1.Aloi, Polimer, Kaca & Seramik
Bahan buatan manusia dihasilkan untuk mengatasi kelemahan bahan semula jadi.
- Aloi ialah campuran logam dengan unsur lain. Atom asing yang berbeza saiz menghalang lapisan atom daripada menggelongsor, menjadikan aloi lebih keras, kuat dan tahan kakisan berbanding logam tulen.
- Polimer terbentuk daripada monomer berulang. Polimer sintetik seperti polietena, PVC dan nilon ringan, murah dan tahan lama, tetapi sukar terurai dan menyumbang kepada pencemaran plastik.
- Kaca dihasilkan daripada silika. Kaca borosilikat tahan haba dan sesuai untuk radas makmal, manakala kaca kalis peluru sangat kuat.
- Seramik dihasilkan daripada tanah liat yang dibakar pada suhu tinggi. Ia keras, tahan haba dan bahan kimia, tetapi rapuh.
- Bahan komposit menggabungkan dua bahan untuk mendapat sifat lebih baik, contohnya konkrit bertetulang yang kuat menahan mampatan dan tegangan, serta gentian kaca yang ringan tetapi kukuh.
Pemilihan bahan bergantung pada sifat yang diperlukan, kos dan kesan terhadap alam sekitar.
2.Polimer: Pempolimeran, Termoplastik & Termoset
Pempolimeran ialah proses menggabungkan banyak molekul kecil yang dipanggil monomer untuk membentuk satu molekul rantai panjang yang dipanggil polimer.
Jenis polimer:
- Polimer semula jadi — getah asli (monomer isoprena), kanji dan selulosa (monomer glukosa), serta protein (monomer asid amino).
- Polimer sintetik — polietena (monomer etena), polivinil klorida atau PVC (monomer kloroetena), polistirena dan nilon.
Plastik dibahagikan mengikut tindak balasnya terhadap haba:
- Termoplastik menjadi lembut apabila dipanaskan dan boleh dibentuk semula berulang kali, contohnya polietena dan PVC. Ia sesuai dikitar semula.
- Termoset tidak melembut apabila dipanaskan kerana rantainya bersilang secara kekal, contohnya bakelit dan melamina. Ia sesuai untuk pemegang periuk dan suis elektrik.
Getah asli diperoleh daripada lateks pokok getah. Lateks digumpalkan dengan menambah asid, contohnya asid formik. Getah asli lembut, melekit apabila panas dan keras apabila sejuk.
Pemvulkanan ialah proses memanaskan getah asli bersama sulfur. Atom sulfur membentuk rangkai silang antara rantai polimer, menjadikan getah tervulkan:
- lebih kenyal dan kembali ke bentuk asal selepas diregang,
- lebih kuat dan tahan lelasan,
- lebih tahan haba dan tidak mudah dioksidakan.
Getah tervulkan digunakan untuk tayar, sarung tangan dan tali pinggang mesin.
3.Contoh & Kesilapan Lazim: Aloi dan Plastik
Soalan bahan buatan manusia biasanya meminta murid mengaitkan sifat bahan dengan kegunaannya, bukan sekadar menamakan bahan.
- Aloi ialah campuran, bukan sebatian; tiada tindak balas kimia antara logam dengan unsur yang ditambah.
- Jangan terbalikkan termoplastik (boleh dilebur dan dibentuk semula) dengan termoset (kekal keras).
- Jangan tulis bahawa aloi lebih keras kerana "lebih banyak logam". Sebab sebenar: atom asing yang berbeza saiz mengganggu susunan teratur atom logam tulen.
- Kebanyakan seramik ialah penebat haba dan elektrik, bukan konduktor.
Contoh 1Gangsa ialah aloi kuprum dan timah. Terangkan mengapa gangsa lebih keras daripada kuprum tulen.Lihat jalan kerjaTutup
Dalam kuprum tulen, atom-atom bersaiz sama dan tersusun dalam lapisan teratur, jadi lapisan mudah menggelongsor apabila daya dikenakan. Dalam gangsa, atom timah yang berbeza saiz mengganggu susunan teratur ini. Lapisan atom kuprum lebih sukar menggelongsor, maka gangsa lebih keras dan kuat. Sebab itu gangsa digunakan untuk pingat dan patung.
Contoh 2Seorang pengilang ingin memilih bahan untuk pemegang kuali. Antara polietena dan bakelit, bahan manakah lebih sesuai? Beri dua sebab.Lihat jalan kerjaTutup
Bakelit lebih sesuai. Pertama, bakelit ialah plastik termoset yang tidak melembut atau melebur apabila dipanaskan, jadi pemegang kekal bentuknya semasa memasak. Kedua, bakelit ialah penebat haba yang baik, jadi tangan pengguna tidak melecur. Polietena ialah termoplastik yang akan melembut dan berubah bentuk pada suhu tinggi.