Praktikal 1 Tajuk: Bahan Api

Objektif

Untuk mengkaji penyulingan berperingkat p etroleum.

Teori

Petroleum merupakan salah satu sumber asli hidrokarbon. Hidrokarbon ialah sebatian organik yang paling ringkas iaitu terdiri daripada unsur-unsur karbon dan hidrogen sahaja. Walaupun hidrokarbon mengandungi dua unsur sahaja tetapi unsur-unsur ini boleh dihubung dengan banyak cara seperti atom -atom karbon dihubungkan bagi membentuk rantai linear, bercabang atau gelang.Sumber utama hidrokarbon ialah petroleum a tau minyak mentah. Minyak mentah dipercayai terbentuk daripada saki -baki organisma hidup. Bahan organic ini ditukarkan kepada minyak mentah atau gas asli pada suhu dan tekanan tinggi. Sumber asli hidrokarbon yang lain ialah arang dan gas asli. Petroleum dari kerak bumi hanya boleh digunakan selepas mengalami proses pengasingan kepada komponen-komponen hidrokarbonnya. Petroleum juga terdiri daripada campuran hidrokarbon yang mempunyai saiz molekul yang berbeza. Penyulingan berperingkat merupakan satu cara un tuk

mengasingkan cecair-cecair yang berlainan di dalam satu campuran yang mempunyai takat didih yang berbeza. Bagi mendapatkan pengasingan yang sempurna, julat perbezaan suhu mestilah besar. Petroleum mentah yang merupakan cecair yang pekat, hitam, melekit dan likat dipanaskan di dalam relau pada suhu 400 oC. Wap yang terhasil dilalukan melalui turus

penyulingan untuk mengumpulkan pelbagai pecahan. Pecahan yang berbeza terkondensasi dan dikumpulkan pada ketinggian turus yang berbeza mengikut takat didih pecahan. Sebatian -sebatian yang mempunyai rangkaian karbon

yang pendek akan mendidih terlebih dahulu kerana takat didihnya yang rendah. Setiap pecahan yang terkumpul me mpunyai kegunaan dan sifat -sifatnya yang tersendiri. Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin likat, gelap, sukar menyala dan terbakar dengan lebih berjelaga.

Radas dan bahan

Petroleum, serpihan porselin, kertas turas, kaki retort, termometer(-10 3600C), kelalang penyulingan, kondenser Liebig, kelalang konikal, tungku kaki tiga, penunu Bunsen dan piring kaca.

Hipotesis

Semakin tinggi takat didih semakin likat hasil penyulingan. Semakin tinggi takat didih semakin sukar pecahan terbakar. Semakin tinggi takat didih semakin gelap warna pecahan hasil penyulingan.

Pembolehubah

(a) malar: jenis minyak mentah (b) manipulasi: julat suhu (c) bergerak-balas: warna, kelikatan dan kebolehbakaran pecahan/hasil penyulingan.

Prosedur A:

1. Alat radas disediakan seperti gambar rajah berikut . 2. Petroleum di dalam kelalang penyulingan dipanaskan perlahan -lahan. 3. Hasil sulingan pertama dikumpul pada julat suhu 30 -80oC. 4. Petroleum dipanaskan dengan cara yang sama dan hasil penyulingan di kumpul pada julat subu yang berbez a iaitu 80 120oC, 120 160 oC, dan 160 200oC.

Prosedur B:

1. Warna untuk setiap hasil penyulingan diperhatikan. 2. Kelikatan bagi setiap hasil penyulingan diperhatikan dengan

menyengetkan sebelah kelalang konikal. 3. Sebahagian hasil penyulingan dipindahkan ke dalam piring kaca dengan menggunakan penitis dan dipanaskan. Warna pembakaran dan kuantiti jelaga yang terhasil diperhatikan. 4. Pemerhatian dicatatkan di dalam jadual di bawah.

Pemerhatian:

Pecahan

Julat Suhu (oC)

Warna

Kelikatan

Kebolehbakaran

Kuantiti Jelaga

1 2 3 4

30 - 80 80 -120 120 160 160 200

Tidak berwarna Kuning muda Kuning

Tidak likat Likat sedikit Agak likat Likat

Mudah terbakar Mudah terbakar Susah terbakar Tidak terbakar

Tiada Sedikit Banyak Amat banyak

Perang

Perbincangan:

1. Petroleum terdiri daripada campuran hidrokarbon yang mempunyai saiz molekul dan takat didih yang berbeza -beza. 2. Melalui eksperimen yang telah dijalankan, dapat dilihat bahawa pecahan 4 mempunyai takat didih yang lebih tinggi kerana hidrokarbon yang terkandung dalam pecahan tersebut mempunyai saiz molekul yang lebih besar. Pecahan 1 pula mempunyai takat didih yang paling rendah kerana mempunyai saiz molekul hidrokarbon yang lebih kecil. Daya tarikan antara molekul turut bertambah dengan pertambahan saiz molekul.Dapat disimpulkan bahawa saiz molekul hidrokarbon bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4. 3. Kelikatan juga bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4 kerana daya tarikan antara molekul juga bertambah apabila saiz molekul bertambah dan akan menyebabkan molekul su kar untuk

menggelongsor di atas satu sama lain. 4. Molekul hidrokarbon dalam setiap pecahan adalah molekul kovalen yang tidak berkutub. Oleh itu, hidrokarbon dalam semua pecahan tidak larut dalam air yang bersifat berkutub. 5. Apabila hasil penyulingan dibakar, jelaga yang terhasil semakin bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4. Pertambahan kejelagaan nyalaan ini kerana bilangan karbon per molekul hidrokarbon bertambah. 6. Sebagai langkah berjaga -jaga, aliran air dalam kondenser Leibig hendaklah dialirkan terlebih dahulu sebelum penunu Bunsen

dinyalakan. Hal ini bagi menyejukkan wap panas yang terhasil dan menyebabkannya terkondensasi dan dapat dikumpulkan sebagai hasil penyulingan. 7. Selain itu, setiap sambungan alat radas hendaklah dipastikan ketat bagi memastikan pendidihan berjalan lancar dan tiada wap yang terbebas keluar. 8. Serpihan porselin digunakan sebagai pencegah hentakan dalam kelalang penyulingan bagi mengelakkan petroleum daripada melompat masuk ke dalam salur pengantar apabila dididihkan.

Kesimpulan:

Semakin tinggi takat didih, semakin bertambah kelikatan, semakin sukar kebolehbakaran, kejelagaan nyalaan bertambah dan warna juga semakin bertambah gelap. Hipotesis diterima.

Soalan:

1. Bincangkan kebolehbakaran penyulingan berperingkat petroleum. Semakin tinggi takat didih petroleum, semakin sukar kebolehbakarannya kerana semakin bertambah panjang rangkaian karbon. 2. Bincangkan hubungan antara takat diidh penyulingan berperingkat dengan: (a) warna hasil penyulingan: semakin bertambah gelap daripa da pecahan 1 ke pecahan 4. (b) kelikatan hasil penyulingan : kelikatan bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4 kerana wujudnya daya tarikan antara molekul yang semakin bertambah apabila saiz molekul bertambah. (c) jumlah jelaga yang terhasil dari hasil penyulingan : kejelagaan juga bertambah daripada pecahan 1 ke pecahan 4 kerana pertambahan bilangan karbon per molekul hidrokarbon. 3. Tulis persamaan kimia yang seimbang untuk mewakili gasoline (C8H18). 2C8H18 + 25O 2 16CO2 + 18H2O 4. Pembakaran gasoline yang tidak lengkap membebaskan gas yang beracun seperti karbon monoksida dan nitric oxide. Tulis persamaan kimia yang seimbang to mewakili pembakaran gasoline yang tidak lengkap.

5. Apakah biodiesel? Bahan api diesel yang berasa skan minyak sayuran atau lemak haiwan yang terdiri daripada rantaian panjang alkil (metil,propil atau etil) ester. Biodiesel biasanya dihasilkan melalui tindakbalas kimia lipid seperti minyak sayuran, lemak haiwan dengan alkohol. Sebagai contoh, minyak sawit ditindakbalaskan dengan methanol dengan kehadiran

mangkin untuk menghasilkan biodiesel. Istilah biodiesel adalah piawai sebagai mono-alkil-ester di Amerika Syarikat.

6. Apakah

kelebihan

menggunakan

biodiesel

berbanding

minyak

petroleum? Ketika biodiesel dibakar, ianya menghasilkan signifikan output karbon yang minimum dan racun pada tahap yang paling rendah. Ini menyebabkan biofuel menjadi bahan alternatif yang lebih selamat untuk memelihara atmosfera disamping menurunkan kadar

pencemaran udara. Pada waktu yang sama, biofuel juga lebih bersifat mesra alam dan dapat mengurangkan pembebasan gas rumah kaca jika dibandingkan dengan bahan bakar yang biasa digunakan pada pengangkutan konvensional.

Rujukan

Chau Kok Yew (2010) Referens Ekspres SPM Kimia. Selangor: Penerbitan Pelangi Sdn Bhd. Loh Yew Lee & N. Sivaneson (2011) Pre-U, STPM & Matriculation Chemistry. Selangor: Penerbitan Pelangi Sdn. Bhd. Kamus Kimia KBSM (1991). Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka. Refining of Petroleum (Julai 1, 2011) Diakses dari

http://www.aip.com.au/industry/fact_refine.htm Petroleum Distillation (Julai 1, 2011) Diakses dari

http://www.brinstrument.com/fractional-distillation/petroleum -distillation.html Husain Al-Muslim & Ibrahim Dincer (11 May 2005) Thermodynamic analysis of crude oil distillation systems.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/er.1097/abstract