BAB 4. HIDROKARBON DAN MINYAK BUMI Standar kompetensi : 4. Memahami senyawa organik dan makromolekul, menentukan hasil reaksi dan mensintesa makromolekul dan kegunaannya Kompetensi Dasar : 4.1 Mendiskripsikan kekhasan atom karbon dalam membentuk senyawa hidrokarbon dan karboksida 4.2. Menggolongkan senyawa hidrokarbon berdasarkan strukturnya dan hubungannya dengan dengan sifat-sifat senyawa. 4.3.Mendeskripsikan proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi serta kegunaannya. Tujuan : Setelah mempelajari bab ini, diharapkan kalian dapat : 1. Menjelaskan Kekhasan atom karbon. 2. Menuliskan komposisi, sifat-sifat, dan reasi-reaksi alkana, alkena, dan alkuna. 3. Menunjukkan keisomeran terhadap senyawa-senyawa hidrokarbon. 4. Menjelaskan proses pengolahan fraksi-fraksi minyak bumi dan penggunaanya dalam kehidupan sehari-hari . Standar Materi : A. Senyawa Karbon
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB 4. HIDROKARBON DAN
MINYAK BUMI
Standar kompetensi : 4. Memahami senyawa organik dan makromolekul, menentukan hasil
reaksi dan mensintesa makromolekul dan kegunaannya
Kompetensi Dasar :
4.1 Mendiskripsikan kekhasan atom karbon dalam membentuk senyawa hidrokarbon dan
karboksida
4.2. Menggolongkan senyawa hidrokarbon berdasarkan strukturnya dan hubungannya dengan
dengan sifat-sifat senyawa.
4.3.Mendeskripsikan proses pembentukan dan teknik pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi
serta kegunaannya.
Tujuan :
Setelah mempelajari bab ini, diharapkan kalian dapat :
1. Menjelaskan Kekhasan atom karbon.
2. Menuliskan komposisi, sifat-sifat, dan reasi-reaksi alkana, alkena, dan alkuna.
3. Menunjukkan keisomeran terhadap senyawa-senyawa hidrokarbon.
4. Menjelaskan proses pengolahan fraksi-fraksi minyak bumi dan penggunaanya dalam
kehidupan sehari-hari .
Standar Materi :
A. Senyawa Karbon
Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat jagung, ubi, kayu dan daging kalau
dibakar akan menjadi arang.Hal ini menunjakkan bahwa senyawa tersebut mengandung
karbon.Pada mulanya senyawa karbon disebut senyawa organic karena senyawa tersebut
berasal dari makhluk hidup. Namun setelah diketahui senyawa karbon dapat dibuat oleh
manusia maka nama senyawa organic berubah menjadi senyawa karbon.Selain
mengandung karbon senyawa karbon juga mengandung unsure hydrogen dan oksigen.
Adanya unsur karbon dan hidrogen dalam senyawa kabon dapat ditunjukkan dengan
uji pembakaran. Pembakaran sampel organik akan mengubah karbon (C ) menjadi karbon
dioksida ( CO2) dan hidrogaen menjadi air ( H2O ).Gas karbon dioksia dapat dikenali dari
sifatnya yang mengeruhkan air kapur, sedangkan air dapat dikenali dengan kertas kobalt.
Air akan mengubah kertaas kobalt dari biru menjadi merah muda.
Selain karbon dan hidrogen, senyawa karbon sering mengandung unsur oksigen,
nitrogen, fosforus , halogen dan beberapa unsur logam H.
“Hidrokarbon”
I. Tujuan Kegiatan
o Siswa dapat mengamati gejala-gejala pada reaksi hidrokaron
II. Alat dan bahan
a). Tabung reaksi 2 buah
b). Kertas kobal
c). Statif dan klem 2 buah
d) Spatula 2 buah
d). Pipa U kaca 1 buah
e). Pembakar Spirtus 1 buah
f). Tutup gabus 1 buah
III. Bahan – bahan
a). Larutan Ca(OH)2 (air kapur)
b). Gula pasir
c). CuO (tembaga(II)oksida)
IV. Rangkaian Percobaan
V. Prosedur Percobaan
1. Siapkan dan cek alat, bahan yang dibutuhkan
2. Masukkan 2 gram gula pasir dan 2 gram CuO ke dalam tabung reaksi,
3. Kemudian guncangkan tabung reaksinya sampai kedua zat tersebut bercampur.
4. Masukkan air kapur ke dalam tabung reaksi yang lainnya kira-kira sepertiga tabung
reaksi.
5. Rangkailah alat percobaan seperti pada gambar diatas
6. Panaskan tabung yang berisi campuran gula pasir dan CuO secara perlahanlahan
sampai terjadi reaksi.
7. Amati perubahan yang terjadi pada tabung tang berisi air kapur.
8. Bukalah sumbat gabus,
9. kemudian uji titik-titik air yang terbentuk dengan menggunakan kertas kobal.
10. Amati dan catat perubahan warnanya.
VI. Tabel Pengamatan
No Langkah Kerja Pengamatan
Sebelum Sesudah
VII. Pertanyaan Diskusi
1. Bagaimana warna air kapur setelah campuran gula pasir dan CuO dipanaskan?
2. Zat apakah yang dapat menimbulkan perubahan air kapur?
3. Apa fungsi kertas kobal pada percobaan di atas?
VIII. Kesimpulan
Buatlah Kesimpulan dari percobaan yang telah kalian lakukan
1.Kekhasan atom karbon
Atom karbon memiliki empat electron dikulit terluar, sehingga untuk mencapai susunan
electron yang stabil seperti gas mulia memerlukan empat electron lagi. Dengan demikian
atom karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen dengan atom lain.Kekhasan atom
karbon adalah mempunyai kemampuan untuk berikatan dengan atom karbon lainnya
membentuk rantai karbon
H H H H H H
| | | | | |
H – C–H H – C – C – C – H C ═ C H – C ≡ C – H
| | | | | |
H H H H H H
Berdasarkan jumlah atom karbon yang diikatnya atom karbon mempunyai empat macam
kedudukan yaitu:
1. Atom C primer yaitu atom C yang mengikat satu atom C lainnya.
2. Atom C sekunder yaitu atom C yang mengikat dua atom C lainnya.
3. Atom C tersier yaitu atom C yang mengikat tiga atom C lainnya.
4. Atom C kuarterner yaitu atom C yang mengikat empat atom C lainnya.
P CH3
P K| S S T P
CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH – CH3
| |
P CH3 P CH3
2. Hidrokarbon
Hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana.Senyawa
hidrokarbon tersusun dari atom karbon (C) dan hydrogen (H). Berdasarkan bentuk rantai
karbonnya, hidrokarbon digolongkan menjadi hidrokarbon alifatik dan alisiklik atau
aromatic.Hidrokarbon alifatik adalah hidrokarbon rantai terbuka, sedang hidrokarbon
alisiklik atau aromatic memiliki rantai tertutup.
H H H
│ │ │
H─ C ─ C ─ C ─ H
│ │ │
H H H
Berdasarkan jenis ikatan antar atom karbonnya, hidrokarbon alifatik dan alisiklik
dibedakan atas hidrokarbon jenuh dan hidrokarbon tidak jenuh.Jika semua ikatan atom karbon-
karbon merupakan ikatan tunngal (C─ C ), digolongkan hidrokarbon jenuh. Jika memiliki
ikatan rangkap ( C ═ C ) atau ikatan rangkap tiga ( C ≡ ) disebut hidrokarbon tidak jenuh.
Senyawa hidrokarbon dapat digolongkan menjadi alkana, alkena dan alkuna.
a.Alkana
Senyawa alkana yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah gas LPG (Liquefed
Petroleum Gas ). LPG meupakan campuran 60% propana dan 40% butana.
Alkana merupakan hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan
semua ikatan atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Alkana memiliki rumus umum Cn H2n+2 , dimana n adalah jumlah atom karbon.
Alkana merupakan deret homolog (deret sepancaran ). Deret homolog yaitu sekelompok
senyawa karbon dengan rumus umum sama dan memiliki sifat yang mirip.
Tabel Rumus Molekul dan Nama Alkana
Jumlah Atom C Rumus Molekul Nama
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
C8H18
C9H20
C10H22
Metana
Etana
Propana
Butana
Pentana
Heksana
Heptana
Oktana
Nonana
Dekana
Tata Nama Alkana
Rumus molekul dan nama alkana dengan rantai lurus dengan jumlah atom karbon 1 sampai 10
Terdapat pada tabel diatas.Sedang penamaan alkana bercabang menurut aturan IUPAC adalah
sebagai berikut:
1. Menentukan rantai karbon terpanjang sebagai rantai utama ( rantai pokok )
Contoh: CH3─CH2─ CH─CH3
│
CH3
2. Menentukan cabang (gugus alkil ) yang terikat pada rantai utama.
Cabang (gugus alkil) adalah gugus yang diperoleh jika satu atom hydrogen dilepaskan
dari alkana sehingga mempunyai rumus : CnH2n+1
Nama cabang diturunkan dari alkana dimana akhiran ana diganti dengan akhiran il
Tabel beberapa gugus alkil
Gugua Alkil Nama
─ CH3
─C2H5
Metil
Etil
─C3H7
─C4H9
Propil
Butil
3. Menetapkan nomor pada atom karbon dari rantai utama secara berurutan sehingga atom
C yang mengikat cabang memiliki nomor terkecil.
(4)CH3─( 3)CH2─ (2)CH─(1)CH3 2- metil butana
│
CH3
4. Jika terdapat dua atau lebih cabang sejenis, maka diberi awalan di, tri ,tetra, penta d an
Contoh zat yang merupakan polimer alkena adalah plastic.
3. Reaksi-reaksi alkuna
Reaksi – reaksi alkuna yang terpenting adalah reaksi adisi.
Contoh :
Alkuna bereaksi dengan hydrogen membentuk alkana.
HC ≡ CH + 2H2 → H3C─ CH3
C.MINYAK BUMI
Minyak bumi (crude oil) adalah campuran secara alami dari berbagai unsure hydrogen. Secara
kimia minyak bumi adalah suatu umumnya terdiri atas 80% - 85% unsure karbon dan 15 -
20% unsur hydrogen.Unsur-unsur lainnya adalah oksigen, nitrogen,dan sulfur sebanyak 5%.
1. Terbentuknya Minyak Bumi
Minyak bumi berasal dari hewan dan tumbuhan yang mati dan tertimbun dibawah
endapan lumpur. Endapan lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju
lautan bersama bahan organic lainnya.
Akibat pengaruh waktu, temperatur tinggi, tekanan dan beban lapisan batuan diatasnya
jasad hewan dan tumbuhan yang mati berubah menjadi gelembung minyak.
2. Pengolahan minyak bumi
Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor karena minyak bumi biasanya berada
3-5 km di bawah permukaan bumi.Minyak mentah yang ditampung dalam kapal tengker
atau alirkan ke kilang minyak.
Minyak mentah harus diolah terlebih dahulu. Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui
destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok
(fraksi) dengan titik didih yang mirip.Mula-mula minyak mentah dipanaskan pada suhu
sekitar 400oC, kemudian dialirkan kedalam menara fraksionasi.
a. Fraksi pertama yang dihasilkan adalah gas, merupakan fraksi yang paling ringan.
Gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar kilang.
b. Fraksi kedua disebut nafta yang dapat dijadikan premium (bensin) atau produk
petrokimia lainnya.
c. Fraksi ketiga menghasilkan kerosin.
d. Fraksi keempat sering disebut solar
e.Fraksi kelima adalah residu yang dapat diolah lebih lanjut atau diolah untuk produk lain.
Tabel fraksi Hidrogen hasil penyulingan Minyak Bumi
Fraksi Jumlah
Atom C
Titik Didih
(oC)
Kegunaan
Gas 1-5 -160 -30 Bahan bakar (LPG), sumber
Eter
Bensin
Kerosen,minyak
diesel/ solar
Minyak pelumas
Parafin
Aspal
5-7
5-12
12-18
16 ke atas
20 ke atas
25 ke atas
30 – 90
30- 200
180- 400
350 ke atas
Residu
hydrogen
Pelarut
Bahan bakar motor
Bahan bakar mesin desel,bahan
bakar industri
Pelumas
Lilin
Bahan bakar dan untuk jalan raya
3. Bensin
Bensin merupakan bahan bakar transportasi yang masih memegang peranan penting.
Dewasa ini ada tiga jenis bensin yaitu premium, pertamax dan pertamax plus. Ketiga jenis
ini memiliki mutu yang berbeda. Mutu bensin ditentukan dengan bilangan oktan.Bilangan
oktan merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu
terbakar dalam mesin.Semakin sedikit ketukan semakin baik mutu bensin
Untuk menentukan nilai oktan digunakan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu
isooktana dan n-heptana. Pertamax mempunyai nilai oktan 92 artinya bensin tersebut
mengandung 92% isooktana dan 8% n-heptana.
Fraksi minyak bumi dari hasil penyulingan mempunyai nilai oktan yang masih rendah.
Untuk meningkatkan nilai oktan dilakukan dengan reforming yaitu menambahkan zat anti
ketukan. Salah satu zat anti ketukan yang digunakan di Negara kita adalah tetraethyl lead
(TEL, lead = timbal atau timah hitam) yang rumus kimianya Pb(C2H5)4. Penambahan TEL
ini akan menghasilkan oksida timah hitam yang akan keluar bersama asap kendaraan atau
menempel pada komponen mesin. Supaya oksida timbale tidak menempel pada mesin,
maka kedalam bensin bertimbal ditambahkan etilen bromide (PbBr2). Namun timbal dapat
mencemari udara sehingga sekarang digunakan methyl tertiary buthyl ether (MTBE).
D.INDUSTRI PETROKIMIA
Industri petrokimia yaitu industri yang menggunakan sebagian fraksi minyak bumi
sebagai bahan baku industry kimia. Hasil industry petrokimia dari minyak bumi antara lain
plastik, serat sintetis, karet sintetis, pestisida, detergen, pupuk berbagai jenis obat dan
vitamin.
Hampir semua produk petrokimia berasal dari tiga bahan dasar yaitu :olevin (alkena-
alkena) aromatika dan gas sintesis (campuran dari CO dan H2)
E.DAMPAK PEMBAKARAN BAHAN BAKAR TERHADAP LINGKUNGAN
Gas hasil pembakaran bahan bakar dari kendaraan bermotor dan mesin industri
mengakibatkan udara menjadi tidak bersih dan tidak sehat. Masuknya jenis zat kimia
berbahaya dalam udara dan meningkatnya kadar zat kimia tertentu melampaui ambang batas
yang telah ditentukan dinamakan pencemaran udara.
1. Bahan-bahan Pencemar Lingkungan
Zat pencemar yang terdapat diudara yang dapat menimbulkan masalah adalah karbon
mpnpksida, karbon dioksida. Oksida belerang, oksida nitrogen dan partikel padat.
a. Karbon Monoksida (CO)
Gas karbon dioksida (CO) merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berwarna, tidak berbau,
tidak berasa dan tidak merangsang. Oleh karena itu keberadaannya diudara sukar diketahui.
Jika kadar CO dalam tubuh lebih dari 50 ppm maka akan menimbulkan pengaruh buruk
terhadap susunan syaraf pusat. Nilai ambang batas (NAB) gas CO adalah 100 ppm.
Gas CO merupakan racun bagi tubuh manusia dan hewan karena gas tersebut terikat oleh
hemoglobin (HbCO). Adapun reaksinya sebagai berikut
CO(g) + Hb(aq) HbCO(aq)
b. Karbon Dioksida (CO2)
Gas CO2 merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berwarna, , tidak berasa dan tidak
merangsang. Sumber gas CO2 berasal drip roses pembakaran minyak bumi, batu bara dan gas
alam.
Adanya gas CO2 yang berlebihan diudara tidak berakibat langsung kepada manusia.
Tetapi mengakibatkan suhu udara dibawah lapisan gas CO2 dan di permukaan bumi akan
naik. Sifat gas CO2 yang seperti ini dikenal dengan istilah efek rumah kaca atau green house
effect.
c. Belerang oksida (SO2 dan SO3)
Gas SO2 merupakan gas yang tidak berwarna dan berbau sangat menyengat. Gas ini
dibentuk oleh pembakaran yang terlarut dalam bahan bakar minyak bumi serta belerang.
Jika gas SO2 dan SO3 bereaksi dengan air diudara lembab, akan terbentuk asam yang
sifatnya sangat korosif terhadap logam dan berbahaya bagi kesehatan.
Reaksi terbentuknya asam sulfit, ga s SO3 dan asm sulfat adalah
1. Pembentukkan asam sulfit
SO2(g) + H2O (l) H2SO3(aq)
2. Gas SO2 dapat bereaksi dengan oksigen diudara
2 SO2(g) + O2 (g) 2 SO3(g)
3. Gas SO3 mudah larut dalam air membentut asam sulfat
SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq)
Asam sulfat diudara lembab dapat membentuk aerosol yang berupa larutan koloid yang
mudah larut dalam air hujan. hal ini menyebabkan hujan asam yang pH-nya mencapai 5
atau lebih rendah.
d. Oksida nitrogen (NO dan NO2)
Campuran NO dan NO2 sebagai pencemar biasanya ditandai dengan lambing NOx.
Ambang batas Nox di udara adalah 0,05 ppm. NOx diudara tidak beracun secara
langsung bagi manusia, tetapi NOx ini bereaksi dengan bahan-bahan pencemar lain dan
menimbulkan fenomena asbut (asap kabut) atai smog dalam bahasa Inggris, berasal dari
kata smoke =asap dan fog = kabut. Asbut menyebabkan berkurangnya daya pandang.
e. Partikel Padat
Partikel padat yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar yaitu Pb(timbel).Keracunan
Pb yang ringan menyebabkan sakit kepala, mudah teriritasi mudah lelah dan depresi .
Keracunan yang lebih hebat menyebabkan kerusakan otak, ginjal dan hati.
2. Mengatasi Dampak Pembakaran Bahan Bakar terhadap Lingkungan
Beberapa cara untuk mengurangi dampak pembakaran bahan bakar.
a. Melarang dan mengurangi penggunaan bensin yang mengandung Pb
b. Pemeliharaan alat pembakar seperti knalpot kendaraan dan kompor rumah tangga.
EVALUASI
1. Pengertian senyawa hidrokarbon adalah . . .
a. Senyawa tersusun atas unsur C, H, dan O
b. Atom karbon yang berkaitan dengan atom karbon lainc. Senyawa yang tersusun atas atom C dan Od. Senyawa karbon yang mempunyai ikatan tunggal
e. Senyawa yang tersusun oleh unsur C, H, O dan N2. Dibawah ini yang termasuk senyawa karbon adalah . . .
a. H2O b. CO2 c.H2 d. C2H6 d. O2
3. Zat – zat dibawah ini yang bukan senyawa organik adalah . . .a.Asam cuka a.Asam sulfat b.Plastik d Urea e.Glukosa
4. Dibawah ini merupakan hasil dari pembakaran senyawa hidrokarbon adalah . . .a. CO2dan uap airb. COc. CO dan uap aird. CO dan oksigene. CO2 dan oksigen
1. Perhatikan rumus molekul berikut!a) C4H8 d) C4H10
b) C5H12 e) C5H8
c) C6H12
Rumus molekul tersebut yang merupakan senyawa dalam satu homolog adalah. . .
a. a) dan b)b. b) dan c)c. c) dan d)d. a) dan c)e. b) dan e)
2. Senyawa yang mempunyai rumus molekul sama tetapi stuktur molekulnya berbada disebut. . .a. polimerb. tautomerc. resonansid. isomere. deret homolog
4. Di antara senyawa di bawah ini yang dapat mengalami reaksi adisi adalah. . .a. CH3CHC(CH3)2
b. CH3(CH2)3 CH3
c. CH3(CH2)2C(CH3)3
d. CH3CH2C(CH3)3
e. H3CH2CH(CH3)2
5. Berikut ini yang merupakan pasangan isomer adalah. . .a. n-heksena dan sikloheksenab. pentana dan 2-metilbutanac. butana dan butunad. propana dan propenae. 2,3-dimetilpentena dan 2-metilpentena
13. Reaksi : C2H4 + H 2 C2H6 adalah reaksi. . .a. adisib. polimerisasic. substitusid. asosiasie. disosiasi
14. Senyawa tersebut yang paling banyak terdapat dalam minyak bumi adalah. . . a.alkana
b.alkenac.alkunad.sikloalkanae.senyawa aromatik
15. Zat yang dapat digunakan untuk bahan bakar pesawat terbang adalah. . .a. metanab.bensinc.kerosind.avture.solar
16. Zat anti-knocking yang dapat yang ramah lingkungan adalah. . .a MTBEb.LPGc.TELd.LNGe.belerang
17. Petramak yang diproduksi pertamina memiliki bilangan oktan. . .a. 82b. 89c. 92d.96e.98
18. Gas yang menyebabkan terjadinya efek rumah kaca adalah. . .a.NOb.NO2
c.CO
d.CO2
e.CH4
19. Pada pembakaran bensin dalam mesin sering muncul gas buang melalui knalpot yang berwarna coklat. Gas buang tersebut adalah. . .
a.uap airb.gas COc.gas CO2
d.gas SO2
e.gas NO2
20.Sumber pencemaran udara paling banyak adalah. . .a.letusan gunung berapib.pembusukanc.pembuangan sampahd.kenaikan suhu udarae.gas pembakaran bahan bakar
21. Logam yang berbahaya bagi tubuh dan berasal dari pembakaran bensin adalah. . .a.perakb.sengc.timahd.timbal e.besi
22. Salah satu cara mengatasi pencemaran udara di kota besar adalah. . .a.membangun perumahanb.membangun industric.melakukan urbanisasid.melakukan penghijauan dengan sistem hidroponike.melakukan pengairan
23.Mesin kendaraan bermotor jangan dihidupkan dalam ruang tertutup, sebab salah satu gas hasil pembakaran bensin bersifat racun, yaitu. . .