m 8 bahan kimia dan perindustrian

Modul 8 Sains Tingkatan Empat GCBP

217

MODUL 8: BAHAN KIMIA DALAM INDUSTRI

OBJEKTIF PEMBELAJARAN

8.1 Memahami sifat aloi dan kegunaannya dalam industri. 8.2 Menganalisis kegunaan dan penghasilan ammonia dalam industri. 8.3 Menganalisis kesan pembuangan bahan sisa industri terhadap alam sekitar.

8.1 CIRI-CIRI ALOI DAN KEGUNAANYA

1. Aloi ialah campuran dua atau lebih logam atau campuran logam dengan sedikit

bukan logam.

Rajah 8.1 Susunan zarah dalam aloi

2. Logam tulen adalah lembut kerana saiz atomnya adalah sama dan disusun secara rapat.

3. Lapisan ini mudah menggelongsor apabila dikenakan daya. 4. Apabila atom-atom logam lain ditambahkan, hal ini mengganggu susunan

atom dan menyukarkan atom-atom itu menggelongsor di atas satu sama lain menjadikannya lebih keras dan lebih kuat.

Rajah 8.2 Susunan zarah dalam logam tulen 5. Secara amnya, ciri-ciri aloi:-

Lebih kuat dan lebih keras daripada logam

Lebih tahan kakisan

Permukaan lebih menarik


218

Contoh-contoh aloi, komposisi dan kegunaan

Aloi komposisi Ciri-ciri Contoh kegunaannya

Duralumin

Aluminium – 95 % Kuprum – 4 % Logam lain -1 %

Ringan Tahan kakisan

Digunakan dalam pembinaan badan kapal terbang dan kereta api peluru

Gangsa Kuprum – 88 % Timah -12 %

keras Tahan kakisan

Pingat, syiling,patung

Piuter

Timah -97 % antimoni & kuprum – 3 %

Berkilat, tahan kakisan

barang perhiasan, piala

Keluli Besi – 99 % Karbon – 1 %

Keras Tahan kakisan

Bahan binaan seperti bangunan, jambatan dan bahagian kereta

Loyang Kuprum -75 % Zink – 25 %

Kuat Berkilat Tahan kakisan

Kunci, barang perhiasan, alatan muzik

ALOI SUPERKONDUKTOR 1. Ciri-ciri superkonduktor

Membenarkan arus elektrik mengalir melaluinya pada rintangan sifar pada suhu yang sangat rendah.

Menghasilkan kurang haba apabila arus elektrik mengalir melaluinya

Mengelakkan pembaziran tenaga

Sangat ringan

Menhasilan kuasa magnet yang lebih kuat daripada magnet 2. Aloi superkonduktor digunakan dalam kereta api peluru.

8.2 PENGHASILAN DAN KEGUNAAN AMMONIA DALAM INDUSTRI

1. Ammonia adalah gas tanpa warna, berbau sengit dan bersifat alkali. 2. Sangat larut dalam air membentuk ammonium hidroksida. 3. Penghasilan ammonia dalam industri

i. Ammonia dihasilkan di kilang secara besar-besaran melalui Proses Haber menggunakan nitrogen dan hidrogen dalam nisbah 1:3


219

250

atmosfera

Rajah 8.3 Penghasilan ammonia dalam industri

ii. Persamaannya adalah seperti berikut

iii. Syarat optimum penghasilan ammonia adalah:

Suhu 450°C - 500°C

Tekanan 250 atmosfera (atm)

Mangkin – Serbuk besi

4.Kegunaan ammonia dan sebatiannya dalam kehidupan harian

(i) Membuat baja ammonia/garam ammonium.

Ammonia + asid sulfurik ammonium sulfat

Ammonia + asid nitrik ammonium nitrat

Ammonia + asid fosforik ammonium fosfat

(ii) Membuat asid nitrik bagi menghasilkan baja dan bahan letupan.

(iii) Membuat pewarna dalam industri kain dan kertas

(iv) Mencegah penggumpalan lateks

(v) Sebagai agen penyejuk

(vi) Membuat bahan letupan


220

5. Ammonia juga digunakan untuk membuat baja urea iaitu baja yang mengandungi peratus nitrogen yang tinggi - Urea disediakan dengan memanaskan campuran cecair ammonia dan cecair karbon dioksida pada suhu 200°C dan tekanan 200 atmosfera.

8.3 KESAN PEMBUANGAN BAHAN SISA INDUSTRI TERHADAP ALAM SEKITAR

1. Pencemaran alam sekitar berpunca daripada bahan sisa yang membahaya dibebaskan ke alam sekitar akibat daripada aktiviti manusia yang tidak bertanggungjawab.

2. Punca utama pencemaran dari aktiviti industri : a) pembakaran bahan api fosil b) bahan toksik dari industri kimia c) bahan buangan radioaktif d) bahan buangan pertanian

a) Pembakaran bahan api (petroleum, arang batu dan gas asli)

Bahan Pencemar : Sulfur dioksida Karbon monoksida Nitrogen dioksida

Kesan bahan pencemar: Hujan asid Kesan rumah hijau Merendahkan kualiti air dan udara Merendahkan kadar fotosintesis

b) Bahan toksik industri kimia Bahan pencemar : Asid dan alkali Sebatian nitrat Fosfat Logam berat seperti plumbum, merkuri dan kadmium c) Bahan buangan radioaktif Bahan pencemar : Bahan radioaktif membebaskan sinaran alfa, beta dan

gama yang merbahaya kepada persekitaran Kesan : Kanser Mandul Kecacatan janin Kematian dalam keadaan yang teruk d) Bahan buangan pertanian Bahan pencemar : Sisa kelapa sawit dan getah Kesan : Terurai dan membebaskan gas toksid ke persekitaran Menyebabkan pencemaran air dan haiwan akuatik mati.


221

LATIHAN

Tandakan (√) bagi pernyataan yang betul dan (x) bagi pernyataan yang salah. 1. Bahan pencemar daripada sisa industri dapat masuk ke dalam badan manusia

melalui rantai makanan. ( ) 2. Bahan pencemar daripada sisa industri dapat masuk ke dalam badan manusia

melalui udara yang disedut. ( ) 3. Hujan asid menyebabkan tanah pertanian menjadi kurang subur. ( ) 4. Kandungan oksigen dalam udara akan berkurang jika banyak tumbuhan hijau

mati akibat hujan asid. ( ) 5. Pembuangan bahan sisa industri tidak menyebabkan kepupusan spesies fauna dan flora. ( ) 6. Rajah 1 menunjukkan susunan atom dalam suatu aloi . Tentukan atom X dan atom Y.

atom Y

atom X

Rajah 1

Aloi Atom X Atom Y

Keluli

Gangsa

Loyang

Piuter

Duralumin


222

7. (a) Berikan satu hasil buatan (kegunaan) setiap aloi dalam jadual di bawah.

Aloi Hasil buatan

Keluli

Gangsa

Loyang

Puiter

Duralumin

(b) Nyatakan tiga tujuan pengaloian

i. Menambahkan _________________________ logam

ii. Mencegah ____________________________ logam

iii. Membaiki _____________________________ logam

8. Lengkapkan Proses Haber di bawah

9. Lengkapkan persamaan kimia di bawah untuk menunjukkan pembentukan garam ammonium (baja).


223

SOALAN OBJEKTIF Tiap-tiap soalan yang berikut diikuti oleh empat pilihan jawapan, A, B, C dan D. Pilih jawapan yang terbaik. 1. Rajah 1 menunjukkan suatu aloi gangsa dengan atom-atomnya.

Antara yang berikut, yang manakah mewakili atom X dan Y? X Y A Karbon Besi B Kuprum Timah C Plumbum Timah D Kuprum Aluminium

2. Apakah logam utama yang digunakan dalam pembentukan gangsa? A Besi B Timah C Kuprum D Aluminium

3. Aloi gangsa terdiri daripada logam....

A kuprum dan zink B plumbum dan timah C kuprum dan timah D besi dan karbon

4. Proses yang menambahkan kekerasan logam adalah A elektrolisis B pengaloian C pempolimeran D penghabluran

5. Pelupusan bahan toksik dari industri kimia ke alam sekitar menyebabkan A Penipisan lapisan ozon B Peningkatan suhu dunia C Kemusnahan hidupan akuatik D Gangguan ke atas fotosintesis pada tumbuhan hijau


224

6. Antara berikut, yang manakah cara untuk menjadikan suatu logam tulen supaya menjadi lebih keras?

A Dilebur dan unsur lain ditambah B Merendamkan di dalam asid pekat C Menyadurkan satu lapisan logam yang lain D Menambahkan logam tulen yang lebih banyak

7. Antara campuran yang berikut, yang manakah membentuk loyang? A Besi dan karbon B Kuprum dan zink C Timah dan kuprum D Aluminium dan kuprum

8. Maklumat yang berikut menunjukkan kegunaan bahan Y.

Antara yang berikut, yang manakah Y? A Etanol B Ammonia C Asid sulfurik D Natrium klorida

9.

Persamaan perkataan di atas menunjukkan tindak balas yang menghasilkan baja X. Apakah baja X? A Ammonium nitrat B Ammonium sulfat C Ammonium fosfat D Ammonium klorida

10. Antara yang berikut, yang manakah merupakan kesan buruk pembakaran bahan api fosil?

A Menipiskan lapisan ozon

B Merendahkan suhu dunia

C Mengurangkan kandungan oksigen dalam air

D Menyebabkan hujan asid dan pemanasan global

Untuk menghasilkan baja

Untuk menghalang pengumpulan lateks

Ammonia + asid nitrik baja X


225

11. Antara bahan yang berikut, yang manakah sesuai digunakan untuk membina badan kapal terbang yang ringan dan kuat?

A Keluli B Gangsa C Aluminium D Duralumin

12. Rajah 10 menunjukkan sebuah kapal terbang.

Rajah 10

Apakah bahan yang digunakan untuk membina bahagian berlabel S? A Besi B Keluli

C Duralumin D Aluminium

13. Antara gas yang dibebaskan oleh aktiviti perindustrian, yang manakah penyebab utama

hujan asid? A Ammonia B Sulfur dioksida C Karbon dioksida D Karbon monoksida


226

SOALAN SUBJEKTIF Jawab semua soalan dalam bahagian ini.

1. Jadual 1 menunjukkan jenis aloi dan komposisinya.

Aloi Komposisi

Aloi M

75% kuprum

25% zink

Keluli

99.5% besi

0.5% karbon

Gangsa

88% kuprum

12% timah

Jadual 1

(a) (i) Namakan aloi M.

__________________________________________________ (ii) Namakan proses untuk menghasilkan aloi M.

__________________________________________________ (iii) Berdasarkan Jadual 1,lengkapkan ayat di bawah. Aloi adalah campuran dua

__________________________________________________

_________________________________________________

(b) Dalam Jadual 1.1,tandakan (√) kegunaan aloi dalam kehidupan harian.

Jadual 1.1

(c) Nyatakan dua sifat aloi.

1 ___________________________________________________

2 ___________________________________________________


227

2. Rajah 2 menunjukkan tindak balas yang berlaku dalam penghasilan ammonia dalam

industri.

Rajah 2

(a) Namakan proses bagi pembuatan ammonia.

__________________________________________________________________

(b) Apakah bahan X?

__________________________________________________________________

(c) Apakah nisbah isi padu nitrogen kepada bahan X yang digunakan dalam industri?

__________________________________________________________________

(d) Lengkapkan jadual di bawah untuk menunjukkan tiga keadaan yang diperlukan

untuk penghasilan ammonia.

Mangkin

Suhu

Tekanan

Jadual 1

(e) (i) Apakah kegunaan utama ammonia dalam industri?

______________________________________________________________

(ii) Lengkapkan persamaan perkataan di bawah untuk menunjukkan tindak balas

antara ammonia dan asid sulfurik dalam penghasilan bahan di (e)(i)

Ammonia + asid sulfurik


228

2 Gangsa dan keluli adalah dua contoh aloi. Gangsa yang terdiri daripada kuprum dan

unsur-unsur lain adalah lebih keras daripada kuprum tulen.

(a) Apakah unsur utama yang dicampur kepada kuprum untuk membentuk gangsa?

_________________________________________________________________

(b) Apakah jenis zarah yang terdapat dalam kuprum tulen?

_________________________________________________________________

(c) Lukis dan labelkan susunan zarah yang terdapat dalam kuprum dan dalam

gangsa.

(i) Kuprum tulen (ii) Gangsa

(d) Terangkan mengapa gangsa lebih keras daripada kuprum tulen. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________

3. Rajah 3 menunjukkan pembuangan bahan sisa industri daripada kilang kimia yang

mengeluarkan bahan kimia yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman.

Rajah 3

(a) Nyatakan satu bahan yang dihasilkan oleh kilang itu.

_____________________________________________________________


229

(b) Nyatakan dua bahan pencemar yang mungkin dibuang daripada kilang itu ke

dalam sungai.

i ____________________________________________________________

ii ____________________________________________________________

(c) Nyatakan satu kesan buruk bahan pencemar di (b) terhadap alam sekitar.

_____________________________________________________________

(d) Kilang itu menggunakan petroleum sebagai sumber tenaga.

(i) Nyatakan satu gas berasid yang dihasilkan daripada pembakaran bahan

api fosil itu. ___________________________________________________________

(ii) Nyatakan satu kaedah untuk mengawal pencemar udara di (d)(i) daripada

kilang ini.

___________________________________________________________

SOALAN ESEI Jawab soalan-soalan yang berikut.

1

(a) Berdasarkan pernyataan di atas, cadangkan satu hipotesis untuk menyiasat

pernyataan di atas. [1 markah]

(b) Huraikan satu eksperimen yang boleh anda jalankan di makmal untuk

menguji hipotesis itu. Huraian anda hendaklah mengandungi perkara

berikut:

(i) Tujuan eksperimen [1 markah]

(ii) Mengenal pasti pemboleh ubah [2 markah]

(iii) Senarai radas dan bahan [1 markah]

(iv) Kaedah [4 markah]

(v) Penjadualan data [1 markah]

Paku besi berkarat lebih cepat daripada paku keluli


230

2 (a) Nyatakan satu persamaan dan tiga perbezaan antara aloi dan logam tulen.

[4 markah]

(b) Jadual 2 menunjukkan susunan atom bagi tiga jenis aloi iaitu gangsa, loyang

dan keluli.

Jenis aloi Susunan atom

Gangsa

Loyang

Keluli

Jadual 2

Kaji maklumat dalam Jadual 2 dan bina konsep aloi. Jawapan anda hendaklah berdasarkan aspek-aspek berikut: (i) Kenal pasti dua ciri-ciri sepunya [2 markah] (ii) Berikan satu contoh lain bagi aloi [1 markah] (iii) Beri satu contoh bukan aloi dan sebabnya [2 markah] (iv) Hubungkaitkan ciri sepunya untuk membina konsep aloi [1 markah]

Atom kuprum

Atom timah

Atom kuprum

Atom zink

Atom besi

Atom karbon

Atom kuprum

Atom timah

Atom besi

Atom karbon


231

Lengkapkan silang kata berikut:

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10

11

12

Melintang :

3 Proses bagi pembuatan ammonia.

6 Satu bidang yang menggunakan aloi superkonduktor.

7 Digunakan untuk membuat duit syiling.

8 Proses yang menambahkan kekerasan logam.

11 Digunakan untuk membina badan kapal terbang yang ringan dan kuat.

12 Unsur utama yang dicampur kepada kuprum untuk membentuk gangsa.

Ke bawah :

1 Digunakan untuk membina jambatan dan rangka bangunan.

2 Terdiri daripada campuran satu atau lebih logam dengan bahan lain.

4 Mangkin yang diperlukan untuk proses Haber berlaku.

5 Aloi yang mengalirkan elektrik dalam keadaan tanpa rintangan.

9 Unsur utama yang dicampur kepada zink untuk membentuk loyang.

10 Digunakan untuk membuat pingat dan patung (contoh Tugu Negara)

m 8 bahan kimia dan perindustrian

Documents