Bahan Buatan dalam Industri : CHEMISTRY CHAPTER 9 By Rabiatul Adawiyah Md Said

Welcome to My Blog ✌🏻
- To think is to practice brain chemistry -

CHEMISTRY BLOG ⚗️

BAB 9 Bahan Buatan dalam Industri
🏭

9.1 ASID SULFURIK

*Asid sulfurik merupakan bahan buatan yang sangat penting dalam Industri kimia.

KEGUNAAN ASID SULFURIK

*Asid sulfurik digunakan dalam industri untuk membuat baja, detergen, cat, menggelapkan warna pada bahan kulit pembersih logam bahan kimia dan kegunaan lain.

*Asid sulfurik juga digunakan dalam makmal sekolah seperti berikut :

•Bahan pengering

•Bahan pengdehidratan

•Sebagai mangkin

•Sebagai asid kuat

PEMBUATAN ASID SULFURIK

*Asid sulfurik boleh dihasilkan dalam

industri melalui proses sentuh menggunakan vanadium (v) oksida mangkin.

*Bahan mentah yang digunakan ialah sulfur, udara dan air.

PROSES SENTUH

*Terdapat 4 peringkat dalam pembuatan asid sulfurik iaitu :

(a) Penghasilan sulfur dioksida

(b) Penukaran sulfur dioksida kepada sulfur trioksida

(d) Pencairan oleum

*Melarutkan sulfur trioksida, SO³ dalam air secara terus tidak dapat dilakukan kerana tindak balas ini akan menghasilkan tenaga haba dan wasap asid sulfurik, H²SO⁴ yang banyak. Wasap ini mengakis, tidak mudah dikondensasikan dan mencemarkan udara.

SULFUR DIOKSIDA DAN PENCEMARAN ALAM SEKITAR

*Sulfur dioksida boleh terbebas ke udara melalui pelbagai proses seperti pembakaran sulfur dan arang.

*Agen pengoksidaan seperti ozon, (O³) dan hidrogen peroksida (H²O²) boleh mengoksidakan sulfur dioksida di udara kepada sulfur trioksida.

*Sulfur trioksida akan larut dalam air hujan dan menghasilkan hujan asid yang mengakibatkan kesan buruk kepada alam sekitar.

*Beberapa kesan buruk yang disebabkan oleh hujan asid termasuklah :

•Menyebabkan pencemaran dengan meningkatkan keasidan tanah, air sungai dan air kolam

•Menghakis bahan buatan logam

•Mencepatkan kakisan bahan buatan marmar

CARA UNTUK MENGATASI KESAN BURUK HUJAN ASID

*Mengehadkan pelepasan gas pencemar udara ke atmosfera dengan menggunakan bahan api yang rendah kandungan sulfur dan secara tidak langsung boleh mengurangkan gas sulfur dioksida.

*Memperkenalkan pemasangan 'scrubbers' di cerobong asap di kilang-kilang untuk menapis gas sulfur dioksida.

Contoh pemasangan 'scrubber' pada kilang di New England Wood Craft

*Mempertingkatkan lagi teknologi 'flash smelting' yang sering digunakan oleh pelebur kuprum, pembebasan sulfur dioksida global dapat dikurangkan 5-I0 ton setahun.

* Menggalakkan pemasangan pengubah bermangkin pada enjin kenderaan, ini dapat mengurangkan gas nitrogen oksida sebanyak 90 % di mana gas pencemar dapat diubah sebelum dilepaskan ke atmosfera.
Ini bertujuan untuk mengurangkan gas karbon monoksida dan nitrogen oksida asap ekzos.

*Tasik yang tercemar boleh dipulih melalui proses liming di mana batu kapur merupakan bahan utama dan diletakkan ke dalam air tasik yang berasid untuk dineutralkan.

9.2 AMMONIA DAN GARAMNYA

-Lebih kurang 80% ammonia yang dihasilkan digunakan dalam industri pertanian.

KEGUNAAN AMMONIA

•Pembuatan baja bernitrogen seperti ammonium fosfat, (NH⁴)³PO⁴
•Pembuatan asid nitrik, HNO³ melalui proses ostwald
•Pembuatan elektrolit sel kering
•Pembuatan agen pencuci seperti serbuk pencuci dan detergen
•Pembuatan bahan letupan seperti trinitrotoluena (TNT)
•Pembuatan gentian dan piliamida plastik seperti nilon
•Pendinginan contohnya digunakan untuk membuat ais, bahan penyejuk dalam kilang Pendinginan serta penghawa dingin untuk bangunan dan kilang
•Farmaseutikal yang digunakan untuk membuat ubat seperti ubat anti-malaria dan vitamin seperti vitamin B
•Pembuatan pencelup

Contoh kegunaan ammonia :

Pencuci

Sel kering

Baja

TNT

SIFAT-SIFAT AMMONIA

•Gas tidak berwarna

•Bau yang tajam

•Sangat larut dalam air

•Gas beralkali

•Kurang tumpat dari udara

PEMBUATAN AMMONIA

*Ammonia merupakan salah satu bahan kimia tak organik yang paling banyak dihasilkan disebabkan penggunaannya yang sangat luas.

*Hari ini, ammonia dihasilkan secara industri melalui proses Haber

*Dalam proses Haber, ammonia dihasilkan apabila satu mol molekul nitrogen ditindakbalaskan dengan tiga mol molekul hidrogen menggunakan keadaan optimum.

*Campuran gas kemudiannya dimasukkan ke dalam ruang tindak balas yang mengandungi serbuk ferum yang bertindak sebagai mangkin untuk meningkatkan tindak balas.

N²(g) + 3H²(g) ⇌ 2NH³(g)

*Keadaan optimum yang digunakan adalah seperti berikut :
•Suhu : 450°C
•Tekanan : 200 atm
•Mangkin : Serbuk ferum (besi)

PENYEDIAAN BAJA AMMONIUM

*Baja ammonium ialah baja bernitrogen yang dapat membekalkan unsur nitrogen untuk tumbuhan.

*Baja-baja ammonium yang dihasilkan melalui tindak balas peneutralan antara larutan ammonium, NH³ dengan larutan asid.

*Baja urea ialah baja yang terbaik kerana mempunyai peratus Nitrogen tertinggi.

9.3 ALOI

Logam tulen
SIFAT FIZIK LOGAM TULEN

•Ketumpatan yang tinggi
•Takat lebur dan takat didih yang tinggi
•Konduktor haba dan elektrik yang baik
•Boleh digilap
•Boleh ditempa
•Mulur

*Sifat fizik ini boleh dihubungkaitkan dengan susunan atom dalam logam.

*Logam tulen terdiri daripada atom yang sama jenis. Atomnya adalah sama saiz dan sama bentuk.

*Oleh kerana atomnya adalah sama saiz, atom-atom ini disusun dengan rapat dan bertertib dalam keadaan pepejal. Maka, logam tulen mempunyai ketumpatan yang tinggi.

*Atom dalam logam disusun secara teratur dalam lapisan untuk menghasilkan satu struktur tiga dimensi kekisi hablur seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.

*Logam mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi disebabkan oleh daya tarikan yang sangat kuat antara atom yang disusun rapat dan padat. Oleh yang demikian, lebih banyak tenaga haba diperlukan untuk mengatasi daya tarikan.

*Walaupun terdapat daya tarikan antara atom yang sangat kuat, logam tulen adalah lembut dan lemah disebabkan sifat kemuluran dan keboleh tempaannya dan mempunyai kegunaan yang terhad.

*Logam tulen adalah mulur dan lembut disebabkan oleh atomnya yang sama saiz dan susunannya yang tertib. Apabila daya dikenakan, lapisan atom-atom itu mudah menggelongsor antara satu sama lain.

Logam adalah mulur

*Logam tulen mudah ditempa, lemah dan boleh dibentuk dengan senang. Hal ini disebabkan oleh terdapat ruang kosong di antara atom-atom logam tulen. Apabila logam tulen diketuk atau ditekan, kumpulan atom ini menggelongsor dan beralih ke ruang yang lain disebabkan oleh ketidaksempurnaan susunan.

Kebolehtempaan Logam

*Oleh kerana logam tulen adalah mulur dan mudah ditempa, logam tulen adalah lembut secara bandingan dan mudah dioksidakan membentuk oksida logam.

*Aloi telah dijadikan untuk memperbaiki sifat logam tulen ini.

Susunan atom dalam aloi

*Aloi adalah suatu campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi yang tertentu di mana unsur utamanya ialah logam.

*Semasa proses pembuatan aloi, satu atau lebih unsur ditambahkan kepada logam lebur. Ruang yang duduki oleh atom logam telah digantikan dengan atom-atom logam asing yang sama ada lebih besar atau lebih kecil saiznya.

Pembuatan aloi

*Atom asing yang berlainan saiz ini telah mengganggu susunan tertib logam tulen. Dengan ini, sifat logan tulen ini dapat diperbaiki.

*Aloi adalah lebih kuat, lebih keras, mempunyai rintangan terhadap kakisan yang lebih tinggi dan permukaan yang lebih berkilat daripada logam tulennya.

*Kebanyakan aloi adalah campuran logam. Aloi juga terdapat daripada campuran logam dengan bukan logam.
Contoh:
•Loyang adalah campuran kuprum dengan zink.
•Keluli adalah campuran besi dengan karbon.
•Keluli nikarat adalah campuran besi, karbon dan kromium.

*Dengan mengubah peratusan kandungan logam dalam sesuatu aloi, sifat aloi itu turut berubah.

Tujuan Pengaloian

*Tujuan pengaloian adalah :
•menambah kekuatan dan kekerasan logam
•mencegah kakisan logam
•membaiki rupa logam

*Untuk menambah kekuatan dan kekerasan
•Semasa pengaloian, sedikit atom unsur lain ditambahkan kepada logam lebur. Apabila aloi menjadi pepejal, ruang yang diduduki oleh sesetengah atom logam telah digantikan dengan atom yang berlainan saiz daripada unsur lain.
•Kehadiran atom-atom asing yang berlainan saiz ini telah mengganggu ketertiban susunan logam tulen.
•Hal ini dapat mengurangkan lapisan atom-atom daripada menggelongsor satu sama lain, dengan itu membuat aloi menjadi lebih kuat dan lebih keras daripada logam tulen.
•Contohnya, apabila atom karbon ditambahkan kepada besi untuk dijadikan keluli atom karbon yang lebih kecil saiznya daripada atom besi telah mengganggu ketertiban susunan atom besi membuatkan lapisan atom-atom ini lebih susah untuk menggelongsor antara satu sama lain. Hal ini menyebabkan keluli lebih keras daripada besi.

Aloi lebih keras daripada logam tulennya

Badan kapal terbang diperbuat daripada duralumin yang lebih kuat daripada aluminium

Kegunaan Aloi

9.4 Polimer Sintetik

POLIMER

*Polimer ialah molekul berantai panjang yang terbina daripada gabungan banyak unit kecil yang berulang-ulang dan dikenal sebagai monomer.

*Pempolimeran ialah satu proses percantuman monomer-monomer untuk membentuk satu molekul yang berantai panjang dikenal sebagai polimer.

*Pempolimeran boleu ditunjukkan secara grafik seperti berikut :

di mana M mewakili monomer, manakala n adalah satu integer yang besar.

*Polimer adalah makromolekul yang mungkin mengandungi beribu-ribu monomer. Biasanya polimer mempunyai jisim molekul relatif yang sangat besar.

*Sifat sesuatu polimer adalah sangat berlainan daripada monomernya.

*Polimer boleh dibahagikan kepada dua jenis, iaitu polimer semula jadi dan polimer sintetik.

POLIMER SEMULA JADI

*Polimer semula jadi ialah polimer yang diperoleh daripada benda hidup seperti tumbuhan dan haiwan.

*Contoh polimer semulajadi adalah :

•getah asli

•selulosa

•kanji

•sutera

*Getah asli diperoleh daripada pokok getah, Hevea brasiliensis sebagai lateks. Monomer bagi getah asli ialah isoprena atau 2-metil-but-1,3-diena. Setiap molekul isoprena mempunyai dua ikatan ganda dua dan mengalami pempolimeran tambahan untuk membentuk poliisoprena atau getah asli.

*Karbohidrat seperti kanji dan selulosa terbentuk melalui pempolimeran oleh tumbuhan daripada gula ringkas yang dikenal sebagai glukosa.

*Bulu biri-biri, daging dan sutera terdiri daripada pelbagai jenis protein, terdiri daripada polimer semula jadi yang mengandungi asid amino sebagai monomernya.

POLIMER SINTETIK

*Melalui penyelidikan dan pembangunan yang berterusan, ahli sains dapat menghasilkan polimer sintetik dengan meniru struktur monomer daripada polimer semula jadi.

*Polimer sintetik adalah polimer yang dibuat oleh manusia melalui tindak balas kimia yang melibatkan pempolimeran monomer dalam industri.

*Monomer biasanya diperoleh daripada penyulingan petroleum berperingkat yang telah menjalani proses retakan dan penapisan.

*Polimer sintetik biasanya dikenal sebagai plastik.

*Contoh polimer sintetik adalah :

politena, polipropena, polivinil klorida atau PVC, polistirena, nilon dan terilina.

Contoh monomer polimer sintetik dan kegunaannya

Contoh monomer polimer sintetik

Adakah ada tahu bagaimana polimer sintetik dibuat?

Polimer sintetik dibuat melalui dua cara pempolimeran :

i) Pempolimeran tambahan

ii) Pempolimeran kondensasi

PEMPOLIMERAN TAMBAHAN

*Pempolimeran tambahan melibatkan monomer dengan ikatan ganda dua atom karbon antara atom karbon

*Semasa pempolimeran tambahan, ikatan ganda dua antara pasangan atom karbon terputus kemudian membentuk ikatan dengan atom karbon daripada monomer yang berhampiran.

Pempolimeran etena

PEMPOLIMERAN KONDENSASI

a) Semasa pempolimeran kondensasi, monomer bercantum dengan pembentukan molekul lain yang kecil seperti molekul air.

b) Contoh sintetik digunakan untuk membuat plastik, gentian sentetik dan getah tiruan.

*Polimer sintetik digunakan untuk membuat plastik, gentian sintetik dan getah tiruan.

contoh pempolimeran kondensasi

KEGUNAAN POLIMER SINTETIK

SIFAT POLIMER SINTETIK :

•Lengai secara kimia

•Kebanyakannya lembut dan mudah lentur

tetapi ada juga yang keras

•Tidak mudah terbakar

•Ketumpatan yang rendah

•Murah secara relatif

•Senang diacu atau dibentuk

•Mudah diwarnakan

*Sifat stabil polimer sintetik membuatkannya sangat berguna tetapi pada masa yang sana sangat susah dilupuskan kerana tidak mudah terbiodegradasi.

*Penggunaan polimer sintetik yang tidak terbiodegradasi secara meluas telah menghasilkan kesan yang serius terhadap alam sekitar. Hal ini menyumbang kepada pencemaran darat, air dan udara.

PENCEMARAN ALAM SEKITAR DISEBABKAN PELUPUSAN POLIMER SINTETIK

•Sistem saliran dan sungai tersumbat
•Banjir kilat
•Membebaskan gas beracun
•Penipisan lapisan ozon
•Kesan rumah hijau

CARA-CARA MENGURANGKAN PENCEMARAN ALAM SEKITAR YANG DISEBABKAN OLEH POLIMER SINTETIK

•Mencari pengganti untuk polimer sintetik yang tidak mudah terbiodegradasi

•Kitar semula

•Guna semula

•Cara pelupusan polimer sintetik yang sesuai

*Beg plastik dan botol plastik yang tidak mudah terbiodegradasi digantikan dengan yang mudah terbiodegradasi atau mudah terfodegradasi

*Kitar semula plastik boleh dijalankan mengikut langkah berikut :

•mengumpul sisa buangan polimer

•pembahagian mengikut jenis

•penghancuran

•pengfabtikasian

9.5 Kaca dan Seramik

KACA

*Komponen utama kaca ialah silika, SiO₂ atau pasir.

*Sifat-sifat umum kaca :

•Lutsinar
•Lengai secara kimia dan biologi
•Tidak mengkonduksikan elektrik
•Penebat haba
•Keras
•Rapuh

*Kebanyakan kaca dihasilkan melalui campuran leburan silika dengan sebatian yang lain.

*Jenis kaca, komposisi, sifat dan kegunaannya :

SERAMIK

*Seramik diperbuat daripada tanah liat yang telah dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi.

*Kebanyakan seramik mengandungi silikon dan oksigen.

*Sifat-sifat umum seramik :

•Tahan haba
•Tidak mudah melebur
•Tambah mampatan
•Penebat haba dan elektrik yang baik
•Tiada tindakbalas kimia
•Keras tetapi rapuh
•Takat lebur yang sangat tinggi

*Kegunaan seramik :