INSTRUMEN KIMIA 9

Octan Analyzer

Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan bensin terbakar secara spontan. 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. 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, sehingga sebisa mungkin harus kita hindari. Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. -Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan nnonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. - Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar. Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus.

Kualitas bensin ini dinyatakan oleh bilangan oktan .
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.
Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk
mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% nheptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan:
= (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan
13% heptana (atau campuran molekul lainnya). 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.
Bilangan oktan suatu 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 nheptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.
Umumnya skala oktan di dunia adalah Research Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur.
Beberapa angka oktan untuk bahan bakar:
87 → Bensin standar di Amerika Serikat
88 → Bensin tanpa timbale premium
92 → Bensin standar di Eropa, pertamax
94 → Premix- TT
98 → Pertamax plus.

Suatu octane portable analyzer
Octane analyzer tipe ZX 101C, merupakan alat analisa bilangan oktan pada bensin yang portabel, menggunakan sumber batu baterai. Alat ini terdiri dari tiga komponen primer : analyzer, wadah sampel, dan suatu pelindung cahaya. Instrument ini dapat menentukan bilangan oktan hanya dalam waktu kurang dari satu menit dan tidak memerlukan sampel standar. Metode penentuan ini merupakan metode nondestruktif (metode yang tidak merusak sampel). Bagian analyzer menentukan bilangan oktan melalui spektroskopi transmisi IR dekat (near-infrared).
Alat ini terdiri dari suatu padatan sistem optis yang berisikan 14 emisi diode IR dekat (Infrared emitting diode, IREDS) dengan suatu pita filter sempit, suatu sistem detektor silicon, dan gabungan mikroprosesor. Gambar dibawah menunjukkan skema dari analyzer :
Tempat sampel dilengkapi dengan skala, dengan sisi datar, menggunakan kaca yang berisi jalur optis dengan panjang 75mm. Volume sampel diperkirakan mencapai 225mL. Untuk menentukan bilangan oktan, pengguna memerlukan background signal dari tempat sampel yang kosong, menentukan spectra absorpsi dari sampel sebanyak dua kali, selanjutnya memerlukan background signal yang kedua.