Bahan Buatan dalam Industri: 2018

BAHAN BUATAN DALAM INDUSTRI

9.1 Asid Sulfurik

(A) Kegunaan asid sulfurik

Asid sulfurik mempunyai banyak kegunaan dalam bidang industri.
Kegunaan utama adalah dalam penghasilan penghasilan baja fosfat.

KEGUNAAN ASID SULFURIK

Pembuatan pencelup,pigmen dan cat
Penghasilan baja
Pembuatan insektisid
Melembutkan kulit haiwan

(B) Pembuatan asid sulfurik dalam perindustrian

Asid sulfurik dihasilkan secara besar-besaran dalam industri melalui Proses Sentuh.
Bahan bahan mentah bagi Proses Sentuh ialah sulfur,oksigen dan air.

Image result for pembuatan asid sulfurik melalui proses sentuh gif

Pembuatan asid sulfurik melalui Proses Sentuh dari peringkat 1 hingga 4.

3. Pembuatan asid sulfurik dalam Proses Sentuh melibatkan empat peringkat:

(a) Peringkat 1: Pembentukan sulfur dioksida

Leburan sulfur dibakar dalam udara kering yang berlebihan untuk menghasilkan gas sulfur dioksida.

S(ce) + O2(g) → SO2

Gas sulfur dioksida juga boleh dihasilkan dengan memanaskan bijih sulfida seperti \ferum persulfida,FeS2 dalam udara yang berlebihan.

4FeS2(p) + 11O2(g) → 2Fe2O3(p) +8SO2(g)

Kemudian,gas sulfur dioksida yang terbentuk ditulenkan,dikeringkan dan disejukkan.

(b) Peringkat 2: Pembentukkan gas sulfur trioksida

Gas sulfur dioksida dan gas oksigen yang berlebihan dialirkan melalui mangkin Vanadium(V) oksida, V2O5 pada suhu 450०C-550०C dan tekanan 1 atmosfera untuk menghasilkan gas sulfur trioksida.

2SO2(g) +O2(g) ⇌ 2SO3(g)

∆H=-197 klJ mol-1

Kira-kira 99.5% gas sulfur trioksida dapat dihasilkan melalui tindak balasn berbalik yang eksotermik.
Lazimnya,gas sulfur trioksida yang terhasil (99.5%) dicemari oleh hasil sampingan iaitu gas sulfur dioksida (0.5%).Maka, gas sulfur dioksida perlu diserap oleh kalsium hidroksida bagi mengelakkannya terbebas ke atmosfera dan menyebab pencemaran alam sekitar.

(c) Peringkat 3: Pembentukkan oleum

Sulfur trioksida dilarutkan di dalam asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum,H2S2O7

SO3 (g) + H2SO4(ce) → H2S2O7(ce)

(d) Peringkat 4: Pencairan oleum

Oleum kemudian dicairkan dengan air untuk menghasilkan asid sulfurik pekat dalam kuantiti yang banyak.

H2S2O7(ce) + H2O(ce) → 2H2SO4(ce)

4. Sulfur trioksida tidak terlarutkan secara langsung ke dalam air untuk menghasilkan asid sulfurik.

SO3(g) + H2O(ce) → H2SO4(ce)

5. Hal ini kerana tindak balas antara sulfur trioksida dengan air sangat eksotermik.Haba yang terbebas dalam tindak balas akan mengewapkan ccecair asid sulfurik kepada wasap asid sulfurik.Wasap asid sulfurik bersifat mengakis,mencemarkan udara dan sukar dikondensasikan.

6. Carta alir menunjukkan peringkat 1 hingga 4 dalam Proses Sentuh.

Sulfur.S
1 ↓ terbakar dalam udara
Sulfur dioksida,SO2
O2 2 ↓ V2O5,450°C-550°C,1 atm
Sulfur trioksida,SO3
3 ↓ dilarutkan dalam H2SO4 pekat
Oleum,H2S2O7
4 ↓ dicairkan dengan air
Asid sulfurik,H2SO4

(B) Sulfur dioksida dan pencemaran sekitar

Sulfur dioksida boleh menyebabkan pencemaran alam sekitar,sulfur dioksida dihasilkan melalui:

(a) Pembakaran sulfur dalam Proses Sentuh.

(b) Pengekstrakan logam daripada bijih sulfida

2. Menghidu gas sulfur dioksida boleh mengakibatkan penyakit peparu,bronkitis,batuk,sakit dada dan sesak nafas.

3. Apabila gas sulfur dioksida larut dalam air hujan,asid sulfurus akan terbentuk dan mengakibatkan pembentukkan hujan asid.

SO2(g) + H2O(ce) ➝ H2SO4(ak)

4. Gas sulfur dioksida juga boleh dioksidakan kepada sulfur trioksida apabila

(a) bertindak balas dengan nitrogen dioksida

SO2(g) + NO2(g) ➝ SO3(g) + NO(g)

(b) dimangkinkan oleh zarah-zarah debu atau titisan air.

2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)

5. Apabila sulfur tridioksida yang terhasil larut di dalam air hujan, asid sulfurik akan terbentuk dan mengakibatkan pembentukkan hujan asid.

SO3(g) + H2O(ce) ➝ H2SO4(ak)
Asid sulfurik

6. Hujad asid yang terhasil boleh menimbulkan kesan-kesan yang berikut.

(a) Mengakis bangunan dan arca yang dibuat daripada marmar dan batu kapur.Marmar dan batu kapur bertindak balas dengan asid sulfurik untuk membentuk kalsium sulfat.

CaCO3(p) + h=H2SO4(ak) ➝ CaSO4(p) + CO2(g) + H2O(ce)

(b) Mengakis struktur yang dibuat daripada logam.Logam besi (ferum) bertindak balas dengan asid sulfurik untuk membentuk ferum(II) sulfat.

Fe(p) + H2SO4(ak) ➝ FeSO4(ak) + H2(g)

(c) Mengurangkan nilai pH dalam tanah di samping melarutkan garam mineral dan menghauskan nutrien tanah.Pokok dan tumbuhan mati akibat malnutrisi dan diserang penyakit.Justeru memusnahkan pokok-pokok di dalam hutan.

(d) Meningkatkan keasidan air dalam tasik dan sungai.Hidupan akuatik tidak dapat hidup dalam air yang berasid.Justeru,menyebabkan kematian hidupan akautik.

7. Dalam Proses Sentuh, pembebasan gas sulfur dioksida ke atmosfera dapat dikurangkan dengan melakukan tindak balas antara sulfur dioksida dengan.

(a) ammonia atau ammonium hidroksida untuk menghasilkan ammonium sulfat, (digunakan sebagai baja pertanian).

(b) kalsium hidroksida atau kalsium karbonat untuk menghasilkan kalsium sulfat(digunakan dalam penghasilan plaster dan simen)

9.2 Ammonia dan garamnya

(A) Kegunaan ammonia

Ammonia merupakan sumber yang membekalkan unsur nitrogen. Unsur nitrogen penting untuk tumbuseran tumbuh-tumbuhan.
Kegunaan utama ammonia adalah dalam penghasilan baja bernitrogen.Baja bernitrogen termasuklah ammonium sulfat,(NH4)2SO4, ammonium nitrat, NH4NO3,ammonium fosfat, (NH4)3PO4 dan urea,CO(NH2)2.

KEGUNAAN AMMONIA

Penghasilan baja ammonium sulfat
Pembuatan asid nitrik
Membuat agen pembersih
Pembuatan gentian sintetik

4. Ammonia digunakan dalam pembuatan asid nitrik melalui Pross Ostawald.

5. Pembuatan asid nitrik dalam Proses Ostawald melibatkan tiga peringkat:

(a) Peringkat 1: Pembentukan gas nitrogen monoksida

Ammonia dioksidakan kepada nitrogen monoksida dan air.

4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(1)

ΔH=-1170 kJ mol -1

(b) Peringkat 2: Pembentukkan gas nitrogen dioksida

Nitrogen monoksida bertindak balas dengan oksigen yang berlebihan untuk menghasilkan nitrogen dioksida.

2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g)

Nitrogen dioksida bertindak balas dengan air dan oksigen untuk menghasilkan asid nitrik.

4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(ce) → 4HNO3(ak)

Tindak balas keseluruhan:

4NH3(g) + 8O2(g) → 4HNO3(ak) + 4H2O(ce)

(B) Sifat ammonia

SIFAT SIFAT FIZIK AMMONIA:

Gas tak berwarna
Berbau sengit
Bersifat alkali
Sangat Larut dalam air
Kurang tumpat dari udara

SIFAT-SIFAT KIMIA AMMONIA:

(a) Ammonia bertindak balas dengan gas hidrogen klorida untuk menghasilkan wasap putih ammonium klorida yang tebal.

HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(p)

(b) Ammonia meneutralkan pelbagai jenis asid untuk menghasilkan garam ammonium.

HNO3(ak) + 2NH3(ak) → NH4NO3(ak)

H2SO4(ak) + 2NH3(ak) → (NH4)2SO4(ak)

(c) Ion hidroksida daripada larutan ammonium bertindak balas dengan ion logam untuk menghasilkan mendakan hidroksida logam.

NH3(ak) + H20(ce) ⇋ NH4+(ak) + OH-(ak)

Mg2+(ak) + 2OH-(ak) → Mg(OH)2(p)

(d) Ammonia terbakar dalam oksigen tetapi tidak terbakar dalam udara.

4NH3(g) + 5O2(g) ⇋ 4NO(g) + 6H2O(g)

(C) Pembuatan ammonia dalam industri

Ammonia,NH3 disediakan dalam industri melalui Proses Haber.
Bahan-bahan mentah bagi pembuatan ammonia dalam Proses Haber ialah gas hidrogen dan gas nitrogen.
Gas nitrogen diperoleh melalui proses penyulingan berperingkat ke atas udara cecair.
Gas hidrogen diperoleh daripada gas asli.

(a) Metana,CH4 dalam gas asli bertindak balas dengan stim pada suhu 700०C

dengan kehadiran mangkin nikel.

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)

(b) Karbon monoksida dalam campuran kemudiannya dioksidakan kepada karbon dioksida dengan menggunakan stim dan mangkin besi.

CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)

5. Nisbah 1 mol nitrogen kepada 3 mol hidrogen dialirkan ke dalam sebuah reaktor.

6. Campuran gas ini dimampatkan di bawah tekanan 200 atmosfera pada suhu 450०C. 7. Ammonia yang terhasil disejukkan menjadi cecair dan diasingkan daripada gas hidrogen dan gas nitrogen yang belum lagi bertindak balas.Gas-gas ini dikitar semula dengan mengalirkan ke dalam reaktor bersama dengan gas nitrogen dan gas hidrogen yang baharu untuk tindak balas selanjutnya.
8. Kira-kira 98% ammonia dapat dihasilkan melalui tindak balas berbalik yang eksotermik.

(D) Penyediaan baja ammonium

1. Tumbuhan memerlukan nutrien seperti nitrogen,fosforus,kalium dan kalsium untuk tumbesaran yang sihat.Nutrien-nutrien yang terkandung dalam tanah akan habis diserap oleh tumbuhan.
2. Baja-baja ammoniun merupakan salah satu jenis baja kimia yang ditambahkan ke dalam tanah untuk menggantikan unsur nitrogen yang telah habis digunakan oleh tumbuhan.
3. Contoh-contoh baja ammonium ialah:

(a) ammonium sulfat,(NH4)2SO4
(b) ammonium nitrat,NH4NO3
(c) ammonium fosfat,(NH4)3PO4

4. Baja ammonium sulfat boleh disediakan di dalam makmal melalui tindak balas peneutralan antara larutan ammonia dengan asid sulfurik.

CARA PENGIRAAN PERATUS NITROGEN DALAM BAJA AMMONIA

Tindak balas peneutralan

Baja Ammonium

Larutan ammonium + asid fosforik

Nama; Amonium Fosfat

Formula; (NH4)3PO4

Persamaan; 3NH3 + H3PO4 ⟶ (NH4)3 PO4

28.3%N

Larutan ammonium + asid nitrik

Nama; Ammonium Nitrat

Formula; NH4NO3

Persamaan; NH3 + HNO3 ⟶ NH4 NO3

10.4%N

Larutan ammonium + asid sulfurik

Nama; Ammonium Sulfat

Formula; (NH4)2 SO4

Persamaan; 3NH3 + H3PO4 ⟶ (NH4)3 PO4

21.2%N

Larutan ammonium + karbon dioksida

Nama; Urea

Formula; CO(NH2)2

Persamaan; NH3 + CO2 ⟶ CO(NH2)2 + H2O

46%N

5. Baja ammonia yang paling terbaik untuk digunakan di dalam pertanian ialah baja Carbamide(urea),CO(NH2)2 kerana peratusnya bajanya lebih tinggi dari baja ammonia yang lain.

9.3 Aloi

(A) Susunan atom di dalam logam

1. Logam tulen biasanya mempunyai ketumpatan yang tinggi, takat lebur dan takat didih yang tinggi,merupakan konduktor haba dan elektrik yang baik,berkilat (berkilau), boleh ditempa dan mulur.

2. Logam tulen terdiri daripada atom-atom yang sama jenis dan sama saiz.

3. Dalam keadaan pepejal, atom-atom dengan rapat, padat dan teratur.

4. Susunan atom ini memberi logam tulen sifat kemuluran dan kebolehtempaan apabila dikenakan daya.
5. Kemuluran logam

6. Lapisan atom-atom boleh mengelongsor antara satu sama lain apabila dikenakan daya. Maka,logam bersifat mulur(boleh ditarik menjadi wayar) dan boleh diregang.

7. Kebolehtempaan logam

(B) Aloi

1. Aloi ialah suatu campuran dua unsur atau lebih mengikut peratus yang tertentu dengan unsur utamanya ialah logam.
2. Logam tulen adalah tidak kuat,lembut dan mudah terkakis.
3. Sifat logam tulen ini dapat diperbaik ddengan mengubah logam tulen kepada aloi.
4. Proses mencampurkan atom-atom asing dengan atom-atom logam tulen secara peleburan dikenali sebagai pengaloian.

(C) Mengapakah perlu pengaloian?

1. Tujuan pengaloian adalah untuk

(a) memperbaik rupa bentuk logam tulen.
(b) menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen.
(c) mencegah kakisan logam tulen.

2. Memperbaik rupa bentuk logam tulen

(a) Logam tulen mempunyai permukaan yang berkilau(berkilat).Apabila didedahkan kepada oksigen dan air,permukaan logam menjadi pudar disebabkan oleh pembentukan lapisan oksida pada permukaanya.

(b) Atom asing dalam aloi membantu mengurangkan pembentukan lapisan oksida pada logam.

(c) Sebagai contoh,piuter yang didedahkan kepada udara akan mengambil masa yang sangat lama untuk teroksida.Antimoni dalam piuter adalah untuk kilauan manakala kuprum adalah untuk kekerasan.

3. Menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen

(a) Logam tulen lebih lembut daripada aloi

(b) Atom asing menggangu sususnan atom logam tulen yang teratur.Hal ini menyukarkan penggelongsoran lapisan atom logam tulen jika daya dikenakan.

(c) Sebagai contoh,atom karbon dalam aloi keluli mengganggu susunan atom besi yang teratur.Hal ini menyukarkan penggelosongsoran lapisan atom jika daya dikenakan.

4. Mencengah kakisan logam tulen

(a) Kebanyakan logam mudah terkakis akibat terdedah kepada udara.

(b) Atom asing dalam aloi mengelakkan pembentukan lapisan oksida pada permukaan logam.

(c) Sebagai contoh,atom kromium dalam kelili nirkarat membentuk lapisan oksida pada permukaan keluli apabila didedahkan kepada oksigen.Lapisan ini sangat nipis,tidak kelihatan dan melekat kuat pada keluli.Jadi, keluli sentiasa berkilat.Lapisan ini juga tidak telap air dan udara.Justeru, melindungi besi di dalamnya.Sekiranya permukaan keluli nirkarat dicalarkan,lapisan oksida akan terbentuk dengan segera.

(C) Susunan atom di dalam aloi

1. Aloi mungkin merupakan campuran antara logam dengan logam atau campuran antara logam dengan bukan logam.
2. Atom asing yang ditambahkan mungkin lebih besar atau lebih kecil daripada atom logam tulen.

3. Berdasarkan rajah di atas,kehadiran atom asing yang berlainan saiz mengganggu susunan atom logam tulen yang teratur.

4. Hal ini menyukarkan penggelongsoran lapisan atom logam tulen jika daya dikenakan.Maka,aloi lebih kuat dan lebih keras daripada logam tulennya.

(E) Komposisi,sifat dan kegunaan beberapa aloi

Aloi	Sifat aloi	Kegunaan aloi	Komposisi aloi
Keluli	Kuat,keras,taham kakisan	Membuat jambatan,kenderaan,rangka bangunan,dan landasan keretapi	99% ferum,1% karbon
Gangsa	Kuat,keras,taham kakisan	Membuat pingat,tugu dan loceng	90% kuprum,10% stanum
Loyang	Kuat,berkilat	Membuat alat muzik,kunci,dan barang perhiasan	70% kuprum,30%zink
Piuter	Tahan kakisan,permukaan licin dan berkilat	Membuat barangan perhiasan seperti bingkai gambar dan piala	96% stanum,3% kuprum,1% antimoni
Keluli nirkarat	Kuat,tahan kakisan,berkilat	Membuat barangan dapur seperti sudu,garfu,periuk,kuali dan pisau	74% ferum,8% karbon,18% kromium
Duralumin	Kuat,ringan,tahan kakisan	Mrmbuat badan kapal terbang dan basikal lumba	93% aluminium,3% kuprum,3% magnesium,1% mangan

9.4 Polimer sintetik

(A) Polimer

Polimer ialah molekul berantai panjang yang terbina daripada banyak ulangan unit kecil yang dinamakan monomer.
Monomer-monomer ini bersambung antara satu sama lain melalui ikatan kovalen.
Proses menggabungkan monomer-monomer untuk menjadi satu rantai polimer yang panjang dinamakan pempolimeran.

4. Polimer terbahagi kepada dua:

(a) Polimer semula jadi

(b) Polimer sintetik

(B) Polimer semula jadi

Polimer semula jadi ialah polimer yang wujud secara semula jadi.
Polimer semula jadi biasanya dijumpai dalam benda-benda hidup.
Contoh-contoh polimer semula jadi ialah kanji,selulosa,kapas,protein,sutera dan getah asli

(C) Polimer sintetik

Polimer sintetik ialah polimer buatan manusia yang dihasilkan daripada bahan kimia secara proses pempolimeran.
Polimer sintetik digunakan untuk membuat plastik,gentian,resin dan getah sintetik.
Monomer-monomer bagi polimer sintetik biasanya diperoleh daripada hasil petroleum,arang batu dan gas asli.
Terdapat dua jenis pempolimeran:

(a) Pempolimeran penambahan

(b) Pempolimeran kondensasi

(D) Pempolimeran penambahan

Monomer-monomer tak tepu yang mengandugi ikatan ganda dua antara dua atom karbon digabungkan bersama melalui pempolimeran penambahan
Dalam tindak balas penambahan,satu molekul disambung kepada satu molekul yang lain melalui ikatan kovalen tunggal.

H H H H H H H H H H H H H H

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣

C = C + C = C + C = C ⟶ ─( C — C )─ atau ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─ C ─

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ↑ ∣ ∣ ∣

H H H H H H H H H H H H H H

Molekul etena Politena Ikatan kovalen tunggal

(Monomer) (Polimer)

3. Contoh-contoh polimer sintetik,monomernya dan kegunaan polimer dalam kehidupan seharian.

(E) Pempolimeran kondensasi

Monomer-monomer tanpa ikatan ganda dua antara dua atom karbon digabungkan bersama melalui pempolimeran kondensasi.
Polimer sintetik seperti poliamida (nilon) dan poliester (terilena) merupakan dua jenis gentian penting yang dihasikan melalui pempolimeran kondensasi.
Dalam tindak balas kondensasi,molekul kecil seperti molekul air,H2O atau molekul ammnonia,NH3 akan disingkirkan.
Contoh-contoh polimer sintetik,monomernya dan kegunaan polimer dalam kehidupan harian.

(F) Penggunaan polimer sintetik.

Pembuatan dan penggunaan polimer sintetik khususnya dalam barangan pakai-buang telah meningkat dengan mendadak.
Penggunaan polimer sintetik secara meluas telah mendatangkan beberapa masalah.

(a) Polimer sintetik adalah tidaak terbiodegrasikan.Pelupusan polimer sintetik memerlukan tapak pembuangan sampah yang besar.

(b) Bahan-bahan mentah bagi polimer sintetik diperoleh daripada petroleum.Keadaan ini akan menghabiskan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui.
(c) Pembakaran polimer sintetik membebaskan bahan pencemar dan gas-gas toksik yang memudaratkan kesihatan kita.Contohnya pembakaran PVC membebaskan gas hidrogen klorida.Gas-gas seperti hidrogen klorida,karbon monoksida,karbon dioksida dan oksida nitrogen boleh mengakibatkan kesan rumah hijau dan hujan asid.
(d) Pembuangan polimer sintetik yang tidak betul juga memusnahkan keindahan alam semula jadi,menyebabkan bajir kilat dan mengancam hidupan liar.

3. Bagi mengurangkan pencemaran alam sekitar,mengurangkan penggunaan petroleum yang terhad dan penggunaan tapak pembuangan sampah,kita harusnya:

(a) mengurangkan penggunaan,mengguna semula dan mengitar semula polimer sintetik dan tidak terbiodegrasikan.
(b) menggunakan bioplastik atau plastik terbiodegrasikan seperti plastik asid polilaktida (PLA) dan plastik poli-3-hidroksibutirat (PHB).
(c) mendidik pengguna dengan kaedah pembuangan polimer yang betul.

9.5 Kaca dan seramik

(A) Kaca

Komponen utama dalam kaca ialah silika (silikon dioksida,SiO2).Silikon dioksida biasanya terdapat di dalam pasir.

2. Silikon yang terdapat di dalam silikon dioksida merupakan unsur yang mempunyai kuantiti kedua tertinggi dalam kerak bumi.

3. Cara yang lazim digunakan untuk menyediakan kaca ialah dengan memanaskan pasir pada suhu 1700०C sehingga menghasilkan satu leburan.Leburan yang terhasil kemudiannya disejukkan dengan cepat supaya memejal untuk menghasilkan kaca.

4. Semasa penyejukkan cepat,zarah-zarah dalam leburan tidak sempat kembali kepada susunan struktur hablur yang asal.Zarah-zarah ini tersusun secara rawak dalam kekisi dan membentuk pepejal amorfus.Struktur amorfus inilah yang menyebabkan kaca bersifat rapuh.
5. Ciri-ciri utama kaca termasuklah

(a) Keras tetapi rapuh
(b) lengai terhadap bahan kimia
(c) lut sinar dan tidak telap (tidak poros)
(d) tahan mampatan
(e) penebat haba dan elektrik yang baik.

(B) Jenis,komposisi,sifat dan kegunaan kaca

Terdapat empat jenis kaca iaitu:

(a) Kaca soda kapur (kaca lembut)

Kaca yang paling lazim dan paling murah

(b) Kaca plumbum (kaca kristal)

(d) kaca silika terlakur (kaca paling keras)

Kaca yang paling ringkas dan paling mahal

2. Jenis kaca,komposisi,sifat dan kegunaanya.

(C) Kaca-kaca yang telah ditingkatkan mutunya

Beberapa jenis kaca telah ditingkatkan mutunya untuk tujuan-tujuan khusus seperti kaca fotokromik,kaca konduksi dan kaca kalis peluru.
Argentum klorida dalam kaca fotokromik menggelapkan kaca apabila didedahkan kepada sinar Matahari dan melindungi mata daripada sinar ultraungu.
Indium stanum oksida (ITO) dalam kaca konduksi boleh mengkonduksikan arus elektrik.Sebahagian besar kaca ini digunakan untuk membuat lapisan mengkonduksi yang nipis pada panel paparan hablur cecair (LCD),panel paparan plasma dan panel paparan rata.
Kaca kalis peluru biasanya dibina dengan mengapitkan bahan yang kuat tetapi lut sinar seperti termoplastik polikarbonat di antara lapisan-lapisan kaca biasa.Plastik ini mampu menahan impak yang dikenakan ke atas kaca,justeru menghalang peluru daripada menembusi lapisan kaca.

(D) Seramik

Seramik ialah bahan yang diperbuat daripada tanah liat.Kaolin atau aluminosilikat terhidrat, Al2O3.2SiO2.2H2O merupakan salah satu contoh tanah liat.
Komponen utama dalam seramik ialah silikat.Silikat ialah sebatian kimia yang mengandungi silikon,oksigen dan satu atau lebih logam.
Cara yang lazim digunakan untuk menyediakan seramik adalah dengan memanaskan tanah liat pada suhu yang sangat tinggi
Seramik yang telah keras selepas pemanasan tidak boleh dileburkan semula kerana seramik mempunyai rintangn yang sangat tinggi terhadap haba.
Ciri-ciri utama seramik termasuklah:

(a) Keras tetapi rapuh

(b) lengai terhadap bahan kimia
(c) legap
(d) tahan mampatan
(e) penebat haba dan elektrik yang baik.

(E) Sifat dan kegunaan seramik

Sifat dan kegunaan pelbagai jenis seramik

(F) Seramik yang telah ditingkatkan mutunya

Seramik borom nitrida tahan terhadap suhu dan mempunyai rintangan yang tinggi terhadap elektrik.Seramik ini digunakan untuk membuat tiub gelombang mikro dan pengedap bergeseran rendah.
Seramik silikon nitrida agak tahan terhadap gegaran.Seramik ini digunakan untuk membuat galas papan luncur dan pencucuh pada peralatan gas.
Karbon nitrida digunakan untuk membuat bahagian-bahagian pada enjin kereta.misalnya injap enjin
Perovskit, YBa2Cu3O7 merupakan antara superkonduktor seramik baharu yang mengandungi ytrium,barium,kuprum dan oksigen.Perovskit boleh mengkonduksikan elektrik pada 98 K dengan hampir tiada kehilangan tenaga dalam bentuk haba.

9.6 Bahan komposit

(A) Keperluan bahan baharu untuk tujuan dan kegunaan yang khusus

Dengan adanya permintaan yang tinggi terhadap bahan-bahan yang telah mempunyai sifat-sifat khusus,ahli sains telah mereka cipta banyak bahan baru untuk menggantikan bahan kovensional yang lama.
Sebagai contoh,plastik untuk menggantikan kayu,gentian optik untuk menggantikan wayar kuprum dan gentian sintetik untuk menggantikan kapas dan wul.
Namun aloi,seramik,kaca dan polimer yang terhasil masih mempunyai kelemahan masing-masing.Bahan-bahan ini masih tidak dapat memenuhi kehendak yang diimpikan dalam bidang perindustrian,komunikasi,pembinaan dan pengangkutan.
Jadi,bahan komposit telah direka untuk tujuan dan kegunaan yang khusus

(B) Penjelasan tentang bahan komposit

Bahan komposit ialah bahan baharu yang dihasilkan daripada campuran dua atau lebih bahan seperti logam,bukan logam,aloi,kaca,seramik dan polimer.
Bahan yang terhasil mempunyai sifat-sifat yang jauh lebih baik daripada komponen-komponen asalnya

(C) Contoh-contoh bahan komposit

Konkrit yang diperkukuh

(a) Konkrit merupakan bahan komposit yang terdiri daripada campuran batu kerikil dan pasir yang dicampur bersama dengan simen.

(b) Konkrit adalah kuat tetapi rapuh dan lemah terhadap regangan.Keluli pula mempunyai kekuatan regangan yang baik.

(c) Apabila konkrit diperkukuh dengan batang keluli,rod atau wayar keluli,konkrit yang diperkukuh dihasilkan.Konkrit ini lebih tahan lasak dan mempunyai kekuatan regangan yang lebih tinggi.

(d) Konkrit yang diperkukuh agak murah dan mudah diacukan kepada pelbagai bentuk.Konkrit ini juga lebih kuat dan tahan regangan berbanding dengan konkrit sahaja.
(e) Konkrit yang diperkukuh digunakan dalam pembinaan bangunan pencakar langit,jambatan,pelantar minyak dan lebuhraya.

2. Superkonduktor

  (a) Superkonduktor dapat mengkonduksi arus elektrik tanpa sebarang rintangan apabila disejukkan ke suhu yang sangat rendah.
(b) Logam seperti merkuri boleh dijadikan sebagai superkonduktor pada 4.2 K tetapi adalah sangat mahal untuk mengekalkan suhu yang terlampau rendah ini.
(c) Dengan menggunakan gabungan logam dan oksida logam,suatu komposit seramik dapat mengkonduksi arus elektrik pada suhu yang tinggi daripada 30 K perovskit merupakan superkonduktor seramik terkini yang tiada rintangan terhadap elektrik   pada 95 K.
(d) Superkonduktor mempunyai sifat kehilangan kuasa yang rendah,kepekaan yang tinggi dan dapat beroperasi dalam kelajuan yang tinggi.
(e) Superkonduktor digunakan dalam kereta api laju (maglev train),mesin imen resonans bermagnet (MRI),mikrocip pada komputer,penjana elektrik dan transformer.

3. Gentian optik

(a) Kabel gentian optik terdiri daripada seberkas tali kaca atau plastik yang disaluti dengan selapisan kaca

(b) Gentian optik mempunyai keupayaan pemancaran yang tinggi dan stabil secara kimia tetapi sangat mahal.

(c) Gentian optik digunakan dalam kamera video dan rangkain kawasan setempat (LAN).Gentian optik juga digunakan dalam endoskop untuk memeriksa organ di dalam badan manusia atau struktur bahan buatan serta menghantar data,suara dan imej dalam bentuk digital.

4. Gentian kaca

(a) Kaca adalah kuat,keras dan berketumpatan tinggi tetapi agak rapuh.Plastik bersifat kenyal,mudah dilenturkan,berketumpatan rendah tetapi tidak kuat

(b) Apabila kaca gentian digunakan untuk memperkukuh plastik,bahan komposit yang dikenali sebagai gentian kaca terhasil.

(c) Gentian kaca mempunyai kekuatan regangan yang tinggi,ketumpatan yang rendah,mudah diwarnakan,diacukan dan ditukar kepada pelbagai bentuk.Gentian kaca juga boleh dihasilkan dalam lapisan nipis tetapi masih sangat kuat.
(d) Gentian kaca digunakan untuk membuat tangki penyimpanan air,raket badminton,bot kecil,papan peluncur salji dan topi keledar.

5. Kaca fotokromik

(a) Argentum klorida dan hablur kuprum (I) klorida dibenamkan di dalam kaca untuk menghasilkan kaca fotokromik
(b) Apabila kaca fotokromik didedahkan kepada cahaya terang,ion klorida dioksidakan kepada atom klorin dengan melepaskan satu elektron.

Cl¯(ak) ➝ Cl(p) + e¯

(c) Elektron ini dipindahkan ke ion argentum.Ion argentum diturunkan kepada atom argentum dengan menerima satu elektron.

Ag+(ak) + e¯ ➝ Ag(p)

Atom argentum berkumpul dan menghalang pancaran cahaya.Kaca akan menjadi gelap.
(d) Apabila kaca dijauhkan daripada cahaya,atom klorin diturunkan oleh ion kuprum (I) kepada ion klorida dan ion kuprum (II).

Cl(p) + Cu+(ak) ➝ Cl¯(ak) + Cu２+ (ak)

(e) Ion kuprum (II) kemudiannya diturunkan oleh atom argentum untuk menghasilkan ion argentum dan ion kuprum (I).

Cu２+ (ak) + Ag(p) ➝ Cu+(ak) + Ag+(ak)

Kaca menjadi lut sinar semula apabila atom-atom argentum bertukar kembali kepada ion-ion argentum.

(f) Kaca fotokromik digunakan dalam kanta optik,cermin penahan angin pada kereta,kanta kamera,suis optik,meter keamatan cahaya dan panel paparan maklumat.

Sekian,Terima kasih

Siap yeahhh!!!

Image result for kaca fotokromik gif

Muhammad farez azrul bin mohd fudzi,
4ST
SMK Baling

Bahan Buatan dalam Industri

Wednesday, October 17, 2018

Kimia Memeningkan!