PRAKTIKAL 2: ALOI

TUJUANUntuk membandingkan kadar pengaratan besi, keluli dan keluli tahan karat.

PENYATAAN MASALAHAdakah kadar pengaratan besi, keluli dan keluli tahan karat berbeza?

TEORIAloi merupakan bahan yang terdiri daripada campuran dua atau lebih unsur atau logam dengan komposisi tertentu. Aloi terdiri daripada campuran logam utama dengan atom unsur lain yang dipanggil atom asing. Atom asing mempunyai saiz yang berlainan daripada logam utama. Atom asing menempati ruang kosong di dalam kekisi logam tulen. Atom asing mengganggu susunan atom logam tulen yang teratur dan sekata. Ini menghalang atom-atom logam utama daripada menggelongsor. Ketertempaan dan kemuluran logam akan berkurang. Kekerasan aloi lebih tinggi daripada logam tulen.Tujuan pengaloian ialah:(a) menambahkan kekerasan dan kekuatan logam tulen. Contohnya: magnalium (aloi magnesium dan aluminium) lebih keras daripada aluminium tulen.(b) membaiki rupa logam dan menjadikan bahan lebih indah. Contohnya: piuter(aloi timah, antimoni dan kuprum) lebih indah daripada timah tulen.(c) mencegah kakisan logam. Contohnya: keluli nirkarat (aloi ferum, karbon, kromium dan nikel) sukar berkarat berbanding dengan ferum(besi) tulen.

HIPOTESISBesi tulen paling mudah terkakis, keluli kurang mudah terkakis manakala keluli nirkarat tidak berkarat.

BAHAN-BAHAN:1. Paku besi2. Paku keluli3. Paku keluli tahan karat4. Larutan gelatin 5%5. Larutan kalium heksasianoferat (III)6. Air7. Kertas pasir

RADAS:1. Tabung uji dengan rak tabung uji

PEMBOLEH UBAH:(a) Dimanipulasikan: jenis paku(b) Bergerak balas: kadar pengaratan paku(c) Dimalarkan: kuantiti dan suhu air

PROSEDUR1. Kertas pasir digunakan untuk mengeluarkan karat pada permukaan paku besi, paku keluli dan paku keluli nirkarat.2. Tiga tabung uji diisikan dengan larutan agar-agar sehingga penuh dan dilabelkan A, B dan C. Paku besi diletakkan di dalam tabung uji A, paku keluli diletakkan di dalam tabaung uji B dan paku nirkarat diletakkan di dalam tabung uji C.3. Satu larutan agar-agar 5% disediakan dengan menambah 5 g agar-agar ke dalam 100 cm3 air didih. Beberapa titisan larutan kalium heksasianoferat (III) kemudian ditambah kepada larutan agar-agar.4. Larutan agar-agar yang panas dituang ke dalam ketiga-tiga tabung uji sehingga kesemua paku tenggelam sepenuhnya.5. Tabung uji tadi diletakkan di rak tabung uji dan dibiarkan selama tiga hari. Kepekatan warna biru diperhatikan.6. Pemerhatian di catatkan dalam jadual di bawah.

KEPUTUSAN

CBA

Tabung UjiJenis PakuPemerhatian

APaku besiWarna biru terbentuk di sekitar paku besi

BPaku keluliSedikit warna biru terbentuk

CPaku keluli nirkaratTiada warna biru terbentuk

PERBINCANGANDalam eksperimen kali ini, kami dikehendaki untuk membandingkan kadar pengaratan bagi besi, keluli dan keluli nirkarat. Setelah dibiarkan selama tiga hari, kami mendapati terdapat kehadiran warna biru pada larutan agar-agar bagi tabung uji yang mengandungi paku besi dan paku keluli. Namun, tidak terdapat warna biru pada larutan agar-agar yang mengandungi paku keluli nirkarat. Warna biru yang terbentuk menunjukkan ion ferum (II) terhasil, iaitu kakisan ferum sudah berlaku. Berdasarkan keputusan di atas, paku besi tulen telah banyak terkakis manakala paku keluli hanya terkakis sedikit dan keluli nirkarat tidak terkakis langsung. Fungsi larutan kalium heksasianoferat (III) adalah untuk menguji kehadiran ion ferum (II), iaitu warna biru tua akan terbentuk. Keamatan warna biru tua ini mengambarkan tahap pengaratan paku besi.Kakisan ferum akan menghasilkan ion ferum (II)Fe(p) Fe2+(ak) + 2e-Keamatan warna biru tua yang lebih tinggi menunjukkan bahawa kadar pengaratan juga tinggi kerana kepekatan ion ferum(II) yang terbentuk adalah lebih tinggi. Besi berkarat dengan mudah tetapi keluli nirkarat (aloi yang terbentuk degan menambahkan nikel dan kromium terhadap besi) lebih tahan kakisan. Nikel dan kromium membentuk satu lapisan oksida yang keras dan tidak telap air untuk menghalang besi daripada berkarat.

KESIMPULAN1. Keputusan menunjukkan bahawa pengaloian boleh mencegah kakisan.2. Hipotesis dibuktikan benar.

SOALAN

1. Terangkan fungsi larutan kalium hexacyanoferrate (III).Untuk mengesan kehadiran ion Fe2+ yang bertukar kepada warna biru tua.

2. Apakah hubungkait antara keamatan warna biru dengan kadar pengaratan?Semakin tinggi keamatan warna biru semakin tinggi kadar pengaratan

3. Terangkan begaimana penggunaan pepejal larutan agar dapat menambah baikkan pemerhatian ke atas eksperimen.Larutan agar-agar berfungsi supaya warna biru tua yang berlaku pada paku jelas kelihatan

4. Namakan komposisi keluli dan keluli tahan karat.Keluli: 99% ferum, 1% karbonKeluli nirkarat: 74% ferum, 18% kromium, 8% nikel

5. Bandingkan kadar pengaratan besi, keluli dan keluli nirkarat dan terangkan inferens. Pengaratan besi tulen lebih cepat dari keluli tetapi keluli nirkarat tidak berkarat. Paku yang diperbuat daripada keluli nirkarat tidak berkarat kerana paku ini adalah aloi daripada ferum, kromium dan nikel. Paku yang diperbuat dari keluli berkarat dengan perlahan. Kandungan keluli iaitu karbon atom akan menguatkan besi tetapi tidak menghalang pengaratan daripada berlaku. Pengaratan besi berlaku adalah contoh penghakisan. Apabila pengaratan berlaku, logam kehilangan elektron untuk membentuk logam besi.

6. Bagaimana penyusunan atom dalam logam dan kaitkan dengan kemuluran dan ketempaannya.Mulur ialah boleh dijadikan wayar halus, manakala tempa pula boleh diketuk kepada pelbagai bentuk. Logam tulen terdiri daripada lapisan atom yang disusun dengan seragam, teratur dan padat pada kedudukan yang tetap. Susunan atom ini menyebabkan logam mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi. Daya tarikan yang kuat antara atom memerlukan jumlah haba yang banyak untuk mengatasinya. Walaubagaimanapun, 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 antara:a) gangsa dan loyangkedua-dua gangsa dan loyang diperbuat daripada kuprum. Walaubagaimanapun, campuran lain bagi gangsa ialah timah dan bagi loyang ialah zink.

b) emas 24-karat dan emas 18-karat.Emas 24 karat ialah emas paling tulen dengan 99.99% emas tulen, iaitu logam emas tanpa campuran. Emas 18 karat pula mengandungi 75% emas dan 25% logam campuran seperti tembaga, nikel dan zink.

8. Terangkan perbezaan antara aloi penggantian dan aloi celahanDalam aloi penggantian, terdapat atom lain mengambil tempat atom yang mempunyai tapak yang sama dengannya. Aloi celahan ialah atom elemen yang lebih kecil memenuhi ruang-ruang antara elemen utama logam.Aloi gantian

Aloi celahan

RUJUKAN

Chau Kok Yew. (2011). Referens Ekspres SPM Kimia. Selangor: Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. Khatijah Zakaria . . . [et al]. (2002). Kimia Tak Organik Lanjutan Edisi Ke Lima. Johor: Universiti Teknologi MalaysiaOoi Theng Theng. (2008). Compact Guide Chemistry Bilingual. Selangor: Arah Pendidikan Sdn. Bhd.Pudjaatmaka & A. Hadyana. (2002). Kamus Kimia. Jakarta: Balai PustakaTan Pek Soo. (2008). Complete Text & Guide Bilingual Chemistry Form 4. Selangor: Arah Pendidikan Sdn. Bhd.