosi dengan cara yang serupa.

Apa itu Korosi?

Korosi terjadi ketika elemen yang mudah kehilangan elektronnya (seperti beberapa logam) berikatan dengan elemen yang menyerap elektron tambahan (oksigen) lalu berkontak dengan larutan elektrolit (air). Tugas air dalam proses korosi adalah untuk mempercepat aliran elektron dari logam ke oksigen.

Proses ini disebut reaksi redox dan sebenarnya adalah dua proses kimia yang terjadi pada saat yang sama: reduksi dan oksidasi.

Apa itu Reduksi?

Reduksi adalah nama reaksi kimia yang terjadi ketika molekul menerima elektron. Ini adalah peran oksigen dalam korosi logam.

Apa itu Oksidasi?

Oksidasi adalah kebalikan dari reduksi dan adalah nama reaksi kimia yang terjadi ketika molekul kehilangan elektron. Ini adalah peran logam dalam korosi logam. Karat dan patina (warna hijau aneh) tembaga adalah hasil terlihat dari logam yang kehilangan elektronnya ke udara.

Apakah Tembaga, Besi, dan Aluminium Berkarat?

Secara teknis, hanya besi dan legasi yang mengandung besi yang dapat berkarat. Logam lain, termasuk logam berharga seperti emas dan perak, dapat mengkorosi dengan cara yang serupa.

Apa yang membedakan beberapa logam adalah durasi waktu yang dibutuhkan agar mereka mulai berkarat atau mengkorosi.

Berikut beberapa logam yang paling umum dan bagaimana mereka menahan karat dan korosi.

Apakah Tembaga Berkarat?

Tembaga tidak berkarat, namun ia mengkorosi. Tembaga secara alami coklat dan berubah menjadi warna hijau cerah saat mengkorosi. Sementara beberapa orang menganggap reaksi tembaga sebagai karat alih-alih oksidasi, logam ini masih mengalami proses “berkarat” yang serupa.

Di lingkungan alami, tembaga sangat enggan untuk mengkorosi. Jenis korosi yang pada akhirnya memecah pipa minum tembaga disebut erosi korosi dan hanya terjadi karena terexpos pada air yang beralir dan turbulen dalam waktu yang lama.

Sering dilihat pada koin lama, patina hijau yang indah “patina” sebenarnya dapat memakan waktu hingga 20 tahun untuk terbentuk sepenuhnya.

Ini adalah salah satu logam yang sedikit terjadi secara alami sebagai logam yang dapat langsung digunakan dalam alam, alih-alih ditambang dari bijih (meskipun dapat dibuat dengan cara lain). Ini, dan fakta bahwa tembaga sangat lunak dan mudah dikerjakan, menyebabkan ia menjadi salah satu logam pertama yang dikerjakan oleh manusia dalam sejarah.

Faktanya, tembaga begitu besar hingga kita sebenarnya memiliki periode dalam sejarah yang disebut Zaman Tembaga.

Tembaga sangat konduktif terhadap panas dan listrik, ia umum digunakan dalam kabel listrik untuk alasan ini.

Ia juga sangat rendah dalam derajat reaktivitas, alat dalam kimia yang merupakan urutan logam dari reaktivitas tertinggi hingga terendah terhadap asam, air, ekstraksi logam dari bijih mereka, dan reaksi lainnya. Karena reaktivitasnya yang rendah, legasi tembaga tertentu (90% tembaga dan 10% nikel) digunakan untuk bagian pada perahu yang akan terexpos pada air laut, atau sebagai pipa untuk mengangkut air minum. Jika Anda melihat di sekitar rumah atau bangunan Anda, Anda akan memperhatikan bahwa banyak alat rumah tangga Anda menggunakan pipa tembaga untuk membawa air masuk atau keluar.

Menurut Departemen Perumahan dan Pembangunan Perkotaan AS, pipa air tembaga rata-rata harus bertahan 50-70 tahun.

Apakah Besi Berkarat?

Ya. Ingat bahwa secara teknis hanya besi dan legasi yang mengandung besi yang dapat berkarat.

Dibandingkan dengan korosi logam lain, besi berkarat relatif cepat, terutama jika terexpos pada air dan oksigen. Faktanya, ketika besi terexpos pada air dan oksigen, ia dapat mulai berkarat dalam beberapa jam.

Besi juga akan berkarat cepat jika terexpos pada suhu tinggi. Suhu ekstrem dapat mengubah komposisi kimia logam, yang membuatnya sangat rentan untuk berekombinasi dengan oksigen di lingkungan.

Apakah Aluminium Berkarat?

Aluminium adalah salah satu logam yang paling umum digunakan di bumi, dan ia paling terkenal karena tidak berkarat. Aluminium tidak berkarat, hanya oksidasi spesifik besi yang disebut karat dan tidak ada besi yang digunakan saat membuat aluminium. Namun, seperti semua logam, Aluminium rentan terhadap korosi.

Aluminium dibuat dalam 3 tahap:
Tahap 1. Penambangan
Tahap 2. Pemrosesan
Tahap 3. Reduksi elektrolitik (yang menciptakan aluminium sebenarnya)

Aluminium berasal dari mineral yang disebut boksit. Boksit paling umum ditemukan di daerah subtropis seperti Afrika, Hindia Barat, Amerika Selatan, dan Australia — meskipun ada beberapa deposit kecil di tempat lain seperti Eropa. Australia adalah produsen boksit terbesar, menyuplai sekitar 23% produksi global dunia.

Boksit ini kemudian diproses menjadi oksida aluminium, yang hanya terdiri dari atom aluminium dan oksigen yang terikatan bersama.

Oksida aluminium kemudian memiliki arus listrik yang mengalir melalui, yang memisahkan komponen yang berbeda satu sama lain. Gelembung oksigen terbentuk di satu ujung, dan titik aluminium cair murni terkumpul di ujung lainnya.

Kira-kira 4-5 ton boksit diproses menjadi 2 ton oksida aluminium, yang menciptakan 1 ton aluminium murni.

Aluminium mengkorosi jauh lebih lambat daripada logam lain seperti besi. Menurut Stanford, alasan mengapa aluminium tidak mengkorosi dengan mudah seperti logam lain adalah karena reaksi khusus yang dimilikinya dengan air.

Biasanya, ketika air berkontak dengan logam ia mendorong logam untuk melepaskan elektronnya bahkan lebih cepat ke oksigen di sekelilingnya.

Aluminium memiliki reaksi khusus terhadap air meskipun. Ketika air menyentuh aluminium, aluminium dan atom oksigen (terdapat dalam logam — bukan oksigen di udara di sekitarnya) bergerak lebih jauh satu sama lain.

Mereka akan berjarak hampir 50% lebih jauh dari tempat mereka dimulai. Reaksi bergerak menjauh ini mengubah struktur molekuler aluminium cukup sehingga ia menjadi kimiawi iners, berarti ia tidak mengkorosi dengan mudah.