BAHAN BUATAN DALAM INDUSTRI

1)Memahami pembuatan asid sulfurik

  

Kegunaan asid sulfurik:

*penghasilan baja

*pembuatan detergen 

*melembutkan kulit haiwan

Proses pembuatan asid sulfurik secara industri:

-dihasilkan melalui proses sentuh

-bahan mentah pembuatan asid sulfurik dalam proses sentuh:

    =sulfur,oksigen dan air

contoh rajah pembuatan asid sulfurik melalui proses sentuh

Peringkat 1:Pembentukan sulfur dioksida

   
-Leburan sulfur dibakar dalam udara kering yang berlebihan untuk hasilkan gas sulfur dioksida,gas yang terbentuk ditulenkan,dikeringkan dan disejukkan.

                                  S(ce)+O₂(g)=SO₂(g)

Peringkat 2:Pembentukan gas sulfur trioksida

-Sulfur dioksida dan gas oksigen yang berlebihan disalurkan melalui mangkin vanadium (V) oksida pada suhu 450°C dan tekanan 1 atm untuk menghasilkan sulfur trioksida

                                 2SO₂(g)+0₂(g)=2SO₃(g)

   -Kira-kira 99.5 peratus gas sulfur trioksida dapat dihasilkan melalui tindak balas berbalik yang eksotermik

Peringkat 3:Pembentukan oleum 

-Sulfur trioksida dilarutkan dalam asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum  

                            SO₃(g)+H₂SO₄(ce)=H₂S₂O₇(ce)

Peringkat 4:Pencairan oleum

-Oleum dicairkan dengan air untuk hasilkan asid sulfurik pekat dalam kuantiti yang banyak

                         H₂S₂O₇(ce)+H₂O(ce)=2H₂SO₂(ce)

Sulfur trioksida tidak dilarutkan secara langsung ke dalam air untuk hasilkan asid sulfurik

                              S0₃(g)+H₂0(ce)=H₂SO₄(ce)

Sulfur dioksida dan pencemaran alam sekitar

Punca:

1. pembakaran sulfur dalam proses sentuh
2. pengekstrakan logam dari bijih sulfida
3. pembakaran bahan api fosil (petroleum,gas asli,arang batu)

Kesan: hujan asid

1. mengakis bangunan dan arca yang diperbuat daripada marmar atau batu kapur
2. mengurangkan nilai pH dalam tanah
3. meningkatkan keasidan air dalam tasik dan sungai

Langkah mengatasi-melakukan tindak balas antara sulfur dioksida                                   dan:

1. ammonia atau ammonium hidrosida untuk hasilkan ammonium sulfat
2. kalsium hidroksida atau kalsium karbonat untuk hasilkan kalsium sulfat

        

                                        

   

 2)Mensintesiskan pembuatan ammonia dan garamnya

Menyenaraikan kegunaan ammonia

*penghasilan baja bernitrogen

     -ammonium sulfat,ammonium nitrat,ammonium fosfat,urea 

*membuat agen pembersih

*pembuatan gentian sintetik

Sifat-sifat ammonia

*berbau sengit

*gas tak berwarna

*bersifat alkali

*sangat larut dalam air

*kurang tumpat dari udara

Proses pembuatan ammonia secara industri

-disediakan melalui proses Haber

-bahan mentah yang digunakan: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 dioksidakan kepada karbon dioksida dengan menggunakan stim mangkin besi

                    CO(g)+H₂O(g) →CO₂(g)+H₂(g)

 contoh gambar pembuatan ammonia melaui proses Haber

-nisbah 1 mol gas nitrogen kepada 3 mol gas hidrogen dialirkan ke dalam sebuah reaktor

-campuran gas dimampatkan di bawah tekanan 200 atmosfera pada suhu 450०c-550०c dan dimangkinkan dengan serbuk besi bagi mempercepatkan tindakbalas

-ammonia yang terhasil disejukkan menjadi cecair dan diasingkan dari gas hidrogen dan gas nitrogen yang belum bertindak balas

-gas nitrogen dan gas hidrogen yang tidak bertindak balas dipam semula ke reaktor untuk ditindakbalas

Menyediakan baja ammonium-sulfat

                                                 -nitrat

                                                 -fosfat

Tujuan: Menyediakan baja ammonium sulfat 

Bahan:                                                       Radas:

» Kertas litmus merah                              *bikar 100cm³

» Larutan ammonia 2mol dm-3               *rod kaca

» Asid sulfurik cair 1mol dm-3                *tungku kaki tiga

» Air suling                                              *penunu Bunsen

» Kertas turas                                           *kasa dawai

                                                                 *corong turas

                                                                 *silinder penyukat

                                                                 *mangkuk penyukat

PROSEDUR:

1. 25cm3 asid sulfurik disukat dengan silinder penyukat. Asid ini dituang ke dalam bikar 100cm3.

2. Larutan ammonia dititis setitik demi setitik ke dalam bikar itu sementara larutan dikacau dengan rod kaca.

3. Larutan yang terhasil diuji dengan kertas litmus merah dari semasa ke semasa. Penitisan larutan ammonia dihentikan sekiranya kertas litmus bertukar kepada biru (atau semasa larutan mengeluarkan bau ammonia).

4. Kemudian, larutan dituang ke dalam mangkuk penyejat.

5. Larutan dididihkan sehingga tepu.

6. Larutan tepu disejukkan pada suhu bilik. Hablur-hablur putih ammonium sulfat akan terbentuk.

7. Hablur-hablur garam itu dituras dan dibilas dengan air suling yang sejuk.

8. Hablur-hablur yang terbentuk dikeringkan dengan kertas turas.

Analisis:

► Larutan ammonia adalah berlebihan ketika kertas litmus merah mula bertukar warna.

► Larutan tepu perlu disejukkan pada suhu bilik supaya penghabluran dapat berlaku.

► Hablur-hablur garam dibilas dengan sedikit air suling yang sejuk untuk menyingkirkan bendasing seperti larutan ammonia

Kesimpulan:

Baja ammonium sulfat dapat disediakan melalui tindak balas antara larutan ammonia dengan asid sulfurik cair,dan kemudiannya melalui penghabluran

3)Memahami aloi

Hubungan antara susunan atom dalam logam dengan sifat kemuluran dan kebolehtempaan logam

 1)Logam tulen mempunyai ketumpatan tinggi,takat lebur dan takat didih tinggi,konduktor haba dan elektrik baik,berkilat,boleh ditempa dan mulur.
2)Logam tulen terdiri dari atom-atom sama jenis dan saiz
3)Dalam keadaan pepejal,atom-atom tersusun dengan rapat,padat dan teratur
4)Susunan atom ini memberi logam tulen sifat kemuluran dan kebolehtempaan apabila dikenakan daya
5)Kemuluran logam

                                                                                  

 logam bersifat mulur

6)Kebolehtempaan logam

logam boleh ditempa

-apabila diketuk atom-atom akan menggelongsor ke kedudukan baharu.

-logam boleh ditempa

Maksud aloi

*satu campuran dua unsur atau lebih mengikut peratusan yang tertentu dengan unsur utamanya ialah logam 

Tujuan pengaloian

1. memperbaik rupa bentuk logam tulen
2. menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen
3. mencegah kakisan logam tulen

Contoh-contoh aloi

                     *keluli                               *gangsa                 *piuter                           *duralumin             *magnalium

Komposisi dan sifat aloi

Hubungkait susunan atom dalam aloi dengan sifat kekuatan dan kekerasannya

1. Aloi mungkin merupakan campuran logam dengan logam/logam dengan bukan logam
2. Atom asing yang ditambahkan mungkin lebih besar/lebih kecil dari atom tulen
3. Kehadiran atom asing berlainan saiz mengganggu susunan atom logam tulen yang teratur
4. Penggelongsoran lapisan atom logam tulen jika daya dikenakan menjadi sukar.
5. Aloi lebih kuat dan lebih keras dari logam tulennya

Hubungkait sifat aloi dan kegunaannya

• Keluli adalah keras dan kuat.Jadi,sesuai untuk menbuat jambatan dan bangunan
• Kupro-nikel adalah kuat dan berkilat.Sesuai untuk membuat duit syiling
• Duralumin adalah kuat,ringan dan tahan kakisan.Sesuai untuk membuat badan kapal terbang.

 4)Menilai kegunaan polimer sintetik

Maksud polimer

-Molekul berantai panjang yang terbina daripada banyak ulangan unit dinamakan monomer

-Monomer bersambung antara satu sama lain melalui ikatan kovalen

-Proses menggabungkan monomer dinamakn pempolimeran

Senarai polimer semula jadi

-biasanya dijumpai dalam benda-benda hidup

-contoh:kanji,selulosa,kapas,protein,sutera dan getah asli

Senarai polimer sintetik dan kegunaannya

-polimer sintetik ialah polimer buatan manusia yang dihasilkan daripada bahan kimia

-digunakan untuk membuat plastik,gentian,resin dan getah sintetik

Monomer dalam polimer sintetik

-biasanya diperoleh dari hasil petroleum,arang batu dan gas asli

-2 jenis pempolimeran

Pempolimeran penambahan

   

   *Monomer-monomer tak tepu yang mengandungi 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

Pempolimeran kondensasi

   *Monomer-monomer tanpa ikatan ganda dua antara dua atom karbon digabungkan bersama pempolimeran kondensasi

   *Poliamida (nilon) dan poliester (terilena) ialah gentian yang dihasilkan melalui pempolimeran kondensasi

   *Molekul kecil seperti air, H₂O atau ammonia, NH₃ akan disingkirkan

Mewajarkan kegunaan polimer sintetik dalam kehidupan harian

Penggunaan polimer sintetik dalam kehidupan harian adalah tidak wajar kerana:

1. Polimer sintetik tidak terbiodegradasikan.Pelupusannya memerlukan tapak pembuangan yang besar
2. Bahan-bahan mentah bagi polimer sintetik diperoleh dari petroleum.Sumber bahan yang tidak dapat diperbaharui akan habis.
3. Pembakaran polimer sintetik membebaskan bahan pencemar dan gas toksik yang menudaratkan kesihatan.

5)Mengaplikasi kegunaan kaca dan seramik

Kegunaan kaca

1. Kanta optik
2. Alatan kaca di makmal
3. Mentol
4. Kaca tingkap
5. Pinggan,mangkuk
6. Lampu automobil
7. Radas kaca kristal
8. Prisma

Kegunaan seramik

• Bahan binaan-jubin,nuklear
• Barangan hiasan -pinggan,mangkuk
• Alatan elektrik-ketuhar,fius
• Semikonduktor-mikrocip
• Bidang perubatan-gigi palsu

Jenis kaca dan sifatnya

1] Kaca soda kapur(kaca lembut)

        *kaca paling lazim dan paling murah

Sifat→takat lebur yang rendah

        →mudah dibentuk

        →tahan terhadap bahan kimia

        →tidak tahan terhadap haba

2]Kaca plumbum(kaca kristal)

Sifat→ketumpatan yang tinggi 

        →indeks biasan yang tinggi

        →takat lebur yang rendah

        →lut sinar

3]Kaca borosilikat(kaca keras)

Sifat→takat lebur yang tinggi 

        →sangat tahan terhadap haba

        →tahan terhadap bahan kimia

4]Kaca silika terlakur( kaca paling keras)

      *kaca yang paling ringkas dan mahal

Sifat→takat lebur yang sangat tinggi

        →tahan terhadap haba dan bahan kimia

        →mempunyai ketulenan tinggi

        →lut sinar

Sifat seramik

• keras dan kuat
• tahan tekanan dan haba yang tinggi 
• lengai terhadap bahan kimia,tdak mengakis dan tahan lama
• penebat haba dan elektrik yang baik
• bersifat semikonduktor & boleh menyimpan cas
• keras,tahan kakisan,lengai secara kimia,tahan mampatan

a)Seramik boron nitrida→tahan terhadap suhu

                                      →mempunyai rintangan tinggi terhadap elektrik

b)Seramik silikon nitrida→tahan terhadap gegaran

c)Karbon nitrida

d)Perovskit, YBa₂Cu₃O₇→mengkonduksikan elektrik pada 98K dengan hampir tiada kehilangan tenaga dalam bentuk haba                                               

      

6)Menilai kegunaan bahan komposit

Maksud bahan komposit

Bahan baharu yang dihasilkan daripada campuran batu kerikil dan pasir yang dicampur bersama dengan simen

Mempunyai sifat yang lebih baik dari komponen asalnya

Contoh bahan komposit dan komponennya

 Konkrit yang diperkukuh

➤simen,pasir dan keluli

Superkonduktor

➤itrium oksida,natrium oksida dan kuprum dua oksida

Gentian optik

➤silika,natrium oksida dan kalsium oksida

Kaca fotokromik

➤kaca dan argentum klorida

Mewajarkan kegunaan bahan komposit

Wajar kegunaan bahan komposit kerana:

1. dapat mengantikan penggunaan sumber yang tak boleh diperbaharui
2. lebih mudah digunakan 

7)Nanoteknologi

Maksud nanoteknologi

*Nanoteknologi (juga dikenali dalam ringkasan sebagai nanotek) merupakan cabang sains yang  menumpukan kepada jirim-jirim pada saiz antara 1 hingga 100 nanometer (1 nm = 10−9 meter).

*Salah satu aspek skala nano yang terpenting adalah bahawa semakin objek-objek menjadi kecil, semakin besar nisbahnya antara luas permukaan dengan isi padu.

Contoh nanoteknologi

1. Pembaikian dan regeneratif gen penyakit genetik

• Nanoteknologi digunakan dalam rawatan penyakit genetik.

• Gen yang rosak diganti dengan gen yang normal.

• Gen normal disampaikan melalui partikel nano.

• Gen normal dimasukkan ke dalam nukleus sel rosak tanpa rosakkan nukleus tersebut

• Proses regeneratif dan baik pulih gen mengambil tempat.

• Gen rosak dibaiki dan gen normal yang sihat dijana.

• Pesakit akan sembuh daripada penyakit genetik yang berpunca daripada pewarisan genetik gen yang rosak.   

        

2. Pengimejan perubatan MRI

• Teknologi pengimejan perubatan MRI dihasilkan menggunakan teknologi nanoteknologi.

• MRI merujuk kepada kaedah penghasilan imej organ dalaman organisma hidup seperti
manusia melalui penggunaan partikel nano dan daya magnet yang kuat mengelilingi badan.

• Imej yang dihasilkan dapat memberi gambaran 1000 kali lebih jelas berbanding dengan
bahan kontras (pewarna).

• Selain itu, imej tersebut dapat diambil daripada pelbagai dimensi/sudut.

• MRI tidak mendedahkan pesakit kepada radiasi.

• MRI membantu doktor melakukan kerja-kerja diagnostik penyakil dengan lebih mudah,
cepat,jelas dan tepat.

• Penyakit dapat dikesan, dikenalpasti dan kaedah rawatan yang bersesuaian dapat diberikan