Amali 2

Eksperimen:Aloi

ObjektifUntuk menentukan perbezaan kadar pengaratan besi, keluli dan keluli nikarat

Pernyataan MasalahAdakah kadar kakisan besi, keluli dan nirkarat berbeza?

HipotesisKadar kakisan antara besi, keluli, dan keluli nirkarat berbeza. Besi berkarat dengan paling cepat, diikuti oleh keluli dan keluli nirkarat.

TeoriAloi ialah campuran yang terdiri daripada dua atau lebih logam mengikut kadar peratusan yang ditetapkan. Campuran logam-logam ini akan mengubah sifat logam asal dan menghasilkan aloi yang mempunyai sifat-sifat yang dikehendaki. Salah satu daripada contoh aloi ialah gangsa yang terdiri daripada campuran kuprum dan stanum.Aloi mempunyai pelbagai kelebihan dan fungsi.Antaranya adalah untuk mencegah kakisan. Nikel dan kromium boleh ditambahkan kepada logam-logam seperti ferum atau stanum untuk mencegah kakisan. Logam kromium membentuk satu lapisan kromium (III) oksida apabila ditambah kepada keluli karbon. Lapisan ini menghalang keluli karbon daripada terkakis. Aloi yang terhasil dikenali sebagai keluli nirkarat. Keluli nirkarat digunakan untuk membuat pisau, sudu, garfu dan barang-barang perhiasan.

PembolehubahDimanipulasikan: Jenis paku (paku besi, paku keluli, dan paku keluli nirkarat tidak berkarat)Bergerak balas: Kadar pengaratan paku Dimalarkan: Suhu tempat dan oksigen

Radas dan BahanBahan : a) Paku besib) Paku keluli nirkarat c) Agar-agar d) Kalium heksasianoferat (III)Radas : a) Tabung ujib) Bikarc) Rak tabung uji.

Prosedur

1. Paku besi, paku keluli dan paku keluli nirkarat dibersihkan dengan menggunakan kertas pasir.2. Paku besi dimasukkan ke dalam tabung uji A, paku keluli ke dalam tabung uji B, dan paku keluli nirkarat ke dalam tabung uji C.3. Satu larutan agar-agar 5% disediakan dengan melarutkan 5 g agar-agar ke dalam 100 cm3 air panas. Beberapa titik larutan kalium heksasianoferat (III) dicampurkan ke dalam larutan agar-agar itu.4. Larutan agar-agar dituangkan ke dalam setiap tabung uji sehingga paku terendam dengan sempurna.5. Selepas 3 hingga 4 hari, setiap tabung uji diperiksa untuk menentukan sama ada a) warna biru tua terbentuk di sekeliling pakub) keadaan paku 6. Pemerhatian direkod dalam jadual.

Keputusan

Tabung ujiKeamatan warna biru tuaKeadaan paku

A (Paku Besi)TinggiBanyak berkarat

B (Paku keluli)RendahBerkarat

C (paku keluli nirkarat)TiadaTidak berkarat

Proses Pengaratan

Perbincangan

1. Apabila besi mengalami pengaratan atom besi akan kehilangan dua elektron dan menjadi ion ferum (II), Fe2+.Fe(p) Fe2+ (ak) + 2e-2. Bahan kimia kalium heksasianoferat (III) digunakan untuk mengesan kehadiran ion ferum (II) melalui pembentukan warna biru tua.3. Larutan kalium heksasianoferat (III) digunakan untuk mengesan kehadiran ion Fe 2+. Larutan ini bertindak balas dengan ion Fe2+untuk menghasilkan larutan biru tua.4. Kewujudan ion Fe 2+ dalam eksperimen yang bertindak balas terhadap kalium heksasianoferat (III) menunjukkan bahawa paku mengalami proses pengaratan.5. Keamatan warna biru tua menggambarkan kadar pengaratan paku besi.6. Semakin tinggi keamatan warna biru larutan, semakin banyak pengaratan berlaku kerana kadar kakisan lebih tinggi.7. Larutan gelatin digunakan untuk menetapkan kedudukan paku. Sebarang pergerakan pada paku akan mengubah keamatan warna biru pada larutan.

KesimpulanAloi lebih tahan kakisan berbanding dengan logam tulen.Kadar kakisan besi, keluli, keluli nirkarat adalah berbeza beza.

Soalan1. Terangkan fungsi Larutan kalium heksasianoferat (III).Larutan kalium heksasianoferat (III) digunakan untuk mengesan kehadiran ion Fe 2+. Larutan ini bertindak balas dengan ion Fe2+untuk menghasilkan warna biru tua.2. Apakah hubungan antara keamatan warna biru dan kadar pengaratan?Semakin tinggi keamatan warna biru larutan, semakin banyak pengaratan berlaku kerana kadar kakisan lebih tinggi.

3. Terangkan bagaimana pengguanaan agar-agar dapat membantu pemerhatian eksperimen.Larutan gelatin digunakan untuk menetapkan kedudukan paku. Sebarang pergerakan pada paku akan mengubah keamatan warna biru pada larutan serta warna biru yang terhasil dapat diperhatikan dengan lebih baik pada agar-agar berbanding dalam keadaan cecair.

4. Namakan keluli dan keluli nirkaratKeluli- 99% ferum, 1% karbon Keluli nirkarat- 74% ferum, 18% kromium, 8% nikel

5. Bezakan kadar pengaratan besi, keluli, dan keluli nirkarat dan terangkan sebabnya.Kadar pengaratan besi lebih tinggi berbanding keluli dan keluli nirkarat yang mana dapat diperhatikan melalui keamatan warna biru yang dihasilkan selain daripada ciri fizikal seperti warna coklat-kemerahan yang melapisi permukaan paku. Paku keluli nirkarat tidak berkarat. Paku ini dibuat daripada besi yang telah dicampur dengan karbon serta logam peralihan seperti kromium dan nikel.Paku ini tidak menghasilkan larutan biru. Permukaannya masih bersih dan berkilat. Paku keluli biasa berkarat perlahan-perlahan. Paku ini dibuat daripada campuran besi dan karbon sahaja. Tanpa kehadiran logam peralihan, keluli ini boleh berkarat.Paku ini menghasilkan larutan biru muda. Permukaan paku dihakis sedikit.

6. Bagaimanakah susunan atom di dalam besi bila dikaitkan dengan sifat mudah mulur dan boleh ditempa?Logam tulen terdiri daripada lapisan atom yang disusun dengan seragam, teratur dan padat pada kedudukan yang tetap menyebabkan logam adalah lembut dan tidak kuat. Jika daya dikenakan pada logam, lapisan atom akan menggelongsor antara satu sama lain dan menyebabkan logam mudah ditempa dan mulur.

7. Apakah perbezaan antaraa) gangsa dan tembagab) emas 24-karat dan emas 18 karatJelaskan perbezaan antara aloi gentian dan aloi interstitial

a) Gangsa merupakan aloi yang sangat kuat dan tahan lama dan digunakan untuk pelbagai jenis aplikasi dalam industri.Ia adalah sangat kuat dan tahan kakisan atmosfera. Ia mempunyai takat lebur yang agak rendah manakala tembaga pula merupakanlogammuluryang mempunyaikekonduksian elektrikyang sangat baik, dan digunakan secara meluas sebagai pengalir elektrik, bahan pembinaan,

b) Emas 24-karat merupakan emas paling berkualiti & bermutu tinggi. Harga sedikit mahal dari emas 18-karat. Bersifat lembut dan mengandungi 99.9% emas manakala emas 18-karat pula bersifat lebih kuat dan tahan berbanding emas 24-karat atau 22-karat. Emas 18-karat terdiri daripada 75% emas dalam komposisinya.

Aloi gantian ialah aloi yang mana atom dari agen pengaloian yang menggantikan atom dari logam utama, ianya ialah aloi gantian. Aloi gantian terjadi apabila logam utama dan agen pengaloian mempunyai saiz atom yang hampir sama. Bagi aloi gantian, unsur pengganti hampir bersebelahan dalam jadual berkala contohnya loyang.

Aloi juga boleh terbentuk sekiranya agent pengaloian mempunyai atom yang lebih kecil daripada logam utama.Keadaan ini dipanggil aloi interstitial atau aloi antara ruang yang mana atom bagi agen pengaloian mengisi celah-celah atom-atom logam utama. Ini dikatakan apabila aloi celahan iaitu atom zarah yang kecil akan mengisi ruang-ruang diantara atom dalam kekisi bagi mengelakkan kegelinciran. Aloi ini lebih kuat dari aloi gantian contohnya keluli.

RUJUKAN

Tembaga vs Gangsa. (2012, November 15). Retrieved February 16,2015, from http://sulia-butterfly.blogspot.com/2012/11/tembaga-vs-gangsa.htmlZ, A. t. (2005, ogos 20). Retrieved Ogos 3, 2011, from http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2873.