AMALI SAINS 1 SEMESTER 2

EKSPERIMEN 1

Topik : Penyulingan berperingkat minyak mentah

Tujuan : Untuk mengkaji penyulingan berperingkat petroleum

Teori :

Petroleum atau minyak mentah adalah merupakan campuran cecair organik yang

kompleks, ianya terbentuk berjuta tahun lampau secara semula jadi dan terperangkap

di bawah batuan di perut bumi.

Petroleum mengandungi tiga kumpulan utama sebatian hidrokarbon iaitu Paraffin,

Naphthene dan Aromatik. Paraffin terdiri dari struktur hidrokarbon berantai lurus dan

bercabang, molekul yang mempunyai C1 – C4 berupa gas pada suhu bilik. Naphtene

mengandungi cincin-cincin paraffin. ( Contoh : Cyclohexane dan dimethyl

cyclopentane). Aromatik adalah sebatian hidrokarbon yang mengandungi satu cincin

terdiri dari enam atom karbon dengan ikatan ganda dua antara C=C berselang seli

dengan ikatan tunggal C-C, struktur ini dinamakan cincin benzene. (Contoh : Benzene

C6H6, Tolune / metil benzene C7H8, Xylene / dimetil benzene C8H10 ).

Bilangan atom karbon dan struktur molekul yang berbeza menyebabkan campuran

sebatian hidrokarbon dalam petroleum mempunyai suhu didih yang berbeza. Asas ini

digunakan untuk mengasingkan campuran petroleum kepada beberapa pecahan pada

julat suhu yang berbeza untuk kegunaan yang berbeza.

Alat /Radas

1. Kelalang tapak bulat berlengan

2. Termometer (0-360 0C)

3. Kaki retort

4. Tungku kaki tiga

5. Penunu Bunsen

6. Corong Turas

7. Rak tabung uji dan 5 tabung uji

tertutup

8. Alas asbestos

9. Mangkuk pijar

10.Kasa dawai / segi tiga posulen

11.Pemetik api

12.Bikar (150 ml)

13.Kapas

14.Kapas kaca

15. Kertas turas

16.Botol air suling

Bahan kimia

1. Minyak mentah

2. Larutan Kalium Manganat (VII)

berasid ( 0.01 M ) di dalam botol

penitis

Prosedur :

1. Kelalang tapak bulat dipasang pada kaki retot.

2. Dengan menggunakan forsep, kapas kaca dimasukkan ke dalam kelalang tapak

bulat.

3. Minyak mentah dimasukkan ke dalam kelalang tapak bulat dengan

menggunakan corong turas.

4. Kelalang tapak bulat ditutup dengan menggunakan penutup gabus yang

dipasang dengan termometer.

5. Alat/radas dilengkapkan seperti yang tertera pada Rajah 1.

6. Air dialirkan melalui condenser liebej.

7. Kelalang tapak bulat yang berisi minyak mentah dipanaskan dengan

menggunakan penunu Bunsen pada julat suhu 25 0C hingga 700C, hasil sulingan

yang keluar dari condenser libej dikumpulkan ke dalam tabung uji dan telah

dilabelkan sebagai “pecahan I”.

8. Prosedur nombor 7 diulang bagi pecahan-pecahan II, III, IV, V dan VI pada julat-

julat suhu yang berbeza speperti jadual berikut dan warna cecair yang terkumpul

telah dicatatkan :

Pecahan Julat suhu didih Warna cecair

I. 250C hingga 900 C

II. 910C hingga 1500C

III. 1510C hingga 1900C

IV. 1910C hingga 2500C

V. 2510C hingga 3000C

VI. 3010C hingga 3400C

9. Ujian-ujian berikut talah dijalankan ke atas hasil-hasil pecahan I hingga VI untuk

membandingkan sifat-sifat fizik dan kimia pecahan petroleum.

I. Kelikatan

Sedikit pecahan telah dituangkan ke dalam mangkuk pijar yang berbeza,

pengaliran pecahan cecair-cecair ke dalam mangkuk pijar telah

diperhatikan dan dengan menggunakan hujung jari setiap cecair pecahan

telah disentuh dan kemudiaan digosok pada ibu jari.

II. Kebolehbakaran

Setiap pecahan dari (i) dalam mangkuk pijar telah dinyalakan dengan

menggunakan pemetik api. Bagi pecahan yang sukar terbakar. Kapas

telah digunakan sebagai sumbu. Warna nyalaan dan jelaga yang

terbentuk dibandingkan.

III. Keterlarutan dalam air

Sedikit air dimasukkan ke dalam tabung uji kemudian hasil pecahan I

ditambah, ditutp dan campuran tersebut digoncangkan. Eksperimen ini

diulang bagi pecahan II hingga VI.

IV. Tindak balas dengan agen pengoksidaan

Sedikit pecahan I dimasukkan ke dalam tabung uji, bebrapa titis larutan

kalium manganat (VII) berasid ditambahkan, tabung uji kemudian

digoncang dan ditutup dan perubahan warna pada larutan kalium

manganat (VII) berasid diperhatikan.

Perbincangan :

1. Kapas kaca dalam eksperimen ini berfungsi sebagai pencegah hentakan dalam

kelalang penyulingan bagi mengelakkan petroleum daripada melompat masuk ke

dalam salur pengantar apabila dididihkan. Kapas kaca juga berfungsi untuk

memecahkan gelembung udara yang terhasil.

2. Proses yang berlaku dalam kondenser libej ialah kondensasi yang menukarkan

wap air yang panas kepada cecair. Air yang telah dialirkan secara berterusan

dapat menyejukkan wap air yang panas dan kemudiannya menukarkan wap air

tersebut kepada cecair. Perubahan keadaan yang berlaku ditunjukkan seperti

berikut :

3. Dua faktor yang mempengaruhi perbezaan takat suhu didih molekul-molekul

dalam campuran petroleum ialah :

Bilangan atom karbon

Bagi pecahan yang mempunyai bilangan karbon yang banyak

mempunyai takat didih yang tinggi kerana memerlukan tenaga

yang tinggi bagi memecahkan daya ikatan molekul yang sangat

kuat.

Bagi pecahan yang mengandungi bilangan karbon yang sedikit

mempunyai takat didih yang rendah kerana ia tidak memerlukan

tenaga yang tinggi untuk memecahkan ikatan.

Struktur molekul yang berbeza

4. Takat suhu didih pentana ialah (C5H12) adalah 36.10C.

i. Kebanyakkan alkana adalah gas atau cecair yang mudah meruap pada

suhu bilik.

ii. Peratus karbon yang terdapat dalam molekul pentana ialah :

12×5(12×5 )+(12×1)

×100%=83.3%

Wap air Cecair

Kesimpulan :

1. Kelikatan setiap pecahan adalah semakin meningkat apabila suhu meningkat.

Hal ini disebabkan oleh, saiz molekul bertambah dan menyebabkan daya tarikan

antara molekul juga semakin bertambah. Daya ikatan yang kuat akan

menyebabkan molekul sukar untuk menggelongsor antara satu sama lain.

Pecahan I mempunyai saiz molekul yang kecil berbanding pecahan IV dan

kelikatannya adalah kurang berbanding daripada pecahan IV kerana susunan

molekul dalam pecahan tersebut mudah menggelongsor.

2. Kebolehbakaran semakin menurun kerana setiap cecair pecahan mempunyai

peningkatan dalam peratusan kandungan karbon per molekul iaitu semakin

meningkat. Ini dapat dibuktikan dengan kejelagaan yang terhasil. Semakin

meningkat bilangan peratus karbon per molekul, semakin bertambah kejelagaan

nyalaan. Hal ini disebabkan banyak tenaga haba yang tinggi diperlukan untuk

memecahkannya. Jadi, kebolehbakaran semakin menurun apabila bilangan

peratus karbon semakin meningkat.

3. Setiap cecair pecahan tidak larut di dalam air adalah disebabkan setiap molekul

hidrokarbon dalam setiap pecahan adalah molekul kovalen tidak berkutub yang

mana air bersifat berkutub. Ini menyebabkan ikatan hidrokarbon tidak dapat

dibentuk.

4. Setiap pecahan apabila ditambahkan dengan beberapa titis larutan kalium

manganat (VII) berasid akan menukarkan warna kalium manganat tersebut iaitu

unggu kepada tidak berwarna. Hai ini disebabkan proses penurunan telah

berlaku dan juga setiap cecair pecahan mengandungi iakatan ganda dua.

5. Warna pecahan menjadi semakin gelap dengan peningkatan suhu didih. Faktor

yang menyebabkan warna yang terhasil adalah bergantung pada saiz molekul.

Jika saiz molekul besar, maka warna petroleum menjadi semakin gelap iaitu

daripada tidak berwarna kepada warna kuning muda, kuning, kuning tua, perang

dan perang tua.

6. Kesimpulannya, semakin meningkat julat suhu takat didih pecahan :

Kelikatannya semakin bertambah iaitu daripada cair kepada pekat

Kebolehbakaran semakin berkurang iaitu nyalaan makin terang dan

semakian banyak menghasilkan jelaga

Semua pecahan tidak larut dalam air dan hanya larut dalam cecair organik

Setiap pecahan bertindak balas dengan agen pengoksidaan iaitu dengan

menurunkan warna kalium manganat (VII) berasid kepada tidak berwarna

Warna pecahan akan menjadi semakin gelap