Makalah KImia mengenai minyak bumi

MINYAK BUMI

A. Komposisi Minyak Bumi

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), 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. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses distilasi, yang kemudian, setelah diolah lagi, menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dll.Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawaan hidrogen dan karbon.

Empat alkana teringan- CH₄ (metana), C₂H₆ (etana), C₃H₈ (propana), dan C₄H₁₀ (butana) - semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6 °C, -88.6 °C, -42 °C, dan -0.5 °C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F).

Rantai dalam wilayah C_5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C₆H₁₄ sampai C₁₂H₂₆ dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C₁₀

Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaseline®) berada di antara C₁₆ sampai ke C₂₀.Rantai di atas C₂₀ berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal.

Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius:

• minyak eter: 40 - 70 °C (digunakan sebagai pelarut)
• minyak ringan: 60 - 100 °C (bahan bakar mobil)
• minyak berat: 100 - 150 °C (bahan bakar mobil)
• minyak tanah ringan: 120 - 150 °C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)
• kerosene: 150 - 250 °C (bahan bakar mesin jet)
• minyak gas: 250 - 350 °C (minyak diesel/pemanas)
• minyak pelumas: > 300 °C (minyak mesin)
• sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu

Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam lingkungan ilmiah.

Minyak bumi terdiri atas bermacam-macam senyawa yaitu, seperti berikut ini:

Unsur	Minyak Mentah	Aspal	Gas Bumi
Karbon (C) Hidrogen (H) Belerang (S) Nitrogen (N) Oksigen (O)	82-85 11-14 0,0-5,5 0,1-4 0,1-4,5	80-85 8,5-11 2-8 0-2 -	65-80 1-25 0-0,2 1-15 -

Minyak mentah ( crude oil ) sebagian besar tersusun dari senyawa-senyawa hidrokarbon jenuh (alkana). Adapun hidrokarbon tak jenuh (alkena, alkuna dan alkadiena) sangat sedikit dkandung oleh minyak bumi, sebab mudah mengalami adisi menjadi alkana.

Oleh karena minyak bumi berasl dari fosil organisme, mak minyak bumi mengandung senyawa-senyawa belerang (0,1 sampai 7%), nitrogen (0,01 sampai 0,9%), oksigen (0,6-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sanagt kecil. Minyak mentah dipisahkan menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses destilasi (penyulingan).

Pemisahan minyak mentah ke dalam komponen-komponen murni (senyawa tunggal) tidak mungkin dilakukan dan juga tidak prakstis sebab terlalu banyak senyawa yang ada dalam minyak tersebut dan senyawa hidrokarbon memiliki isomer-isomer dengan titik didih yang berdekatan. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilasi minyak bumi adalah campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu. Misalnya fraksi minyak tanah (kerosin) tersusun dari campuran senyawa-senyawa yang mendidih antar 180 ⁰ C-250 ⁰ C. Proses destilasi dikerjakan dengan menggunakan kolom atau menara destilasi.

Proses pertama dalam pemrosesan minyak bumi adalah fraksionasi dari minyak mentah dengan menggunakan proses destilasi bertingkat, adapun hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut:

Sisa :

1. Minyak bisa menguap : minyak-minyak pelumas, lilin, parafin, dan vaselin.
2. Bahan yang tidak bisa menguap : aspal dan arang minyak bumi

Kegunaan Minyak Bumi berdasarkan fraksinya adalah sebagai berikut:

Fraksi	Jumlah Atom C	Titik didih (°C)	Kegunaan
Gas	1-4	< 20	Sebagai bahan bakar elpigi (LPG- Liquefied Petroleum Gas) dan bahan baku untuk sintesis senyawa organic
Bensin (gasoline)	5-6	40-180	Bahan bakar kendaraan bermotor
Nafta (bensin Berat)	6-12	70-180	Fraksi nafta di peroleh dari fraksi bensin. Nafta digunakan untuk sintesis senyawa organic lainnya yang digunakan untuk pembuatan plastic, karet, sintetik detergen , obat, cat, bahan pakaian, dan kosmetik
Kerosin	11-13	180-250	Digunakan sebagai bahan bakar pesawat udara dan bahan bakar kompor paraffin
Minyak solar dan diesel	12-18	250-300	Digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel; minyak solar untuk kendaraan mesin diesel bertenaga tinggi, sedangkan minyak diesel untuk rotasi sedang/rendah, disamping sebagai bahan bakar tungku di industry
Minyak Pelumas	18-22	300-350	Digunakan sebagai minyak pelumas. Hal ini disebabkan dengan kekentalan yang cukup besar. Fraksi ini juga digunakan untuk pembuatan semir dan kosmetika
Lilin	20-30	>350	Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan bahan pengkilap, serta semir sepatu
Minyak bakar	>35	>350	Bahan bakar di kapal, industry pemanasan, dan pembangkit listrik.
Batumen	>45	>350	Material aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga digunakan sebagai isolasi listrik, dan pengedap suara pada dinding.

      -Dampak terhadap lingkungan

Dampak lingkungan yang ditimbulkan oleh sistem transportasi yang tidak "sustainable" dapat dibagi dalam 2 kelompok besar yaitu dampak terhadap lingkungan udara dan dampak terhadap lingkungan air.

Kualitas udara perkotaan sangat menurun akibat tingginya aktivitas transportasi. Dampak yang timbul meliputi meningkatnya konsentrasi pencemar konservatif yang meliputi: · Karbon monoksida (CO) · Oksida sulfur (SOx) · Oksida nitrogen (NOx) · Hidrokarbon (HC) · Timbal (Pb) · Ozon perkotaan (O3) · Partikulat (debu) Perubahan kualitas udara perkotaan telah diamati secara menerus di beberapa kota baik oleh Bapedalda maupun oleh BMG.

Secara tidak langsung, kegiatan transportasi akan memberikan dampak terhadap lingkungan air terutama melalui air buangan dari jalan raya. Air yang terbuang dari jalan raya, terutama terbawa oleh air hujan, akan mengandung bocoran bahan bakar dan juga larutan dari pencemar udara yang tercampur dengan air tersebut.

      -Dampak terhadap kesehatan

Dampak terhadap kesehatan merupakan dampak lanjutan dari dampak terhadap lingkungan udara. Tingginya kadar timbal dalam udara perkotaan telah mengakibatkan tingginya kadar timbal dalam darah.

      -Dampak terhadap ekonomi

Dampak terhadap ekonomi lebih banyak merupakan dampak turunan terutama dari adanya dampak terhadap kesehatan. Dampak terhadap ekonomi akan semakin bertambah dengan terjadinya kemacetan dan tingginya waktu yang dihabiskan dalam perjalanan sehari-hari. Akibat dari tingginya kemacetan dan waktu yang dihabiskan di perjalanan, maka waktu kerja semakin menurun dan akibatnya produktivitas juga berkurang.

Polusi Udara Akibat Pembakaran Bahan Bakar Fosil

1. Sumber Bahan Pencemaran
a. Pembakaran Tidak Sempurna

Menghasilkan asap yang mengandung gas karbon monoksida (CO), partikel karbon (jelaga), dan sisa bahan bakar (hidroksida).

b. Pengotor dalam Bahan Bakar

Bahan bakar fosil mengandung sedikit belerang yang akan menghasilkan oksida belerang (SO2 atau SO3).

c. Bahan Aditif (Tambahan) dalam Bahan Bakar

Bensin yang ditambahi tetraethyllead (TEL) yang punya rumus molekul Pb(C2H5)4 akan menghasilkan partikel timah hitam berupa PbBr2.


2. Asap Buang Kendaraan Bermotor

a. Gas Karbon Dioksida (CO2)

Sebenarnya, gas karbon dioksida tidak berbahaya. Tetapi, gas karbon dioksida tergolong gas rumah kaca, sehingga peningkatan kadar gas karbon dioksida di udara dapat mengakibatkan peningkatan suhu permukaan bumi yang disebut pemanasan global.

b. Gas Karbon Monoksida (CO)

Gas karbon monoksida tidak berwarna dan berbau, sehingga kehadirannya tidak diketahui. Gas karbon monoksida bersifat racun, dapat menimbulkan rasa sakit pada mata, saluran pernapasan, dan paru-paru. Bila masuk ke dalam darah melalui pernapasan, gas karbon monoksida bereaksi dengan hemoglobin darah, membentuk karboksihemoglobin (COHb).

CO + Hb → COHbHemoglobin seharusnya bereaksi dengan oksigen menjadi oksihemoglobin (O2Hb) dan dibawa ke sel-sel jaringan tubuh yang memerlukan.

O2 + Hb → O2Hb

Namun, afinitas gas karbon monoksida terhadap hemoglobin sekitar 300 kali lebih besar daripada oksigen. Bahkan hemoglobin yang telah mengikat oksigen dapat diserang oleh gas karbon monoksida.

CO + O2Hb → COHb + O2

Jadi, gas karbon monoksida menghalangi fungsi vital hemoglobin untuk membawa oksigen bagi tubuh.Cara mencegah peningkatan gas karbon monoksida di udara adalah dengan mengurangi penggunaan kendaraan bermotor dan pemasangan pengubah katalitik pada knalpot.

c. Oksida Belerang (SO2 dan SO3)

Belerang dioksida yang terhisap pernapasan bereaksi dengan air di dalam saluran pernapasan, membentuk asam sulfit yang dapat merusak jaringan dan menimbulkan rasa sakit. Bila SO3 terhisap, yang terbentuk adalah asam sulfat (lebih berbahaya). Oksida belerang dapat larut dalam air hujan dan menyebabkan terjadi hujan asam.

d. Oksida Nitrogen (NO dan NO2)

Campuran NO dan NO2 sebagai pencemar udara biasa ditandai dengan lambang NOx. Ambang batas NOx di udara adalah 0,05 ppm. NOx di udara tidak beracun (secara langsung) pada manusia, tetapi NOx ini bereaksi dengan bahan-bahan pencemar lain dan menimbulkan fenomena asbut (asap-kabut). Asbut menyebabkan berkurangnya daya pandang, iritasi pada mata dan saluran pernapasan, menjadikan tanaman layu, dan menurunkan kualitas materi.

e. Partikel Timah Hitam

Senyawa timbel dari udara dapat mengendap pada tanaman sehingga bahan makanan terkontaminasi. Keracunan timbel yang ringan dapat menyebabkan gejala keracunan timbel, seperti sakit kepala, mudah teriritasi, mudah lelah, dan depresi. Keracunan yang lebih hebat menyebabkan kerusakan otak, ginjal, dan hati.


3. Pengubah Katalitik

Salah satu cara untuk mengurangi bahan pencemar yang berasal dari asap kendaraan bermotor adalah memasang pengubah katalitik pada knalpot kendaraan. Pengubah katalitik berupa silinder dari baja tahan karat yang berisi suatu struktur berbentuk sarang lebah yang dilapisi katalis (biasanya platina). Pada separuh bagian pertama dari pengubah katalitik, karbon monoksida bereaksi dengan nitrogen monoksida membentuk karbon dioksida dan gas nitrogen. katalis 2CO(g) + 2NO(g) → 2CO2(g) + N2(g) gas-gas racun gas tak beracun.

Pada bagian berikutnya, hidrokarbon dan karbon monoksida (jika masih ada) dioksidasi membentuk karbon dioksida dan uap air.

Pengubah katalitik hanya dapat berfungsi jika kendaraan menggunakan bensin tanpa timbel.


4. Efek Rumah Kaca

Berbagai gas dalam atmosfer, seperti karbon dioksida, uap air, metana, dan senyawa keluarga CFC, berlaku seperti kaca yang melewatkan sinar tampak dan ultraviolet tetapi menahan radiasi inframerah. Oleh karena itu, sebagian besar dari sinar matahari dapat mencapai permukaan bumi dan menghangatkan atmosfer dan permukaan bumi. Tetapi radiasi panas yang dipancarkan permukaan bumi akan terperangkap karena diserap oleh gas-gas rumah kaca.

Efek rumah kaca berfungsi sebagai selimut yang menjaga suhu permukaan bumi rata-rata 15˚C. Tanpa karbon dioksida dan uap air di atmosfer, suhu rata-rata permukaan bumi diperkirakan sekitar –25˚C. Jadi, jelaslah bahwa efek rumah kaca sangat penting dalam menentukan kehidupan di bumi. Akan tetapi, peningkatan kadar dari gas-gas rumah kaca dapat menyebabkan suhu permukaan bumi menjadi terlalu tinggi sehingga dapat mneyebabkan berbagai macam kerugian.

5. Hujan Asam

Air hujan biasanya sedikit bersifat asam (pH sekitar 5,7). Hal itu terjadi karena air hujan tersebut melarutkan gas karbon dioksida yang terdapat dalam udara, membentuk asam karbonat.
CO2(g) + H2O(l) → H2CO3(aq)
asam karbonat

Air hujan dengan pH kurang dari 5,7 disebut hujan asam.

a. Penyebab Hujan Asam
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
asam sulfit
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)
asam sulfat
2NO2(g) + H2O(l) → HNO2(aq) + HNO3(aq)
asam nitrit asam nitrat

b. Masalah yang Ditimbulkan Hujan Asam
- Kerusakan Hutan
- Kematian Biota Air
- Kerusakan Bangunan
Bahan bangunan sedikit-banyak mengandung kalsuim karbonat. Kalsium karbonat larut dalam asam, maka dapat bereaksi.
CaCO3(s) + 2HNO3(aq) → Ca(NO3)2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

c. Cara Menangani Hujan Asam
- Menetralkan asam
- Mengurangi emisi SO2
- Mengurangi emisi oksida nitrogen

by: Brigita K. A.