Kelas. : XI IPA 1,3,4
Materi :MINYAK BUMI
KD. : 3.2 - 4.2
A.
Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)
KD3
|
KD4
|
3.2 Menjelaskan proses pembentukan
fraksi-fraksi minyak bumi, teknik
pemisahan serta kegunaannya
|
|
IPK
|
IPK
|
3.2.1
Mendeskripsikan proses pembentukan minyak bumi
3.2.2
Mendeskripsikan proses distilasi minyak bumi
3.2.3
Mendeskripsikan proses pengolahan minyak
bumi dengan cara distilasi bertingkat
3.2.4
Menyebutkan
fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya
3.2.5
Menjelaskan teknik pemisahan
fraksi-fraksi minyak bumi
berdasarkan perbedaan titik didih
3.2.6
Menyebutkan kegunaan fraksi-fraksi minyak bumi dalam kehidupan sehari-hari
|
4.2.1
Mengamati video proses pembentukan minyak
bumi.
4.2.2
Mengidentifikasi proses pembentukan minyak bumi
4.2.3
Mengamati video pemisahan
fraksi-fraksi
minyak bumi dengan teknik distilasi bertingkat (berdasarkan prinsip perbedaan
titik didih)
4.2.4
Mengidentifikasi zat-zat yang dihasilkan
pada itik didih tertentu pada teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi
4.2.5
Menyimpulkan hasil-hasil pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan
titik didihnya
4.2.6
Membuat
maket untuk menjelaskan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi
4.2.7
Mengidentifikasi
kegunaan fraksi-fraksi minyak bumi
4.2.8
Menyimpulkan
kegunaan fraksi-fraksi minyak bumi
|
B. Tujuan Pembelajaran
Melalui
pendekatan scientific , peserta didik kelas XI SMA Negeri 10 Bandar lampung dapat :
(1) Menjelaskan proses pembentukan minyak bumi; (2) Menjelaskan teknik
pengolahan dan pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi ; (3) Mengklasifikasikan
hasil fraksi-fraksi minyak bumi; (4) Menyebutkan kegunaan fraksi-fraksi minyak
bumi; (5) Mengkomunikasikan hasil karya tentang proses pembentukan dan
teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi beserta kegunaannya melalui kegiatan
mengamati, berdiskusi,
membaca, dan menafsirkan data perbedaan
titik didih fraksi-fraksi minyak bumi dengan tepat.
C.
Petunjuk
Penggunan Bahan Ajar
Petunjuk
penggunaan bahan ajar ini adalah sebagai berikut :
1.
Bahan ajar ini digunakan untuk mencari informasi
singkat tentang materi dan urutan materi
2.
Bahan ajar ini dilengkapi dengan
media pembelajaran berupa video dan Power Point
3.
Bahan ajar ini dapat digunakan untuk menjawab soal-soal pada LKPD yang
berkaitan
4.
Setelah membaca dan memahaminya, kerjakanlah latihan soal yang ada
dalam bahan ajar ini.
5. Setelah mengerjakan latihan
soal, setiap siswa menyerahkan tugas latihan soalnya berupa lembar jawaban
pertanyaan.
A.
PENDAHULUAN
Sumber
energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor dan industri
berasal dari minyak bumi, gas alam dan batu bara. Ketiga jenis bahan bakar
tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme, sehingga disebut dengan
bahan bakar fosil. Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus–
karang dan oleum– minyak) dijuluki
juga sebagai emas hitam, adalah suatu
cairan kental yang berwarna coklat sampai hitam atau kehijauan, yang mudah
terbakar dan berbau kurang sedap, yang berada di lapisan atas dari beberapa
area di kerak bumi.
B.
KOMPOSISI MINYAK BUMI
Minyak bumi merupakan komoditi
hasil tambang yang sangat besar peranannya dalam perekonomian Indonesia. Minyak
bumi merupakan campuran dari berbagai senyawa. Penyusun utama minyak bumi
adalah hidrokarbon, terutama alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatis.
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 2,2,4-trimetilpentana (isooktana).
Rumus struktur senyawa alkana tersebut, yaitu sebagai berikut.
H3C – CH2 – CH2
– CH3 H3C – CH2
– CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
n-butana
n-heptana
CH3
H3C – C – CH2– CH – CH3
CH3 CH3 2,2,4-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
3. Hidrokarbon Aromatik
Senyawa
hidrokarbon aromatik paling sederhana yang terdapat pada minyak bumi adalah
benzena (C6H6) dan metilbenzena
4. Senyawa Lain
Komposisi senyawa-senyawa yang terkandung dalam minyak bumi berbeda
antara satu daerah dengan daerah lainnya. Selain hidrokarbon jenuh terdapat
pula senyawa hidrokarbon tak jenuh. Komponen penyusun minyak bumi
selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel
1. Komposisi
minyak bumi
Jenis
senyawa
|
Jumlah
(Presentase)
|
Contoh
|
Hidrokarbon
|
90-99%
|
Alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatis
|
Senyawa belerang
|
0,1-7%
|
Tioalkana (R-S-R)
Alkanatiol (R-S-H)
|
Senyawa nitrogen
|
0,01-0,9%
|
Pirol (C4H5N)
|
Senyawa oksigen
|
0,01-0,4%
|
Asam karboksilaat (RCOOH)
|
Organo logam
|
Sangat kecil
|
Senyawa logam nikel
|
C.
PROSES TERBENTUKNYA MINYAK BUMI
Salah satu teori terjadinya
minyak bumi adalah teori “dupleks”. Menurut teori ini, minyak bumi terbentuk
dari jasad renik yang berasal dari hewan atau tumbuhan yang telah mati. Jasad
renik tersebut terbawa air sungai bersama lumpur dan mengendap di dasar laut.
Akibat pengaruh waktu yang mencapai ribuan bahkan jutaan tahun, temperatur
tinggi, dan tekanan oleh lapisan diatasnya, jasad renik berubah menjadi
bintik-bintik dan gelembung minyak atau gas.
Lumpur yang bercampur dengan
jasad renik tersebut kemudian berubah menjadi batuan sedimen yang berpori,
sedangkan bintik minyak dan gas bergerak ke tempat yang tekanannya rendah dan
terakumulasi pada daerah perangkap (trap) yang merupakan batuan kedap.
Pada daerah perangkap tersebut,
gas alam, minyak, dan air terakumulasi sebagai deposit minyak bumi. Rongga
bagian atas merupakan gas alam, sedangkan cairan minyak mengembang di atas
deposit air.
Minyak bumi terbentuk melalui proses
yang sangat lama. Oleh karena itu, minyak bumi
dikelompokkan sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui
sehingga harus digunakan secara tepat dan hemat.
Gambar 1. Proses Terbentuknya
Minyak Bumi
D.
PENGOLAHAN MINYAK BUMI
Minyak mentah (crude oil) berwujud cairan kental
berwarna hitam yang belum dapat dimanfaatkan. Agar dapat dimanfaatkan, minyak
bumi harus mengalami proses pengolahan lebih dulu.
Pengolahan
minyak bumi dilakukan pada kilang minyak melalui dua tahap. Pengolahan pertama
(primary processing) dilakukan dengan
cara destilasi bertingkat dan pengolahan tahap kedua (secondary processing) dilakukan dengan berbagai cara.
a.
Pengolahan tahap pertama
Pengolahan tahap pertama
dilakukan dengan destilasi bertingkat, yaitu proses destilasi berulang-ulang
sehingga didapatkan berbagai macam hasil berdasarkan perbedaan titik didihnya. Hasil pada proses destilasi bertingkat
ini meliputi :
1)
Fraksi pertama menghasilkan gas
yang pada akhirnya dicairkan kembali dan dikenal dengan nama LPG (Liquefied Petroleum Gas). LPG digunakan
untuk bahan bakar kompor gas dan mobil BBG, atau diolah lebih lanjut menjadi
bahan kimia lainnya.
2)
Fraksi ke dua
disebut nafta (gas bumi). Nafta tidak dapat langsung digunakan tetapi diolah
lebih lanjut pada tahap ke dua menjadi bensin (premium)
atau bahan petrokimia lainnya. Nafta sering disebut juga
bensin berat.
3)
Fraksi ke tiga
atau fraksi tengah, selanjutnya dibuat menjadi kerosin (minyak tanah) dan avtur
(bahan bakar pesawat jet).
4)
Fraksi ke empat
sering disebut solar yang digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.
5)
Fraksi ke lima
disebut juga residu yang berisi hidrokarbon rantai panjang dan dapat diolah
lebih lanjut pada tahap kedua menjadi berbagai senyawa
karbon lainnya, dan sisanya sebagai aspal dan lilin.
b.
Pengolahan tahap kedua
Pada pengolahan tahap kedua, dilakukan
berbagai proses lanjutan dari hasil penyulingan pada tahap pertama.
Proses-proses tersebut meliputi:
1)
Proses perengkahan
(cracking): Pada proses perengkahan,
dilakukan perubahan struktur kimia senyawa-senyawa hidrokarbon yang meliputi :
pemecahan rantai, alkilasi (pembentukan alkil), polimerisasi (penggabungan
rantai karbon), reformasi (perubahan struktur), dan isomerasi (perubahan
isomer).
2)
Proses ekstraksi: Pembersihan
produk dengan menggunakan pelarut sehingga didapatkan hasil lebih banyak dengan
mutu yang lebih baik.
3)
Proses kristalisasi: Proses
pemisahan produk-produk melalui perbedaan titik cairnya. Misalnya, dari
pemurnian solar melalui proses pendinginan, penekanan, dan penyaringan akan
diperoleh produk sampingan lilin.
4)
Pembersihan dari kontaminasi (treating) : Pada proses pengolahan tahap
pertama dan tahap ke dua sering terjadi kontaminasi (pengotoran).
Kotoran-kotoran ini harus dibersihkan dengan cara menambahkan soda kaustik
(NaOH), tanah liat atau proses hidrogenasi.
Hasil
proses tahap ke dua ini dapat dikelompokkan berdasarkan titik didih dan jumlah
atom karbon pembentuk rantai karbonnya.
Gambar
2. Proses Pengolahan Minyak Bumi
E. KEGUNAAN FRAKSI-FRAKSI MINYAK BUMI
Tabel 2. Beberapa fraksi
hasil pengolahan minyak bumi dan kegunaannya
Titik Didih
|
Jumlah atom karbon
|
Kegunaan
|
<20°C
|
C1-C4
|
Bahan bakar
gas, dikenal sebagai LPG (elpiji).
Bahan baku
pembuatan berbagai produk petrokimia
|
20-60°C
|
C5-C6
|
Dikenal sebagai
petroleum eter, merupakan pelarut non-polar, digunakan sebagai cairan
pembersih
|
60-100°C
|
C6-C7
|
Ligrolin atau nafta, pelarut non-polar, dan cairan pembersih
|
40-200°C
|
C5-C10
|
Bensin sebagai bahan bakar minyak
|
175-325°C
|
C12-C18
|
Kerosin (minyak tanah), bahan bakar jet
|
250-400°C
|
C12 ke atas
|
Solar, minyak diesel
|
Zat Cair
|
C20 ke atas
|
Oli, pelumas
|
Zat Padat
|
C20 ke atas
|
Lilin parafin, aspal ter
|
F.
BENSIN
Hasil pengolahan minyak bumi
umumnya dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Selain itu, juga digunakan sebagai
bahan baku industri petrokimia, misalnya plastik dan serat. Bensin merupakan
salah satu bahan bakar hasil pengolahan minyak bumi yang penting.
Saat ini, ada beberapa jenis
bensin yang beredar di pasaran, seperti premium, pertamax, dan pertamax
plus. Harga masing-masing jenis bensin tersebut tidak sama karena mutunya
berbeda.
Mutu bensin ditentukan oleh
efektifitas pembakarannya di dalam mesin. Bensin yang baik tidak menimbulkan
ketukan (knocking) pada mesin.
Ketukan pada mesin terjadi bila bensin terbakar tidak pada saat yang tepat
sehingga akan mengganggu gerakan piston pada mesin.
Berdasarkan penelitian, bensin
merupakan campuran dari berbagai macam senyawa hidrokarbon. Oleh karena itu,
dilakukan penelitian untuk menentukan senyawa manakah yang paling efektif
digunakan sebagai standar dalam menentukan mutu bensin. Penelitian umumnya
dilakukan dengan membuat suatu bensin standar, yaitu bensin dibuat dari senyawa
n-heptana dan isooktana (2,2,4-trimerilpentana). Angka yang digunakan untuk
menunjukkan mutu bensin disebut angka oktan atau bilangan
oktan. Semakin tinggi angka oktan bensin, semakin baik mutu bensin tersebut.
Bensin standar mengandung 100%
isooktana diberi angka oktan 100, sedangkan yang mengandung 100% n-heptana
diberi angka oktan 0. Jadi, bensin standar yang mengandung 60% isooktana dan
40% n-heptana diberi angka oktan 60.
Penentuan angka oktan suatu
bahan bakar dilakukan dengan pengujian di laboratorium, yaitu dengan
membandingkan efisiensi pembakarannya dengan bensin standar. Alkohol yang
mempunyai angka oktan 112, bukan berarti bahwa alkohol tersebut mengandung
isooktana 112%. Tetapi, alkohol tersebut mempunyai
efisiensi pembakaran 12% di atas bensin standar yang beredar dengan
isooktana 100%. Jadi, jika suatu bahan bakar mempunyai
angka oktan 80, aka mutu (kualitas) pembakarannya setara dengan
bensin standar yang mengandung 80% isooktana dan
20% n-heptana. Tabel berikut memuat angka oktan dari beberapa bahan bakar.
Tabel 3. Angka oktan beberapa bahan bakar
Senyawa
|
Angka oktan
|
Senyawa
|
Angka oktan
|
n-heptana
|
0
|
Metilsikloheksana
|
104
|
2-metilheksana
|
41
|
Benzena
|
108
|
3-metilheksana
|
56
|
Metilbenzena
|
124
|
2,2-dimetilpentana
|
89
|
1-heptena
|
68
|
2,3-dimetilpentana
|
87
|
5-metil-1-heksena
|
96
|
2,4-dimetilpentana
|
77
|
2-metil-2-heksena
|
129
|
3,3-dimetilpentana
|
95
|
2,4-dimetil-1-pentena
|
142
|
3-etilpentana
|
64
|
4,4-dimetil-1-pentena
|
144
|
2,2,3-trimetilbutana
|
113
|
2,3-dimetil-2-pentena
|
165
|
n-heksana
|
26
|
2,4-dimetil-2-pentena
|
135
|
Sikloheksana
|
77
|
2,2,3-trimetil-1-butena
|
145
|
Pada
umumnya, bensin yang dihasilkan dari proses penyulingan tahap pertama mempunyai
angka oktan antara 70-80. Untuk itu, perlu dinaikkan angka oktannya agar tidak
menyebabkan mesin mudah panas. Peningkatan angka oktan dapat dilakukan dengan
berbagai cara, misalnya dengan menambahkan TEL (Tetra Ethyl Lead) dengan rumus kimia Pb(C2H5)4.
Cara ini efektif, tetapi timbal sisa pembakarannya dapat mengendap di mesin.
Oleh karena itu, perlu ditambahkan senyawa 1,2-dibromoetana (C2H4Br2),
yang akan mengikat timbal menjadi PbBr2 yang mudah menguap.
Adanya
PbBr2 yang berasal dari bensin menimbulkan masalah baru, yaitu dapat
menimbulkan pencemaran. Selain itu, saat ini penggunaan timbal untuk meningkatkan
angka oktan sudah ditinggalkan. Sebagai gantinya, digunakan bahan lain seperti
MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether).
RANGKUMAN
1.
Minyak bumi berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme, sehingga
disebut bahan bakar fosil.
2.
Komponen utama dari minyak bumi adalah alkana.
3.
Minyak bumi dimurnikan dengan destilasi bertingkat.
4.
Fraksi-fraksi utama minyak bumi, sesuai dengan meningkatnya titik didih
adalah gas, nafta, bensin, kerosin, solar dan diesel, pelumas, paraffin, dan
residu.
5.
Sebagian minyak dan gas bumi digunakan sebagai bahan bakar sebagian
lain untuk industri petrokimia.
6.
Mutu bensin dikaitkan dengan banyaknya ketukan yang ditimbulkan yang
dinyatakan dengan nilai oktan.
7.
Nilai oktan dapat ditingkatkan melalui reforming, blending, dan menambahkan zat anti ketukan.
8.
Zat anti ketukan yang banyak digunakan adalah TEL; kini diganti dengan
MTBE
setelah membaca materi di atas, silahkan kalian kerjakan soal di bawah ini .
Pilihlah
salah satu jawaban yang paling tepat dan kerjakanlah pada buku latihan Anda!
1.
Fraksi minyak bumi berikut yang
tersusun menurut bertambahnya titik didih
adalah ....
A. parafin, bensin, nafta
B. bensin, kerosene, solar
C. solar, minyak tanah, pelumas
D. bahan bakar jet, nafta, oli
E. Oli, bahan bakar jet, nafta
2.
Fraksi minyak bumi yang digunakan sebagai bahan bakar dengan angka
oktan tinggi adalah....
A.
Kerosin
B.
Residu
C.
Solar
D.
Bensin
E.
Bitumen
3.
Fraksi minyak bumi
yang dihasilkan pada suhu 300-350 °C adalah ....
A. pelumas
B. bensin
C. metana
D. minyaktanah
E. nafta
4.
Berikut ini bukan termasuk fraksi
minyak bumi adalah ....
A. solar
B. bensin
C. miyak tanah
D. minyak atsiri
E. nafta
5.
Di alam ini, hasil
degradasi tumbuhan dan hewan merupakan campuran berbagai senyawa karbon, baik
alifatik maupun aromatik yang dapat membentuk ....
A. gas alam
B. minyak bumi
C. batubara
D. etana
E. metana
6.
Bensin merupakan
salah satu fraksi dari minyak bumi dengan kandungan senyawa ....
A. pentana dan metana
B. oktana dan heptana
C. butana dan propona
D. metana dan butana
E. propana dan butane
7.
Untuk menaikkan
bilangan oktan sebagai peningkatan kualitas bensin, biasanya bensin diberi zat
aditif. Berikut ini yang bukan
zat aditif peningkat bilangan oktan adalah ....
A. benzena
B. t-butil metil eter
C. tetra etil timbal
D. heptana
E. MTBE
8.
Melalui proses
pemecahan dan petrokimia dari minyak diesel dapat dibuat bahan-bahan yang dapat
digunakan sehari-hari. Berikut ini yang bukan produk petrokimia adalah
....
A. pelarut
cat, glikol, plastik
B. gliserin,
detergen, karet sintetis
C. plastik,
serat sintetis, gliserin
D. detergen,
glikol, karet alam
E. pelarut
cat, plastik, gliserin
9.
Pembakaran bensin yang mengandung
zat aditif TEL akan menghasilkan bahan berbahaya, yaitu logam…..
A.
Co D.
Mn
B.
Cu E. Pb
C.
Fe
10. Komponen
penyusun minyak bumi dengan persentase tertinggi adalah…..
A. Hidrokarbon
jenuh
B. Hidrokarbon
tidak jenuh
C. Senyawa
belerang
D. Hidrokarbon
aromatis
E. Senyawa
Nitrogen
Tidak ada komentar:
Posting Komentar