minyakbumi

MINYAK BUMII. Petunjuk BelajarLembar kegiatan ini menyajikan deskripsi tentang pembentukan minyak bumi, eksplorasi dan cara pengolahan, komponen minyak bumi, kegunaan serta dampak pemakaian . Untuk informasi lebih lengkap, silakan kamu membaca pada buku kimia yang relevan atau mengakses internet! 1. Pahamilah konsep yang disajikan dengan dukungan fakta ! 2. Lakukan latihan untuk mengembangkan pemahaman kamu! Selamat belajar ! II. Standar Kompetensi : Memahami sifat-sifat senyawa organik atas dasar gugus fungsi dan senyawa makromolekul

III. Kompetensi dasar:Menjelaskan proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya

IV. Indikator Pencapaian:y y y y y ymengidentifikasi senyawa penyusun minyak bumi menjelaskan proses pembentukan minyak bumi menguraikan teknik pemisahan komponen-komponen minyak bumi menjadi fraksi tertentu mengelompokkan fraksi minyak bumi berdasarkan titik didih dan manfaatnya menyebutkan zat aditif pada bensin untuk meningkatkan nilai oktan/kualitas bensin menguraikan tindakan yang dilakukan untuk efisiensi BBM dalam upaya mengurangi pemanasan global dan polusi lingkungan

V. Materi PembelajaranLKS -01

Proses Pembentukan Minyak BumiMinyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Rantai karbon yang menyusun minyak bumi dan gas alam memiliki jenis yang beragam dan tentunya dengan sifat dan karakteristik masing-masing. Sifat dan karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Minyak bumi terbentuk dari proses pelapukan jasad renik, baik hewani maupun nabati, yang terkubur dalam kerak bumi selama jutaan tahun. Itulah sebabnya minyak bumi bersama-sama dengan gas alam dan batu bara disebut bahan bakar fosil. Pembentukan minyak bumi terjadi dalam waktu yang sangat lama sehingga minyak bumi dikatakan sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Ada banyak hipotesis tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah: 1. Teori Abiogenesis (Anorganik) Barth Barthelot (1866) mengemukakan bahwa minyak burni berasal dan reaksi antara kalsium karbida dengan air yang menghasilkan asetilena, selanjutnya karena suhu dan tekanan yang tinggi asetilena berubah menjadi minyak bumi. Barthelot menganggap bahwa kalsium karbida terjadi karena reaksi antara kalsium karbonat dengan logam alkali( teori alkali panas dengan CO2).

Teori anorganik ini didukung juga oleh Mendeleyev (1877), mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida -karbida logam dalam bumi( teori karbida panas dengan air).bahan ajar m.bumi/x/ 1

2. Teori Biogenesis (organik) Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dan turnbuhan. Pembentukan minyak bumi dimulai dari bangkai makhluk hidup laut kecil dan tumbuhan yang mengendap di dasar laut dan tertutup lump Semuanya membentuk ur. fosil. Endapan fosil ini mendapat tekanan dan panas yang besar secara alami dan berubah menjadi minyak bumi dan gas alam. Massa jenis air lebih besar sehingga minyak bumi akan terdorong dan terapung. Kemudian minyak bumi bergerak dan mencari tempat yang lebih baik untuk berhenti dan terperangkap dalam batuan yang kedap atau kadang -kadang merembes keluar ke permukaan bumi(migrasi). Hal ini dapat menjelaskan mengapa minyak bumi juga disebut petroleum. (Petroleum berasal dan bahasa latin petrus artinya batuan dan oleum artinya minyak).

Teori biogenesis didukung oleh M.W.Lamanosow (Rusia, 1763), New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (1938) dan Hofer. Mereka menyatakan bahwa: minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah sebuah lapisan dalam perut bumi. Kecocokan teori biogenesis ini didukung oleh adanya hubungan senyawa yang ada dalam minyak bumi dengan senyawa yang ada pada jasad tumbuhan , seperti senyawa -senyawa pada tabel 1 berikut ;

Senyawa senyawa seperti tersebut di atas, sebagai cikal bakal senyawa yang ada dalam minyak bumi. Senyawa ini berada dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar yang dik enal dengan geopolimer. Selanjutnya, senyawa organik ini akan mengalami proses diagenesis, yaitu proses penghilangan gugus beroksigen melalui reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi dengan suhu dan tekanan tinggi. Prosesbahan ajar m.bumi/x/ 2

geologi edua yang diebut katagenesis, yaitu proses penguraian geopoli er oleh panas bumi menjadi senyawa komponen-komponen minyak bumi. Selanjutnya terjadi proses metagenesis, yaitu terurainya bahan organik menjadi gas bermolekul kecil pada suhu diatas 150C dengan kedalaman melebihi 3000 m. Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingkat yaitu: 1. Pembentukan sendi i, terdiri dari: a) pengumpulan zat organik dalam sedimen b) pengawetan zat organik dalam sedimen c) transformasi zat organik menjadi minyak bumi. 2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisan sedimen terperangkap. 3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpul menjadi akumulasi komersial. Proses kimia organik pada umumnya dapat dipecahkan dengan percobaan di laboratorium, namun berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta penyebarannya didalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta ini disimpulkan oleh Cox yang kemudian di kenal sebagai pagar Cox diantaranya adalah: a. Minyak bumi selalu terdapat di dalam batuan sedimen dan umumnya pada sedimen marine, fesies sedimen yang utama untuk minyak bumi yang terdapat di sekitar pantai. b. Minyak bumi memang merupakan campuran kompleks hidrokarbon. c. Temperatur reservior rata-rata 107C dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai 200C. Diatas temperatur ini forfirin sudah tidak bertahan. d. Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi ditandai adanya forfirin dan belerang. e. Minyak bumi dapat tahan pada perubahan tekanan dari 8-10000 psi Proses transformasi zat organik menjadi minyak bumi. Ada beberapa hal yang mempengaruhi peristiwa diatas, diantaranya: 1. Degradasi thermal; proses pemutusan zat organik kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana karena penguruh suhu dan tekanan. Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. 2. Reaksi katalis ; proses transformasi zat organik oleh adanya katalis dapat mempercepat proses kimia. 3. Radi aktivasi; pengaruh pembombandiran asam lemak oleh partikel alpha dapat membentuk hidrokarbon parafin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik. 4. Akti itas bakteri ; proses transformasi zat organik oleh bakteri. Bakteri mempunyai potensi besar dalam proses pembentukan hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi.

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus ), dijuluki juga sebagai emas hitam adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Ada tiga faktor utama dalam pembentukan minyak bumi, yaitu : Pertama, ada bebatuan asal (source rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak bumi. Kedua, adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke bebatuan reservoir (reservoir rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut. Ketiga, adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu ruangan bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yangbahan ajar m.bumi/x/ 3

impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi.

Latihan 11. 2. 3. Apa sebab minyak bumi disebut bahan bakar fosil ? jelaskan ! Mengapa teori abiogenesis minyak bumi tidak berkembang atau tidak mendapat dukungan luas ? Menurut teori alkali panas (Barthelot), dalam kulit bumi terjadi reaksi : Ca + CO2 == > CaC 2 + O2 CaC2 + H2O == > Ca(OH) 2 + C2H2 C2H2 === > C 6H6 Setarakan reaksi di atas ! Apa sebab minyak bumi disebut juga petroleum ? Jelaskan, apa sebab teori biogenesis minyak bumi lebih sesuai untuk menjelaskan proses pembentukan minyak bumi ? Uraikan pengertian dari : a) diagenesis b) katagenesis c) metagenesis d) migrasi minyak bumi e) akumulasi minyak bumi f) dekomposisi termal Dekarboksilasi adalah pelepasan gugus karboksil dari senyawa karbon, oleh adanya basa kuat dan panas. R COONa + NaO-H == > R H + Na 2CO3 Bila R COONa direaksikan dengan NaOH kering panas, menghasilkan n-butana. Tuliskan struktur senyawa R COONa Uraikan tiga faktor penting dalam proses pembentukan minyak bumi ! L

4. 5. 6.

7.

8.

Ekspl rasi dan Pengolahan Minyak BumiMinyak bumi yang telah terbentuk pada sedimen( batuan asal), akan bermigrasi menuju tempat batuan yang impermeable dimana minyak akan terakumulasi. Tempat batuan dimana minyak bumi berada disebut batuan jebakan, pada mana gas berada paling atas, minyak di atas air. Seperti pada gambar 1 berikut;

Gambar 1: batuan jebakan

Proses pencarian sumber-sumber minyak dan usaha pengeborannya disebut dengan proses eksplorasi. Bagaimana cara menentukan adanya perangkap minyak? Perangkap minyak dapat dicari oleh ahli geofisika menggunakan gelombang elektromagnetik. Pencarian minyak dimulai dengan menentukan lapisan batuan yang paling mungkin mengandung minyak. Tanda-tanda ada perangkap minyak ditentukan dengan pengukuran perubahan sifat magnet atau perubahan gaya tarik bumi. Kemudian dipasang peledak untuk mengirimkan gelombang pengejut ke bawah dan menembus bebatuan tersebut. Gaung yang dipantulkan direkam dan dianalisis untuk memperkirakan lapisan batuan. Jika diperkirakan ada minyak, maka dilakukan uji pengeboran untuk mengetahui apakah benar-benar ada minyak di dalamnya. Pengeboran dilakukan dengan pipa-pipa yang digerakkan olehbahan ajar m.bumi/x/ 4

mesin. Dari hasil pengeboran, batuan dianalisis kandungan minyaknya. Jika hasil analisis sesuai, maka dilakukan proses pengeboran lanjutan dengan alat seperti gambar 2 berikut:

Gambar 2 eksplorasi dan pengeboran minyak bumiSetelah dibor, pada awalnya minyak bumi akan memancar sendiri akibat tekanan lapisan bumi yang tinggi, tetapi makin ke atas tekanan ini makin lemah sehingga diperlukan tekanan dari luar. Ini dilakukan dengan cara memompa menggunakan air atau udara hingga minyak bumi dapat dipompa keluar. Minyak yang keluar dari sumur bor disebut minyak mentah. Minyak mentah adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar. Selanjutnya minyak mentah diangkut ke tempat pengilangan minyak untuk diolah menjadi minyak yang siap dipasarkan. Di kilang minyak, minyak mentah diolah dengan cara distilasi bertingkat atau fraksionasi.

Gambar 3 kilang minyak Balongan

Proses pengilangan mengubah minyak bumi menjadi fraksi fraksi penyusun minyak bumi. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi dua : 1) Minyak mentah ringan (li t crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah). 2) Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh. Secara umum Proses Pengolahan Minyak Bumi digambarkan sebagai berikut: 1. Destilasi Destilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu 370C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi).

bahan ajar m.bumi/x/ 5

Gambar 4 kolom fraksinasi

2. Cracking Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekulmolekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin. Proses ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas gasolin. Misalnya;

CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3n-heptana

C4H8 + C2H4 + CH4

3. Reforming Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Misalnya ; CH3 |

CH3 CH2 CH2 CH2 CH3

CH3 C CH3 | CH3

n- pentana 2,2-dimetil propana( neopentana ) 4. Alkilasi dan Polimerisasi Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Misalnya; CH3 | CH3 CH CH3 + CH3 C =CH2 CH3 C CH2 CH CH3 | | | | CH3 CH3 CH3 CH3 isobutana isobutena 2,2,4-trimetil pentana ( iso oktana )

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar.


5. Treating Treating adalah pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotorpengotornya. Tahap-tahap treating : a) Copper sweetening: proses menghilangkan bau tak sedap b) Acid treatment : proses menghilangkan lumpur c) Desulfuring : proses menghilangkan belerang 6. Blending : proses penambahan zat aditif

Latihan 2Uraikan mengenai eksplorasi minyak bumi secara singkat. Jelaskan, bagaimana cara mengetahui batuan mengandung minyak ! Mengapa pengeboran minyak bumi banyak dilakukan di lepas pantai ? jelaskan ! Apa yang dimaksud dengan minyak mentah (crude oil)? Apa perbedaan minyak mentah ringan dengan minyak mentah berat ! Apa dasar kerja pengolahan minyak dengan destilasi fraksinasi ? jelaskan ! Tuliskan reaksi : a) 2- metil propana + propena 2,2-dimetil pentana b) 3 mol etena sikloheksana c) n- heptana 2,2,3-trimetil butana d) n- pentana etena + metana Dari proses reaksi a, b dan c , manakah tergolong Cracking, Reforming, alkilasi dan Polimerisasi ? 8. Apa tujuan desulfuring pada proses pemurnian minyak ? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

LKS-03 Komponen Utama Minyak BumiMinyak Bumi adalah suatu campuran yang sangat kompleks yang terutama terdiri dari senyawa senyawa hidrokarbon , yaitu senyawa-senyawa organik di mana setiap molekulnya hanya mempunyai unsur karbon dan hidrogen saja. Disamping itu dalam m inyak bumi juga terdapat unsur-unsur belerang, nitrogen, oksigen, dan logam-logam khususnya vanadium, nikel besi dan tembaga, yang terdapat dalam jumlah yang relatif sedikit yang terikat sebagai senyawa-senyawa organik. Air dan garam hampir selalu terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdispersi. Bahan-bahan bukan hidrokarbon ini biasanya dianggap sebagai kotoran karena pada umumnya akan memberikan gangguan dalam proses pengolahan minyak bumi dalam kilang minyak dan berpengaruh jelek terhadap mutu produk. Berdasarkan kandungan senyawanya, komposisi minyak bumi sebagai berikut

Jenis Senyawa Senyawa hidrokarbon Senyawa karbon mengandung belerang

Jumlah (%) 90,0 -99,0 0,10-7,00

Senyawa karbon mengandung nitrogen 0,01-0,90 Senyawa karbon mengandung oksigen 0,01-0,04 Senyawa organo logam Sangat kecil 1. Alkana Senyawa alkana yang terdapat dalam minyak bumi ada yang memiliki rantai karbon lurus seperti n-butana dan n-heptana ada juga yang memiliki rantai karbon bercabang seperti 2,2,4trimetilpentana (isooktana). Rumus struktur senyawa alkana tersebut yaitu sebagai berikut.

Contoh Alkana, sikloalkana, dan aromatis Trioalkana(R-S-H) Alkanatiol (R-S-H) Pirol (C4H5N) Asam karboksilat (RC H) Senyawa logam nikel


H3C CH2 CH2 CH3 n-butana

H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 n-heptana

CH3 | H3C C CH2 CH CH3 | | CH3 CH32,2,4-trimetilpentana (isooktana) Dalam minyak bumi senyawa yang paling banyak ditemukan adalah senyawa hidrokarbon dengan rantai lurus. 2. Sikloalkana Sikloalkana yang ditemukan dalam minyak bumi contohnya metilsiklopentana dan etilsikloheksana dengan rumus struktur sebagai berikut. CH2 H 2C H 2C CH CH 3 CH2 H2C H 2C CH2 metil siklo pentana Etil siklo heksana CH2 CH CH2 CH3 CH 2

3. Hidrokarbon Aromatik Senyawa hidrokarbon aromatik paling sederhana yang terdapat pada minyak bumi adalah benzena (C 6H6) dan metilbenzena dengan rumus struktur sebagai berikut.

benzena

CH

3

metil benzena ( toluena)

4. Senyawa Non-Hidrokarbon Senyawa bukan hidrokarbon yang terdapat dalam minyak bumi dan produknya adalah senyawa organik yang mengandung atom unsur belerang, oksigen, nitrogen dan logam -logamnya. Lazimnya senyawa ini dianggap sebagai pengotor karena pengaruhnya yang tidak baik sela a m proses pengolahan minyak bumi. a) Senyawa belerang Adanya senyawa belerang dalam minyak bumi dan produknya perlu diperhatikan karena dapat menimbulkan: y Pencemaran Udara y Korosi y Menurunkan angka oktan bensin y Menurunkan suseptibilitas bensin terhadap tetraetil timbal. y Meracuni katalis

b) Senyawa oksigenDalam minyak bumi, oksigen terutama terdapat dalam asam organik yang terditribusi dalam semua fraksi dengan konsentrasi yang tertinggi pada fraksi minyak gas. Asam organik tersebut terutama terdapat sebagai asam naftenat dan sebagian kecil sebagai asam alifatik. Disamping itu terdapat fenol dan kresol. Asam naftenat mempunyai sifat sedikit korosif dan mempunyai bau tidak enak. OH fenol


c)

d)

Senyawa nitrogen Kerugian yang diakibatkan oleh adanya se nyawa-senyawa nitrogen yang terdapat dalam minyak bumi dan produknya ialah: y Menurunkan aktivitas katalis yang digunakan dalam proses rengkahan, reforming, polimerisasi dan isomerisasi. y Kerosin yang jernih seperti air (water white) pada waktu destilasi, warnanya akan berubah menjadi kemerahan kalau terkena sinar matahari y Nitrogen dalam bensin juga akan mempercepat pembentukan dammar dalam karburator. y Menyebabkan terjadinya endapan dalam minyak bakar pada penyimpanannya. Senyawa logam Logam-logam berat seperti vanadium, nikel dan tembaga di dalam minyak bumi umumnya dianggap sebagai senyawa kompleks porfirin. Sedangkan logam garam anorganik yang dapat larut dalam air, seperti garam klorida dan sulfat dari logam natrium, kalium, magnesium dan kalsium, terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdispersi.

Senyawa senyawa yang ada dalam minyak bumi akan terpisah pada saat dilakukan destilasi fraksinasi, karena tiap komponen memiliki titik didih yang berbeda. Senyawa dengan titik didih lebih rendah akan mendidih lebih dulu, naik keatas ruang tangki destilasi yang kemudian mengembun karena di ujung atas tangki suhu makin rendah. Komponen destilat mengadung campuran senyawa hidrokarbon baik alkana, siklo alkana, maupun senyawa aromatik. Tiap komponen destilat mempunyai rentang titik didih tertentu dan memiliki kegunaan masing -masing. Titik didih merupakan rentangan karena destilat mengandung campuran senyawa ( bukan senya wa tunggal). Fraksi fraksi tersebut adalah:

Fraksi Gas, LNG ELPIJI Petroleum eter Bensin(gasoline) Minyak tanah Minyak diesel Minyak bakar Minyak pelumas Lilin Aspal Minyak kokas

jumlah atom C C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C20 C21 C24 ... > C40 karbon padat

titik didih( C) -160 ( -88) -40 0 20 70 70 180 180 250 250 350 350 400 > 400 > 400 .> 400

kegunaan bahan bakar bahan bakar rumah tangga, kendaraan pelarut , pencuci bahan bakar kendaraan bahan bakar lampu, kompor bahan bakar motor diesel bahan bakar industri pelumas lampu penerangan jalan elektroda, bahan bakar


Gambar 5 kolom fraksionasi

Latihan 31. Dalam minyak bumi senyawa alkana yang banyak berupa rantai lurus seperti n heptana, Tuliskan isomer isomer heptana ! Dari isomer tersebut, isomer manakah diramalkan memiliki titik didih paling rendah ? Mengapa ! 2. Apa sebab fraksi hasil destilasi minyak bumi masih tetap merupakan campuran tidak senyawa murni ? 3. Metil siklo pentana berisomer dengan heksena, apa jenis isomernya ? Mana diharapkan memiliki titik didih lebih tinggi ? Beri alasan ! 4. Adanya belerang dalam hasil destilasi minyak bumi menyebabkan kualitas minyak kurang baik. Faktor apa yang ditimbulkan oleh adanya belerang dalam minyak ? 5. Sebutkan kerugian yang ditimbulkan oleh adanya senyawa senyawa nitrogen dalam minyak bumi ! 6. Sebutkan fraksi minyak bumi hasil destilasi berdasarkan titik didihnya ! L 4

Bensin ( gasolin )Salah satu fraksi dari penyulingan bertingkat minyak bumi adalah bensin . Bensin merupakan bahan bakar transportasi yang masih memegang peranan penting sampai saat ini. Bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang memiliki rantai C5-C10. Bensin yang didapat dari hasil penyulingan minyak bumi menimbulkan banyak ketukan (knocking). Ketukan diakibatkan adanya self ignition, yaitu pembakaran terjadi terlalu cepat sebelum piston berada pada posisi yang tepat.bahan ajar m.bumi/x/ 10

Makin banyak ketukan, makin berkurang efisiensi penggunaan bahan bakardan dapat merusak mesin. Oleh karena bensin hanya terbakar dalam fase uap, maka bensin harus diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder mesin kendaraan. Senyawa alkana yang banyak ada dalam bensin adalah n-heptana dan isooktana

H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 n-heptana CH3 | H3C C CH2 CH CH3 | | CH3 CH32,2,4-trimetilpentana (isooktana) Hidrokarbon rantai lurus menimbulkan ketukan yang keras, karena itu bensin hasil destilasi harus diolah dulu sebelum dipasarkan, dengan memberikan zat aditif pada bensin. Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin (bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan dalam bilangan oktan. Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum 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 t rbakar e 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. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktana (2,2,4 trimetil pentana) yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon. Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri atas 87% oktana dan 13% n-heptana (atau campuran molekul lainnya). Beberapa angka oktan untuk bahan bakar: y 87 Bensin standar di Amerika Serikat y 88 Bensin tanpa timbal Premium y 91 Bensin standar di Eropa, Pertamax y 92 Bensin standar di Taiwan y 91 Pertamax y 95 Pertamax Plus Untuk meningkatkan bilangan oktan bensin yang sekaligus meningkatkan kualitas bensin ditambahkan zat aditif pada bensin hasil penyulingan. Zat aditif yang biasa digunakan antara lain: 1) Tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4), strukturnya adalah C2H5 | H5C2 Pb C2H5 | C2H5 Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung TEL dibutuhkan etil bromida (C2H5Br). namun, lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, menimbulkan polusi lingkungan. 2) Metil tersier butil eter ( MTBE, C5H12O), strukturnya adalah; CH3 | C O CH3 | CH3bahan ajar m.bumi/x/ 11

CH3

MTBE murni berbilangan setara oktan 118, sehingga bilangan oktan bensin jauh meningkat dan juga mengurang pembakaran tak sempurna( mencegah timbulnya gas CO) dalam mesin karena adanya penambahan oksigen dalam campuran gas, namun dapat membahyakan lingkungan karena bersifat karsinogenik( menimbulkan kanker) serta mudah bercampur dengan air.3) Etanol , CH3 CH2 OH ;

Etanol yang berbilangan oktan 123, sehingga sangat baik meningkatkan bilangan oktan bensin. Juga ramah lingkungan dan mudah diperoleh karena bahannya melimpah. Ada tiga jenis bensin produksi Pertamina, yakni Premium, Pertamax, dan Pertamax Plus. Nilai bilangan oktan ketiga jenis bensin ini diberikan pada tabel berikut: Bensin bilangan oktan Premium 88 Pertamax 91 Pertamax Plus 95 Beberapa keunggulan dari Pertamax dan Pertamax Plus dibandingkan Premium adalah: y Mempunyai bilangan oktan yang tinggi. y Meningkatkan kinerja mesin agar mesin makin bertenaga y Bersifat ramah lingkungan y Lebih ekonomis dari segi harga bahan bakar dan biaya perawatan

Latihan 41. 2. 3.4.

5.

6.

Apa sebab bensin hasil penulingan minyak bumi menimbulkan banyak ketukan (knocking) ? Apa maksud dari bilangan oktan ? jelaskan ! Bensin memiliki bilangan oktan 80. Jika ada 10 liter bensin, berapa liter isooktana terdapat dalam bensin tersebut ? Ke dalam bahan bakar bensin mesin kendaraan bermotor ditambahkan sejumlah TEL, tetra ethyl lead, sebagai zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktananya. a. Tuliskan rumus molekul dari TEl tersebut b. Gambarkan struktur dot Lewis dari molekul TEL! c. Jenis ikatan apa terdapat dalam molekul TEL tersebut? d. Reaksi pembakaran TEL adalah : Pb(C2H5 )4) + 13 O2 == > Pb(s) + 8 CO 2(g) + 10 H 2O(g) Perkirakan produk manakah dari hasil pembakaran di atas yang dapat merusak mesin? e. Untuk mencegah kerusakan, sejumlah 1,2-dibromoetana ditambahkan ke dalam bahan bakar yang mengandung TEL. Tuliskan rumus struktur dari 1,2-dibromoetana. f. Senyawa 1,2-dibromoetana akan mengikat Pb membentuk senyawa PbBr2 yang dikeluarkan lewat knalpot kendaraan, sehingga berbahaya. Jelaskan mengapa emisi gas buang tidak diperbolehkan ke udara bebas? g. Pada tahun 1972, sebelum adanya peraturan mengenai bahan bakar non-TEL, sebanyak 1,2 x 1012 L bahan bakar dipakai kendaraan bermotor setiap tahunnya. Bila rata-rata per liter bahan bakar mengandung 0,60 g TEL, tentukan massa Pb (dalam kg) yang diemisikan lewat knalpot kendaraan bermotor setiap tahun! Ar Pb = 207, C=12, H =1 Senyawa hidrokarbon dalam bensin diketahui memiliki komposisi 85,7% massa C dan 14,3% massa H . Ar C =12, H = 1 a. Tentukan rumus empiris senyawa hidrokarbon itu. b. Sebanyak 0,25 gr sampel hidrokarbon tersebut mempunyai volume 100 mL ( diukur pada keadaan STP). Hitung massa molekul relatif ( Mr) hidrokarbon tersebut, dan tuliskan rumus molekul hidrokarbon itu . c. Tuliskan 3 isomer yang mungkin dari hidrokarbon tersebut. Salah satu penyusun bensin adalah oktana (C8H18) , bila dibakar sempurna dengan persamaan : 2 C8H18 (g) + 25 O2(g) == > 16 CO 2(g) + 18 H2O(g) a. Berapa liter oksigen diperlukan untuk membakar 100 cm3 oktana secara sempurna ? ( semua gas diukur pada P dan T yang sama)bahan ajar m.bumi/x/ 12

7. 8.

b. Hitung massa uap air dan massa gas karbon dioksida yang dihasilkan jika 750 gr oktana terbakar sempurna . ( Ar C =12, H =1 ) 3 c. Berapa liter udara diperlukan diperlukan untuk membakar sempurna 1 cm oktana ,jika udara mengandung 21% volum oksigen ? (semua gas diukur pada P dan T yang sama) d. Mengapa dalam knalpot mobil sering ditemukan endapan berwarna hitam ? e. Mengapa sangat berbahaya menghidupkan mesin mobil dalam garasi yang tertutup ? Deskripsikan perbedaan zat aditif TEL dengan MTBE ! Menurut pendapatmu, mana lebih menguntungkan menggunakan bahan bakar premium atau pertamax ? Berilah alasan jawabanmu ! L -05

Dampak penggunaan bahan bakar fosilMinyak bumi dan batu bara disebut bahan bakar fosil, karena terbentuk dari proses pelapukan zat organik dalam lapisan kulit bumi. Minyak bumi dan batu bara jika dibakar akan menghasilkan energi yang dapat dipergunakan untuk keperluan hidup manusia. Mengingat minyak bumi dan gas alam adalah suatu sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, sedangkan penggunaan sumber energi ini dalam kehidupan kita sehari-hari cakupannya sangat luas dan cukup memegang peranan penting atau menguasai hajat hidup orang banyak, karena itu pemakaiannya harus kita jaga efisiensinya dan mengurangi dampak terhadap lingkungan . Berdasarkan model OWEM (OPEC World Energy Model), permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (2002 -2010) diperkirakan meningkat sebesar 12 juta barel per hari (bph) menjadi 89 juta bph atau tumbuh rata-rata 1,8% per tahun. Sedangkan pada periode berikutnya (2010-2020), permintaan naik menjadi 106 juta bph dengan pertumbuhan sebesar 17 juta bph. Minyak Bumi adalah suatu campuran yang sangat kompleks yang terutam terdiri dari senyawaa senyawa hidrokarbon , yaitu senyawa-senyawa organik di mana setiap molekulnya hanya mempunyai unsur karbon dan hidrogen saja. Disamping itu dalam minyak bumi juga terdapat unsur-unsur belerang, nitrogen, oksigen, sehingga saat pembakaran akan menghasilkan berbagai macam zat yang dapat mengganggu keseimbangan lingkungan. Sumber -sumber pencemar lingkungan sebagai hasil pembakaran bahan bakar fosil seperti ilustrasi berikut:

asap pabrik industri

Asap kendaraan sepeda motor

Asap kendaraan di kota besar

Asap dari senjata militerbahan ajar m.bumi/x/ 13

Asap pembakaran sampah plastik Zat zat apa lingkungan ? yang dihasilkan pada pembakaran

Asap penggunaan hairspray bahan bakar fosil ? sehingga memcemari

y y y y y y

Gas karbon dioksida( CO2) Gas karbon monoksida ( CO) Gas oksida belerang ( SO2, SO3) Gas oksida nitrogen ( NO, NO2 ) Partikulat karbon ( C) Partikulat logam timbal ( Pb)

Apa yang ditimbulkan oleh zat-zat hasil pembakaran tersebut di atas ? y terjadilah gejala pemanasan global (global warming) y Rusaknya lapisan ozon pelindung bumi y Naiknya permukaan air laut y Perubahan curah hujan y Perubahan pola iklim y Krisis air bersih y Meningkatnya frekwensi penyakit y dll. Gas-gas hasil pembakaran bahan bakar fosil seperti di atas bersama gas CH4, H2S, dikenal dengan gas rumah kaca (GRK). GRK akan gejala seperti tersebut diatas, dan dapat diilustrasikan seperti berikut;

Terjadinya proses pemanasan global (global warming) oleh GRK.


Latihan 41. 2. 3. 4. 5. 6. Mengapa pembakaran minyak bumi menghasilkan gas SO2 dan NO ? Mengapa gas CO sangat berbahaya ? Sebutkan gas gas pembentuk gas rumah kaca(GRK) ! Apa yang dimaksud dengan rumah kaca ? jelaskan ! Gas apa hasil pembakaran minyak bumi dapat membentuk hujan asam ? Apa dampak terjadinya pemanasan global pada muka bumi ?

VI. Evaluasi Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat ! 1. Menurut teori biogenesis, minyak bumi terbentuk dari ... a. reaksi karbida dengan logam alkali panas b. fosil hewan dan tumbuhan yang mengalami pengawetan dan transformasi c. reaksi karbida besi dengan air d. reaksi polimerisasi molekul asetilena e. minyak hewan dan nabati 2. Kecocokan teori biogenesis bahwa minyak bumi berasal dari fosil hewan dan tumbuhan, didukung oleh adanya kemiripan senyawa pada sedimen dan mahluk hidup. Pasang senyawa yang ada pada sedimen dengan mahluk hidup yang benar adalah... a. benzena dengan toluena d. kolestana dengan kolesterol b. hopana dengan kolesterol e. lupana dengan keton c. hopana dengan kolestana 3. Pengumpulan zat-zat organik dalam sedimen sebagai cikal bakal minyak bumi akan membentuk .. a. geopolimer d. katagenesis b. diagenesis e. polimerisasi c. metagenesis 4. Proses penguraian geopolimer oleh panas bumi menjadi senyawa komponen-komponen minyak bumi disebut .... a. diagenesis d. metabolisis b. metagenesis e. katalis c. katagenesis 5. Proses pemutusan zat organik kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana karena penguruh suhu dan tekanan disebut ... a. degradasi thermal d. katagenesis b. reaksi katalisis e. dekarboksilasi c. metagenesis 6. Dari batuan sedimen( source rock) sebagai tempat pengawetan zat organik menjadi minyak bumi, minyak akan bergerak menuju batuan reservoir tempat minyak tertimbun. Peristiwa ini disebut dengan... a. transformasi d. reduksi b. akumulasi e. transisi c. migrasi 7. Proses pencarian sumber-sumber minyak ( eksplorasi) dilakukan dengan ... a. seismografi d. penambangan b. pengeboran e. perkiraan ahli c. penggalian 8. Minyak hasil pengeboran sebelum dilakukan proses penyulingan atau destilasi disebut ... a. oil trap d. minyak ringan (light oil) b. crude oil e. semua benar c. minyak berat(heavy oil) 9. Prinsip yang digunakan untuk memisahkan komponen minyak bumi menjadi fraksinya adalah... a. pemanasan d. perbedaan titik didihbahan ajar m.bumi/x/ 15

b. destilasi c. titik didih

e. perbedaan kelarutan

10. Fraksi minyak hasil destilasi dengan titik didik 180 - 250C adalah ... a. bensin d. kerosin b. solar e. minyak bakar c. minyak pelumas 11. Setelah proses destilasi, fraksi bensin agar bermutu lebih baik dilakukan proses berikut kecuali.... a. cracking d. reforming b. treating e. asembling c. blending 12. Senyawa hidrokarbon yang paling banyak dalam minyak bumi adalah... a. alkana d. aromatik b. siklo alkana e. alkuna c. alkena 13. Senyawa hidrokarbon yang paling banyak dalam bensin adalah...

a. H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 b. H3C CH2 CH2 CH2 CH3CH3 | H3C C CH2 CH CH3 | | CH3 CH3 d. H3C CH2 CH CH2 CH2 CH3 c. e. H2C CH2 CH CH3

14.

15.

16.

17.

18.

H2C CH2 Fraksi minyak bumi dengan titik didih -160 ( -88C) adalah LNG. Senyawa hidrokarbon penyusun LNG adalah.... a. n-propana dan etana d. metana dan n- propana b. n-propana dan n-butana e. isopropana dan etana c. metana dan etana Peristiwa pembakaran bensin terlalu cepat akibat penggunaan senyawa hidrokarbon rantai lurus yang terlalu banyak dalam bensin disebut... a. knocking d. efisiensi mesin b. hentakan e. pengapian c. karburasi Jika 2 liter bensin dibakar dan diketahui bensin tersebut memiliki bilangan oktan 95, maka volume isooktana terdapat dalam bensin itu adalah... a. 9,5 liter d. 0,5 liter b. 5 liter e. 0,1 liter c. 1,9 liter Zat aditif bensin yang tidak menimbulkan dampak negatif lingkungan adalah... a. tetraetil lead( TEL) d. etanol b. MTBE e. isooktana c. etil bromida Sebanyak 0,25 gr sampel hidrokarbon tersebut mempunyai volume 100 mL ( diukur pada keadaan STP). Massa molekul relatif ( Mr) hidrokarbon tersebut adalah... (Ar C=12, H=1) a. 30 d. 55 b. 44 e. 56 c. 54bahan ajar m.bumi/x/ 16

19.

Salah satu hidrokarbon penyusun bensin adalah n-heptana dengan bilangan oktan = 0. Isomer nheptana yang menimbulkan knocking paling kecil adalah... a. 2-metilpentana d. isoheksana b. 2,2-dimetil butana e. isopentana c. 2,2,4-trimetilpentana 20. Salah satu penyusun bensin adalah oktana (C8H18) , bila dibakar sempurna dengan persamaan : 2 C8H18 (g) + 25 O2 (g) == > 16 CO2(g) + 18 H2O(g) 3 Volume gas oksigen yang diperlukan untuk membakar 100 cm oktana secara sempurna ( semua gas diukur pada P dan T yang sama) adalah... a. 2500 cm3 d. 225 cm3 3 b. 1250 cm e. 125 cm3 3 c. 1225 cm 21. Gas hasil pembakaran bahan bakar fosil yang dapat menimbulkan hujan asam adalah... a. gas CO2 dan CO d. gas NO dan CO2 b. gas SO2 dan NO2 e. gas CH 4 dan NO2 c. gas SO2 dan CO 22. Adanya gas rumah kaca(GRK) di atmosfer akan menimbulkan peristiwa pemanasan global( global warming) pada permukaan bumi. Dampak dari pemanasan global kecuali.... a. naiknya temperatur udara di muka bumi d. seringnya terjadi gempa dan tsunami b. naiknya permukaan air laut e. terjadinya perubahan iklim c. melelehnya es di kutub bumiUraian : 23. Jelaskan pengertian istilah-istilah berikut ini ! a. Crude oil b. Oil trap c. Knocking d. Bilangan oktan 24. Sebutkan fraksi-fraksi minyak hasil destilasi berdasarkan rentang titik didihnya ! 25. Senyawa hidrokarbon yang ada dalam bensin adalah isomer dari senyawa n-heptana. Tuliskan rumus struktur dari isomer-isomer dari n- heptana 26. Zat aditif yang ditambahkan dalam bensin adalah MTBE, dengan rumus C5H12 O. a. Apa singkatan MTBE ? b. Tuliskan rumus struktur dari MTBE c. Apa nama menurut IUPAC senyawa dengan rumus struktur seperti MTBE itu ? MTBE bila dibakar sempurna akan terjadi gas CO2 dan H2O, menurut persamaan :

2 C5H12 O + 15 O2 ==> 10 CO2 (g) + 12 H2O (g) Jika dalam bensin terdapat 10% volum MTBE , d. Berapa liter MTBE terdapat dalam 50 liter bensin ? e. Berapa liter oksigen diperlukan untuk membakar sempurna MTBE sebanyak itu? ( semua gas diukur pada suhu dan tekanan sama) 27. Jelaskan apa yang dimaksud dengan efek rumah kaca ! 28. Perhatikan proses terjadinya hujan asam, seperti gambar berikut;


Berdasarkan ilustrasi di atas, a. Bagaimana peran industri dan pertambahan kendaraan bermotor dalam proses terjadinya hujan asam ? jelaskan ! b. Gas apa saja yang mempertinggi curah hujan asam ? c. Apa kerugian yang ditimbulkan oleh adanya hujan asam ? d. Menurut pendapatmu, langkah apa yang harus dilakukan untuk memperkecil terjadinya hujan asam ?

Penugasan Terstruktur 3 ( PT 3)Kerjakan soal-soal berikut : 1. Apa perbedaan teori abiogenesis dengan teori biogenesis dalam proses pembentukan minyak bumi ? jelaskan ! 2. Deskripsikan fakta-fakta yang menunjukkan bahwa minyak bumi berasal dari fosil mahluk hidup. 3. Uraikan pengertian dari : a) diagenesis l) Copper sweetening b) katagenesis m) reforming c) metagenesis n) bilangan oktan d) migrasi minyak bumi o) zat aditif minyak e) akumulasi minyak bumi p) premium f) dekomposisi termal q) pertamax g) destilasi bertingkat r) gas rumah kaca(GRK) h) knocking s) global warming i) Cracking t) efek rumah kaca ( ERK) j) oil trap u) hujan asam k) crude oil v) treating dalam pengolahan minyak Apa perbedaan LNG(liquid Natural gas) dengan LPG (liquid petroleum gas) ? Deskripsikan fraksi minyak bumi menurut titik didih dan kegunaannya. Gas LPG tersusun oleh propana, butana dan isobutana. a) Tuliskan rumus struktur propana, butana dan isobutana. b) Berikan nama lain dari isobutana c) Isomer apa yang terjadi antara butana dengan isobutana ? 7. Jelaskan kerugian yang timbul bila ada senyawa-senyawa nitrogen dalam hasil olahan minyak bumi. 8. Adanya senyawa nitrogen dalam kerosin menyebabkan warna minyak menjadi coklat kemerahan bila terkena sinar matahari. Mengapa hal ini dapat terjadi ? jelaskan! 9. Apa artinya suatu bensin memiliki bilangan oktan 90 ? 10. 100 liter premium dengan bilangan oktan 82. Berapa liter isooktana terdapat dalam premium tersebut ? 11. Zat aditif yang ditambahkan dalam bensin adalah MTBE, dengan rumus C5H12O.a. Apa singkatan MTBE ? b. Tuliskan rumus struktur dari MTBE c. Apa nama menurut IUPAC senyawa dengan rumus struktur seperti MTBE itu ? MTBE bila dibakar sempurna akan terjadi gas CO 2 dan H2O, menurut persamaan :

4. 5. 6.

2 C5H12O + 15 O2 ==> 10 CO 2(g) + 12 H2 O (g) Jika dalam bensin terdapat 10% volum MTBE , d. Berapa volume MTBE terdapat dalam 50 kilo liter bensin? e. Berapa liter gas CO2 terjadi berasal dari pembakaran MTBE tiap cm3 pembakaran sempurna bensin (semua gas diukur pada suhu dan tekanan sama)bahan ajar m.bumi/x/ 18

minyakbumi

Documents