Kimia dasar

KIMIA MIGAS DIKLAT TEKNIS PRODUKSI MIGAS

Hal. 1

BAB 1

SENYAWA HIDROKARBON

Senyawa hidrokarbon adalah senyawa yang mengandung unsur karbon dan hidrogen. Senyawa ini merupakan dasar untuk mempelajari minyak dan gas bumi.

Senyawa hidrokarbon juga sering dikenal sebagai senyawa organik. Istilah ini dikenal karena pada mulanya senyawa hidrokarbon diketahui sebagai pendorong kehidupan manusia, binatang dan tanaman. Dewasa ini banyak senyawa-senyawa

hidrokarbon yang dapat diperoleh dari fraksi minyak dan gas bumi, dan selanjutnya dikenal dengan istilah petrokimia.

1.1. Struktur atom dan molekul

Atom karbon mempunyai 6 neutron dan 6 proton di dalam inti atomnya dan 6

elektron yang mengorbit di luar inti atom. Jumlah atom ditunjukkan oleh

banyaknya proton dalam inti atom atau banyaknya elektron diluar inti atom.

Sedangkan jumlah masa ditunjukkan oleh banyaknya proton dan neutron dalam

inti atom. Dua elektron berada pada orbit pertama dan empat elektron lainnya

berada pada orbit kedua. Empat elektron yang berada pada orbit kedua disebut

elektron-elektron valensi. Karbon mempunyai empat valensi karena ia

memerlukan empat elektron lagi untuk mengisi orbit paling luar.

Hidrogen juga dapat digunakan sebagai contoh lain untuk melengkapi uraian ini.

Hidrogen hanya mempunyai satu proton di luar inti atomnya yang dapat

dinyatakan sebagai valensinya. Ia memerlukan satu elektron lagi di dalam

orbitnya untuk menstabilkannya.

Berdasarkan pada struktur atom-atom karbon dalam molekul, senyawa-senyawa

hidrokarbon dikelompokkan sebagaimana terlihat dalam gambar (1-1).

a. Senyawa alifatik

Senyawa-senyawa hidrokarbon yang rantai C-nya terbuka atau bercabang

disebut sebagai senyawa alifatik.


Hal. 2

a.1. Senyawa alifatik jenuh

Senyawa alifatik yang rantai C-nya hanya terdiri dari ikatan-ikatan tunggal

saja disebut sebagai senyawa alifatk jenuh.

a.2. Senyawa alifatik tak jenuh

Senyawa alifatik yang rantai C-nya disamping terdiri dari ikatan-ikatan

tunggal juga ikatan rangkap dua dan / atau rangkap tiga disebut sebagai

senyawa alifatik tak jenuh. Pengertian tak jenuh menunjukkan bahwa

dalam atom C masih memungkinkan untuk mengikat atom H atau yang

lain.

Gb. (1-1): Pengelompokan senyawa hidrokarbon

b. Senyawa siklik

Senyawa-senyawa hidrokarbon yang rantai C-nya melingkar dan lingkarannya

itu mungkin juga bercabang desebut sebagai senyawa siklik. Senyawa siklik

masih dapat dikelompokkan seperti berikut:

b.1. Senyawa karbosiklik

Senyawa siklik yang rantai lingkarannya hanya terdiri dari hidrokarbon

saja disebut sebagai senyawa karbosiklik. Senyawa karbosiklik masih

terbagi menjadi dua, yaitu:

* Senyawa alisiklik


Hal. 3

Senyawa karbosiklik yang dapat dianggap sebagai senyawa alifatik

dengan rantai C yang melingkar dan ikatan-ikatannya tunggal disebut

sebagai senyawa alisiklik.

* Senyawa aromatik

Senyawa karbosiklik yang rantai lingkarannya hanya terdiri dari enam

atom C dan tiga ikatannya berupa ikatan rangkap dua disebut sebagai

senyawa aromatik.

b.2. Senyawa heterosiklik

Senyawa-senyawa siklik yang lingkarannya berisi juga atom-atom

non-karbon (misalnya N, S atau O).

1.2. Senyawa-senyawa alifatik

Jumlah senyawa-senyawa hidrokarbon alifatik sangat besar, hal ini disebabkan

oleh sifat unsur C yang dapat membentuk bermacam-macam rantai karbon.

Adapun batas panjang rantai C itu tidak diketahui. Dengan jalan sintesis, telah

dapat dibuat suatu senyawa hidrokarbon yang berisi 70 atom C dan besar

kemungkinannya bahwa senyawa-senyawa yang mengandung lebih banyak

atom-atom C masih kekal juga keadaannya.

Berdasarkan perbandingan banyak atom-atom C dan H yang terdapat dalam satu

molekul, maka senyawa-senyawa hidrokarbon terbagi atas dua golongan:

a. Hidrokarbon Jenuh

Yaitu hidrokarbon yang tak dapat mengikat atom-atom H lagi. Jadi batas

kejenuhan dengan atom-atom H telah tercapai.

b. Hidrokarbon tak Jenuh

Yaitu hidrokarbon yang masih dapat mengikat atom-atom H. Hidrokarbon tak

jenuh ini masih pula terbagi atas ikatan rangkapnya.


Hal. 4

1.2.1. Alkana/Parafin (CnH2n+2)

Senyawa hidrokarbon jenuh atau alkana dinamakan juga parafin (dari parum

affinis), karena sukar bereaksi dengan senyawa-senyawa lainnya. Kadang-kadang

disebut juga hidrokarbon batas, karena batas kejenuhan dengan atom-atom H telah

tercapai.

Suku pertama dari deretan senyawa ini adalah metana CH4 (gas rawa atau gas

tambang). Dalam molekul metana ini sebuah atom C langsung terikat pada empat

buah atom H yang seharga. Metana CH4 dapat menurunkan senyawa-senyawa

alifatik lainnya. Jika sebuah atom H dari CH4 diganti dengan atom C maka

terbentuklah suku kedua dari alkana, yaitu etana. Berdasarkan tetravalensi dari

atom C maka atom C yang kedua ini harus mengikat 3 buah atom H, sehingga

rumus molekul etana C2H6. Demikian dari C2H6 ini dapat pula dibentuk senyawa

baru lagi yang mengandung 3 buah atom C dan seterusnya.

Berdasarkan tetravalensi atom C, rumus umum senyawa hidrokarbon jenuh ini

dapat ditentukan. Setiap atom C dapat mengeluarkan 4 ikatan, untuk n atom C

dapat mengeluarkan 4n ikatan. Untuk membentuk rantai C, masing-masing atom

C yang saling mengikat atom C lainnya membutuhkan 2 ikatan, kecuali 2 buah

atom C yang ada di paling ujung kiri dan kanan masing-masing membutuhkan

satu ikatan. Dengan demikian jumlah ikatan yang diperlukan untuk pembentukan

rantai C sebanyak n atom C adalah 2n-2. Jumlah ikatan sisa yang masih dapat diisi

dengan atom-atom H adalah 4n - (2n-2) atau 2n+2. Oleh karena itu rumus umum

hidrokarbon senyawa jenuh ini adalah CnH2n+2.

Jika dari rumus umum tersebut untuk n berturut-turut diisi 1, 2, 3, 4, dan

seterusnya, maka terdapatlah deretan senyawa-senyawa seperti tertulis dibawah

ini. Adapun namanya berasal dari kata bilangan Yunani atau Latin dengan

membubuhi akhiran -ana, kecuali 4 suku yang pertama yang mempunyai nama

khusus.


Hal. 5

n Rumus Nama

1 CH4 metana

2 C2H6 etana

3 C3H8 propana

4 C4H10 Butane

5 C5H12 Pentane

6 C6H14 Heksana

7 C7H16 Heptana

8 C8H18 Oktana

9 C9H20 Nonana

10 C10H22 Dekana

Sebagaimana terlihat dari rumus tersebut, untuk 2 buah suku yang berdekatan

(misalnya suku 2 dan 3, 3 dan 4, 6 dan 7) selalu berselisih sebuah gugusan CH2.

Senyawa-senyawa yang sifat-sifatnya (kimia) sama dan yang susunannya

berselisih CH2 dinamakan deret sepancaran (homologous compounds).

Radikal Alkil

Jika dari alkana tersebut sebuah atom H dianggap hilang, maka tinggalah suatu

gugusan atom atau radikal yang sesungguhnya tidak dapat berdiri sendiri.

Radikal-radikal itu selanjutnya penting artinya dan pula namanya berakhiran -il.

n Rumus rdikal Nama

1 CH3- Metal

2 C2H5- Etil

3 C3H7- Propel

4 C4H9- Butyl

5 C5H11- Pentil

6 C6H13- Heksil

Atau pada umumnya disebut radikal alkil dan rumus umumnya ialah CnH2n+1 yang

dapat disingkat R (radikal alkil).

Isomer


Hal. 6

Senyawa bercabang (isomer) mempunyai rumus molekul yang sama tetapi rumus

bangunnya berbeda dengan senyawa lurus (normal). Oleh karena itu, untuk

menghindari kesalahfahaman, maka dalam hal tertentu harus dinyatakan rumus

bangunnya, dan bahkan jika prlu dituliskan secara lengkap ikatan dari setiap

unsur-unsurnya.

Contoh:

Konferensi Geneva

Pada konferensi Geneva pada tahun 1892 ditetapkan beberapa peraturan atau

kesepakatan untuk pemberian nama senyawa-senyawa hidrokarbon. Tata nama

yang berdasarkan peraturan-peraturan itu disebut Nomenklatur Geneva atau

Nomenklatur Rasional.

Bagi alkana berlaku peraturan-peraturan sebagai berikut:

(1). Akhiran -ana ditetapkan untuk hidrokarbon jenuh.

(2). Empat suku pertama hidrokarbon normal jenuh diberi nama metana, etana,

propana dan butana, sedangkan nama hidrokarbon selanjutnya dibentuk dari

kata bilangan Latin atau Yunani.

(3). Hidrokarbon bercabang dipandang sebagai turunan hidrokarbon normal,

nama untuk hidrokarbon itu dibentuk dari mana hidrokarbon yang rantainya

terpanjang yang dapat ditarik dari rumusnya dengan dibubuhi nama rantai

cabangnya sebagai awalan. Sebagai contoh , isobutana dapat dipandang


Hal. 7

sebagai turunan dari propana jika sebuah atom H dari atom C yang kedua

diganti dengan gugus metil, sehingga nama rasionalnya ialah

2-metil-propana.

Pemberian nomor gugus alkil pada isomer

Untuk menyatakan tempat rantai cabang, maka atom-atom C dari rantai utama

diberi nomor 1, 2, 3, 4 dan seterusnya. Pemberian nomor itu harus diatur

sedemikian rupa sihingga rantai-rantai simpangnya mendapat nomor yang paling

rendah.

Contoh:

2,2,3-trimetilbutana, bukan 2,3,3-trimetilbutana, karena 2,2,3 adalah lebih rendah

dari 2,3,3. Ternyata bahwa jumlah nama isomernya makin banyak jika jumlah

atom C-nya makin banyak.

Contoh:

Pentana C5H12 mempunyai 3 buah isomer, yaitu:

Heksana mempunyai 5 nama isomer, heptana mempunyai 9 nama isomer, oktana

mempunyai 18 nama isomer.

Pengelompokan atom C menurut keterikatannya dengan atom C lain

Atom C yang langsung terikat hanya pada 1 buah atom C lain disebut atom C

primer, jika langsung terikat pada 2 buah atom C lain disebut atom C sekunder,

jika terikat pada 3 buah atom C lain disebut atom C tersier dan jika terikat pada 4

buah atom C lain disebut atom C kuaterner.


Hal. 8

Contoh:

2,2,3-trimetilpentana mempunyai 5 buah atom C primer, 1 buah atom C sekunder,

1 buah atom C tersier dam 1 buah atom C kuaterner.

Awalan iso dipakai juga pada gugus alkil. Yang kerap dipakai adalah gugus

isopropil dan iso butil, sedangkan iso amil (isopentil) dan isoheksil jarang

dijumpai.

Dalam hubungannya dengan radikal alkil perlu diketahui adanya 4 jenis gugus

butil dengan masing-masing namanya.

Sifat-sifat alkana

Sifat fisik:

(1). Empat suku yang pertama pada temperatur kamar berbentuk gas. Dari suku

ke-5 sampai dengan suku ke-16 pada temperatur kamar (20oC) berbentuk zat

cair, sedangkan suku-suku yang lebih tinggi adalah zat padat.

(2). Titik didih dan titik cairnya makin tinggi jika berat molekulnya makin besar.


Hal. 9

(3). Suku-suku yang berbentuk gas berbau, suku-suku yang mudah menguap

berbau bensin, sedang suku-suku tinggi tidak berbau.

(4). Semua alkana sukar larut dalam air.

Sifat kimia:

(1). Pada umumnya semua alkana sukar bereaksi dengan senyawa-senyawa

lainnya.

(2). Pada temperatur biasa chlor dan brom dapat menukar atom-atom hidrogen

dari alkana. Dengan metana umpanya, keempat atom H berturut-turut dapat

ditukar semuanya.

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl

Sebagaimana telah dikatakan penukaran tersebut dinamakan substitusi.

Substitusi oleh halogen dapat dipercepat, jika dipergunakan

katalisator-katalisator seperti sinar matahari atau sedikit yod. Adapun yod

tidak dapat mensubstitusi dengan langsung pada hidrokarbon jenuh.

(3). Asam sulfat berasap dapat mensulfonasi alkana-alkana suku tengah dan suku

tinggi, artinya dapat mengganti sebuah atom H dengan radikal sulfonat

(SO3H).

(4). Asam nitrat tidak dapat bereaksi dengan alkana, kecuali senyawa-senyawa

yang berisi atom C tersier maka akan dioksidasi menjadi CO2 dan suatu asam

karbon yang jumlah atom-atom C-nya lebih sedikit.

1.2.2. Alkena/Olefin (CnH2n)

Sebagaimana terlihat dalam rumus umumnya, golongan senyawa ini berisi dua

buah atom H lebih sedikit dibandingkan dengan golongan alkana. Berhubung


Hal. 10

dengan itu timbullah pertanyaan atom atau atom-atom C yang manakah yang

kehilangan 2 atom H itu.

Untuk menentukan rumus bangun alkena perlu diketahui beberapa sifat yang

terpenting dari golongan senyawa ini, yaitu:

(1). Dapat mudah mengadisi satu mol brom atau Chlor dan juga hidrogen.

(2). Mudah dioksidasi oleh larutan kalium permangganat alkalis, sehingga

terbentuk senyawa yang berisi dua gugusan OH dalam molekulnya.

Karena jumlah atom-atom H alkena kurang dua buah, jika dibandingkan dengan

alkana, maka sudah barang tentu ada 2 buah ikatan dari karbon yang tidak

mengikat atom-atom H, sehingga ada tiga kemungkinan bentuk rumus bangun:

(1). Dua ikatan yang tidak berisi atom-atom H itu berasal dari sebuah atom C.

(2).Dua ikatan yang tidak berisi atom-atom H itu berasal dari sebuah atom C

yang berdekatan letaknya.

(3).Dua ikatan yang tidak berisi atom-atom H itu berasal dari 2 buah atom C

yang tidak berdekatan letaknya.

Dari ketiga kemungkinan itu yang benar adalah (2), sebab:

Jika suku pertama dari alkena yaitu etena C2H4 direaksikan dengan larutan

KMnO4 alkalis, maka akan terbentuk glikol.


Hal. 11

Nomenklatur

Nama suku-suku alkena sesuai dengan nama suku-suku alkana yang

bersangkutan, tetapi akhiran -ana diganti dengan -ena.

C2H4 etena etilena

C3H6 propena propilena

C4H8 butena butilena

C5H10 pentena amilena

C6H12 heksena heksilena

Isomer mula-mula terdapat pada butena C4H8 yaitu:

Tempat ikatan rangkap dinyatakan dengan suatu angka yang ditulis dibelakang

namanya antara tanda kurung. Adapun angka itu menunjukkan nomor atom C dari

mana ikatan rangkap itu bermula.

Sifat-sifat alkena

Sifat fisik:

(1). Tiga suku yang pertama adalah gas, suku-suku berikutnya adalah zat cair

yang tidak dapat bercampur dengan air, dan suku-suku tinggi adalah padat.

(2). Dapat terbakar dengan nyala berjelaga (kadar C tinggi).

Sifat kimia:

(1). Mudah mengadisi H2 dengan Pt atau Ni halus sebagai katalisator


Hal. 12

(2). Mudah mengadisi Cl2 dan Br2 tanpa memakai katalisator dan pula dapat

berlangsung pada temperatur biasa.

Berhubung dengan sifat ini, maka alkena dapat melunturkan aqua bromata.

Persenyawaan 1,2-dichloroetana tersebut juga disebut "Dutch oil", karena

yang mula-mula menemukan persenyawaan tersebut adalah 4 orang ahli

kimia Belanda pada tahun 1795.

(3). Jika alkena dialirkan ke dalam larutan KMnO4 alkalis, maka terbentuklah

alkohol bervalensi 2. Reaksi ini biasa disebut reaksi Bayer.

(4). Alkena dapat mengadisi halogen hidrida. Yang termudah ialah HJ kemudian

HBr sedang HCl sangat lambat dan juga suhunya harus tinggi.

Menurut peraturan Markovnikov halogen selalu terikat pada atom C yang

berisi atom-atom H yang tersedikit.

Jika kedua atom C yang tak jenuh itu berisi atom-atom H sama banyaknya,

maka berlakulah peraturan Saytzew-Wagner yang mengatakan bahwa atom

halogen selalu terikat pada atom C yang mengikat gugus alkil yang termudah.

Dengan cara yang sama dapat diadisi juga:

a. Asam sulfat pekat yang dingin


Hal. 13

b. Asam hipochlorit (HOCl)

(5). Alkena dapat berpolimerisasi yaitu beberapa molekul bergabung dan

membentuk molekul baru yang lebih besar. Molekul-molekul zat yang

bergabung disebut monomer dan hasil polimerisasinya dinamakan polimer.

Isobutena (2-metilpropena) dengan H2SO4 sebagai katalisator dapat

berpolimerisasi menjadi iso-oktena dan dengan jalan reduksi iso-oktena

tersebut dapat diubah menjadi iso-oktana (cara pembuatan iso-oktana).

Etilena cair pada temperatur dan tekanan tinggi dengan pengaruh katalisator

tertentu dapat berpolimerisasi menjadi poli-etilen yaitu suatu zat yang dalam

penghidupan sehari-hari biasa disebut "polythene", suatu jenis plastik yang

elastis dan tahan asam serta basa.


Hal. 14

Demikian pula vinylchlorida dapat berpolimerisasi juga dan menghasilkan

sejenis plastik yang disebut polivinylchlorida atau disingkat PVC.

1.2.3. Alkuna/Diolefin (CnH2n-2)

Suku pertama dari golongan ini adalah etuna C2H2 (ethine atau acetylene) yang

rumus bangunnya.

Jadi dengan ikatan rangkap tiga (triple bond) antara 2 buah atom C yang

berdekatan.

Menurut nomenklatur maka golongan senyawa ini namanya berakhiran -una.

Peraturan-peraturan lainnya seperti pada alkena.

Sifat-sifat alkuna

(1). Gas yang tidak berbau dan tidak berwarna. Bau C2H2 yang timbul pada

pembuatan dari CaC2 itu disebabkan tercampur dengan PH3 karena CaC2-nya

mengandung sedikit Ca3P3 (calsium fosfida).

(2). Mudah terbakar dan biasanya dipakai untuk mengelas autogen.

(3). Mudah larut dalam aseton.


Hal. 15

(4). Sebagai senyawa tak jenuh, maka dapat mengadisi H2, Halogen dan

Hidrohalogenida. Pada umumnya adisi tersebut berlangsung

bertingkat-tingkat.

(5).Yang sangat penting artinya untuk berbagai sintesis ialah adisi H2O pada

C2H2 yang dapat terjadi dengan pengaruh garam merkuri sebagai katalisator

(misal HgSO4). Pada adisi ini mula-mula terbentuk Vinilalkohol yang

seketika mengalami perubahan intramolekuler sehingga terbentuk etanal atau

acetaldehida.

Etanal yang terbentuk itu dapat direduksi menjadi etanol CH3-CH2OH

(alkohol karbida) atau dioksidasi menjadi asam asetat CH3-COOH (asam

cuka karbida).

(6). C2H2 dapat berpolimerisasi. Jika dialirkan melalui sebatang pipa kaca yang

panas pijar misalnya, maka terbentuk benzena C2H2.

3 C2H2 C6H6

1.2.4. Alkanol (CnH2n+1OH)


Hal. 16

Alkanol dapat dianggap terbentuk dari alkana (CnH2n+2) jika sebuah atom H diganti

dengan gugusan hidroksil, yanki menjadi CnH2n+1OH.

Nomenklatur

Nama suku-suku dari golongan alkanol sesuai dengan nama

suku-suku alkana yang bersangkutan dengan diberi akhiran -ol.

CH4 CH3OH metanol (metilalkohol)

C2H6 C2H5OH etanol (etilalkohol)

C3H8 C3H7OH propanol (propilalkohol)

C4H10 C4H9OH butanol (butilalkohol)

C5H12 C5H11OH pentanol (amilalkohol)

Sesuai dengan tempat OH terikat pada rantai karbon, maka alkohol terbagi atas

tiga golongan, yaitu:

(1). Alkohol primer, yaitu jika gugusan OH terikat pada atom C primer seperti

rumus bangun berikut.

(2). Alkohol sekunder, yaitu jika gugusan OH terikat pada atom C sekunder

seperti rumus bangun berikut.

(3).Alkohol tersier, yaitu jika gugusan OH terikat pada atom C tersier seperti

rumus bangun berikut.

Pada alkanol isomer dapat disebabkan oleh:


Hal. 17

(1). Tempat gugusan OH terikat pada rantai utama.

(2). Rantai C bercabang atau tidak.

Contoh:

Sebagaimana contoh-contoh tersebut, maka pemberian nomor x (2-metilpropanol-

x) sesuai dengan nomor urut letak atom C pengikat gugusan OH yang dimulai dari

atom C yang paling ujung kiri atau kanan mana yang terdekat.

Alkanol-alkanol tersebut dapat disebut sebagai berikut:

(1) a. propanol-1 = Propilalkohol

b. propanol-2 = Isopropilalkohol

(2) a. butanol-1 = butilalkohol primer

b. butanol-2 = butilalkohol sekunder

c. 2-metilpropanol-1 = Isobutilalkohol

d. 2-metilpropanol-2 = butilalkohol tersier

Sifat-sifat alkanol

Sifat fisik:


Hal. 18

(1). Metanol, etanol dan propanol dapat bercampur dengan air dalam semua

perbandingan.

(2). Titik didih dan titik cairnya makin tinggi jika berat molekulnya makin besar.

Sifat kimia:

(1). Oksidasi alkanol

Reaksi ini dapat dipakai untuk membedakan alkanol primer, sekunder dan

tersier; karena hasil-hasilnya berlainan. Alkanol primer mula-mula

menghasilkan alkanal dan pada oksidasi selanjutnya maka terbentuk suatu

asam karbon.

Alkanol sekunder menghasilkan alkanon

Adapun alkanon itu tidak dapat dioksidasi lagi tanpa peruraian menjadi

senyawa-senyawa yang jumlah atom C-nya berkurang. Alkanol tersier tidak

dapat dioksidasi tanpa terjadi peruraian.

(2). Jika alkanol yang kering (tidak mengandung air) direaksikan dengan logam

Na atau K terjadi persenyawaan baru yang disebut alkanolat.


Hal. 19

Alkanolat tersebut hanya kekal jika tidak ada air. Bila kena air terus

terurai menjadi alkanol dan NaOH.

(3). Gugusan OH dari alkanol mudah diganti dengan halogen jika alkanol

direaksikan dengan fosforhalogenida.

(4). Esterifikasi alkanol dapat berlangsung dengan semua asam anorganik dan

organik.

1.2.5. Alkoksialkana/Eter (CnH2n+1-O-CmH2m+1)

Jika alkanol dapat dianggap sebagai turunan monoalkil dari air, maka eter dapat

diumpamakan sebagai turunan dialkil dari air.

Untuk n = m maka terbentuklah eter tunggal misalnya CH3-O-CH3 dan jika n m

maka terdapatlah eter majemuk misalnya CH3-O-C2H5.

Nomenklatur

Menurut nomenklatur Geneva alkoksialkana dipandang sebagai turunan alkana

jika atom H dari alkana diganti dengan gugusan alkoksi CnH2n+1-O-

Isomer dengan metoksipropana adalah:


Hal. 20

Karena rumus molekul alkoksialkana CnH2n+2O sama dengan rumus molekul

alkanol, maka kedua golongan senyawa itu pasti isomer satu dari pada yang lain.

Metoksimetana misalnya adalah isomer dengan etanol, etoksi etana dengan kedua

propanol, dan selanjutnya.

Sifat-sifat Alkoksialkana

(1). Zat cair yang berbau sedap dan sukar larut dalam air.

(2). Suku-suku rendah mudah menguap dan uapnya sangat mudah terbakar.

(3). Mempunyai titik didih lebih rendah dari pada alkanol yang jumlah atom

C-nya sama.

(4). Tidak dapat bereaksi dengan logam Na dan fosforhalogenida.

(5). Dapat diuraikan oleh hidrogenhalogenida, teristimewa HJ menjadi

alkilhalogenida dan alkanol.

1.2.6. Alkilamina (CnH2n+3N)

Golongan senyawa ini dapat dianggap sebagai turunan dari amonia. Sesuai dengan

jumlah atom H dari NH3 yang ditukar dengan gugusan alkil, maka golongan

senyawa ini terbagi atas:

(1). Amina primer, yaitu apabila hanya sebuah atom H yang diganti dengan

gugusan alkil.

(2). Amina sekunder, yaitu apabila 2 atom H diganti dengan gugusan alkil.


Hal. 21

(3). Amina tersier, yaitu apabila semua atom H dari NH3 diganti dengan gugusan-

gugusan alkil.

Seperti pada amonia yang dengan air dapat membentuk NH4OH dan dengan asam

membentuk garam, maka demikian juga sifat alifatik.

NH3 + HOH NH4OH amonium hidroksida

CH3NH2 + HOH CH3NH3OH monometil amonium hidroksida

NH3 + HCl NH4Cl amonium klorida

CH3NH2 + HCl CH3NH3Cl monometil amonium klorida

Sifat-sifat amina

(1). Kedua suku yang pertama (metil dan etilamina) pada temperatur biasa

berbentuk gas, suku-suku tengahan adalah cair, sedang suku-suku tinggi

berbentuk padat.

(2). Suku-suku rendah berbau seperti amonia, sedang suku-suku yang padat tak

berbau.

(3). Suku-suku rendah dapat larut dalam air dengan membentuk alkil amonium

hidroksida yang bersifat sebagai basa yang lebih kuat dari pada NH4OH.

(4). Amina primer dapat dipisahkan dari golongan amina lain berdasarkan

perbedaan sifat masing-masing terhadap asam nitrit (HONO).

Isomeri dan nomenklatur

Peristiwa isomerisasi pada senyawa alkilamina ada tiga kemungkinan:

a. disebabkan oleh rantai C yang bercabang atau tidak;

b. tempat atom N terikat pada rantai C;


Hal. 22

c. suatu senyawa amina yang rumus molekulnya tertentu mungkin suatu amina

primer, sekunder atau tersier.

Amina primer: C4H9NH2

Amina sekunder:

Amina tersier:

1.2.7. Alkanal (R-CHO)

Alkanal (alkilaldehida) dapat dianggap sebagai turunan senyawa hidrokarbon

yang berisi gugusan aldehida (-CHO) pada ujung rantainya, sehingga rumus

umumnya CnH2n+1CHO.

Nama suku-suku golongan senyawa ini berasal dari nama suku-suku yang

bersangkutan dengan mengganti akhiran -ana dengan -anal.

HCHO = metanal = formaldehida

CH3CHO = etanal = asetaldehida


Hal. 23

C2H5CHO = propanal = propionaldehida

C3H7CHO = butanal

C4H9CHO = pentanal

1.2.8. Alkanon (R-CO-R')

Alkanon adalah senyawa karbon yang berisi gugusan karbonil (C=O) yang

langsung terikat pada dua buah radikal alkil. Jadi rumus umumnya adalah

CnH2n+1COCmH2m+1.

Jika n = m maka senyawa ini disebut alkanon tunggal, jika n m maka disebut

alkanon majemuk.

Menurut nomenklatur Geneva, nama suku-suku golongan senyawa ini berasal dari

nama suku-suku alkana yang bersangkutan dengan mengganti akhiran -ana

dengan akhiran -anon.

CH3COCH3 = propanon (aseton) = dimetilketon

CH3COC2H5 = butanon = metiletilketon

CH3COC3H7 = pentanon-2 = metilpropilketon

C2H5COC2H5 = pentanon-3 = dietilketon

1.2.9. Alkanakarbonitril (R-CN)

Senyawa alkanakarbonitril dapat dianggap sebagai ester dari H-CN yang rumus

umumnya CnH2n+1CN.

Nomenklatur dari golongan senyawa ini ada tiga macam yakni:

a. Yang berakhiran sianida

b. Yang berakhiran nitril

c. Yang berakhiran karbonotril

Dalam (a) senyawa tersebut dianggap sebagai turunan dari HCN, jika atom H-nya

diganti dengan gugusan alkil.

Contoh:

C2H5CN = etilsianida.


Hal. 24

Dalam (b) senyawa tersebut dianggap sebagai turunan dari suatu alkana, jika

semua atom H dari atom C ujung diganti dengan N.

Contoh:

C2H5CN = propananitril

Dalam (c) senyawa tersebut dianggap sebagai turunan dari suatu alkana, jika

sebuah atom H diganti dengan gugus karbonitril (CN).

Contoh:

CH3CN = metilsianida = etananitril = metanakarbonitril

C2H5CN = etilsianida = propananitril = etanakarbonitril

C3H7CN = propilsianida = butananitril = propanakarbonitril

1.2.10. Asam alkanakarboksilat

1.2.10.1. Asam alkanakarboksilat jenuh (CnH2n+1COOH)

Asam alkanakarboksilat dapat dianggap terbentuk dari alkana, jika sebuah atom H

diganti dengan gugusan karboksil (-COOH), sehingga rumus umum golongan

senyawa ini CnH2n+1COOH. Gugusan karboksil tersebut adalah gugus pengenal

bagi asam karboksilat (asam karbon atau asam lemak).

Sebagian besar suku-suku golongan senyawa ini mempunyai nama-nama trivial.

Menurut nomenklatur Geneva ada dua aliran yaitu:

a) Gugus karboksil dianggap sebagai bagian dari rangka rantai karbon, dan

suku-suku deretan asam tersebut diberi nama hidrokarbon berakhiran -oat.

b) Gugus karboksi dari asam dianggap sebagai gugus penukar. Nama asam

disusun dari nama hidrokarbon dengan dibubuhi akhiran karboksilat.

HCOOH = asam metanoat = asam hidrogen karboksilat

= asam formiat (trivial)

CH3COOH = asam etanoat = asam metana karboksilat


Hal. 25

= asam asetat (trivial)

C2H5COOH = asam propanoat = asam etana karboksilat

= asam propionat (trivial)

C3H7COOH = asam buatanoat = asam propana karboksilat

= asam butirat (trivial)

C4H9COOH = asam pentanoat = asam butana karboksilat

= asam valerat (trivial)

C15H31COOH = asam heksadekanoat = asam pentadekana karboksilat

= asam palmitat (trivial)

C17H35COOH = asam oktadekanoat = asam heptadekana karboksilat

= asam stearat (trivial)

1.2.10.2. Asam alkanakarboksilat tak jenuh (CnH2n-1COOH)

Dari golongan senyawa ini, CnH2n-1COOH yang terpenting adalah asam oleat

C17H33COOH. Asam ini banyak sekali terdapat di alam sebagai ester dari gliserol,

teristimewa dalam minyak zaitun (olive oil), minyak kelapa (cocoanut oil), dan

lain-lain.

1.2.10.3. Turunan asam alkanakarboksilat

Turunan-turunan asam alkanakarboksilat adalah sebagai berikut:

a. Alkanakarbohalogenida R-CO-Hal

b. Anhidrida asam karboksilat (R-CO)2O

c. Alkanakarbonamida R-CO-NH2

d. Asam halogenalkanakarboksilat R-CH-Hal-COOH

e. Ester R-COO-R’

1.2.11. Alkanol polivalen

Alkanol polivalent yang sederhana adalah alakanol bivalen (alkanadiol) dan

alkanol trivalen (alkanatriol).


Hal. 26

CH2OH-CH2OH = glikol

= etanadiol-1,2

CH2OH-CHOH-CH2OH = gliserol

= propanatriol-1,2,3

1.2.12. Asam karboksilat jenuh bivalen

Rumus umum golongan senyawa ini adalah CnH2n(COOH)2

Yang terpenting adalah senyawa-senyawa dengan kedua gugusan COOH pada

kedua ujung rantai C, jadi COOH-(CH2)2-COOH.

n = 0 COOH-COOH = asam dikarboksilat

= asam etanadioat

= asam oksalat (trivial)

n = 1 COOH-CH2-COOH = asam metanadikarboksilat

= asam propanadioat

= asam malonat (trivial)

n = 2 COOH-(CH2)2-COOH = asam etanadikarboksilat-1,2

= asam butanadioat-1,2

= asam suksinat (trivial)

n = 3 COOH-(CH2)3-COOH = asam propanadikarboksilat-1,3

= asam pentanadioat-1,5

= asam glutarat (trivial)

n = 4 COOH-(CH2)4-COOH = asam butanadikarboksilat-1,4

= asam heksanadioat-1,6

= asam adipat (trivial)

1.3. Senyawa siklik

Senyawa siklik merupakan senyawa hidrokarbon yang ikatan rantai karbonnya

melingkar. Yang termasuk senyawa siklik adalah senyawa karbosiklik dan

senyawa heterosiklik.


Hal. 27

1.3.1. Senyawa karbosiklik

Senyawa karbosiklik adalah senyawa siklik yang lingkarannya berupa ikatan

atom-atom karbon. Yang termasuk senyawa karbosiklik adalah senyawa alisiklik

dan senyawa aromatik.

1.3.1.1. Senyawa alisiklik

Senyawa alisiklik adalah senyawa siklik (senyawa melingkar) yang dapat

dianggap sebagai senyawa alifatik yang rantai karbonnya melingkar, sering juga

disebut sebagai siklo alkana (sikloparafin) yang rumus umumnya seperti senyawa

alkena yaitu CnH2n.

1.3.1.2. Senyawa Aromatik

Senyawa aromatik adalah senyawa hidrokarbon melingkar yang ikatan

karbon-nya tidak jenuh. Yang termasuk senyawa ini adalah senyawa benzene dan

alkil benzene (CnH2n-6), naftalene (C10H8) dan antrasene (C14H10).

Beberapa senyawa benzene dan alkil benzene yang penting diantaranya adalah:


Hal. 28

1.3.2. Senyawa heterosiklik

Senyawa heterosiklik adalah senyawa siklik yang lingkarannya tidak hanya berisi

atom-atom karbon saja tetapi juga unsur-unsur lain seperti N, S atau O.


Hal. 29

BAB 2

KIMIA MINYAK BUMI

2.1. Komposisi Kimia

Minyak bumi adalah campuran kompleks dari senyawa hidrokarbon dan

senyawa organik dari Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang

mengandung logam.

Perbandingan unsur-unsur itu dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan

atas hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :

Karbon : 83,0 - 87,0 %

Hidrogen : 10,0 - 14,0 %

Nitrogen : 0,1 - 2,0 %

Oksigen : 0,05 - 1,5 %

Sulfur : 0,05 - 6,0 %

Metals (Ni and V), >1000 ppm

Komposisi minyak bumi terdiri dari 3 komponen, yaitu :

1. Komponen Hidrokarbon

2. Komponen Non-hidrokarbon

3. Komponen Metalo-organik

2.2. Komponen Hidrokarbon

Komponen hidrokarbon dalam Minyak Bumi diklasifikasikan atas 4

golongan besar, yaitu :

1. Golongan Parafinik

2. Golongan Olefinik

3. Golongan Napthenik

4. Golongan Aromatik


Hal. 30

Klasifikasi hydrocarbon berdasarkan struktur


Hal. 31

Umumnya golongan Olefinik tidak diketemukan dalam Minyak bumi (Crude oil).

1. Parafin

Parafin adalah senyawa hidrokarbon jenuh dengan rantai lurus atau rantai

cabang, tanpa struktur cincin.

Parafin disebut juga alkena, dengan rumus umum : CnH2n+2

Carbon mempunyai kemampuan untuk mengikat unsure lain atau dengan unsure

karbon sendiri, maka akan membuat rantai karbon yang lurus atau bercabang dan

membentuk cincin. Hal ini karena karbon mempunyai 4 atom yang bisa

melakukan ikatan kimia. Penggunaan bersama elektron dalam ikatan kimia

disebut ikatan kovalen. Dalam hal ini karbon bisa membentuk ikatan tunggal,

ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga

Contoh :

a. Rantai lurus

CH4 metana

CH3 – CH3 etana

CH3 – CH2 – CH3 proana

CH3 – (CH2 ) 2 – H3 butana

CH3 – (CH2 ) 3 – H3 pentana

Bila satu atom H dari senyawa alkana dihilangkan maka akan diperoleh gugusan

alkil

CH3 – metil

CH3 – CH2 – etil

CH3 – CH2 – CH2 – propil

CH3 – (CH2 ) 2 – H2 butil

Dan seterusnya


Hal. 32

b. Komponen Hidrokarbon

CH3

CH3 – CH – CH2 – CH3 CH3 – C – CH2 – CH3

CH3

CH3

2 metil butana 2.2. dimetil butana

2. Olefin

Olefin adalah senyawaan hidrokarbon tidak jenuh, yang mempunyai

jumlah atom H lebih sedikit dari Parafin.

Olefin disebut juga alkena, dengan rumus umum : CnH2n

Contoh :

CH2 = CH2 etilana (etana)

CH3 – CH = CH3 propilana (propena)

CH3 – CH2 – CH = CH3 butilna (butena)

CH3 – CH– CH – CH2 CH3– CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

CH3

CH

CH3

3 metil butilena 1 3 propil heptilena

CH2 CH C CH2 CH2 CH3

CH

CH3

3 etil 2 heksena

1 2 3 4

4 3 2 1

4 3 2 1

7 6 5 4 32

1

2

1

3 4 5 6


Hal. 33

3. Naphthen

Naphthen adalah senyawaan hidrokarbon jenuh, yang mempunyai

struktur cincin.

Napthen disebut juga sikloparafin, dengan rumus umum : CnH2n

Contoh :

H2 C H3C H3C

H2C CH2

5

H2C CH2

C H2

Sikloheksana 1.1. dimetil Siklopentana

CH3

CH CH3 CH2 CH2H2C CH H2C C CH2

H2C CH2 H2C C CH2

CH C C H2 H2 CH3

1.2.4. trimetil Sikloheksana dekohidronaphthalena

4. Aromatik

H2C CH2

H2C CH2

12

34


Hal. 34

Aromatik adalah senyawaan hidrokarbon yang mempunyai satu inti

benzena atau lebih.

Contoh :

Benzena Naphthalena Panathrena

2.3. Komponen Non Hidrokarbon

Minyak bumi mengandung sejumlah senyawaan non-hidrokarbon,

terutama senyawa-senyawa : (a). Sulfur (b). Nitrogen (c). Oksigen (d).

Organo-metalik (e). Garam-garam Anorganik.

1. Senyawa Sulfur

Beberapa jenis senyawa Sulfur yang terdapat dalam Minyak bumi adalah

:

1. Hidrogen sulfida : H2S

2. Merkaptan, RSH

CH3 – SH : metil merkaptan

C2H5 – SH : etil merkaptan

3. Sulfida, RSH

CH3 – S – CH3 : dimetil sulfida

C4H9 – S – C4H9 : dibutil sulfida

4. Disulfida, RSSR

CH3 – S – S – CH3 : dimetil disulfide

5. Siklo sulfida

H H H

HH H

H

H


Hal. 35

: Thio sikloheksana

(penta metilena sulfida)

6. Alkil sulfat

CH3 – 0 0

S : dimetil sulfat

CH3 – 0 0

7. Asam sulfonat

CH3 O

S : metil sulfonat asam

CH3 OH

8. Sulfoksida

CH3 – S – CH3 : dimetil sulfoksida

0

9. Sulfona

0

CH3 – S – CH3 : dimetil sulfoksida

0

10. Thiophene

HC CH

HC CH : thiophiene

S

: benzothiophena

S

S


Hal. 36

Gambar Distribusi Beberapa Senyawa Hidrokarbon dalam minyak bumi

2. Senyawa Nitrogen

Beberapa jenis senyawaan Nitrogen yang terdapat dalam Minyak bumi

diantaranya adalah :

Pyridine quinoline isoquinoline

Pyrrole indole carbazol

N N N

N N N


Hal. 37

Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sekitar 0,1 – 0,9%.

Kandungan teringgi pada minyak bumi tipe aspaltik.

Hubungan antara nitrogen content dan API Gravity

API

Nitrogen, % wt

Begitu pula dengan carbon residue jika karbon residu tinggi, maka tinggi

pula kadungan nitrogennya. Nitrogen mempunyai sifat racun terhadap

katalis dan membentk gum pada produk fuel oil. Kandungan nitrogen

terbanyak pada fraksi titik didih yang tinggi.

3. Senyawa Oksigen

Oksigen dalam Minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam

karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monoksiklo dan disiklo, dan

phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Napthenat (asam alisiklik) dan

asam alifatik.

H2 H C C

H2C CH2 HC CH HC C CH

H2C CH2 HC CH HC C CH O O C O

H

Penta metilena pyran furan benzofuran

4. Senyawaan Organo-metalik


Hal. 38

Terdapatnya logam dalam minyak bumi sebagai organo-metalik berasal

dari Porphyrin dengan menggantikan atom Nitrogen yang berikatan Hidrogen

dengan Kation.

Terdapatnya Vanadium dan Nikel dalam Minyak bumi berbentuk

sebagai komplek metal Porphyrin.

Gambar : Struktur Porphine (adalah Porphyrin yang paling sederhana),

merupakan unit struktur dasar dari Porphyrin.

5. Garam-garam Anorganik

Umumnya, air yang terkandung dalam Minyak bumi (sebagai emulsi)

mengandung senyawaan logam berupa garam-garam Anorganik yang

terlarut. Yaitu terdiri dari garam-garam Khlorida dan Surfur dari K, Mg dan

Ca.

2.4. Komposisi Gas Alam

Komposisi Gas aalam tidak jauh berbeda dengan minyak bumi akan tetapi gas

alam hanya mempunyai struktur paraffin. Yaitu komposisi mulai C1 s/d C4

dengan urutan sebagai berikut :

CH4 = metana

C2H6 = ethana

HC C C CH

HC C C CH

NH HN

N

C C

HC CH

HC CH

HC CH

HC CH

C C

N


Hal. 39

C3H8 = propane

C4H10 = butane

Composition of natural gas [in weight percent (wt%)]

Location CH4 C2H6 C3H8 C4H10

United States 89.5–92.5 5.1–2 2.1–0.7 1.6–0.5

Algeria 86.9 9.0 2.6 1.2

Iran 74.9 13.0 7.2 3.1

North Sea 90.8 6.1 0.7 0.1

BAB 3


Hal. 40

KARAKTERISTIK MINYAK BUMI

Karakteristik minyak bumi sangat ditentukan oleh susunan molekul senyawaan hidrokarbon dan nonhidrokarbon. Karakteristik minyak bumi menyangkut sifat

kimia dan sifat fisika. Minyak bumi diklasifikasikan menurut karakterisasi fungsi, Indeks korelasi, kandungan sulfur, VGC dan Bireau of Mines dan lain–lain.

Berdasarkan atas susunan hidrokarbonnya, minyak bumi diklasifikasikan atas minyak bumi jenis parafinik, naftenik, aromatik dan naftenik– aromatik atau

campuran. Klasifikasi minyak bumi ini sangat penting artinya untuk mengetahui sifat-sifat minyak bumi, sehingga berguna untuk memprediksi jenis fraksi dan

jumlahnya serta sifat–sifat produk yang dihasilkan. Misalnya minyak bumi yang mempunyai SG rendah, banyak mengandung fraksi ringan, sedang SG tinggi

banyak mengandung fraksi berat.

Sebagaimana diketahui bahwa minyak bumi adalah campuran kompleks dari

senyawaan hidrokarbon dan senyawaan nonhidrokarbon yang mengandung

unsur–unsur sulfur, nitrogen, oksigen, halogenida dan logam sebagai senyawaan

minor. Besarnya kandungan masing–masing unsur tersebut di dalam minyak

bumi akan berpengaruh terhadap sifat fisika dan sifat kimia suatu minyak bumi,

dinyatakan sebagai karakteristik minyak bumi dan sifat– sifat produk–produk

yang dihasilkan. Interpretasi data atas minyak bumi yang dilaporkan dari suatu

analisis, digunakan untuk menentukan karakteristik minyak bumi yang berguna

dalam memprediksi jumlah (volume) serta sifat–sifat fisika dari produk.

Karakteristik minyak bumi mencakup sifat-sifat fisika, sifat optikal, sifat termal,

sifat kelistrikan, dan sifat–sifat yang lain.

2.2 Sifat Fisika Minyak Bumi

Sifat fisika minyak bumi ini digunakan untuk mendapatkan informasi dalam

menangani pengangkutan, penyimpanan, penimbunan, pengolahan, pemasaran,

sehingga tidak terjadi gangguan, kecelakaan dan kerugian. Sifat fisika minyak

bumi yang signifikan dalam proses pengolahan mencakup kerapatan (density) dan


Hal. 41

berat jenis (specific gravity), viskositas, tekanan uap, titik nyala, titik tuang,

tegangan permukaan dan tegangan interfasial

2.2.1 Density dan Specific Gravity

Density (kerapatan) adalah massa zat cair per satuan volume pada 15oC dan

101,325 kPa dengan satuan standar pengukuran dalam kilogram per meter kubik.

Specific Gravity (berat jenis) adalah perbandingan massa sejumlah volume zat

pada temperatur tertentu terhadap massa air murni dengan volume yang sama

pada temperatur yang sama atau temperatur yang berbeda. Kedua temperatur

acuan harus dinyatakan secara eksplisit. Umumnya temperatur acuan meliputi

60/60oF, 20/20oC, 20/4oC.

Dalam industri perminyakan, density merupakan spesifikasi penting untuk

produk–produk kilang karena dapat digunakan untuk prediksi kandungan

gasoline, dan kerosene dan minyak solar dalam minyak bumi.

Hubungan antara density minyak bumi dan komposisi fraksinasi hanya valid

(dapat dibenarkan) apabila digunakan untuk jenis minyak tertentu sedang untuk

jenis minyak yang berbeda hubungan tersebut tidak berlaku. Namun demikian

sampai saat sekarang masih digunakan untuk estimasi sifat–sifat minyak bumi dan

produk minyak bumi secara kasar. Density suatu minyak bumi dipengaruhi oleh

komposisinya, tetapi hubungan secara kuantitatif sulit untuk memperolehnya.

Umumnya density rendah menunjukkan bahwa kandungan parafin besar,

sebaliknya density besar maka kandungan aromatnya tinggi. Disamping itu

terdapat hubungan antara density dan kadar sulfur, conradson carbon residue,

viskositas, aspaltin dan resin.

Terdapat hubungan antara specific gravity (SG) dan API gravity (o API),

dirumuskan sebagai berikut :

Derajad API = – 131,5 atau SG 60/60 =


Hal. 42

Gambar 2–1 Hubungan antara API gravity dengan

Carbon Residue (Conradson)

Gambar 2 – 2 Hubungan antara API gravity dengan Viskositas

2.2.2 Viskositas

Viskositas dinamik (dynamic viscosity) adalah perbandingan antara tegangan

geser yang diberikan dan kecepatan geser suatu cairan. Viskositas dinamik

kadang– kadang disebut koefisien dinamik atau lebih sederhana disebut

viskositas. (SATUAN : Poise)

Jadi viskositas dinamik adalah ukuran tahanan untuk mengalir atau perubahan

bentuk dari suatu cairan. Istilah viskositas dinamik juga dapat digunakan dalam

suatu konteks yang berbeda untuk menunjukkan suatu kuantitas yang tergantung


Hal. 43

frekuensi dimana tegangan geser dan kecepatan geser mempunyai ketergantungan

terhadap waktu sinusoidal.

Viskositas kinematik adalah tahanan cairan untuk mengalir karena gaya berat.

Untuk aliran gaya berat pada suatu ketinggian hidrostatik tertentu, ketinggian

tekanan suatu cairan proporsional dengan specific gravitynya. (satuan : centi

stokes)

Viskositas minyak bumi dan produknya menunjukkan sifat volatilitas

(kemudahan menguap). Suatu minyak bumi dan produknya mempunyai

viskositas tinggi berarti minyak itu mengandung hidrokarbon berat (berat molekul

besar), sebaliknya viskositas rendah maka minyak bumi itu banyak mengandung

fraksi ringan.

Kebanyakan produk–produk minyak bumi dan beberapa material bukan minyak

bumi, digunakan seperti minyak bakar untuk keperluan estimasi kondisi optimal

penyimpanan, penanganan dan operasional.

2.2.3 Tegangan Permukaan dan Tegangan Antarmuka

Tegangan permukaan adalah ukuran gaya pada sebuah batas antara dua fasa,

yaitu antara cairan dan cairan, cairan dan padatan atau antara cairan dan gas

(udara). Apabila ukuran gaya pada sebuah batas antara dua cairan yang saling

melarut disebut tegangan antarmuka (interfacial tension).

Tegangan permukaan sangat dipengaruhi oleh temperatur dan berat molekul.

Misalnya seri normal hidrokarbon menaik dengan menurunnya temperatur,

demikian sebaliknya. Tetapi tegangan permukaan akan menaik dengan kenaikan

berat molekul. Uji standar tegangan permukaan adalah ASTMD–971

Makin besar berat molekulnya makin besar pula tegangan permukaan, dan makin

tinggi temperaturnya makin menurun tegangan permukaannya.

Tegangan permukaan minyak bumi dan produknya akan menunjukkan bahwa

fraksi makin berat makin besar pula tegangan permukaannya.


Hal. 44

Pada satuan cgs, tegangan permukaan dinyatakan dalam erg cm–1, sedang dalam

satuan SI, dinyatakan dalam Nm–1. Kedua besaran itu saling berhubungan

berdasarkan hubungan 1 dyne cm–1 = 10–3 N m–1. (baca N = Newton).

Nilai dari kisaran sempit (narrow range) adalah 24 – 38 dyne cm–1 terdiri dari

fraksi gasoline 26 dyne cm–1, fraksi kerosene 30 dyne cm–1, dan fraksi minyak

lumas 30 dyne cm–1.

Tabel 2 – 1 : Tegangan Permukaan Hidrokarbon

Hidrokarbon Tegangan permukaan, dyn cm–1

– 18oC 20oC 38oC 93oC

Normal :

Etana 5,5

Propana 12,4 5,2 0,2

Butana 17,2 10,5 4,5

Pentana 20,5 16,0 14,0 8,0

Heksana 22,6 18,4 16,5 10,9

Heptana 24,4 20,3 18,6 13,1

Oktana 25,7 21,8 20,2 14,9

Siklo :

Siklopentana 22,4

Sikloheksana 25,0

Tetralina 35,2

Dekalina 29,9

Aromatik :

Benzena 28,8

Toluena 28,5

Etilbenzena 29,0

Butilbenzena 29,2


Hal. 45

Umumnya bahan non hidrokarbon dan senyawaan polar yang melarut dalam

minyak akan menurunkan nilai tegangan permukaan.

Telah dikatakan bahwa, tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik dan

menjadi lebih kecil beberapa derajad di bawah temperatur kritik. Pada temperatur

kritik tegangan permukaan adalah nol.

Minyak lumas yang terkontaminasi oleh air dan ausan logam atau korosi logam

selama pemakaian akan menunjukkan tegangan antarmuka akan turun. Oleh

karena itu menurunnya nilai tegangan antarmuka memberikan isyarat bahwa

minyak lumas itu terkontaminasi oleh air, ausan logam atau korosi logam

sehingga sifat oksidasinya juga menurun. Untuk itu nilai tegangan antarmuka

dapat digunakan untuk menentukan kapan minyak lumas harus diganti.

2.2.4 Refractive Index

Refractive index adalah perbandingan anatara kecepatan cahaya dalam vakum

dan kecepatan cahaya dalam bahan. Uji standar refractive index adalah

ASTMD–1218.

Pengukuran refractive index sebagai karakterisasi hidrokarbon minyak bumi dan

produknya, makin besar berat molekul nilai refractive index menaik, dimulai dari

parafin, naften kemudian aromat. Polisiklo naften dan polisiklo aromat lebih

besar dari masing–masing monosiklonya. Dalam satu seri hidrokarbon, makin

besar berat molekulnya makin besar nilai refractive index-nya khususnya untuk

parafin (Tabel di bawah).

Jadi refractive index dapat memberikan informasi tentang komposisi campuran

hidrokarbon (minyak bumi dan produknya) seperti halnya density, yaitu nilai

terendah menunjukkan parafinik dan yang paling tinggi adalah aromat.

Dengan pengujian refractive index ASTMD–2159, bahwa disamping refractive

index terdapat refractive dispersion dan specific dispersion. Refractive dispersion

adalah perbedaan antara refractive index pada dua panjang gelombang cahaya

yang khusus. Dua garis dari spektrum hidrogen yang digunakan untuk


Hal. 46

menghitung refractive dispersion yaitu C (6563 Ao, merah) dan F (4861 Ao, biru).

Specific dispersion adalah selisih dua refractive dispersion pada masing–masing

dua garis spektrum itu dibagi density pada temperatur yang sama.

Specific dispersion =

Persamaan d iatas sangat signifikan untuk industri Petrokimia,karena semua

senyawa aromatik, naften dan parafin, mempunyai nilai berat molekul yang

hampir sama, dimana aromatik tertinggi dan senyawa alifatik tidak jenuh

mempunyai nilai intermedia.

Specific refraction dinyatakan dalam persamaan :

dimana : n = refractive index

d = density

C = konstanta bebas temperatur

(dapat dilihat pada metode Uji ASTMD – 1218)

Sedang istilah molecular refraction adalah specific refraction dikali dengan berat

molekul

2.2.5 Optis Aktif

Optis aktif untuk minyak bumi dan produknya adalah suatu jenis minyak bumi

misalnya minyak bumi parafinik atau naftenik yang dapat memutar bidang

cahaya polarisasi kekiri atau kekanan. Senayawa hidrokarbon (berupa molekul)

yang dapat memutar bidang cahaya polarisasi adalah senyawa–senyawa yang

mempunyai struktur trans isomer, parafin dan naften. Jadi hanya minyak bumi

jenis parafin dan naften saja yang dapat memutar bidang cahaya polarisasi.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan polarisator.


Hal. 47

Baik minyak bumi maupun fraksi minyak bumi menunjukkan bahwa makin besar

berat molekulnya, nilai optis aktif menaik, berkisar antara 350 – 400 arc cm –1

gauss –1 /menit.

Dirumuskan dengan persamaan :

= pth

dimana : = besar sudut putar, arc cm –1 gauss –1 /menit.

p = tetapan intrinsik bahan

t = tebal bahan yang dilewati cahaya, cm

h = tetapan Planck = 6,62 x 10 –34 Joule detik

2.2.6 Liquefaction dan Solidification

Pada temperatur udara, minyak bumi dan kebanyakan produknya berupa cairan. Permasalahan yang

mungkin timbul adalah terjadinya solidifikasi selama pemakaian dalam keadaan normal adalah tidak

umum. Pengujian titik lebur (ASTMD–87, ASTMD–127) secara luas diperuntukan bagi pembuat lilin dan

pengguna (konsumen) lilin. Metode pengujian tersebut untuk sampel–sampel yang mengandung parafin

suku tinggi atau kristal lilin. Prediksi titik lebur untuk senyawa hidrokarbon murni sangatlah sulit, akan

tetapi mempunyai kecenderungan bahwa menaik dengan membesarnya berat molekul dan bentuk

simetri dalam struktur molekulnya. Bentuk simetri mempunyai pengaruh yang lebih besar dari pada

berat molekul, sedang untuk hidrokarbon cabang mempunyai titik lebur lebih tinggi dari normal parafin.

n – heksana m. p. – 95oC

2 – metil pentane m. p. – 154oC

n – pentane m. p. – 130oC

2, 3 – dimetil propana m. p. – 20oC (bentuk simetri)

n – oktana m. p. – 57oC

2, 2, 3, 3 – tetrametil butana m. p. – 104oC (bentuk simetri)

Untuk senyawa siklo :

Senyawa siklo yang tidak tersubstitusi melebur pada temperatur relatif tinggi dari

pada senyawa–senyawa parafin. Bentuk simetrik (isomer simetrik) melebur pada

temperatur lebih rendah dari alifatik dengan berat molekul yang sama.


Hal. 48

etana m. p. – 172oC

Etilena m. p. – 169,5oC

Antara keduanya mempunyai sedikit perbedaan

siklo heksana m. p. 6,2oC

siklo heksena m. p. – 104oC

Antara keduanya mempunyai perbedaan yang besar

Untuk senyawa–senyawa hidrokarbon tidak simetris suku tinggi sulit untuk

dikristalkan, sedang senyawa–senyawa hidrokarbon cabang tidak simetris

terendah adalah oktana dan hampir semua senyawa siklo tersubstitusi sampai

fraksi paling tinggi yaitu fraksi minyak lumas akan mengkristal secara pelan–

pelan dan dalam keadaan dingin berbentuk padatan seperti gelas.

Meskipun karakteristik titik lebur minyak bumi dan produk–produk minyak bumi

penggunaannya sangat terbatas, namun dapat digunakan untuk estimasi

kemurnian atau bahkan estimasi komposisi dari lilin dan proses pendinginan

misalnya solidifikasi ( pembekuan) serta proses–proses pendinginan pada industri

petrokimia.

Solidifikasi dalam minyak bumi dan produk minyak bumi dibedakan atas empat

kategori, yaitu freezing point, congealing point, cloud point dan pour point.

Titik dingin ( freezing point ) adalah temperatur pada saat senyawa

hidrokarbon berubah bentuk dari cairan menjadi padatan dalam kondisi seperti

disyaratkan dalam metode uji tertentu. Metode uji standar freezing point,

adalah ASTMD–1015, D–1016.

Titik beku ( congealing point ) adalah temperatur pada saat petrolatum berubah

bentuk dari cair yang berhenti mengalir bila dibiarkan mendingin dalam

kondisi seperti disyaratkan dalam metode uji tertentu. Metode uji standar

congealing, adalah ASTMD–938. Petrolatum adalah produk semipadat hasil

proses pemurnian residu, bersifat lekat dan berwarna putih sampai kuning.

Titik keruh ( cloud point ) adalah temperatur pada saat lilin parafin atau

senyawaan lain yang dapat diubah menjadi padatan yang terkandung dalam


Hal. 49

minyak bumi memperlihatkan kekeruhan bila minyak didinginkan dalam

kondisi seperti disyaratkan dalam metode uji tertentu. Metode uji standar

cloud point, adalah ASTMD–2500, D–3117. Pada pendinginan berlanjut,

semua minyak bumi menjadi lebih dan lebih viskus dan mengalir perlahan–

lahan dan lebih perlahan–lahan

Titik tuang ( pour point ) adalah temperatur terendah pada saat minyak bumi

dapat dituang atau mengalir dalam kondisi seperti disyaratkan bila minyak

bumi didinginkan tanpa gangguan dalam metode uji tertentu. Metode uji

standar pour point, adalah ASTMD–97.

Disamping keempat kategori tersebuat terdapat pula istilah seperti dropping point

dan melting point.

Titik tetes ( dropping point ) adalah temperatur pada saat gemuk berubah

bentuk dari semipadat menjadi cair dan mulai mengalir dalam kondisi seperti

disyaratkan dalam metode uji tertentu. Metode uji standar dropping point,

adalah ASTMD–566, D–2265.

Titik leleh ( melting point ) adalah temperatur pada saat lilin berubah bentuk

dari semipadat menjadi cair dan mulai menetes dari termometer dalam kondisi

seperti disyaratkan dalam metode uji tertentu.

Hubungan antara cloud point, pour point dan freezing point untuk produk minyak

bumi yang satu dengan lainnya sangat bervariasi, sehingga arti dan kegunaan

untuk jenis produk yang berbeda juga bervariasi serta bergantung dari penggunaan

produk.

Cloud point dan pour point digunakan untuk prediksi penyimpangan temperatur

dari observed viscosity (viskositas pengamatan pada pengujian dengan peralatan)

suatu minyak dari viscosity yang sebenarnya (Newtonian) pada kisaran temperatur

yang rendah. Cloud point dan pour point juga dapat digunakan untuk identifikasi

untuk penyimpanan minyak atau digunakan untuk perencanaan penyimpanan

minyak pada temperatur rendah.

2.2.7 Volatilitas


Hal. 50

Volatilitas atau kemudahan menguap suatu cairan atau gas yang dicairkan dapat

didefinisikan sebagai kecenderungan untuk menguap dari bentuk cairan menjadi

uap atau gas. Karena, satu dari tiga sifat pembakaran fuel dalam nyala bahwa fuel

harus diubah menjadi bentuk gas, maka volatilitas (kemudahan menguap) dari

fuel cair merupakan sifat yang utama.

Jadi, kecenderungan kemudahan menguap merupakan salah satu sifat pokok fuel

cair, misalnya LPG, natural gasoline, motor gasoline, aviation gasoline, naphtha,

kerosene, gas oil, dan diesel fuel dalam kondisi seperti disyaratkan dalam metode

uji tertentu. Metode uji standar volatility, adalah ASTMD–2715. Sifat pokok yang

lain yang berhubungan dengan volatolity adalah flash point, fire point, vapor

pessure, evaporasi dan distilasi.

Apabila sifat volatility dari fuel cair cenderung rendah (ada sebagian tidak

menguap), ini menunjukkan bahwa dalam fuel itu terdapat komponen titik didih

tinggi. Indikasi ini dapat dilihat dalam data distilasi ASTM.

Titik nyala ( flash point ) adalah temperatur pada saat produk minyak bumi

saat dipanaskan berubah bentuk dari cair menjadi uap untuk membentuk

sebuah campuran uap dengan udara yang dapat menyala oleh api khusus

dalam kondisi seperti disyaratkan dalam metode uji tertentu. Metode uji

standar flash point, adalah ASTMD–56, D–92, ASTMD–93.

Titik api ( fire point ) adalah temperatur pada saat produk minyak bumi saat

dipanaskan berubah bentuk dari cair menjadi uap untuk membentuk sebuah

campuran uap dengan udara yang dapat terbakar terus menerus (berlanjut) oleh

api khusus dalam kondisi seperti disyaratkan dalam metode uji tertentu.

Metode uji standar fire point, adalah ASTMD–92.

Dari aspek keselamatan, flash point sangat signifikan pada atau sedikit di atas

temperatur maksimum (berkisar dari 30 sampai 60oC) dalam kegiatan

penyimpanan, transportasi, dan dalam penggunaan produk minyak bumi cair baik

dalam wadah terbuka ataupub wadah tertutup. Dalam kisaran temperatur dari 30

sampai 60oC dapat menyebabkan relatif terjadinya bahaya api dan bahaya

ledakan. Untuk produk dengan flash point di bawah 40oC (104oF), penanganan


Hal. 51

terhadap keselamatan harus ekstra hati – hati. Flash point di atas 60oC (140oF),

bahaya keselamatan agak berkurang sehingga flash point kurang signifikan.

Flash point produk minyak bumi digunakan juga oleh pabrik dan oleh pemasaran

untuk mendeteksi terjadinya kontaminasi. Bila flash point rendah dari batasan

spesifikasi menunjukkan bahwa produk terkontaminasi oleh produk minyak

lainnya yang lebih besar volatilitasnya. Pada minyak bumi dan produknya,

volatilitas dapat dikategorikan atas aspek vapor pressure (tekanan uap) dan titik

didih konstituen fraksi.

Tekanan uap ( vapor pressure ) adalah tekanan yang dilakukan oleh uap dari

cairan pada dinding wadah yang tertutup dalam kondisi yang disyaratkan oleh

metode uji tertentu. Metode uji standar untuk vapor pressure adalah ASTMD–

323. Vapor pressure menaik dengan menaiknya temperatur, misalnya

gasoline, LPG atau jenis produk yang lain.

Titik didih ( boiling point cairan ) adalah temperatur dimana tekanan uap

cairan dari baik senyawa murni maupun campuran banyak senyawa sama

dengan 1 atmosfer (14,7 psia). Dalam tiap seri homolog hidrokarbon, titik

didih menaik dengan menaiknya berat molekul dan juga struktur molekul

hidrokarbonnya. Dengan jumlah atom karbon yang sama, parafin cabang

mempunyai titik didh lebih rendah dari normal parafin.

Pada pengujian distilasi minyak bumi dan produknya dinyatakan sebagai

temperatur distilasi untuk sejumlah volume tertentu yang tertampung dalam gelas

ukur dari 100 mL sampel. Atau dapat pula dinyatakan sebagai persen volume

sampel dari jumlah 100 %. Antara temperatur yang satu dan lainnya yang

berdekatan disebut kisaran distilasi (distillation range). Metode uji standar

distilasi adalah distilasi ASTM, meliputi ASTMD–86, D–216, D–285, D–447, D–

2892 dan D–1160 (distilasi pada pengurangan tekanan).

Tabel 2 – 2 : Titik Didih dari Beberapa Senyawa Hidrokarbon

Hidrokarbon (normal) Titik didih


Hal. 52

oC oF

Butana – 0,5 18

Pentana 36 97

Heksana 68 154

Heptana 98 208

Oktana 126 259

Nonana 151 304

Dekana 174 345

Pentadekana 271 520

Eikosana 343 649

Data dilaporkan dalam istilah – istilah : initial boiling point (IBP), distillation

temperature (temperatur distilasi), end point (titik akhir), dry point (titik kering),

recovery (pemulihan), residue (sisa), total recovery (total pemulihan), distillation

loss (susut distilasi), dan percent evaporated (persen yang teruapkan).

Titik didih awal ( initial boiling point ) adalah pembacaan termometer

yang posisi ujungnya tepat pada leher labu distilasi saat tetesan pertama

distilat meninggalkan ujung tabung kondenser. Pembacaan dilakukan pada

sejumlah kondisi pengujian yaitu temperatur kamar, kecepatan pemanasan,

temperatur kondenser dan beberapa yang lain.

2.3 Jenis Minyak bumi

Minyak bumi diketemukan jenisnya sangat bervariasi. Walaupun komposisinya

sama, hal ini sangat ditentukan oleh porsi komponen hidrokarbon yang ada

didalamnya. Perbedaannya terlihat pada perbedaan specific gravity (SG) dari

sejumlah minyak bumi yang ada. Sebuah minyak bumi mempunyai API gravity

39,0 dan minyak bumi yang lain 16,0.


Hal. 53

Minyak bumi kaya akan senyawaan parafin yaitu dari kelompok minyak bumi

middle east dan minyak bumi banyak mengandung sikloparafin dan aromatik

yaitu dari kelompok Nigeria dan American West Coast. Bila minyak bumi yang

diolah hendak digunakan sebagai umpan reformer, maka dipilih minyak bumi

yang diperkirakan banyak mengandung aromat sebagai produknya, dimana

minyak bumi dari Nigeria lebih baik dari minyak bumi Kuwait.

Untuk tujuan suatu proses dengan diperkirakan jenis produk tertentu, diusahakan

blending antara minyak bumi yang satu dengan lainnya.

2.4 Klasifikasi Minyak bumi

Minyak bumi diklasifikasikan atas beberapa jenis. Klasifikasi minyak bumi ini

sangat penting artinya untuk mengetahui sifat-sifat minyak bumi, sehingga

berguna untuk memprediksi produk-produk yang dihasilkan. Komponen

hidrokarbon dalam minyak bumi dibedakan atas struktur hidrokarbon dan non

hidrokarbonnya. Perbedaan komposisi ini akan menyebabkan perbedaan sifat-

sifat minyak bumi, yaitu perbedaan susunan hidrokarbon, SG, API gravity,

volatilitas, flash point, distilasi, dan sebagainya. Oleh karena itu klasifikasi

minyak bumi didasarkan pada perbedaan sifat-sifat tersebut.

Klasifikasi minyak bumi :

1. Klasifikasi berdasarkan specific gravity 60/60 oF (SG 60/60 oF)

2. Klasifikasi berdasarkan sifat penguapan (volatility)

3. Klasifikasi berdasarkan kadar belerang

4. Klasifikasi menurut US Bureau of Mines (Lane & Garton)

5. Kalsifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik (Nelson, Watson dan

Murphy)

6. Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (CI)

7. Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)

2.4.1 Klasifikasi berdasarkan Specific Gravity at 60/60 oF


Hal. 54

Specific gravity (SG) minyak bumi berkisar antara 0,8000 – 1,0000. Besarnya SG

untuk tiap minyak bumi sangat erat hubungannya dengan struktur molekul

hidrokarbon, dan pula kandungan Sulfur dan Nitrogen. Makin kecil SG minyak

bumi itu akan menghasilkan produk-produk ringannya makin besar, dan

sebaliknya.

Tabel 2 – 1 : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Specific Gravity

Minyak bumi SG 60/60 oF (ASTMD-1298)

Ringan < 0,830

Medium ringan 0,830 – 0,850

Medium berat 0,850 – 0,865

Berat 0,865 – 0,905

Sangat berat > 0,905

2.4.2 Klasifikasi berdasarkan Sifat Penguapan (Volatility)

Sifat penguapan minyak bumi dijadikan ukuran dalam klasifikasi ini. Sebagai

ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah banyaknya fraksi ringan

dinyatakan dalam % volume yang terkandung dalam minyak bumi itu yang

diperoleh dari hasil distilasi sampai suhu 300 oC.

Fraksi ringan, % vol =

Tabel 2 – 2 : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Sifat Penguapan (volatility)

Minyak bumi Fraksi Ringan (% volume)

Ringan > 50

Sedang 20 – 50

Berat < 20


Hal. 55

2.4.3 Klasifikasi berdasarkan Kadar Belerang (% wt)

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah kadar Sulfur dalam

minyak bumi, dinyatakan dalam % wt yang terkandung dalam minyak bumi itu

yang diperoleh dari hasil penetapan di laboratorium dengan menggunakan metode

standar ASTMD-1552 (atau dengan metode standar yang lain).

Tabel 2 – 3 : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Kadar Sulfur

Minyak bumi Kadar Sulfur (% wt)

Kadar Sulfur tinggi > 2,0

Kadar Sulfur sedang 0,1 – 2,0

Kadar Sulfur rendah < 0,1

2.4.4 Klasifikasi menurut Bureau Of Mines (Lane & Garton)

Pada tahun 1937 Lane dan Garton dari US Bureau of Mines mengemukakan

pendapatnya secara sederhana tentang skema untuk klasifikasi minyak bumi.

Walaupun klasifikasinya kurang lengkap, namun sekarang dapat digunakan

secara umum. Keuntungan utama adalah mempunyai jangkauan sangat luas,

karena dapat mencakup semua minyak bumi, sehingga secara praktis dapat

digunakan untuk klasifikasi. Metode yang digunakan untuk klasifikasi ini

dilakukan dengan cara fraksionasi minyak bumi pada tekanan atmosfer dengan

pengumpulan fraksi pada titik didih fraksi antara 250 dan 275oC.

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah SG 60/60 oF dari dua

fraksi yang dihasilkan dari distilasi minyak bumi itu yang dilakukan mula-mula

pada tekanan atmosfer dan kemudian pada tekanan absolut 40 mm Hg, yang

terkandung dalam minyak bumi itu yang diperoleh dari hasil penetapan di

laboratorium dengan menggunakan metode standar ASTMD-285.


Hal. 56

Dua fraksi yang dimaksud sebagai hasil distilasi yaitu fraksi kerosene dan fraksi

pelumas, masing-masing diukur SG-nya. Dua fraksi ini disebut Key fraction,

yaitu Key fraction I (Kunci fraksi I) dan Key fraction II (Kunci fraksi II).

- Kunci fraksi I, yaitu fraksi kerosene, dari 250 – 275 oC pada tekanan

atmosfer

- Kunci fraksi II, yaitu fraksi minyak pelumas, dari 275 – 300 oC pada

tekanan 40 mm Hg

SG 60/60 oF dari fraksi 250 – 275 oC menunjukkan sifat-sifat kimia fraksi ringan,

sedang pada SG 60/60 oF dari fraksi 275 – 300 oC menunjukkan sifat-sifat kimia

fraksi berat. Sifat-sifat tersebut tergambarkan sebagai sifat komponen

hidrokarbon, yaitu parafinik, naftenik, aromatik atau bahkan kebanyakan adalah

campuran diantara komponen-komponen tersebut.

Tabel 2 – 4 : Klasifikasi Minyak Bumi menurut US Bureau of Mines

Klas Kunci fraksi 1 Kunci fraksi II

SG 60/60 oF oAPI SG 60/60 oF oAPI

1. Parafinic < 0,825 40 < 0,876 30

2. Paraffinic –

Intermediate

< 0,825 40 0,876 –

0,934

20 – 30

3. Intermediate –

Parafinic

0,825 – 0,860 33 – 40 < 876 30

4. Intermediate 0,825 – 0,860 33 – 40 0,876 –

0,934

20 – 30

5. Intermediate-

Naphthenic

0,825 – 0,860 33 – 40 > 0,934 20

6. Naphthenic- > 0,860 33 0,876 – 20 – 30


Hal. 57

Intermediate 0,934

7. Naphthenic > 0,860 33 > 0,934 20

8. Paraffinic-

Naphthenic

< 825 40 > 0,934 20

9. Naphthenic-

Paraffinic

> 0,860 33 < 876 30

2.4.5 Klasifikasi berdasarkan Faktor Karakteristik (Nelson, Watson dan Murphy)

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah akar pangkat tiga dari

pengukuran titik didih rata-rata suatu minyak bumi dibagi dengan SG 60/60 oF.

Dirumuskan :

3 TFaktor Karakteristik =

Specific Gravity 60/60 oF

dimana : T = titik didih rata-rata fraksi, oRankine

Faktor karakteristik (Nelson, Watson dan Murphy) dapat digunakan sebagai

prediksi sifat hidrokarbon dalam minyak bumi dan fraksi-fraksi minyak bumi.

Berdasarkan klasifikasi menurut faktor karakteristik (Nelson, Watson dan

Murphy), minyak bumi dibedakan atas 5 jenis, seperti yang ditunjukkan tabel

berikut.

Tabel 2 – 5 : Klasifikasi Minyak Bumi menurut Faktor Karakteristik

Faktor Karakteristik Klasifikasi


Hal. 58

K = 10,1 – 10,5 Aromatik

K = 10,5 - 11,5 Naftenik

K = 11,5 – 12,1 Campuran

K = 12,1 - 12,9 Parafinik

Terdapat hubungan amtara Faktor karakteristik, Specific Gravity, Titik didih rata-

rata, Volume rata-rata dan Berat molekul rata-rata. Untuk menghitung titik didih

rata-rata harus diketahui dari harga slope terlebih dahulu.

2.4.5 Klasifikasi berdasarkan Indeks Korelasi (Correlation Index)

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah dengan mengukur SG

60/60 oF minyak bumi itu dan menghitung titik didih rata-rata. Oleh Nelson dan

Watson dari Bureau of Mines, klasifikasi minyak bumi berdasarkan Indeks

korelasi dirumuskan :

48,640 C I = 473,7 SG - 456, 8 + -------------- T

dimana : T = titik didih rata-rata, oKelvin

SG = Specific Gravity 60/60 oF

Berdasarkan klasifikasi menurut Indeks korelasi (Nelson, dan Watson), minyak

bumi mempunyai bilangan C I antara 0 – 100

Dimana : 0 = untuk hidrokarbon Parafinik

100 = untuk hidrokarbon Aromatik

2.4.6 Klasifikasi berdasarkan Viscosity Gravity Constant (VGC)

Sebagai ukuran dalam klasifikasi minyak bumi ini adalah dengan mengukur SG

60/60 oF minyak bumi itu dan mengukur viscosity minyak bumi.


Hal. 59

VGC digunakan untuk fraksi minyak pelumas, dengan rumusan :

10 G – 1,0752 log (V – 38) VGC =

1 – log (V – 38)

eimana : G = Specific Gravity pada 60/60 oF

V = Viscosity dalam SSU 100 oF

Berdasarkan klasifikasi menurut VGC, minyak bumi mempunyai bilangan 0,8 –

1,0

dimana : 0,8 = untuk hidrokarbon Parafinik

1,0 = untuk hidrokarbon Aromatik

2. 5 Karakteristik Minyak bumi

Yang dimaksud dengan karakteristik minyak bumi adalah batasan maksimum atau

minimum suatu parameter minyak bumi yang dikehendaki sebagai umpan proses

pengolahan. Parameter itu meliputi sifat fisika dan sifat kimia. Dengan

terpenuhinya batasan-batasan yang dimaksud, aman pada proses pengolahannya,

aman pada peralatannya serta menghasilkan produk-produk sesuai dengan tujuan

proses. Dan juga untuk perhitungan teknologi ekonomi.

Parameter karakteristik minyak bumi :

Specific gravity Water and sediments

oAPI gravity Gross thermal value

Viscosity at three temperature Aromatic content


Hal. 60

Pour point Mercaptan Sulphur

Reid vapour pressure Metal content (Fe, V, Pb, Ni, Cu, Na, etc)

Flash point Nitrogen content

Total Sulphur Chloride content

Total salt content Hydrogen sulfide

Characterization factor KUOP Total acid number

Wax content Strong acid number

Asphaslthenes content Water content

Conradson carbon residue Light component (C1, C2, C3, C4, C5)

Ash content

Cetane index (calculation)

2.6 Produk-produk dari Minyak bumi

Produk-produk minyak bumi adalah :

(1). Produk Volatil, disebut produk sebagai hidrokarbon ringan.

LPG Propana (Liquefied Petroleum Gas)

LPG Butana

Naphtha ringan (C5 dan nC6 )

(2). Distilat Ringan (Light Distillate)

Gasoline

Heavy Naphtha (Bahan dasar Petrokimia dan bahan dasar cat)

Kerosene dan Jet fuels (bahan bakar pesawat Jet)

(3). Distilat Tengah (Middle Distillate)

Minyak Diesel (Automotive Diesel)

Heating Oils

Gas Oils

(4). Fuels Oils


Hal. 61

Marine diesel

Bunker fuels (untuk kapal laut)

(5). Minyak Pelumas (Lubricating Oils)

Motor

Spindle

Machine oils

(6). Waxes

Food and paper coating grade

Pharmaceutical grade

(7). Bitumen

Asphalt

Coke

Produk Parafinik Intermediat Naftenik


Hal. 62

Bensin

(400oF-EP)

Kerosin

Minyak Diesel

Pelumas

Kadar Lilin

(180 – 300oC)

pada 10 mm Hg.

Angka Oktan

Rendah

34 – 55

Titik asap tinggi

Indeks diesel baik

51 – 76

Indeks Viskositas

tinggi

90 – 106

Tinggi

> 10 %

Tidak terlalu

Rendah

42 – 55

Titik asap sedang

20 – 25

Indeks diesel

sedang

49 – 65

Indeks Viskositas

tidak terlalu

rendah

Sedang

Sampai > 10 %

Sedang

55 – 70

Titik asap rendah

Indeks diesel

rendah

90 – 106

Indeks Viskositas

rendah, (gelap)

Rendak sekai

(0 %)

BAB 3


Hal. 63

KOMPOSISI PRODUK-PRODUK MINYAK BUMI

3.1. Produk-produk Minyak Bumi dan Kegunaannya

Pada proses pengolahan Minyak bumi tidak pernah diperoleh pemisahan

senyawa-senyawa hidrokarbon murni, melainkan berupa campuran yang sangat

kompleks. Produk-produk yang dihasilkan, berupa fraksi-fraksi sebagai berikut :

Fraksi Titik didih Kegunaan

oC oF

1.

2.

3.

4.5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Fuel gas

Propana

Butana

Light naphthaGasoline

Heavy naphtha

Kerosene

Stove oil

Light gas oil

Heavy gas oil

Lubricating oil

Vacuum gas oil

Residue

-160 - -140

-40

-12 - -1

-1 - 150-1 - 180

150 - 205

205 - 260

205 - 290

260 - 315

315 - 425

> 400

425 - 600

> 600

-250 - -40

-40

-11 - -30

30 - 30030 - 355

300 - 400

400 - 400

400 - 550

500 - 600

600 - 800

> 750

800 - 1100

> 1100

Bahan bakar refinery

LPG

Menaikkan volatilitas gasoline

- komponen gasoline- reformer feed stock

- reformer feed stock- jet fuel

fuel oil

fuel oil

- fuel oil furnace

- komponen bahan dasar diesel

Pelumasan

Feed stock untuk katalikik karakter

- heavy fuel oil- asphalt.

Dari beberapa jenis produk yang dihasilkan, seperti tertera diatas, hanya

beberapa produk yang akan dibicarakan komposisinya adalah :

1. Elpiji (LPG)


Hal. 64

Digolongkan menjadi 3 golongan :

a. Elpiji Propana (dominan C3)

b. Elpiji Butana (dominan C4)

c. Elpiji Campuran terdiri dari propana dan butana

Umumnya di Indonesia diproduksi Elpiji campuran, yang komposisinya

terdiri dari :

- etana C2H6 - iso butilena C4H8

- etilena C2H4 - trans 2-butena C4H8

- propana C3H8 - cis 2-butena C4H8

- propilena C3H6 - 1,3 butadiena C4H6

- Iso butana C4H10 - iso butilena C5H12

- n-butena C4H10 - n-pentana C5H12

- I-butena C4H8

2. Gasoline

Gasoline adalah campuran komplek hidrokarbon yang mempunyai titik didih

dibawah 180 oC (355 oF), atau umumnya dibawah 200 oC (390 oF).

Konstituen gasoline terdiri dari struktur molekul C4 – C12, yaitu terdiri dari

parafin, olefin, naphthen dan aromatik. Prosen dari tiap golongan senyawa itu

(parafin, olefin, naphthen dan aromatik) bergantung pada jenis prosesnya.

a.

b.

c.

d.

e.

Straight run naphtha

Thermal kraking

Katalitik kraking

Alkilasi

Polimerisasi

:

:

:

:

:

terdiri dari n-parafin, iso parafin, naphthen (dominan) dan aromatik.

terdiri dari n-parafin, isoparafin dan aromatik

terdiri dari n-parafin, isoparafin, dan aromatik (sangat dominan)

terdiri dari isoparafin (100 %)


Hal. 65

terdiri dari olevin (100 %)

Mutu gasoline dinyatakan sebagai “angka oktana” (octane number).

Angka oktana, dinyatakan dengan range skala dari 0 – 100. Makin tinggi angka

oktana suatu gasoline menunjukkan karakteristik antiknocking gasoline, yaitu :

a. menurut ASTMD-2700 dan ASTMD-2723, disebut “motor octane

number” (MON)

b. menurut ASTMD-2699 dan ASTMD-2722, disebut “research octane

number” (RON)

Metoda pengujian yang digunakan untuk penetapan antiknock suatu gasoline

adalah dengan memperbandingkan dengan campuran yang dibuat dari dua

hidrokarbon murni yaitu “n-heptana dan iso oktana (2, 2, 4-trimetil pentana)”.

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 : n-heptana

CH3 CH3

CH3 – CH – CH2 – C – CH3 : iso oktana

CH3 (2, 2, 4-trimetil

pentana)

Iso oktana mempunyai angka oktana 100 dan mempunyai ketahanan yang paling

tinggi terhadap knocking, tetapi n-heptana mempunyai angka oktana knocking.

Untuk mempelajari angka oktana dari tiap jenis hidrokarbon, maka dapat

diberikan beberapa ketentuan sebagai berikut :

a. n-parafin mempunyai sifat knocking yang kurang baik, dan angka oktana

menjadi lebih jelek dengan naiknya berat molekul.

b. Iso parafin mempunyai angka oktana yang lebih tinggi dari bentuk

isomer normalnya dan angka oktana menaik dengan bertambahnya rantai

cabang.

c. Olefin mempunyai angka oktana yang lebih tinggi dari normal parafin

dengan jumlah atom C yang sama.

d. Naphthen umumnya lebih baik dari n-parafin, tetapi jarang mempunyai

angka oktana yang tinggi.


Hal. 66

e. Aromatik umumnya mempunyai angka oktana yang tinggi.

Persen campuran antara n-heptana dan iso oktana, dijadikan sebagai referensi

(pembanding) ukuran besarnya angka oktana. Beberapa persen jumlah iso oktana

yang digunakan untuk dicampur dengan normal heptana, menunjukkan besarnya

angka oktana.

Misalnya, campuran dari 90 % iso oktana dan 10 % n-heptana, mempunyai angka

oktana = 90.

Gasoline yang dihasilkan dari suatu proses prngolahan belum dapat langsung

digunakan, karena masih perlu ditambahkan bahan-bahan kimia (disebut aditiv)

agar mutu gasoline menjadi baik. Untuk menaikkan angka oktana ditambahkan

bahan kimia yaitu TEL = Tetra ethyl lead, Pb (C2H5)4.

2a. Aviation Gasoline (AVGAS)

Trayek didih 38 – 170 oC (100 – 340 oC (100 – 340 oF). Avgas tidak

mengandung gas hidrokarbon (butana). Terdiri dari beberapa jenis komposisi.

Komposisinya :

- parafin dan isoparafin : 50 – 60 %

- naphthen : 20 – 30 %

- aromatik : 20 – 30 %

- tidak mengandung olefin : 10 %

Sedang pada motor gasoline mengandung sampai 30 % olefin dan 40 %

aromatik.

Sifat dari masing-masing komponen

- parafin : mempunyai nilai kalor yang tinggi,

(pentana & heksana ) dan senyawa kimia yang stabil

- isoparafin : mempunyai angka oktana yang tinggi,

(isopentana – iso) baik dalam kondisi campuran gemuk

(rich mixture) maupun campuran


Hal. 67

kurus (poor/lean mixture) bahan bakar.

- olefin : mempunyai sifat-sifat antiknock yang

relatif jelek, pembentuk gum dan

penyerbab terjadinya penyalaan awal

- naphthen : mempunyai trayek didih yang baik.

- aromatik : mempunyai sifat antiknock yang bagus

(excellent antiknock characteristic)

3. Naptha (Petroleum Solvent)

Trayek didih 150 – 205oC, dapat dibuat dengan cara-cara (1).

Fraksionasi dari straight-run, kraking dan reforming distilat atau fraksionasi Crude

Petroleum, (2). Solvent ekstraksi, (3). Hidrogenasi kraking distilat, (4).

Polimerisasi senyawa-senyawa olefinik dan (5). Proses alkilasi.

Komposisi :

Terdapat 2 macam Naphtha, yaitu Naphtha alifatik dan Naphtha aromatik.

Keduanya digunakan sebagai solvent (pelarut).

- Alifatik solvent, terdiri dari hidrokarbon parafinik dan siklo parafinik

(naphthenik), yang langsung dapat dihasilkan dari destilasi Crude.

- Aromatik solvent, terdiri dari hidrokarbon aromatik, umumnya

berupa alkil benzena yang tersubstitusi.

Naphtha yang tidak mengandung hidrokarbon aromatik disebut heavy

alkilat, yang hendak digunakan sebagai solvent alifatik dan juga sebagai

aviation alkilat.

Terdapatnya aromatik dalam Naphtha akan menyebabkan (1). Bau, (2).

Pembentuk gum. Untuk menghilangkan hidrokarbon aromatik dilakukan

dengan cara solvent ekstraksi (yaitu proses Eudeleanu, proses Udex) atau

hidrogenasi dan absorbsi dengan silika gel.

Kegunaan Naphtha :

1) Solvents (diluents) cat


Hal. 68

2) Sebagai dry-cleaning solvent

3) Solvent untuk cutback asphalt

4) Solvent dalam industri karet

5) Solvent untuk proses industri ekstraksi.

3a. Solvent Cat

Dikenal 2 macam solvent cat, yaitu :

- Solvent ringan

trayek didih 38 – 150 oC (100 – 300 oF)

- Solvent berat

trayek didih 150 – 230 oC (300 – 450 oF)

3b. Dry-cleaning solvents

Berupa straight run Naphtha dengan kandungan Sulfur rendah (sangat

sesuai bila dibuat dari Crude oil Parafinik) dan juga kandungan

aromatik rendah (tidak meninggalkan bau pada bahan yang

dibersihkan/dikeringkan). Untuk menghilangkan Sulfur tidak boleh

dihilangkan dengan cara treating dengan asam sulfat.

3c. Solvent untuk cutback asphalt

Sebagai pengencer asphalt sehingga asphalt dapat langsung digunakan

untuk melapisi permukaan jalan, tanpa dilakukan pemanasan terlebih

dahulu.

3d. Solvent dalam industri karet

Sebagai solvent industri karet, membentuk semen karet yang

selanjutnya diproses untuk pembuatan :

- ban, rubberized cloth, hot water bottles, bathingcaps, gloves,

sepatu dan mainan (toy).


Hal. 69

3e. Solvent industri ekstraksi

Trayek didih 65 – 120 oC (150 – 250 oF. Komponen yang dominan

adalah n-heksana. Sebagai solvent untuk proses ekstraksi digunakan

dalam industri extracting residual oil (sisa-sisa lemak) dari lemak

kacang (castor beans), lemak biji gandum (wheat).

4. Kerosene (minyak tanah)

Trayek didih 205 – 260 oC (400 – 500 oF), mempunyai flash point

diatas 25 oC (77 oF), banyak digunakan untuk penerangan lampu, minyak kompor.

Dahulu merupakan produk yang utama (pokok), tetapi setelah berkembangnya

automobile tergeser menjadi salah satu produk mayor setelah produk gasoline.

Komposisi :

Terdiri dari senyawa hidrokarbon jenuh (parafin), harus bebas dari aromatik dan

hidrokarbon tak jenuh dan sebaiknya dengan kandungan Sulfur serendah

mungkin. Dibuat langsung sebagai straight-run fraksi dan bukan dari proses

kraking.

Struktur molekul mengandung C12 atau lebih permolekulnya. Disamping

hidrokarbon jenuh, mengandung pula senyawa-senyawa dengan rumus molekul

sebagai berikut :

a. Tetrahidronaphthalena

b. Disikloparafin

c. Indan tersubstitusi (yaitu gabungan antara aromatik dan siklo)

R R1


Hal. 70

d. Naphthalena (yaitu aromatik di inti).

e. Biphenyl (yaitu dua inti aromatik terisolari).

Salah satu data analisa dari Kerosene, memberikan data komposisi

sebagai berikut :

Tipe hidrokarbon % Volume

- Parafin

normal

cabang

monosiklo

disiklo

trisiklo

- Aromatik

mono-inti *

di-inti

23

16

32

11

0

15

3

Termasuk kedua tipe dari alkilbenzena dan sikloparafin

5. Fuel Oil

Fuel oil diklasifikasikan atas beberapa cara, namun biasanya terbagi atas

2 (dua) tipe utama, yaitu :


Hal. 71

a. distilate fuel oil

b. residual fuel oil

- Distilate fuel oil dihasilkan dari proses penguapan dan kondensasi selama

distilasi dan mempunyai trayek didih tertentu serta tidak mengandung

komponen minyak bumi yang mempunyai titik didih tinggi (komponen

asphaltik).

- Residual fuel oil mengandung sejumlah residu dari Crude oil distilasi atau

thermal kraking.

Istilah distilate fuel oil dan residual fuel oil telah kehilangan makna, karena

sekarang fuel oil dibuat untuk tujuan khusus, yang mungkin distilat, residual atau

campuran (blending) dari keduanya.

Istilah-istilah itu misalnya :

- domestic fuel oil

- heavy fuel oil

- diesel fuel oil

yang menunjukkan sesuai dengan penggunaan dari fuel oil itu.

5a. Domestic fuel oil

Domestic fuel oil digunakan terutama untuk keperluan rumah

tangga. Termasuk domestic fuel oil adalah kerosene, stove oil dan furnace

fuel oil.

Stove oil, seperti halnya juga Kerosene, merupakan straight run fraksi dari

Crude. Sedang fuel oil yang lain, biasanya berasal dari blending dari dua

fraksi atau lebih, dimana salah satunya yang digunakan sebagai blending

adalah cracked gas oil. Sedang fraksi yang lain adalah heavy naphtha,

lightnaphtha atau heavy gas oil.

5b. Heavy fuel oil

Heavy fuel oil terdiri dari bermacam-macam oil yang mempunyai

titik didih diawali dari distilasi sampai residual oil, pemanasan sampai 260


Hal. 72

oC (500 oF) atau lebih. Heavy fuel oil merupakan hasil blending dari

residual dan distilat, sesuai dengan tujuan kegunaan khusus.

Termasuk heavy fuel oil adalah macam-macam fuel oil yang digunakan

dalam berbagai jenis industri. Bila fuel oil itu digunakan untuk fuel kapal,

heavy fuel oil itu disebut : bunker oil.

5c. Diesel fuel oil

Diesel fuel oil adalah bahan bakar motor diesel. Sesungguhnya

diesel fuel oil sama dengan furnace fuel oil, hanya kandungan aromatiknya

lebih kecil. Sebab adanya aromatik akan menurunkan mutu dari diesel fuel

oil itu.

Mutu diesel fuel oil dinyatakan dengan “angka setana” (cetane value).

Angka setana adalah suatu ukuran kecenderungan diesel fuel terhadap

ketukan (knocking) dalam mesin diesel.

Angka setana pada sifat penyalaan dari campuran dua senyawa

hidrokarbon, yaitu (1) Setana (heksadekana), C16 H34 dan (2) Hepta metil

nonana, C16 H34.

(1). Setana (heksadekana), C16 H34

(CH3 – (CH2)14 – CH3

(2). Heptametil nonana,, C16 H34

CH3 – CH – CH – CH – CH – CH – CH – CH – CH – CH3

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

Heksadekana mempunyai angka setana = 100, sedang Heptana metil

nonana mempunyai angka setana = 15. Besarnya angka setana sama

dengan persen volume heksadekana (setana) dalam campurannya dengan

Hepta metil nonana. Mutu penyalaan (ignitition) diuji dengan metoda

ASTMD-613.


Hal. 73

6. Minyak Pelumas (Lubricating oil)

Minyak pelumas mempunyai titik didih yang tinggi yaitu diatas 400 oC

(750 oF). Bahan dasar untuk pembuatan minyak pelumas berasal dari hidrokarbon

yang mempunyai C25 – C40 permolekulnya. Sedang residual stocknya mengandung

C50 – C60 (bahkan sampai C80) permolekulnya.

Sebagai produk minyak bumi, fraksi minyak pelumas terdiri dari ribuan jenis

senyawaan hidrokarbon, yaitu digolongkan atas 3 (tiga) golongan besar, yaitu :

a. hidrokarbon parafinik

b. hidrokarbon napthenik

c. hidrokarbon aromatik.

Sifat-sifat :

- mempunyai viskositas paling rendah diantara Naftenik dan Aromatik, tetapi

mempunyai indek viskositas paling tinggi.

- normal parafin dan parafin yang mempunyai sedikit cabang mempunyai titik

beku tinggi, sehingga meninggikan titik tuang (pour point) dari Minyak

Pelumas.

C C C C Normal-parafin

C C C C C (parafin rantai lurus)

C C C C

C C C C C

C isoparafin sedikit cabang

C

C

C

C

C

C C C C C C

C C C C C C C


Hal. 74

C C C

C C C isoparafin banyak cabang

C C C

C C C

C C C

C C C

- senyawa parafin mempunyai kestabilan terhadap panas dan oksidasi yang

tinggi.

(b). Hidrokarbon Naftenik

Merupakan senyawa hidrokarbon jenuh dengan rantai atom C tertutup.

Terbagi atas 2 macam, yaitu :

- Naften dengan rantai alkil pendek

- Naften dengan rantai alkil panjang

Sifat-sifat :

- mempunyai viskositas yang lebih tinggi dari parafin, tetapi indek

viskositasnya lebih rendah darai parafin.

- naften rantai alkil panjang mempunyai indek viskositas tinggi, sedang

naften rantai alkil pendek (disebut : poli-naften) mempunyai indek

viskositas rendah atau medium.

Naften rantai alkil pendek


Hal. 75

Naften rantai alkil panjang

- senyawa naften mempunyai mempunyai titik beku rendah dan ketahanannya

terhadap panas dan oksidasi yang tinggi.

(c). Hidrokarbon Aromatik

Merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan rantai atom C tertutup,

yang dibedakan atas :

- aromat dengan rantai alkil pendek

- aromat dengan rantai alkil panjang

Sifat-sifat :

- mempunyai viskositas yang paling tinggi diantara ketiganya, tetapi

mempunyai viskositas indek sangat rendah, terutama untuk aromat rantai

alkil pendek (poliaromatik).

- aromat rantai alkil pendek mempunyai pour point yang sangat bervariasi,

bergantung pada struktur. Sedang aromat rantai alkil panjang mempunyai

pour point rendah.

aromat rantai alkil pendek aromat rantai alkil panjag

- senyawa aromat rantai panjang mempunyai daya tahan oksidasi baik, tetapi

aromat rantai alkil pendek sangat mudah teroksidasi. Mempunyai termal

stabilitas (ketahanan terdap panas) yang baik.


Hal. 76

6.1. Ciri – ciri minyak pelumas.

Untuk memperoleh minyak pelumas siap pakai, dilakukan pencampuran

(blending) antar minyak pelumas dasar (base stock) dan beberapa additive. Fungsi

additive adalah untuk memperbaiki mutu minyak pelumas, sehingga aman dalam

pemakaiannya.

Ciri – ciri minyak pelumas yang baik adalah :

1. Viskositas tinggi.

Viskositas tinggi dibutuhkan karena dengan viskositas tinggi, berarti

pelumas itu tetap membentuk lapisan film pada bagian yang dilumasi.

Lebih-lebih apabila pelumas itu digunakan untuk mesin-mesin yang

bekerja pada kondisi operasi berat.

2. Indeks Viskositas tinggi.

Indeks viskositas (VI) tinggi dibutuhkan karena dengan VI tinggi,

berarti pelumas itu tidak dipengaruhi oleh adanya

perubahan/perbedaan temperatur, sehingga pelumasan tetap baik untuk

daerah yang berbeda temperaturnya.

3. Pour Point rendah.

Pour point rendah dibtuhkan karena dengan pour point rendah, berarti

pelumas tetap berfungsi apabila keadaan dingin, khususnya saat mesin

hendak dihidupkan (start).

4. Volatiltas rendah.

Volatilitas rendah dibutuhkan karena dengan volatilitas (kemudahan

menguap) rendah, berarti pelumas yang hlang selama pemakaian dapat

dicegah.

5. Daya tahan terhadap panas (stabilitas thermal) dan oksidasi baik.

Daya tahan terhadap panas (stabilitas thermal) dan oksidasi baik ini

berarti bahwa, pelumas tersebut tetap stabil, tidak mudah terurai oleh

panas dan tak teroksidasi selama pemakaian.


Hal. 77

Untuk mendapatkan minyak pelumas yang memenuhi persyaratan daiats,

perlu diperhatikan sifat–sifat dari minyak pelumas dasar (base stock) terlebih

dahulu, sebelum dilakukan penambahan additive.

Sifat-sifat minyak pelumas dasar sangat ditentukan oleh proses

pengolahannya, sedangkan sifat-sifat lainnya yang berhubungan dengan

pemakaian lebih banyak dipengaruhi oleh additive.

6.2. Hubungan struktur hidrokarbon dengan sifat-sifatnya.

Tabel dibawah ini memberikan hubungan antara sifat-sifat (properties)

dan tipe utama struktur hidrokarbon yang harus terdapat dalam minyak pelumas.

NO Tipe hidrokarbon Sifat utama

1 Parafin rantai lurus - Viskositas tinggi

- Viskositas indeks sangat tinggi

- Daya tahan terhadap oksidasi

baik

- Pour point tinggi

2 Isoparafin sedikit cabang - Viskositas tinggi

- Viskositas indeks tinggi


baik

- Pour point medium

3 Isoparafin banyak cabang - Viskositas tinggi



baik

- Pour point rendah

NO Tipe hidrokarbon Sifat utama

4 Naften rantai alkil pendek - Viskositas sangat tinggi


Hal. 78

- Viskositas indeks rendah atau medium

- Daya tahan terhadap oksidasi baik

- Pour point rendah5 Naften rantai alkil

panjang- Viskositas sangat tinggi



baik

- Pour point tinggi

6 Aromatik rantai alkil pendek

- Viskositas sangat tinggi

- Viskositas indeks rendah tau

medium


jelek (mudah teroksidasi)

- Pour point bervariasi,

bergantung pada struktur

- Stabilitas thermal baik

7 Aromatik rantai alkil panjang

- Viskositas sangat tinggi



baik

- Pour point rendah

Diantara ketiga jenis hidrokarbon yang diklasifikasikan atas 7 tipe

tersebut diatas, tampak bahwa tidak seluruhnya diingini berada dalam minyak

pelumas, karena ada hidrokarbon yang mempunyai sifat-sifat kurang baik sebagai

minyak pelumas, sehingga hidrokarbon tersebut harus dihilangkan.

Tipe hidrokarbon yang memenuhi syarat sebagai minyak pelumas adalah

:

1. Isoparafin banyak cabang


Hal. 79

2. Naften rantai alkil panjang

3. Aromatik rantai alkil panjang.

BAB 5

Perhitungan / Persamaan Larutan


Hal. 80

Rumus dasar larutan

1. Molaritas, M

2. Normalitas, N

; a = valensi

3. Molalitas, m

; p = massa pelarut (gram)

4. Fraksi mol, X

5. Pengenceran

= volume air yang ditambahkan

6. Pencampuran

Asam Basa

1. Teori Asam Basa

a. Arhennius

Asam : zat dalam air terurai menjadi H+ dan sisa asam.

Contoh : HX H+ + X-

Basa : zat dalam air terurai menjadi OH – dan logam

Contoh : MOH M + + OH-

b. Bronsted-Lowrey

Asam : zat yang dapat memberi ion H+. Basa : zat yang menerima ion H+.

NH3 + H2O NH4+ + OH-


Hal. 81

Asam : H2O

Basa : NH3

c. Lewis

Asam : zat yang menerima sepasang electron bebas Basa : zat yang memberikan sepasang electron bebas

BF3 + BH3 BH3BH3

Asam : BF3

Basa : NH3

d. Konjugasi

Asam : zat yang kelebihan satu ato H dari basa yang bersangkutan Basa : zat yang kekurangan satu ato H dari basa yang bersangkutan

NH3 + H2O NH4+ + OH-

Asam : H2O

Basa : NH3

2. Eksponen Hidrogen

1. Ionisasi air

Air teionisasi : H2O H+ + OH-

Nilai [H+] = [OH-] = 10-7 (pada 1 atm , 25 o C) dan Kw = 10 -14

2. Derajat keasaman (pH) larutan

a. Asam dan basa kuat

Asam kuat (H2SO4, HCl, HI, HBr, HNO3)

[H+] = a . M ; a = jml. atom H

pH = - log [H+]

Basa kuat (KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2)

[OH-] = a . M ; a = jml. gugus OH

pOH = - log [OH-]

pH = pKw - pOH

b. Asam dan basa lemah

Asam lemah


Hal. 82

Basa lemah

= derajat ionisasi

3. Buffer

a. Garam (asam lemah + basa kuat) dan asamnya

b. Garam (asam kuat + basa lemah) dan basanya

4. Hidrolisa

Hidrolisa adalah peristiwa terurainya garam dalm air menjadi ion-ionnya.

a. Garam dari asam kuat dan basa kuat

b. Garam dari asam kuat dan basa lemah

]

c. Garam dari asam lemah dan basa kuat

]

d. Garam dari asam lemah dan basa lemah

5. Titrasi

a. Indikator


Hal. 83

b. Titrasi asam basa

- Asam kuat basa kuat

(1). tak bersisa ; pH = 7

(2). Bersisa ; pH = - log N sisa

- Asam kuat basa lemah

(1). Tak bersisa ; pH hidrolisa

(2). Basa tersisa ; pH buffer

(3) Asam tersisa ; pOH = - log Nbasa sisa

- Asam lemah basa kuat

(1). Tak bersisa ; pH hidrolisa

(2). Asam tersisa ; pH buffer

(3) Basa tersisa ; pOH = - log Nbasa sisa

- Asam lemah basa lemah

Sifat Koligatif Larutan

Sifat Koligatif larutan adalah sifat fisis yang menyertai suatu larutan

Sifat koligatif larutan meliputi:

1. Penurunan titik beku (Tf)

Tf = Kf . m

= Tf o - Tf

2. Kenaikkan titik didih (Tb)

Td = Kb. m

= Tb – Tb o

3. Penurunan tekanan uap (P)

P = Po . XA

= Po – P

= Po . (1 – XB)


Hal. 84

4. Tekanan osmotik ()

= M. R. T

Untuk zat elektrolit harus dikalikan dengan `i = (n – 1 )

Keterangan:

Tf ,Td = penurunan titik beku, kenaikan titik didih(oC)

Kf , Kb = konstanta penurunan titik beku, kenaikkan titik didih

m = molalitas

Tf o ,Tb

o = titik beku dan titik didih pelarut murni (oC)

Tf ,Tb = titik beku dan titik didih larutan (oC)

P = Penurunan tekanan uap(atm)

Po = Tekanan uap murni (atm)

XA = Fraksi mol zat terlarut

P = Tekanan uap larutan (atm)

XB = Fraksi mol pelarut

= tekanan osmotik (atm)

M = Molaritas (M)

R = 0,082

T = Temperature (K)

Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

Jika terdapat reaksi : XaYb(aq) aXb+(aq) + bYa-

(aq)

Ksp = [Xb+]a . [Ya-]b

Ksp = hasil kali kelarutan


Hal. 85

Kimia dasar

Education

Transcript of Kimia dasar