Modul Pembelajaran Kimia Berbasis Contextual Teaching Learning (CTL) Terintegrasi Konteks Kejuruan Teknik Kendaraan Ringan Materi Minyak Bumi Penulis Maulida Akmala Nisa Pembimbing I Ratih Rizqi Nirwana, S.Si, M.Pd Pembimbing II Muhammad Zammi, M.Pd Validator I Ulfa Lutfianasari, M.Pd Validator II Apriliana Drastisianti, M.Pd
MINYAK BUMI KELAS X SMK KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan modul ini dengan baik. Sholawat beserta salam semoga tercurah limpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, semoga kelak kita mendapat syafaatnya di hari kiamat nanti. Modul pembelajaran kimia berbasis Contextual Teaching Learning (CTL) adalah modul pembelajaran untuk menolong para peserta didik melihat makna di dalam materi akademik yang mereka pelajari dengan cara menghubungkan subyek-subyek akademik dengan konteks dalam kehidupan keseharian mereka untuk menemukan makna. Modul ini juga mengintegrasikan kimia materi minyak bumi dengan jurusan teknik kendaraan ringan. Yang berguna untuk mempermudah peserta didik memahami hubungan kimia dengan jurusan yang mereka ambil. Modul ini menyajikan apersepsi, materi, latihan soal, info kimia dan praktikum yang didukung dengan adanya video dan artikel dalam bentuk kode link internet. Penyusunan modul ini disesuaikan dengan kompetensi inti (KI) dan kompetensi dasar (KD) kurikulum 2013. Harapannya dengan adanya modul ini peserta didik mampu mencapai kompetensi yang ditentukan dengan pencapaian yang maksimal. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu menyusun modul ini. Kritik dan saran sangat kami butuhkan untuk menyempurnakan modul ini. Akhir kata, Semoga modul ini dapat memberikan manfaatnya bagi penggunanya. Semarang, Januari 2020 Penulis 2
Minyak Bumi Kelas X SMK DAFTAR ISI KATA PENGANTAR........................................................................................................ 2 DAFTAR ISI .................................................................................................................... 3 DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... 5 DAFTAR TABEL.............................................................................................................. 6 TEKNIS PENGGUNAAN MODUL .................................................................................... 7 KOMPETENSI INTI ......................................................................................................... 8 KOMPETENSI DASAR .................................................................................................... 9 TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................................ 10 KARAKTER YANG DIHARAPKAN .................................................................................. 11 KARAKTERISTIK MODUL ............................................................................................. 12 PETA KONSEP.............................................................................................................. 15 MINYAK BUMI ........................................................................................................ 16 A. PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI..................................................... 19 B. KOMPONEN MINYAK BUMI........................................................................ 21 C. PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI ...................................................... 24 KEGUNAAN MINYAK BUMI..................................................................................... 28 A. KEGUNAAN MINYAK BUMI......................................................................... 29 DAMPAK MINYAK BUMI DAN CARA MENGATASINYA ........................................... 45 A. DAMPAK PEMBAKARAN MINYAK BUMI BAGI KEHIDUPAN....................... 46 B. CARA PENANGGULANGAN YANG DITIMBULKAN DARI DAMPAK PEMBAKARAN MINYAK BUMI ............................................................................ 49 RINGKASAN MATERI................................................................................................... 53 KOLOM REFLEKSI ........................................................................................................ 55 PENILAIAN NYATA ...................................................................................................... 56 A. ASPEK AFEKTIF............................................................................................ 56 3
MINYAK BUMI KELAS X SMK B. ASPEK PSIKOMOTORIK ............................................................................... 58 C. ASPEK KOGNITIF ......................................................................................... 60 GLOSARIUM................................................................................................................ 61 CATATAN .................................................................................................................... 61 DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................... 61 TENTANG PENULIS ..................................................................................................... 61 4
Minyak Bumi Kelas X SMK DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Kendaraan bermotor.............................................................................. 17 Gambar 2. Proses pembentukan minyak bumi dan gas alam ............................... 19 Gambar 3. Anjungan pengeboran minyak lepas pantai......................................... 20 Gambar 4. Info kimia - Edwin L. Drake ................................................................... 21 Gambar 5. Aromatik.................................................................................................. 22 Gambar 6. Destilasi bertingkat ................................................................................ 25 Gambar 7. Info kimia - Fracking Hydraulic Fracturing.......................................... 26 Gambar 8. Gas elpiji .................................................................................................. 31 Gambar 9. Jurnal penelitian LPG ............................................................................. 31 Gambar 10. Bensin.................................................................................................... 32 Gambar 11. Produk turunan nafta........................................................................... 37 Gambar 12. Kerosin .................................................................................................. 37 Gambar 13. Info kimia - Minyak goreng untuk pelumas rantai ............................ 40 Gambar 14. Catalytic Converter ............................................................................... 50 Gambar 15. Info Kimia – Sampah Plastik................................................................ 51 Gambar 16. Jurnal oli bekas sebagai bahan bakar ................................................. 36 5
MINYAK BUMI KELAS X SMK DAFTAR TABEL Tabel 1. Fraksi minyak bumi dan kegunaannya..................................................... 30 Tabel 2. Gas-gas asap kendaraan bermotor............................................................ 47 Tabel 3. Hasil pengamatan bensin........................................................................... 34 Tabel 4. Refleksi ........................................................................................................ 55 Tabel 5. Aspek Afektif............................................................................................... 56 Tabel 6. Aspek Psikomotor ...................................................................................... 58 6
Minyak Bumi Kelas X SMK TEKNIS PENGGUNAAN MODUL Modul ini dirancang untuk mempermudah peserta didik melaksanakan pembelajaran secara mandiri. Modul ini juga memuat materi minyak bumi yang terintegrasi konteks kejuruan teknik kendaraan ringan. Petunjuk penggunaan modul dapat membantu sebagai pemandu peserta didik untuk memahami seluruh isi dari modul. Berikut beberapa petunjuk penggunaan modul yang harus diperhatikan oleh peserta didik. 1. Bacalah setiap materi inti dan konten pendukung lainnya yang tersedia di dalam modul seperti apersepsi, info kimia dan materi 2. Kerjakan setiap yang diintruksikan dalam modul ini, seperti konstruktivisme, inkuiri, bertanya, masyarakat belajar, pemodelan, refleksi dan penilaian nyata. Tujuannya untuk mengukur kemampuan kognitif (pengetahuan) dan psikomotorik (ketrampilan) peserta didik setelah mempelajari materi, kerjakan soal latihan dengan cermat dan tepat sesuai dengan kemampuan kalian masing-masing. 3. Di bagian akhir modul terdapat matriks intergrasi kimia dengan jurusan teknik kendaraan ringan. Dengan demikian diharapkan agar konten kimia dapat masuk dalam bidang teknik kendaraan ringan. 4. Agar lebih mudah memahami konten dalam modul ini, perhatikan juga karakteristik modul. 5. Konsultasikan segala kesulitan yang peserta didik hadapi dalam kegiatan pembelajaran maupun dalam menggunakan modul ini dengan guru mata pelajaran dan jangan malu bertanya kepada teman atau guru jika menemukan hal-hal yang belum dipahami dalam modul. 7
MINYAK BUMI KELAS X SMK KOMPETENSI INTI KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 : Memahami, memerapkan menganalisis dan mengevaluasi tentang pengetahuan faktual, konseptual, operasional dasar dan metakognitif sesuai dengan bidang dan lingkup kajian/ kerja Kimia pada tingkat teknis, spesifik, detil, dan kompleks, berkenaan dengan ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam konteks pengembangan potensi diri sebagai bagian dari keluarga, sekolah, dunia kerja, warga masyarakat nasional, regional, dan internasional. KI 4 : Melaksanakan tugas spesifik dengan menggunakan alat, informasi dan prosedur kerja yang lazim dilakukan serta memecahakan masalah sesuai dengan bidang kajian kimia teknologi rekayasa. Menampilkan kinerja dibawah bimbingan dengan mutu dan kuantitas yangterukur sesuai dengan standar kompetensi kerja. Menunjukkan ketrampilan menalar, mengolah dan menyaji secara efektif, kreatif, produktif, kritis, mandiri, kolaboratif, komunikatif dan solutif dalam ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah, serta mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung. Menunjukkan ketrampilan pempersepsi, kesiapan, meniru, mebiasakan, gerak mahir, menjadikan gerak alami dalam ranah konkret, terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah, serta mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan langsung. 8
Minyak Bumi Kelas X SMK KOMPETENSI DASAR Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi 3.10 Menganalisis proses teknik 1. Menjelaskan proses 2. pemisahan fraksi fraksi 3. pembentukan minyak bumi minyak bumi serta Menjelaskan komponen utama 4. kegunaannya. penyusun minyak bumi 4.10 Mempresentasikan proses Menyebutkan dan menjelaskan teknik pemisahan fraksi-fraksi teknik-teknik pemisahan minyak bumi serta minyak bumi kegunaannya. Menyebutkan fraksi-fraksi minyak bumi secara runtut berdasarkan kenaikan titik 5. didih 6. Mendeskripsikan kegunaan minyak bumi dalam kehidupan sehari-hari Menghubungkan dan menjelaskan kegunaan minyak bumi dengan jurusan teknik kendaraan ringan 7. Menyebutkan dampak penggunaan bahan bakar terhadap lingkungan dan kesehatan manusia 8. Menyebutkan cara penanggulangan yang ditimbulkan dari dampak penggunaan bahan bakar. 9
MINYAK BUMI KELAS X SMK TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Peserta didik mampu menguraikan teori pembentukan minyak bumi. 2. Peserta didik mampu menyebutkan dan menjelaskan teknik-teknik pemisahan minyak bumi. 3. Peserta didik mampu menjelaskan proses pembentukan minyak bumi 4. Peserta didik mampu menyebutkan fraksi-fraksi minyak bumi secara runtut berdasarkan kenaikan titik didih. 5. Peserta didik mampu menjelaskan komponen-komponen utama penyusun minyak bumi. 6. Peserta didik mampu membedakan kualitas bensin berdasarkan bilangan oktan. 7. Peserta didik mampu mendeskripsikan kegunaan minyak bumi dalam kehidupan sehari-hari 8. Peserta didik mampu menyebutkan dampak penggunaan bahan bakar terhadap lingkungan dan kesehatan manusia 9. Peserta didik mampu menyebutkan cara penanggulangan yang ditimbulkan dari dapak penggunaan bahan bakar. 10. Peserta didik mampu mendeskripsikan dan mempresentasikan proses teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya 10
Minyak Bumi Kelas X SMK KARAKTER YANG DIHARAPKAN 1. Memiliki sikap disiplin dalam melaksanakan pembelajaran. 2. Memiliki rasa ingin tahu dalam mempelajari materi minyak bumi. 3. Memiliki sikap kerja sama dalam melaksanakan tugas kelompok. 4. Memiliki kemauan berkolaborasi dengan teman dalam melaksanakan tugas kelompok. 5. Memiliki sikap toleransi sesama teman selama kegiatan diskusi berlangsung. 6. Berperilaku jujur dalam melaporkan hasil sesuai data percobaan yang dilakukan. 7. Memiliki rasa percaya diri selama pembelajaran. 8. Memiliki kreatifitas dalam menjawab pertanyaan yang berhubungan dengan kehidupan sehari-hari. 11
MINYAK BUMI KELAS X SMK KARAKTERISTIK MODUL Bagian paling awal yang harus anda perhatikan dengan cermat sebelum mempelajari isi buku : judul bab, apersepsi sub bab dan tujuan pembelajaran. Info kimia Apersepsi sebagai pembangkit sebagai motivasi dan minat siswa informasi dengan materi yang akan tambahan dipelajari. yang perlu diketahui oleh siswa. Tokoh merupakan orang-orang yang dapat memberikan inspirasi dan motivasi untuk meningkatkan kemampuan dan pengetahuan dalam mengembangkan ilmu. 12
Minyak Bumi Kelas X SMK Pertanyaan yang berkaitan dengan materi yang akan dibahas untuk membangun pengetahuan baru Pencarian dan penemuan konsep-konsep yang benar melalui kegiatan eksperimen Refleksi untuk menggali informasi yang belum diketahui peserta didik Penyajian suatu data sebagai tahap pembentukan konsep yang dikerjakan secara berkelompok Suatu pertanyaan yang Peragaan suatu hal yang digunaka untuk pengayaan atau berkaitan dengan materi revisi dari apa yang telah sebagai contoh yang dapat dipelajari sebelumnya. ditiru peserta didik 13
MINYAK BUMI KELAS X SMK Link internet sebagai sumber informasi Berisi tulisan kalimat memotivasi peserta didik Berisi rangkuman materi Berisi penilaian untuk minyak bumi yang terdapat mengatahui perkembangan didalam modul. belajar peserta didik. Untuk memudahkan peserta didik memahami istilah istilah penting yang ada di dalam materi. 14
Minyak Bumi Kelas X SMK Minyak Bumi PETA KONSEP Proses Pembentukan Komponen Penyusun Proses Pengolahan Minyak Bumi Kegunaan Minyak Gas Bumi Bensin Nafta Solar Kerosin Minyak Pelumas Aspal dan Kokas Vaselin dan Lilin Dampak dan Cara Dampak Penanggulangan Penggunaan Cara Penanggulangan Kata Kunci Gasolin Alifatik Bensin Alisiklik Kerosin Aromatik Solar Destilasi Pelumas Fraksi-fraksi Residu 15
MINYAK BUMI KELAS X SMK MINYAK BUMI 16
Minyak Bumi Kelas X SMK APERSEPSI Pada materi sebelumnya kita telah membahas tentang hidrokarbon. Apakah kalian tahu banyak sekali kegunaan dari turunan senyawa atom karbon? Coba sebutkan senyawa hidrokarbon yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari? Gambar 1. Kendaraan bermotor Sumber : indonesiainside.id Tahukah kalian dari mana asal bahan bakar yang dipakai untuk kendaraan tersebut? Ternyata sumber energi utama yang digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor berasal dari minyak bumi. Minyak bumi merupakan sumber utama dari senyawa hidrokarbon. Minyak bumi berasal dari peruraian senyawa-senyawa organik yang berasal dari jasad organisme kecil yang hidup di laut jutaan tahun yang lalu. Proses peruraian berlangsung lambat di bawah suhu dan tekanan tinggi, dan menghasilkan campuran hidrokarbon yang kompleks. Hasil pengolahan minyak bumi sebagian besar dimanfaatkan untuk bahan bakar, seperti bensin, plastik, minyak tanah, aspal, LPG, dsb. Untuk mengetahui senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari maka pada hari ini kita akan belajar mengenai minyak bumi. Dari hasil belajar ini kita akan tahu bagaimana proses pembentukan minyak bumi yang awalnya hanya berupa cairan hitam seperti lumpur dan kegunaan dari minyak bumi tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Kita juga akan tahu tentang bahan bakar bensin. 17
MINYAK BUMI KELAS X SMK Minyak bumi yang masih mentah memang tidak dapat digunakan secara langsung. Proses pengolahan minyak bumi melalui beberapa macam tingkatan, seperti proses distilasi hingga didapatkan beberapa komponen minyak bumi yang lebih ringan. Hasil dari distilasi ini adalah minyak bumi yang dapat digunakan sebagai bahan bakar seperti bensin, solar dan minyak tanah. Selain itu diolah menjadi bahan berbagai bahan kimia yang bermanfaat seperti aspal, lilin, oli dan kerosin. Berdasarkan pemaparan di atas kalian tentu sudah tahu, ternyata minyak bumi banyak memiliki manfaat serta sangat dekat dengan kehidupan dan lingkungan sekitar kita. Masih banyak lagi manfaat dari minyak bumi yang mungkin belum kalian ketahui. Oleh karena itu, sangat penting untuk mempelajari materi minyak bumi. KONSTRUKTIVISME Setelah mengetahui contoh-contoh kasus mengenai minyak bumi di atas, tulislah apa saja yang berkaitan dengan minyak bumi sesuai dengan informasi yang kalian dapatkan! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Darimana asal bahan bakar yang dipakai untuk kendaraan dan menggerakkan mesin diesel? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Buatlah kesimpulan apa itu minyak bumi? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 18
Minyak Bumi Kelas X SMK 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 bahan bakar fosil. Proses peruraian berlangsung lambat di bawah suhu dan tekanan tinggi, dan menghasilkan campuran hidrokarbon yang kompleks. Campuran yang berada dalam fase cair dikenal sebagai minyak bumi. Sedangkan campuran yang berada dalam fase gas disebut gas alam. A. PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Sisa-sisa organisme tersebut mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik tersebut dan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Massa jenis (densitas) air lebih besar dibandingkan dengan minyak bumi dan gas alam sehingga minyak akan terdorong dan terapung. Minyak yang terapung ini akan mencari tempat yang lebih baik untuk berhenti dan akhirnya akan masuk ke dalam batuan sedimen yang berpori. Hal ini menjelaskan mengapa minyak bumi juga disebut petroleum. (Petro-leum dari bahasa Latin petrus artinya batu dan oleum artinya minyak). Untuk memperoleh minyak bumi atau petroleum ini, dilakukan pengeboran. Gambar 2. Proses pembentukan minyak bumi dan gas alam Sumber : socratic.org 19
MINYAK BUMI KELAS X SMK Proses Pembentukan Minyak Bumi Scan Kode QR disamping atau masukkan link berikut. https://youtu.be/OnT_qvOQd3E Para ahli menemukan lokasi minyak bumi dengan melihat petunjuk di permukaan bumi. Minyak bumi biasanya ditemukan di bawah permukaan yang berbentuk kubah. Lokasinya bisa di darat (yang dulunya lautan) atau di lepas pantai Kemudian melakukan survei seismik untuk menentukan struktur batuan di bawah permukaan tersebut. Selanjutnya, para ahli melakukan pengeboran kecil untuk menentukan ada tidaknya minyak. Jika ada, maka dilakukan beberapa pengeboran untuk memperkirakan apakah jumlah minyak bumi tersebut Gambar 3. Anjungan pengeboran minyak lepas pantai ekonomis untuk diambil atau Sumber : omc.proxsisgroup.com tidak. Pengeboran untuk mengambil minyak bumi dan gas alam di lepas pantai dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: Menanam jalur pipa di dasar laut dan memompa minyak (dan gas alam) ke daratan. Cara ini digunakan apabila jarak ladang minyak cukup dekat ke daratan. Membuat anjungan di mana minyak bumi (dan gas alam) selanjutnya dibawa oleh kapal tanker menuju daratan. Di darat, minyak bumi (dan gas alam) dibawa ke kilang minyak (refinery) untuk diolah. 20
Minyak Bumi Kelas X SMK Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini membutuhkan waktu yang sangat lama. Bahkan sepanjang umur kita pun belum cukup untuk membentuk minyak bumi dan gas alam. Para arkeolog memperkirakan bahwa minyak bumi sudah ditemukan dan digunakan sekitar 5000-6000 tahun sebelum masehi. Itulah sebabnya minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga dibutuhkan kebijaksanaan dalam eksplorasi dan pemakaiannya. Gambar 4. Info kimia - Edwin L. Drake BERTANYA Setelah mempelajari materi mengenai proses pembentukan minyak bumi di atas, coba tulislah pertanyaan mengenai materi yang belum kalian pahami atau yang ingin kalian ketahui lebih dalam! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ B. KOMPONEN MINYAK BUMI Minyak dan gas bumi terdiri dari senyawa kompleks yang unsur utamanya adalah karbon (C) dan unsur hidrogen (H). Secara sederhana senyawa ini dapat ditulis dengan rumus kimia CxHy sehingga sering disebut sebagai senyawa hidrokarbon. Komponen utama dari minyak bumi salah satunya adalah alkana. Alkana yang terdapat dalam minyak bumi diantaranya propana dan butana, keduanya dapat diekstrasi sebagai gas dan dijual sebagai gas minyak bumi yang dicairkan (liquerfied petroleum gas, LPG, elpiji). Etana yang biasanya dipisahkan untuk keperluan industri. 21
MINYAK BUMI KELAS X SMK Minyak bumi merupakan campuran yang kompleks dari hidrokarbon dan senyawa karbon lainnya. Minyak bumi merupakan produk perubahan secara alami dari zat-zat organik yang berasal dari sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang mengendap selama ribuan sampai jutaan tahun. Akibat dari pengaruh tekanan, temperatur, kehadiran senyawa logam dan mineral serta letak geologis selama proses perubahan tersebut, maka minyak bumi akan mempunyai komposisi yang berbeda di tempat yang berbeda. Minyak bumi memiliki campuran senyawa hidrokarbon sebanyak 50- 98% berat, sisanya terdiri atas zat-zat organik yang mengandung belerang, oksigen, dan nitrogen serta senyawa-senyawa anorganik seperti vanadium, nikel, natrium, besi, aluminium, kalsium, dan magnesium. Secara umum, komposisi minyak bumi terdiri dari Karbon (C) 84 – 87%, Hidrogen (H) 11 – 14%, Sulfur (S) 0 – 3%, Nitrogen (N) 0 – 1%, Oksigen (O) 0 – 2%. Disamping itu, dalam minyak bumi juga terdapat senyawa nonhidrokarbon dan senyawa logam lain yang terdapat dalam jumlah yang relatif sedikit dan terikat sebagai senyawa-senyawa organik. Berdasarkan kandungan senyawanya, minyak bumi dapat dibagi menjadi golongan hidrokarbon dan non-hidrokarbon serta senyawa-senyawa logam. a. Golongan Hidrokarbon Golongan hidrokarbon-hidrokarbon yang utama adalah parafin, olefin, naften, dan aromatik. Parafin adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh berantai lurus (alkana) dengan rumus molekul CnH2n+2. Contohnya adalah metana (CH4), etana (C2H6), n-butana (C4H10), isobutana (2-metil propana, C4H10), isopentana (2-metilbutana, C5H12), dan isooktana (2,2,4-trimetil pentana, C8H18). Naften adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang membentuk struktur cincin dengan rumus molekul CnH2n. Senyawa- senyawa kelompok naften yang banyak ditemukan adalah senyawa yang Gambar 5. Aromatik struktur cincinnya tersusun dari 5 atau Sumber : www.studiobelajar.com 6 atom karbon. Contohnya adalah 22
Minyak Bumi Kelas X SMK siklopentana (C5H10), metilsiklopentana (C6H12) dan sikloheksana (C6H12). Aromatik adalah hidrokarbon-hidrokarbon tak jenuh yang berintikan atom-atom karbon yang membentuk cincin benzen (C6H6). Contohnya benzen (C6H6), metilbenzen (C7H8), dan naftalena (C10H8). b. Golongan Non Hidrokarbon Selain senyawa-senyawa yang tersusun dari atom-atom karbon dan hidrogen, di dalam minyak bumi ditemukan juga senyawa non hidrokarbon seperti belerang, nitrogen, oksigen, vanadium, nikel dan natrium yang terikat pada rantai atau cincin hidrokarbon. Belerang Belerang terdapat dalam bentuk hidrogen sulfida (H2S), belerang bebas (S), merkaptan (RSH, dengan R=gugus alkil), sulfida (R-S-R’), disulfida (R-S-S-R’) dan tiofen (sulfida siklik). Nitrogen Kadar nitrogen dalam minyak bumi umumnya rendah, yaitu sekitar 0,1%-2%. Minyak yang mempunyai kadar belerang yang tinggi biasanya juga memiliki kadar nitrogen yang tinggi. Senyawa-senyawa nitrogen dibagi menjadi zat-zat yang bersifat basa seperti 3-metilpiridin (C6H7N) dan kuinolin (C9H7N) serta zat-zat yang tidak bersifat basa seperti pirol (C4H5N), indol (C8H7N) dan karbazol (C12H9N). Oksigen Oksigen biasanya terikat dalam gugus karboksilat dalam asam-asam naftenat (2,2,6trimetilsikloheksankarboksilat, C10H18O2) dan asam-asam lemak (alkanoat), gugus hidroksi fenolik dan gugus keton. Kadar oksigen dalam minyak bumi juga setara dengan senyawa nitrogen yaitu sekitar 0,1% sampai 2%. MASYARAKAT BELAJAR Unsur-unsur non hidrokarbon umumnya tidak dikehendaki berada di dalam produk-produk pengilangan minyak bumi, sehingga keberadaannya akan sangat mempengaruhi langkah-langkah pengolahan yang dilakukan terhadap suatu minyak bumi. Carilah dengan teman sebangkumu. Pengaruh apa yang ditimbulkan oleh senyawa-senyawa non hidrokarbon (belerang, nitrogen dan oksigen) tersebut ! ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... 23
MINYAK BUMI KELAS X SMK c. Senyawa Logam Selain senyawa hidrokarbon dan nonhidrokarbon di dalam minyak bumi juga terdapat senyawa logam walaupun jumlahnya relatif lebih sedikit dibandingkan dengan senyawa lainnya. Minyak bumi biasanya mengandung 0,01-0,04% senyawa logam. Kandungan logam yang paling tinggi biasanya vanadium, nikel, natrium. Vanadium dan nikel merupakan racun bagi katalis katalis pengolahan minyak bumi dan dapat menimbulkan masalah jika terbawa dalam produk hasil pengolahan. Logam-logam berat seperti vanadium, nikel dan tembaga di dalam minyak bumi umumnya terdapat sebagai senyawa kompleks parafin. Adapun logam garam anorganik yang larut dalam air, seperti garam klorida dan sulfat dari natrium, kalium, magnesium dan kalsium terdapat dalam minyak bumi dalam keadaan terdispersi. Dalam destilasi minyak bumi senyawa- senyawa ini cenderung berkumpul dalam fraksi minyak bumi. C. PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI Minyak bumi hasil pengeboran ini masih berwujud minyak mentah (crude oil) yang berwarna hitam pekat dan berbau kurang sedap. Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama alkana dan sebagian kecil alkena, alkuna, siklo-alkana, aromatik, dan senyawa anorganik. Minyak mentah belum bisa digunakan sebagai bahan bakar maupun keperluan lainnya sehingga perlu diolah terlebih dahulu. Minyak bumi mentah mengandung berbagai macam hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang menyusun minyak bumi memiliki aton C1 sampai C50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, teknik distilasi digunakan untuk memisahkan minyak bumi dari fraksi-fraksi penyusunnya berdasarkan perbedaan titik didih. Rangkaian proses distilasi pada minyak bumi adalah sebagai berikut. Proses Pengolahan Minyak Bumi Scan Kode QR disamping atau masukkan link berikut. https://youtu.be/Tr5RQLpwXYs 24
Minyak Bumi Kelas X SMK 1. Destilasi bertingkat (penyulingan) Destilasi bertingkat merupakan pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen penyusunnya. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan. Destilasi minyak bumi dilakukan untuk memisahkan fraksi-fraksi yang ada didalamnya. Fraksi yang dihasilkan memiliki sifat-sifat yang berbeda tergantung pada komposisi minyak mentah dan tergantung kepada tipe produk yang diinginkan. 2. Cracking Gambar 6. Destilasi bertingkat Sumber : surabaya.proxsisgroup.com Cracking adalah penguraian / pemecahan molekul senyawa hidrokarbon yang panjang menjadi molekul yang lebih pendek. Misalnya pengubahan solar menjadi bensin. 3. Reforming (isomerisasi) Reforming adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Reforming dilakukan dengan penggunaan katalis dan pemanasan. 4. Polimerisasi (Alkilasi) Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul yang lebih besar. Misalnya, penggabungan isobutena dengan isobutana menjadi isooktana yang merupakan bensin berkualitas tinggi. 25
MINYAK BUMI KELAS X SMK Gambar 7. Info kimia - Fracking Hydraulic Fracturing 5. Treating Treating adalah proses pemurnian fraksi minyak bumi dengan menghilangkan pengotornya berupa senyawa organik yang mengandung unsur S, N, O, air dan logam. Pengotor dipisahkan dengan cara : a. Copper sweetening, adalah proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak sedap. b. Acid treatment, adalah proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna. c. Desulfurizing, adalah proses penghilangan unsur belerang. 6. Blending Bleding adalah pencampuran atau penambahan zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan seperti TEL, MTBE, etanol, metanol. 26
Minyak Bumi Kelas X SMK REFLEKSI Setelah mempelajari materi proses pembentukan, komposisi dan proses pengolahan minyak bumi, menurut saya: Materi yang sudah saya kuasai adalah: Materi yang belum saya kuasai adalah: Solusi yang bisa saya lakukan : Materi : 27
MINYAK BUMI KELAS X SMK KEGUNAAN MINYAK BUMI 28
Minyak Bumi Kelas X SMK Adanya sumber daya energi yang dihasilkan oleh alam tak lain merupakan anugerah bagi kehidupan manusia. Tentu saja, sumber daya alam tersebut memberikan sejumlah manfaat yang dibutuhkan untuk aktivitas sehari-hari. Mulai dari produksi serta pengolahan makanan dan minuman, membangun tempat tinggal, membuat pakaian, hingga urusan telekomunikasi dan transportasi, sumber daya energi sangat dibutuhkan. Minyak dan gas bumi merupakan bahan industri kimia yang penting karena darinya diperoleh berbagai produk yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Bahan-bahan atau produk yang dibuat dari minyak dan gas bumi disebut petrokimia. KONSTRUKTIVISME Setelah mengetahui fraksinasi minyak bumi di atas, jelaskan mengapa minyak bumi diproses menggunakan pemisahan destilasi fraksinasi yang sehingga menghasilkan produk-produk minyak bumi! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Jelaskan alasan mengapa minyak bumi tergolong sumber energi yang tidak dapat diperbaharui! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Jika minyak bumi tidak dapat diperbaharui, apakah minyak bumi di dunia ini bisa habis? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ A. KEGUNAAN MINYAK BUMI Minyak dan gas bumi (gas alam) merupaan bahan industri kimia yang penting karena darinya diperoleh berbagai produk yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Bahan-bahan atau produk yang dibuat dari minyak dan gas bumi disebut petrokimia. Kegunaan fraksi-fraksi ini diperoleh dari minyak bumi terkait dengan sifat fisisnya seperti titik didih dan viskositas, dan juga sifat kimianya. 29
MINYAK BUMI KELAS X SMK Tabel 1. Fraksi minyak bumi dan kegunaannya Fraksi Jumlah Titik Kegunaan Gas atom C didih (oC) Bensin (Gasoline) C1–C4 <20 Sebagai bahan bakar elpiji (LPG- Nafta Liquefied Petroleum Gas) dan bahan Kerosin baku untuk sintesis senyawa organik. Minyak C5–C10 40-180 Bahan bakar kendaraan bermotor. solar dan Diesel C6-C10 70-180 Fraksi nafta diperoleh dari fraksi bensin. Nafta digunakan untuk sintesis Minyak C11-C14 180-250 senyawa organik lainnya yang pelumas C15-C17 250-300 digunakan untuk pembuatan plastik, Lilin karet sintetis, detergen, obat, cat, C18-C20 300-350 bahan pakaian dan kosmetik. Minyak >C20 >350 bakar >C20 >350 Digunakan sebagai bahan bakar Bitumen >C40 >350 pesawat udara dan bahan bakar kompor parafin. Digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel; minyak solar untuk kendaraan mesin diesel dengan rotasi tinggi, sedangkan minyak diesel untuk rotasi sedang/rendah, sebagai bahan bakar tungku di industri. Digunakan sebagai minyak pelumas. Hal ini terkait dengan kekentalan (viskositas) yang cukup besar. Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan bahan pengkilap serta semir sepatu. Bahan bakar di kapal, Industri pemanas, dan pembangkit listrik Materi aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga digunakan sebagai lapisan anti korosi, isolasi listrik dan pengedap suara pada lantai. 30
Minyak Bumi Kelas X SMK Contoh fraksi hasil dari destilasi minyak bumi sebagai berikut. 1) Elpiji (Liquified Petroleum Gas) Elpiji (Liquified Petroleum Gas) meruapakan hidrokarbon hasil dari pengolahan minyak bumi dengan komposisi utama berupa propana dan butana yang dicairkan dengan penekanan pada 70 psig dan pada suhu 37,7oC. Elpiji digunakan sebagai bahan bakar yang telah ditetapkan pemerintah sebagai bahan bakar rumah tangga sebagai subtitusi dari penggunaan Gambar 8. Gas elpiji minyak tanah (kerosin) sebelumnya. Sumber : spbu130.blogspot.com MASYARAKAT BELAJAR Untuk mengenal lebih dekat apa itu LPG, Scan kode QR atau masukkan link di bawah ini! Gambar 9. Jurnal penelitian LPG Sumber : www.vedcmalang.com Didapatkan dari apakah LPG itu? Apakah Sumber pembuatan LPG di bumi ini tidak akan habis jika digunakan terus-menerus? Sebagai peserta didik yang mencintai lingkungan, solusi apa yang kalian tawarkan? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 31
MINYAK BUMI KELAS X SMK 2) Bensin (Gasoline) Bensin merupakan hasil dari fraksinasi minyak bumi yang berupa campuran kompleks yang terutama terdiri dari senyawa- senyawa hidrokarbon, yang memiliki daerah titik didih sekitar 40-180oC dan digunakan sebagai bahan bakar motor. Bensin memiliki karakteristik yang berbeda-beda, di setiap negara memiliki standar untuk bensin Gambar 10. Bensin yang beredar dipasaran, misalnya Sumber : otomotif.tempo.co di Indonesia yang menetapkan bensin dengan standar bilangan oktan 88 (premium), 90 (pertalite), 92 (pertamax), dan 96 (pertamax plus). KONSTRUKTIVISME Setelah mengetahui jenis-jenis bensin di atas, tulislah apa saja yang berkaitan dengan jenis-jenis bensin sesuai dengan informasi yang kalian dapatkan! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Sebutkan keunggulan dari Pertamax dan Pertamax Plus dibandingkan Premium? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Oleh karena bensin hanya Gambar 11. Karburator terbakar dalam fase uap, maka bensin Sumber : pinterest.com harus diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder mesin kendaraan. Energi yang dihasilkan dari proses pembakaran bensin diubah menjadi gerak melalui tahapan sebagai berikut. 32
Minyak Bumi Kelas X SMK Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. Bensin dan Bilangan Oktan Scan Kode QR disamping atau masukkan link berikut. https://www.youtube.com/watch?v=xN02R MlX5XQ Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan nonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posis i yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar. Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus. Kualitas bensin ini dinyatakan oleh bilangan oktan. INKUIRI Uji Kualitas Pambakaran Bensin A. Tujuan Untuk mengetahui kualitas pembakaran bensin Rumusan masalah : .................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Hipotesis : ...................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. B. Alat dan Bahan 33
MINYAK BUMI KELAS X SMK -Krus porselen 3 buah -Pipet tetes 3 buah -Korek api kayu -Premium -Pertalite -Pertamax C. Cara Kerja 1. Masukkan dua tetes premium ke dalam krus porselen 2. Nyalakan korek api kayu dan bakar premium di dalam krus porselen 3. Catat warna nyala api, warna asap, dan jumlah asap yang dihasilkan 4. Ulangi langkah 1-3 pada pertalite dan pertamax D. Hasil pengamatan Tabel 2. Hasil pengamatan bensin Jumlah Asap Jenis Bensin Warna Nyala Api Warna Asap Premium Pertalite Pertamax Keterangan : Jumlah Asap ditentukan secara kualitatif (sedikit/banyak) Menguji Hipotesis : E. Pertanyaan 1. Berapakah angka oktan premium, pertalite dan pertamax Jawab: .....………………………………………………………………………………….................... 2. Berdasarkan jumlah angka oktannya, manakah jenis bensin yang kualitasnya paling baik? Jelaskan! Jawab: .....………………………………………………………………………………….................... 3. Jelaskan hubungan warna asap dan jumlah asap dengan kualitas bensin? Jawab: .....………………………………………………………………………………….................... 4. Berdasarkan hasil percobaan, manakan jenis bensin yang memiliki kualitas yang paling baik dan paling buruk jelaskan! Jawab: .....………………………………………………………………………………….................... Catatan: disarankan melakukan praktikum ini di luar ruangan ( tempat terbuka) Kesimpulan : .................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Adapun mutu bahan bakar bensin dikaitkan dengan jumlah ketukan 34
Minyak Bumi Kelas X SMK (knocking) (knocking) yang ditimbulkannya. Semakin sedikit ketukan semakin baik mutu bensin, dan semakin tinggi bilangan oktannya. Ketukan adalah suatu perilaku yang kurang baik dari bahan bakar, yaitu pembakaran terjadi terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Ketukan menyababkan mesin mengelitik, mengurangi efisiensi bahan bakar, dan dapat merusak mesin. Untuk menetukan bilangan oktan, ditetapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding, yaitu isooktana dan n-heptana. Kedua senyawa ini adalah dua diantara banyak macam senyawa yang terdapat dalam bensin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n -heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% n heptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan = (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70 Fraksi bensin dari hasil distilasi umumnya mempunyai bilangan oktan yang rendah yaitu sekitar ~70. Hal itu terjadi karena sebagian besar bensin dari hasil distilasi terdiri atas alkana rantai lurus. Untuk menaikkan nilai bilangan oktan tersebut, ada beberapa hal yang dapat dilakukan: Menambah sat anti ketukan atau Reforming. Reforming adalah suatu proses untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi rantai bercabang sehingga akan menaikkan bilangan oktan. Contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana. Karena secara umum, alkana rantai bercabang mampunyai bilangan oktan lebih tinggi dari pada isomer rantai lurusnya. 35
MINYAK BUMI KELAS X SMK Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin. Menambahkan aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa timbal (Pb). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether). PEMODELAN Pasti kalian yang memiliki kendaraan tentu sudah tidak asing dengan yang namanya pelumas atau oli. Karena bagaimana pun pelumas dan oli merupakan peranti yang digunakan untuk mereduksi gesekan yang dihasilkan oleh mekanisme mesin. Selain itu oli juga mampu meminimalisir suhu panas yang dihasilkan pada saat pembakaran Meskipun oli mampu mendinginkan pada dasarnya zat ini berasal dari minyak bumi yang bisa terbakar. Oleh karena itu sejumlah orang menggunakan oli bekas sebagai bahan bakar alternatif untuk menghemat biaya. Gambar 126. Jurnal oli bekas sebagai bahan bakar Sumber : www.irjet.net Bagaimana mutu bensin yang berasal dari oli bekas? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 3) Nafta Nafta merupakan hasil distilasi minyak bumi pada suhu antara 70 sampai 180oC. Nafta digunakan sebagai bahan baku industri petrokimia seperti plastik, karet sintetis, deterjen, obat, cat, serat sintetis, kosmetik, dan zat aditif bensin. 36
Minyak Bumi Kelas X SMK Gambar 13. Produk turunan nafta Sumber : starpartsmotor.com 4) Kerosin (minyak tanah) Kerosin (minyak tanah) merupakan produk hasil distilasi minyak bumi, campuran dengan rantai C12H26–C15H32 yang digunakan sebagai bahan bakar lampu penerangan dan bahan bakar kompor dalam rumah tangga. Kerosin terdiri dari campuran senyawa parafin, naften, serta aromatik dan sedikit senyawa belerang. Kandungan senyawa belerang H2S misalnya mengakibatkan bau yang menyengat ketika kerosin dibakar. Minyak Gambar 14. Kerosin bumi biasanya mengandung 5-25% kerosin, Sumber : www.kaskus.co.id Sifat-sifat yang harus dimiliki minyak tanah adalah : titik nyala titik asap, kekentalan, kadar belerang, sifat pembakaran serta bau dan warna yang khas. BERTANYA Setelah mempelajari materi mengenai dampak pembakaran minyak bumi diatas, coba tulislah pertanyaan mengenai materi yang belum kalian pahami atau yang ingin kalian ketahui lebih dalam! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 5) Solar (minyak diesel) Solar merupakan bahan bakar minyak hasil pengolahan minyak bumi yang dikhususkan sebagai bahan bakar mesin diesel kendaraan bermotor dan terdiri dari ratusan rantai hidrokarbon yang berbeda, dengan rentang atom karbon pada 12 hingga 18 dengan titik didih diantara 260oC hingga 315oC. Bahan bakar mesin diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon dan senyawa nonhidrokarbon. Senyawa hidrokarbon yang dapat ditentukan dalam bahan bakar diesel antara lain parafin, naften, olefin dan aromatik. Adapun untuk senyawa nonhidrokarbon terdiri dari senyawa yang mengandung unsur nonlogam, yaitu S, N, O, dan unsur logam seperti vanadium, nikel, dan besi. 37
MINYAK BUMI KELAS X SMK Bahan bakar solar atau minyak solar adalah bahan bakar yang digunakan untuk mesin diesel putaran tinggi di atas 1000 rpm (rotation per minute). Bahan bakar solar disebut juga High Speed Diesel (HSD) atau Automotif Diesel Oil(ADO). Mutu minyak solar yang baik adalah bahwa minyak solar harus memenuhi batasan sifat-sifat yang tercantum pada spesifikasi dalam segala cuaca. Secara umum minyak solar adalah mudah teratomisasi menjadi butiran-butiran halus, sehingga dapat segera menyala dan terbakar dengan sempurna sesuai dengan kondisi dalam ruang bakar. INKUIRI Pembuatan biodiesel dari minyak jelantah A. Tujuan Untuk mengetahui cara pembuatan biodiesel yang efisien menggunakan barang yang sudah tak terpakai dengan mengkolaborasikan antara minyak jelantah dan methanol Rumusan masalah : .................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Hipotesis : ...................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. B. Alat dan Bahan a. Alat Gelas kimia Sendok pengaduk Masker Sarung tangan karet b. Bahan Minyak Jelantah 250 ml Methanol 62,5 ml NaOH padat 1 gram C. Cara Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam percobaan 2. Gunakanlah masker bila perlu, agar reaksi kimia yang akan terjadi tidak sampai terhirup. 3. Masukkan methanol 62,5 ml ke dalam gelas kimia atau tabung pencampur. 38
Minyak Bumi Kelas X SMK 4. Tambahkan NaOH padat sebanyak 1 gram ke dalam gelas kimia yang sudah terisi dengan Methanol. 5. Hati-hati dalam memberi NaOH, karna reaksi yang terjadi antara methanol dan NaOH membuat gelas kimia menjadi sedikit lebih hangat. 6. Lalu aduklah hingga merata. 7. Tunggu hingga kurang lebih 5 menit atau hingga campuran berhenti bereaksi. 8. Masukkan minyak jelantah sebanyak 250 ml ke dalam campuran NaOH dan methanol. 9. Lalu biarkan ia bereaksi menghasilkan biodiesel, tunggu hingga kurang lebih 30 menit. 10. Nantinya akan ada 2 lapisan, lapisan pertama berwarna coklat gelap, lapisan kedua berwarna kuning bening, bagian ini lah yang bisa di gunakan sebagai bahan bakar setingkat solar untuk mesin diesel, bersifat organik dan dapat di urai oleh mikrobiologi. D. Hasil pengamatan ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Menguji Hipotesis : E. Pertanyaan 1. Apakah biodiesel ini cukup efektif untuk dipilih sebagai alternatif pengganti solar? Jawab: .....………………………………………………………………………………….................... 2. Berdasarkan percobaan diatas, reaksi apa yang terjadi? Jelaskan! Jawab : .....………………………………………………………………………………….................... Kesimpulan : .................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Berbeda dengan bensin yang memiliki rantai karbon lebih pendek, rantai karbon solar yang panjang menyebabkan besarnya energi yang diperlukan untuk menghancurkan seluruh ikatan molekuler pada solar dan timbulnya asap hitam yang khas pada saluran buang mesin diesel disebabkan tidak semua partikel solar dapat dihancurkan. Bahan bakar ini dibedakan dari segi bilangansetana, yaitu bilangan yang menunjukkan kemampuan pembakaran serta kemampuan mengontrol jumlah ketukan yang terjadi pada mesin. Semakin tinggi bilangan setana pada solar maka semakin tinggi pula kualitas solar tersebut. 39
MINYAK BUMI KELAS X SMK Umumnya, jumlah bilangan cetane pada solar yang ditujukan sebagai bahan bakar mesin kendaraan jauh lebih tinggi bila dibandingkan dengan jumlah cetane pada solar untuk mesin-mesin industri. Solar termasuk salah satu bahan bakar dengan angaka kebutuhan yang terbesar.Inovasi pada bahan bakar ini yakni adanya biosolar yang merupakan campuran antara solar hasil pengolahan minyak bumi dan biodiesel yang berasal dari pengolahan lemak nabati dengan perbandingan tertentu. 6) Minyak pelumas Minyak pelumas adalah fraksi minyak yang mempunyai daerah titik didih tinggi, yaitu 300-350oC. Minyak pelumas terdiri dari senyawa-senyawa hidrokarbon parafin, naftena, aromatik dan sejumlah kecil senyawa organik yang mengandung oksigen dan belerang. Secara umum berfungsi untuk meminimalisir gesekan yang terjadi antar komponen di dalam mesin dan menghindari kehilangan daya, sehingga mesin tidak mudah aus ketika digunakan. Minyak pelumas juga harus dapat mengalira dengan bebas di dalam mesin, sehingga panas yang diakibatkan oleh gesekan mesin dapat diminimalisir. Semua jenis mesin memerlukan adanya minyak pelumas mulai dari mesin yang memiliki kerja ringan, sedang hingga berat. Minyak pelumas memiliki beberapa karakteristik salah satunya yang paling umum yaitu standar kekentalan dengan kode SAE. SAE (Society of Automotive Engineers) adalah suatu organisasi yang mengevaluasi kualitas pelumas yang didirikan oleh Andrew Riker dan Henry Ford pada 1905, dan kode SAE sebenarnya menunjukkan kemampuan suatu pelumas atau oli dalam menjaga stablitas kekentalannya terhadap pengaruh suhu lingkungan/mesin panas atau dingin. Pelumas yang menggunakan kode SAE berarti telah diuji dan dievaluasi oleh Society of Automotive Gambar 15. Info kimia - Minyak goreng Engineers. untuk pelumas rantai 40
Minyak Bumi Kelas X SMK Arti atau makna dari kode-kode SAE dari oli mesin: 1. SAE 20W50 memiliki makna secara umum oli yang mampu menyesuaikan kekentalannya, pada suhu rendah (dingin) memiliki sifat seperti oli SAE 20W dan pada suhu tinggi seperti SAE 50. Sifat oli SAE 20W mampu distart pada suhu dingin sampai suhu -10oC (tidak membeku) dan mampu mengalir dengan pemompaan sampai -20oC. Sifat oli SAE 50 pada suhu mesin tinggi 100oC tidak terlalu encer, dengan kekentalan berkisar 16,3 cSt – 21,9 cSt. (Sebagai perbandingan keenceran seperti air pada 20oC setara ~ 1 cSt) 2. SAE 15W40 bermakna pada suhu rendah (dingin) memiliki sifat seperti oli SAE 15W, pada suhu tinggi seperti SAE 40. Sifat oli SAE 15W mampu distart pada suhu dingin sampai suhu -15oC dan mampu mengalir dengan pemompaan sampai -25oC. Sifat oli SAE 40 pada suhu mesin tinggi 100oC kekentalannya berkisar 12,5 cSt – 16,3 cSt. 3. SAE 10W30 berarti pada suhu rendah (dingin) memiliki sifat seperti oli SAE 10W, pada suhu tinggi seperti SAE 30. Sifat oli SAE 15W mampu distart pada suhu dingin sampai suhu -20oC dan mampu mengalir dengan pemompaan sampai -30oC. Sifat oli SAE 30 pada suhu mesin tinggi 100oC kekentalannya berkisar 9,3 cSt – 12,5 cSt. Kode W dibelakang angka standar SAE merupakan singkatan dari (winter) yang mengindikasikan pengujian pelumas atau oli pada keadaan dingin. INKUIRI Kekentalan Minyak Pelumas A. Tujuan Mengukur angka kental relatif berbagai merk minyak pelumas Apakah kalian sering membeli minyak goreng. Perbedaan kekentalan pada zat cair menunjukkan fungsi zat cair tersebut. Contohnya saja kekentalan air lebih rendah daripada oli, hal ini menyebabkan air dapat dikomsumsi oleh makhluk hidup sedangkan oli tidak. Masing masing oli juga mempunyai kekentalan yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi oli. Begtu juga dengan minyak pelumas. Bisakah kalian mengetahui cara mengukur angka kental relatif dari minyak pelumas? 41
MINYAK BUMI KELAS X SMK Rumusan masalah : ...................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. Hipotesis : ...................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. B. Alat dan Bahan -1 buah tabung gelas besar -1 buah kelereng -Stopwatch -Termometer -Timbangan analitik -Gelas bekker -Aquades -Berbagai merk minyak pelumas C. Cara Kerja 1. Menentukan massa jenis kelereng dan massa jenis zat cair a. Menimbang 100 ml aquades dan 100 ml minyak pelumas A, B D dan C b. Mengukur suhu aquades c. Menimbang kelereng dan mengukur diameter kelereng 2. Memasukkan kelereng ke dalam tabung miring yang telah diisi dengan ooaquades. Setelah tanda paling atas stopwatch dipijit demikian pula oosetelah kelereng sampai pada tanda paling bawah. Tulis waktu yang oodiperlukan! 3. Mengulangi langkah 2 sebelumnya untuk berbagai merk minyak pelumas D. Hasil pengamatan Massa 100 ml aquades Massa 100 ml minyak pelumas A Massa 100 ml minyak pelumas B Massa 100 ml minyak pelumas C Tabel 3. Hasil pengamatan minyak pelumas Menguji Hipotesis : D. Pertanyaan Apakah kekentalan minyak kebih besar dari air? Jawab: ………………………………………………………………………………………….................... Minyak pelumas manakah yang mempunyai kekentalan yang lebih besar? Mengapa demikian? Jawab: ………..............................................................................................…………………….......... Kesimpulan : .................................................................................................................................... 42
Minyak Bumi Kelas X SMK ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 7) Vaselin dan lilin Vaselin adalah produk hasil olahan minyak bumi yang berbentuk padat pada suhu ruang, dan akan meleleh ketika dipanaskan. Vaselin disebut juga petroleum jelly. Kegunaan vaselin dalam berbagai bidang, sebagai bahan baku industri kosmetik, perawatan tubuh dan lain-lain. Karena vaselin merupakan produk yang aman jika digunakan sebagai produk perwatan luar tubuh manusia. Beberapa contoh penggunaan diantaranya yaitu: minyak rambut, lotion badan, lipstik dan lain sebagainya. Sedangkan lilin merupakan produk hasil pengolahan minyak bumi yang terdiri dari rantai hidrokarbon C21 sampai C22. Lilin disebut juga (wax parafin) berwujud padat, dan dapat mencair jika dipanaskan, digunakan sebagai bahan baku pembuatan lilin penerang, dan sebagai bahan pelapis buah dalam proses pengawetan. 8) Aspal dan kokas Aspal adalah hidrokarbon yang bersifat kental dan melekat (adhesive), berwarna cokelat hitam, tahan terhadap air serta mengandung sulfur, oksigen dan klor yang sangat tinggi. Aspal berasal dari fraksi berat minyak bumi (residu) yang diolah menjadi dua jenis, yaitu aspal padat dan aspal cair. Fungsi utama aspal pada jalan raya yaitu: untuk mengikat batuan agar tidak terlepas dari permukaan jalan, sebagai bahan pelapis dan perekat, sebagai pengisi ruang kosong antara agregat kasar, agregat halus dan agregat filter. Kokas merupakan residu atau hasil bawah dari pengolahan minyak bumi yang berupa padatan berwarna abu gelap hingga hitam. Terdiri dari senyawa kompleks hidrokarbon rantai yang sangat panjang. Penggunaannya adalah pada pembuatan elektroda grafit untuk dapur elektrik pada industri baja dengan menggunakan proses treatment tertentu sebelumnya, dapat juga digunakan sebagai katoda pada baterai. BERTANYA Setelah mempelajari materi mengenai kegunaan minyak bumi di atas, coba tulislah pertanyaan mengenai materi yang belum kalian pahami atau yang ingin kalian ketahui lebih dalam! ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 43
MINYAK BUMI KELAS X SMK REFLEKSI Setelah mempelajari materi proses pembentukan, komposisi dan proses pengolahan minyak bumi, menurut saya: Materi yang sudah saya kuasai adalah: Materi yang belum saya kuasai adalah: Solusi yang bisa saya lakukan : Materi : 44
Minyak Bumi Kelas X SMK DAMPAK MINYAK BUMI DAN CARA MENGATASINYA 45
MINYAK BUMI KELAS X SMK A. DAMPAK PEMBAKARAN MINYAK BUMI BAGI KEHIDUPAN Akhir-akhir ini, telah disadari bahwa pembakaran bahan bakar fosil (batu bara, minyak bumi dan gas alam) menyebabkan masalah pencemaran lingkungan. Berikut ini akan kita bahas beberapa aspek yang berkaitan dengan pencemaran akibat pembakaran bahan bakar fosil, yang meliputi sumber pencemaran dan usaha pencegahannya. 1. Sumber bahan pencemaran Pencemaran akibat pembakaran bahan bakar fosil umumnya terjadi karena pembakaran yang tidak sempurna dan akibat adanya pengotor dalam bahan bakar tersebut. a. Pembakaran tidak sempurna Pembakaran yang terjadi dalam mesin kendaraan biasanya berlangsung tidak sempurna sehingga asap kendaraan akan mengandung karbon monoksida, partikel karbon (jelaga) dan sisa bahan bakar (hidrokarbon). b. Pengotor dalam bahan bakar Bahan bakar fosil, khususnya batu bara, biasanya mengandung sedikit belerang. Pembakaran belerang akan menghasilkan oksida belerang SO2 atau SO3. c. Bahan aditif dalam bahan bakar Seperti telah disebutkan pada bagian terdahulu, ke dalam bensin ditambahkan berbagai aditif untuk menaikan bilangan oktannya. Salah satunya adalah TEL [Pb(C2H5)4]. Pembakaran bensin bertimbel akan menghasilkan partikel timah hitam berupa PbBr2. 2. Asap buang kendaraan bermotor Komposisi dari suatu contoh asap kendaraan bermotor terdapat pada tabel 3. Oksida nitrogen yang terdapat dalam asap buang kendaraan berasal dari reaksi nitrogen dengan oksigen. Pada suhu rendah, kedua gas ini tidak akan saling bereaksi. Akan tetapi, tingginya suhu dalam mesin kendaraan dan pengaruh loncatan bunga api listrik dari busi, membuat keduanya saling bereaksi. N2(g) + O2(g) 2NO2(g) Setelah keluar dari knalpot kendaraan, nitrogen oksida kemudian bereaksi dengan oksigen di udara membentuk nitrogen dioksida. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 46
Minyak Bumi Kelas X SMK Tabel 4. Gas-gas asap kendaraan bermotor Gas % volume (%) Nitrogen 78 Karbon Dioksida 9 Karbon Monoksida 6 Oksigen 4 Hidrogen 2 Oksida Nitrogen 0,2 Belerang Dioksida 0,05-0,4 Catatan : Terdapat juga uap air dan karbon. Timbel terdapat dalam asap kendaraan yang menggunakan bensin bertimbel. Gas-gas yang terdapat dalam asap kendaraan bermotor tersebut dapat menimbulkan kerugian, diantaranya CO2, CO, hidrokarbon, oksida nitrogen dan oksida belerang. Kita akan membahas sedikit tentang kerugian yang ditimbulkan gas-gas tersebut. LATIHAN SOAL Tuliskan berbagai polutan yang berasal dari asap kendaraan bermotor ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Jelaskan sumber oksida nitrogen dalam asap kendaraan bermotor ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ Jelaskan dampak masing-masing polutan berikut. .......- Karbon dioksida .......- Karbon monoksida .......- Oksida belerang .......- Oksida nitrogen .......- Partikel timah hitam (timbel) ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ 47
MINYAK BUMI KELAS X SMK 3. Penambahan TEL pada bensin Penambahan TEL pada bensin untuk menaikkan angka oktan ternyata memberikan dampak buruk bagi kesehatan dan lingkungan. Partikulat timbal (Pb) yang dilepaskan ke udara bersama asap knalpot mengakibatkan pencemaran udara, menggangu pernapasan, gigi rapuh, kerusakan tulang belakang, terhambatnya kerja enzim, dan terganggunya pembentukan hemoglobin. Sehingga penggunaan TEL di beberapa negara sudah dilarang karena kadar senyawa kimianya yang dapat membahayakan manusia. 4. Efek rumah kaca Pembakaran sempurna bahan bakar fosil menghasilkan gas CO2 yang tak berwarna, tak berbau, mudah larut dalam air, meneruskan maahari gelombang pendek, tetapi menahan pantulan energi matahari gelombang panjang (sinar inframerah). Jika jumlahnya melebihi ambang batas (lebih dari 330 bpj) maka akan menyebabkan sesak napas. Keberadaan CO2 di atmosfer ini menimbulkan efek rumah kaca di bumi sehingga memicu pemanasan global yang sekarang ini sedang terjadi. Pemanasan global itulah yang menyababkan perubahan iklim di berbagai belahan dunia. Penyebab efek rumah kaca Scan Kode QR disamping atau masukkan link berikut. https://youtu.be/rRnH7DfJtEE 5. Hujan Asam Air hujan biasanya sedikit bersifat asam, dengan pH sekitar 5,7. Hal itu terjadi karena air hujan tersebut melarutkan gas karbon dioksida (CO2) yang terdapat dalam udara, membentuk asam karbonat (H2CO3). CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq) Air hujan dengan pH yang lebih rendah dari 5,7 disebut hujan asam. Polutan yang menyebabkan hujanasam adalah oksida belerang (SO2 dan SO3) dan nitrogen dioksida (NO2). Oksida-oksida tersebut larut dalam air membentuk asam. 48
Search
