BAB I (Cont d) MINYAK BUMI

BAB I (Cont’d)

MINYAK BUMI

Standar Kompetensi Memahami sifat – sifat senyawa organik atas dasar gugus fungsi dan senyawa makro molekul. Kompetensi Dasar Menjelaskan proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya. Menjelaskan kegunaan dan komposisi senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari dalam bidang pangan, sandang, papan, perdagangan, seni, dan estetika.

MINYAK BUMI A. Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam Keberadaan minyak bumi di alam merupakan hasil pelapukan fosil-fosil tumbuhan dan hewan pada zaman purba jutaan tahun silam. Organisme-organisme tersebut kemudian dibusukkan oleh mikroorganisme dan kemudian terkubur dan terpendam dalam lapisan kulit bumi. Dengan tekanan dan suhu yang tinggi, maka setelah jutaan tahun lamanya, material tersebut berubah menjadi minyak yang terkumpul dalam pori-pori batu kapur atau batu pasir. Oleh karena pori-pori batu kapur bersifat kapiler, maka dengan prinsip kapilaritas, minyak bumi yang terbentuk tersebut perlahan-lahan bergerak ke atas. Ketika gerakan tersebut terhalang oleh batuan yang tidak berpori, maka terjadilah penumpukan minyak dalam batuan tersebut.

Gambar 1. Pergerakan minyak bumi pada lapisan batuan

Itu sebabnya minyak bumi disebut sebagai petroleum (yang dalam bahasa Latin, petrus = batu dan oleum = minyak). Pada daerah lapisan bawah tanah yang tak berpori tersebut dikenal dengan nama antiklinal atau cekungan. Daerah cekungan ini terdiri dari beberapa lapisan, lapisan yang paling bawah berupa air, lapisan di atasnya berisi minyak, sedang di atas minyak bumi tersebut terdapat rongga yang berisi gas alam. Jika cekungan mengandung minyak bumi dalam jumlah besar, maka pengambilan dilakukan dengan jalan pengeboran. Proses pengeboran minyak bumi dan gas alam tersebut digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2. Pengeboran minyak bumi

B. Komposisi Minyak Bumi Minyak bumi merupakan campuran yang kompleks, yang komponen terbesarnya adalah hidrokarbon. Komponenkomponen/ komposisi minyak bumi adalah sebagai berikut: 1) Golongan Alkana Golongan alkana yang tidak bercabang terbanyak adalah n–oktana, sedang alkana bercabang terbanyak adalah isooktana (2,2,4–trimetilpentana).

n-oktana

Isooktana 2) Golongan Sikloalkana Golongan sikloalkana yang terdapat pada minyak bumi adalah siklopentana dan sikloheksana.

Siklopentana

sikloheksana

3) Golongan Hidrokarbon Aromatik Golongan hidrokarbon aromatik yang terdapat dalam minyak bumi adalah benzena.

Benzena 4) Senyawa-senyawa Lain Senyawa-senyawa mikro lain yang menyusun minyak bumi adalah seperti senyawa belerang berkisar 0,01– 7%, senyawa nitrogen berkisar 0,01 – 0,9%, senyawa oksigen berkisar 0,06 – 0,4%. C. Pengolahan Minyak Bumi Minyak mentah yang telah melalui proses desalting kemudian diolah lebih lanjut dengan proses distilasi bertingkat, yaitu cara pemisahan campuran berdasar perbedaan titik didih. Proses desalting merupakan proses penghilangan garam yang dilakukan dengan cara mencampurkan minyak mentah dengan air, tujuannya adalah untuk melarutkan zat-zat mineral yang larut dalam air. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari proses distilasi bertingkat ini adalah campuran hidrokarbon yang mendidih pada interval (range) suhu tertentu. Proses distilasi bertingkat dan fraksi yang dihasilkan dari distilasi bertingkat tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 3. Skema destilasi minyak bumi

Fraksi-faksi yang didapatkan setelah proses distilasi selanjutnya diolah lebih lanjut dengan proses reforming, polimerisasi, treating, dan blending. 1) Reforming yaitu mengubah bentuk struktur (isomer) dari rantai karbon lurus menjadi bercabang (peningkatan mutu bensin). 2) Cracking yaitu proses pemecahan molekul senyawa yang panjang menjadi molekul pendek. 3) Polimerisasi yaitu penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar (isobutana + isobutena– isooktana) bensin yang berkualitas tinggi. 4) Treating yaitu proses penghilangan pengotor pada minyak supaya lebih murni. 5) Blending yaitu proses pencampuran (penambahan zat aditif pada bensin agar bensin mutunya lebih baik) Berikut ini merupakan tabel fraksi – fraksi hidrokarbon berdasarkan proses destilasi bertingkat. Table 1. Fraksi - fraksi Hidrokarbon

No

Fraksi

Jumlah Atom C 1-4

Titik Didih(oC) < 30

1

Gas

5-10

40-200

Bahan bakar gas LPG& produk petrokimia bahan bakar motor/mobil

2 3

Bensin (gasolin) Kerosin

10-16

170-325

bahan bakar rumah tangga

4

Solar

14- 20

270-350

20 - 50

>350

6

Minyak pelumas Parafin

bahan bakar mesin-mesin diesel pelumas

5

20 - 70

> 400

Lilin

7

Aspal

>70

Residu

bahan bakar dan pelapis jalan raya

Kegunaan

D. Bensin dan Bilangan Oktan Bensin merupakan campuran dari isomer-isomer heptana (C7H16) dan oktana (C8H18). Bensin biasa juga disebut dengan petrol atau gasolin. Kualitas bensin dinyatakan dengan bilangan oktan, yaitu bilangan yang menunjukkan jumlah isooktana dalam bensin. Bilangan oktan ini menyatakan kemampuan bahan bakar dalam mengatasi ketukan (knocking) saat terbakar dalam mesin. Ketukan merupakan suatu perilaku yang kurang baik dari bahan bakar, yaitu pembakaran yang terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Ketukan menyebabkan mesin menggelitik, mengurangi efesiensi bahan bakar dan dapat merusak mesin. Ada tiga jenis bensin yang beredar di pasaran, yaitu premium, pertamax, dan pertamax plus. Apakah perbedaan antara premium dan pertamax? Kedua jenis bahan bakar ini dibedakan dari bilangan oktannya. Bilangan oktan menyatakan jumlah ketukan pada mesin yang dihasilkan bensin. Semakin besar nilai bilangan oktannya, semakin sedikit jumlah ketukannya. Artinya, semakin besar bilangan oktan, semakin baik kualitas bensin.  n-heptana diberi nilai oktan = 0, karena zat ini menimbulkan knocking yang sangat hebat.  isooktana diberi nilai = 100, karena menimbulkan sedikit knocking (tidak menimbulkan knocking). Nilai bilangan oktan dapat dihitung menggunakan rumus berikut.

Bilangan oktan = (% isookatana x 100) + (% n-heptana x 0) Makin tinggi harga bilangan oktan suatu bensin, berarti bensin tersebut makin bagus atau makin efisien dalam menghasilkan energi. Bensin premium mutunya lebih rendah dibandingkan pertamax. Bensin premium memiliki bilangan oktan antara 80 - 84 sedangkan pertamax mempunyai bilangan oktan 92 – 94 dan petramax plus memiliki bilangan oktan 98. Bila bilangan oktan bensin rendah, pada mesin kendaraan akan timbul suara ketukan ( knocking) sehingga mesin mudah panas dan rusak. Untuk meningkatkan bilangan oktan pada bensin perlu ditambahkan zat aditif (zat anti ketukan) seperti: 1) Tetra Ethyl Lead (TEL): mempunyai rumus molekul Pb(C2H5)4. Penggunaan TEL ini ternyata menimbulkan masalah yaitu timbulnya pencemaran udara oleh partikulat Pb. 2) Benzena; mempunyai rumus molekul C6H6. 3) Etanol; mempunyai rumus molekul C2H5OH. Campuran bensin dengan etanol (9:1) lazim disebut gasohol. 4) Tersier-butil alkohol; mempunyai rumus molekul C4H9OH. 5) Tersier-butil metil eter (MTBE = Metil Tersier Butil Eter); mempunyai rumus molekul C5OH12. E. Dampak Penggunaan Bahan Bakar  Penggunaan TEL TEL mengandung logam berat timbal (Pb) yang terbakar dan akan keluar bersama asap kendaraan bermotor melalui knalpot. Hal ini menyebabkan pencemaran udara. Senyawa timbal merupakan racun dengan ambang batas kecil, artinya pada konsentrasi kecil pun dapat berakibat fatal. Gejala yang diakibatkannya, antara lain: tidak aktifnya pertumbuhan beberapa enzim dalam tubuh, berat badan anak-anak berkurang, perkembangan sistem syaraf lambat, selera makan hilang, cepat lelah, dan iritasi saluran pernapasan.  Pembakaran tidak sempurna senyawa hidrokarbon Reaksi Pembakaran tidak sempurna adalah: CxHy + O2(g) → C(s) + CO(g) + CO2(g) + H2O(g) Menghasilkan:  karbon (arang) yang berupa asap hitam yang mengganggu pernapasan.  gas karbonmonoksida yang merupakan gas beracun yang tidak berbau, tidak berasap, tetapi dapat mematikan. Gas CO memiliki kemampuan terikat kuat pada hemoglobin, suatu protein yang mengangkut O2 dari paru-paru ke seluruh tubuh. Daya ikat hemoglobin terhadap CO dua ratus kali lebih kuat daripada terhadap O2. Jadi, jika kita menghirup udara yang mengandung O2 dan CO, maka yang akan terikat lebih dulu dengan hemoglobin ialah CO. Jika CO yang terikat terlampau banyak, maka tubuh kita akan kekurangan O2 yang mempengaruhi proses metabolisme sel. Kadar CO yang diperbolehkan ialah di bawah 100 ppm (0,01%). Udara dengan kadar CO 100 ppm, dapat menyebabkan sakit kepala dan cepat lelah. Udara dengan kadar CO 750 ppm, dapat menyebabkan kematian.  gas karbondioksida menyebabkan perubahan komposisi kimia lapisan udara dan mengakibatkan terbentuknya efek rumah kaca (greenhouse effect), yang member kontribusi pada peningkatan suhu bumi.  Senyawa belerang dalam minyak bumi Adanya belerang dalam minyak bumi, akan terbakar menghasilkan belerang dioksida. Gas belerang dioksida (SO2) merupakan oksida asam yang dapat merusak zat hijau daun (klorofil), sehingga mengganggu proses fotosintesis pada pohon. Apabila SO2 bercampur dengan air hujan menyebabkan terjadinya hujan asam bersama-sama dengan NOx. NOx sendiri secara umum dapat menumbuhkan sel-sel beracun dalam tubuh mahluk hidup, serta meningkatkan derajat keasaman tanah dan air jika bereaksi dengan SO2.

Uji Kompetensi Bab 9 1. Senyawa berikut yang bukan merupakan minyak bumi adalah . . . . a. nafta c. kerosin e. bensin b. aspal d. keton 2. Cara yang digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak bumi adalah . . . . a. distilasi c. ekstraksi e. sublimasi b. dekantasi d. adisi 3. Yang merupakan penentu kualitas bensin adalah . . . . a. isooktana c. isobutana e. heksana b. isopentana d. propane 4. Prinsip dasar dari pemisahan minyak bumi adalah perbedaan . . . . a. warna c. viskositas e. titik didih b. massa molekul d. kereaktifan 5. Teknik yang diterapkan untuk memisahkan fraksi minyak bumi adalah . . . . a. ekstraksi c. kromatografi bertingkat e. filtrasi b. destilasi bertingkat d. dekantasi 6. Fraksi-fraksi minyak bumi berikut yang disusun berdasarkan urutan kenaikan titik didih adalah . . . . a. bensin, nafta, LPG c. nafta, kerosin, solar e. kerosin, nafta, solar b. solar, kerosin, nafta d. solar, nafta, kerosin 7. Zat yang ditambahkan dalam bensin untuk meningkatkan mutu bensin adalah . . . . a. TEL b. LPG c. kerosin d. eter e. nafta 8. Senyawa yang digunakan sebagai parameter kualitas bensin adalah . . . . a. nonana c. isooktana e. benzena b. butana d. pentana 9. Logam berat yang berbahaya bagi kesehatan akibat penggunaan TEL sebagai zat aditif pada minyak bumi adalah . . . . a. Zn b. Pb c. Hg d. Cd e. As 10. Gas berbahaya yang dihasilkan akibat pembakaran tidak sempurna dari minyak bumi adalah . . . . a. nitrogen dioksida c. karbon dioksida e. karbon monoksida b. belerang dioksida d. metana 11. Jika minyak bumi yang diperoleh dari hasil fraksionasi berkadar 35% volume heptana dan 65% volum isooktana, maka bilangan oktan minyak bumi tersebut adalah . . . . a. 30 b. 75 c. 35 d. 80 e. 65 12. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan pada suhu yang paling rendah adalah . . . . a. kerosin c. residu e. bensin b. gas d. solar 13. Hasil sulingan minyak bumi yang paling tinggi titik didihnya adalah . . . . a. bensin c. kerosin e. solar b. nafta d. residu 14. Bensin tersusun dari isomer-isomer heptana dan oktana. Manakah di bawah ini yang bukan komponen bensin? a. 2,3-dimetilheksana d. 2,2,4-trimetilpentana b. 2,3-dimetilbutana e. 2-metilheptana c. 2-metilheksana 15. Untuk membakar 2 liter gas etana (t,p) diperlukan udara sebanyak . . . . (udara mengandung 20% volum oksigen) a. 2 liter c. 3 liter e. 10 liter b. 15 liter d. 30 liter 16. Bila bahan bakar pembakarannya tidak sempurna, akan terbentuk suatu gas yang mudah diikat oleh haemoglobin. Gas yang berbahaya itu adalah . . . . a. CO2 b. SO2 c. CO d. SO3 e. CH4 17. Proses pengubahan molekul hidrokarbon yang berantai panjang menjadi molekul yang lebih pendek dinamakan . . . . a. Distilasi c. Reforming e. Polimerisasi b. Cracking d. Blending 18. Komposisi dari bensin premium dengan bilangan oktan 80 adalah .... a. 20% n-heptana dan 80% isooktana b. 20% isooktana dan 80% n-heptana c. 20% n-heksana dan 80% isooktana d. 20% isooktana dan 80% n-heksana e. 20% n-pentana dan 80% isooktana 19. Pencemar udara yang mengakibatkan terjadinya hujan asam adalah . . . . a. CO b. N2 c. CO2 d. Pb e. SO2 20. Fraksi minyak mentah yang tersisa dalam kolom fraksionasi dapat digunakan sebagai . . . . a. bahan bakar untuk memasak d. pelarut senyawa karbon b. bahan bakar untuk kendaraan e. e. pelumas mesin c. aspal untuk mengeraskan jalan

21. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan pada suhu 30 °C – 200 °C adalah . . . a. kerosin c. LPG e. bensin b. nafta d. Petroleum 22. TEL yang digunakan sebagai zat aditif pada bensin, dianggap berbahaya karena dapat menyebabkan . . . . a. pencemaran CO d. hujan asam b. pencemaran NO e. pencemaran timbal c. pencemaran CO2 23. Berikut ini yang bukan hasil dari industri petrokimia adalah . . . . a. detergen c. plastik e. pupuk b. asbes d. karet 24. PVC adalah salah satu produk industri petrokimia berasal dari bahan dasar a. etilena c. aromatika e. syn-gas b. propilena d. benzena 25. Yang menyebabkan terjadinya asap kabut adalah campuran . . . . a. CO dan CO2 b. NO dan NO2 c. NH3 dan NO d. SO2 dan NO e. SO2 dan SO3

LATIHAN ULANGAN AKHIR SEMESTER

1. Elektrolit memiliki sifat antara lain . . . . a. tidak menghantarkan arus listrik b. dalam keadaan padat menghantarkan arus listrik c. dalam pelarut bukan air menghantarkan arus listrik d. dalam pelarut air tidak menghantarkan arus listrik e. lelehannya dapat menghantarkan arus listrik 2. Pasangan senyawa berikut yang termasuk elektrolit adalah . . . . a. natrium klorida dan alkohol b. natrium hidroksida dan gula c. gliserin dan asam klorida d. natrium klorida dan asam klorida e. kalium hidroksida dan glukosa 3. Berikut ini hasil percobaan daya hantar listrik dari beberapa larutan.

Dari data tersebut, pasangan yang digolongkan elektrolit kuat dan elektrolit lemah berturut-turut adalah . . . . a. 1 dan 2 b. 1 dan 3 c. 1 dan 4 d. 2 dan 4 e. 3 dan 4 4. Kelompok senyawa berikut yang semuanya merupakan elektrolit kuat adalah . . . . a. HCl, HNO3, KOH, NaBr d. NaOH, K2SO4, HCN, Al(OH)3 b. CuI2, H2S, Mg(OH)2, H3PO4 e. CH3COONa, Fe(OH)3, HBr, CaCl2 c. HgSO4, NH4OH, H2CO3, CH3COOH 5. Daya hantar listrik terbesar akan diberikan oleh larutan . . . . a. HCl 0,1 M d. CH3COOH 0,1 M b. H2SO4 0,1 M e. CH3COOH 0,05 M c. H2SO4 0,05 M 6. Suatu zat padat dilarutkan dalam air, ternyata larutannya dapat menghantarkan arus listrik. Pernyataan yang tepat untuk menerangkan peristiwa ini adalah . . . . a. dalam air zat padat itu terurai menjadi ion-ion b. dalam air zat padat menjadi atom-atom c. dalam air zat padat itu terurai menjadi molekul-molekulnya d. air menjadi mudah terionisasi bila ada zat terlarut di dalamnya e. air menjadi konduktor listrik bila ada zat terlarut di dalamnya

7. Bahan-bahan di bawah ini tergolong larutan non elektrolit, kecuali . . . . a. Alkohol c. air gula e. spirtus b. larutan urea d. air garam 8. H2SO4 merupakan contoh dari senyawa . . . . a. ionik, elektrolit d. asam, non elektrolit b. kovalen, non elektrolit e. kovalen, elektrolit c. ionik, non elektrolit 9. Reaksi berikut adalah reaksi redoks, kecuali . . . . a. 2 Al(s) + 3 H2O(g) → Al2O3(s) + 3 H2(g) b. 2 CuO(s) + C(s) → 2 Cu(s) + CO2(g) c. ZnO(s) + 2 HNO3(aq) → Zn(NO3)2(aq) + H2O(g) d. Mg(s) + 2 FeCl3(aq) → MgCl2(aq) + 2 FeCl2(aq) e. 2 Na(s) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g) 10. Asam asetat dalam air merupakan elektrolit lemah. Reaksi ionisasinya adalah. . . . a. CH3COOH(aq) → CH3CO+(aq) + OH–(aq) b. CH3COOH(aq) → CH3COO+(aq) + H–(aq) c. CH3COOH(aq) → CH3COO–(aq) + OH–(aq) d. CH3COOH(aq) → CH3COO–(aq) + H+(aq) e. CH3COOH(aq) → CH3+(aq) + COOH–(aq) 11. Senyawa yang jika dilarutkan dalam air membentuk larutan bersifat basa lemah adalah . . . . a. NaOH c. KOH e. CH3COOH b. NH3 d. HClO 12. Reaksi ionisasi yang benar adalah . . . . a. MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl–(aq) b. Na2CO3(aq) → Na2+(aq) + CO32–(aq) c. H2SO3(aq) → 2H+(aq) + 2SO4–(aq) d. KOH(aq) → KO+(aq) + H–(aq) e. KNO3(aq) → K2+(aq) + NO3–(aq) 13. Pada reaksi gas hidrogen sulfida dan gas belerang dioksida terbentuk endapan belerang. Persamaan reaksinya sebagai berikut: 2H2S(g) + SO2(g) → 2H2O(l) + 3S(s) Pernyataan yang benar adalah . . . . a kedua pereaksi direduksi b kedua pereaksi dioksidasi c hidrogen sulfida dioksidasi dan belerang dioksida direduksi d hidrogen sulfida direduksi dan belerang dioksida dioksidasi e belerang dioksida reduktor 14. Pada reaksi: 2Fe2+ (aq) + F2(g) → 2Fe3+(aq) + 2F–(aq) yang bertindak sebagai oksidator adalah . . . . a. Fe2+ b. F– c. F2 d. Fe e. Fe3+ 15. Unsur Mn yang mempunyai bilangan oksidasi sama dengan bilangan oksidasi Cr dalam K2Cr2O7 adalah . . . . a. MnO c. MnO2 e. MnSO4 b. KMnO4 d. K2MnO4 16. Perhatikan reaksi berikut. 1. H2 + Cl2 → 2 HCl 2. CuO + 2 HCl → CuCl2 + H2O 3. BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HCl 4. Cl2 + 2I– → 2Cl– + I2 Di antara reaksi-reaksi tersebut yang termasuk reaksi redoks adalah . a. 1, 2 b. 2, 3 c. 1, 3 d. 3, 4 e. 1, 4 17. Gas CO2 hasil pembakaran senyawa karbon dapat diidentifikasi dengan larutan . . . . a. CaO c. CaCO3 e. Ca(OH)2 b. NaOH d. CH3COOH 18. Ikatan rangkap dua terdapat pada hidrokarbon dengan rumus . . . . a. CH4 b. C2H6 c. C2H2 d. C3H6 e. C2H4 19. Perhatikan pernyataan berikut. 1) Zat yang dapat larut dalam air selalu menghantarkan arus listrik. 2) Zat elektrolit selalu tersusun dari ion-ion. 3) Zat yang dalam air mengandung kation dan anion selalu menghantarkan arus listrik. 4) Ion-ion dalam larutan elektrolit dapat berasal dari senyawa ion maupun senyawa kovalen.

20.

21.

22.

23.

24. 25.

Pernyataan yang benar adalah . . . . a. 1 dan 2 c. 1 dan 3 e. 2 dan 4 b. 3 dan 4 d. 1, 2, 3, dan 4 Hasil pengujian terhadap daya hantar listrik larutan Y dengan konsentrasi 0,1 M, ternyata lampu tidak menyala tetapi kedua elektrode timbul sedikit gelembung. Hasil pengamatan ini menunjukkan bahwa zat Y adalah suatu . . . . a. elektrolit kuat c. elektrolit lemah e. nonelektrolit b. asam d. basa Zat elektrolit berikut yang keduanya merupakan senyawa kovalen adalah . . . . a. NaCl dan HCl d. Ca(OH)2 dan CUCl2 b. NaCl dan H2SO4 e. NH4Cl dan KI c. HCl dan CH3COOH Reaksi oksidasi dapat diartikan sebagai reaksi . . . . a. pengikatan oksigen d. pelepasan oksigen b. pengikatan elektron e. pengikatan hidrogen c. penurunan bilangan oksidasi Atom Cl dalam zat berikut yang mengalami reduksi adalah . . . . a. AgCl → Ag+ + Cl– d. F2 + 2KCl → 2KF + Cl2 b. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 e. NaOH + HCl → NaCl + H2O c. Cl2 + 2Br– → 2Cl– + Br2 Bilangan oksidasi Br tertinggi terdapat pada . . . . a. Br2 b. HBrO3 c. NaBr d. HBrO4 e. HBrO2 Pada pengolahan besi dari bijih besi (Fe2O3) terjadi reaksi: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 Karbon monoksida dalam proses tersebut adalah sebagai . . . . a. Katalisator c. Inhibitor b. Oksidator e. reduktor c. akseptor elektron