Eksperimen: Penggumpalan dan pemvulkanan lateks

Lateks getah asli ialah salah satu bahan terpenting Malaysia, dan bab Polimer Tingkatan 5 meminta anda memahami dua proses yang dialaminya: penggumpalan, yang menukar lateks cecair menjadi getah pepejal, dan pemvulkanan, yang menambah baik sifat getah. Amali ini membolehkan anda menjalankan penggumpalan sendiri, kemudian membandingkan sejalur getah tervulkan dengan sejalur getah tak tervulkan. Panduan ini memberi kaedah, pemerhatian yang dijangka, dan kemahiran proses sains yang dihargai dalam kertas amali.

Tujuan

Untuk menggumpalkan lateks getah asli menggunakan asid dan memerhati kesannya; dan untuk membandingkan kekenyalan dan kekuatan getah tervulkan dengan getah tak tervulkan.

Radas dan bahan

• Lateks getah asli
• Asid etanoik cair (asid lemah)
• Larutan ammonia cair (bahan pengawet lateks, menunjukkan mengapa lateks belum menggumpal)
• Bikar dan rod kaca
• Piring Petri atau plat kaca
• Dua jalur getah bersaiz sama: satu tervulkan, satu tak tervulkan
• Set pemberat kecil yang seragam, dan cangkuk atau kaki pengapit untuk menggantung jalur
• Pembaris meter untuk mengukur regangan
• Air suling

Prosedur

1. Tuang isi padu tetap lateks getah asli ke dalam bikar. Perhatikan bahawa lateks telah ditambah ammonia, yang mengekalkannya sebagai cecair dengan menghalang penggumpalan.
2. Tambah asid etanoik cair pada lateks sedikit demi sedikit, mengacau perlahan dengan rod kaca.
3. Perhati apa yang berlaku pada lateks apabila asid ditambah, dan teruskan sehingga terbentuk jisim pepejal.
4. Alihkan getah yang telah menggumpal, bilas dengan air suling, dan tekan menjadi kepingan nipis antara plat kaca. Inilah getah asli tergumpal.
5. Untuk membandingkan getah tervulkan dan tak tervulkan, ambil sejalur setiap satu yang sama panjang, lebar dan ketebalannya.
6. Gantung jalur tak tervulkan pada pengapit dan tambah pemberat kecil yang seragam satu demi satu, mengukur panjang jalur selepas setiap pemberat ditambah.
7. Alihkan pemberat dan perhati sama ada jalur tak tervulkan kembali kepada panjang asalnya.
8. Ulang langkah 6 dan 7 dengan jalur tervulkan, menggunakan pemberat yang sama ditambah dalam susunan yang sama.
9. Bandingkan sejauh mana setiap jalur meregang untuk beban yang sama dan sama ada setiap satu kembali kepada panjang asalnya.

Pemerhatian yang dijangka

Apabila asid cair ditambah pada lateks, cecair seperti susu itu memekat dan ketulan getah pepejal terbentuk lalu berkumpul, meninggalkan cecair berair (serum); lateks telah menggumpal menjadi jisim pepejal yang lembut. Dalam perbandingan itu, jalur tak tervulkan meregang jauh bagi beban tertentu, terasa lembut, dan tidak kembali sepenuhnya kepada panjang asalnya selepas pemberat dialihkan, ia kekal meregang. Jalur tervulkan meregang jauh lebih sedikit bagi beban yang sama, terasa lebih tegang dan lebih melenting, dan kembali hampir kepada panjang asalnya apabila pemberat ditanggalkan. Perihalkan perbezaan kualitatif ini, lebih regang dan pemulihan lemah bagi getah tak tervulkan, kurang regang dan pemulihan baik bagi getah tervulkan, dan bukan mencipta angka panjang yang tepat.

Inferens dan kesimpulan

Zarah getah dalam lateks membawa cas negatif yang sama, jadi ia saling menolak dan kekal terasing, menjadikan lateks cecair; ammonia yang ditambah sebagai pengawet mengekalkannya beralkali dan menghalang penggumpalan. Apabila asid ditambah, ia meneutralkan cas ini, jadi zarah getah tidak lagi dapat saling menolak. Zarah berlanggar, bercantum dan menggumpal menjadi jisim pepejal. Inilah penggumpalan. Pemvulkanan pula ialah perubahan berbeza: memanaskan getah dengan sulfur menyebabkan atom sulfur membentuk rangkai silang antara molekul getah yang panjang. Rangkai silang ini memegang molekul bersama, jadi getah tidak dapat diregang sejauh dahulu, melenting kembali ke bentuknya apabila beban dialihkan, dan lebih kuat serta lebih tahan haba dan pengoksidaan. Kesimpulannya, asid menggumpalkan lateks menjadi getah pepejal, dan getah tervulkan lebih kenyal, lebih kuat dan lebih tahan lasak daripada getah tak tervulkan kerana rangkai silang sulfur.

Kemahiran proses sains (gaya Kertas 3)

Menyatakan hipotesis. Bagi perbandingan pemvulkanan: getah tervulkan meregang kurang daripada getah tak tervulkan bagi beban yang sama dan kembali dengan lebih lengkap kepada panjang asalnya.

Mengenal pasti pemboleh ubah. Dalam perbandingan pemvulkanan, pemboleh ubah dimanipulasi ialah jenis getah (tervulkan atau tak tervulkan), pemboleh ubah bergerak balas ialah pemanjangan jalur (atau sejauh mana ia kembali kepada panjang asal), dan pemboleh ubah dimalarkan ialah beban yang ditambah, saiz asal jalur dan cara ia digantung.

Definisi secara operasi bagi kekenyalan. Kekenyalan ditakrifkan secara operasi sebagai keupayaan jalur kembali kepada panjang asalnya selepas beban dialihkan: semakin lengkap ia kembali, semakin kenyal ia.

Membuat inferens. Daripada regangan yang lebih kecil dan pemulihan penuh jalur tervulkan, inferkan bahawa rangkai silang antara molekul menghadkan sejauh mana molekul boleh menggelongsor melepasi satu sama lain.

Berkomunikasi. Tulis kesimpulan yang menamakan proses (penggumpalan atau pemvulkanan) dan menerangkan pemerhatian dari segi cas yang dineutralkan atau rangkai silang yang terbentuk, bukan sekadar keputusan.

Langkah keselamatan

• Pakai gogal keselamatan, kerana asid dan ammonia boleh memercik dan merengsakan mata.
• Kendalikan ammonia cair di kawasan berpengudaraan baik dan elakkan menyedut wapnya, kerana wasap ammonia menyengat dan merengsakan hidung dan paru-paru.
• Tambah asid perlahan-lahan dan kacau, supaya campuran tidak memercik keluar bikar.
• Cuci tangan selepas mengendalikan lateks, kerana sesetengah orang sensitif terhadap lateks getah asli.

Ralat lazim

• Menambah terlalu sedikit asid. Jika asid tidak cukup ditambah, cas tidak dineutralkan sepenuhnya dan lateks hanya menggumpal sebahagian; terus tambah asid dan kacau sehingga pepejal tegar terbentuk.
• Menggunakan jalur bersaiz berbeza. Membandingkan jalur tebal dengan jalur nipis bukan ujian adil; jalur tervulkan dan tak tervulkan mesti sama panjang, lebar dan ketebalan.
• Menambah beban berbeza pada setiap jalur. Untuk perbandingan adil, tambah pemberat yang sama dalam susunan yang sama pada kedua-dua jalur.
• Mengelirukan penggumpalan dengan pemvulkanan. Penggumpalan hanya mengumpulkan zarah menjadi getah pepejal; pemvulkanan pula ialah rangkai silang sulfur berasingan yang menambah baik getah. Jangan anggap ia proses yang sama.
• Tidak membiarkan jalur pulih sebelum dibebankan semula. Ukur pemulihan hanya selepas semua pemberat dialihkan, jika tidak bacaan kekenyalan akan mengelirukan.

Cara guru kami menggunakan eksperimen ini

Dalam kelas Kimia SPM satu-ke-satu, diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, kami memastikan pelajar mengasingkan penggumpalan dan pemvulkanan dengan jelas dan boleh menerangkan setiap satu dari segi zarah, cas dineutralkan bagi penggumpalan, rangkai silang sulfur bagi pemvulkanan, kerana Kertas 2 dan Kertas 3 kedua-duanya menghargai sebab di sebalik pemerhatian. Getah asli ialah tema berulang dalam bab Polimer Kimia SPM, dan amali ini melatih tepatnya perbandingan ujian adil yang ditaksir dalam amali Kertas 3 (Kertas 3 ialah Ujian Amali yang menaksir kemahiran proses sains). Melakukan perbandingan pemvulkanan dengan betul di sini, jalur sama, beban sama, satu pemboleh ubah diubah, membina tabiat yang akan anda guna semula merentasi setiap eksperimen perbandingan dalam Tingkatan 5.