Bensin
Bensin atau gasoline (Amerika) atau petrol (Inggris) adalah salah satu jenis bahan bakar minyak yang dimaksudkan untuk kendaraan bermotor roda dua, tiga, dan empat. Secara sederhana, bensin tersusun dari hidrokarbon rantai lurus, mulai dari C7 (heptana) sampai dengan C11. Dengan kata lain, bensin terbuat dari molekul yang hanya terdiri dari hidrogen dan karbon yang terikat antara satu dengan yang lainnya sehingga membentuk rantai.
Jika bensin dibakar pada kondisi ideal dengan oksigen berlimpah, maka akan dihasilkan CO, HO, dan energi panas. Setiap kg bensin mengandung 42.4 MJ.
Bensin dibuat dari minyak mentah, cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut bumi dan biasa disebut dengan "petroleum". Cairan ini mengandung hidrokarbon; atom-atom karbon dalam minyak mentah ini berhubungan satu dengan yang lainnya dengan cara membentuk rantai yang panjangnya yang berbeda-beda. Molekul hidrokarbon dengan panjang yang berbeda akan memiliki sifat yang berbeda pula. CH (metana) merupakan molekul paling “ringan”; bertambahnya atom C dalam rantai tersebut akan membuatnya semakin “berat”. Empat molekul pertama hidrokarbon adalah metana, etana, propana, dan butana. Dalam temperatur dan tekanan kamar, keempatnya berwujud gas, dengan titik didih masing-masing -107, -67,-43 dan -18 derajat C. Berikutnya, dari C5 sampai dengan C18 berwujud cair, dan mulai dari C19 ke atas berwujud padat.
Dengan bertambah panjangnya rantai hidrokarbon akan menaikkan titik didihnya, sehingga pemisahan hidrokarbon ini dilakukan dengan cara distilasi. Prinsip inilah yang diterapkan di pengilangan minyak untuk memisahkan berbagai fraksi hidrokarbon dari minyak mentah.
Karena merupakan campuran berbagai bahan, daya bakar bensin berbeda-beda menurut komposisinya. Ukuran daya bakar ini dapat dilihat dari bilangan oktan setiap campuran.
Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam bensin. Nilai bilangan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30 n-heptana dan 70 isooktana akan mempunyai bilangan oktan :
Bilangan oktan bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.
Angka oktan beberapa bahan bakar:
2-metil-2-heksana 129
Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Bilangan oktan suatu bensin memberikan informasi tentang seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin tersebut terbakar secara spontan. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin. Knocking ini akan menyebabkan mesin cepat rusak.
Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus; oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit.
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari campuran setara dengan campuran 87% oktana dan 13% heptana. Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.
Bensin diproduksi di kilang minyak. Material yang dipisahkan dari minyak mentah lewat distilasi, belum dapat memenuhi standar bahan bakar untuk mesin-mesin modern. Material ini nantinya akan menjadi campuran hasil akhir. Setiap barel minyak bumi umumnya menghasilkan 74 liter bensin (46% basis volume), namun besaran ini tergantung pada kualitas minyak bumi dan kualitas bensin yang akan dihasilkan.
Semua bahan bakar yang disebut dengan bensin umumnya terdiri dari hidrokarbon, dengan atom karbon berjumlah antara 4 sampai 12 (biasanya disebut C4 sampai C12).Bensin bekerja di dalam mesin pembakaran yang ditemukan oleh Nikolaus Otto. Mesin pembakaran dikenal pula dengan nama Mesin Otto. Cara kerja bensin di dalam mesin pembakaran:
Dalam kenyataannya, pembakaran gas di dalam mesin tidak berjalan dengan sempurna. Salah satu masalah yang sering muncul adalah “ketukan di dalam mesin”, atau disebut sebagai "mesin ngelitik" atau knocking. Jika dibiarkan, knocking dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. Knocking terjadi karena campuran udara dan bahan bakar terbakar secara spontan karena tekanan tinggi di dalam mesin, bukan karena percikan api dari busi.
Penyebab knocking ada beberapa macam, yaitu:
Untuk memperlambat pembakaran bahan bakar, dulu digunakan senyawa Pb seperti TEL (Tetra Ethyl Lead) dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Eter). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaanya sudah diganti dengan senyawa organik seperti etanol.
Antioksidan digunakan untuk menghambat pembentukkan kerak yang dapat menyumbat saringan dan saluran bensin. Bensin banyak mengandung senyawa olefin yang mudah bereaksi dengan oksigen membentuk kerak yang disebut gum. Jadi, bensin perlu ditambahkan antioksidan, seperti alkil fenol.
Pewarna untuk membedakan berbagai jenis bensin. Contohnya pewarna kuning untuk bensin premium. Pewarna sebaiknya tidak mempengaruhi kualitas bensin.
Antikorosi untuk mencegah korosi pada logam yang bersentuhan dengan bensin, seperti logam tangki dan saluran bensin. Contoh antikorosi adalah asam karboksilat.
Deterjen karburator untuk mencegah/membersihkan kerak dalam karburator. Endapan kerak berasal dari partikel padat/asap pembakaran dan gum. Adanya kerak dapat menurunkan kinerja mesin sehingga kendaraan boros bahan bakar dan mesin cendrung tersandat. Deterjen karburator mengandung berbagai senyawa, seperti amina dan amida.
Antikerak PFI (Port Fuel Injection) Untuk membersihkan kerak pada system PFI kendaraan. Kerak dapat menghambat pengambilan bensin sehingga kendaraan sulit dinyalakan dan kurang tenaga. Pembentukan kerak berawal sewaktu mesin dimatikan. Panas yang ada menyebabkan penguapan sisa bahan bakar, yang meninggalkan senyawa berat seperti olefin. Olefin bereaksi dengan oksigen membentuk kerak gum. Contoh antikerak PFI adalah dispersan polimer yang mengandung senyawa, seperti polibutena amina dan polieter amina.
Pembakaran bensin dalam mesin kendaraan mengakibatkan pelepasan berbagai zat yang dapat mengakibatkan pencemran udara.Bensin yang digunakan oleh kendaraan akan menimbulkan dua masalah utama. Masalah pertama adalah asap dan ozon di kota-kota besar. Masalah kedua adalah karbon dan gas rumah kaca.
Idealnya, ketika bensin dibakar di dalam mesin kendaraan, akan menghasilkan CO dan HO saja. Kenyataannya pembakaran di dalam mesin tidaklah sempurna, dalam proses pembakaran bensin, dihasilkan juga:
Oleh karena alasan-alasan inilah, para ilmuwan sekarang sedang berusaha untuk mengganti bahan bakar bensin dengan bahan bakar hidrogen yang lebih ramah lingkungan, karena jika H ini direaksikan dengan O hanya akan menghasilkan uap air.
Bensin memiliki berbagai nama, tergantung pada produsen dan Oktan. Beberapa jenis bensin yang dikenal di Indonesia di antaranya: