Halaman
164Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X2.Komposisi Minyak BumiGas alam merupakan campuran dari alkana dengan komposisibergantung pada sumbernya. Umumnya, mengandung 80% metana (CH4),7% etana (C2H6), 6% propana (C3H8), 4% butana dan isobutana (C4H10),dan 3% pentana (C5H12). Gas alam yang dipasarkan sudah diolah dalambentuk cair, disebut LNG (liquid natural gas).Minyak bumi hasil pertambangan yang belum diolah dinamakan minyakmentah (crude oil). Minyak mentah merupakan campuran yang sangat kompleks,yaitu sekitar 50–95% adalah hidrokarbon, terutama golongan alkana denganberat molekul di atas 100–an; sikloalkana; senyawa aromatik; senyawa mikro,seperti asam-asam organik; dan unsur-unsur anorganik seperti belerang.Hidrokarbon dalam minyak mentah terdiri atas hidrokarbon jenuh,alifatik, dan alisiklik. Sebagian besar komponen minyak mentah adalahhidrokarbon jenuh, yakni alkana dan sikloalkana.Di Indonesia, minyak bumi terdapat di bagian utara pulau Jawa,bagian timur Kalimantan dan Sumatra; daerah Papua; dan bagian timurpulau Seram. Minyak bumi juga diperoleh di lepas pantai utara Jawa danpantai timur Kalimantan.Minyak bumi yang ditambang di Indonesia umumnya banyakmengandung senyawa hidrokarbon siklik, baik sikloalkana maupunaromatik. Berbeda dengan minyak dari Indonesia, minyak bumi darinegara-negara Arab lebih banyak mengandung alkana dan minyak bumiRusia lebih banyak mengandung sikloalkana.Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Jelaskan proses pembentukan minyak bumi.Tes Kompetensi SubbabACarilah informasi tentang minyak bumi (melalui media internet, media cetak,dan buku). Bagaimana warna dan wujud dari minyak mentah? Jika minyak bumimengandung belerang tinggi, apakah kualitas lebih baik atau kurang baik?Kegiatan InkuiriB.Pengolahan Minyak MentahMinyak mentah merupakan campuran yang sangat kompleks makaperlu diolah lebih lanjut untuk dapat dimanfaatkan. Gambar 9.5merupakan tempat pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksiminyak bumi, seperti yang ada di SPBU dilakukan melalui penyulingan(distillation) bertingkat.1.Penyulingan Minyak BumiMinyak yang ditambang masih berupa minyak mentah yang belumdapat digunakan. Untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar danaplikasi lain, minyak mentah perlu diolah di kilang-kilang minyak melaluipenyulingan bertingkat dengan teknik fraksionasi.Orang yang kali pertamamenambang minyak bumi adalahEdwin Drake pada 1859 di Titusville,Pensilvania.Edwin Drake is the first man whomined petroleum in 1859 at Titusville,Pensilvania.NoteCatatan2.Jelaskan proses eksplorasi minyak bumi.
165Minyak BumiFraksi minyak mentah yang pertama keluar dari penyulingan adalahsenyawa hidrokarbon dengan massa molekul rendah, kurang dari 70 sma.Fraksi ini dikemas dalam tabung bertekanan sampai mencair. Hasilpengolahan pada fraksi ini dikenal dengan LPG (liquid petroleum gas).Setelah semua fraksi teruapkan, fraksi berikutnya yang keluar adalahfraksi gasolin. Suhu yang diterapkan untuk mengeluarkan fraksi iniberkisar antara 40 – 200°C.Pada suhu tersebut, hidrokarbon mulai dari pentana sampai oktanadikeluarkan dari penyulingan (lihat titik didih pentana sampai oktana).Pada suhu kamar, wujud dari fraksi ini adalah cairan tak berwarna hinggaagak kuning dan mudah menguap.Demikian seterusnya hingga semua fraksi dapat dipisahkan secarabertahap berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hasil fraksionasi itumenyisakan residu yang disebut aspal berwarna hitam pekat.Gambar 9.5Penyulingan minyak bumi padamalam hariGas1 – 4Bahan bakar gas, plastik,bahan kimiaGasolin5 – 10Bahan bakar cair (bensin),Bahan kimiaKerosin11 – 15Bahan bakar pesawat, bahanbakar kompor, bahan kimiaDiesel16 – 20Bahan bakar diesel, bahan kimiaPelumas21 – 40Pelumas, lilin, malam (wax)Residu> 50Aspal, zat anti bocor(waterproof)DistilatJumlah Atom CAplikasiTabung fraksionasi<40°C40 – 200°C200° – 300°C250° – 350°C300° – 370°CUap minyakmentah 370°CMinyak mentahTabel 9.1Proses Penyulingan Minyak Mentah Menjadi Fraksi-Fraksi Minyak BumiHidrokarbon yang memiliki titik didih paling rendah akan terpisahlebih dulu, disusul dengan hidrokarbon yang memiliki titik didih lebihtinggi. Jadi, secara bertahap, senyawa hidrokarbon dapat dipisahkan daricampuran minyak mentah.Sumber:Chemistry For You, 2001Prinsip dasar penyulingan bertingkat adalah perbedaan titik didih diantara fraksi-fraksi minyak mentah. Jika selisih titik didih tidak berbedajauh maka penyulingan tidak dapat diterapkan (perhatikan Tabel 9.1).Kata Kunci•Cracking•Distilasi (penyulingan)•Fragmen•Fraksionasi•Oktan•ReformingSumber: Chemistry ( Zumdahl), 1989
166Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X2.Perengkahan Minyak BumiUntuk memenuhi kebutuhan produk tertentu, hidrokarbon yangberantai panjang dapat dipecah menjadi lebih pendek melalui prosesperengkahan (cracking). Sebaliknya, hidrokarbon rantai pendek dapatdigabungkan menjadi rantai yang lebih panjang (reforming).Untuk meningkatkan fraksi bensin dapat dilakukan dengan caramemecah hidrokarbon rantai panjang menjadi fraksi (C5–C9) melaluiperengkahan termal. Proses perengkahan ini dilakukan pada suhu 500°Cdan tekanan 25 atm.Hidrokarbon jenuh rantai lurus seperti kerosin (C12H26) dapatdirengkahkan ke dalam dua buah fragmen yang lebih pendek menjadisenyawa heksana (C6H14) dan heksena (C6H12).C12H26(A)500 ,25oatm⎯⎯⎯⎯⎯→C6H14(A) + C6H12(A)Keberadaan heksena (alkena) dari hasil perengkahan termal dapatmeningkatkan bilangan oktan sebesar 10 satuan. Akan tetapi, produk dari prosesperengkahan ini umumnya kurang stabil jika disimpan dalam kurun waktu lama.Oleh karena produk perengkahan termal umumnya kurang stabilmaka teknik perengkahan termal diganti dengan perengkahan katalitikmenggunakan katalis yang dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi.Perengkahan katalitik, misalnya alkana rantai panjang direaksikan dengancampuran silikon (SiO2) dan alumina (Al2O3), ditambah gas hidrogenatau katalis tertentu.Dalam reforming, molekul-molekul kecil digabungkan menjadimolekul-molekul yang lebih besar. Hal ini dilakukan guna meningkatkanproduk bensin. Misalnya, butana dan propana direaksikan membentukheptana. Persamaan reaksinya:C4H10(g) + C3H8(g)→C7H16(A) + H2(g)3.Bilangan OktanFraksi terpenting dari minyak bumi adalah bensin. Bensin digunakansebagai bahan bakar kendaraan bermotor (perhatikan Gambar 9.6).Sekitar 10% produk distilasi minyak mentah adalah fraksi bensin denganrantai tidak bercabang.Dalam mesin bertekanan tinggi, pembakaran bensin rantai lurus tidakmerata dan menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan terjadiketukan pada mesin. Jika ketukan ini dibiarkan dapat mengakibatkanmesin cepat panas dan mudah rusak.Ukuran pemerataan pembakaran bensin agar tidak terjadi ketukandigunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan adalah bilanganperbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan dari campuranhidrokarbon standar.Campuran hidrokarbon yang dipakai sebagai standar bilangan oktanadalah n-heptana dan 2,2,4-trimetilpentana (isooktana). Bilangan oktan untukcampuran 87% isooktana dan 13% n-heptana ditetapkan sebesar 87 satuan.Terdapat tiga metode pengukuran bilangan oktan, yaitu:a.pengukuran pada kecepatan dan suhu tinggi, hasilnya dinyatakansebagai bilangan oktan mesin;b.pengukuran pada kecepatan sedang, hasilnya dinamakan bilanganoktan penelitian;SekilasKimiaPerengkahan (Cracking) AlkanaKetika alkana dipanaskan sampaitemperatur tinggi dalam udaravakum, alkana akan pecah atauterpecah menjadi molekul yanglebih kecil. Perengkahan metana(CH4) menghasilkan serbuk karbonmurni, seperti yang digunakan padaban mobil; pembentukan pelapisintan buatan; dan menghasilkanhidrogen, sebagai bahan mentahuntuk industri kimia. CH4(g) →C(s) + 2H2(g)Perengkahan etana menghasilkanetena, salah satu bahan mentah yangpenting dalam industri kimia(terutama dalam pembuatan plastik)sama halnya seperti hidrogen.C2H6(g) →CH2=CH2(g) + H2(g)Sumber:Heinemann Advanced Science:Chemistry, 2000Molekul keciltermasuk hidrogenMolekul besar
167Minyak BumiGambar 9.6Pengisian BBM di SPBUSumber:Introductory Chemistry, 1997c.pengukuran hidrokarbon murni, dinamakan bilangan oktan road index.Beberapa hidrokarbon murni ditunjukkan pada Tabel 9.2.n-heptana2-metilheptanan-heksana2-metilheksana1-heptenan-pentana1-pentena1-butenaSikloheksana2,2,4-trimetil pentanaHidrokarbonBilangan Oktan Road IndeksTabel 9.2Bilangan Oktan Hidrokarbon02325446062849197100Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukanmakin kuat (tidak terjadi ketukan). Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana(isooktana), sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Olehkarena 2,2,4-trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi (100) dann-heptana terendah (0) maka campuran kedua senyawa tersebutdijadikan standar untuk mengukur bilangan oktan.Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain berdasarkankomposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif, sepertitetraetillead (TEL) atau Pb(C2H5)4. Penambahan 6 mL TEL ke dalam satugalon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensinyang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium.Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termalreforming. Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadialkana bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi(500–600°C) dan tekanan tinggi (25–50 atm).Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Mengapa pengolahan minyak mentah menggunakandistilasi bertingkat?2.Pada saat menyuling bensin, apakah suhu akan naikterus hingga di atas 125°C walaupun fraksi bensin belumsemuanya keluar? Ingat ketika Anda memasak air,apakah suhunya naik terus pada saat air mendidih.3.Mengapa produk yang dihasilkan dari perengkahansecara termal kurang stabil? Hubungkan antara suhuproses dan titik didih produk.4.Apakah bilangan oktan road index untuk senyawaberikut: lebih tinggi, lebih rendah, atau sama dengann-heptana dan 2, 2, 4-trimetil pentana.a.n-oktanab.2,2-dimetilpentana5.Apakah yang dimaksud LPG? Apa bedanya denganLNG?Tes Kompetensi SubbabBKesimpulan apa yang dapat Anda peroleh dari data Tabel 9.2? Diskusikan denganteman sekelas Anda.Kegiatan InkuiriFraksi nomor urut 3 digunakan untuk....A.bahan bakar pesawat dan dieselB.bensin premiumC.pembuatan LPGD.bahan baku plastikE.pembuatan parafinPembahasanFraksi minyak mentah dengan jumlahatom C11–15 disebut kerosin.Kerosin digunakan sebagai bahanbakar pesawat, bahan bakar kompor,dan bahan-bahan kimia. (A)Ebtanas 1995-1996NoJumlahatom CTitik Didih (°C)1.2.3.4.5.C1–C4C5–C10C11–C12C13–C25C26–C28<4040–180160–250220–350>350Mahir MenjawabSumber:Principles of Modern Chemistry, 1987