PRAKTIKAL 2: ALOI

TUJUAN

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

PENYATAAN MASALAH

Adakah kadar pengaratan besi, keluli dan keluli tahan karat berbeza?

TEORI

Aloi 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.

HIPOTESIS

Besi tulen paling mudah terkakis, keluli kurang mudah terkakis manakala keluli nirkarat tidak

berkarat.

BAHAN-BAHAN :

1. Paku besi

2. Paku keluli

3. Paku keluli tahan karat

4. Larutan gelatin 5%

5. Larutan kalium heksasianoferat (III)

6. Air

7. 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

PROSEDUR

1. 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

A B C

Tabung Uji Jenis Paku Pemerhatian

A Paku besi Warna biru terbentuk di

sekitar paku besi

B Paku keluli Sedikit warna biru

terbentuk

C Paku keluli nirkarat Tiada warna biru terbentuk

PERBINCANGAN

Dalam 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.

KESIMPULAN

1. Keputusan menunjukkan bahawa pengaloian boleh mencegah kakisan.

2. Hipotesis dibuktikan benar.

SOALAN

1. Terangkan fungsi larutan kalium hexacyanoferrate (III).

Untuk mengesan kehadiran ion Fe 2+ 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% karbon

Keluli 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 loyang

kedua-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 celahan

Dalam 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