Bahan Buatan dalam Industri

                      

PEMBUATAN ASID SULFURIK

 1.Kegunaannya:

• pembuatan baja(ammonium sulfat) 
• pembuatan detergen dan sabun 
• elektrolit dalam pembuatan kereta 
• pembuatan racun perosak 
• pembuatan cat dan pewarna 
• pembuatan barangan plastik (nilon) 

2.Proses pembuatan asid sulfurik secara industri:                                                                   

     PROSES SENTUH (CONTACT PROCESS) TERDIRI DARIPADA 3 PERINGKAT  

     Peringkat 1-Penghasilan sulfur dioksida 

                     : Pembakaran serbuk sulfur dalam udara (gas oksigen) untuk menghasilkan gas sulfur dioksida               

                          Persamaan kimia:

                    S(p)+O₂(g)→SO₂(g)

     Peringkat 2-Penghasilan sulfur trioksida 

     :Gas sulfur dioksida yang terhasil ditulenkan untuk menyingkirkan arsenik yang meracuni mangkin dalam tindak balas.Gas sulfur dioksida kemudiannya dipanaskan bersama-sama gas oksigen kering yang berlebihan.Pada suhu 450℃ -500℃ dan tekanan 1 atmosfera, tindak balas berlaku dengan kehadiran mangkin vanadium (v) oksida, V₂O₅ untuk menghasilkan sulfur trioksida.               

                

                           Persamaan kimia:

                           2SO₂(g) + O₂(g) ⥩ 2SO₃(g) 

   ↳Di bawah keadaan tindak balas yang optimum ini, 98% sulfur trioksida dihasilkan.Sulfur dioksida  yang tidak ditukarkan kepada sulfur trioksida dialir semula ke menara untuk tindak balas.    

                             

      Peringkat 3-Penghasilan asid sulfurik 

     :Sulfur trioksida yang terhasil dialir melalui asid sulfurik pekat untuk membentuk oleum,H₂S₂O₇.Pencairan oleum dengan air menghasilkan asid sulfurik, H₂SO₄

                       
                          Persamaan kimia: 
                          H₂SO₄(ce) + SO₃(g)→H₂S₂O₇(ce) 
                          H₂S₂O₇(ce) + H₂O (ce)→2H₂SO₄(ce) 

               
      Platinum dan vanadium (v) oksida bertindak sebagai mangkin dalam Proses Sentuh.Vanadium (V) oksida lebih biasa digunakan daripada platinum walaupun vanadium (V) kurang berkesan kerana lebih murah dan tidak mengalami keracunan arsenik.            

                      

GAMBAR RAJAH PROSES SENTUH

3.Sulfur dioksida menyebabkan alam sekitar tercemar. 

• Puncanya:    

       -bahan api fosil seperti petrol dan barangan buatan asid sulfurik  

         :pembakaran bahan-bahan ini mengoksidakan sulfur kepada sulfur dioksida.

                               S(p) + O₂(g)→SO₂(g)

      -sulfur trioksida 

         :terbentuk apabila sulfur dioksida bertindak balas dengan oksigen dalam udara

                                  

                           2SO₂(g) + O₂(g) ⥩ 2SO₃(g)

•  Kesan: 

 -Sulfur dioksida yang dibebaskan bersifat asid.Apabila larut dalam air hujan, menghasilkan hujan asid.                                    
 :hujan asid menyebabkan -meluntur dan merosakkan warna kereta 

                                                -batuan dan bagunan rapuh dan mempercepat hakisan bangunan 

                                                 -air sungai dan laut menjadi berasid pada pH 5 yang membunuh 

                                                    hidupan akuatik 

                                                 -batuk,alergi dan selesema di kalangan kanak-kanak.  

     


    Cara atasi:
-Tasik tercemar dipulih melalui proses liming iaitu batu kapur yang bersifat alkali diletakkan untuk  meneutralkan tasik. 

-Menggunakan bahan api yang rendah sulfur dioksida.

-Memasang 'scrubbers' di cerobong asap kilang untuk menapis gas sulfur dioksida. 

-Memasang pengubah bermangkin pada enjin kenderaan 

SINTESIS PEMBUATAN AMMONIA DAN GARAMNYA

1.Kegunaan ammonia:

1) membuat bahan letupan
2) membuat baja kimia
3) membuat bahan pencuci
4) mencegah pembekuan susu getah (lateks)
5) membuat gentian sintetik
6) sebagai agen penyejuk
7) menghasilkan asid nitrik

2.Sifat-sifat ammonia:




3.Proses pembuatan ammonia secara industri:

Proses Haber atau juga dikenali sebagai Proses Haber-Bosch adalah proses untuk menghasilkan ammonia.Proses ini pada mulanya diciptakan oleh seorang ahli kimia yang hebat iaitu Fritz Haber dan kemudiannya dikomersialkan oleh Carl Bosch.Kedua-dua saintis tersebut menerima Hadiah Nobel atas sumbangan mereka dalam bidang kimia. 

Bahan mentah yang digunakan adalah gas nitrogen dan gas hidrogen.Kedua-dua bahan ini akan dicampurkan pada nisbah 1:3.Bermaksud 1 gas nitrogen bersamaan dengan 3 gas hidrogen.

Pada tangki pemampatan (compressor),campuran tersebut akan dimampatkan pada 200 atm.Kemudian dialirkan ke reaktor.Pada reaktor,campuran dipanaskan pada 450℃ dan besi digunakan sebagai mangkin bagi mempercepatkan tindakbalas.
Seterusnya campuran mengalir ke kebuk penyejukan di mana gas ammonia ditukarkan kepada bentuk cecair.Cecair yang terhasil dikumpulkan manakala gas nitrogen dan gas hidrogen yang tidak bertindakbalas akan dikitar semula dan melalui proses tersebut sekali lagi.

                                Persamaan kimia dalam proses haber:
                                  N₂(g) + 3H₂(g) →2NH₃(g)

4.Penyediaan baja ammonium:







Contoh penyediaan baja ammonium:
-Ammonium sulfat

Penyediaan baja ammonium sulfat  

Tujuan :Menyediakan baja ammonium sulfat 

Bahan:
Kertas litmus merah
Larutan ammonia 2 mol dm-³
Asid sulfurik cair 1 mol dm-³
Air suling 
Kertas turas 

Radas: 
Bikar 100 cm³
Rod kaca
Tungku kaki tiga 
Penunu Bunsen 
Kasa dawai 
Corong turas 
Silinder penyukat 
Mangkuk penyejat 

Prosedur:
1.25 cm³ asid sulfurik disukat dengan silinder penyukat.Asid ini dituang ke dalam 100 cm³.
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 biru (atau semasa larutan berbau 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.  

         Persamaan kimia:
         H₂SO₄ (ak) +2NH₃(ak)→(NH₄)₂SO₄(ak)  

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 air suling yang sejuk untuk menyingkirkan bendasing seperti larutan ammonia.  

Kesimpulan:
Baja ammonium sulfat dapat disediakan melalui tindakbalas antara larutan ammonia dengan asid sulfurik cair kemudiannya penghabluran. 

ALOI 

                                               

1.Sifat kemuluran dan kebolehtempaan logam:

Logam boleh ditempa kerana bersifat mulur  

 2.Maksud aloi
  "Aloi ialah suatu campuran dua atau lebih mengikut peratusan yang tertentu dengan unsur utamanya ialah logam".

3.Tujuan pengaloian  
 →Mencegah kakisan logam                                                           
→Untuk menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen.      
→Membaiki rupa bentuk logam agar menarik dan berkilat                                                   

4.Contoh-contoh aloi:

• gangsa 
• loyang 
• keluli 
• keluli nirkarat (pisau,sudu,garpu)
• duralumin 
• piuter    

5.Komposisi dan sifat aloi

↪GANGSA (90% kuprum,10% stanum)            

• kuat dan keras 
• tidak mudah mengakis 
• permukaan berkilat 

↪LOYANG(70% kuprum,30% zink)

• Lebih keras daripada kuprum

↪KELULI (99% ferum,1% karbon)

• Keras dan kuat 

↪KELULI NIRKARAT(74% ferum,8% karbon,18% kromium)

• Berkilat 
• kuat 
• tidak berkarat 

↪DURALUMIN(93% aluminium,3 % kuprum,3% magnesium,1% mangan)

• Ringan 
• Kuat 

↪PIUTER(96% stanum,3% kuprum,1% antimoni)

• Berkilau 
• Berkilat 
• Kuat 

6.Sifat kekuatan dan kekerasan aloi berdasarkan susunan atomnya dan sifat aloi dengan kegunaannya.
 

  ⇒Kehadiran atom logam asing yang berlainan saiz telah mengganggu susunan atom yang teratur di dalamsesuatu logam.Oleh itu, penggelongsoran lapisan atom lebih sukar apabila daya dikenakan.Hal ini menjadika aloi lebih keras dan kuat daripada logam tulennya.
                                                                           ⇓
             Sifatnya yang lebih kuat dan keras ini membantu dalam banyak kegunaan                yang penting:

• membuat patung/tugu,pingat,pedang dan barangan hiasan -gangsa
• membuat alat muzik dan perkakas dapur -loyang
• membina bangunan,jambatan,badan kereta kereta dan landasan kereta api-keluli  
• membuat alatan seperti pisau,garpu,sudu dan alat pembedahan-keluli nirkarat  
• membuat badan kapal terbang dan kereta api laju-duralumin 
• membuat cenderamata-piuter 

KEGUNAAN POLIMER SINTETIK  

1.Maksud polimer: 

"Molekul berantai panjang yang terbina daripada banyak ulangan unit kecil yang dinamakan monomer" 

2.Contoh polimer semula jadi:

• kanji 
• selulosa 
• kapas 
• protein 
• sutera 
• getah asli  

3.Contoh polimer sintetik dan kegunaannya:

Politena ⧫ beg plastik, bekas plastik, penebat untuk dawai elektrik 

Polipropena ⧫ paip, botol, karpet, bateri kereta, tali 

Polivinil klorida,PVC ⧫ kulit sintetik, paip air, baju hujan 

Perspeks ⧫ cermin keselamatan dan pesawat, tingkap kenderaan, kanta plastik  

Terilin ⧫ kain baju, jala, payung terjun 

Nilon ⧫ tali, gentian sintetik, tali pancing 

4.Monomer dalam polimer sintetik:

• POLITENA-monomer⏩etana 
• POLIPROPENA-monomer⏩propena 
• POLIVINIL KLORIDA,PVC-monomer⏩klorotena 
• PERSPEKS-monomer⏩metil metakrilat 
• TERILIN-monomer⏩heksana-1, 6-diol asid benzena-1,4-dikarboksilik 
• NILON-monomer⏩heksana-1,6-diamina asid heksana-1,6-dioik 

5.Kewajaran penggunaan polimer sintetik dalam seharian

Kita sewajarnya menggunakan polimer sintetik kerana polimer sintetik banyak membantu kita dalam kehidupan seharian tetapi sepatutnya kita mengurangkan penggunaannya, mengguna semula, dan mengitar semula polimer sintetik kerana boleh membawa kepada pencemaran alam sekitar sekiranya berlebihan. 

Kita juga harus mencari bahan alternatif untuk menggantikan polimer sintetik.  

                              

KACA DAN SERAMIK   

1.Kegunaan kaca

• membuat alatan kaca makmal,kanta optik,teleskop,cermin 
• membuat mentol,kaca tingkap,bekas kaca 
• membuat alatan memasak,lampu kereta,saluran paip kaca 
• membuat barangan hiasan,barangan kristal 

2.Kegunaan seramik

• sebagai pelelas 
• bahan binaan 
• penebat dalam alatan elektrik 
• alatan pembiasan  

3.Jenis kaca dan sifatnya 

↳Kaca silika terlakur -tahan haba dan bahan kimia 

                                 -ketulenan yang tinggi dan lutsinar 

                                 -rintangan tinggi terhadap kejutan terma 

↳Kaca soda kapur -takat lebur rendah 

                              -mudah dibentuk 

                              -tahan bahan kimia tetapi tidak tahan haba 

                

↳Kaca borosilikat -pekali pengembangan terma yang rendah 

                             -tahan haba dan bahan kimia berbanding kaca soda kapur 

↳Kaca plumbum -takat lebur rendah 

                            -lut sinar 

                            -ketumpatan tinggi 

                            -indeks biasan tinggi   

4.Sifat seramik

• tahan haba 
• tidak mudah melebur 
• sangat keras 
• rapuh 
• lengai terhadap bahan kimia 
• tidak mudah terkakis 
• penebat haba dan elektrik  

                                                          BAHAN KOMPOSIT 

1.Maksud bahan komposit 

"Bahan baharu yang dihasilkan daripada campuran dua atau lebih bahan seperti logam,aloi,kaca,seramik dan polimer". 

2.Contoh bahan komposit dan komponennya. 

↝Kaca fiber 

   :kaca-kaca( keras tetapi rapuh) 
   :plastik (kenyal dan fleksibel) 

↝Kaca fotokromik 
  :kaca (lutsinar) 
   :bahan fotokromik(argentum klorida) 

↝Konkrit 
  :simen (kuat tetapi rapuh) 
   :keluli (kekuatan tarikan yang tinggi) 

↝Bahan superkonduktor 
   :seramik(kuat) 
    :oksida logam (mengalirkan arus elektrik) 

3.Kewajaran menggunakan bahan komposit
Usaha penyelidikan untuk menghasilkan bahan komposit yang baharu wajar dijalankan demi memenuhi keperluan masyarakat terutamanya bagi meningkatkan status Malaysia sebagai negara maju. 

Banyak bahan sintetik dihasilkan untuk membantu kita.Namun,kemungkinan mendatangkan kesan yang negatif kepada manusia dan alam sekitar.Oleh itu,kita mestilah mencari alternatif untuk mengurangkan kesan negatifnya.  



                         

                                                 

                                              NANOTEKNOLOGI

1.Maksud nanoteknologi: 

"Memanipulasi sesuatu pada skala atom, molekul dan supramolekul". 

2.Contoh nanoteknologi: 

• Kayu lutsinar sebagai material pengganti kaca 
• antena dari serat nanotube 
• meningkatkan keberhasilan transplantasi organ 
• memonitor kerja otak menggunakan jaring nano 
• menjadikan bahan anti air