Kalor Pembakaran Bahan Bakar, Contoh Reaksi Pembakaran Sempurna dan Tidak, Nilai Kalor, Kimia

Kalor Pembakaran Bahan Bakar, Contoh Reaksi Pembakaran Sempurna dan Tidak, Nilai Kalor, Kimia- Reaksi kimia yang umum digunakan untuk menghasilkan energi yakni reaksi pembakaran, yaitu reaksi yang cepat antara materi bakar dengan oksigen yang disertai terjadinya api. Bahan bakar utama sampaumur ini yakni materi bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi, dan kerikil bara. Bahan bakar fosil itu memerlukan waktu ribuan hingga jutaan tahun. Bahan bakar fosil terutama terdiri dari senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa yang hanya terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Gas alam terdiri dari alkana suku rendah, terutama metana, dan sedikit etana, propana, dan butana. Seluruh senyawa itu merupakan gas yang tidak berbau. Oleh alasannya yakni itu ke dalam gas alam ditambahkan suatu zat yang berbau tidak sedap, yaitu merkaptan, sehingga dapat diketahui jikalau ada kebocoran. Gas alam dari beberapa sumber mengandung H2S, suatu kontaminan yang harus disingkirkan sebelum gas digunakan sebagai materi bakar alasannya yakni dapat mencemari udara. Beberapa sumur gas juga mengandung helium. (Baca juga : Entalpi)
Minyak bumi yakni cairan yang mengandung ratusan macam senyawa, terutama alkana, dari metana hingga yang memiliki karbon mencapai lima puluhan. Dari minyak bumi diperoleh materi bakar LPG (liquid petroleum gas), bensin, minyak tanah, kerosin, solar, dan lain-lain. Pemisahan komponen minyak bumi dilakukan dengan distilasi bertingkat. Adapun kerikil bara yakni materi bakar padat yang terutama terdiri atas hidrokarbon suku tinggi. Batu bara dan minyak bumi juga mengandung senyawa dari oksigen, nitrogen, dan belerang. Pembakaran kerikil bara menyebabkan polusi yang tinggi alasannya yakni menghasilkan SO2.
Bahan bakar fosil, terutama minyak bumi, telah digunakan dengan laju yang lebih cepat daripada proses pembentukannya. Oleh alasannya yakni itu dalam waktu yang tidak lama lagi akan segera habis. Untuk menghemat penggunaan minyak bumi dan untuk mempersiapkan materi bakar pengganti, telah dikembangkan banyak sekali materi bakar, misalnya gas sintetis (sin-gas) dan hidrogen.
Gas sintetis diperoleh dari gasifikasi kerikil bara. Batu bara sesungguhnya merupakan materi bakar fosil yang sangat melimpah, yaitu sekitar 90% dari cadangan materi bakar fosil. Akan tetapi, penggunaan kerikil bara mengakibatkan banyak sekali masalah, antara lain mengakibatkan polusi udara yang lebih hebat daripada materi bakar apapun. Di samping itu juga ada keterbatasan penggunaannya alasannya yakni bentuknya yang padat. Oleh alasannya yakni itu, para hebat berusaha mengubahnya menjadi gas, sehingga penggunaannya lebih luwes dan bersih.
Gasifikasi kerikil bara dilakukan dengan mereaksikan kerikil bara panas dengan uap air panas. Hasil proses itu berupa campuran gas CO2, H2, dan CH4.
Batu bara(s)
Batu bara mudah menguap (g)
 CH4(g) + C(s)
Δ
Δ
Arang ini bereaksi dengan uap pada proses endoterm reaksi gas-air (juga dikenal sebagai reaksi karbon-uap) untuk membentuk materi bakar campuran CO dan H2 yang disebut sin-gas.
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)          ΔH = 131 kJ
Bagaimanapun, sin-gas memiliki nilai materi bakar yang lebih rendah daripada metana. Sebagai contoh, campuran terdiri dari 0,5 mol CO dan 0,5 mol H2 (1 mol sin-gas) membebaskan energi sebesar sepertiga dari energi dari 1 mol metana. (ΔHc = –802 kJ/mol).

½ H2(g) + ¼ O2(g) → ½ H2O(g)
ΔH = –121 kJ

½ CO(g) + ¼ O2(g) → ½ CO2(g)
ΔH = –142 kJ
+
½ H2(g) + ½ CO(g) + ½ O2(g) → ½ H2O(g) + ½ CO2(g)
ΔH = –263 kJ
Untuk menaikkan nilai materi bakar sin-gas, sin-gas dapat diubah menjadi materi bakar lain, misalnya sebagai metana. Pada reaksi perubahan CO (juga disebut sebagai perubahan gas–air), sebagian CO bereaksi dengan uap berlebih untuk membentukCO2 dan H2O .
CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)         ΔH = – 41 kJ
CO2 menguap dan H2 memperkaya campuran reaksi untuk membentuk metana dan uap air.
CO(g) + 3H2(g) → CH4(g) + H2O(g)               ΔH = –206 kJ
Pengeringan campuran produk menghasilkan gas alam sintetik (SNG/sintetic natural gas). Dengan demikian, melalui proses tiga langkah reaksi maka kerikil bara dapat diubah menjadi metana.
Bahan bakar sintetis lainnya yang juga banyak dipertimbangkan yakni hidrogen. Hidrogen cair gotong royong dengan oksigen cair telah digunakan pada pesawat ulang-alik sebagai materi bakar roket pendorongnya. Pembakaran hidrogen sama sekali tidak memberi dampak negatif pada lingkungan alasannya yakni hasil pembakarannya yakni air. Hidrogen dibuat dari penguraian air dengan listrik:
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)          ΔH = –286 kJ
Walaupun biaya penguraian air dengan listrik relatif mahal, namun jikalau metode masa depan untuk membangkitkan listrik menandakan ternyata ekonomis, maka laut menyediakan sumber materi material yang tidak akan habis-habisnya. Apabila energi yang digunakan untuk menguraikan air tersebut berasal dari materi bakar fosil, maka hidrogen bukanlah materi bakar yang komersial. Tetapi ketika ini sedang dikembangkan penggunaan energi nuklir atau energi surya. Jika hal itu berhasil, maka dunia tak perlu khawatir lagi akan kekurangan energi.
Matahari yakni sumber energi terbesar bumi, tetapi teknologi penggunaan energi surya sebelumnya belumlah komersial. Salah satu kemungkinan penggunaan energi surya yakni menggunakan tanaman yang dapat tumbuh dengan cepat. Energinya kemudian diperoleh dengan memperabukan tumbuhan itu. Dewasa ini penggunaan energi surya yang cukup komersial yakni untuk pemanas air rumah tangga (solar water heater). Nilai kalor dari banyak sekali jenis materi bakar ibarat tercantum pada tabel 1.
Tabel 1. Nilai kalor dari menyebarkan jenis materi bakar.
Jenis Bahan Bakar
Komposisi (%)
Nilai Kalor (kJ g-1)
C
H
O
Gas alam
70
23
0
49
Batu bara (Antrasit)
82
1
2
31
Batu bara (Bituminos)
77
5
7
32
Minyak mentah
85
12
0
45
Bensin
85
15
0
48
Arang
100
0
0
34
Kayu
50
6
44
18
Hidrogen
0
100
0
142
Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg, 2000.

Pembakaran materi bakar dalam mesin kendaraan atau industri tidak terbakar sempurna. Pada pembakaran tepat senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak tepat membentuk karbon monoksida dan uap air.

Contoh :
Pembakaran tepat isooktana :
C8H18(l) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9 H2O(l)          ΔH = –5.460 kJ
Pembakaran tak tepat isooktana :
C8H18(l) + 17/2 O2(g) → 8 CO(g) + 9 H2O(l)              ΔH = –2.924,4 kJ
Pembakaran tak tepat menghasilkan kalor lebih sedikit dibandingkan pembakaran sempurna. Jadi, pembakaran tak tepat mengurangi efisiensi materi bakar. Kerugian lain pembakaran tak tepat yakni dihasilkannya gas karbon monoksida (CO) yang beracun sehingga mencemari udara.
Anda sekarang sudah mengetahui Kalor Pembakaran Bahan Bakar. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Utami, B. A. Nugroho C. Saputro, L. Mahardiani, S. Yamtinah, dan B. Mulyani. 2009. Kimia 2 : Untuk SMA/MA Kelas XI, Program Ilmu Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 274.


Sumber http://www.nafiun.com/