Getah Asli dan Pemvulkanan

Halaman ini merangkumi standard kandungan 12.3 bab Polimer Tingkatan 5: getah asli dan pemvulkanan. Getah asli ialah polimer Malaysia yang paling terkenal, dan peperiksaan mengharapkan anda tahu monomernya, cara lateks ditukar menjadi getah pepejal, mengapa getah tak tervulkan lemah, dan tepatnya bagaimana pemvulkanan menambah baiknya. Penaakulan tentang rangkai silang ialah inti standard ini.

Getah asli sebagai polimer

Getah asli ialah polimer semula jadi yang dibuat melalui pempolimeran tambahan monomer isoprena (2-metilbuta-1,3-diena), C₅H₈. Hasilnya ialah poli(isoprena), satu rantai panjang yang mengekalkan satu ikatan ganda dua karbon–karbon (C=C) dalam setiap unit berulang. Ikatan ganda dua yang tinggal ini penting, kerana ia ialah tapak tempat sulfur kemudian membentuk rangkai silang semasa pemvulkanan.

Rantai panjang itu berkeluk dan boleh menggelongsor melepasi satu sama lain, sebab itu getah mentah boleh meregang. Tetapi kerana rantai itu dipegang hanya oleh daya lemah dan boleh menggelongsor bebas, getah tak tervulkan tidak begitu kuat atau melantun.

Lateks dan penggumpalannya

Getah ditoreh daripada pokok getah sebagai lateks, satu koloid dengan zarah getah halus terampai dalam air. Setiap zarah getah dikelilingi lapisan yang membawa cas negatif, jadi zarah menolak satu sama lain dan kekal berasingan, menjadikan lateks kekal cecair.

• Penggumpalan oleh asid. Menambah asid seperti asid metanoik atau asid etanoik membekalkan ion hidrogen, H⁺. Ion H⁺ ini meneutralkan cas negatif pada zarah getah. Setelah tidak lagi menolak, zarah berlanggar dan bergabung, jadi getah menggumpal menjadi ketulan pepejal.
• Mencegah penggumpalan dengan ammonia. Untuk mengekalkan lateks cecair bagi penyimpanan atau pengangkutan, sedikit larutan ammonia (beralkali) ditambah. Ion hidroksida, OH⁻, mengekalkan zarah bercas negatif supaya ia terus menolak dan tidak menggumpal.

Getah tak tervulkan berbanding tervulkan

Getah tak tervulkan (mentah) lembut, mempunyai kekuatan tegangan rendah, tidak begitu kenyal, menjadi melekit apabila panas, mudah teroksida di udara dan tidak begitu melantun. Rantainya boleh menggelongsor melepasi satu sama lain dan tidak melantun balik dengan baik.

Pemvulkanan ialah proses memanaskan getah dengan sulfur (kadangkala dengan sulfur monoklorida). Semasa pemvulkanan, atom sulfur membentuk rangkai silang (jambatan sulfur) antara rantai polimer bersebelahan pada ikatan ganda dua C=C. Rangkai silang ini mengunci rantai bersama, jadi ia tidak lagi boleh menggelongsor jauh melepasi satu sama lain.

Mengapa rangkai silang membantu. Kerana rantai diikat bersama, sekeping getah tervulkan yang diregangkan akan melantun balik ke bentuk asalnya. Rangkai silang menjadikan getah lebih keras, lebih kuat (kekuatan tegangan lebih tinggi), lebih kenyal, lebih melantun, dan lebih tahan haba serta pengoksidaan. Semakin banyak rangkai silang terbentuk, semakin keras getah itu.

Sifat	Getah tak tervulkan	Getah tervulkan
Kekuatan	Rendah	Tinggi
Kekenyalan	Rendah	Tinggi
Kesan haba	Melembut, melekit	Lebih tahan
Pengoksidaan	Mudah teroksida	Lebih tahan
Kekerasan	Lembut	Lebih keras

Contoh penyelesaian

Soalan. Getah asli ialah poli(isoprena), polimer tambahan isoprena, C₅H₈. Satu sampel getah asli mempunyai molekul dengan jisim molekul relatif 204 000. Hitung darjah pempolimeran, n, getah ini. [Jisim atom relatif: H = 1, C = 12]

Langkah 1, Cari Mr unit berulang. Dalam polimer tambahan, unit berulang mempunyai formula molekul yang sama seperti monomer isoprena, C₅H₈.

Mr C₅H₈ = (5 × 12) + (8 × 1) = 60 + 8 = 68

Langkah 2, Bina hubungannya.

Mr polimer = n × Mr unit berulang

Langkah 3, Selesaikan untuk n.

n = 204 000 ÷ 68
n = 3000

Jawapan. Darjah pempolimeran ialah n = 3000, kira-kira 3000 unit isoprena dalam satu molekul getah.

Soalan latihan

Soalan. Seorang pelajar menambah beberapa titis asid etanoik pada lateks getah asli dan lateks itu bertukar menjadi ketulan pepejal. (a) Namakan proses ini. (b) Terangkan, dari segi cas, mengapa ia berlaku. (c) Nyatakan satu bahan yang boleh ditambah sebagai ganti untuk mengekalkan lateks cecair.

Jawapan. (a) Prosesnya ialah penggumpalan. (b) Zarah getah dalam lateks membawa cas negatif dan menolak satu sama lain. Asid membekalkan ion hidrogen (H⁺) yang meneutralkan cas negatif ini, jadi zarah tidak lagi menolak, ia berlanggar, bergabung dan menggumpal menjadi getah pepejal. (c) Larutan ammonia (satu alkali) boleh ditambah untuk mengekalkan lateks cecair.

Petua peperiksaan

Dua idea memperoleh kebanyakan markah di sini. Pertama, sentiasa terangkan penggumpalan dari segi cas: asid membekalkan H⁺ yang meneutralkan cas negatif pada zarah getah, jadi ia berhenti menolak dan bergabung; ammonia mengekalkan zarah bercas dan berasingan. Jangan hanya kata “asid menjadikannya pepejal”, beri sebab cas. Kedua, terangkan pemvulkanan menggunakan rangkai silang: sulfur membentuk jambatan antara rantai pada ikatan ganda dua C=C, menghentikan rantai daripada menggelongsor, yang menjadikan getah lebih keras, lebih kuat dan lebih kenyal. Kesilapan yang sangat lazim ialah menulis bahawa pemvulkanan “menambah sulfur untuk menjadikan getah lembut”, ia menjadikan getah lebih keras dan lebih melantun, dan semakin banyak rangkai silang, semakin keras ia.

Kedudukan tajuk ini

Ini standard kandungan 12.3 bab Polimer, dan ia menerapkan idea standard terdahulu pada satu polimer sebenar. Getah asli sendiri ialah polimer tambahan (daripada jenis pempolimeran, 12.3 dibina atas 12.2), dan ia contoh utama polimer semula jadi daripada 12.1. Berlatih soalan darjah pempolimeran poli(isoprena) dan penerangan penggumpalan pada halaman contoh penyelesaian bab ini, dan semak perkataan cas-dan-rangkai-silang pada halaman kesilapan lazim. Dalam kelas dalam talian satu-ke-satu Kimia SPM kami, yang diajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, seorang guru satu-ke-satu boleh memastikan jawapan penggumpalan dan pemvulkanan anda sentiasa memasukkan sebab yang dikehendaki skema pemarkahan.

Imbasan pantas

• Getah asli = poli(isoprena), polimer tambahan isoprena C₅H₈, dengan ikatan ganda dua C=C dalam setiap unit berulang.
• Lateks ialah koloid zarah getah bercas negatif; asid menggumpalkannya (H⁺ meneutralkan cas); ammonia mencegah penggumpalan.
• Getah tak tervulkan lembut, lemah, melekit apabila panas dan mudah teroksida.
• Pemvulkanan = memanaskan dengan sulfur, membentuk rangkai silang yang menjadikan getah lebih keras, lebih kuat dan lebih kenyal.