Tag: Kandungan Hidrokarbon gas LPG

Pengertian Pembakaran: Reaksi pembakaran adalah reaksi antara bahan bakar dengan oksigen yang akan menghasilkan panas (kalor) dan gas hasil pembakaran yang berlangsung dalam waktu yang sangat cepat.

Reaksi pembakaran akan menghasilkan produk hasil pembakaran yang komposisinya tergantung dari kualitas pembakaran yang terjadi.

Proses pembakaran adalah oksidasi terhadap bahan bakar dengan reaksi sebagai berikut :

Karbon + Oksigen → Koarbon dioksida + panas

Hidrogen + Oksigen → uap air + panas

Sulfur +oksigen → sulphur dioksida + panas

Pembakaran Sempuran

Pembakaran akan dikatakan sempurna apabila campuran bahan bakar dan oksigen (dari udara) mempunyai perbandingan yang tepat (stoichiometric), hingga tidak diperoleh sisa.

Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi jika ada pasokan oksigen yang cukup. Dalam setiap bahan bakar, unsur yang mudah terbakar adalah karbon, hidorgen, dan sulfur.

Pembakaran dikatakan sempurna jika:

a). karbon (C) terbakar sempurna menjadi CO₂

b). hidrogen (H) terbakar sempurna menjadi H₂O

c). belerang (S) terbakar sempurna menjadi SO₂

d). senyawa hidrokarbon (C_xH_y) terbakar sempurna menurut reaksi:

C_xH_y + 2O₂ → CO₂ + H₂O  + ΔH  (belum setara)

Tujuan Pembakaan Sempurna

Tujuan dari pembakaran yang sempurna adalah melepaskan seluruh panas yang terdapat dalam bahan bakar. Panas atau kalor inilah yang pada akhirnya akan digunakan untuk berbagai keperluan.

1). Cotoh Soal Perhitungan Perubahan Entalpi Reaksi Pembakaran Metana

Satu mol metamol yang dibakar pada tekanan tetap melapaskan kalor sebesar 890,3 kJ. Hitung kalor ΔH yang dihasilkan jika 8 g CH₄ dibakar pada tekanan tetap? Tuliskan reaksi termokimia untuk reaksi kebalikannya.

Diketahui:

m = 8 g

Mr CH₄ = 16 g/mol

Menghitung Jumlah Mol Metana

Jumlah mol metana yang dibakar dapat dihitung dengan cara seperti berikut:

mol CH₄ = 8/16

mol CH₄ = 0,5 mol

Menghitung Kalor Pembakaran Metana

Entalpi reaksi pembakaran 0,5 mol metana dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

q = mol x ΔH_c Reaksi

q = 0,5 mol x 890,3 kJ/mol

q = 445,15 kJ

Jadi besar kalor yang dilepas ke lingkungan dari pembakaran 0,5 mol metana adalah 445,15 kJ

Reaksi Termokimia Pembakaran Metana

Reaksi pembakaran metana dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi termokimia seperti berikut:

CH₄(g) + 2O₂(g) → 2H₂O(g) + CO₂(g) ΔH = – 890,3 kJ

Reaksi Kebalikan Pembakaran

2H₂O(g) + CO₂(g) → CH₄(g) + 2O₂(g) ΔH = +890,3 kJ

Nilai Perubahan entalpi untuk reaksi kebalikan adalah sama, namun berbeda tanda, semula perubahan entalpi ΔH bertanda negative, berubah menjadi positif.

2). Contoh Soal Menghitung Kalor Entalpi Pembakaran Metanol

Reaksi pembakaran methanol dapat dituliskan seperti berikut:

CH₃OH(l) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)

Hitung perubahan entalpi pembakaran untuk 16 gram methanol.

Diketahui Data Perubahan entaplpi pembentukan standar seperti berikut:

∆Hf° CH₃OH(l) = -238 kJ/mol

∆Hf° CO₂(g) = -394 kJ/mol

∆Hf° H₂O(l) = -286 kJ/mol

Menentukan Entalpi Pembakaran Metanol CH₃OH

Kalor atau perubahan Entalpi pembakaran methanol CH₃OH dapat dihitung dari data ∆Hf° standar dengan menggunakan persamaan berikut:

∆Hc reaksi = Σ∆Hf° produk – Σ∆Hf° reaktan

∆Hc = Σ∆Hf° produk – Σ∆Hf° reaktan

∆Hc = (∆Hf° CO₂ + 2∆Hf° H₂O) – (∆Hf° CH₃OH – 2∆Hf° O₂)

∆Hc = (-394 + 2(-286)) – (-238 – 0)

∆Hc = (-394 – 572) + 238

∆Hc = -728 kJ/mol

Jadi kalor yang dilepaskan dari reaksi pembakaran 1 mol methanol adalah 728 kJ. Tanda negative menunjukkan ada panas yang dihasilkan selama proses pembakaran.

Menghitung Jumlah Mol Metanol Yang Dibakar

Massa methanol = 16 g

Mr methanol = 32 g/mol

Mol methanol = 16/32

Mol methanol = 0,5 mol

Menghitung Kalor Perubahan Entalpi Reaksi Pembakaran Metanol

Jumlah kalor yang dilepas oleh reaksi pembakaran 0,5 mol methanol dapat dinyatakan dengan rumus berikut

q = mol x ∆Hc Reaksi

q = 0,5 mol x (-728 kJ/mol)

q = -364 kJ

Jadi kalor yang dilepas oleh pembakaran 0,5 mol methanol adalah 364 kJ.

3). Contoh Soal Menghitung Kalor Pembakaran Gas LPG

Air sebanyak 100 mL dipanaskan menggunakan LPG yang dialirkan pembakar Bunsen. Diasumsikan bahwa kalor yang dihasilkan dari pembakaran LPG digunakan atau diserap seluruhnya oleh air.

Hitung berapa kalor yang dihasilkan dari pembakaran LPG jika temperature air naik dari 25 Celcius menjadi 95 Celcius. Diketahui kalor jenis air adalah c = 4,18 J/g.^oC dan massa jenis air adalah r = 1,0g/mL

Diketahui;

massa air = 100 mL

r = 1,0g/mL

c = 4,18 J/g.^oC

Jawab

Kalor yang dilepas oleh LPG sama dengan kalor yang diserap oleh air. Pernyataan ini dapat ditulis dengan persamaan berikut:

q_LPG = q_air atau

q_LPG + q_air = 0

Sehingga kalor yang dilepas oleh LPG dapat dihitung dari kalor yang diserap oleh air dan dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

q air = m. c. ∆T

m air = r x volume air

m air = 1,0 x 100 gram

m air = 100 gram

q air = 100 x 4,18 x (95 – 25)

q air = 418 x 70 kJ

q air = 29,3 kJ

Jadi kalor yang dilepas selama pembakaran LPG adalah 29,3 kJ

4). Contoh Soal Perubahan Entalpi Pembakaran Standar Isooktana

Pada pembakaran 570 gram isooktana (C₈H₁₈) pada keadaan standar/STP dibebaskan kalor sebesar 27.500 kJ. Isooktana (C₈H₁₈) adalah salah satu komponen yang ada dalam bensin,

Tuliskan persamaan termokimia pembakaraan isooktana dan hitunglah besarnya ΔH_c° tersebut.

Jawab:

Menghitung Jumlah Mol Isooktana

Jumlah mol isooktana dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

Mol Isooktana = massa/(Mr C₈H₁₈)

Mr C₈H₁₈ = 114 g/mol

Mol Isooktana = 570/114

Mol Isooktana = 5 mol

5 mol isooktana dilepaskan energi sebesar 27.500 kJ, maka perubahan enthalpi pembakaran 1 mol isooktana (C₈H₁₈) adalah:

1 mol ΔH_c° (C₈H₁₈) = 1/5 x (27.500) kJ

1 mol ΔH_c° (C₈H₁₈) = 5,500 kJ

Persamaan termokimia pembakaran 1 mol isooktana (C₈H₁₈) seperti berikut:

C₈H₁₈(l) + 25/2 O₂ → 8 CO₂(g) + 9CO₂(g) ΔH_c° = – 5,500 kJ

Tanda negative pada ΔH_c° menunjukkan kalor yang dibebaskan yaitu sebesar 5,500 kJ/mol iosoktana.

5).Contoh Soal Perubahan Entalpi Pembakaran Standar Bensin

Berapa kJ energi panas yang dihasilkan oleh satu tangki kendaraan bermotor yang bervolume 5 L, jika berat jenis bensin adalah 0,7 kg/L dan ΔH_c° isooktana = -5500 kJ/mol, Mr isooktana = 114 g/mol). Asumsinya bahwa bensin adalah isooktana.

Penyelesaian:

Diketahui :

Volume tangki kendaraan (v)= 5 L

Berat jenis bensin (ρ) = 0,7 kg/L

ΔH_c°isooktana = -5500 kJ/mol

Ditanyakan :

ΔH_c pada tangki kendaraan.

Jawab:

Total massa tangki kendaraan = 5L x 0,7 kg/L = 3,5 kg

Jumlah mol bensin = massa/(Mr isooktana)

Jumlah mol bensin = 3500/114

Jumlah mol bensin = 30,7 mol

ΔH_c tangki = 30,7 x (-5500) kJ/mol

ΔH_c tangki = 168.860 kJ

Jadi, panas yang dihasilkan dari 3,5 liter bensi dalam tangki adalah 168.860 kJ.

6). Contoh Soal Menghitung Biaya Harga Kalor Arang Kayu,

Arang kayu mengandung 72% karbon dan Harga 1 kg arang kayu adalah Rp 5000,. Hitung harga kalor dari kayu arang tersebut.

Pembakaran kayu arang mengikuti reaksi termokimia seperti berikut:

C(s) + O₂(g) → CO₂(g)  ΔH = – 393,5 kJ/mol

Diketahui

Jumlah Karbon C

C = 72% x1000 gram

C = 720 gram atau

C = 720/12

C = 60 mol per/kg kayu arang.

Rumus Menghitung Jumlah Kalor Arang Kayu

Jumlah kalor yang dapat dihasilkan dalam satu kg arang kayu dapat dihitung dengan rumus berikut:

q = mol arang x ΔH reaksi

q = Kalor Arang Kayu = 60 mol x 393,5 kJ/mol

q = Kalor arang kayu = 23.610 kJ

Jadi kalor yang dihasilkan dalam 1 kg arang kayu adalah:

Kalor arang = 23.610 kJ/kg kayu arang

Menghitung Biaya Kalor Arang Kayu

Harga 1kg kayu arang adalah Rp5000 atau

Harga = Rp 5000/kg kayu arang,

Jadi harga kalori kayu arang dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut:

Harga Kalor = q/harga

Harga kalor arang = (23.610 kJ/kg)/(Rp5000/kg)

Harga kalor arang = 4,72 kJ/Rp

Jadi biaya kalor kayu arang adalah 4,72 kJ untuk satu rupiah.

7). Contoh Soal Menghitung Harga Kalor Pembakaran Alkohol,

Pembakaran alcohol Etanol secara sempurna menghasilkan gas karbon dioksida dan air. Reaksi termokimia pembakaran etanol mengikuti persamaan reaksi berikut:

C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O  ΔH = –1.372,2 kJ/mol

Hitung biaya kalor entanol murni, jika harga etanol adalah Rp20.000/kg.

Mr Etanol = 46 g/mol

Jumlah mol dalam 1 kg etanol adalah

mol etanol = 1000/46

mol etanol = 21,74 mol

Menghitung Jumlah Kalor Etanol

1 mol C₂H₅OH menghasilkan kalor sebanyak 1.372,2 kJ

Jumlah kalor yang dapat dihasilkan dalam satu kg etanol adalah:

q = mol etanol x ΔH reaksi

q = Kalor etanol = 21,74 mol x 1.372,2 kJ/mol

q = Kalor etanol = 29.832 kJ

Jadi kalor yang dihasilkan dalam 1 kg etanol adalah:

Kalor etanol = 29.832 kJ/kg etanol

Menghitung Biaya Kalor Enatol

Harga 1kg etanol adalah Rp20.000 atau

Harga = Rp 20.000/kg etanol,

Jadi harga kalori etanol dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

Harga Kalor = q/harga

Harga kalor etanol = (29.832 kJ/kg)/(Rp20.000/kg)

Harga kalor etanol = 1,49 kJ/Rp

Jadi biaya kalor etanol adalah 1,49 kJ kJ untuk satu rupiah.

Aplikasi  Pembakaran Gas LPG

Salah satu jenis bahan bakar yang umum digunakan oleh masyarakat untuk keperluan dapur rumah tangga adalah gas LPG, liquified petroleum gas, mudahnya “gas minyak bumi yang dicairkan”.

LPG merupakan bahan bakar gas cair yang mengandung campuran gas hidrokarbon mudah terbakar yang komponen utamanya adalah propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀), dan sedikit mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, seperti etana (C₂H₆) dan pentana (C₅H₁₂).

Contoh Perhitungan Kalor Pembakaran Gas LPG

Diketahui bahwa gas LPG terdiri dari 40 persen propana dan 60 persen butana.  Sedangkan perhitungan kalornya dapat menggunakan data Perubahan entalpi standar pembentukan yaitu perubahan entalpi standar pada pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya.

Perubahan entalpi standar pembentukan dinyatakan dengan notasi  ∆H^o_f.  Dalam hal ini ∆H^o_f digunakan untuk senyawa. Sedangkan Harga ∆H^o_f  untuk unsur-unsur bebas adalah nol.

Adapun Data Perubahan entalpi standar pembentukan adalah sebagai berikut:

∆H^o_f CO₂  = -395,2 kJmol^-1

∆H^o_f H₂O  = -286,9 kJmol^-1

∆H^o_f C₃H₈  = -103,9 kJmol^-1

∆H^o_f C₄H₁₀  = -126,2 kJmol^-1

Untuk satu kg gas LPG maka terdapat:

1 kg gas LPG berisi = 40% x 1 kg x (1.000 g/1 kg)

1 kg gas LPG berisi = 400 gram propana (C₃H₈)

1 kg gas LPG berisi = 400 g x 1 mol/44 g

1 kg gas LPG berisi = 9,1 mol C₃H₈

Berat gas butana = 60% x 1 kg x 1.000 g/1 kg

Berat gas butana = 600 gram

Berat gas butana = 600 g x1 mol/58 g

Berat gas butana  = 10,34 mol C₄H₁₀

Kalor dari Reaksi pembakaran propana:

C₃H₈ (g) +   5O₂ (g) → 3CO₂ (g) +   4H₂O (l)

∆H (reaksi) = ∆H (hasil) + ∆H(reakan)

∆H (reaksi) = 3 ∆H^o_f CO₂  + 4 ∆H^o_f H₂O  – ∆H^o_f C₃H₈

∆H (reaksi) = 3 (-395,2)  + 4 (-286,9)  – (-103,9)

∆H (reaksi) = -2229,3 kJ

Jadi, 1 mol C₃H₈  menghasilkan kalor sebanyak 2229,3 kJ, maka untuk 9,1 mol C₃H₈ akan menghasilkan kalor sebanyak: 9,1 mol x 2229,3 kJ/mol = 20286,6 kJ

Kalor dari reaksi pembakaran butana:

C₄H₁₀ (g) +   6 ½ O₂ (g) → 4CO₂ (g) +   5H₂O (l)

∆H (reaksi) = 4 ∆H^o_f CO₂  + 5 ∆H^o_f H₂O  –  ∆H^o_f C₄H₁₀

∆H (reaksi) = 4 (-395,2) + 5 (-286,9) – (-126,2)

∆H (reaksi) = -2889,1 kJ

Jadi, 1 mol C₄H₁₀  menghasilkan kalor sebanyak 2889,1 kJ, maka untuk 10,34 mol C₄H₁₀ akan menghasilkan kalor sebanyak: 10,34 mol x 2889,1  kJ/mol = 29873,29 kJ

Dengan demikian pembakaran 1 kg gas LPG menghasilkan kalor sebanyak:

(20286,6 kJ) + (29873,29 kJ)  = 50159,92 kJ

Daftar Pustaka:

1. Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
2. Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
3. Syukri, S., 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung.
4. Ardra.Bis, 2019, “Komponen komposisi kimia Gas LPG dan Kandungan Gas LPG Liquified Petroleum Gas. Kandungan Hidrokarbon gas LPG dan Propana gas LPG dengan Butana etana dan pentana Gas LPG. Liquified petroleum gas LPG.
5. Ardra.Biz, 2019, “Kalor reaksi pembakaran propane dan kalor pembakaran butana dan entalpi standar propane dan butana gas LPG. Rumus kimia propane dan butana gas LPG dengan Contoh Perhitung eltalpi gas. Contoh Soal Perhitungan Senyawa Hidrokarbon.
6. Ardra.Biz, 2019, “Energi pembakaran gas LPG liquified petroleum gas dan Energi dan Kalor bahan bakar gas LPG. Contoh Soal Perhitungan gas LPG liquified petroleum gas dan menghitung kalor gas LPG.