EKSPERIMEN 1 : BAHAN API
Pendahuluan :
Petroleum ialah sejenis cecair pekat hitam yang dijumpai dalam tanah. Ia
merupakan sumber asli hidrokarbon.
Petroleum terbentuk berjuta-juta tahun dahulu daripada hidupan laut yang mati,
kemudian tertimbus oleh lumpur dan pasir. Apabila hidupan laut mati , bangkai mereka
tenggelam ke dasar laut, kemudian ditimbus oleh sedimen . Melalui tindakan bakteria ,
pereputan separa berlaku dalam keadaan kekurangan oksigen. Penguraian seterusnya
di bawah suhu dan tekanan yang tinggi akhirnya menghasilkan petroleum dan gas asli.
Pemanasan minyak mentah membahagikannnya kepada beberapa jenis molekul.
Penyulingan minyak mentah bermula dengan memanaskan minyak mentah dalam suhu
335oC di dalam relau.
1
Gambar 1 : Proses Penyulingan berperingkat
Minyak mentah diasingkan oleh haba kepada beberapa komponen. Setiap
komponen mengewap dalam suhu berbeza. Komponen-komponen ini mengalami
kondensasi dan menyejuk di dulang-dulang dalam tingkat-tingkat terentu. Metana
terhasil di tingkat teratas. Nafta sederhana dikumpulkan untuk kegunaan reformat iaitu
komponen untuk dicampurkan dalam petrol. Hasil seperti petrol, diesel dan kerosin
dihasilkan selepas pemprosesan selanjutnya.
Petroleum terdiri daripada campuran hidrokarbon yang kompleks yang boleh
diasingkan kepada pecahan berlainan melalui kaedah penyulingan berperingkat kerana
setiap pecahan mempunyai takat didih yang berlainan. Semakin rendah takat didih
pecahan petroleum itu, semakin kurang likat pecahan itu, semakin cerah warnanya,
semakin mudah pecahan untuk terbakar dan semakin bersih nyalaanya (kurang
berjelaga). Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang dapat menggatikan
petroleum sebagai bahan api.
2
Tujuan :
Menyiasat penyulingan berperingkat petroleum.
Bahan/ Radas :
Petroleum, serpihan porselin, kertas turas, kaki retort, thermometer (-10 – 36 oC),
kelalang penyulingan, kondenser Liebig, kelalang kon, tripod, kasa dawai, tuku kaki
tiga, piring penyejat, dan penunu Bunsen.
Prosedur :
A: Penyulingan berperingkat petroleum.
1. Sediakan peralatan seperti yang ditunjukkan di rajah 1.
2. Petroleum di dalam kelalang penyulingan dipanaskan secara perlahan-lahan.
3. Petroleum pada peringkat pertama dikumpulkan pada suhu 30-80 oC.
4. Pemanasan diteruskan dan hasil penyulingan dikumpulkan dalam kelalang kon
yang berbeza pada julat suhu yang berbeza iaitu 80-120oC, 120-160OC, dan
160– 200oC.
3
B: Ciri-ciri pecahan penyulingan yang berbeza.
5. Warna petroleum diperhatikan pada setiap peringkat.
6. Kelikatan petroleum diperhatikan dengan mencondongkan kelalang kon.
7. Hasil penyulingan pada setiap peringkat suhu dimasukkan ke dalam piring
pengewapan dan dipanaskan. Warna nyalaan api dan jelaga diperhatikan.
8. Pemerhatian dicatatkan.
Langkah berjaga-jaga:
1. Elakkan memanaskan kelalang penyulingan jika tidak terdapat cecair di
dalamnya.
2. Pastikan alatan radas telah ketat dan getah paip yang digunakan untuk
mengalirkan air tidak bocor.
3. Gunakan cermin mata keselamatan semasa melakukan aktiviti makmal.
4. Memastikan pengudaraan adalah baik sebelum memulakan eksperimen.
5. Jangan menarik nafas secara terus daripada petroleum.
6. Mengendalikan alatan kaca dan panas berhati-hati.
7. Dua atau tiga porselin cip ditambah dalam kelalang penurasan untuk
mengelakkan pemanasan yang berlebihan dan hentaman.
8. Produk atau hasil pecahan penurasan hendaklah diletakkan jauh daripada api di
mana ia merupakan bahan mudah terbakar.
4
Hasil Pemerhatian :
Pecahan Julat suhu
(0C)
Warna Kelikatan
Kebolehbakaran
Warna nyalaan Kandungan
jelaga
1
( Petrol )
30-80 Kekuningan
cair
Cair Biru
( Amat Mudah
Terbakar )
Sangat kurang
2
(Nafta)
80-120 Kekuningan Sedikit Likat Jingga
( Mudah
Terbakar)
Kurang
3
(Kerosin)
120-160 Kekuningan
hijau
Pekat Merah cair
( Susah
Terbakar )
Banyak
4
( Diesel)
160-200 Kuning Tua
-Perang
Sangat Pekat Merah pekat
( Amat Susah
Terbakar)
Sangat banyak
Perbincangan :
Dengan melakukan penyulingan pecahan, minyak mentah akan diasingkan
kepada beberapa pecahan berdasarkan julat suhu takat didih. Semasa eksperimen,
terdapat empat pecahan petroleum. Setiap pecahan mempunyai sifat-sifat yang
tersendiri mengikut suhu takat didih, kelikatan, warna pecahan, warna nyalaan dan
kuantiti jelaga yang terhasil setelah dibakar. Daripada keputusan eksperimen , didapati
sifat(ciri) pecahan berubah dengan pertambahan takat didih pecahan tersebut. Semakin
tinggi takat didih pecahan itu, semakin likat pecahan tersebut kerana saiz molekul
pecahan semakin besar dan daya tarikan antara molekul- molekulnya semakin kuat
menyebabkan molekul- molekul sukar untuk bergelongsor antara satu sama lain.
Pecahan yang mempunyai takat didih yang tinggi juga semakin sukar untuk terbakar
5
dan kuantiti jelaga semakin tinggi kerana peratus karbon per molukel semakin
bertambah dengan bertambahnya takat didih pecahan itu.
Bagi pecahan pertama, ia mempunyai takat didih pada julat suhu 30-80oC. ini
menunjukkan pecahan pertama mempunyai takat didih paling rendah berbanding
pecahan-pecahan lain. Pecahan pertama berwarna kekuningan cair, hampir tiada
warna dan ia merupakan warna paling cerah bagi pecahan petroleum. Pecahan
pertama mempunyai kelikatan yang sangat rendah dan lebih cair. Warna api bagi
pecahan pertama adalah biru dan ia menghasilkan sangat kurang jelaga apabila
dibakar.
Pecahan 2 yang mempunyai takat didih pada julat suhu daripada 80-120ºC
Warna bagi pecahan ini adalah kekuningan dan bermakna warna tersebut lebih gelap
daripada pecahan 1 tetapi masih cair. Warna nyalaan api untuk pecahan 2 adalah
jingga dan ia lebih likat daripada pecahan 1. Apabila pecahan 2 dibakar, kuantiti jelaga
yang dihasilkan adalah lebih tinggi berbanding jelaga pecahan 1.
Pecahan 3 mempunyai takat didih di antara julat suhu 120-160ºC. Warna bagi
pecahan ini kekuningan hijau dan bermakna lebih pekat daripada pecahan 1 dan 2.
Pecahan 3 lebih likat berbanding pecahan 1 dan 2. Warna nyalaan api untuk pecahan 3
adalah merah. Kuantiti jelaga yang dihasilkan banyak apabila pecahan 3 dibakar.
Pecahan 4 mempunyai takat didih yang julat suhunya daripada 160-200°C.
Pecahan ini berwarna jingga kekuningan dan paling pekat berbanding pecahan lain.
Pecahan ini adalah yang paling likat. Warna nyalaan apinya merah dan kuantiti jelaga
yang dihasilkan apabila pecahan dibakar adalah lebih berbanding pecahan lain.
Namun begitu, semua pecahan tersebut mempunyai beberapa ciri yang sama
iaitu, keterlarutan dalam air kerana semua pecahan petroleum tidak larut dalam air.
Semua pecahan petroleum juga adalah bersifat neutral . Pecahan juga mempunyai
hasil pembakaran sama iaitu semua pecahan terbakar dalam udara berlebihan untuk
menghasilkan gas karbon dioksida dan air.
6
Kesimpulan :
Petroleum boleh disediakan melalui proses penyulingan berperingkat
berdasarkan takat didih tertentu. Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin
gelap warna pecahan tersebut. Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin likat
pecahan tersebut. Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin kurang tahap
kebolehbakarannya dan semakin banyak kuantiti jelaga yang terhasil.
7
Soalan:
1. Bincangkan kebolehbakaran bagi setiap pecahan petroleum.
Pecahan petroleum peringkat pertama lebih mudah terbakar berbanding
pecahan petroleum yang keempat. Kadar kebolehan petroleum untuk terbakar
semakin menurun walaupun takat didih dan jumlah molekul bertambah.
2. Bincangkan hubungan takat didih pecahan dengan:
a) Warna pecahan.
Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin gelap warna pecahan yang
terhasil. Warna yang terhasil bergantung pada saiz molekul. Jika saiz molekul
besar, maka, warna pecahan petroleum menjadi gelap, daripada tiada warna,
kekuningan, jingga, coklat cair dan warna coklat gelap.
b) Kelikatan pecahan
Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin likat pecahan tersebut. Rantaian
ikatan molekul hidrokarbon yang besar adalah sangat ketat dan tidak mudah
untuk menggelongsor. Pecahan yang mempunyai molekul lebih kecil
mempunyai ikatan yang ringkas dan renggang antara satu sama lain. Oleh
itu, molekul yang besar lebih likat kerana memunyai molekul yang lebih
padat. Semakin panjang rantai hidrokarbon didalam pecahan petroleum,
semakin likat pecahan tersebut. Pecahan petroleum yang mempunyai
mempunyai jumlah hidrokarbon yang panjang mempunyai takat didih yang
lebih tinggi.
8
c) Jumlah jelaga yang dihasilkan pada setiap pecahan.
Semakin tinggi takat didih pecahan tersebut, semakin banyak kumlah kuantiti
jelaga yang dihasilkan apabila dibakar. Hal ini kerana, pecahan yang
mempunyai takat didih yang tinggi mempunyai kuantiti karbon yang lebih
banyak, maka daya tarikan antara molekul semakin tinggi..
3. Pecahan X ialah C6H14. Ramalkan warna, kelikatan dan jumlah jelaga yang
dihasilkan oleh X.
Pecahan X adalah hexane. Ia berwarna kekuningan cair , lebih sedikit
kelikatannya dan sedikit jelaga yang dihasilkan apabila dibakar.
4. Tulis persamaan kimia seimbang tindak balas yang mewakili pembakaran
gasolin (C6H18)
2C8H18 + 25O2 16CO2 + 18H2O
5. Pembakaran yang tidak sempurna bagi gasolin membebaskan gas beracun iaitu
karbon monoksida dan oksida nitrik. Tuliskan persamaan kimia untuk
menunjukkan tindak balas tidak sempurna gasolin tersebut.
2C8H18 + 17O2 16CO + 18H2O
9
6. Apakah yang dimaksudkan dengan biodiesel?
Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester, berasal dari minyak sayuran
lemak haiwan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin yang
menggunakan diesel sebagai bahan bakarnya. Biodiesel tidak mengandung
petroleum diesel atau solar.Biodiesel mempunyai sifat kimia yang serupa dengan
petroleum diesel sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau
dicampur dengan petroleum diesel. Biodiesel tidak menghasilkan gas yang
berbahaya dan lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan
petroleum diesel. Dijadikan sebagai bahan bakar alternatif masa depan dan
boleh diperbaharui. Penggunaannya boleh mengurangkan pencermaran yang
dihasilkan oleh bahan bakar dari petroleum.
7. Apakah kelebihan menggunakan biodiesel berbanding pecahan petroleum?
Biodiesel boleh diperbaharui keran biodiesel dihasilkan daripada minyak seyuran
dan lemak haiwan. Ia juga lebih mesra alam daripada diesel kerana
mengurangkan pelepasan karbon monoksida, karbon dioksida, sulfur dioksida
dan zarah-zarah. Penggunaan bahan api yang lebih cekap iaitu 320%
berbanding bahan api petroleum diesel, 83%. Kurang berbau kerana
mengeluarkan aroma makanan bergoreng atau aroma barbeku apabila
digunakan.
10
Bibliografi :
Fractional Distillation. (2011, Jun 3). Retrieved Julai 7, 2011, from wikipedia.org:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fractional_distillation
Gas Asli. (n.d.). Retrieved Julai 7, 2011, from edu.my:
http://www.sabah.edu.my/hc001.wcdd/gas_asli.htm
Hidrokorbon. (n.d.). Retrieved Julai 7, 2011, from edu.my:
http://www.sabah.edu.my/hc001.wcdd/eksperimen.htm
Hortono, M. B. (2008, Februari). Pengertian Biodiesel. Retrieved Juali 7, 2011, from
blogspot.com: http://pematangpanggang.blogspot.com/2008/02/pengertian-
biodiesel.html
11