Di mana anda nampak bahan buatan dalam industri dalam kehidupan seharian

Bab bahan buatan dalam industri mungkin terasa seperti senarai proses kilang yang kurang kaitan dengan hidup anda. Sebenarnya anda dikelilingi hasilnya: sudu garpu yang anda gunakan, baja yang menumbuhkan nasi anda, kaca di tingkap dan konkrit di bawah kaki anda. Artikel ini menyusuri bahan harian itu dan mengaitkannya kembali kepada kimia yang SPM minta anda terangkan.

Aloi: logam yang diperbaiki

Logam tulen selalunya terlalu lembut atau terlalu mudah terhakis untuk berguna, jadi kita mencampurkannya menjadi aloi. Keluli tahan karat, besi dengan kromium dan nikel, menentang karat, sebab itu ia menjadi sudu garpu, sinki dan perkakas dapur. Loyang (kuprum dan zink) tahan lasak dan menarik, digunakan pada paip dan alat muzik; gangsa (kuprum dan timah) membuat pingat dan patung; duralumin (aluminium dengan kuprum dan magnesium) ringan namun kuat untuk kapal terbang. Malaysia mempunyai contohnya yang dibanggakan: piuter, aloi berasaskan timah, dibuat di sini menjadi bekas dan hiasan.

Penerangan SPM adalah penting. Dalam logam tulen, atom bersaiz sama dan tersusun dalam lapisan teratur yang menggelongsor antara satu sama lain, jadi logam itu lembut. Menambah atom bersaiz berbeza mengganggu susunan teratur itu, jadi lapisan tidak lagi boleh menggelongsor dengan mudah, aloi menjadi lebih keras dan kuat. Pengaloian juga boleh meningkatkan rintangan terhadap kakisan dan rupa.

Asid sulfurik: bahan kimia yang tidak pernah anda lihat tetapi sentiasa guna

Asid sulfurik, H₂SO₄, ialah antara bahan kimia paling banyak dihasilkan di dunia. Ia ada dalam bateri kereta, dan digunakan untuk membuat detergen, cat, baja dan gentian. Ia dihasilkan melalui Proses Sentuh, yang SPM harapkan anda tahu secara ringkas: sulfur dibakar kepada sulfur dioksida, yang kemudiannya dioksidakan kepada sulfur trioksida di atas mangkin vanadium(V) oksida pada kira-kira 450 °C:

2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃

Sulfur trioksida dilarutkan dalam asid sulfurik pekat membentuk oleum, yang kemudiannya dicairkan dengan air untuk memberi lebih banyak asid. Ikuti urutan penuh dalam halaman Proses Sentuh.

Ammonia dan baja: memberi makan tanaman

Nitrogen yang membolehkan tumbuhan membesar sampai ke tanah melalui ammonia dan garamnya. Ammonia dibuat melalui Proses Haber, menggabungkan nitrogen dari udara dengan hidrogen di atas mangkin besi pada suhu dan tekanan tinggi:

N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃

Ammonia kemudiannya ditukar menjadi garam baja seperti ammonium nitrat, ammonium sulfat dan urea, yang membekalkan nitrogen untuk pertumbuhan daun. Apabila anda makan nasi atau sayur yang ditanam di ladang Malaysia, Proses Haber membantu menumbuhkannya. Larutan ammonia juga muncul dalam pencuci rumah.

Kaca dan seramik: tingkap, cawan dan perkakas masak

Tingkap dan botol biasa ialah kaca soda-kapur, dibuat dengan meleburkan pasir (silikon dioksida) bersama natrium karbonat dan batu kapur. Perkakas masak tahan haba menggunakan kaca borosilikat, yang mengembang sangat sedikit apabila dipanaskan supaya ia tidak retak, sebab itu bikar makmal atau bekas kaca tahan perubahan suhu mengejut. Seramik dibuat daripada tanah liat yang dikeraskan dengan pembakaran: jubin lantai, cawan, bata, penebat elektrik dan bahagian putih palam pencucuh semuanya seramik, dihargai kerana keras, tahan haba dan lengai secara kimia.

Bahan komposit: gabungan dua dunia

Bahan komposit menggabungkan dua bahan supaya campuran itu mengatasi mana-mana satu bersendirian. Konkrit bertetulang, konkrit yang dituang mengelilingi bar keluli, mempunyai kekuatan mampatan konkrit dan kekuatan regangan keluli, sebab itu ia menyokong jambatan dan bangunan pencakar langit. Gentian kaca, gentian kaca dalam plastik, ringan, kuat dan kalis air, jadi ia membentuk badan bot, topi keledar dan badan kereta. Kaca fotokromik, digunakan dalam cermin mata hitam yang menggelap dalam cahaya terang, ialah satu lagi komposit yang mungkin anda pakai.

Mengapa keadaan proses ialah satu kompromi

Kedua-dua proses bernama menyembunyikan pengajaran yang SPM suka uji: suhu dan tekanan yang dipilih ialah satu kompromi, bukan nilai yang memberi hasil paling banyak. Dalam Proses Sentuh dan Haber, tindak balas ke hadapan adalah eksotermik, jadi suhu rendah akan memihak kepada lebih banyak hasil pada keseimbangan, tetapi suhu rendah juga menjadikan tindak balas terlalu perlahan untuk berguna. Oleh itu industri memilih suhu sederhana yang memberi hasil munasabah pada kadar yang praktikal. Tekanan tinggi memihak kepada pihak dengan lebih sedikit molekul gas dalam Proses Haber, tetapi tekanan sangat tinggi mahal dan berbahaya, jadi tekanan sederhana digunakan sebaliknya. Mampu menerangkan tolak ansur ini, bukan sekadar memetik nombor, itulah yang membezakan jawapan markah penuh daripada separuh.

Menjadikan bab ini melekat

Helah untuk bab ini ialah menyangkutkan setiap proses pada objek sebenar. Pegang sudu keluli tahan karat dan ingat mengapa pengaloian mengeraskannya; lihat sebeg baja dan ingat Proses Haber; ketuk tiang konkrit dan ingat apa yang menjadikan komposit kuat. Pelajari dua proses bernama, Sentuh dan Haber, dengan mangkin dan persamaannya, kerana ia paling kerap disoal.

Jika proses industri dan keadaannya terus tergelincir, pelajaran dalam talian satu-ke-satu yang ringkas boleh membantu anda membina satu ringkasan jelas bagi setiap satu, dengan persamaan dan kegunaan harian bersebelahan. Guru kami mengajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dan anda boleh mula dengan percubaan satu jam berbayar untuk melihat cara ia berfungsi.