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 AlamKeberadaan 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. Komponen-komponen/ 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
Titik Didih(oC)
Kegunaan
1 Gas 1-4 < 30 Bahan bakar gas LPG& produk petrokimia
2 Bensin (gasolin)
5-10 40-200 bahan bakar motor/mobil 3 Kerosin 10-16 170-325 bahan bakar rumah tangga 4 Solar 14- 20 270-350 bahan bakar mesin-mesin
diesel 5 Minyak
pelumas
20 - 50 >350 pelumas 6 Parafin 20 - 70 > 400 Lilin
7 Aspal >70 Residu bahan bakar dan pelapis jalan raya
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.
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.
Bilangan oktan = (% isookatana x 100) + (% n-heptana x 0)
1. Senyawa berikut yang bukan merupakan minyak bumi adalah . . . . a. nafta b. aspal c. kerosin d. keton e. bensin 2. Cara yang digunakan untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak bumi adalah . . . .
a. distilasi b. dekantasi
c. ekstraksi d. adisi
e. sublimasi 3. Yang merupakan penentu kualitas bensin adalah . . . .
a. isooktana b. isopentana
c. isobutana d. propane
e. heksana 4. Prinsip dasar dari pemisahan minyak bumi adalah perbedaan . . . .
a.warna
b.massa molekul
c.viskositas d.kereaktifan
e.titik didih 5. Teknik yang diterapkan untuk memisahkan fraksi minyak bumi adalah . . . .
a. ekstraksi
b. destilasi bertingkat
c. kromatografi bertingkat d. dekantasi
e. filtrasi 6. Fraksi-fraksi minyak bumi berikut yang disusun berdasarkan urutan kenaikan titik didih adalah . . . .
a.bensin, nafta, LPG b.solar, kerosin, nafta
c.nafta, kerosin, solar d.solar, nafta, kerosin
e.kerosin, nafta, solar 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
b.butana
c.isooktana d.pentana
e.benzena
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
b.belerang dioksida
c.karbon dioksida d.metana
e.karbon monoksida
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
b.gas
c.residu d.solar
e.bensin 13. Hasil sulingan minyak bumi yang paling tinggi titik didihnya adalah . . . .
a.bensin b.nafta
c.kerosin d.residu
e.solar
14. Bensin tersusun dari isomer-isomer heptana dan oktana. Manakah di bawah ini yang bukan komponen bensin? a.2,3-dimetilheksana
b.2,3-dimetilbutana c.2-metilheksana
d.2,2,4-trimetilpentana e.2-metilheptana
15. Untuk membakar 2 liter gas etana (t,p) diperlukan udara sebanyak . . . . (udara mengandung 20% volum oksigen) a. 2 liter
b. 15 liter
c. 3 liter d. 30 liter
e. 10 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
b. Cracking
c. Reforming d. Blending
e. Polimerisasi 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
b.bahan bakar untuk kendaraan e. c.aspal untuk mengeraskan jalan
d.pelarut senyawa karbon e.pelumas mesin
21. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan pada suhu 30 °C – 200 °C adalah . . . a. kerosin b. nafta c. LPG d. Petroleum e. bensin
22. TEL yang digunakan sebagai zat aditif pada bensin, dianggap berbahaya karena dapat menyebabkan . . . . a. pencemaran CO
b. pencemaran NO c. pencemaran CO2
d. hujan asam
e. pencemaran timbal 23. Berikut ini yang bukan hasil dari industri petrokimia adalah . . . .
a. detergen b. asbes
c. plastik d. karet
e. pupuk 24. PVC adalah salah satu produk industri petrokimia berasal dari bahan dasar
a. etilena b. propilena
c. aromatika d. benzena
e. syn-gas 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
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
b. CuI2, H2S, Mg(OH)2, H3PO4
c. HgSO4, NH4OH, H2CO3, CH3COOH
d. NaOH, K2SO4, HCN, Al(OH)3 e. CH3COONa, Fe(OH)3, HBr, CaCl2 5. Daya hantar listrik terbesar akan diberikan oleh larutan . . . .
a. HCl 0,1 M b. H2SO4 0,1 M c. H2SO4 0,05 M
d. CH3COOH 0,1 M e. CH3COOH 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
LATIHAN ULANGAN
AKHIR SEMESTER
7. Bahan-bahan di bawah ini tergolong larutan non elektrolit, kecuali . . . . a. Alkohol b. larutan urea c. air gula d. air garam e. spirtus 8. H2SO4 merupakan contoh dari senyawa . . . .
a. ionik, elektrolit b. kovalen, non elektrolit c. ionik, non elektrolit
d. asam, non elektrolit e. kovalen, 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 b. NH3 c. KOH d. HClO e. CH3COOH
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
b. KMnO4
c. MnO2
d. K2MnO4
e. MnSO4
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
b. NaOH
c. CaCO3
d. CH3COOH
e. Ca(OH)2
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
Pernyataan yang benar adalah . . . . a. 1 dan 2 b. 3 dan 4 c. 1 dan 3 d. 1, 2, 3, dan 4 e. 2 dan 4
20. 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
b. asam
c. elektrolit lemah d. basa
e. nonelektrolit 21. Zat elektrolit berikut yang keduanya merupakan senyawa kovalen adalah . . . .
a. NaCl dan HCl b. NaCl dan H2SO4 c. HCl dan CH3COOH
d. Ca(OH)2 dan CUCl2 e. NH4Cl dan KI 22. Reaksi oksidasi dapat diartikan sebagai reaksi . . . .
a. pengikatan oksigen b. pengikatan elektron
c. penurunan bilangan oksidasi
d. pelepasan oksigen e. pengikatan hidrogen 23. Atom Cl dalam zat berikut yang mengalami reduksi adalah . . . .
a. AgCl → Ag+ + Cl– b. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 c. Cl2 + 2Br– → 2Cl– + Br2
d. F2 + 2KCl → 2KF + Cl2 e. NaOH + HCl → NaCl + H2O 24. Bilangan oksidasi Br tertinggi terdapat pada . . . .
a. Br2 b. HBrO3 c. NaBr d. HBrO4 e. HBrO2
25. 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
