Aloi dan kegunaannya

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 daripada bab Bahan Buatan dalam Industri: aloi dan kegunaannya. Peperiksaan mahukan definisi aloi yang tepat, penjelasan susunan atom tentang mengapa aloi lebih keras daripada logam tulen, sebab kita membuat aloi, dan beberapa aloi yang dinamakan dengan komposisi dan kegunaannya. Penjelasan atom ialah bahagian yang paling kerap menentukan markah, jadi pelajarinya perkataan demi perkataan.

Apa itu aloi

Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi tetap, di mana komponen utama (terbesar) ialah logam. Contohnya, keluli ialah aloi ferum dengan sedikit karbon, dan gangsa ialah aloi kuprum dan timah. Aloi ialah campuran, bukan sebatian: unsur-unsur digabungkan secara fizikal, tidak terikat secara kimia dalam unit formula tetap. Unsur tambahan itu tidak semestinya logam, karbon dalam keluli, misalnya, ialah bukan logam, tetapi bahan utama mestilah sentiasa logam.

Mengapa logam tulen lembut

Untuk menerangkan sifat aloi, anda mula-mula menerangkan logam tulen. Dalam logam tulen, atom semuanya bersaiz sama dan tersusun dalam susunan lapisan yang teratur. Apabila daya dikenakan, lapisan ini boleh menggelongsor antara satu sama lain dengan mudah, jadi logam tulen agak lembut dan mulur. Emas tulen, kuprum tulen dan aluminium tulen semuanya agak lembut atas sebab ini.

Mengapa aloi lebih keras

Apabila logam dialoi, atom unsur berbeza yang bersaiz berbeza ditambah. Atom asing ini mengganggu susunan teratur atom logam asal. Lapisan tidak lagi boleh menggelongsor antara satu sama lain dengan mudah, kerana atom bersaiz berbeza menghalang. Akibatnya aloi lebih keras dan lebih kuat daripada logam tulen. Idea tunggal ini, atom bersaiz berbeza mengganggu lapisan dan menghalangnya menggelongsor, ialah penjelasan piawai yang memperoleh markah.

Mengapa kita membuat aloi

Kita mengaloi logam atas tiga sebab utama:

• Untuk menambah kekerasan dan kekuatan, sebab paling penting, seperti diterangkan di atas.
• Untuk memperbaik rintangan terhadap kakisan, contohnya, keluli tahan karat tidak berkarat seperti keluli biasa.
• Untuk memperbaik penampilan atau kilauan logam, supaya ia kelihatan lebih menarik.

Aloi lazim dan kegunaannya

Anda harus boleh menamakan beberapa aloi, unsur komponennya, dan satu kegunaan:

• Gangsa (kuprum + timah), patung, pingat dan tugu.
• Loyang (kuprum + zink), alat muzik, perhiasan hiasan dan barangan dapur.
• Keluli (ferum + karbon), rangka bangunan, jambatan dan badan kereta.
• Keluli tahan karat (ferum + karbon + kromium + nikel), perkakas makan dan alat pembedahan, kerana ia menahan karat.
• Duralumin (aluminium + kuprum + magnesium), badan pesawat, kerana ia kuat namun ringan.
• Piuter (timah + antimoni + kuprum), cenderamata dan barang hiasan.
• Kupronikel (kuprum + nikel), syiling.

Contoh penyelesaian

Soalan. Satu sampel loyang mempunyai jumlah jisim 50 g dan mengandungi 35 g kuprum, selebihnya zink. Hitung (a) jisim zink dalam sampel dan (b) peratus jisim zink dalam loyang itu.

Langkah 1, Cari jisim zink. Jisim zink = jumlah jisim − jisim kuprum = 50 g − 35 g = 15 g.

Langkah 2, Sediakan peratus. Peratus jisim zink = (jisim zink ÷ jumlah jisim) × 100.

Langkah 3, Gantikan dan hitung. = (15 g ÷ 50 g) × 100 = 0.30 × 100 = 30 %.

Jawapan. (a) Jisim zink ialah 15 g. (b) Peratus jisim zink dalam loyang itu ialah 30 %.

Soalan latihan

Soalan. (a) Takrifkan aloi. (b) Menggunakan susunan atom, terangkan mengapa loyang lebih keras daripada kuprum tulen. (c) Nyatakan satu sebab, selain kekerasan, untuk membuat keluli tahan karat daripada ferum.

Jawapan. (a) Aloi ialah campuran dua atau lebih unsur dengan komposisi tetap, di mana unsur utamanya ialah logam. (b) Dalam kuprum tulen, atom bersaiz sama dan tersusun dalam lapisan teratur yang menggelongsor antara satu sama lain dengan mudah, jadi ia lembut. Dalam loyang, atom zink bersaiz berbeza daripada atom kuprum dan mengganggu susunan teratur, jadi lapisan tidak lagi boleh menggelongsor dengan mudah dan loyang lebih keras. (c) Keluli tahan karat dibuat supaya logam menahan pengaratan/kakisan (kromium dan nikel melindungi ferum).

Petua peperiksaan

Penjelasan atom mesti mengandungi tiga idea untuk memperoleh markah penuh: atom bersaiz berbeza, mengganggu lapisan teratur, dan menghalang lapisan daripada menggelongsor. Terlepas mana-mana satu dan anda kehilangan sebahagian markah penjelasan. Apabila anda menamakan aloi, sentiasa beri komponen dan satu kegunaannya, nama sahaja jarang mencukupi. Dan ingat aloi ialah campuran, jadi jangan sekali-kali memanggilnya sebatian. Berlatih menulis “lebih keras dan lebih kuat”, bukan sekadar “lebih kuat”, kerana kedua-dua sifat lazimnya diberi markah.

Memilih aloi yang betul untuk sesuatu kegunaan

Soalan markah tinggi sering menerangkan satu kegunaan dan meminta anda memilih aloi yang sesuai serta menjustifikasikannya. Logiknya sentiasa memadankan sifat dengan keperluan. Badan pesawat memerlukan logam yang kuat tetapi ringan, jadi duralumin dipilih. Perkakas makan dan alat pembedahan mesti tidak berkarat dan kekal bersih, jadi keluli tahan karat dipilih. Syiling mesti tahan lasak dan tidak terkakis dalam pengendalian harian, jadi kupronikel digunakan. Jika anda terus bertanya “sifat apa yang dituntut kegunaan ini, dan aloi mana menyediakannya?”, anda boleh menjawab walaupun contoh yang asing, kerana penaakulan, bukan menghafal setiap aloi, itulah yang dihargai peperiksaan.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 8.3 bab Bahan Buatan dalam Industri, dan ia bersandar pada idea struktur logam yang anda temui dalam bab terdahulu. Kukuhkannya dengan nota ulang kaji bab dan latih soalan definisi, penjelasan dan komposisi dalam contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, dengan percubaan satu jam berbayar, guru kami memastikan penjelasan “atom bersaiz berbeza mengganggu lapisan” anda lengkap dan tepat, kerana itulah ayat yang membawa markah dalam 4541.

Ringkasan pantas

• Aloi ialah campuran unsur dengan komposisi tetap, terutamanya logam.
• Logam tulen lembut kerana atom bersaiz sama membentuk lapisan yang menggelongsor.
• Aloi lebih keras kerana atom bersaiz berbeza mengganggu lapisan dan menghalangnya menggelongsor.
• Kita mengaloi logam untuk menambah kekerasan/kekuatan, menahan kakisan dan memperbaik penampilan.
• Ketahui gangsa, loyang, keluli, keluli tahan karat, duralumin, piuter, kupronikel dengan kegunaannya.