Sebatian Karbon

Bab ini bertanya tentang keistimewaan buah kelapa sawit berbanding bahan lain seperti kacang soya sebagai sumber minyak masak, dan merangkumi sebatian karbon, hidrokarbon, alkohol, lemak dan minyak sawit m/s 140. Komposisi gas rumah hijau termasuklah karbon dioksida dalam atmosfera masih meningkat m/s 141.

5.1 Pengenalan Sebatian Karbon

Sebatian karbon ialah sebatian yang mengandungi unsur karbon, C, dan dibahagikan kepada sebatian karbon organik dan sebatian karbon bukan organik m/s 142. Sebatian karbon organik berasal daripada benda hidup, seperti petroleum, sutera dan arang kayu, manakala sebatian karbon bukan organik berasal daripada benda bukan hidup, seperti batu kapur dan karbon dioksida m/s 142. Kitar karbon menunjukkan bagaimana unsur karbon dikitar melalui respirasi, pembakaran, penguraian dan fotosintesis m/s 142. Dalam kitar karbon, organisma yang mati membentuk bahan api fosil seperti petroleum, gas asli dan arang batu m/s 142.

Karbon dioksida dibebaskan ke atmosfera melalui respirasi semua hidupan, pembakaran bahan api fosil, dan pereputan oleh bakteria dan kulat pengurai m/s 143. Letusan gunung berapi dan pembakaran hutan juga membebaskan karbon dioksida ke dalam atmosfera m/s 143. Tumbuhan hijau menyerap karbon dioksida untuk fotosintesis, yang membekalkan makanan kepada haiwan, menambah kandungan oksigen dalam udara dan menyingkirkan karbon dioksida berlebihan daripada udara m/s 143.

5.2 Hidrokarbon

Sebatian hidrokarbon ialah sebatian karbon organik yang terdiri daripada unsur karbon dan hidrogen sahaja m/s 145. Petroleum, gas asli dan arang batu terbentuk daripada sumber semula jadi m/s 145. Petroleum ialah campuran hidrokarbon yang diasingkan melalui penyulingan berperingkat kerana pecahan-pecahan petroleum mempunyai takat didih yang berbeza m/s 146. Dalam Aktiviti 5.2, petroleum mentah dipanaskan di dalam tabung didih untuk mengumpul hasil penyulingan m/s 146. Empat pecahan dikumpulkan dari suhu bilik hingga 80 °C, 80 °C hingga 150 °C, 150 °C hingga 230 °C dan 230 °C hingga 250 °C, kemudian dibandingkan dari segi warna, kelikatan dan kebolehbakaran m/s 147.

Siri homolog ialah kumpulan sebatian organik tertentu yang mempunyai sifat kimia yang serupa, seperti alkana dan alkena m/s 148. Alkana ialah hidrokarbon tepu yang setiap atom karbonnya mempunyai ikatan kovalen tunggal, dengan formula am CₙH₂ₙ₊₂ di mana n = 1, 2, 3, … m/s 148. Alkena ialah hidrokarbon tak tepu yang mempunyai sekurang-kurangnya satu ikatan kovalen ganda dua di antara atom karbon, dengan formula am CₙH₂ₙ di mana n = 2, 3, … m/s 148. Enam alkana pertama ialah metana, etana, propana, butana, pentana dan heksana, dan lima alkena pertama ialah etena, propena, butena, pentena dan heksena m/s 149.

Bahan api fosil seperti petroleum, arang batu dan gas asli merupakan sumber tenaga tidak boleh baharu yang semakin berkurang m/s 149. Sumber tenaga alternatif tidak mudah habis digunakan, seperti tenaga nuklear atau sumber tenaga boleh baharu seperti solar, angin, hidro, biojisim, geoterma, air pasang surut dan gelombang ombak m/s 149. Tempat pelupusan sampah membebaskan gas karbon dioksida dan gas metana daripada pereputan bahan buangan organik, dan terdapat negara yang menggunakan gas metana untuk menjanakan tenaga elektrik m/s 150. Dalam Aktiviti 5.4, gas metana dihasilkan daripada pereputan sisa makanan di kantin sekolah m/s 150.

5.3 Alkohol

Alkohol merupakan sebatian karbon organik yang mengandungi unsur karbon, hidrogen dan oksigen m/s 150. Alkohol dihasilkan melalui proses penapaian dengan tindakan yis terhadap makanan yang mengandungi glukosa atau kanji seperti gula, anggur, epal, tebu, beras, gandum, ubi dan barli m/s 150. Dalam proses penapaian, enzim zimase dalam yis menukarkan glukosa kepada etanol dan karbon dioksida m/s 151. Dalam Aktiviti 5.5, 100 g gula, roti atau buah-buahan dicampurkan dengan 50 cm³ air suling dan 10 g yis, dan gas dialirkan melalui air kapur m/s 151. Selepas seminggu, campuran dituraskan dan disuling, dan hasil sulingan dikumpulkan pada suhu 78 °C m/s 152.

Alkohol tidak berwarna, berupa cecair pada suhu bilik dan mempunyai bau yang tersendiri m/s 153. Takat didihnya meningkat dan keterlarutannya dalam air berkurang apabila bilangan atom karbon meningkat m/s 153. Dalam Aktiviti 5.6, gas yang terbebas daripada pembakaran etanol diuji dengan air kapur dan titisan cecair yang terbentuk diuji dengan kertas kobalt klorida kontang m/s 153. Etanol dan asid etanoik dipanaskan bersama lima titis asid sulfurik pekat di dalam kebuk wasap, dan hasilnya dituang ke dalam air m/s 154.

Alkohol merupakan bahan api yang baik kerana mudah terbakar, nyalaannya berwarna biru dan pembakarannya lengkap serta bersih tanpa jelaga m/s 155. Alkohol digunakan sebagai antiseptik dan disinfektan, serta sebagai pelarut bagi ubat dan kosmetik seperti minyak wangi, losen dan gincu m/s 155. Dalam industri, alkohol ialah pelarut dan bahan tindak balas dalam pembentukan ester, dan etanadiol digunakan sebagai antibeku m/s 155.

Pengambilan alkohol secara berlebihan menyebabkan ketagihan, pemanduan secara berbahaya dan pergaduhan m/s 156. Ibu mengandung yang mengambil alkohol secara berlebihan boleh menyebabkan sindrom fetal alkohol, iaitu bayi mempunyai kepala dan otak yang bersaiz kecil, muka yang tidak normal dan pertumbuhan yang terbantut m/s 156. Pengambilan alkohol secara berlebihan merosakkan sel otak, menyebabkan penglihatan kabur, kadar degupan jantung meningkat, tekanan darah tinggi, ulser perut dan sirosis hati m/s 156.

5.4 Lemak

Lemak yang berkeadaan pepejal pada suhu bilik lazimnya berasal daripada haiwan seperti ayam, lembu, kambing dan ikan, manakala minyak lazimnya berasal daripada tumbuhan, seperti minyak kelapa sawit, minyak kelapa dan minyak kacang soya m/s 158. Lemak tepu dan lemak tak tepu kedua-duanya ialah sebatian organik yang mengandungi unsur karbon, hidrogen dan oksigen dan tidak larut dalam air m/s 158. Lemak tepu berasal daripada haiwan, berkeadaan pepejal pada suhu bilik dan mempunyai takat lebur yang tinggi, manakala lemak tak tepu berasal daripada tumbuhan, berkeadaan cecair dan mempunyai takat lebur yang rendah m/s 158.

Pengambilan makanan yang mengandungi lemak berlebihan terutamanya lemak tepu akan meningkatkan aras kolesterol dalam darah m/s 158. Kolesterol diperlukan untuk pembentukan membran sel, sintesis jus hempedu dan hormon seks serta penghasilan vitamin D pada kulit yang terdedah kepada cahaya matahari m/s 158. Kolesterol berlebihan boleh membentuk batu karang hempedu yang menyekat salur hempedu dan menyebabkan jaundis m/s 159. Kolesterol yang termendap pada bahagian dalam dinding arteri menyempitkan lumen dalam keadaan yang dikenali sebagai aterosklerosis m/s 159. Aterosklerosis boleh menyebabkan hipertensi, strok dan serangan jantung yang dapat membawa maut, jadi pengambilan lemak tepu perlu dikurangkan m/s 159.

5.5 Minyak Sawit

Buah kelapa sawit terdiri daripada sabut (mesokarp) yang mengandungi minyak sawit yang paling banyak, isirung (kernel) yang mengandungi minyak isirung sawit yang paling berkualiti, dan tempurung (endokarp) yang tidak mengandungi minyak m/s 160. Dalam Aktiviti 5.9, buah kelapa sawit didihkan selama 20 minit sebelum sabut diasingkan daripada tempurung dan diperah dengan alat penekan m/s 161.

Dalam pengekstrakan secara industri, buah kelapa sawit bersama tandannya disteril dalam stim yang bertekanan tinggi pada suhu yang tinggi, yang membunuh bakteria dan fungi serta melembutkan sabut m/s 162. Penanggalan meleraikan buah daripada tandan, dan pencernaan mengasingkan sabut daripada tempurung dengan batang pemutar m/s 162. Sabut diperah dengan penekan hidraulik atau skru, kemudian melalui penurasan dan penulenan dengan stim dan karbon yang diaktifkan untuk menghasilkan minyak sawit tulen m/s 162. Isirung dikering dan diperah untuk mengekstrak minyak isirung sawit, kemudian melalui penurasan m/s 162.

Minyak sawit terdiri daripada gliserol dan pelbagai jenis asid lemak m/s 163. Minyak sawit mengandungi asid lemak tepu seperti asid palmitik dan asid stearik, serta asid lemak tak tepu seperti asid oleik dan asid linoleik m/s 163. Dalam Jadual 5.3, minyak sawit mempunyai nisbah lemak tak tepu kepada lemak tepu 1.0, dengan 45% asid palmitik dan 40% asid oleik m/s 164.

Pengoksidaan minyak sawit menghasilkan radikal bebas dan sebatian yang berbahaya kepada kesihatan manusia m/s 165. Hidrolisis minyak sawit dengan air menghasilkan gliserol dan asid lemak, dan pengesteran dengan alkohol menghasilkan metil ester, iaitu biodiesel minyak sawit m/s 165. Pengemulsian memecahkan minyak sawit kepada titisan yang lebih kecil, yang meningkatkan jumlah luas permukaan minyak m/s 165. Minyak sawit merupakan minyak yang seimbang dari segi lemak tepu dan lemak tak tepu dan merupakan sumber yang kaya dengan vitamin E dan vitamin A m/s 165. Minyak sawit mengandungi bahan antioksidan seperti karotena dan vitamin E yang melambatkan atau menghentikan proses pengoksidaan m/s 166. Minyak sawit digunakan dalam minyak masak, minyak sayuran, marjerin dan coklat m/s 166.

Sabun ialah garam asid lemak yang dihasilkan melalui tindak balas antara minyak sawit dengan alkali pekat, seperti larutan natrium hidroksida pekat atau larutan kalium hidroksida pekat m/s 167. Dalam Eksperimen 5.1, 10 cm³ minyak sawit didihkan bersama 50 cm³ larutan natrium hidroksida pekat 5 mol dm⁻³ selama 5 minit m/s 167. Air suling dan natrium klorida kemudian ditambah, campuran didihkan sekali lagi dan dituraskan, dan baki turasan diuji dengan kertas litmus merah dan biru m/s 168.

Molekul sabun mempunyai bahagian ‘kepala’ hidrofilik, iaitu kumpulan ionik yang melarut di dalam air, dan bahagian ‘ekor’ hidrofobik, iaitu rantai hidrokarbon yang melarut dalam minyak atau gris m/s 168. Apabila sabun melarut di dalam air, tegangan permukaan air dikurangkan, dan bahagian hidrofobik melekat pada kotoran bergris manakala bahagian hidrofilik melarut di dalam air m/s 169. Tindakan menggosok menanggalkan kotoran bergris menjadi titisan yang dikelilingi oleh molekul sabun, yang dibuang semasa membilas m/s 169.

Pengurusan lestari dalam industri kelapa sawit termasuklah penanaman semula untuk mengoptimumkan penggunaan tanah dan menjadikan air kumbahan kilang minyak sawit (POME) sebagai baja organik dan biogas m/s 169. Kualiti udara meningkat apabila pokok kelapa sawit menyerap karbon dioksida dan membebaskan oksigen semasa fotosintesis m/s 170. Konsep sifar sisa menjadikan pelepah sebagai baja, tandan kosong sebagai kompos dan sabut sebagai permaidani dan tekstil m/s 170. Industri kelapa sawit telah dihubung kait dengan penebangan hutan apabila hutan dibakar dan dijadikan tanah pertanian untuk menanam pokok kelapa sawit m/s 171.