PRAKTIKAL 1: BAHAN API

Tujuan :

Untuk menyiasat penyulingan berperingkat petroleum.

Bahan-bahan/alat radas :

Petroleum, serpihan porselin, kertas turas, kaki retort, condenser Liebig, kelalang

penyulingan, kelalang kon, kasa dawai, tungku kaki tiga, piring penyejat, dan penunu

Bunsen.

Prosedur:

A: Penyulingan berperingkat petroleum.

1. Alat radas dan peralatan dipasangkan seperti yang ditunjukkan di rajah 1.

2. Petroleum di dalam kelalang penyulingan dipanaskan secara perlahan-lahan.

3. Pecahan 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.

B: Ciri-ciri pecahan penyulingan yang berbeza.

1. Warna petroleum diperhatikan pada setiap peringkat.

2. Kelikatan petroleum diperhatikan dengan mencondongkan kelalang kon.

3. Hasil penyulingan pada setiap peringkat suhu dimasukkan ke dalam piring

pengewapan dan dipanaskan. Warna nyalaan api dan jelaga diperhatikan.

4. Pemerhatian direkodkan.

Keputusan:

Pecahan Julat suhu

(0C)

Warna Kelikatan Kebolehbakaran Kandungan

jelaga

1 30-80 Kuning muda Tidak

likat/cair.

Sangat mudah

terbakar

Sangat kurang

2 80-120 Kuning muda

yang agak

terang

Kurang

likat

Mudah terbakar Kurang

3 120-160 Kuning Likat Susah terbakar Banyak

4 160-200 Kuning tua Sangat

likat

Sangat susah

terbakar

Sangat banyak

Gambar-gambar:

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

Gambar 1: Proses penyulingan bermula dan petroleum yang dipanaskan menghasilkan wap yang kemudiannya terkondensasi di kondenser Liebig.

Gambar 3: Ujian yang dijalankan bagi menguji kebolehbakaran pecahan-pecahan petroleum yang terhasil.

Gambar 4: Langkah yang digunakan untuk menguji kelikatan pecahan petroleum yang terhasil dimana tabung uji yang mengandungi pecahan dicondongkan.

Gambar 2: Empat hasil pecahan yang diperolehi daripada proses penyulingan berperingkat petroleum yang dijalankan. Dapat dikenalpasti perbezaan warna diantara pecahan-pecahan tersebut.

tersendiri terhadap suhu takat didih, kelikatan, warna pecahan, warna nyalaan dan

kuantiti jelaga yang terhasil apabila dibakar.

Berdasarkan keputusan eksperimen yang diperolehi, didapati sifat-sifat yang

terdapat pecahan petroleum yang terhasil berubah selari dengan pertambahan takat

didih pecahan tersebut. Semakin tinggi takat didih pecahan itu, semakin likat pecahan

tersebut kerana panjang rantai hidrokarbon pecahan semakin bertambah dan daya

tarikan antara molekul- molekulnya semakin kuat. Pecahan petroleum yang mempunyai

takat didih yang tinggi juga semakin sukar untuk terbakar serta kuantiti jelaga yang

terhasil daripada pembakaran pecahan tersebut juga 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 kuning muda dan merupakan warna

paling cerah bagi pecahan petroleum. Pecahan pertama mempunyai kelikatan yang

sangat rendah dan sangat cair. Kebolehbakaran bagi pecahan pada peringkat ini

adalah sangat mudah terbakar 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 kuning muda yang agak terang jika dibandingkan

dengan pecahan 1 tetapi masih cair. Kelikatan bagi pecahan ini ialah lebih likat

daripada pecahan 1. Apabila pecahan 2 dibakar, kuantiti jelaga yang dihasilkan adalah

lebih banyak berbanding jelaga yang terhasil di pecahan pertama. Kebolehbakaran bagi

pecahan ini adalah mudah terbakar tetapi agak lambat jika dibandingkan dengan

pecahan yang pertama.

Pecahan 3 mempunyai takat didih di antara julat suhu 120-160ºC. Warna bagi

pecahan ini adalah kuning dan mempunyai kelikatan yang lebih tinggi daripada

pecahan pertama dan kedua. Pecahan ketiga ini lebih likat berbanding pecahan

pertama dan kedua. Kebolehbakaran bagi pecahan ketiga adalah agak susah untuk

terbakar jika dibandingkan dengan pecahan pertama dan kedua. Kuantiti jelaga yang

dihasilkan daripada pembakaran pecahan peringkat ketiga ini juga lebih banyak.

Pecahan 4 mempunyai takat didih yang julat suhunya daripada 160-200°C.

Pecahan ini mempunyai warna kuning tua dan merupakan pecahan yang paling pekat

diantara semua pecahan lain yang diperolehi. Pecahan ini adalah yang paling likat.

Disamping itu, kebolehbakaran bagi pecahan keempat ini adalah sangat susah terbakar

serta kuantiti jelaga yang dihasilkan apabila pecahan dibakar adalah paling banyak jika

dibandingkan dengan semua pecahan lain.

Namun begitu, semua pecahan tersebut mempunyai beberapa ciri yang sama

iaitu, keterlarutan dalam air dimana semua pecahan petroleum yang terhasil tidak larut

dalam air. Semua pecahan petroleum juga adalah bersifat neutral . Pecahan juga

mempunyai hasil pembakaran sama iaitu semua pecahan petroleum yang terbakar

menghasilkan gas karbon dioksida dan air.

Melalui rujukan yang dijalankan dapat dikatakan bahawa nama bagi setiap ialah

nafta bagi pecahan pertama, gasolin pada peringkat kedua, paraffin pada peringkat

ketiga dan diesel bagi pecahan keempat. Dapat dirumuskan bahawa ciri-ciri yang

terdapat pada setiap pecahan adalah bergantung pada panjang rantai dan jumlah

karbon yang terdapat pada molekul hidrokarbon pecahan tersebut.

Terdapat beberapa langkah keselamatan yang harus dipatuhi semasa

menjalankan amali ini antaranya ialah dengan memastikan alatan radas telah

diketatkan dengan baik serta getah paip yang digunakan untuk mengalirkan air tidak

bocor. Selain itu, pengudaraan makmal hendaklah dalam keadaan baik disamping

pengendalian peralatan kaca dengan berhati-hati bagi mengelakkan berlakunya

sebarang kemalangan. Akhir sekali, produk atau hasil pecahan turasan hendaklah

diletakkan jauh daripada api kerana ianya merupakan bahan yang mudah terbakar.

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.

Soalan Penggayaan:

1. Bincangkan kebolehbakaran bagi setiap pecahan petroleum.

Pecahan petroleum bagi peringkat pertama lebih mudah terbakar berbanding

pecahan petroleum yang keempat. Dapat diperhatikan bahawa kadar kebolehan

petroleum untuk terbakar semakin menurun walaupun takat didih dan jumlah

rantai molekul hidrokarbon bertambah. Hal ini demikian kerana semakin panjang

rantai hidrokarbon, semakin banyak tenaga haba yang diperlukan untuk

memecahkan rantai hidrokarbon tersebut.

2. Bincangkan hubungan takat didih pecahan dengan:

a) Warna pecahan.

- Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin terang warna pecahan

petroleum yang terhasil bagi setiap peringkat. Warna yang terhasil

bergantung pada saiz molekul. Jika saiz molekul besar, maka, warna

pecahan petroleum menjadi lebih terang, bermula dari kuning muda pada

peringkat pertama, kuning muda yang agak terang pada peringkat kedua,

kuning pada peringkat ketiga, dan akhir sekali kuning tua.

b) Kelikatan pecahan

- Semakin tinggi takat didih pecahan, semakin likat pecahan petroleum

yang terhasil. Hal ini demikian kerana rantai ikatan molekul hidrokarbon yang

panjang akan menjadikan pecahan yang terhasil adalah likat manakala

pecahan petroleum yang mempunyai ikatan yang ringkas dan pendek agak

kurang likat atau cair. Oleh itu, semakin panjang rantai hidrokarbon didalam

pecahan petroleum yang terhasil, semakin likat pecahan tersebut. Pecahan

petroleum yang mempunyai mempunyai jumlah hidrokarbon yang lebih

panjang mempunyai takat didih yang lebih tinggi.

c) Jumlah jelaga yang dihasilkan pada setiap pecahan.

- Semakin tinggi takat didih pecahan tersebut, semakin banyak jumlah

kuantiti jelaga yang dihasilkan apabila dibakar. Pecahan petroleum pada

peringkat keempat menghasilkan lebih banyak jelaga jika dibandingkan

dengan pecahan petroleum pada peringkat pertama. Hal ini demikian kerana,

pecahan yang mempunyai takat didih yang tinggi mempunyai kuantiti karbon

yang lebih banyak dalm rantai hidrokarbon, maka daya tarikan antara molekul

semakin tinggi. Jumlah karbon yang banyak akan menyebabkan

menyebabkan banyak jelaga yang terhasil.

3. Pecahan X ialah C6H14. Ramalkan warna, kelikatan dan jumlah jelaga yang

dihasilkan oleh X.

Berdasarkan formula, pecahan X adalah heksana. Oleh itu, pecahan X akan

mempunyai warna kuning muda dengan kelikatan yang rendah atau cair serta

menghasilkan sedikit jelaga 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

6. Apakah yang dimaksudkan dengan biodiesel?

- Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester iaitu etil ester yang dihasilkan

daripada minyak sayuran atau lemak haiwan yang bertindakbalas dengan

methanol atau etanol. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada

mesin yang menggunakan diesel untuk beroperasi. Biodiesel mempunyai sifat

kimia yang hampir serupa dengan petroleum mahupun diesel sehingga ianya

dapat digunakan terus pada mesin diesel atau dicampur dengan petroleum

diesel. Biodiesel tidak menghasilkan gas yang berbahaya seperti sulphur

dioksida kerana ianya tidak mengandungi sulfur dan lebih bersih serta lebih

mudah ditangani jika dibandingkan dengan petroleum diesel. Oleh itu, biodiesel

dijadikan sebagai bahan bakar alternatif masa depan dan ianya boleh

digolongkan dalam sumber yang boleh diperbaharui. Penggunaannya boleh

mengurangkan pencermaran yang dihasilkan oleh bahan bakar dari petroleum.

7. Apakah kelebihan menggunakan biodiesel berbanding pecahan petroleum?

- Salah satu daripada kelebihan yang terdapat pada biodiesel adalah ianya boleh

diperbaharui kerana biodiesel dihasilkan daripada minyak sayuran dan lemak

haiwan yang mana ianya boleh diperolehi dengan mudah seperti minyak masak

yang telah digunakan. Ia juga lebih mesra alam daripada diesel kerana

membebaskan lebih sedikit karbon monoksida, karbon dioksida, sulfur dioksida

dan zarah-zarah lain yang menjejaskan alam sekitar. Biodiesel juga lebih cekap

bahan api petroleum kerana ianya mempunyai kandungan ‘cetane’ yang lebih

tinggi daripada bahan api petroleum. Kurang berbau kerana mengeluarkan

aroma makanan bergoreng atau aroma barbeku apabila digunakan.

Bibliografi :

Addison Keith. Biodiesel. (2012). Dari http://journeytoforever.org/biodiesel.html

Freudenrich Craig. How Oil Refining Works. (2001). Dari http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/oil-refining4.htm

Toh Kim Kau. SPM Kimia. (1999). Petaling Jaya: Sasbadi Sdn. Bhd.