RANCANGAN EKSPERIMEN

PENEROKAAN BAHAN ( SCE 3103 )

Topik 4 : Aloi

Amali 2

a) Tujuan eksperimen :

Untuk membandingkan kadar pengaratan besi, keluli dan keluli nirkarat.

b) Teori :

1. Aloi merupakan satu campuran dua atau lebih unsur mengikut peratusan tertentu di mana unsur utamanya ialah logam.

2. Aloi adalah lebih keras dan lebih kuat berbanding logam tulen.

3. Dalam pembuatan aloi, logam asing dicampur kepada suatu logam tulen.

4. Atom logam asing mempunyai saiz yang berbeza daripada logam tulen dan apabila dicampur kepada logam tulen, ia akan mengganggu susunan teratur dalam logam tulen.

5. Atom asing ini dapat menghalang lapisan atom daripada bergelongsor di atas satu sama lain.

6. Dengan itu menjadikan logam tulen lebih kuat dan keras.

7. pengaloian bertujuan :

i) menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen

ii) mencegah kakisan logam

iii)membaiki rupa logam

8. Kebanyakan logam seperti besi mudah berkarat. Pengaloian bukan sahaja menguatkan besi, pada masa yang sama dapat mencegah daripada berkarat.

9. Permukaan logam tulen adalah berkilat dan akan cepat terkakis apabila terdedah kepada udara.

Logam + oksigen oksida logam

10. Permukaan logam menjadi malap disebabkan pembentukan lapisan oksida di permukaannya.

11. Pengaloian dapat mengekalkan permukaan logam berkilat kerana proses pengaloian menghalang logam daripada terkakis.

c) Hipotesis :

Paku besi paling banyak berkarat dan paling cepat terkakis.

d) Pemboleh ubah

i) dimanipulasikan: Jenis paku ( besi, keluli dan keluli nirkarat )

ii) bergerak balas: Keadaan pengaratan paku

iii) dimalarkan: Kepekatan larutan agar-agar, kalium

heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6

e) Radas :

Tabung uji dan rak tabung uji.

f) Bahan :

Paku besi, paku keluli, paku keluli nirkarat, agar-agar, kalium heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6.

g) Susunan radas :

h) Kaedah eksperimen :

1.Dengan menggunakan kertas pasir, paku besi, paku keluli dan paku keluli nirkarat dibersihkan.

2.Masukkan paku besi ke dalam tabung uji berlabel A, paku keluli ke dalam tabung uji B dan paku keluli nirkarat ke dalam tabung uji C.

3.Sediakan larutan agar-agar 5% dengan melarutkan 5 gram agar-agar ke dalam 100 cm air panas.

4. Tambahkan beberapa titik larutan kalium heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6 ke dalam larutan agar-agar itu.

5.Tuangkan larutan agar-agar ke dalam setiap tabung uji sehingga paku terendam dengan sempurna.

6.Selepas 3 hari, periksa setiap tabung uji bagi menentukan sama ada :

i) warna biru tua terbentuk di sekeliling paku

ii) keadaan paku

7.Jadualkan pemerhatian seperti berikut :

Tabung uji

Keamatan warna biru

Keadaan paku

Inferens

A

( Besi )

B

( Keluli )

C

(Keluli nirkarat )

LAPORAN AMALI 2

TOPIK 4 : ALOI

a) Tujuan eksperimen : Untuk membandingkan kadar pengaratan besi, keluli dan

keluli nirkarat.

b) Teori :

1. Aloi merupakan satu campuran dua atau lebih unsur mengikut peratusan tertentu di mana unsur utamanya ialah logam.

2. Aloi adalah lebih keras dan lebih kuat berbanding logam tulen.

3. Dalam pembuatan aloi, logam asing dicampur kepada suatu logam tulen.

4. Atom logam asing mempunyai saiz yang berbeza daripada logam tulen dan apabila dicampur kepada logam tulen, ia akan mengganggu susunan teratur dalam logam tulen.

5. Atom asing ini dapat menghalang lapisan atom daripada bergelongsor di atas satu sama lain.

6. Dengan itu menjadikan logam tulen lebih kuat dan keras.

7. pengaloian bertujuan :

i) menambah kekuatan dan kekerasan logam tulen

ii) mencegah kakisan logam

iii) membaiki rupa logam

8. Kebanyakan logam seperti besi mudah berkarat. Pengaloian bukan sahaja menguatkan besi, pada masa yang sama dapat mencegah daripada berkarat.

9. Permukaan logam tulen adalah berkilat dan akan cepat terkakis apabila terdedah kepada udara.

Logam + oksigen oksida logam

10. Permukaan logam menjadi malap disebabkan pembentukan lapisan oksida di permukaannya.

11. Pengaloian dapat mengekalkan permukaan logam berkilat kerana proses pengaloian menghalang logam daripada terkakis.

c) Hipotesis :

Paku besi paling banyak berkarat dan paling cepat terkakis.

d) Pemboleh ubah :

i) dimanipulasikan: Jenis paku ( besi, keluli dan keluli nirkarat )

ii) bergerak balas: Keadaan pengaratan paku

iii) dimalarkan: Kepekatan larutan agar-agar, kalium

heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6

e) Radas :

Tabung uji dan rak tabung uji.

f) Bahan :

Paku besi, paku keluli, paku keluli nirkarat, agar-agar,kalium heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6.

g) Susunan radas :

h) Kaedah eksperimen :

1.Gosok paku besi, paku keluli dan paku keluli nirkarat dengan kertas pasir.

2.Masukkan paku besi ke dalam tabung uji berlabel A, paku keluli ke dalam tabung uji B dan paku keluli nirkarat ke dalam tabung uji C.

3.Sediakan larutan agar-agar 5% dengan melarutkan 5 gram agar-agar ke dalam 100 cm air panas.

4. Beberapa titik larutan kalium heksasianoferat(III), K3Fe(CN)6 ditambah ke dalam larutan agar-agar itu.

5.Tuang larutan agar-agar ke dalam setiap tabung uji sehingga paku terendam dengan sempurna.

6.Letakkan tabung uji ke dalam rak tabung uji dan biarkan di dalam makmal.

7.Selepas sebulan, perhatikan :

i) keamatan warna biru tua terbentuk di sekeliling paku

ii) keadaan paku

8.Jadualkan keputusan,pemerhatian dan inferens yang diperolehi.

Tabung uji

Keamatan warna biru

Keadaan paku

Inferens

A

(Besi)

Tinggi

Banyak berkarat

Besi adalah logam tulen tanpa kehadiran logam peralihan. Keamatan warna biru yang tinggi menunjukkan kehadiran Fe(II) akibat pengoksidaan besi.

B

(Keluli)

Rendah

Berkarat

Terdiri daripada campuran 99% besi dan 1% karbon sahaja tanpa kehadiran logam peralihan. Berlaku sedikit pengoksidaan.

C

(Keluli nirkarat)

Tiada

Tidak

berkarat

Terdiri daripada 74% besi yang dicampur dengan logam peralihan iaitu 18% kromium dan 8% nikel. Tiada Fe(II). Tiada pengoksidaan berlaku.

i) Perbincangan

1. Explain the function of potasium hexacyanoferrate (III) solution.

Larutan heksasianoferat (III) yang digunakan adalah untuk mengesan kehadiran ion ferum (II) yang dapat dilihat melalui pembentukan warna biru tua.

2.What is the relationship between the intensity of blue colour and the rate of rusting?

Semakin tinggi keamatan warna biru, semakin tinggi kadar pengaratan pada paku.

3.Explain how the use of solidified jelly solution can improve the observation of the experiment.

Agar-agar yang dipejalkan adalah untuk memerangkap dan melihat keamatan warna biru supaya lebih jelas. Ini disebabkan penyerapan berlaku paling lambat dalam keadaan pepejal.

4.Name the contituents of steel and stainless steel.

a) Keluli: 99% besi dan 1% karbon

b)Stainless steel : 74% besi, 18% kromium dan 8% nikel.

5.Based on the inference of the investigation results, compare the rate of rusting of iron, steel and stainless steel and explain the inference.

a)Paku besi paling banyak berkarat berbanding paku keluli. Paku besi adalah logam tulen yang cepat bertindak balas dengan oksigen bagi membentuk sebatian oksida yang menyebabkan karat berbanding aloi iaitu paku keluli dan keluli nirkarat.

b)Paku keluli berkarat perlahan-lahan. Ini disebabkan paku ini terdiri daripada campuran besi dan karbon sahaja. Tanpa kehadiran logam peralihan, keluli boleh berkarat.

c)Paku keluli nirkarat tidak berkarat. Ini kerana besi telah dicampur dengan karbon serta logam peralihan iaitu kromium dan nikel yang boleh mencegah pengaratan.

6.How is the arrangement of atoms in a metal associated to its ductility and malleability?

a) Logam terdiri daripada atom yang sama jenis.

b) Atomnya sama saiz dan bentuk serta susunannya rapat, padat dan teratur dalam lapisan untuk menghasilkan struktur raksasa.

Rajah 1. Susunan atom dalam lapisan.

c)Apabila dikenakan daya, lapisan atom mudah bergelongsor di atas satu sama lain.

d) Ini menyebabkan logam tulen bersifat mulur dan boleh ditempa.

Rajah 2. Lapisan atom bergelongsor di atas satu sama lain.

7.Explain the difference between substitution alloy and interstitial alloy.

a)Substitution alloy dan interstitial alloy merupakan solution alloys.

b)Di dalam Substitution alloy, atom atom solute mengganti tempat asal

yang biasanya diisi oleh solvent atom.

i) atoms must have similar atomic radii

ii) elements must have similar bonding characteristics

iii) contoh : gangsa dan perak

c)Interstitial alloy merupakan solute atoms mengisi atau memenuhi interstitial positions iaitu ruang atau lubang di antara solvent atoms.

i) Solute atoms lebih kecil daripada solvent atoms supaya dapat mengisi interstitial site.

ii) contoh : keluli nirkarat

REFLEKSI

Bagi saya amali kali ini merupakan antara yang agak mudah sepanjang saya melakukan amali bersama rakan rakan sekelas yang lain. Ini disebabkan radas dan bahan yang digunakan lebih ringkas jika dibandingkan dengan amali - amali yang lain. Banyak ilmu yang saya dapat sepanjang aktiviti ini walaupun terdapat sedikit kesilapan semasa melabel tabung uji. Walaupun ringkas tetapi disebabkan tertukar paku keluli dengan paku keluli nirkarat maka ia memberi kesan kepada hasil eksperimen. Pengajarannya, bila guru hendak aplikasikannya di dalam kelas guru perlu pastikan :

Setiap bekas paku mestilah berlabel dengan nama / jenis paku supaya tidak tertukar.

Murid sentiasa perlu beri perhatian pada setiap aktiviti yang dijalankan kerana jika berlaku kesilapan ia akan menjejaskan hasil eksperimen sekaligus menyebabkan berlakunya miskonsepsi di kalangan murid kerana murid-murid sekolah rendah biasanya menganggap semua logam adalah besi.

Bagi diri saya sendiri, banyak ilmu berkaitan aloi saya perolehi. Selama ini saya hanya tahu nama-nama logam sahaja tetapi tidak mengetahui komposisi yang terdapat di dalamnya. Walaupun di peringkat sekolah rendah ada topik pengaratan ( faktor pengaratan, jenis logam yang berkarat serta cara-cara mencegah pengaratan ), murid sering bertanya perbezaan antara jenis logam. Selepas ini, saya rasa lebih yakin untuk menerangkan kepada murid tentang perbezaan tersebut.

9