Bahan Buatan Dalam Industri

 

 

👉 ASID SULFURIK

 

Asid sulfurik , H₂SO_₄, ialah cecair yang tak berwarna tetapi sangat berbahaya kerana sangat mengkakis dan boleh mengakibatkan melecur.

Asid sulfurik menyerap air dengan mudah. Oleh itu, asid sulfurik biasanya digunakan dalam makmal sebagai agen pengontangan untuk mengeringkan gas seperti hidrogen, klorin dan sulfur dioksida.

Pembuatan Asid Sulfurik

Asid sulfurik diperlukan dalam kebanyakan pembuatan bahan kimia . 

 

 

Proses Sentuh adalah bertujuan untuk menghasilkan asid sulfurik.Proses ini melibatkan empat peringkat.
Bahan mentah yang digunakan ialah sulfur,udara dan air.

• PERINGKAT 1 : Pembentukan sulfur dioksida 
  

  Leburan sulfur dibakar di dalam udara kering untuk menghasilkan sulfur dioksida, SO₂. Gas yang terbentuk ditulenkan dan disejukkan .     

  S + O₂ ➟ SO₂

  
  
• PERINGKAT 2 : Pembentukam sulfur trioksida 
  

  Sulfur dioksida , SO₂ dan gas oksigen, O₂ yang berlebihan disalurkan melalui mangkin vanadium (V) oksida. V₂O₅ pada suhu 450℃  dan tekanan 1 atm (atmosfera) untuk menghasilkan sulfur trioksida, SO₃.  

  2SO₂ + O₂ ⥨ 2SO₃
  

   Kira-kira 99,5% sulfur dioksida , SO2 ditukarkan kepada sulfur trioksida , SO₃ melalui tindak balas berbalik itu.

• PERINGKAT 3 : Pembentukan oleum 
  

  Sulfur trioksida , SO₃ dilarutkan di dalam asid sulfurik, H₂SO₄ pekat untuk membentuk oleum , H₂S₂O₇.

  SO₃ + H₂SO₄ ➟ H₂S₂O₇
  

• PERINGKAT 4 : Pencairan oleum 
  

  Oleum , H₂S₂O₇ dicairkan denagan air untuk menghasilkan asid sulfurik , H₂SO₄ pekat dalam kuantiti yang banyak.

  H₂S₂O₇ + H₂O ➟ 2HSO₄
  

Proses Sentuh melibatkan tiga tahap: Pembuatan sulfur dioksida S + O2 ---------------- SO2 Penukaran sulfur dioksida ke sulfur trioksida 2SO2 + O2 --------------- 2SO3 Suhu: 400C - 450C Tekanan: 1 atmosfera Nisbah bahan tindakbalas: Nisbah SO2 kepada O2 ialah 1:1 Mangkin: Vanadium(V) Oksida V2O5 Penukaran sulfur trioksida ke oleum dan akhirnya ke asid sulfurik H2SO4 + SO3 ---------- H2S2O7 Sebatian H2S2O7 dikenali sebagai oleum. Apabila oleum dilarutkan dalam air, asid sulfurik akan terhasil: H2S2O7 + H2O ----------- 2H2SO4 * Oleum dihasilkan sebagai hasil perantaraan kerana melarutkan sulfur trioksida secara terus ke dalam air adalah amat berbahaya kerana proses ini akan membebaskab banyak haba. (walaupun asid sulfurik boleh dihasilkan sebegitu). * Tindak balas penghasilan sulfur trioksida daripada sulfur dioksida adalah satu tindak balas berbalik. Maka suhu, tekanan, mangkin dan nisbah bahan tindak balas adalah amat penting demi memaksimumkan kuantiti sulfur trioksida yang terhasil. Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

Proses Sentuh melibatkan tiga tahap: Pembuatan sulfur dioksida S + O2 ---------------- SO2 Penukaran sulfur dioksida ke sulfur trioksida 2SO2 + O2 --------------- 2SO3 Suhu: 400C - 450C Tekanan: 1 atmosfera Nisbah bahan tindakbalas: Nisbah SO2 kepada O2 ialah 1:1 Mangkin: Vanadium(V) Oksida V2O5 Penukaran sulfur trioksida ke oleum dan akhirnya ke asid sulfurik H2SO4 + SO3 ---------- H2S2O7 Sebatian H2S2O7 dikenali sebagai oleum. Apabila oleum dilarutkan dalam air, asid sulfurik akan terhasil: H2S2O7 + H2O ----------- 2H2SO4 * Oleum dihasilkan sebagai hasil perantaraan kerana melarutkan sulfur trioksida secara terus ke dalam air adalah amat berbahaya kerana proses ini akan membebaskab banyak haba. (walaupun asid sulfurik boleh dihasilkan sebegitu). * Tindak balas penghasilan sulfur trioksida daripada sulfur dioksida adalah satu tindak balas berbalik. Maka suhu, tekanan, mangkin dan nisbah bahan tindak balas adalah amat penting demi memaksimumkan kuantiti sulfur trioksida yang terhasil. Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

Proses Sentuh melibatkan tiga tahap: Pembuatan sulfur dioksida S + O2 ---------------- SO2 Penukaran sulfur dioksida ke sulfur trioksida 2SO2 + O2 --------------- 2SO3 Suhu: 400C - 450C Tekanan: 1 atmosfera Nisbah bahan tindakbalas: Nisbah SO2 kepada O2 ialah 1:1 Mangkin: Vanadium(V) Oksida V2O5 Penukaran sulfur trioksida ke oleum dan akhirnya ke asid sulfurik H2SO4 + SO3 ---------- H2S2O7 Sebatian H2S2O7 dikenali sebagai oleum. Apabila oleum dilarutkan dalam air, asid sulfurik akan terhasil: H2S2O7 + H2O ----------- 2H2SO4 * Oleum dihasilkan sebagai hasil perantaraan kerana melarutkan sulfur trioksida secara terus ke dalam air adalah amat berbahaya kerana proses ini akan membebaskab banyak haba. (walaupun asid sulfurik boleh dihasilkan sebegitu). * Tindak balas penghasilan sulfur trioksida daripada sulfur dioksida adalah satu tindak balas berbalik. Maka suhu, tekanan, mangkin dan nisbah bahan tindak balas adalah amat penting demi memaksimumkan kuantiti sulfur trioksida yang terhasil. Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

Make Google view image button visible again: https://goo.gl/DYGbub

 

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

 

 SO₃ + H₂O ➝ H₂SO₄

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

Kegunaaan Asid Sulfurik

1. Penghasilan baja                                   

                                           

2. Pembuatan detergen dan sabun

3. Sebagai elektrolit dalam bateri kereta

4. Pembuatan pestisid

 5. Pembuatan pencelup , pigmen dan cat

6. Pembuatan gentian buatan seperti nilon dan rayon

 7. Metalurgi : Menyingkirkan lapisan oksida logam daripada permukaan logam semasa mencuci  
                        logam

8. Digunakan untuk proses kulit haiwan
9. Sebagai agen pengontang
10.Sebagai mangkin


Pencemaran Alam Sekitar oleh Sulfur Dioksida

Sulfur dioksida merupakan sejenis gas buangan daripada penghasilan proses Sentuh dan kilang-kilang pemprosesan bahan kimia . Sulfur dioksida larut dalam air hujan membentuk hujan asid . Hujan asid mempunyai nilai pH antara 2.4 dan 5.0 .

2SO₂  +  O₂ +  2H₂O  ➝ 2H₂SO₄

Kesan hujan asid : 
    -mengakis bangunan dan arca
    -mengakis sruktur bahan logam
    -mengurangkan nilai pH dalam tanah,menghauskan nutrien tanah,melarutkan garam        
     mineral dan memusnahkan  tumbuhan
    -meningkatkan keasidan air dan kehidupan akuatik terjejas 

Cara mengurangkan pembebasan gas sulfur dioksida ke atmosfera 

Melakukan tindak balas antara sulfur dioksida dengan,

• ammonia / ammonium hidroksida untuk menghasilkan ammonium sulfat . (digunakan sebagai baja pertanian)

• kalsium hidroksida / kalsium karbonat untuk , menghasilkan kalsium sulfat . (digunakan dalam penghasilan plaster dan simen )

👉AMMONIA

Ammonia terdidri daripada 1 atom nitrogen dan 3 atom hidrogen dengan formula kimia , NH₃ . 

Ammonia wujud sebagai gas pada suhu bilik . 

Sifat-sifat : 

• bersifat alkali 
• gas tidak berwarna 
• berbau sengit 
• kurang tumpat daripada air
• sangat larut dalam air
• menghasilkan wasap putih apabila bertindak balas dengan gas hidrogen klorida,HCl .

          NH₃ + HCl ➞ NH₄Cl


Kegunaan Ammonia 

Ammonia merupakan sumber yang membekalkan unsur nitrogen . Unsur nitrogen penting untuk tumbesaran 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 .

1. Penghasilan baja ammoniumsulfat
2. Membuat agen pembersih
3. Pembuatan bahan letupan ammonium nitrat
4. Membuat ammonium klorida (elektrolit) dalam sel kering
5. Pembuatan bahan penyejuk
6. Pembuatan gentian sintetik
7. Pembuatan asid nitrik
8. Pembuatan pulpa kertas , laker dan varnis


 Pembuatan ammonia

Ammonium dihasilkan dalam industri melalui Proses Haber . Dalam proses ini, gas nitrogen , N₂ daripada udara dipadukan dengan gas hidrogen H₂ daripada gas asli untuk membentuk ammonia , NH₃ .
Bahan mentah yang digunakan ialah gas hidrogen dan gas nitrogen. 

Peringkat pembuatan ammonia :

Campuran N₂ (dari udara) dan H₂ (dari gas asli) pada nisbah 1 : 3 dalam pemampat
                                                            ↓
                                           Campuran dimampatkan (suhu 450℃, tekanan 200 atm)
                                                            ↓
                          Campuran dialirkan melalui mangkin besi : N₂ + 3H₂ ⥨ 2NH₃
                    (Gas N₂ dan H₂ yang tidak bertindak balas dialir semula ke kompresor)

                                                            ↓
                                           Gas NH₃ disejukkan

         
Penyediaan baja ammonium

Baja ammonia ialah baja bernitrogen yang dapat membekalkan unsur nitrogen kepada haiwan dan tumbuhan untuk pembentukan protein.

Baja ammonia dapat disediakan mengikut langkah-langkah yang berikut:

	Langkah 1:	Larutan ammonia + asid → garam ammonium
	Langkah 2:	Garam ammonium disejatkan untuk mendapatkan larutan tepu garam ammonium
	Langkah 3:	Larutan tepu garam ammonium disejukkan dan dihablurkan untuk mendapatkan baja ammonia

Contoh baja ammonia

		Larutan ammonia + asid sulfurik → Ammonium sulfat
		Larutan ammonia + asid nitrik → Ammonium nitrat
		Larutan ammonia + asid fosforik → Ammonium fosfat

Hitung peratus komposisi mengikut jisim bagi nitrogen dalam setiap sebatian bahan

 Eksperimen Menyediakan Hablur Ammonium Sulfat , (NH₄)₂SO₄

Ammonium sulfat ialah sejenis baja kimia

Radas : Buret , kelalang kon , mangkuk pijar , kertas turas , corong turas , penunu bunsen , dawai
             kuasa
Bahan : Larutan ammonia , NH₃ 1.0 mol dm⎻³ , asid sulfurik , H₂SO₄ 1.0 mol dm⎻³, penunjuk metil 
             jingga
Prosedur :

1. Titrat larutan ammoniake dalam 50 cm ³ asid sulfurik cair sehingga penunjuk berubah warna daripada kuning ke jingga
2. Ulangi pentitratan tanpa penunjuk
3. Pekatkan larutan ammonium sulfat secara memanas sehingga 1/3 isi pada asal. 
4. Biarkan larutan pekat ammonium sulfat sejuk ke suhu bilik
5. Apabila hablur ammonium sulfat terbentuk,turaskan campuran 
6. Keringkan hablur ammonium sulfat di antara dua keping kertas turas

Persamaan kimia : 2NH₃ + H₂SO₄ →  (NH₄)₂SO₄
Kesimpulan : Garam ammonium sulfat boleh dihasilkan melalui tindak balas antara larutan ammonia dengan asid sulfurik







 👉ALOI
Aloi adalah campuran dua atau lebih logam (seperti gangsa atau loyang) atau logam dengan sedikit bukan logam (seperti keluli).

Susunan atom dalam logam 

Logam tulen mempunyai sifat-sifat yang berikut

1. Berkilat
2. Ketumpatan tinggi 
3. Konduktor elektrik
4. Mulur 
5.  Berkilat
6. Boleh ditempa 
   

Tujuan menghasilkan aloi :

1. menambahkan kekuatan dan kekerasan logam
2. mengurangkan kakisan logam
3. menjadikan logam kelihatan lebih menarik

Contoh-contoh aloi dan komposisi, sifat serta kegunaannya.

Aloi	Komposisi	Sifat	Kegunaan
Keluli	Besi 99.9% Karbon 0.5%	Keras, kuat	Membina rumah, jambatan, mesin, kenderaan dan sebagainya
Piuter	Timah 97% Antimoni dan kuprum 3%	Permukaan yang berkilat, tahan kakisan	Membuat barangan perhiasan seperti bingkai gambar
Gangsa	Kuprum 88% Timah 12%	Keras, tidak berkarat	Membuat duit syiling, pisau dan sebagainya
Loyang	Kuprum 75% Zink 25%	Kuat, permukaan berkilat, mudah ditempa	Membuat kunci, alatan muzik dan sebagainya
Duralumin	Aluminium 95% Kuprum 3% Magnesium 1% Mangan 1%	Ringan, kuat, tahan kakisan	Membuat badan kenderaan seperti bas, kapal terbang, kereta api dan sebagainya

Eksperimen 

Tujuan :
Untuk mengkaji kekerasan logam tulen dan aloinya

Pernyataan masalah :
Adakah aloi lebih keras daripada logam tulennya?

Hipotesis :
Gangsa lebih keras daripada kuprum

Pemboleh ubah :

1. Dimanipulasikan : jenis bahan
2. Bergerak balas : diameter lekuk pada bongkah
3. Dimalarkan : tinggi pemberat , jisim pemberat, diameter bebola keluli

Radas :
Kaki retort dan pengapit , pemberat 1 kg , bebola keluli , pembaris meter dan benang

Bahan :
Bongkah kuprum , bongkah gangsa dan pita selofan

Prosedur :

1. Sebiji bebola keluli dilekatkan pada permukaan bongkah kuprum dengan menggunakan pita selofan.
2. Pemberat 1 kg digantung setinggi 50cm di atas bebola keluli seperti rajah di atas.
3. Pemberat itu dilepaskan supaya jatuh pada bongkah bebola keluli.
4. Diameter lekuk yang terhasil pada permukaan bongkah kuprum diukur dan direkodkan.
5. Langkah 1 hingga 4 diulang sebanyak 2 kali pada tempat yang berlainan pada bongkah kuprum untuk mendapatkan purata diameter lekuk yang terbentuk .
6. Langkah 1 hingga 5 diulang menggunakan bongkah gangsa untuk menggantikan bongkah kuprum. 

Keputusan :

Bongkah	Diameter lekuk (cm)			Purata (cm)
	1	2	3
Kuprum
Gangsa

Perbincangan :
1. Purata diameter lekuk pada bongkah gangsa lebih kecil berbanding purata diameter lekuk pada bongkah kuprum

2. Semakin keras bongkah , semakin kecil
    purata diameter lekuk yang dihasilkan

3. Definisi secara operasi bagi kekerasan :
    Diameter lekuk yang lebih kecil yang
    terbentuk apabila pemberat 1 kg dijatuhkan     ke atas bongkah

4. Berikan inferens berdasarkan pemerhatian :
    Diameter lekuk yang kecil menunjukkan
    bongkah itu lebih keras manakala diameter       lekuk yang besar menunjukkan bongkah itu     kurang keras

5. Terangkan mengapa aloi lebih keras
    daripada logam tulennya :
    Aloi lebih keras daripada logam tulennya
    kerana kehadiran atom timah yang lebih  
    besar mengganggu susunan atom kuprum
    yang teratur menyebabkan ia sukar untuk
    menggelongsor antara satu sama lain

Kesimpulan :
Hipotesis diterima . Gangsa lebih keras daripada kuprum .

 👉POLIMER SINTETIK

Polimer ialah molekul besar , berantai panjang yang terbina daripada gabungan secara ikatan kovalen, banyak ulangan unit kecil yang dinamakan monomer . Monomer bersambung melalui ikatan kovalen menjadi satu satu rantai yang panjang dan proses ini dinamakan pempolimeran .




 






Polimer dibahagi kepada dua jenis :

• Polimer semula jadi - polimer yang wujud di alam semula jadi dalam tumbuhan dan haiwan .
• ( protein , karbohidrat(kanji) , getah asli )

• Polimer sintetik - hasil buatan manusia

Kesan Pembuangan polimer sintetik ke atas Alam Sekitar

• Pencemaran air - plastik yang tersumbat akan menyebabkan air tidak dapat mengalir dengan terus . Oleh itu , kehidupan hidupan akuatik akan terjejas . 
• Pencemaran udara
• Pencemaran tanah - plastik yang dibuang merata - rata tempat meningkatkan kadar pencemaran tanah . Jadi , tanah menjadi tidak sesuai bagi aktiviti pertanian . 

Cara - cara mengurangkan pencemaran 

• Kitar semula
• Terbiodegradasi
• Penggantian
• Penukaran
• Pengunaan semula

 

👉KACA dan SERAMIK

Kaca diperbuat daripada pasir yang dipanaskan bersama limestone sehingga 1600℃ dan kemudian disejukkan semula. Komponen utama kaca ialah silika , SiO₂ atau pasir .





Seramik pula diperbuat daripada tanah liat . Proses pembuatannya memerlukan tindakan haba yang tinggi . Kaolin ialah tanah liat yang terdiri daripada aluminosilikat terhidrat , Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O .


Sifat seramik

• tahan haba 
• kuat, boleh menahan tekanan tinggi
• tidak mudah melebur 
• sangat keras tetapi rapuh
• lengai terhadap bahan kimia 
• tidak mudah terkakis
• penebat haba dan elektrik yang baik membolehkannya untuk dibuat pelelas , bahan binaan , penebat dalam alatan elektrik dan alatan pembiasan .

👉BAHAN KOMPOSIT 

Bahan komposit ialah bahan baharu hasil daripada campuran dua atau lebih bahan seperti logam , aloi, kaca , seramik dan polimer . Bahan yang terhasil ini mempunyai sifat gabungan bahan asalnya .