Hubungan Struktur kimia - Properti
15,1. Pertimbangan-pertimbangan umum
Meningkatnya penggunaan polimer sintetis oleh industri dan enginer untuk menggantikan atau menambah bahan tradisional, seperti sebagai kayu, logam, keramik, dan serat alami, telah disimulasikan pencarian struktur polimer meliputi berbagai sifat bahkan lebih fleksibel. Untuk itu pencarian harus efisien, pengetahuan dasar struktur - sifat.
Masalahnya dapat diperiksa awalnya pada dua kategori yang luas:
1. lefel kimia. Ini berhubungan dengan informasi mengenai struktur halus, yaitu jenis monomer merupakan rantai dan apakah lebih dari satu jenis monomer yang digunakan (kopolimer) yakni parameter yang berkaitan dengan struktur tiga-dimensi agregat, dan pengaruh tingkat kristalinitas sampel dan sifat fisik
2. Arsitektur aspek. Ini berkaitan dengan rantai sebagai Wole, dan sekarang akan diminta untuk mengajukan pertanyaan seperti yang dibutuhkan: adalah polimer linier, cabang, atau silang; apa konformasi rantai distribusi dan kekakuan?
Setelah mempertimbangkan poin-poin umum, orang kemudian harus membentuk polimer yang sesuai untuk tujuan tertentu. Hal ini tergantung pada apakah itu seperti-kaca, seperti-karet, atau bentuk serat/fiber, dan karakteristik terutama bergantung pada fleksibilitas rantai, simetri rantai, atraksi antarmolekul, dan tentu saja kondisi lingkungan. Tidak termasuk lingkungan, parameter ini, pada gilirannya, tercermin dalam faktor yang lebih nyata, Tm, Tg, modulus, dan kristalinitas yang menjadi lebih mudah untuk menilai, umumnya digunakan untuk karakterisasi polimer dan memastikan menggunakan potensinya. Sebagai nilai relatif dari kedua Tm, dan Tg memainkan bagian tersebut dan penting dalam menentukan perilaku akhir dari polimer, kita bisa memulai pemeriksaan struktur dan sifat dengan mencari tahu bagaimana seorang ilmuwan polimer dapat mencoba untuk mengontrol parameter ini.
5.2. Pengendalian Tm dan Tg
Kita telah lihat, dalam bab-bab sebelumnya, bagaimana rantai simetri, fleksibilitas, dan tacticity, dapat mempengaruhi nilai-nilai individu dari kedua Tm dan Tg. Jadi rantai yang sangat fleksibel memiliki Tg rendah, yang meningkat sebagai kekakuan rantai menjadi graeter. Similiarly, gaya antarmolekul yang kuat cenderung menaikkan Tg dan juga meningkatkan kristalinitas. faktor sterik memainkan peran penting. Sebuah Tg tinggi diperoleh ketika kelompok-kelompok cincin besar yang melekat pada rantai membatasi rotasi internal, dan kelompok cincin besar cenderung untuk menghambat kristalisasi, kecuali bila disusun secara teratur di isotactic atau rantai syndiotactic.
Fleksibilitas Rantai adalah faktor pengendali undourbtedly dalam menentukan Tg, tetapi juga memiliki pengaruh yang kuat pada Tm. Oleh karena itu kita harus mempertimbangkan parameter untuk bersama-sama dari sekarang dan menentukan bagaimana pengaruh control yang baik.
Kekakuan rantai
Sangat penting untuk dapat mengatur tingkat kekakuan rantai, sebagai rantai kaku lebih disukai untuk pembentukan serat, sementara rantai yang fleksibel membuat elastomer lebih baik. Fleksibilitas dari polimer tergantung pada kemudahan tulang punggung ikatan rantai bisa berputar. rantai yang sangat fleksibel akan dapat memutar mudah ke berbagai konformasi yang tersedia, sedangkan rotasi internal ikatan dalam rantai kaku dan menghambat dihalangi.
Variasi dalam rantai kaku dapat dibawa dengan memasukkan kelompok-kelompok yang berbeda dalam rantai linear dan hasil dapat dinilai dengan mengikuti perubahan Tm dan Tg dalam serangkaian polimer yang berbeda. Efek dapat dinilai lebih mudah jika dipilih referensi independen dan sederhana sintetik polimer organik, polietilen dengan Tm = 400K dan Tg = 188K, cocok untuk tujuan ini.
Seseorang dapat memulai dengan mempertimbangkan struktur umum [-(CH2)m-X-n], di mana m dan X bervariasi. Efeknya terhadap Tm menggabungkan berbagai link dalam rantai karbon yang digambarkan dalam tabel 15,1. Fleksibilitas rantai meningkat oleh grup-grup seperti (-O-), (-CO.O-), dan (-OCO.O-), dan panjang bagian tumbuh (-CH2-). Hal ini ditunjukkan dengan menurunkan Tm relatif terhadap polietilen. Penyisipan dari (polar-SO2-) dan grup (CONH-) menimbulkan Tm, karena ikatan antarmolekul sekarang membantu dalam bentuk menstabilkan diperpanjang di kristalit.
Kekakuan rantai juga cincin menjadi meningkat pesat didirikan di rantai, karena hal ini membatasi rotasi pada backbone tersebut dan mengurangi jumlah konformasi polimer dapat yang mengadopsi. Ini adalah aspek penting, karena sifat serat yang ditingkatkan dengan rantai kaku, dan pengaruh cincin aromatik di Tm dan Tg adalah menunjukkan dalam tabel 15,2.
Grup p-phenylene dalam struktur 3 penyebab peningkatan besar dalam Tm dan ini dapat dimodifikasi dengan memperkenalkan grup fleksibel seperti dalam terylene, struktur 4. Hal ini menunjukkan bahwa kombinasi bijaksana unit dapat menyebabkan berbagai fleksibilitas rantai dan sifat fisik. Pengaruh cincin aromatis lagi jelas dalam struktur 5 sampai 8. Pengaruh simetri rantai juga terlihat ketika membandingkan suhu dekomposisi dari rantai 8 simetris dengan rantai simetris 7. Yang terakhir ini juga merupakan close-packing tidak struktur efisien, sebagai gangguan cukup ada untuk transisi kaca untuk muncul.
Ikatan antarmolekul
Peningkatan energi kisi dari kristal yang diperoleh ketika urutan tiga-dimensi ini distabilkan oleh ikatan antarmolekul. Dalam poliamida dan seri poliuretan, energi kohesif tambahan dari ikatan hidrogen (sekitar 24 kJ/mol) memperkuat daerah kristalin dan menimbulkan Tm. Efeknya adalah kuat ketika teratur, spasi merata, grup-grup yang ada di rantai, seperti nilon-66. Pentingnya ikatan sekunder dalam seri poliamida digambarkan sangat dramatis ketika atom hidrogen penting dari kelompok amida digantikan oleh sekelompok methilol. Hilangnya kemampuan-ikatan hidrogen merusak kecenderungan untuk penyelarasan rantai tetap terjadi dan karakter poliamida perubahan secara dramatis. substitusi yang kecil, mereka adalah serat yang cocok, tetapi hidrogen diganti, mereka mengubah dan datang lebih elastomer, kemudian akhirnya seperti balsem, dan akhirnya cairan.
Sebuah metode alternatif untuk mengurangi potensi-ikatan hidrogen, dan Tm, di poliamida, adalah untuk meningkatkan panjang urutan (-CH2)n antara setiap situs ikatan. Hal ini menyebabkan nilon dengan varietas properti, Contoh nilon-12 memiliki sifat penengah antara mereka dari nilon-6 dan polietilen. Efeknya adalah ditunjukkan dalam tabel 15.3.

15,3. Hubungan antara Tm dan Tg
Sebagian besar faktor yang dibahas sejauh ini pengaruh Tg dan Tm dengan cara yang sama, namun meskipun demikian, kenyataan bahwa Tm adalah perintah-pertama transisi termodinamika, sedangkan Tg tidak, menghalangi kemungkinan hubungan sederhana antara mereka.
Namun ada, hubungan mentah, diwakili dalam gambar 15.2, di mana band luas menutupi sebagian besar hasil untuk Homopolimer linier, dan rasio (Tg/Tm) terletak antara 0,5 dan 0,8 untuk dari sekitar 80 persen .
Jelas kemudian, seorang ahli kimia sintetik mencoba untuk mengontrol Tm dan Tg dari strukture rantai sederhana dengan memvariasikan fleksibilitas, simetri, tacticity, dll, hanya terbatas pada struktur dengan baik Tm dan Tg tinggi atau Tm dan Tg Rendah. Akibatnya Tm atau Tg tidak dapat dikontrol secara terpisah untuk setiap derajat tinggi.
Untuk latihan ini tambahan metode kontrol lain modifikasi rantai harus dicari dan ini menyebabkan penggunaan kopolimer.
15,4. Kopolimer acak
Simetri aksial dalam rantai merupakan faktor utama dalam menentukan kemampuan untuk membentuk rantai kristalit, dan salah satu cara mengubah konten kristal adalah menggabungkan beberapa ketidakberesan struktural dalam rantai. Dimasukkannya dikendalikan dari rantai linear homopolymer simetris (-A-)n dalam kisi kristal dapat dicapai dengan copolymerizing A dengan berbagai jumlah monomer B, tujuan siapa bertindak untuk menghancurkan keteraturan struktur. Hal ini menyebabkan penurunan bertahap di Tm sebagai skematis diperlihatkan pada gambar! 5.3. Garis rusak merupakan kemungkinan bahwa, dalam kisaran tengah komposisi, penurunan keteraturan material amorf begitu besar. Situasi ini kadang-kadang diperoleh ketika sebuah terpolymer disusun.
Sebuah aplikasi praktis ditemukan pada polymides. Perbaikan kualitas elastis dari serat poliamida diperoleh jika modulus berkurang dan, sebagai faktor yang mempengaruhi suhu pencairan mempengaruhi modulus, ini dapat dicapai dengan mulai dari nilon,-6,6 atau nylon-6, 10 dan membentuk (66/6.10) kopolimer. Dimasukkannya acak dari dua jenis unit mata rantai yang mengganggu baik simetri dan jarak reguler dari situs-ikatan hidrogen, yang mengakibatkan penurunan Tm.
Tg Gelas transitition tidak terpengaruh dengan cara yang sama seperti Tm karena Tg lebih merupakan fungsi dari perbedaan dalam fleksibilitas rantai, dari efisiensi pengemasan ber. Ini berarti bahwa respon Tg oleh perubahan komposisi copolyper adalah sangat berbeda dan ini affords cara mengendalikan magnetudes Tm dan Tg independen, sebuah fitur yang paling penting tidak bisa dicapai dengan metode lain.

















15,5. Tm dan ketergantungan pada komposisi kopolimer Tg.
Sebuah ekspresi kuantitatif untuk depresi dari suhu pencairan dapat diturunkan, termodinamika, dalam hal komposisi dan entalpi fusi Hu polimer A oleh;

1/TmAB – 1/TmA = (R/ΔHu) ln xA ………………………………………..... Persamaan 15,1

Dimana TmA dan TmAB adalah suhu leleh A murni dan masing-masing kopolimer AB, dan xA adalah fraksi mol dalam kopolimer. Hubungan linier sederhana antara Tg dan x yang ditunjukkan pada Gambar 15,3 ditemukan hanya untuk beberapa kopolimer terdiri dari monomer pasangan yang kompatibel, seperti styrene copolymerized dengan baik akrilat metil atau butadiena. Aturan pencampuran sederhana yang ideal dapat diterapkan pada sistem ini, tapi ketika sifat komonomer differmarkedly, ketergantungan linier hilang, dan persamaan non-linear harus dikembangkan. Satu hubungan sederhana, yang berguna menggambarkan perilaku pasangan monomer vinil banyak adalah

1/TgAB = wA/TgA + wB/TgB ………………………………………...……..(persamaan 15.2)

Dimana WA dan WB adalah fraksi massa monomer A dan B. Untuk sistem dimana kondisi TBA
TgAB – TgA + K(TgAB – TgB) wB = 0………………………………….….. (persamaan 15,3)

Ini ekspresi mengasumsikan bahwa kontribusi volume bebas dari monomer adalah sama dengan baik homo- dan kopolimer. Untuk sepasang diberikan monomer yang konstan K dihitung dari expansivities yang sesuai dari Homopolimer.

K = (α1B – αgB)/( α1A – αgA)………………………………………….….. (Persamaan 15,4)

Sebuah hubungan yang sama telah diusulkan oleh Gibbs dan Di Marzio,

(TgAB – TgA )noA + (TgAB – TgB) noB = 0………………………………….(persamaan 15,5)

Di mana sekarang fraksi obligasi rotatable no diperkenalkan di tempat term komposisi.

15,6. kopolimer blok
Acak atau kopolimer statis dapat disusun jika salah satu ingin mempersempit kesenjangan antara Tm dan Tg di sampel, dan mencakup satu wilayah properti tidak mudah puas oleh Homopolimer. Jika interval lebih luas antara Tm dan Tg diperlukan, kelas yang berbeda dari co-polymer-blok kopolimer-harus diselidiki. Ini biasanya urutan blok (AB) atau (ABA). Dengan mensintesis sekuens, yang cukup lama untuk mengkristal independen, kombinasi dari sebuah blok lebur tinggi A dengan block B akan memberikan materi dengan Tm tinggi dari A dan Tg rendah dari B. Tm sedikit depresi yang timbul dari kehadiran blok B, kadang-kadang ditemui, tapi ini jarang besar. Kombinasi yang ditunjukkan pada Gambar 15,2.
Perubahan Tg dalam blok kopolimer agak variabel dan beberapa pasang monomer dari kopolimer blok memiliki dua transisi kaca. Menarik perubahan sifat mekanik cn diperoleh ketika kopolimer blok SBR disintesis menggunakan katalis lithium. Sebuah materi yang dihasilkan berperilaku seolah-olah crosslinked pada temperatur ruang. Hal ini disebabkan adanya dua transisi kaca yang terkait dengan setiap blok: blok butadiena telah di 210K dan blok stirena memiliki satu di 373K. Di atas 373K aliran plastis diteliti, tetapi antara 210 dan 373K tindakan blok kaca polistiren sebagai crosslinks untuk polybutadiene elastomer dan pameran kopolimer ketahanan yang tinggi dan karakteristik creep rendah. Susunan blok penting; bahan kekuatan tarik tinggi, dengan sifat elastomer mirip dengan filler diperkuat vulkanisat, diperoleh hanya ketika kopolimer mengandung dua atau lebih Polistiren (S) blok per molekul. Jadi kopolimer dengan struktur [SB] atau [BSB], di mana B adalah blok polybutadiene, adalah sebagai rapuh sebagai polystryrene, tapi [SBS] dan [SBS] kopolimer jauh lebih ketat. Pada temperatur ruang ini berperilaku seperti karet crosslinking konvensional tetapi mereka memiliki keuntungan tambahan bahwa perilaku termal mereka direproduksi.
Peningkatan properti dari kopolimer blok biasanya dijelaskan dalam jangka waktu 'konsep domain'. Blok polistiren gelas cenderung agregat dalam domain (lihat gambar 15,5) yang bertindak sebagai titik crosslinking dan partikel filler. Daerah kaca mereka melayani untuk jangkar blok polydiene pusat elastomer aman di kedua ujungnya dan bertindak sebagai titik-crosslinking yang efektif, sehingga menghalangi kebutuhan untuk mempulkanisir materi. Gambar 15,5
Satu aplikasi yang tak terduga muncul dari observasi bahwa kehadiran lebih dari 10% di blok kopolimer karet alam mencegah pertumbuhan bakteri pada permukaan polimer. Dengan demikian, penggabungan dari kopolimer di tukang daging memotong blok dapat menyebabkan kondisi yang lebih higienis dalam penanganan daging.
Sintesis blok [ABA], dari gelas termoplastik elastomer A dan B, memproduksi lain 'elastoplastics' dengan sifat menarik. Polyester rantai dapat diperpanjang dengan diisocyanate, yang kemudian diobati dengan hidroperoksida cumene meninggalkan kelompok peroksida pada kedua ujung rantai. Dengan heathing ini di hadapan stirena, sebuah polimerisasi vinil dimulai dan [ABA] blok dibuat. Kurva modulus-temperatur menunjukkan bagaimana sifat mekanik dapat dimodifikasi dengan cara ini (gambar. 15,6)
Kopolimer blok ini dikenal sebagai elastomer termoplastik.

15,7. Plastisizer
Contoh polimer dapat dibuat lebih lentur dengan menurunkan Tg, dan ini dapat dicapai dengan memasukkan didih tinggi, massa molar rendah, senyawa dalam materi. Ini disebut plastizers dan harus kompatibel dengan polimer. Sejauh mana Tg tertekan tergantung pada jumlah yang plasticizer hadir dan dapat diprediksi dari relasi. (Persamaan 15,6)
Dimana TgM dan Tg1 sesuai dengan campuran dan cairan, masing-masing, sementara w dan w1 adalah fraksi massa dari polimer dan plasticizer dalam sistem. Tindakan plasticizer merupakan salah satu pelumas, dimana molekul kecil kemudahan pergerakan rantai polimer dengan mendorong mereka lebih jauh terpisah. Karena ini menurunkan baik Tg dan modulus, kegunaan utama mereka adalah untuk meningkatkan fleksibilitas polimer untuk digunakan dalam tubing dan film.
Poli(vinil klorida), yang Tg = 354K, biasanya berisi 30-40 persen massa dari plastisizer, seperti dioctyl atau dinonyl phthalate, untuk meningkatkan ketangguhan dan fleksibilitas pada temperatur ruang. Ini menekan Tg menjadi sekitar 270K dan membuat polimer yang cocok untuk jas hujan plastik, tirai, dan ' leadher -kain '. Volatilitas yang rendah dari plasticizer memastikan bahwa tidak hilang oleh penguapan, suatu kesalahan yang dilakukan di tahun-tahun awal pasca-perang, yang akhirnya menyebabkan produk rapuh dan cukup ketidakpuasan pelanggan. Dalam industri karet, plastisizer biasanya disebut minyak extender.
Pada teknologi serat, penyerapan air merupakan faktor penting yang mengatur respon mekanik, karena air cenderung untuk bertindak sebagai sebuah plasticizer. Jadi, dengan meningkatnya kadar air, modulus turun, tapi ada perbaikan yang sesuai pada kekuatan dampak.
Dalam serat, seperti nilon,-6,6, air bertindak sebagai plasticizer untuk menekan Tg di bawah suhu kamar. Jadi, ketika kemeja nilon dicuci dan menutup telepon menitik-kering, polimer berada di atas Tg, dan ini membantu meluruskan lipatan, sehingga memberikan penampilan 'disetrika' sebuah cloathing.

15,8. kristalinitas dan respon mekanis

Sifat mekanis tergantung pada kedua sifat kimia dan fisik polimer dan lingkungan di mana ia digunakan. Untuk polimer amorf, prinsip-prinsip viscoelasticity linier berlaku, tetapi ini tidak lagi berlaku untuk polimer semi kristal. Respon mekanik polimer adalah sangat dipengaruhi oleh derajat kristalinitas dalam sampel. Pentingnya baik kristalinitas dan massa molar digambarkan oleh berbagai sifat ditampilkan oleh polietilen. Hal ini ditunjukkan secara skematis pada gambar 15,7 dan menyediakan beberapa indikasi pengaruh variabel-variabel ini. Penafsiran perilaku mekanik lebih rumit oleh kehadiran bidang luncur dan dislokasi, yang mengakibatkan deformasi plastik, tetapi ini juga berguna untuk menyediakan bahan ilmuwan dengan berbagai kombinasi properti lebih luas, dan dapat terbukti berguna. Pengaruh utama dari kristal dalam sampel adalah dengan bertindak sebagai silang dalam matriks polimer. Hal ini membuat polimer bersikap seolah-olah itu adalah jaringan silang, tetapi, sebagai poin anchording termal kristal yang labil, mereka hancur karena suhu mendekati suhu leleh, serta bahan ini ketika cair mengalami perubahan struktur progresif sampai melebihi Tm. Jadi kristalinitas telah tepat digambarkan oleh Bawn sebagai dari 'crosslinking thermoreversible'. Pengaruh menahan kristal yang mengubah perilaku mekanik dengan menaikkan waktu relaksasi t dan mengubah distribusi relaksasi dan waktu keterbelakangan dalam sampel. Akibatnya, ada kerugian efektif t pendek, menyebabkan baik dan hasil titik modulus meningkat. Perilaku creep juga dibatasi dan stress-relaksasi terjadi selama masa lebih lama lagi. Semi-kristal juga diamati untuk mempertahankan modulus yang relatif lebih tinggi pada rentang suhu yang lebih luas daripada sampel amorf.
Poin ini dapat diilustrasikan dengan membandingkan elastis modulus relaksasi EΓ(t) untuk kristal (isotactic), amorf, dan kimia crosslink (ataktik), sampel polystyrene; lihat gambar 15,8. Kristalinitas memiliki pengaruh yang kecil di bawah Tg, tetapi dengan meningkatnya gerakan molekuler di atas Tg, modulus dari polimer amorf tetes lebih tajam. Nilai EΓ(t) rejimen tinggi untuk polimer kristalin seluruh rentang ini sampai dipaksa penurunan pada temperatur leleh dicatat. Sampel crosslingking mempertahankan tingkat kekuatan terendah pada suhu ini sebagai crosslink tidak termal labil dan tidak meleleh.
Quenching Cepat kristalinitas polimer isotactic menghancurkan dan menghasilkan perilaku identik dengan bahan ataktik. Ukuran spherulite juga mempengaruhi respon; pendinginan lambat dari mencair mempromosikan pembentukan spherulites besar dan menghasilkan polimer dengan dampak kekuatan yang lebih rendah dari satu didinginkan cepat dari lelehan, yang spherulites jauh lebih kecil dan lebih banyak. Efek ini dapat dilihat sebagai pergeseran maximal redaman.
Secara praktis, penggunaan poli(vinil klorida) dalam pembuatan jas hujan plastik memberikan gambaran yang baik pengaruh crosslinking kristal. polimer plasticized ini, sampai Tg di bawah keadaan lingkungan, untuk membuat materi yang fleksibel, dan orang mungkin berharap bahwa jika Jubah itu tergantung di kail (yaitu mengalami beban tarik), pada akhirnya akan mengalir ke lantai setelah ketegangan berkepanjangan. Hal ini tidak begitu; materi berperilaku seolah-olah itu adalah kimia elastomer crosslingking, karena mengandung cukup banyak crystallities untuk bertindak sebagai poin menahan dan mencegah aliran.
Demikian pula, transisi gelas polyethene jauh di bawah suhu kamar, dan jika polimer adalah amorf, kemungkinan bahwa akan cairan kental, pada suhu kamar. Hal ini, pada kenyataannya, walaupun, kasar atau plastik semi-kaku, karena sangat kristal dan kristal crosslinks menyampaikan sebuah modulus yang tinggi dan meningkatkan kekuatan pada polimer antara 188 dan 409K kisaran temperatur yang sangat berguna.
Pokok-pokok sekarang dapat disajikan kembali secara singkat:
1. Kristalinitas hanya mempengaruhi respon mekanik pada rentang temperatur Tg ke Tm, dan di bawah efek Tg pada modulus terlalu kecil.
2. Modulus dari polimer semi-kristal berbanding lurus dengan derajat kristalinitas, dan tetap independen dari temperatur jika jumlah pesanan kristal tetap tidak berubah.

15,9. Aplikasi untuk serat, elastomer dan plastik
Kita telah melihat bagaimana berbagai parameter dapat diubah dan dikombinasikan untuk menghasilkan bahan dengan tanggapan yang diberikan, namun membagi garis demarkasi polimer ke dalam tiga area utama aplikasi-serat, elastomer, dan plastic sama-sekali tidak terdefinisi dengan baik. Hal yang paling penting kemudian menetapkan kriteria yang menentukan bahwa polimer adalah sebuah serat yang unggul, suatu elastomer yang sangat baik, atau plastik terutama suitale sebelum di-indugling dalam tahap desain menarik molekul dan rekayasa.

15.10. SERAT
Secara ringkas suatu serat adalah suatu polymer yang kecil yakni suatu panjangnya sangat tinggi terhadap perbandingan garis tengah (setidaknya 100:1), tetapi kebanyakan polimer, mampu menjadi cair atau dilarutkan, dapat ditarik menjadi filamen. Mereka mungkin, namun tidak memiliki keunggulan teknis jika mereka tidak dapat memenuhi persyaratan serat yang baik; ini kekuatan tarik tinggi, kelenturan, dan ketahanan terhadap abrasi. Selain itu, untuk dapat berguna untuk pakaian, itu adalah prefereable bahwa polimer telah Tm.=470K, untuk memungkinkan menyetrika tanpa kerusakan, tapi lebih rendah dari 579K, untuk mengaktifkan berputar dari meleleh. Tg juga tidak boleh terlalu tinggi sehingga menyetrika tidak efektif. Beberapa serat khas dengan kisaran temperatur berguna ditunjukkan dalam tabel 15,4. Ini semua memiliki Tg yang lebih rendah yakni 380K tapi di atas suhu kamar, sehingga dalam kain serat akan melunak bila disetrika pada sekitar 420K. Hal ini akan menghilangkan kusut atau lipatan memungkinkan untuk dibuat yang akan dipertahankan pada pendinginan. Setelah cuci biasanya dilakukan pada suhu yang terlalu rendah untuk resoften polimer secara signifikan dan merusak lipatannya. Ini 'permanen' lipatan adalah fitur yang diinginkan beberapa pakaian.
Ciri pembeda utama serat adalah bahwa ia merupakan suatu polimer oreiented, dan anisotropik, menjadi lebih kuat di sepanjang sumbu serat yang di atasnya. Dengan demikian, persyaratan teknis paling penting untuk pembentukan serat kemampuan untuk menggambar atau orientasi rantai ke arah sumbu serat, dan mempertahankan ini setelah penghapusan dari kuat gambar. Jelas, faktor yang membantu retensi ini adalah persyaratan utama untuk serat baik, dan ini akan mencakup semua fitur struktural kontribusi untuk mengikat antarmolekul.
Ini berarti bahwa polimer harus simetris dan bercabang untuk mendorong tingkat tinggi crystallynity; adalah sebaiknya memiliki energi kohesif tinggi, dan harus memiliki panjang rata-rata sekitar 100 nm sepenuhnya diperpanjang. Properti ini bisa dengan mudah diperiksa di bawah dua judul utama - persyaratan kimia dan respon mekanis - dan faktor-faktor penting yang perlu dipertimbangkan adalah: (i) mencair dan suhu transisi gelas: (ii) modulus; (iii) elastisitas; (iv) tarik kekuatan, dan (v) penyerapan dan kelembaban dyeability.

PERSYARATAN KIMIA

Jika rantai polimer cukup pendek, mereka tidak dilibatkan ke dalam sebagian besar yang padat dan relatif bebas untuk bergerak, maka mereka tidak dapat menambah kekuatan serat. Seiring dengan peningkatan panjang rantai (dan sehingga interwining), kekuatan serat meningkatkan dan kisaran optimum massa molar untuk serat yang baik adalah 10.000-50.000 g/mol. Telah ditemukan bahwa sifat serat memburuk di luar batas-batas ini. Namun, sebagaimana akan kita lihat nanti, belitan rantai dapat mengurangi kekuatan tarik dan modulus, sehingga penyelarasan rantai yang panjang merupakan fitur penting dan diinginkan.
Kita telah menyebutkan arti penting dari Tg dan Tm dan tahu bahwa ini dapat dipengaruhi oleh simetri rantai, kekakuan, dan ikatan antarmolekul. Kekuatan tarik serat adalah diamati untuk meningkatkan dengan kristalinitas, akibatnya kualitas ini diinginkan dan mengatur rantai linier kemampuannya untuk mengkristal, rantai yang mengandung unit yang tidak teratur, yang mengurangi geometri linier, harus dihindari pada polimer membentuk serat. Hal ini jelas ketika membandingkan terylene. (i), yang merupakan serat yang sangat baik, dengan isomer nya (ii), disusun dengan menggunakan asam o-ftalat.













Tabel. 15.4. Nilai Tm dan Tg beberapa serat khas


………...…(I)



…………..(II)




…………..(III)



……………(IV)



Struktur II telah kehilangan keteraturan, adalah kurang kristal, memiliki Tg yang lebih rendah, dan membuat serat jauh lebih sedikit. Hal ini juga berlaku dalam seri poliamida, di mana polimer III reguler memiliki Tm= 643 dan Tg = 453K tapi tidak teratur dari IV telah Tm = 516K dan Tg = 363K. Stereoregular dari polimer memiliki struktur heliks simetris dan polimer isometrik bisa mudah dikemas untuk menghasilkan bahan higly kristal. Isotactic polypropylene adalah kristal dan serat penting membentuk polimer, sedangkan bentuk ataktik telah hampir tidak ada konten kristal dan memiliki sedikit nilai sebagai serat, memang itu lebih considereably elastomer di alam.
Meskipun kristalinitas dan stereoregularity adalah faktor penting dalam pembentukan serat, xxxxxxxxxxxx berguna jika ada kekuatan antarmolekul hadir. Interaksi dipole antara kelompok-kelompok samping seperti (-CN) (interaksi energi sekitar 36 kJ/mol) secara signifikan lebih kuat dari ikatan hidrogen atau gaya van der Waals dan melayani untuk meningkatkan kelurusan sangat molekul. interaksi ini menstabilkan orientasi selama pembuatan serat dan meningkatkan potensi pembentukan serat polimer seperti polyacrylonitrile dan poli(vinil klorida), keduanya pada dasarnya amorf dan ataktik. Hal ini menyoroti fakta bahwa keselarasan molekul adalah faktor yang paling penting dalam pembentukan serat, tidak kristalinitas, yang hanya satu metode untuk memperoleh orientasi rantai stabil.
Pentingnya ikatan hidrogen telah dijelaskan dan tidak akan dibahas lebih lanjut.
Poliester linier. Banyak poin yang dibahas umum dapat digambarkan dengan mudah dengan mengacu pada poliester linier yang telah banyak disiapkan. Ini dikelompokkan bersama dalam tabel 15,5.
Perbandingan struktur 1 dengan 2(i) dan 2(ii) menunjukkan penurunan Tm disebabkan oleh peningkatan fleksibilitas rantai yang timbul dari etilen dan kelompok etilen dioxy disisipkan di antara cincin phenylene. Perubahan ini bahkan lebih dramatis pada membandingkan ketika 1 dengan 6 dua cincin phenylene digunakan sebagai gantinya dari (-CH2-) 4 urutan dan perbedaan Tm = 205K.
Pengaruh simetri terlihat dalam 3 tereftalat, dan isophtalic 4 seri. Penempatan cincin simetris dalam 4(i) dan 4(ii) menurunkan Tm oleh masing-masing 25K dan 77K, dibandingkan dengan rekan-rekan mereka 3(i) dan 3(ii).
Kelompok besar sisi mengganggu kemampuan kemasan dekat rantai, yang dibuktikan dengan efek pada Tm dari kelompok metil dalam 3(iii), 3(iv), dan 5 dibandingkan dengan 3(i) dan 3(ii). Asimetri tambahan dalam 3(iv) benar-benar mencegah terjadi kristalisasi.
Stabilitas ditambahkan ikatan sekunder dalam kristal tersebut tercermin dalam peningkatan Tm dalam seri 2(i) untuk 2(iii), sebagaimana kita bergerak dari hanya kekuatan van der waalss untuk dipole dan interaksi ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen juga cukup untuk meningkatkan Tm dari 2(iii) Bove yang dari 3(i), meskipun sekarang urutan ekstra fleksibel dalam rantai 2(iii).
Poin ini mencakup sebagian besar persyaratan kimia dan sekarang kita dapat melihat sifat mekanik.

PERSYARATAN UNTUK MESIN SERAT

Serat adalah subjek untuk banyak deformasi mekanik; peregangan, abrasi, membungkuk, memutar, geser, dan sekarang sifat menarik adalah: (i) keuletannya, yang adalah tegangan pada titik retakan bahan; (ii) ketangguhan, didefinisikan sebagai masukan energi total ke titik retakan; (iii) modulus awal, ukuran resistensi terhadap peregangan (bagian AB dari kurva tegangan-regangan, angka 15,9); dan luasnya set permanen.
Dalam terminologi teknologi, industri tekstil mengakui kualitas berikut sebagai cocok; (a) kekuatan: 1 sampai 10 g/denier, dan (c) diperpanjang: 2 sampai 50 persen. denier itu adalah massa dalam gram 9000 m benang.
Sebagai respon mekanis serat dapat dikendalikan proses pemintalan sampai batas tertentu, ini akan dibahas secara singkat.
Teknik Spinning. Proses konversi sampel polimer massal menjadi benang atau dikenal sebagai benang berputar, dan beberapa metode dapat digunakan tergantung pada sifat sampel.



























Tabel. 15.5. Nilai Tm dan Tg untuk polester linear


















Melt spinning digunakan ketika polimer mudah meleleh tanpa degradasi dan polimer cair terpaksa melalui spinneret terdiri dari 50-1000 lubang halus. Pada muncul dari lubang-lubang, benang memperkuat, sering kali dalam Keadaan glssy amorf dan Jaksa adalah luka ke sebuah benang. Orientasi dan kristalinitas persyaratan penting dalam serat dan benang yang dikontrol mengalami prosedur gambar yang berorientasi rantai dan memperkuat serat. Teknik ini diterapkan untuk polysters, poliamida, dan poliolefin.
Basah dan kering berputar. Acrylic polimer tidak dapat meleleh berputar karena mereka termal labil, dan pemintalan dilakukan dengan menggunakan larutan terkonsentrasi dari polimer. Pelarut dihilangkan dengan penguapan, setelah ekstrusi, meninggalkan berbentuk filamen, yang kemudian dikatakan telah gerobak berputar. Ketika filamen solusi yang diekstrusi ke dalam tong non-pelarut, polimer dari presipitat dalam benang, dan kemudian serat dipintal basah.
Menggambar, orientasi, dan kristalinitas, serat, dalam keadaan amorf, bisa diperkuat dengan menggambar, sebuah proses yang panjang memanjang dengan beberapa kali yang asli, dan dengan berbuat demikian menyelaraskan chaints dalam sampel. Proses ini dapat diubah dan tidak sesuai dengan CD bagian dari kurva tegangan-regangan di angka 15,9, dimana deformasi sampai ke titik C hasil elastis, tetapi di luar plasticdeformation ireversibel ini terjadi.
Pada C polimer tipis mendadak down atau 'leher' pada satu titik, dan meningkatkan gambar berikutnya panjang daerah dikurangi dengan mengorbankan wilayah undrawn, sampai proses selesai.
Selanjutnya ekstensi menyebabkan pecah di D, titik pecah.
Pengaruh orde molekul jauh lebih penting dalam produksi serat dibandingkan daerah lain kemampuan menggambar polimer applicationand merupakan kebutuhan mendasar dalam pembentukan bahan serat-baik. Hal ini wort menunjukkan lagi bahwa kristalinitas dan orientasi tidak selalu sama panjang dan bahwa ada perbedaan antara orientasi dan orientasi crystalliters chaint di daerah amorf polimer. Ini adalah bagian amorf dari serat yang akan mendistorsi dan memanjang di bawah tekanan, dan ini adalah bidang yang harus berorientasi untuk meningkatkan daya tarik antarmolekul, jika modulus serat harus ditingkatkan. Menggambar hanya meningkatkan serat sangat kristal untuk sebagian kecil oleh orientasi crystallities, tapi serat amorf sangat ditingkatkan.
Menggambar mempengaruhi sifat mekanik dari beberapa cara serat. Hal ini menjadikan serat toughand ulet, dapat meningkatkan modulus dan densitas, dan dapat mengubah Tg oleh orientasi rantai di daerah amorf. Sebagai contoh, (-O-(CH2O2-) kelompok di poli (etilen tereptalat), yang memiliki konformasi canggung dalam fase amorf, adalah 'ditarik' ke dalam konformasi trans. Ini meningkatkan sampel kristal dan Tg juga naik 10 sampai 15K.
Keuletan dan karakteristik fisik dari serat juga dapat dikontrol oleh luasnya menggambar. orientasi Terbatas, diproduksi pada tegangan rendah, menyebabkan benang nilon kekuatan media dengan kekuatan tarik rendah, modulus rendah, dan diperpanjang tinggi, yang semuanya berhubungan dengan sifat bahan lunak yang fleksibel cocok untuk pakaian. harga menarik hasil yang lebih tinggi kekuatan tinggi, benang kekuatan tinggi, lebih cocok untuk ban produksi kabel. Jadi beberapa sifat serat tunduk pada seni pemintal.
Baik kegigihan dan modulus dapat dikontrol oleh kristalinitas dalam serat. Rendah preassure polietilen adalah higly kristal dan memiliki ketahanan serat dari sekitar 6 g / denier, tetapi preassure tinggi, sangat bercabang, dan akibatnya kurang kristal polietilen memiliki ketahanan serat hanya 1,2 g / denier. Kita telah melihat thatconversion kelompok amida ke grup non-hidrogen-ikatan seperti kelompok metilol CON (CH2OH) - dengan formaldehida, curtails ikatan antarmolekul di poliamida. Ini juga meningkatkan hidrofilisitas dan membuat polimer semakin larut dalam air, tetapi karakteristik hidrofobik dapat dipulihkan oleh methylating kelompok untuk-CON (CH2OCH3) -. Pada degress rendah substitusi modulus berkurang dan lebih elastis serat diperoleh. Sebagai meningkat derajat substitusi, kristalinitas sudah benar-benar hancur, dan kapasitas membentuk menghilang. (Gambar 15,10) Modulus dan kekakuan chaint. modulus Serat dapat diatur oleh orientasi dan kristalinitas, namun parameter ketiga, kekakuan rantai, tersedia untuk modifikasi, jika kontrol tambahan yang diperlukan.
Pengaruh kekakuan rantai pada modulus awal terlihat pada gambar 15.10. peningkatan kekakuan rantai pindah dari nilon,-6 6 [-NH (CH206NHCO (CH2) 4CO-] n untuk terylene (Gambar.)
Untuk poli (isophthalimide m-phenylene), Nomex, (Gambar)
Terwujud dalam peningkatan modulus awal, dengan dimasukkannya cincin aromatik dalam rantai tersebut. Hal ini dibahas lebih lebih lengkap dalam bagian 15,11.
Faktor lainnya. kelembaban yang kembali serat adalah penting ketika kenyamanan sedang dipertimbangkan. Dalam cuaca panas kemampuan untuk menyerap keringat makesclothing lebih nyaman, dan polimer polar yang terbaik diadaptasi untuk tujuan ini. retensi kelembaban tinggi juga menurunkan resistivitas serat dan mengurangi kecenderungan untuk membangun listrik statis yang menarik kotoran dan meningkatkan ketidaknyamanan tersebut. Sebagian besar serat sintetis miskin kelembaban kembali karakteristik dan harus diubah dalam beberapa cara untuk memperbaiki cacat ini. Pencangkokan poli (etilena oksida) atau asam akrilik pada nilon meningkatkan penyerapan air sangat tanpa mempengaruhi sifat mekanik.
Pencelupan juga merupakan masalah dan modifikasi kimia sering diperlukan. Situs disediakan untuk mencelup dengan menggantikan angka kelompok-SO3H dalam cincin phenylene dari chaint terylene atau dengan copolymerizing akrilonitril dengan quatities kecil kecil asam vinylsulphonic. Modifikasi ini juga meningkatkan penyerapan air.
Ketika memilih serat untuk cloting, orang harus menghindari bahan dengan nilai tinggi 'set permanen'. Ini mengukur jumlah arus ireversibel (CD pada gambar 15,9) tertinggal di polimer dan ini tercermin dalam peningkatan panjang serat setelah sumjected untuk stres. Jelas di pakaian, di mana jumlah tekukan lutut atau siku besar, suatu nilai yang ditetapkan tetap tinggi akan menghasilkan deformasi serat kotor dan 'trouers longgar' atau 'tdk punya kemauan sendiri' stoking. Ini adalah sebagian atau seluruhnya diimbangi dengan menggambar, tetapi rasio menarik tinggi mei membuat serat dengan keras. Oleh karena itu, sementara creep pemulihan miskin di sebuah artikel hasil hilangnya bentuk, kapasitas untuk menyerap energi akan rusak, dan jika overcompensated untuk, dapat mengakibatkan kegagalan yang nyata.
Hal ini tidak jarang dipaksa kompromi ketika dihadapkan dengan pilihan antara dua sifat tidak kompatibel.

Pemetaan reaksi mekanisme reaksi organik

Pendahuluan

Benturan antara energi molekul membuat terjadi reaksi termal bimolekul dan unimolekul. Untuk dua molekul pada fase gas, memiliki enam translasi derajat kebebasan dan lebih dari enam garakan rotasi (tergantung atas symmetris molekul) nomor derajat-derajat kebebasan vibrasi kemudian ditentukan oleh nomor atom pada dua molekul. Yakni total nomor derajat kebebasan (translasi tambah rotasi dan vibrasi) sama dengan 3n di mana n adalah total nomor atom pada dua molekul.
Pada sebuah reaksi Bimolekular, Tiga translasi dan atas ke tiga keadaan bebas translasi (secara normal) hilang pada bentuk aktifasi kompleks: karena total mempunyai sisa yang sama, sebauh hubungan nomor derajat bebas vibrasi baru dibentuk. pada keadaan tersebut, translasi dan mungkin energi rotasi dari dua molekul dengan sketika sebelum benturan dikonversi ke dalam energi vibrasi pada ikatan kembali berlangsung ketika molekul yang asli menjadi aktivasi komplek. Jika energi conversi tidak cukup menabrak molekul, molekul hanya menempel kemudian terpisah tanpa bereaksi. Sekalipun cukup energi translasi dan rotasi di konversi ke dalam energi vibrasi, aktifasi kompleks masih bisa jadi jatuh terpisah ke molekul reaktan bukannya berproses ke produk.
Pada sebuah reaksi unimolekul, sebuah benturan molekul meninggalkan salah satu molekul pada keadaan vibrasi mengarahkan bereaksi atau hanya kehilangan kelebihan energinya pada sebuah benturan yang berikutnya. Pada keadaan sebuah reaksi seperti itu, molekul yang berbenturan menghasilkan vibrasi reaksi molekul mungkin mengarahkan molekul sebuah campuran berbeda yang tidak (atau tidak dapat) bereaksi. Dengan jelas, mekanisme unimolekul dan bimolekul melibatkan konversi energi translasi (dan mungkin rotasi) ke dalam energi vibrasi. Konsequensinya, suatu pemahaman interaksi antar molekular dan sifat vibrasi molekul adalah sebuah pemahaman esential untuk mekanisme reaksi kimia organik.



Diagram vibrasi molekul dan energi potensial

Kurva energi potensial dua molekul untuk molekul diatomik A-B diperlihatkan pada gambar 1.1. Suatu perkiraan menyertakan harmonik yang sederhana dengan mencakup dua tingkat tenaga quantised, dan lain adalah nonharmonik. Mereka adalah deskripsi alternatif hubungan antara energi potensial molekul diatomik dan variable struktur tunggal dapat diidentifikasi yang secara ringkasan jarak internuclear, r. Hubungan yang sama dapat diuraikan matematik. kurva simetri harmonik sederhana adalah karakteristik dengan hanya dua paremeter. konstanta kuat, k, adalah ukuran strengh ikatan dan refleksi dari ke-sempit-an kurva, yaitu. lengkungan, dan keseimbangan panjang ikatan. Ini adalah suatu petunjuk awal yang sangat menolong, tidak cukup sebagai sebuah gambaran untuk perilaku molekul yang riil. memberi uraian terus melemah vabrasi molekul ketika amplitud vibrasi meningkat, dan tidak dapat diberlakukan untuk dissosiasi molekul.







Diagram 1.1. kurva energy potensial harmonic dan non harmonic untuk molekul diatomic A – B.
Kurva tidak simetri pada gambar. 1.1. memperlihatkan tekanan kedua-duanya dan petunjuk stretcing ikatan ke nonharmonik, dan konstanta besar lengkungan sekarang tergantung pada panjang ikatan. Sebuah parameter ketiga harus penambahan ke matematik hubungan antara struktur dan energi untuk bertanggung-jawab untuk nonharmonik. Pada jarak lebih kecil dari keseimbangan panjang ikatan, bagaimanapun, perbedaan antara kurva harmonik dan tidak harmonik menjadi mengecil.








Digram. 1.2. diagram energy potensial untuk fase homolisis dan heterolysis CH3Cl
Gambar 1.1. penguraian homolysis Sebuah molekul diatomik A-B pada fasa Gas (Atau, Persamaan, suatu Ikatan dua Atom A dan B sebagai pendekatan dari molekul diatomik) dan sebuah kurva yang analog mungkin adalah kontruksi ke penguraian heterolisis dan kebalikannya. Diagram kualitatif seperti itu penggunaan boleh juga diperluas untuk menguraikan stretching (dan mungkin perpecahan) tentang ikatan pada molekul poliatomik. Bagaimanapun kini fungsi variabel struktur komplek pada umumnya didekati oleh komponen utamanya. Gambar 1.2. meliputi sketsa yang menggambarkan homolysis klorometana. Pada keduanya, methil diperlakukan sebagai grup singgel. Bagaimanapun, mempunyai struktur dan internal keseimbangan konfigurasi internal akan berubah ketika stretces Ikatan C-Cl dan akhirnya membelah. Konsekunsinya, kita mengacu pada suatu gabungan kordinat reaksi, q, bukannya hanya Jarak antar inti C....Cl. Dan perubahan internal grup methil yang diperlukan menemani stretching Ikatan C – Cl akan berbeda menurut perpecahan apakah homolytik atau heterolitik. Kurva potensial energi pemutusan untuk yang menyertakan proses multi ikatan, sekalipun mereka direncanakan, menurut mutu berbeda seperti yang akan kita lihat kemudian.
Besar Energi memisahkan kebalikan kubutuhan elektrik pada fase gas adalah lebih tinggi dibandingkan dengan pemisahan sepasang kelompok tidak bermuatan, sehingga asimut yang sesuai dengan pemutusan ion pada energi lebih tinggi dibanding untuk pemutusan atom atau radikal.

Interaksi intermolekular non kovalen terhadap bimolekuler kompleks
Kurva energi potensial pada gambar 1,1. dan 1.2. menghadirkan formasi ikatan kovalen antara atom atau grup seperti halnya pemutusan molekul stabil menjadi bagian, dan energi yang dilibatkan adalah besar: energi ikatan kovalen secara khas ratusan kilojoule per mol. Bagaimanapun, ada interaksi antara atom, ion, dan molekul yang tidak mendorong kearah bentuk ikatan kovalen dan merupakan individu relativ lemah. Yang paling umum dikenal adalah ikatan hidrogen yang terbentuk antara suatu dengan asam lemah hidrogen, e.g. tentang alkohol atau air, dan pasangan sendirian yang satu-satunya sebuah basa lewis seperti suatu amina, atau air lain atau molekul alkohol. Ada tipe lain interaksi lemah seperti antara suatu ion dan sebuah molekul dipolar, dan antara dua molekul dipolar. Ion Dipol dan interaksi Dipol-Dipol, membentuk ikatan Hidrogen, sangat utama elektrostatik aslinya. Juga genap lebih lemah interaksinya antara molekul tanpa kutub yang mana muncul dari polarisabilitas elektron valensi molekul dibanding muatan permanen atau dipol. Semua intermolekul lemah interaksi ini adalah nol sebebasnya intermolekul sparations, menarik (kompak) pada jarak dapat diperbandingkan yang mana panjang khas ikatan, kemudian terus meningkat betul-betul konstan pada jarak intermolekul [yang] dekat. Suatu contoh sketsa kurva energi interaksi intermolekul pada gambar 1.3 dua untuk molekul. Y dan Z.






Profil energy untuk interaksi intermolecular nonkovalen lemah
Entalpi ikatan hydrogen antara OH dan sebuah pasangan sendiri pada oksigen yang lain antara 10 hingga 30 kJ/mol. Komponen ini dimana 381 kJ/mol untuk ikatan C-O pada methanol dan 427 untuk ikatan O-H.
Interaksi antara Y dan Z pada separasi intermolekul lemah adalah nol, kemudian baik interaksi mengantarkan ke formasi sebuah pertemuan bimolekul kompleks Y-Z. Memaksa Y dan Z semakin dekat bersama-sama membuat ke penolakan sangat kuat. Kekuatan yang mengikat di yang minimum profil tergantung pada sifat interaksi alami, dan contoh tertentu. bisa minimum sangat perwakilan dangkal adalah suatu yang terikat komplek sangat pendek waktu hidupnya.
Selagi semua seperti interaksi satu demi satu sangat lemah dibandingkan ikatan kovalen khas, mereka aditip maka dua molekul lemah bisa mengikat betul-betul melalui efek kerjasama dari banyak interaksi nonkovalen. ini ofthen ini kemudian mekanisme dimana biomolukul mengikat, e.g. dua tepi DNA atau lebih betul-betul sedikit, suatu enzim yang mana dia subtrate ke reaksi utama, dan kimia para pesuruh dengan lokasi sel yang peka rangsangan mereka pada proses pisiologikal.
Dalam kaitan dengan saat ini , , interaksi nonkovalen penting sebagaimana adanya yang dilibatkan pada awal langkah-langkah reaksi bimolekul, yaitu. di dalam awal langkah translasi sebelum pembagian kembali elektron harkat terjadi.
Energi potensial permukaan untuk transfer grup intermolekul yang koordinat reaksi vibrasi tunggal.
Suatu jenis reaksi kimia yang sangat umum adalah perpindahan suatu kelompok labil kecil X dari satu residu lemah [Adalah] suatu ke lain M, eqn. 1.1.
A – X + M A + X – M
Suatu garis besar satu mekanisme yang mungkin transfer untuk ini diperlihatkan pada persamaan 1.2.
A – X + M A – X . M A . X – M A + X – M
Pertama, kita mempunyai suatu penggabungan AX dan M memberi ke pertemuan kompleks, kemudian suatu perpindahan dari X ke M di dalam pertemuan compleks untuk memberi suatu isomeric compleks, kemudian akhirnya pemutusan komplek ini. Lebih dulu langkah akhir dan sesuai dengan transllasi sedangkan suatu perpindahan dari X ke M di dalam suatu pertemuan komplek bimolekul mungkin dilihat sebagai vibrasi, dan sebuah kurva energi potensial untuk dia dapat dikontruksi dari memisahkan kurva energi potesial nonharmonik dari A- X dan M- X. Profil yang individu akan [jadi] similiar untuk pada gambar itu 1.1. Bagaimanapun, dekatnya M ke AX di pertemuan compleks akan mempengaruhi vibrasi AX dan, dengan selalu berhubungan, dekatnya Suatu ke MX yang mengikuti perpindahan X akan mempengauri vibrasi MX. Pada gambar 1.4, dua kurva potensial energi, masing-masing yang dimodifikasi untuk meliputi interaksi ini intermolekul, dikombinasikan untuk menguraikan suatu perpindahan dari X ke M withen pertemuan kompleks.
Profil untuk individu akan similiar pada gambar 1. 1. Bagaimanapun, dekatnya M ke AX di pertemuan compleks akan mempengaruhi vibrasi AX dan, dengan selalu berhubungan, dekatnya Suatu ke MX yang mengikuti perpindahan X akan mempengauri vibrasi MX. Pada gambar 1.4, dua kurva potensial energi, masing-masing yang dimodifikasi untuk meliputi interaksi ini intermolekul, dikombinasikan untuk menguraikan suatu perpindahan dari X ke M withen pertemuan kompleks.









Kombinasi kurva energy potensial untuk A – X dan X – M menyediakan sebuah model untuk collinear transfer X antara A dan M di dalam suatu pertemuan kompleks.
Kita lihat pada gambar 1.4. pada point hubungan Itu dua kurva silang ke konfigurasi A…X….M pada sebagian X dengan suatu ikatan sama ikatan ke M.
Gambar 1.4. dan gabungan teks mengacu pada suatu perpindahan X antara A dan M dengan tiga menggolongkan collinear. Ini memastikan bahwa hanya sebuah anggaran struktur tunggal (koordinat reaksi) diperlukan untuk menggambarkan lokasi X adalah antara A dan M. Begitu, Koordinat reaksi gambar 1.4. adalah lakosi X antara A dan M.
Dari poin ini, X menampakkan ke arah A atau M dan energi potensial sistem berkurang; secara menaik melanjutkan kurva ke kanan dan kiri dari interseksi mempunyai signifikan pada kombinasi digram yang digambar kembali pada gambar 1.5. Disini, Kita telah memasukkan tiga lebih tidak parabola pada setiap dimensi tambahan (di dalam dan luar garis halaman) untuk membuktikan adanya A,X, Dan M boleh semua pasang surut menjadi atom tunggal, tetapi golongan yang struktur internal.
suatu Ikatan yang sama A ke X dan ke M tidak menyiratkan jarak A....X dan X.....M adalah sama
Ketika parabol melapiskan kurva vibrasi untuk AX adalah kurva energi potensial molekul untuk vibrasi presentatif yang mana merupakan komponen signifikan koordinat reaksi, yaitu. suatu vibrasi internal A,X atau M. Vibrasi ini diubah ketika kelompok perpindahan berlangsung, dan diwakili dari struktur parabol lebih pucat untuk transisi. diubah lebih lanjut seperti perpindahan kelompok menjadi lengkap, dan mewakili dari lapisan parabol ketika kurva energi potensial vibrasi untuk XM. Selanjutnya kurva mulai menguraikan dari sebuah tretcing vibrasi untuk AX, Kemudian lewat di atas sebuah hubungan maksimum ke struktur transisi, dan berhenti menguraikan vibrasi stretcing XM, adalah koordinat untuk reaksi transfer grup.
Koordinat reaksi pada gambar 1.5, ketika pada gambar 1.4, adalah lokasi X antara A dan M








Kita telah memasukkan tiga parabola hanya pada minimum dan maksimum pada koordinat reaksi, tapi mereka memunculkan bagian melalui sebuah energi potensial permukaan yang berongga berhubungan ke reaktan dan produk kompleks, dan sebuah posisi titik hubungan ke struktur transisi. Dimensi Pembatasan mencegah lebih dari hanya satu vibrational internal diwakili pada diagram seperti gambar 1.5. Tergantung atas kompleksitas molcular A, X, dan M, serta mungkin ada banyak lagi yang lain. Kita sekarang hanya dapat membayangkan energi potensial multi dimensi hypersurface untuk transfer grup ini di dalam pertemuan komplek. Dia adalah karakter dari hubungan multi dimensi minimum untuk reaktan dan produk. Hypersurface juga meliputi suatu titik tunggal posisi hubungan untuk struktur transisi yang untuk semua tingkat derajat kebebasan internal kecuali mempunyai satu kuat konstan positif, dan mempunyai satu (hubungan ke derajat tingkat kebebasan unik koordinat reaksi) sebuah kuat konstan negatif.
Kurva energy potensial
Sebuah kuat konstan negative, dari eq 5.6 pada p. 84, hubungan untuk imajinasi frekuensi vibrasi


Sejauh ini, kita sudah mempertimbangkan menurut mutu, tetapi secara detil, perubahan yang terjadi di dalam pertemuan compleks mengarah ke sebuah transfer kompleks, koordinat reaksi adalah vibrasi. Kita juga melihat di bagian yang sebelumnya bahwa formasi dari suatu pertemuan kompleks mungkin diuraikan oleh suatu jenis keadaan di mana koordinat reaksi berbeda. Sekarang kita dapat mengkombinasikannya dan kontruksi pada gambar 1.6. suatu keseluruhan bagan reaksi untuk reaksi contoh 1.1. dari mekanisme menguraikan pada contoh 1.2. pada gambar 1.6 kita harus mengakui adanya itu koordinat reaksi perubahan alami sebagai reaksi maju.
Uraian reaksi ini contoh 1.1. telah memperbolehkan sebuah bagan perpindahan energi potansial untuk menggolongkan kontruksi yang meliputi sebuah singgle meskipun gabungan koordinat reaksi. Konfigurasi Setengah koordinat tersedia kepada kita untuk dapat menghadirkan suatu vibrasi yang bukan bagian dari koordinat reaksi pada gambar 1.5. Model ini akan bermanfaat ketika kita mempertimbangkan effek kinetik isotop deuterium pada bab 5.
Catatan bagaimana koordinate reaksi pada gambar 1.6 adalah inisial sebuah derajat kebebasan translasi, kemudian vibrasi dan akhirnya translasi lagi sebagai proses reaksi sampai selesai.







Gambar 1.6. Bagan gabungan reaksi untuk reaksi contoh 1.1 dari mekanisme 1.2
Lebih sering, bagaimanapun, kita akan ingin ke efek analisis modifikasi struktur ke A, X, dan M ketika reaksi dan, ini untuk, penggunaan lebih dari sebuah gabungan tunggal koordinat reaksi yang diinginkan. Kita akan mempertimbangkan dua independen pada keseluruhan koordinat reaksi translasi/vibrasi, dan itu memerlukan suatu analisis alternatif yang sama keseluruhan transformasi (perubahan bentuk).
1.5. Energi potensial permukaan perpindahan untuk grup antar molekul yang membedah koordinat reaksi vibrasi.
Kita sekarang akan mengkontruksi sebuah diagram tiga dimensi untuk reaksi pada contoh 1.1. yang memungkinkan kita untuk menjelaskan perubahan pada energi potensial A, X, M sebagai sistem jarak pertukaran dengan bebas A...X dan X....M.
A – X + M A + X – M
Pada gambar 1.7, aksis vertikal pada garis halaman ( aksis y) Adalah Energi potensial collinear sistem A, X, M, aksis pada horisontal garis halaman ( aksis x) adalah jarak dari X ke M, dan aksis berkembang horisontal di belakang garis pada halaman ( aksis z) adalah jarak dari X ke A.
Pengertian Garis dari x, y dan z pada gambar 1.7. meliputi struktur jarak yang sama M....X. Hubungan Antara struktur dan energi potensial semua konfigurasi A-X-M di dalam garis y-x-z ini, di mana Jarak M.....X adalah lebih besar dari panjang ikatan khas, adalah kurva energi potensial bukan harmonik untuk Molekul A-X oleh pengaruh M pada sebuah jarak tetap dari X diperlihatkan pada gambar 1.8. Tampak garis ini ke kiri atau kanan pada gambar 1.7. mengubah Jarak M....X dan ini mempunyai suatu efek atas kurva energi potensial energi. Satu dapat kita lihat sebuah nomor kecil garis y-x-z pada gambar 1.7. menjelaskan kurva dari sebuah tiga dimensi energi potensial permukaan sistem A,X,M.
Sistem adalah membatasi ke sebuah pengaturan collinear A,X, Dan M untuk memastikan sebuah pengertian dari dua koordinat( Pada jarak A...X dan jarak X.....M) adalah unik.







Gambar. 1.7. Koordinat untuk sebuah tiga dimensi diagram energy potensial untuk system A, X, M termasuk garis y-x-z mendefinisikan sebuah jarak M – X konstan/tetap





Gambar akses yang sama adalah pada gambar 1.9 tetapi sebuah perbedaan garis sekarang adalah pengertian dari titik y', z', dan x' dan semua bentuk yang mana





garis ini mempunyai jarak yang sama A....X (Lebih panjang dibanding keseimbangan panjang ikatan A-X). Satu-Satunya variabel struktur untuk konfigurasi garis ini adalah jarak M....X, Dan kurva energi potensial vibrasi stretcing untuk Molekul M-X pada jarak konstan/tetap dari suatu ke X di tunjukkan pada gambar 1.10.






Gambar. 1.9. Koordinat untuk diagram tiga dimensi energy potensial untuk system A,X,M collinear mencakup garis y’,-z’-x’ melukiskan sebuah jarak A-X tetap/konstan
Sekarang kita dapat melihat nomor kecil kurva energi potensial itu pada gambar 1.10. berhubungan ke sebuah nomor kecil garis y'-z'-x' pada gambar 1.9. menjelaskan bagian lain tiga dimensi energi potensial permukaan sistem A, X, M. Dari Pemikiran kita kombinasi Pada gambar 1.7 dan 1.9, kita dapat visualisasi tiga dimensi lengkap energi potensial permukaan untuk semua konfigurasi kollinear sistem A, X, M pada sistem koordinate.
Sebuah garis x''-y''-z" pada energi tinggi tetap dan x"-y"-z lain" pada energi rendah tetap ditampilkan pada gambar 1.11. Ditandai Potongan melalui energi potensial permukaan sistem A, X, M.













1.6 Peta Reaksi
Dari proyeksi garis pada gambar. 1.11 yang bekerja sama poin-poin hubungan ke konfigurasi energi sama yang didasarkan ke gambar 1.11., dan penambahan yang
lain, kita menghasilkan gambar. 1.12., ini adalah sebuah dua dimensi energi potensial sekeliling pemetaan kollinear sistem A, X, M. Pada lapisan diagram konter energi adalah berbagai corak yang memerlukan penjelasan.









Gb. 1.12 peta kontur energy potensial untuk transfer grup persamaan 1.1.






Titik sepanjang puncak gambar.1.12 menjelaskan sebuah bagian yang melalui Hubungan energi permukaan dengan vibrasi molekul M-X dimana pada jarak tetap dari X dan itu penjelasan dari kurva energi potensial pada gambar 1.10. Analogi, garis putus-putus diatas lengan sebelah kanan gambar 1.12 menjelaskan sebuah bagian yang melalui Hubungan permukaan pada vibrasi A-X dengan M pada jarak dari X konstan, dan itu penjelasan dari tampilan kurva energi potensial pada gambar1.8. Garis kurva u-v-w gambar sepanjang palung energi potensial energi permukaan dan energi alur minimum antara penjelasan konfigurasi dari u dan w, misal persamaan reaksi 1.1. Titik v pada jalan posisi ini adalah sebuah kedudukan titik pada permukaan dan hubungan perpindahan ke struktur transisi untuk grup. Titik garis diagonal memperpanjang dari hubungan asal ke konfigurasi di jarak A…X yang sama dengan jarak X…M. Pada satu energi sangat tinggi yang Ekstrim, Dia memimpin ke arah impit-gabung grup A,X, dan M di asal. di akhir lain, dia meluas ke arah sangat kecil dan sama dengan separasi tiga grup. ada sebuah bagian minimum ini melalui permukaan pada v, dan jarak kecil di dalam bagian ini di yang mana arah pada hubungan v ke simetri vibrasi yang meregangkan struktur transisi, sebuah vibrasi orthogonal ke koordinat reaksi pada v.
Gambar 1.14.a adalah segiempat panjang memotong pertengahan gambar 1.12 dengan puncak Kiri hubungan ke molekul M-X tutup ke A, Dan kanan bawah berhubungan ke molekul A-X tutup ke M. Gambar 1.14.B. Adalah segiempat panjang sama mencerminkan dari kiri ke kanan.
Kiri bawah sudut persegi panjang sekarang sesuai dengan AX + M dan hak atas sesuai dengan A +XM; yaitu dari sudut kiri bawah ke kanan atas dari peta configurational sesuai dengan persamaan reaksi kimia 1.1. Selain itu, kontur menunjukkan mekanisme. M berikut rute energi terendah sesuai dengan kemajuan sepanjang dasar peta dan pendekatan X untuk memberikan struktur transisi A...X...M; berangkat A1 oleh rute energi terendah sampai sisi kanan diagram. Transformasi ini melibatkan struktur transisi tunggal, sehingga definisi proses terkonsentrasi, tetapi pengembangan ikatan dari M untuk X berjalan menjelang unbonding A1 dari X. Oleh karena itu, mekanisme concented asosiatif asynchronous. Kita sekarang berada dalam posisi untuk redraw 1,14 Gambar (b) untuk mempertimbangkan kemungkinan rute lainnya antara kiri bawah dan kanan atas, yaitu mekanisme alternatif untuk reaksi dari persamaan 1.1.
Dari bawah kiri ke kanan atas adalah cara konvensional untuk menggunakan peta untuk menggambarkan persamaan reaksi kimia tertulis dari kiri ke kanan.
Untuk menyimpan peta sederhana, kontur tidak berlabel, tapi harus dipahami reaktan dan produk utamanya adalah minimum dan semua path dari mereka pada awalnya up-bukit.
Dari pojok kiri bawah sekarang persegi panjang sesuai dengan AX + M dan kanan atas sesuai dengan A + XM; yaitu dari pojok kiri bawah ke kanan atas peta configurational ini sesuai dengan reaksi kimia persaman 1.1. Selain itu, counter menunjukkan suatu mekanisme. M mengikuti rute energi terendah yang sesuai dengan kemajuan sepanjang dasar peta dan pendekatan X untuk memberikan struktur transisi A...X...M: A berangkat dengan rute energi terendah ke sisi kanan diagram. Transformasi ini melibatkan satu struktur transisi, begitu juga dengan definisi suatu proses terpadu, tetapi perkembangan ikatan dari M ke X berjalan di depan unbonding X. A dari itu, oleh karena itu, mekanisme terpadu asynchronous asosiatif. Kita sekarang berada dalam posisi untuk seri ulang gambar. 1.14b untuk mempertimbangkan rute lain yang mungkin antara kiri bawah dan kanan atas, yaitu mekanisme alternatif untuk reaksi persamaan 1.1.









Dalam gambar. 1.15a, energi terendah di peta sesuai dengan kemajuan di sisi kiri, yaitu pemutusan A dari X, diikuti oleh ikatan dari X ke M, dan struktur transisi yang terbuka ditandai dengan #. Ini tetap merupakan mekanisme terpadu (single transisi struktur) dan juga asynchronous, tetapi sekarang disosiatif sebagai pemutusan mendahului ikatan. Konter di gambar. 1.15b menggambarkan mekanisme lain di mana rute energi terendah adalah di tengah-tengah peta reaksi dan berkorespondensi dengan ikatan sinkron terpadu M untuk X dan unbonding A.
1.7. Efek paralel dan efek tegak lurus.
Kontur di gambar. 1.15b menunjukkan bahwa reaksi eksotermik ringan dan struktur transisi hanya kurang dari setengah jalan di sepanjang jalan reaksi. Membuat lebih reaksi eksotermik, e.g. oleh beberapa modifikasi struktural ke salah satu reaktan, sesuai dengan penurunan yang relatif dari energi dari kanan atas gambar. 1.15b. Gambar 1.16 termasuk bagian melalui permukaan energi sepanjang reaksi koordinat. Kita melihat bahwa menurunkan energi dari produk-produk yang berkaitan dengan reaktan (misalnya dengan memodifikasi M untuk memberikan M') memindahkan posisi struktur trasition koordinat di dalam reaksi terhadap pereaksi. Dengan demikian, kesenjangan energi pelebaran menggerakkan struktur transisi menuju energi akhir yang lebih tinggi. Sebaliknya, energi mengurangi kesenjangan antara reaktan dan bergerak prodicts struktur transisi bangsal akhir energi yang lebih rendah. Efek ini mengubah exothermicity reaksi atas posisi struktur transisi dalam mengkoordinasikan reaksi yang dikenal sebagai efek paralel (atau Hammond).








Efek tegak lurus. Satu bagian melalui permukaan energi yang digambarkan oleh gambar. 1.15b dari atas kiri, melalui titik kedudukan yang sesuai dengan struktur transisi, ke kanan bawah adalah berbentuk U, gambar. 1.17. Para kontur sindicate bahwa energi dari kanan bawah adalah sama dengan yang dari kiri atas. Bagian melewati struktur transisi (yang berjarak sekitar pertengahan jalan antara kiri dan kanan bawah) tegak lurus terhadap reaksi koordinat. Jika perubahan struktural yang dibuat untuk salah satu reaktan (M menjadi M') yang relatif meningkatkan kanan bawah, kita melihat bahwa titik pelana bergerak ke arah energi yang lebih rendah akhir (kiri atas). Setiap perubahan lebih lanjut yang mengurangi kesenjangan antara kiri atas dan bawah kanan akan memindahkan titik pelana kembali menuju akhir lebih tinggi. Dalam kedua kasus, gerakan struktur transisi tegak lurus terhadap reaksi koordinat pada titik posisi maka ini disebut efek tegak lurus (atau Thornton).




1.8. Step-wise reaksi
Reaksi hipotetis sejauh ini semuanya telah dianggap satu langkah terpadu telah diproses dan hanya berbeda dalam tingkat sinkroni (yang synchroneity) antara berbagai perubahan. Modifikasi struktural yang mengurangi energi dari keadaan bagian kiri atas pada gambar. 1.15a bisa benar-benar menghasilkan minimum lokal di bagian energi potensial permukaan. Sebuah contoh umum adalah sebuah reaksi substitusi ketika kelompok alkil menjadi mampu membentuk ion carbenium yang memungkinkan, R+, seperti dalam eqn 1.3.
Y- + R – X = [ Y-R+X-] = R – Y + X-
Dalam hal ini, peta reaksi seperti pada gambar. 1.19a dan menengah ini diapit dalam reaksi koordinat oleh dua hambatan, yaitu struktur transisi # 1 dan # 2 sekarang memisahkan antara dari reaktan dan dari produk.





Gambar 1,19(a) Langkah-bijaksana(step-wise) mekanisme substitusi disosiatif. Gambar 1,19 (b) Langkah-bijaksana(step-wise) mekanisme adisi-eliminasi.
Sejalan dengan itu, gambar 1.19b menggambarkan dua - langkah tambahan - mekanisme eliminasi, misalnya hasil transfer melalui perantara tetrahedral, persamaan 1.4.


Persamaan 1,4





1.9. Single - langkah multiband reaksi sikloadisi
Reaksi sikloadisi antara buta-1,3-diena dan acrolein (propenal) akan ditampilkan dalam arah disosiasi pada persamaan 1.5.


Persamaan 1,5
Profil energi potensial molekuler untuk reaksi ini ditunjukkan pada gambar. 1,20 dan harus kontras dengan yang ada di gambar. 1,1 dan 1,2 pada awal bab untuk reaksi sederhana di mana hanya membelah ikatan tunggal.








Koordinat reaksi pada gambar 1.20 adalah vibrasi pada sebelah kiri dan translasi pada kanan.
Untuk cycloadditional lain, bagian step-wise alternative via reaksi intermediate dapat dimasukkan pada peta reaksi.
Sikloadisi melibatkan asosiasi antarmolekul awal dengan lipatan kecil penurunan energi (menguntungkan) dari pertemuan kompleks bimolecular; reaksi koordinat adalah transisi. Maka ada penghalang yang cukup sesuai dengan rehibridisasi empat atom karbon dan perubahan dalam posisi relatif dari kebanyakan atom dalam pertemuan redistribusi kompleks sebagai elektron valensi berlangsung. Selama proses ini, reaksi koordinat berubah menjadi tingkat getaran kebebasan.
Dalam arah disosiasi, reaksi awalnya koordinat getaran dari adduksi yang peningkatan amplitudo ketika keuntungan molekul energi melalui tumbukan antar. Pada penghalang maksimum, getaran menjadi terjemahan maka energi berkurang dengan reorganisasi luas kelambu elektron dan pembentukan dua molekul yang stabil.
Peta reaksi template dapat digambar dengan pembentukan ikatan-σ baru sebagai dua konfigurasi koordinat. Sinkron dan asinkron bisa jalan bersama yang dimasukkan untuk kelompok transfer reaksi sebelumnya.
1.10. Konversi dari molekul ke skala molar
Sejauh ini, kami telah pertimbangkan molekul, molekul energi potensial, dan profil energi potensial molekuler dan peta. Energi potensial, dan profil energi potensial molekuler dan peta. Profil Energi potensial hypersurface atau berkaitan dengan individu molekul terisolasi di nol Kelvin. Namun, Ketika kita menyelidiki mekanisme reaksi, kita mengukur tetapan laju, Konstanta keseimbangan, dan parameter reaksi lain pada jumlah makroskopik. Ini adalah beberapa tahap penilaian yang terlibat dalam pertimbangan teoritis molekul individual untuk skala molar eksperimen nyata.
1. Pertama, kita perlu skala oleh nomor Avogadro.
2. Kedua, kita harus mengakui bahwa, tergantung pada suhu, akan diisi tingkat rotasi dan fibrasi yang lebih tinggi, dan molekul akan memiliki energi translasi.
3. Ketiga, kita perlu menentukan standar negara mana yang paling nyaman bagi kami skala makroskopik, misalnya jika reaksi pada fase gas, adalah hal itu terjadi pada 1 mol dm-3 atau 1 atm.
Untuk itu, kita perlu mempertimbangkan aspek-aspek entropi yang menjadi dominan pada suhu yang lebih tinggi. Akhirnya, dan paling sulit saat ini, efek keselamatan harus disertakan untuk reaksi dalam larutan. Hal ini di luar cakupan buku ini untuk mengatasi masalah ini, namun kemajuan yang sangat baik saat ini sedang dibuat dalam kimia komputasi dengan menggabungkan statistik termodinamika dan kimia kuantum dalam menangani apa yang baru saja beberapa tahun yang lalu sepertinya sulit dipecahkan kesulitannya.

1. SEM-microcope
Scanning Electron Microscopy/SEM (EDS. = energy dispersive x-ray spectroscopy).

Kenggunaan:
SEM digunakan untuk memperoleh perbesaran tinggi dengan gambaran 3-dimensi untuk permukaan segala object seperti sampel biologi atau material padat.

Prinsip:
Scanning Electron Microscopy with (SEM) adalah suatu jenis mikroskop elektron yang menciptakan berbagai gambaran dengan memusatkan suatu berkas cahaya energi elektron tinggi ke permukaan suatu sampel dan sinyal pendeteksian dari interaksi elektron dengan permukaan sampel. Jenis sinyal terkumpul dalam suatu SEM bervariasi dan dapat meliputi elektron sekunder, karakteristik sinar-rontgen, dan hamburan balik electron. Pada penggunaan mikroskop elektron merupakan berkas cahaya elektron yang dipusatkan untuk memperoleh perbesaran jauh lebih tinggi dibanding suatu mikroskop cahaya konvensional ( gambaran di atas hanya mempunyai 100x perbesaran.

Spesifikasi adalah:
a. Perbesaran hingga 100,000.
b. Maksimum 30 K.V..
c. Kemampuan Resolusi 3.0 nm.
d. Detektor BSE dan SEI.
e. Topografi, Komposisi, Gambar Bayangan.
f. Kawat pijar elektron Lap-6.
g. Dihubungkan terkomputerisasi Dengan web.
h. Windos ( Xp) Microsoft.
i. Program Analisis
j. Analisis kwantitatif / kualitatif
k. Pemetaan dengan digital software.

Jenis sampel: sampel biologi atau material padat.

Aplikasi(Analisa sampel):
1. Sampel padat: Logam, bubuk kimia, kristal, polymers, plastik, Ceramic, fosil, butiran, karbon, Campuran partikel logam, Sampel Arkeologi.
2. Sampel Biologi: sel darah, produk bakteri, fungal, ganggang, benalu dan cacing. Jaringan binatang, manusia dan tumbuhan.
3. Sampel Padatan Biologi: Contoh Profesi dokter gigi, Tulang, Fosil dan Sampel Arkeologi.

Pengguna:
a- Peneliti atau ilmuwan
b- Peneliti pabrik atau pembuatan. Penentuan kekuatan pada kondisi berbeda.
c- Peneliti teknik kimia.
d- Peneliti teknik sipil.
e- Peneliti bidang pendidikan Kesehatan.


2. SEM-EDX

Kegunaan:
Hampir sama dengan SEM hanya saja pada SEM EDX merupakan dua perangkat analisis yang digabungkan menjadi satu panel analitis sehingga mempermudah proses analitis dan lebih efisien. Pada dasarnya SEM EDX merupakan pengembangan SEM. Analisa SEM EDX dilakukan untuk memproleh gambaran permukaan atau fitur material dengan resolusi yang sangat tinggi hingga memperoleh suatu tampilan dari permukaan sampel yang kemudian di komputasikan dengan sofwere untuk menganalitis komponen materialnya baik dari kuantitatif mau pun dari kualitalitatifnya.
Daftar berikut ini merangkum fungsi yang berkontribusi pada operabilitas luar biasa dari SEMEDX.
1. Menu Fungsi ini digunakan untuk mengatur secara bersamaan, menyimpan, dan mengingat parameter untuk analisis SEM dan EDX.
2. Kondisi pengukuran EDX dapat diatur dari Unit SEM (Spektral pengukuran, multi-titik pengukuran, pemetaan, tampilan menganalisis elemen pada SEM monitor)
3. Image data yang diperoleh dengan SEM dapat digunakan sebagai data dasar untuk EDX.
4. Menetapkan kondisi untuk unit SEM secara otomatis dipindahkan ke unit EDX.

Prinsip:
SEMEDX adalah sistem analisis yang menggabungkan SEM dan EDX ke dalam satu unit dirancang pada konsep pengembangan produk memungkinkan orang untuk mencapai pengamatan cepat, jelas dan akurat dengan menggunakan analisis elemen EDX mudah pengoperasiannya. Konfigurasi Sistem dan Fungsi Dengan sistem konvensional, yang berdiri sendiri EDX adalah dikombinasikan dengan SEM yang terpisah, sehingga operator harus belajar bagaimana menggunakan kedua sistem tersebut, dan setiap sistem harus dioperasikan secara terpisah. Dengan SEMEDX, SEM dan EDX digabungkan menjadi satu unit, sangat mengurangi kebutuhan operasi kompleks. Fungsi dari sebuah SEM dan EDX digabungkan menjadi satu unit, sehingga konfigurasi SEMEDX dapat dibagi ke dalam unit SEM dan EDX unit. Unit SEM EDX berisi detektor, dan panel operasi terdiri dari dua monitor, keyboard dan sebuah mouse. Pekerjaan operasi dapat lebih disederhanakan, dan gambar dilihat lebih mudah, oleh pengaturan salah satu monitor untuk menampilkan gambar pengamatan dan yang lain untuk menampilkan data analitis.


Jenis sampel: sampel biologi atau material padat.

Aplikasi(Analisa sampel):
1. Sampel padat: Logam, bubuk kimia, kristal, polymers, plastik, Ceramic, fosil, butiran, karbon, Campuran partikel logam, Sampel Arkeologi.
2. Sampel Biologi: sel darah, produk bakteri, fungal, ganggang, benalu dan cacing. Jaringan binatang, manusia dan tumbuhan.
3. Sampel Padatan Biologi: Contoh Profesi dokter gigi, Tulang, Fosil dan Sampel Arkeologi.
Pengguna:
a- Peneliti atau ilmuwan
b- Peneliti pabrik atau pembuatan. Penentuan kekuatan pada kondisi berbeda.
c- Peneliti teknik kimia.
d- Peneliti teknik sipil.
e- Peneliti bidang pendidikan Kesehatan.


3. XRF-spectrometer: teknologi fluorescence sinar x.

Prinsip:
Dispersive Energi Sinar x dipancarkan untuk menentukan komposisi kimia untuk berbagai jenis material. Atom di dalam sampel diberi perlakuan oleh sinar x yang dipancarkan dari tabung-XRF atau radio isotop.

Corak dan Penggunaan:
• Akurat, paling ekonomi dan metoda analitis sederhana untuk penentuan komposisi kimia dari banyak jenis material.
• Dapat digunakan untuk suatu cakupan unsur-unsur yang luas; dari sodium (II) ke uranium ( q2)
• Pendeteksian dengan batasan tingkat sub-ppm. Bisa memenuhi syarat konsentrasi 100% dengan mudah dan secara serempak.

Aplikasi XRF:
1. Ekologi dan manajemen lingkungan: penentuan logam berat di dalam lahan, sedimen, perairan, udara.
2. Geologi: analisis kwantitatif dan kualitatif tanah liat, mineral dan batu karang.
3. Metalurgi dan industri kimia: kendali mutu berbagai sumber daya utama, proses produksi dan produk.
4. Industri Cat: Analisa produk lead-based.
5. Barang barang perhiasan: Pengukuran logam mulia (emas, perak dll.).
6. Industri Bahan bakar: Pengendalian mutu bahan bakar.
7. Pertanian: Penentuan unsur-unsur di dalam lahan, tumbuhan dan pupuk.
8. Arkeologi/Archaeometry: studi musium dan penggalian, menyimpulkan produksi teknologi, historikal.
9. Ilmu pengetahuan Seni: Analisa pada lukisan, permata dan pemugaran artifacts, konservasi.


Jenis Sampel:
- padat, cairan dan tepung/berbubuk.

Aplikasi Analisa sampel: Minyak, Bahan bakar, Plastik, Karet& Tekstil, Obat-Obatan, Bahan Makanan, Kosmetik,dan produk Bayi, pupuk, mineral, bijih, batu karang, pantai pasir, bijih ampas, semen, material resisten panas, gelas/kaca, keramik.

Peneliti& Pengguna:
a- Peneliti kimia teknik.
b- Peneliti teknik sipil.
c- Ilmu pengetahuan sains dan peneliti.
d- Apotik& peneliti bidang medis.
e- Manufactur & Pabrik.
f- Peneliti lingkungan.
g- Peneliti bidang pendidikan kesehatan.


4. Kegunaan ICP/(ICP-MS)
ICP-MS digunakan untuk penentuan massa atom unsur-unsur dengan rentang 7-250. Ini meliputi Li hingga U. Beberapa massa tidak diperkenankan seperti 40 karena banyaknya argon dalam sampel. Diblokir daerah lain mungkin termasuk massa 80 (karena argon dimer), dan massa 56 (karena ARO), yang terakhir yang sangat menghambat analisis Fe kecuali instrumentasi dilengkapi dengan ruang reaksi.
Tipikal ICP-MS akan dapat mendeteksi di wilayah nanogram per liter untuk 10 atau 100 miligram per liter atau sekitar 8 perintah besarnya konsentrasi unit.
Tidak seperti spektroskopi penyerapan atom, yang hanya bisa mengukur satu elemen pada suatu waktu ICP-MS memiliki kemampuan untuk memindai semua elemen secara simultan. Hal ini memungkinkan pengolahan sampel secara cepat
Coupled plasma induktif spektrometri massa (ICP-MS) adalah jenis spektrometri massa yang sangat sensitif dan mampu menentukan berbagai logam dan beberapa non-logam pada konsentrasi di bawah satu bagian di 1012. Hal ini didasarkan pada coupling induktif digabungkan bersama-sama sebuah plasma sebagai metode untuk menghasilkan ion (ionisasi) dengan spektrometer massa sebagai metode untuk memisahkan dan mendeteksi ion. ICP-MS adalah juga mampu pemantauan untuk isotopik spesiasi ion pilihan.
Aplikasi:
1. Penggunakan ICP-MS adalah dalam bidang medis dan forensik, secara khusus, toksikologi, diagnosa keracunan logam berat, metabolisme lemah, dan hepatological.
2. Aplikasi ini termasuk pengujian air
3. Analisis bahan lain untuk keperluan industri.
4. Pemantauan biologis
5. Analisis oli motor. Mengungkapkan banyak tentang bagaimana mesin beroperasi.
Prinsip:
Coupled plasma induktif spektrometri massa (ICP-MS) yang berisi cukup konsentrasi ion-ion dan elektron untuk membuat gas konduktif listrik. Plasma digunakan dalam analisis spectrochemical dasarnya netral, dengan masing-masing muatan positif ion seimbang terhadap elektron bebas. Dalam plasma ion positif hampir semua sendiri-sendiri-diisi dan ada beberapa ion negatif, jadi ada yang hampir sama jumlah ion dan elektron dalam setiap satuan volume plasma.
Coupled plasma induktif (ICP) untuk spektrometri ditopang dalam obor yang terdiri dari tiga tabung konsentris, biasanya terbuat dari kuarsa. Akhir dari obor ini ditempatkan di dalam kumparan induksi yang disertakan dengan radio-frekuensi arus listrik. Sebuah aliran gas argon (biasanya 14-18 liter per menit) diperkenalkan antara dua tabung terluar obor dan percikan api listrik diterapkan untuk waktu yang singkat untuk memperkenalkan elektron bebas ke aliran gas. Elektron ini berinteraksi dengan radio-frekuensi medan magnet kumparan induksi dan dipercepat pertama dalam satu arah, maka yang lain, seperti perubahan bidang frekuensi tinggi (27.12 million biasanya siklus per detik). Elektron yang dipercepat berbenturan dengan atom argon, dan kadang-kadang menyebabkan tabrakan atom argon untuk bagian dengan salah satu elektron. Elektron yang dilepaskan pada gilirannya dipercepat oleh cepat berubah medan magnet. Proses berlanjut sampai tingkat rilis baru dalam tumbukan elektron diimbangi oleh laju rekombinasi elektron dengan argon ion (atom yang kehilangan elektron). Ini menghasilkan sebuah 'bola api' yang kebanyakan terdiri dari atom argon dengan yang agak kecil dari elektron bebas dan ion argon. Suhu plasma sangat tinggi, dari tatanan 10.000 K.
ICP dapat dipertahankan dalam kuarsa obor karena aliran gas antara dua tabung paling luar terus plasma dari dinding obor. Aliran kedua argon (sekitar 1 liter per menit) biasanya diperkenalkan antara pemerintah pusat setengah tabung dan tabung untuk menjaga plasma dari ujung tabung pusat. Aliran ketiga (lagi biasanya sekitar 1 liter per menit) gas diperkenalkan ke dalam tabung pusat obor. Aliran gas ini melewati pusat plasma, di mana bentuk-bentuk saluran yang lebih dingin dari sekitarnya plasma tapi masih jauh lebih panas daripada api kimia. Sampel yang akan dianalisis yang diperkenalkan ke saluran pusat ini, biasanya sebagai kabut dibentuk oleh cairan melewati sampel cairan menjadi nebuliser.
Sebagai contoh nebulized Setetes memasuki saluran pusat dari ICP, itu menguap dan setiap padatan yang terlarut dalam cairan menguap dan kemudian terurai menjadi atom. Pada suhu yang berlaku dalam plasma proporsi yang signifikan dari atom-atom dari banyak unsur kimia yang terionisasi, setiap atom kehilangan yang paling longgar terikat elektron untuk membentuk ion bermuatan tunggal.
Untuk kopel ke spektrometri massa, ion dari plasma yang diambil melalui serangkaian kerucut ke spektrometer massa, biasanya quadrupole. Ion-ion yang dipisahkan berdasarkan massa-untuk-rasio biaya dan detektor ion menerima sinyal sebanding dengan konsentrasi.
Konsentrasi suatu sampel dapat ditentukan melalui kalibrasi dengan materi referensi bersertifikat seperti tunggal atau multi-elemen standar referensi. ICP-MS juga cocok untuk penentuan kuantitatif melalui Pengenceran isotop, titik satu metode yang didasarkan pada standar isotopically.
Analisis massa lainnya digabungkan untuk sistem ICP termasuk fokus ganda magnetik-sektor elektrostatik sistem dengan kedua tunggal dan beberapa kolektor, serta waktu sistem penerbangan (baik aksial dan ortogonal akselerator telah digunakan).
Jenis lain menggunakan ICP adalah spektrometer ICP-AES (atom emisi spektrometer) dan MC-ICP-MS (multi-kolektor).

5. Cromatographi Gas
Aplikasi fungsi/kegunaan:
1. Memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi
2. Pengujian kemurnian zat tertentu
3. memisahkan komponen yang berbeda dari campuran (jumlah relatif komponen tersebut juga dapat ditentukan)
4. Mengidentifikasi suatu senyawa
5. Mempersiapkan senyawa murni dari campuran
Suatu kromatograf gas adalah instrumen analisis kimia untuk memisahkan bahan kimia dalam sampel yang kompleks. Suatu gas kromatograf menggunakan flow-through tabung sempit yang dikenal sebagai kolom, melalui konstituen kimia yang berbeda dari suatu sampel lulus dalam aliran gas (carrier gas, fase mobile) dengan kecepatan yang berbeda tergantung pada berbagai kimia dan sifat fisik dan interaksi mereka dengan mengisi kolom tertentu, yang disebut fase stasioner. Sebagai bahan kimia keluar akhir kolom, mereka terdeteksi dan diidentifikasi secara elektronik. Fungsi fase stasioner dalam kolom ini adalah untuk memisahkan komponen yang berbeda, sehingga masing-masing untuk keluar dari kolom pada waktu yang berbeda (waktu retensi). Parameter lain yang dapat digunakan untuk mengubah urutan atau waktu dari retensi adalah laju aliran gas pembawa, dan suhu.
Dalam kromatografi gas, fase bergerak (atau "mobile phase") adalah pembawa gas, biasanya gas inert seperti helium atau gas yang tidak reaktif seperti nitrogen. Fase stasioner mikroskopis cairan atau lapisan polimer pada dukungan solid inert, dalam sepotong tabung kaca atau logam yang disebut kolom (sebuah penghormatan pada kolom fractionating digunakan dalam penyulingan). Alat yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas disebut gas kromatograf (atau "aerograph", "gas pemisah").

Senyawa gas yang dianalisis berinteraksi dengan dinding kolom, yang dilapisi dengan berbagai fase stasioner. Hal ini menyebabkan setiap senyawa elute pada waktu yang berbeda, dikenal sebagai waktu retensi dari senyawa. Perbandingan retensi adalah apa yang memberikan kegunaan GC yang analitis.
Kromatografi gas pada prinsipnya mirip dengan kromatografi kolom (dan juga bentuk kromatografi yang lain, seperti HPLC, TLC), namun memiliki beberapa perbedaan. Pertama, proses memisahkan senyawa dalam campuran dilakukan antara fase diam cair dan gas fase bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom fase stasioner yang solid dan bergerak fase cair. (Demikian nama lengkap dari prosedur adalah "kromatografi gas cair", mengacu pada mobile dan fase stasioner masing-masing.) Kedua, kolom yang melaluinya melewati fase gas terletak di oven dimana temperatur gas dapat dikendalikan, sedangkan kromatografi kolom (biasanya) tidak memiliki kontrol suhu tersebut. Ketiga, konsentrasi senyawa dalam fase gas adalah semata-mata fungsi dari tekanan uap gas.
Kromatografi gas juga sama dengan distilasi fraksional, karena kedua proses memisahkan komponen dari suatu campuran terutama didasarkan pada titik didih (atau tekanan uap) perbedaan. Namun, penyulingan fraksional biasanya digunakan untuk memisahkan komponen dari campuran dalam skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (yaitu mikro).
Dalam analisis GC, diketahui volume gas atau cairan analyte disuntikkan ke dalam "masuk" (kepala) dari kolom, biasanya menggunakan microsyringe (atau, serat microextraction fase padat, atau sumber gas sistem switching). Sebagai gas pembawa menyapu analyte molekul melalui kolom, gerakan ini dihambat oleh adsorpsi dari molekul analyte baik ke dinding atau ke kolom mengemasi bahan-bahan dalam kolom. Tingkat di mana molekul-molekul kemajuan sepanjang kolom tergantung pada kekuatan adsorpsi, yang pada gilirannya tergantung pada jenis molekul dan pada fase stasioner material. Karena setiap jenis molekul memiliki tingkat perkembangan yang berbeda, berbagai komponen dari campuran analyte dipisahkan sebagai kemajuan mereka sepanjang kolom dan mencapai akhir kolom pada waktu yang berbeda (waktu retensi). Sebuah detektor digunakan untuk memantau arus keluar dari kolom; demikian, waktu di mana masing-masing komponen mencapai outlet dan jumlah komponen yang dapat ditentukan. Umumnya, zat diidentifikasi (secara kualitatif) dengan urutan di mana mereka muncul (elute) dari kolom dan pada waktu retensi dari analyte dalam kolom.
Para autosampler menyediakan sarana untuk memperkenalkan sebuah sampel secara otomatis ke dalam sisi masuk. Manual penyisipan sampel Dimungkinkan tetapi tidak umum lagi. Penyisipan otomatis menyediakan reproduktifitas lebih baik dan waktu-optimasi.
Autosamplers dapat digolongkan dalam kaitannya dengan kapasitas sampel (auto-injector vs autosamplers, di mana auto-injector dapat bekerja sejumlah kecil sampel), untuk robot teknologi (robot XYZ vs berputar robot - yang paling umum), atau untuk analisis:
* Liquid
* Static kepala-ruang dengan teknologi jarum suntik
* Dynamic kepala-ruang dengan garis transfer teknologi
* Solid fase microextraction (SPME)
Autosampler produsen tradisional berbeda dari GC produsen dan produsen Saat ini tidak ada GC menawarkan rangkaian lengkap autosamplers. Secara historis, negara yang paling aktif dalam pengembangan teknologi autosampler adalah Amerika Serikat, Italia dan Swiss.
Inlet kolom (atau injector) menyediakan sarana untuk memperkenalkan sebuah sampel menjadi aliran kontinu carrier gas. Inlet adalah perangkat keras yang melekat pada kepala kolom.
* S / SL (Split / Splitless) injector; sampel dimasukkan ke dalam air panas ruangan kecil melalui jarum suntik melalui septum - memfasilitasi panas penguapan sampel dan sampel matriks. Gas pembawa maka baik menyapu keseluruhan (splitless mode) atau sebagian (split mode) dari sampel ke dalam kolom. Dalam modus split, bagian dari sampel / pembawa campuran gas di ruang injeksi habis melalui lubang angin yang terbelah. Split injeksi lebih disukai ketika bekerja dengan analyte sampel dengan konsentrasi tinggi (> 0,1%), sedangkan injeksi splitless paling cocok untuk analisis jejak dengan jumlah analytes rendah. (<0,01%)
*On-kolom inlet; sampel di sini diperkenalkan secara keseluruhan tanpa panas.
* PTV injector; Suhu sampel yang diprogram pengenalan ini pertama kali dideskripsikan oleh Vogt pada 1979. Vogt awalnya mengembangkan teknik sebagai metode untuk pengenalan volume sampel yang besar (hingga 250 μL) dalam kapiler GC. Vogt memperkenalkan sampel ke dalam kapal pada tingkat yang terkendali injeksi. Suhu dipilih kapal sedikit di bawah titik didih pelarut. Mendidih rendah terus menerus pelarut menguap dan vented melalui jalur perpecahan. Berdasarkan teknik ini, Poy mengembangkan Programmed Vaporising Suhu injector; PTV. Dengan memperkenalkan sampel pada suhu rendah liner awal banyak kerugian klasik teknik injeksi panas dapat dielakkan.
* Gas sumber beralih inlet atau gas katup; gas sampel dalam botol koleksi yang terhubung ke apa yang paling sering enam-port switching katup. Aliran gas pembawa tidak terganggu sementara sampel dapat diperluas menjadi sampel dievakuasi sebelumnya loop. Setelah beralih, isi loop sampel dimasukkan ke dalam aliran gas pembawa.
* P/T (Purge-dan-Trap) sistem; Sebuah gas inert adalah menggelegak melalui sampel berair menyebabkan bahan kimia yang mudah menguap tidak larut akan dibersihkan dari matriks. Para volatiles adalah 'terperangkap' pada kolom penyerap (dikenal sebagai perangkap atau konsentrator) pada suhu ambien. Perangkap kemudian dipanaskan dan volatiles diarahkan ke aliran gas pembawa. Sampel memerlukan preconcentration atau pemurnian dapat diperkenalkan melalui sistem seperti ini, biasanya dihubungkan dengan S / SL pelabuhan.
* SPME (fase padat microextraction) menawarkan nyaman, biaya rendah alternatif P / T sistem dengan fleksibilitas dari penggunaan jarum suntik dan sederhana dari S / SL pelabuhan.

Dua jenis kolom yang digunakan di GC:
* Packed kolom 1,5-10 m panjang dan memiliki diameter internal dari 2 - 4 mm. Selang biasanya terbuat dari stainless steel atau kaca dan berisi kemasan halus yang terpisah, inert, padat bahan pendukung (mis. diatomaceous bumi) yang dilapisi dengan cairan atau padat fase diam. Sifat dari bahan lapisan menentukan jenis bahan apa yang akan adsorbed paling kuat. Jadi banyak kolom yang tersedia yang dirancang untuk memisahkan jenis senyawa tertentu.
* Kolom kapiler memiliki diameter internal yang sangat kecil, di urutan beberapa sepersepuluh milimeter, dan panjang antara 25-60 meter adalah umum. Dinding kolom bagian dalam dilapisi dengan bahan aktif (WCOT kolom), beberapa kolom yang semu padat diisi dengan berbagai paralel micropores (PLOT kolom). Sebagian besar kolom kapiler terbuat dari melebur-silika dengan polyimide lapisan luar. Kolom ini fleksibel, sehingga kolom yang sangat panjang dapat luka ke kumparan kecil.
* Perkembangan dicari di mana fase diam tidak kompatibel mengarah pada solusi geometris paralel kolom dalam satu kolom. Di antara perkembangan baru ini adalah:
o internal microFAST dipanaskan kolom, di mana dua kolom, internal kawat pemanas dan sensor suhu digabungkan dalam kolom yang sama sarungnya (microFAST);
o Micropacked kolom (1/16 "OD) adalah kolom-kolom dalam kolom penuh di mana kolom luar angkasa memiliki kemasan yang berbeda dari kolom dalam ruang, sehingga memberikan perilaku pemisahan dua kolom dalam satu. Mereka dapat dengan mudah masuk ke sisi masuk dan detektor dari instrumen kolom kapiler.
Suhu-ketergantungan adsorpsi molekuler dan tingkat kemajuan sepanjang kolom membutuhkan kontrol yang cermat dari temperatur kolom ke dalam beberapa persepuluh gelar untuk ketelitian kerja. Mengurangi suhu menghasilkan tingkat terbesar pemisahan, tetapi dapat mengakibatkan sangat panjang elution kali. Untuk beberapa kasus suhu ramped baik terus menerus atau dalam langkah-langkah untuk memberikan pemisahan yang diinginkan. Hal ini disebut sebagai program suhu. Kontrol tekanan elektronik juga dapat digunakan untuk memodifikasi laju aliran selama analisis, membantu dalam jangka waktu yang lebih cepat sekaligus menjaga tingkat pemisahan dapat diterima.
Pilihan gas pembawa (fasa bergerak) adalah penting, dengan hidrogen menjadi yang paling efisien dan memberikan pemisahan terbaik. Namun, helium memiliki kisaran yang lebih besar yang flowrates dibandingkan dengan hidrogen dalam efisiensi, dengan keuntungan tambahan yang helium tidak mudah terbakar, dan bekerja dengan sejumlah besar detektor. Oleh karena itu, helium merupakan gas carrier paling umum digunakan.
Sejumlah detektor digunakan dalam kromatografi gas. Yang paling umum adalah detektor ionisasi nyala (FID) dan detektor konduktivitas termal (TCD). Keduanya peka terhadap berbagai komponen, dan keduanya bekerja di berbagai konsentrasi. Sementara TCDs pada dasarnya universal dan dapat digunakan untuk mendeteksi komponen apapun selain gas pembawa (selama sebagai konduktivitas termal yang berbeda dari gas pembawa, pada suhu detektor), jumlah besar terutama peka hidrokarbon, dan lebih sensitif untuk mereka daripada TCD. Namun, sebuah FID tidak dapat mendeteksi air. Kedua Detektor juga cukup kuat. Sejak TCD adalah non-destruktif, dapat dioperasikan dalam seri sebelum FID (destruktif), sehingga memberikan deteksi melengkapi analytes yang sama.
Detektor lain sensitif hanya untuk jenis zat tertentu, atau bekerja dengan baik hanya dalam kisaran sempit konsentrasi. Mereka termasuk:
* Discharge ionisasi detektor (DID), yang menggunakan tegangan tinggi pengeluaran muatan listrik untuk menghasilkan ion.
* Menangkap detektor elektron (ECD), yang menggunakan radioaktif Beta partikel (elektron) sumber untuk mengukur tingkat pengambilan elektron.
* Api fotometrik detektor (fpd)
* Detektor ionisasi nyala (FID)
* Hall detektor konduktivitas elektrolitik (ElCD)
* Helium ionisasi detektor (HID)
* Nitrogen Phosphorus Detector (NPD)
* Detektor selektif massa (MSD)
* Foto-detektor ionisasi (PID)
* Berdenyut discharge detektor ionisasi (PDD)
* Energi panas (konduktivitas) penganalisa/detektor (TEA / TCD)
Beberapa gas chromatographs terhubung ke spektrometer massa yang bertindak sebagai detektor. Kombinasi ini dikenal sebagai GC-MS. Beberapa GC-MS tersambung ke spektrometer NMR yang berfungsi sebagai cadangan detektor. Kombinasi ini dikenal sebagai GC-MS-NMR. Beberapa GC-MS-NMR tersambung ke spektrofotometer inframerah yang berfungsi sebagai cadangan detektor. Kombinasi ini dikenal sebagai GC-MS-NMR-IR. Harus, bagaimanapun, ditekankan ini sangat jarang terjadi karena sebagian besar analisis diperlukan dapat disimpulkan melalui murni GC-MS.
Metode adalah kumpulan kondisi di mana beroperasi GC untuk analisis tertentu. Metode pembangunan adalah proses penentuan kondisi apa yang cukup dan/atau ideal untuk analisis yang diperlukan. Kondisi yang dapat bervariasi untuk mengakomodasi analisis yang diperlukan termasuk suhu inlet, temperatur detektor, temperatur dan suhu kolom program, pembawa gas dan laju aliran gas pembawa, kolom's diam fase, diameter dan panjang, inlet tipe dan laju aliran, ukuran sampel dan injeksi teknik. Tergantung pada detektor (s) (lihat di bawah) diinstal pada GC, mungkin ada sejumlah detektor kondisi yang juga dapat bervariasi. Beberapa GCS juga termasuk katup yang dapat mengubah rute sampel dan pembawa aliran. Timing pembukaan dan penutupan katup tersebut dapat menjadi metode penting untuk pembangunan.
Ini gambar di atas menunjukkan interior sebuah Eclipse Technologies GeoStrata Gas kromatograf yang berjalan terus-menerus dalam tiga menit siklus. Dua katup digunakan untuk mengaktifkan pengujian sampel gas ke loop. Setelah mengisi lingkaran dengan pengujian sampel gas, katup diaktifkan lagi menerapkan tekanan gas pembawa ke loop dan memaksa sampel sampel melalui Kolom untuk perpisahan.
Khas pembawa gas termasuk helium, nitrogen, argon, hidrogen dan udara. Gas yang digunakan biasanya ditentukan oleh detektor yang digunakan, misalnya, memerlukan DID helium sebagai gas pembawa. Ketika menganalisis sampel gas Namun, kadang-kadang pembawa dipilih berdasarkan sampel matriks, misalnya, ketika menganalisis campuran di argon, sebuah carrier argon lebih disukai, karena argon dalam sampel tidak muncul pada kromatogram. Keselamatan dan ketersediaan juga dapat mempengaruhi pilihan operator, misalnya, hidrogen yang mudah terbakar, dan helium kemurnian tinggi bisa sulit diperoleh di beberapa wilayah di dunia. (Lihat: Helium - kejadian dan produksi.) Kemurnian gas pengangkut juga sering ditentukan oleh detektor, meskipun tingkat kepekaan yang dibutuhkan juga dapat memainkan peranan penting. Biasanya, purities dari 99,995% atau lebih tinggi digunakan. Nama dagang untuk purities khas termasuk "Nol Grade," "Ultra-High Purity (UHP) Grade," "4,5 Grade" dan "5,0 Grade."
Aliran gas pembawa mempengaruhi tingkat analisis dalam cara yang sama seperti suhu (lihat di atas). Semakin tinggi laju aliran analisis yang lebih cepat, tetapi semakin rendah pemisahan antara analytes. Memilih laju aliran yang sama karena itu kompromi antara tingkat pemisahan dan analisis panjang memilih temperatur kolom.
Dengan GCS dibuat sebelum tahun 1990-an, laju aliran pembawa dikendalikan secara tidak langsung dengan mengontrol tekanan inlet kapal induk, atau "tekanan kepala kolom." Laju aliran yang sebenarnya adalah diukur pada kolom outlet atau detektor dengan flow meter elektronik, atau aliran gelembung meter, dan dapat menjadi terlibat, memakan waktu lama, dan proses frustrasi. Pengaturan tekanan tidak dapat bervariasi selama berjalan, dan dengan demikian pada dasarnya aliran konstan selama analisis. Hubungan antara laju aliran dan tekanan inlet dihitung dengan persamaan Poiseuille untuk kompresibel cairan.
Banyak GCS modern Namun, elektronik mengukur laju aliran, dan elektronik mengontrol tekanan gas pembawa untuk mengatur laju aliran. Akibatnya, pembawa tekanan dan laju aliran dapat disesuaikan selama menjalankan, menciptakan tekanan/aliran program sejenis program suhu. Inlet pilihan tipe dan tergantung pada teknik injeksi jika sampel adalah dalam bentuk cair, gas, adsorbed, atau bentuk padat, dan apakah pelarut hadir matriks yang harus menguap. Sampel terlarut dapat diperkenalkan secara langsung ke kolom melalui injector COC, jika kondisi sangat terkenal, jika sebuah matriks pelarut harus menguap dan sebagian dihapus, S/SL injector digunakan (teknik injeksi yang paling umum); gas sampel (misalnya, udara silinder) biasanya disuntikkan dengan menggunakan gas beralih sistem katup; adsorbed sampel (misalnya, pada adsorben tabung) diperkenalkan baik menggunakan eksternal (on-line atau off-line) aparat desorption seperti pembersihan-dan-sistem perangkap , atau desorbed di S/SL injector (SPME aplikasi).


Spektrometer Universal
Spektrometer universal, yang memproduksi energi dalam plasma induksi ganda (ICP) dan ditransfer pada elemen analit, banyak tersedia. Suhu yang tinggi di atas 6000 K mampu mengevaporasikan dan mengabukan sampel konstituen dan mengubah atom pada keadaan eksitasi atau ionisasi. Dalam relaksasi keadaan ini membutuhkan waktu hidup yang sangat singkat, energi besar, dan radiasi elemen tertentu. Untuk masing-masing sampel, panjang gelombangnya khas dan intensitasnya sesua dengan konsentrasinya pada larutan sampel. Oleh karena itu, memungkinkan untuk menentukan hingga 70 elemen dalam waktu yang bersamaan. Kapasitas deteksi ICP-OES antara F-AAS yang buruk dan GF-AAS yang lebih baik. Keuntungannya adalah penentuan yang sangat cepat dan interferensi multi-unsur yang rendah.
6. Dew point analyzer (DPA)
Dew point analyzer (DPA) adalah suatu instrument untuk menentukan derajat titik beku suatu cairan atau sesuatu yang dapat dianggap berbentuk cairan. Sebagai salah satu contoh Dew point Analizer adalah Ter Dew point Analizer (TDA)
Ada dua gaya di mana TDA adalah berfungsi.
Di dalam satu susunan dapat digunakan sebagai suatu pengawal aktip. Di mana seperangkat titik diberikan kepada TDA dan ketika pemadatan ter berlangsung terpasang permukaan yang berhubung dengan mata akan memperingatkan operator tentang pemadatan ini (di dalam~ 1 menit).
Gaya yang kedua adalah yang aktip mengukur gaya, di mana TDA mengukur secara terus-menerus titik embun ter. Kira-kira sekitar 15 menit satu pengukuran dan lain 15 beberapa menit untuk membersihkan permukaan yang berhubung dengan mata untuk pengukuran yang berikutnya. Suatu kurva tanggapan khas dilukiskan di dalam grafik berikutnya. Ini adalah diakibatkan oleh CFB gasifi er ( BIVKIN) yang digabungkan kepada OLGA pada ECN. Pada x-axis temperatur permukaan yang berhubung dengan mata dilukiskan. Ini adalah temperatur menciptakan dengan pusaran air lebih dingin. Pada [atas] y-axis adalah di/terukur tanggapan yang dilukiskan. Peningkatan di (dalam) isyarat adalah disebabkan oleh pemadatan ter.


Prinsip Bekerja TDA
Kunci unsur TDA adalah mengukur sel, yang mana [adalah] dilukiskan di (dalam) gambar-an yang berikutnya [itu]. Fi B Ilmu optik memusat suatu berkas cahaya ( panah kuning) terpasang mengukur sel, yang mana [adalah] suatu permukaan berhubung dengan mata. Refl ection di/terukur dan dikonversi untuk a mVolt isyarat. Isyarat ini direncanakan melawan terhadap temperatur permukaan yang berhubung dengan mata dan dari tanggapan membengkok titik embun ter [itu] diperoleh.
Permukaan yang berhubung dengan mata dengan aktip didinginkan penggunaan angin kempaan di (dalam) suatu pusaran air lebih dingin ( panah biru). Gas Produsen ( panah merah) fl ows yang lampau permukaan yang berhubung dengan mata dan berdasar pada ter temperatur [itu] akan memadatkan di sini.

Pengesahan TDA
TDA telah disahihkan penggunaan dua metoda. Fi rst Susunan adalah suatu pemadat ter, yang adalah yang digunakan untuk menciptakan suatu gas dengan suatu sumur defi ned embun ter menunjuk. Penyimpangan yang maksimum antar[a] ter yang di-set titik embun dengan pemadat ter dan TDA adalah 3°C. Metoda yang kedua ada bersama metoda SPA yang diikuti oleh GC analisa. Pemadat Ter adalah yang digunakan untuk memperoleh suatu gas dengan suatu sumur defi ned embun ter titik dan metoda SUMBER AIR MINERAL telah digunakan untuk meneliti konsentrasi komponen ter yang berbeda.
Pada waktu yang sama titik embun ter telah di/terukur menggunakan TDA [itu]. yang didasarkan pada Hasil dari SUMBER AIR MINERAL titik embun ter telah dihitung ( www.thersites. nl) dan bandingkan dengan hasil [itu] dari TDA. Lagi hasil membuktikan untuk;menjadi [yang] sangat akurat walaupun pada 170°C titik embun ter yang di/terukur adalah di sekitar 7°C lebih rendah dari embun ter yang dihitung titik.

Karakteristik TDA
Karakteristik TDA adalah yang berikut.
Cakupan Temperatur - 25°C– 220°C•
Mengukur di atas titik embun air•
Mengukur di bawah titik embun air•
Pengukuran online untuk informasi langsung•
tentang titik embun ter (~ 15 beberapa menit).
Pengukuran online sebagai alat pengawal untuk•
indikasi serangan pemadatan ter (~ 1 menit).
Rencana lebih lanjut
Pada saat tiga area adalah di bawah pengembangan untuk/karena teknologi untuk mendewasakan. Fi Ilmu optik B TDA [di/terbatas] pada sekitar 220°C. Pekerjaan masa depan memusat pada [atas] menggantikan ini [part;bagian] yang tidak bisa withstand temperatur tinggi untuk temperatur komponen stabil. Kepindahan air dari gas lakukan atas a fi non-regenerable lter. Fi ini lter mendapat/kan dikotori dengan mudah dan adalah sensitip ke NH3. Pekerjaan masa depan memusat pada [atas] a sistem kepindahan air regenerable yang dapat memindahkan air kepada tingkatan yang sama [sebagai/ketika] yang sekarang [itu] fi lters. yang ketiga Fi eld pengembangan adalah otomasi TDA [itu]. Pada saat semua pekerjaan adalah dilaksanakan dengan tangan, buatan yang (mana) [itu] suatu waktu mengkonsumsi mesin. Otomasi memusat terpasang pengembangan [bagi/kepada] suatu pc mengoperasikan TDA. [Di mana/jika] semua aspek dari TDA dapat dikendalikan dari suatu pc. Semua peningkatan diharapkan untuk;menjadi siap;kan di (dalam) 2009.

7. Octan Analyzer
Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin.
Knocking ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga sebisa mungkin harus kita hindari. Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. -Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan nnonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. - Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar. Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus.

Kualitas bensin ini dinyatakan oleh bilangan oktan .
Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit.
Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk
mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% nheptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan:
= (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan
13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.
Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin
untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran nheptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.
Umumnya skala oktan di dunia adalah Research Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur.
Beberapa angka oktan untuk bahan bakar:
87 → Bensin standar di Amerika Serikat
88 → Bensin tanpa timbale premium
92 → Bensin standar di Eropa, pertamax
94 → Premix- TT
98 → Pertamax plus.

Suatu octane portable analyzer
Octane analyzer tipe ZX 101C, merupakan alat analisa bilangan oktan pada bensin yang portabel, menggunakan sumber batu baterai. Alat ini terdiri dari tiga komponen primer : analyzer, wadah sampel, dan suatu pelindung cahaya. Instrument ini dapat menentukan bilangan oktan hanya dalam waktu kurang dari satu menit dan tidak memerlukan sampel standar. Metode penentuan ini merupakan metode nondestruktif (metode yang tidak merusak sampel). Bagian analyzer menentukan bilangan oktan melalui spektroskopi transmisi IR dekat (near-infrared).
Alat ini terdiri dari suatu padatan sistem optis yang berisikan 14 emisi diode IR dekat (Infrared emitting diode, IREDS) dengan suatu pita filter sempit, suatu sistem detektor silicon, dan gabungan mikroprosesor. Gambar dibawah menunjukkan skema dari analyzer :
Tempat sampel dilengkapi dengan skala, dengan sisi datar, menggunakan kaca yang berisi jalur optis dengan panjang 75mm. Volume sampel diperkirakan mencapai 225mL. Untuk menentukan bilangan oktan, pengguna memerlukan background signal dari tempat sampel yang kosong, menentukan spectra absorpsi dari sampel sebanyak dua kali, selanjutnya memerlukan background signal yang kedua.

Spectroskopi NIR (Near Infra red)
Daerah spectra NIR mrupakan bagian dari spectra elektromagnetik dengan kisaran panjang gelombang dari 700-2500 nm. Pada daerah ini, frekuensi overtone dari vibrasi molekul dapat menyerap cahaya dengan cepat. Karena pita absorpsi overtone umumnya lebar dan tumpang tindih, pembaca tidak dapat menentukan puncak yang tertinggi untuuk analisa kuantitatif. Sehingga, diperlukan analisa regresi multivarian yang berguna untuk menghubungkan keadaan tertentu dengan konsentrasi atau sifat fisik dari bahan.
Octan analyzer bekerja pada panjang gelombang yang pendek, dari 800- 1100 nm. Instrument yang digunakan telah dikalibrasi sehingga dapat memberikan hasil bilangan oktan (RON, MON dan PON) dari spectra absorbsi pada bahan bakar yang diuji. Prediksi ini didukung dengan menggunakan persamaan regresi multivarian, dengan bentuk :
Bilangan oktan = K0 + K1 (OD1) + K2 (OD2)….. + K14 (OD14) + K15 (Ta)
Dimana K0 parameter kemiringan, K1 sampai K15 adalah koefisien slop, OD1 hingga
OD14 adalah nilai absorbansi pada masing-masing ke-14 panjang gelombang, dan Ta adalah suhu lingkungan saat test dilakukan. Instrument ini dapat menyimpan persamaan kalibrasi hinggga lebih dari 10 kalibrasi untuk RON, MON dan PON dari campuran bensin.

Fitur analyzer
Analyzer mempunyai beberapa fitur yang berguna untuk melindungi kesalahan pembacaan : peringatan perbedaan yang tinggi, instrument akan memebrikan sinyal jika nilai yang diberikan berulang untuk beberapa sampel yang diberikan, melampaui nilai yang telah ditetapkan; peringatan suhu, instrument akan memberikan sinyal bila analyzer digunakan diluar range suhu yang dianjurkan (14-45 C); peringatan out of range, instrument akan memberikan sinyal bila sampel yang diuji berada di luar range kalibrasi dari alat, dan pengecekan kurva, instrument akan memberikan sinyal bila spektra optis dari sampel tidak sesuai dengan spektra optis dari bensin yang tersimpan pada unit analyzer.

Penentuan batas oleh mesin penguji CFR
Spektroskopi kuantitatif NIR merupakan tekhnik yang kedua, hasil yang diperoleh didapatkan dari persamaan regresi yang outputnya sama dengan beberapa analisa dengan metode primer. Pada kasus pengujian bilangan oktan, analisa metode primer yang dipilih adalah dengan mesin CFR. Suatu metode sekunder tidak akan pernah bisa menunjukkan akurasi yang baik
bila dibandingkan dengan hasil dari metode primer. Hal ini karena akurasi tidak dapat ditentukan diluar batasan yang telah ditentukan oleh metode primer. Pada kasus pengujian menggunakan mesin CFR, batasan dirangkum dalam tabel 1. Dalam konteks ini, reproducibility menggambarkan kemampuan mesin untuk menghasilkan hasil yang sama untuk bahan bakar yang diberikan setelah mesin dimatikan, selanjutnya dinyalakan kembali dan digunakan oleh teknisi yang baru. Repeatability menjelaskan kemampuan mesin untuk menampilkan hasil yang sama untuk sampel bahan bakar pada uji yang dilakukan secara berturut- turut. Interval kepercayaan 95% berhubungan dengan perkiraan standar deviasi sebanyak dua kali untuk ukuran test berulang dengan jumlah yang banyak.
Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin. Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br).
Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (methyl tertiary butyl ether, C5H11O), yang berasal dan dibuat dari etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa bensin) MTBE masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya.
Etanol yang berbilangan oktan 123 juga digunakan sebagai campuran. Etanol lebih
unggul dari TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya cukup melimpah. Etanol semakin sering dipergunakan sebagai komponen bahan bakar setelah harga minyak bumi semakin meningkat.

8. Microhardness Test
Fungsi microhardness adalah untuk uji kekerasan sesuatu bahan dengan menggunakan intan atau bahan keras lain.

Tes microhardness istilah biasanya mengacu pada lekukan statis yang dibuat dengan beban tidak lebih dari 1 kgf. Indenter adalah berlian baik Vickers piramida atau piramida berlian Knoop panjang. Prosedur untuk pengujian ini sangat mirip dengan standar uji kekerasan Vickers, kecuali dilakukan pada skala mikroskopis dengan instrumen presisi yang lebih tinggi. Permukaan yang diuji biasanya membutuhkan metalografi, semakin kecil beban yang digunakan, semakin tinggi permukaan selesai diperlukan. Presisi mikroskop digunakan untuk mengukur lekukan; ini biasanya memiliki perbesaran sekitar X500 dan mengukur dengan akurasi 0,5 mikrometer. Sama juga dengan perbedaan pengamat 0,2 mikrometer biasanya dapat diselesaikan. Seharusnya Namun, ditambahkan bahwa perawatan yang cukup dan pengalaman yang diperlukan untuk mendapatkan akurasi ini.
Angka kekerasan yang Knoop Komisi Hukum Nasional adalah rasio dari beban diterapkan pada indenter, P (kgf) ke diproyeksikan unrecovered luas A (mm2)
Komisi Hukum Nasional = F / A = P/CL2
Mana:
F = diterapkan beban di kgf
A = unrecovered diproyeksikan di daerah lekukan di mm2
L = mengukur panjang diagonal panjang lekukan dalam mm
C = 0,07028 = Konstan dari berhubungan indenter daerah diproyeksikan indentasi dengan kuadrat panjang diagonal panjang.
Knoop indenter adalah berlian bentuk piramida yang menghasilkan lekukan berbentuk berlian memiliki perkiraan rasio antara panjang dan pendek Diagonal 7:1. Kedalaman indentasi adalah sekitar 1 / 30 dari panjangnya. Ketika mengukur Knoop kekerasan, hanya diagonal terpanjang indentasi diukur dan ini digunakan dalam rumus di atas dengan beban yang digunakan untuk menghitung Komisi Hukum Nasional. Tabel nilai-nilai ini biasanya cara yang lebih nyaman untuk melihat-up nilai-nilai dari Komisi Hukum Nasional pengukuran.
Mana:
F = Beban di kgf
d = Arithmetic mean dari dua Diagonal, d1 dan d2 dalam mm
HV = Kekerasan Vickers
Piramida Vickers Diamond indenter adalah ground dalam bentuk kuadrat piramida dengan sudut antara 136o wajah. Kedalaman indentasi adalah sekitar 1 / 7 dari diagonal panjang. Ketika menghitung Piramida kekerasan Vickers Diamond nomor, baik Diagonal indentasi diukur dan mean dari nilai-nilai ini digunakan dalam rumus di atas dengan beban yang digunakan untuk menentukan nilai HV. Tabel nilai-nilai ini biasanya cara yang lebih nyaman untuk melihat-up HV nilai-nilai dari pengukuran. Knoop vs Vickers
Membandingkan lekukan dibuat dengan Knoop dan Vickers Diamond Piramida indenters untuk suatu beban dan uji materi:

• Vickers dua kali indenter menembus sedalam Knoop indenter
• diagonal indentasi Vickers sekitar 1 / 3 dari panjang diagonal utama Knoop
• tes Vickers kurang sensitif terhadap kondisi permukaan daripada tes Knoop
• tes Vickers lebih sensitif terhadap kesalahan pengukuran dari tes knoop
• uji Vickers terbaik bagi daerah bulat kecil
• tes Knoop terbaik bagi daerah memanjang kecil
• tes Knoop baik untuk bahan rapuh sangat keras dan sangat tipis bagian
Saat ini sudah ada kecenderungan terhadap hasil Knoop Vickers dan kekerasan dalam satuan SI (MPa atau GPa) khususnya di makalah akademis. Sayangnya, hal ini dapat menyebabkan kebingungan. Kekerasan Vickers (misalnya HV/30) nilai biasanya harus dinyatakan sebagai nomor saja (tanpa kgf/mm2 unit). Ketat penerapan SI adalah masalah. Kebanyakan mesin pengujian kekerasan Vickers menggunakan kekuatan dari 1, 2, 5, 10, 30, 50 dan 100 kgf dan meja untuk menghitung HV. Untuk mengkonversi nomor Kekerasan Vickers kebutuhan gaya yang diberikan mengkonversi dari kgf ke newton dan kebutuhan daerah mm2 untuk mengkonversi bentuk m2 untuk memberikan hasil dalam pascal menggunakan rumus.
9. Oxygen Bomb Kalorimeter
Oxygen Bomb Kalorimeter berfungsi untuk pengukuran kalor yang dihasilkan dari suatu reaksi.
Dalam kalorimeter bom oksigen ada tiga bagian utama: Sebuah bom, yang rumah-rumah sampel dan oksigen untuk reaksi pembakaran. Tabung baja, yang memegang jumlah yang diukur air, termometer dan bom. Jaket luar, yang insulates termal seluruh aparat. Aparat harus dikalibrasi terlebih dahulu. Dengan mengukur kenaikan suhu dari pembakaran zat yang dikenal, orang dapat menentukan kapasitas panas aparat. Pembakaran Asam benzoat (26435 J/g atau 6.318 kal/g C6H6O2) biasanya digunakan.

Persiapan sampel:
Asam benzoat adalah bubuk dan perlu dipadatkan menjadi pelet. Sebuah peluru dibuat dari kira-kira 0,8-0,9 g asam benzoat. Setiap bubuk sampel dalam kalorimeter bom harus dibentuk menjadi pellet dikemas ketat sehingga seluruh sampel akan membakar. Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana untuk mengisi pelet tekan cetakan dengan tepung sampel: Setelah mengisi tekan pelet cetakan dengan tepung sampel, posisi cetakan di media massa dan memberi tekanan pada bubuk dengan tegas menekan pegangan di sebuah stroke mulus:
Persiapan bom:
Tempatkan kepala bom pada berdiri. Menggunakan baja wol, polish dua terminal dan elektroda bom kepala. Pelet untuk menimbang 0,1 mg. Potong sepotong kawat pengapian Fe ~ 12 cm panjangnya. Menimbang kawat 0,1 mg. Pasang kawat. Masukkan pelet padat dalam cangkir kunci kontak dan bungkus kawat di ujung elektroda terminal. Menekuk kawat sehingga dalam kontak yang baik dengan angin tetapi tidak menyentuh cangkir mesin mana saja.
Penyegelan bom :
Mengurus mempertahankan setup kepala bom utuh (Anda ingin tetap terhubung kawat ke elektroda dan dalam kontak dengan sampel), dengan lembut tempatkan dalam tubuh bom dan sekrup kepala ke tempatnya. Periksa kontinuitas listrik dengan menghubungkan sebuah ohmmeter seberang terminal eksternal di bom. Jika resistansi rendah, ada hubungan baik antara sekering kawat dan terminal. Jika resistansi adalah tidak terbatas, kawat tidak membuat kontak yang baik dengan elektroda dan bom harus dibuka dan diperiksa pengkabelan sebelum melanjutkan.
Tutup katup outlet di atas bom. Jangan terlalu menegang. Dengan katup pada oksigen tangki tertutup, pasang inlet tabung dari tangki ke bom. Perlahan-lahan membiarkan 20 atm oksigen ke dalam bom dengan membuka katup pada tangki oksigen. Kemudian tutup katup tangki. Berdarah gas dari bom dengan perlahan-lahan membuka katup outlet di bom kepala sampai Anda tidak lagi mendengar suara mendesis. Ulangi ini-dan kosong mengisi dua kali siklus setidaknya. Hal ini memastikan bahwa ada oksigen murni di bom. Perlahan-lahan membiarkan 25 atm oksigen ke bom. Jangan kosongkan gas dari bom kali ini. Berikut adalah gambaran tentang bagaimana untuk menghubungkan bom ke tangki gas O2.
Tempatkan ember ke dalam isolasi jaket dan pastikan bahwa itu duduk datar. Ukur 2 L air dengan termos dan tempat volumetrik ke memegang ember. Pastikan suhu air ini terletak di dekat ujung bawah kisaran suhu yang terlihat pada termometer yang dimasukkan ke dalam kalorimeter.
Pasang kabel mengarah ke bom sambil memegang bom di atas air. Lembut menurunkan bom ke dalam ember dan pastikan bahwa itu duduk datar. Letakkan tutup ke tempatnya dan klem tutup bawah sampai nyaman. Jangan terlalu mengencangkan c-klem atau Anda bisa memecahkan penutup. Menurunkan termometer ke dalam kalorimeter. Gunakan hati-hati karena termometer ini sangat rapuh dan sangat mahal. Pasang sabuk karet motor pengadukan. Berikut adalah gambaran tentang bagaimana aparat berkumpul.
Pembakaran sampel:
Sekarang Anda siap untuk api tuduhan dan mulai meluangkan waktu dan suhu bacaan. Sebelum api tuduhan, pastikan timer pada nol dan bahwa Anda dapat melihat termometer mudah. Catat suhu setiap 15 detik selama sekitar tiga menit sebelum menembak tuduhan.
Menembak muatan:
Satu orang harus mendorong kedua tombol kunci kontak dan tombol penghitung waktu pada saat yang sama. Memegang tombol mesin turun selama 2 sampai 5 detik. Jangan pegang itu turun lebih dari 5 detik. Menjaga mata pada cahaya ketika Anda menekan tombol. Harus menyalakan sebentar.
Suhu mungkin perlu sekitar 20 detik setelah kunci kontak untuk mulai meningkat.
Anda akan melihat peningkatan yang stabil suhu untuk beberapa menit pertama dan kemudian dapat perlahan-lahan menurun. Dalam kelompok: satu orang dapat membaca waktu, satu membaca suhu, dan satu catatan data. Lanjutkan untuk mengambil pembacaan selama dua hingga tiga menit setelah Anda memiliki tiga kali berturut-turut suhu bacaan dalam +/- 0,05 ° C.
Ketika menjalankan selesai, matikan motor aduk, angkat dan memindahkan penutup. Angkat besi ember keluar dari kalorimeter, dan menghapus bom dari ember. Hati-hati kering bom, dan dengan lembut membuka katup outlet gas untuk mengurangi tekanan dalam. Setelah tekanan menurun (tidak lebih mendesis), hapus bagian atas bom. Periksa dinding bagian dalam bom untuk butir-butir air atau jelaga. Ini adalah tanda-tanda lengkap pembakaran. Jika ada kawat terbakar duduk di dalam cangkir atau pembakaran pada kedua elektroda, hapus dengan pinset dan timbang. Tentukan jumlah kawat besi terbakar. Kawat yang terbakar akan menurunkan jumlah aktual panas pembakaran oleh 5.858 J/g tidak terbakar. Pastikan tidak untuk kesalahan bola bundar oksida besi untuk kawat terbakar. Menghilangkan dari sampel bom dan pemegang.
10. Furnace
Furnace adalah alat yang digunakan untuk pemanas. Nama berasal dari bahasa Latin fornax, oven. Tungku paling awal ini digali di Balakot, sebuah situs Peradaban Lembah Indus, dating kembali ke fase matang (sekitar 2500-1900 SM). Tungku kemungkinan besar digunakan untuk pembuatan benda keramik.
Dalam bahasa Inggris Amerika dan Inggris Kanada, istilah Furnace sendiri biasanya digunakan untuk menggambarkan sistem pemanas rumah tangga didasarkan pada tungku pusat (dikenal baik sebagai boiler atau pemanas di Inggris), dan kadang-kadang sebagai sinonim untuk tempat pembakaran, sebuah perangkat digunakan dalam produksi keramik. Dalam istilah Inggris Furnace digunakan secara eksklusif untuk industri berarti tungku yang digunakan untuk banyak hal, seperti ekstraksi logam dari bijih (peleburan) atau di kilang minyak dan bahan kimia lainnya, misalnya sebagai sumber panas untuk kolom distilasi fraksional .
Istilah Furnace juga dapat merujuk kepada dipecat langsung pemanas, boiler yang digunakan dalam aplikasi di industri kimia atau untuk menyediakan panas untuk proses reaksi kimia seperti retak, dan merupakan bagian dari nama-nama bahasa Inggris standar bagi banyak metalurgi tanur di seluruh dunia.
Energi panas untuk bahan bakar Furnace mungkin diberikan langsung oleh pembakaran bahan bakar, dengan listrik seperti tanur busur listrik, atau melalui induksi pemanas dalam tanur induksi.
Sebuah Furnace Rumah Tangga adalah alat utama yang dipasang secara permanen untuk menyediakan panas ke ruang interior melalui perantara gerakan cairan, yang mungkin udara, uap, atau air panas. Yang paling umum sumber bahan bakar untuk Furnace modern di Amerika Serikat adalah gas alam; umum lainnya meliputi sumber-sumber bahan bakar LPG (liquefied petroleum gas), bahan bakar minyak, batubara atau kayu. Dalam beberapa kasus hambatan listrik pemanas digunakan sebagai sumber panas, terutama di mana biaya listrik yang rendah.
Furnace pembakaran selalu perlu vented ke luar. Secara tradisional, ini adalah melalui cerobong asap, yang cenderung untuk mengusir panas bersama dengan knalpot. Modern tungku efisiensi tinggi dapat 98% efisien dan beroperasi tanpa cerobong asap. Jumlah kecil limbah gas dan panas adalah ventilasi mekanis melalui tabung kecil melalui samping atau atap rumah.
• "High-efisiensi" dalam pengertian ini bisa menyesatkan, karena efisiensi tanur biasanya dinyatakan sebagai "pertama-hukum" efisiensi, sedangkan efisiensi energi dari sebuah tungku khas jauh lebih rendah daripada yang pertama-hukum efisiensi termal. Sebagai perbandingan, Cogeneration memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi daripada realisasi dari pembakaran bahan bakar untuk menghasilkan panas secara langsung pada suhu yang moderat. Namun, karena sebagian besar konsumen (dan juga banyak peraturan pemerintah) tidak terbiasa dengan exergy efisiensi, efisiensi Carnot, dan hukum kedua termodinamika, penggunaan hukum pertama Furnace efisiensi untuk menilai baik-berurat berakar.
Furnace rumah tangga modern diklasifikasikan sebagai terkondensasi atau non-kondensasi berdasarkan efisiensi dalam mengeluarkan panas dari gas buang. Furnace dengan efisiensi yang lebih besar dari sekitar 89% ekstrak begitu banyak panas dari knalpot uap air di dalam gas mengembun; mereka disebut sebagai tungku terkondensasi. Seperti Furnace harus didesain untuk menghindari korosi yang sangat asam kondensat ini dapat menyebabkan dan mungkin perlu memasukkan pompa kondensat untuk menghilangkan akumulasi air. Kondensasi tanur pemanas biasanya dapat memberikan penghematan sebesar 20% -35% dengan asumsi tungku tua itu di 60% Tahunan Pemanfaatan Bahan Bakar Efisiensi (AFUE) jangkauan.
Furnace modern komponen
Komponen tungku dapat dibagi menjadi tiga kategori.

1. Para pembakar, heat exchanger, draft inducer, dan ventilasi.
2. Kontrol dan perangkat keamanan.
3. The blower dan gerakan udara.

Api berasal pada pembakar dan ditarik ke dalam heat exchanger oleh tekanan negatif yang dihasilkan oleh draft inducer. Gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran api melewati kamar penukar panas dan panas dinding logam penukar panas. Gas-gas dingin ketika mereka mentransfer panas ke penukar panas dan berada di sekitar 120 derajat ketika mereka keluar pada tungku efisiensi yang tinggi. Gas yang didinginkan kemudian masukkan draft inducer blower dan didorong ke pipa ventilasi. Gas buang kemudian diarahkan keluar dari rumah melalui pipa ventilasi.
Termasuk kontrol katup gas, mesin kontrol, ignitor, nyala sensor, transformer, membatasi kontrol, blower control board, dan nyala api menggulung switch. Trafo menyediakan 24 volt listrik untuk kontrol. 24 volt diterapkan pada thermostat yang terinstal di ruang angkasa. Termostat pada dasarnya adalah saklar otomatis yang menutup dan melengkapi rangkaian listrik ketika temperatur ruangan turun di bawah pengaturan panas. Hal ini kemudian memungkinkan 24 volt ke papan rangkaian yang mengawali urutan panas. Papan rangkaian memiliki sebuah relay yang menutup berkuasa atas motor di inducer rancangan blower. Kemudian ignitor papan rangkaian relay ini diberi energi yang akan mengirimkan 120 volt ke permukaan panas ignitor dan membuatnya bersinar terang dan menjadi sangat panas. Selanjutnya katup gas relay dalam rangkaian papan diberi energi. Hal ini memungkinkan tegangan pada katup gas dan energi kumparan solenoida dalam gas katup yang membuka katup untuk memungkinkan gas mengalir ke kompor. Gas mengalir ke kompor dan dinyalakan dengan ignitor permukaan panas. Kontrol mesin papan sirkuit tegangan AC berlaku untuk sensor api yang hanya batang stainless steel. Hal yang menarik terjadi di dalam api yang menyala-nyala yang disebut ionisasi. Elektron bebas yang dihasilkan yang dapat menghantarkan listrik melalui api itu sendiri. Elektron biasanya akan mengalir dari sensor api, melalui api jika ada, dan kembali ke tanah melalui pembakar membumi. Sistem pengapian harus membuktikan bahwa nyala hadir untuk meneruskan aliran gas atau jika tidak ada api mematikan aliran gas melalui katup gas untuk mencegah kemungkinan ledakan. Ini juga tidak boleh tertipu dan berpikir ada nyala api hadir dengan sensor yang menyentuh tanah dari yang rusak atau bengkok. Cara melakukannya adalah dengan efek dioda dimana luas permukaan sensor kurang dari 10% dari luas permukaan tanah. Ini menghasilkan setengah gelombang arus listrik dari masing-masing gelombang penuh. Rangkaian kontrol mesin mendeteksi setengah gelombang untuk menentukan apakah sensor hanyalah menyentuh tanah. Jika kontrol pengapian setengah ini gelombang menerima sinyal dari sensor kemudian api pembakaran akan terus berlanjut. Sekarang papan rangkaian timer ditentukan menghitung jumlah waktu dan energi pada blower relay. Relay ini kekuasaan atas udara blower motor dan kemudian didorong melalui penukar panas di mana menghapus panas dari logam panas dan memasuki ductwork untuk pergi ke berbagai ruangan di rumah. Batas kontrol adalah sebuah perangkat keamanan yang akan membuka rangkaian listrik untuk kontrol mesin dan menghentikan aliran gas jika tungku lebih panas. Api menggulung beralih melakukan hal yang sama jika api itu menggelinding keluar dari penukar panas bukannya ke dalamnya sepenuhnya disebabkan oleh rancangan inducer.
blower menciptakan tekanan negatif di sisi yang menarik asupan udara ke dalam sistem udara kembali ductwork dan pukulan udara keluar melalui penukar panas dan kemudian ke udara pasokan ductwork untuk mendistribusikan seluruh rumah.
Distribusi panas
Tungku mentransfer panas ke ruang angkasa dari gedung melalui perantara sistem distribusi. Jika distribusi adalah melalui air panas (atau cairan lainnya) atau melalui uap, maka tanur lebih umum disebut sebagai ketel. Satu keuntungan dari boiler adalah bahwa tungku dapat menyediakan air panas untuk mandi dan mencuci piring, daripada memerlukan pemanas air terpisah. Salah satu kelemahan untuk jenis aplikasi ini adalah ketika boiler rusak, baik pemanasan dan air panas domestik tidak tersedia.
Konveksi sistem pemanas udara telah digunakan selama lebih dari satu abad, namun sistem yang lebih tua bergantung pada sistem sirkulasi udara pasif dimana kerapatan lebih besar dari udara dingin menyebabkannya tenggelam ke dalam perapian, dan kepadatan yang lebih rendah dari udara hangat yang disebabkan untuk kenaikan ductwork, kedua gaya yang bekerja bersama untuk mendorong sirkulasi udara dalam suatu sistem yang disebut "gravitasi-feed; tata letak saluran dan tungku ini dioptimalkan untuk jangka pendek, dan menyebabkan saluran besar tungku yang akan disebut sebagai" gurita " tungku.
Sebagai perbandingan, kebanyakan modern "udara hangat" tanur biasanya menggunakan kipas untuk sirkulasi udara ke kamar rumah dan udara dingin menarik kembali ke tungku untuk pemanasan kembali; ini disebut dipaksa-udara panas. Karena kipas dengan mudah mengatasi hambatan dari ductwork, pengaturan saluran dapat jauh lebih fleksibel daripada gurita tua. Praktek Amerika, saluran terpisah mengumpulkan udara dingin akan kembali ke tungku. Pada tungku, udara dingin masuk ke dalam tungku, biasanya melalui saringan udara, melalui blower, kemudian melalui penukar panas dari tungku, dari mana itu ditiup di seluruh gedung. Salah satu keuntungan utama dari sistem semacam ini adalah bahwa hal itu juga memungkinkan pemasangan mudah AC sentral cukup dengan menambahkan koil pendingin di buang dari furnace.
Udara yang disirkulasikan melalui ductwork, yang dapat dibuat dari lembaran logam atau plastik "flex" duktus dan terisolasi atau uninsulated. Kecuali saluran dan sidang pleno telah ditutup dengan menggunakan warna kuning muda atau foil lakban, yang ductwork cenderung memiliki kebocoran tinggi udara dikondisikan, mungkin ke ruang-ruang tanpa syarat. Penyebab lain energi terbuang instalasi pemanas ductwork di daerah, seperti loteng dan ruang merangkak atau ductwork sistem pendingin udara di loteng di iklim hangat.
Langka berikut tetapi sulit-untuk-mendiagnosa kegagalan dapat terjadi. Jika suhu di dalam tungku melebihi ambang batas maksimum, mekanisme keamanan dengan termostat akan menutup tungku bawah. Sebuah gejala dari kegagalan ini adalah bahwa berulang kali menutup tungku di depan rumah mencapai suhu yang dikehendaki; ini sering disebut sebagai tungku "naik saklar limit tinggi". Kondisi ini biasanya terjadi jika pengaturan suhu yang tinggi termostat batas ditetapkan terlalu dekat dengan suhu operasi normal furnace. Situasi yang lain dapat terjadi jika humidifier adalah salah diinstal pada tungku dan saluran yang mengarahkan sebagian dari udara humidified kembali ke dalam perapian terlalu besar. Solusinya adalah mengurangi diameter salib-feed tabung, atau menginstal sebuah sekat yang mengurangi volume makan kembali udara.
Proses industri tanur
Tungku industri atau pemanas dipecat langsung, merupakan peralatan yang digunakan untuk menyediakan panas untuk suatu proses atau dapat berfungsi sebagai memanaskan reaktor yang memberikan reaksi. Desain tungku bervariasi karena dengan fungsinya, tugas pemanas, jenis bahan bakar dan memperkenalkan metode udara pembakaran. Namun, kebanyakan proses tanur memiliki beberapa fitur-fitur umum.
Bahan bakar mengalir ke dalam kompor dan dibakar dengan udara yang disediakan dari blower udara. Terdapat lebih dari satu pembakar dalam tungku tertentu yang dapat diatur dalam sel-sel yang panas set tertentu tabung. Pembakar juga dapat lantai dipasang, dinding dipasang atau atap yang dipasang tergantung pada desain. Api memanaskan tabung, yang pada gilirannya memanaskan fluida di dalam bagian pertama dari tungku dikenal sebagai bagian atau tungku berseri-seri. Dalam ruangan ini di mana terjadi pembakaran, panas ditransfer terutama oleh radiasi untuk tabung sekitar api di ruangan. Pemanasan cairan melewati tabung dan dengan demikian dipanaskan sampai suhu yang dikehendaki. Gas dari pembakaran yang dikenal sebagai gas buang. Setelah gas buang meninggalkan tungku, paling tanur konveksi desain termasuk bagian di mana lebih panas pulih sebelum ventilasi ke atmosfer melalui tumpukan gas buang. (HTF = Heat Transfer Fluid. Industries umumnya menggunakan tanur untuk memanaskan fluida sekunder dengan aditif khusus seperti anti karat dan efisiensi perpindahan panas tinggi. Fluida dipanaskan ini kemudian disirkulasikan seluruh tanaman bulat untuk alat penukar panas untuk digunakan di mana pun panas diperlukan bukannya langsung memanaskan lini produk sebagai produk atau materi yang dapat berubah-ubah atau rentan terhadap retak pada suhu tungku.)
Radiant bagian
Bagian yang berseri-seri adalah di mana tabung menerima hampir semua panas oleh radiasi dari api. Dalam vertikal, silinder tungku, tabung yang vertikal. Tabung dapat vertikal atau horisontal, yang ditempatkan di sepanjang dinding tahan api, di tengah, dan sebagainya, atau diatur dalam sel. Studs digunakan untuk memegang isolasi bersama-sama dan di dinding tungku. Mereka ditempatkan sekitar 1 ft (300 mm) terpisah dalam gambar ini bagian dalam tungku perapian. Tabung, yang ditunjukkan di bawah ini, yang cokelat kemerahan dari korosi, adalah baja karbon tabung dan menjalankan tinggi dari bagian bercahaya. Tabung adalah jauh dari isolasi sehingga radiasi dapat dicerminkan ke belakang tabung untuk menjaga temperatur dinding tabung seragam. Tabung panduan di atas, tengah dan bawah tabung terus di tempat.
MACAM-MACAM FURNACE
A. FURNACE RUMAH TANGGA

Sebuah furnace rumah tangga adalah alat utama yang dipasang secara permanen untuk menyediakan panas ke ruang interior melalui perantara gerakan cairan, yang bisa sebagai udara, uap, atau panas air. Yang paling umum bahan bakar furnace di Amerika Serikata dalah gas alam, lainnya meliputi sumber-sumber bahan bakar LPG (liquefied petroleum gas), bahan bakar minyak, batubara atau kayu. Dalam beberapa kasus pemanas listrik digunakan sebagai sumber panas, terutama jika biaya listriknya rendah. Pembakaran furnace selalu perlu diberi lubang angin ke luar. Secara tradisional, ini adalah melalui cerobong asap, yang cenderung untuk mengusir panas bersamaan dengan alat pembuangan. Furnace Modern efisiensi tinggi dapat 98% efisien dan beroperasi tanpa cerobong asap. Sejumlah kecil limbah gas dan panas dibuang keluar
secara mekanis melalui tabung kecil melalui samping atau atap rumah.

Furnace rumah tangga modern diklasifikasikan sebagai terkondensasi atau nonkondensasi
berdasarkan efisiensi dalam mengeluarkan panas dari gas buang. Furnace dengan efisiensi yang lebih besar dari sekitar 89% mengeluarkan begitu banyak panas dari pembuangan dimana uap air didalamnya mengembun; mereka disebut sebagai furnace terkondensasi. Furnace harus didesain untuk menghindari korosi yang tinggi yang disebabkan oleh asam kondensat sehingga perlu memasukkan pompa kondensat untuk menghilangkan akumulasi air. Kondensasi furnace pemanas biasanya dapat memberikan penghematan sebesar 20% -35% dengan asumsi furnace tua itu pada 60% range Tahunan Pemanfaatan Bahan Bakar Efisiensi (AFUE).

Skema dari sebuah condensing furnace
Komponen Furnace dapat dibagi menjadi tiga kategori.
1. Pembakar, heat exchanger, draft inducer, dan ventilasi.
2. Perangkat kontrol dan keamanan.
3. Blower dan gerakan udara.
Api berasal pada pembakar dan ditarik ke dalam heat exchanger oleh tekanan
negatif yang dihasilkan oleh draft inducer. Gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran
api melewati ruang heat exchanger dan memanaskan dinding logam heat exchanger. Gas gas
menjadi dingin ketika mereka mentransfer panas ke heat exchanger dan berada di sekitar 120 derajat ketika mereka keluar pada furnace efisiensi tinggi. Gas yang didinginkan kemudian masuk blower draft inducer dan didorong ke pipa ventilasi. Gas buang kemudian diarahkan keluar dari rumah melalui pipa ventilasi. Perangkat kontrol termasuk katup gas,aturan penyalaan, ignitor/penyala, nyala sensor, transformer, limit kontrol, papan blower kontrol, dan switch/saklar nyala api. Transformer menyediakan 24 volt listrik untuk membangkitkan perangkat kontrol. 24
volt diterapkan pada thermostat yang terinstal di living space.Termostat pada dasarnya adalah saklar otomatis yang menutup dan melengkapi rangkaian listrik ketika temperature ruangan turun di bawah pengaturan panas. Hal ini kemudian memungkinkan 24 volt ke papan rangkaian yang mengawali urutan panas. Papan rangkaian memiliki sebuah relay yang dekat dengan motor pembangkit pada blower draft inducer. Kemudian relay papan rangkaian penyala ini diberi energi yang akan mengirimkan 120 volt ke permukaan panas ignitor dan membuatnya bersinar terang dan menjadi sangat panas. Selanjutnya katup gas relay dalam rangkaian papan diberi energi. Hal ini memungkinkan tegangan pada katup gas dan energi kumparan solenoida dalam gas katup yang membuka katup untuk memungkinkan gas mengalir ke kompor. Gas mengalir ke kompor dan dinyalakan dengan permukaan panas ignitor. Kontrol mesin papan sirkuit tegangan AC berlaku untuk sensor api yang hanya batang stainless steel. Hal yang menarik terjadi di dalam api yang menyala-nyala yang disebut ionisasi. Elektron bebas yang dihasilkan yang dapat
menghantarkan listrik melalui api itu sendiri.Elektron biasanya akan mengalir dari sensor api, dan kembali ke tanah melalui pembakar. Sistem pengapian harus membuktikan bahwa nyala ada untuk meneruskan aliran gas atau jika tidak ada api mematikan aliran gas melalui katup gas untuk mencegah kemungkinan ledakan.
Batas alat kontrol adalah sebuah perangkat keamanan yang akan membuka rangkaian listrik untuk kontrol mesin dan menghentikan aliran gas jika furnace lebih panas.

B. FURNACE METALLURGI

Dalam metallurgi, beberapa furnace khusus digunakan. Ini termasuk:
_ Furnace digunakan dalam smelter, termasuk:
_ Blast Furnace digunakan untuk mengolah bijih besi
_ Furnace Pembuatan baja
_ Furnace digunakan untuk meleburkan kembali logam dalam pengecoran.
_ Furnace digunakan untuk memanaskan logam
_ Vacuum furnace
Gambar pengolahan besi yang dimasukkan ke dalam furnace

C. FURNACE UNTUK PROSES INDUSTRI

Furnace industri merupakan peralatan yang digunakan untuk menyediakan panas untuk suatu proses atau dapat berfungsi sebagai reaktor yang memberikan reaksi panas. Desain furnace bervariasi karena dengan fungsinya, tugas pemanas, jenis bahan bakar dan memperkenalkan metode udara pembakaran. Namun, kebanyakan proses tanur memiliki beberapa fitur-fitur umum.
Gambar diagram skematik furnace proses industri

D. VACUUM FURNACE
Furnace system vakum adalah tipe furnace yang dapat memanaskan material, khusunya logam, ke temperature yang sangat tinggi dan salah satu prosesnya adalah pembuatan logam kuningan/brazing, sintering dan perlakuan panas dengan konsistensi tinggi dan kontaminasi yang rendah.A vacuum furnace is a type of furnace that can heat materials, typically metals, to very high temperatures and carry out processes such as brazing, sintering and heat treatment with high consistency and low contamination.
Didalam furnace vakum, produk dalam furnace dikelilingi oleh vakum. Ketidakhadiran udara ataugas lainnya akan mencegah transfer panas dengan produk melalui konveksi dan menghilangkan sumber kontaminan. Beberapa keuntungan dari furnace vakum adalah:
•Keseragaman temperature dalam range 2000–2800°F (1100–1500°C)
•Temperature dapat dikontrol dengan area yang sangat kecil.
•Kontaminasi rendah dari produk dari karbon, oksigen dan gas lainnya.
•Pendinginan yang cepat dari produk.
•Prosesnya dapat dikotrol secara komputerisasi untuk memastikan atau menjamin repeatabilitas metalurgi.
Pemanasan logam dengan temperature tinggi secara normal akan menyebabkan oksidasi yang cepat, dimana proses tersebut sangat tidak diinginkan. Furnace vakum menghilangkan oksigen dan mencegahnya dari proses oksidasi yang cepat. Gas inert seperti argon, pada khususnta digunakan untuk mempercepat proses pendinginan dari logam yang diperlakukan kembali ke tingkat non-melaurgi (dibawah 400 °F) setelah proses yang diinginkan dalam furnace. Gas inert ini dapat diberikan tekanan dua atau lebih tekanan atmosfir, kemudian disirkulasi melalui zona panas untuk membawa panas sebelum lewat melalui alat penukar atau penghilang panas. Proses ini berulang sampai dengan temperature yang diinginkan tercapai.

E. BASIC OXYGEN FURNACE

Basic oxygen furnace adalah metode dari pembuatan baja dimana besi kaya karbon dilelehkan bersama dan akan menjadi baja. Pada umumnya perusahaan pembuatan baja menggunakan metode ini. Dengan menggunakan metode ini sebagai suatu furnace modern, dapat merubah besi sejumlah 350 ton menjadi baja dalam waktu kurang daripada 40 menit. Dalam metode konversi ini, hembusan udara digantikan dengan hembusan oksigen murni. Penghembusan oksigen melalui bagian pelelehan kana menurunkan kandungan karbon dari campuran dan akan merubah struktur produk menjadi baja rendah karbon. Proses ini diketahui sebagai dasar proses berdasarkan pada pH dari refractories - calcium oxide dan magnesium oxide – bahwa baris ini pada lubang dengan temperature yang tinggi dari pelelahan logam yang diproses.
Proses yang berlangsung atau mekanisme kerja dari furnace ini adalah sebagai berikut :
1. Lelehan besi dari blast furnace diteteskan kedalam wadah refractory yang disebut
dengan ladle;
2. Logam dalam ladle dikirim secara langsung untuk pembuat baja berbasis oksige atau tahap sebelum treatment. Pre treatment dari blast furnace logam digunakan untuk menurunkan pengisian dari sulfur, silicon, dan phosphorus. Dalam desulfurisasi pre treatment, lance direndahkan kedalamm lelehan besi didalam ladle dan beberapa ratus kilogram dari serbuk magnesium ditambahkan. Sulfur tidak murni direduksi menjadi magnesium sulfide dalam reaksi eksotermal.
Kemudian sulfide dikumpulkan. Mirip dengan pretreatment adalah mungkin untuk desilikonisasi dan defosforisasi menggunakan skala mill (besi oksida) dan kapur sebagai reagen. Keputusan pretreatment tergantung pada kualitas dari blast furnace logam dan kebutuhan akan kualitas akhir dari baja BOS.
3. Mengisis furnace debfab bahan tambahan yang disebut dengan charging. Proses BOS adalah autogenous : kebituhan energy termal diproduksi sepanjang proses. Menjaga keseimbangan charge, rasio logam panas untuk dipotong, menjadi sangat penting. Lubang BOS adalalah 1:5 dengan potongan baja. Lelehan besi dari ladle ditambahkan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh keseimbangan charge. Tipe kimia dari logam panas dimuatkan kedalan lubang BOS adalah: 4% C, 0.2-0.8% Si, 0.08%-0.18% P, dan 0.01-0.04% S.
4. Lubang kemudian di set meningkat dan ditambahkan dengan pendinginan air masuk kedalamnya, kemudian dihembuskan 99% oksigen murni kedalam baja dan besi, penyalaan karbon terlarut didalam baja dan dibakar untuk membentuk karbon monoksida dan karbondioksida, menyebabkan peningkatan temperature sekitar 17000C. lelehan ini dipotong, lebih rendah daripada kadar karbon dari lelehan besi d an membantu menghilangkan unsure kimia yang tidak diinginkan. Inilah kegunaan dari oksigen dengan mengabaikan udara akan membantu meningkatkan Bessemer process, untuk nitrogen (dan gas lainnya) dalam udara tidak bereaksi dengan charge sebagaimana yang bias dilakukan oleh oksigen. Oksigen dengan kemurnian tinggi dihembuskan kedalam furnace dan lubang BOS melalui orientasi vertical dari lance berpendingin air dengan kecepatan lebih cepat dari Mach 1.
5. Fluxes (pembakar kapur lime atau dolomite) dimasukkan kedalam lubang untuk membentuk bijih besi dimana akan mengabsorpsi kotoran yang terjadi pada proses pembuatan baja. Selama penghembusan logam dalam lubang pembentukan emulsi dengan bijih besi, akan memfasilitasi proses yang lebih baik. Begitu mendekati akhir dari lingkaran hembusan, dimana akan memakan waktu sekitar 20 menit, temperature diukur dan sampel diambil. Sampel kemudian diuji dan
analisis computer dari baja diberikan dengan waktu enam menit. Tipikal kimia dari hembusan logam adalah 0.3-0.6% C, 0.05-0.1% Mn, 0.01-0.03% Si, 0.01- 0.03% S dan P.
6. Lubang BOS dimiringkan kembali dan baja diteteskan kedalam ladle yang besar. Proses ini disebut dengan tapping baja. Baja kemudian diperhalus dalam ladle furnace dengan penambahan campuran materials unruk memberikan sifat khusus seperti yang diinginkan oleh konsumen. Kadangkala gas argon dan nitrogen ditiupkan kedalam ladle untuk memastika campuran logam benar. Sekarang baja mengandung 0.1-1% carbon. Semakin banyak karbon dalam baja maka akan semakin keras, akan tetapi menjadi lebih grapuh dan kurang fleksibel.
7. Setelah baja dipindahkan dari lubang BOS, bijih besi diisi dengan kotoran/bahan yang tidak murni, tetesan dihentikan dan kemudian didinginkan. Mekanisme kerja diatas dapat digambarkan sebagai berikut:
Penggunaan umum.
Kegunaan umum dari furnace vakum adalah untuk perlakuan panas dari campuran baja. Banyak perlakuan panas secara umum yang diaplikasikan melibatkan pengerasan dan kelunturan atau pengempaan bagian baja untuk membuat menjadi kuat dan keras atau alot. Pengerasan melibatkan pemanasan baja untuk pengukuran awal temperature, yang kemudian pendingina terjadi secara cepat. Furnace vakum sangat ideal untuk aplikasi brazing. Brazing adalah proses perlakuan panas digunakan untuk dua atau lebih basis komponen logam dengan pelelehan lapisan tipis dari logam pengisi dalam daerah/wilayah diantara basis logam tersebut.