Definisi Api, Teori Dan Permasalahannya

DEFINISI API

Apakah api itu ? Api adalah suatu masa / zat gas yang dapat timbul karena adanya reaksi kimiawi (pembakaran / oksidasi) cepat yang terbentuk dari beberapa unsur yang bersifat exotermis dan dapat menghasilkan panas, nyala, cahaya dan asap. Api merupakan suatu fenomena yang dapat diamati dengan adanya cahaya dan panas serta adanya proses perubahan zat menjadi zat baru melalui reaksi kimia oksidasi eksotermal. Api dapat terbentuk karena adanya interaksi beberapa unsur / elemen yang pada kesetimbangan tertentu dapat menimbulkan api, diantaranya :

• Udara (oxygen)
• Panas (heat)
• Bahan bakar (fuel)

Ditinjau dari jenisnya api dapat dikategorikan menjadi dua jenis api, yaitu :

1. Api jinak.
2. Api liar.

Api terkendali menjadi kawan :

Selama api dapat dikendalikan atau dikuasai, besar atau kecil, selama itu pula api akan menjadi kawan bahkan menguntungkan dan menghasilkan.

Api tak terkendali menjadi lawan :

Betapapun kecilnya api, selama tidak dikendalikan atau dikuasai akan menimbulkan kerugian, cacat bahkan korban jiwa manusia maka selama itu pula api dikatakan menjadi lawan dan disebut peristiwa kebakaran.

Jenis api jinak artinya api yang masih dapat dikuasai oleh manusia, sedang jenis api liar tidak dapat dikuasai, inilah yang dinamakan kebakaran. Proses kebakaran atau terjadinya api sebenarnya bisa kita baca dari teori segitiga api yang meliputi elemen oksigen, panas dan bhan bakar. Tanpa salah satu dari ketiga unsur tersebut, api tidak akan muncul. Oksigen sendiri harus membutuhkan diatas 10% kandungan oksigen di udara yang diperlukan untuk memungkinkan terjadinya proses pembakaran.

Sedangkan mengenai sumber api dapat muncul dari beberapa sebab, antara lain :

• Sumber api terbuka yaitu penggunaan api yang langsung dalam beraktivitas seperti : masak, las, dll.
• Listrik dinamis yaitu panas yang berlebihan dari sistem peralatan / rangkaian listrik seperti : setrika, atau karena adanya korsleting.
• Listrik statis yaitu panas yang ditimbulkan akibat loncatan ion negatif dengan ion positif seperti : peti.
• Mekanis yaitu panas yang ditimbulkan akibat gesekan / benturan benda seperti : gerinda, memaku, dll.
• Kimia yaitu panas yang timbul akibat reaksi kimia seperti : karbit dengan air.
• Bisa terjadi juga kecenderungan terjadi reaksi kimia akibat adanya elemen ke empat. Inilah yang biasa dinamakan tetrahidral api (tetrahedron).

KIMIA API

Kita semua tahu bahwa untuk dapat menghadapi dan mengalahkan musuh, kita harus tahu segala hal tentang musuh kita kekuatan, kelemahan, strategi perang, dan lainnya. Memiliki gambaran tentang kemungkinan aksi yang akan dilakukan oleh musuh, membuat kita dapat membuat rencana untuk mengatasi aksi tersebut, dan lebih baik lagi melakukan pencegahan agar aksi tersebut tidak dapat berjalan. Demikian juga apabila kita mengahadapi masalah kebakaran, kita harus tahu tentang bagaimanakah api dapat terjadi, bagaimana api dapat menyebar, apa yang dapat menimbulkan api, bagaimana mencegah api timbul, dan banyak lagi, sehingga kita siap menghadapi musuh kita semua, yaitu kebakaran.

Skema Kimia Api

Api :

Adalah hasil akhir dari sejumlah reaksi kimiawi (pembakaran / oksidasi) yang berunsurkan bahan bakar, oksigen dan panas.

Pembakaran :

Reaksi berantai yang menghasilkan energi panas yang cukup untuk disebarkan kepada bahan bakar lainnya menjadi ikut terbakar.

Kebakaran :

Adalah peristiwa pembakaran yang tidak terkendali dan menimbulkan kerugian.

PEMBAKARAN

Pembakaran dan api adalah dua kata yang akan selalu berhubungan dan dalam ilmu kebakaran dua kata tersebut sudah menjadi tak terpisahkan. Pembakaran merupakan reaksi berantai dari peristiwa proses reaksi oksidasi cepat yang menghasilkan energi panas dan energi cahaya yang cukup untuk disebarkan kepada bahan bakar lainnya menjadi ikut terbakar. Sedangkan kebakaran adalah peristiwa pembakaran yang tidak terkendali yang dapat menimbulkan kerugian.

Selanjutnya apakah reaksi oksidasi itu ? Dalam konteks masalah kebakaran dapat dikatakan bahwa reaksi oksidasi adalah reaksi pengikatan unsur oksigen oleh reduktor / pereduksi (bahan bakar). Sedang dalam konteks lebih luas, dalam ilmu kimia, reaksi oksidasi didefinisikan sebagai reaksi pemberian elektron oleh oksidator / pengoksidasi kepada reduktor / pereduksi.

Di atas telah disebutkan bahwa pembakaran / api adalah peristiwa oksidasi cepat, berarti ada reaksi oksidasi lambat. Untuk rekasi oksidasi lambat sebagai contohnya adalah peristiwa perkaratan besi. Satu hal yang perlu di pahami adalah bahwa hanya gas yang dapat terbakar. Jadi bahan bakar dengan bentuk fisik padatan dan cairan sebelum ia dapat terbakar ia harus dirubah dahulu ke bentuk fisik gas. Untuk bahan bakar padat harus mengalami pyrolysis, sehingga terbentuk gas-gas yang lebih sederhana yang akan terbakar. Sedang untuk bahan bakar bentuk cairan oleh panas akan diuapkan, lalu uap bahan bakar tadi yang akan terbakar.

Kembali ke masalah kebakaran ada peristiwa yang sering terjadi seiring dengan kebakaran, yaitu ledakan / explosion. Ledakan / explosion adalah peristiwa oksidasi yang sangat cepat.

Nyala Api

Selama ini, api pada umumnya selalu identik dengan nyala api, sesungguhnya ini adalah salah satu dari bentuk api. Nyala api sesungguhnya adalah gas hasil reaksi dengan panas dan cahaya yang ditimbulkannya. Warna dari nyala api ditentukan oleh bahan-bahan yang bereaksi (terbakar). Warna yang dihasilkan oleh gas hidrokarbon, yang bereaksi sempurna dengan udara (oksigen) adalah biru terang. Nyala api akan lebih mudah terlihat ketika karbon dan padatan lainnya atau liquid produk antara dihasilkan oleh pembakaran tidak sempurna naik dan berpijar akibat temperatur dengan warna merah, jingga, kuning, atau putih, tergantung dari temperaturnya.

• Titik nyala merupakan suhu terendah dimana suatu zat / bahan cukup mengeluarkan uap dan menyala, bila ditemui sumber panas yang cukup.
• Suhu penyalaan sendiri merupakan suhu temperatur dimana suatu zat dapat menyala dengan sendirinya tanpa adanya sumber panas dari luar.
• Pengembangan api merupakan suatu penyalaan serentak dalam ruangan ketika uap bahan bakar mencapai titik penyalaannya dimana oksigen mencukupi dan temperatur / panas tinggi.
• Penyalaan hebat setelah api mengecil merupakan suatu ledakan yang terjadi ketika oksigen tiba-tiba masuk pada api yang sudah mengecil dalam ruangan tertutup yang sangat panas.

Bara Api

Bara api memiliki ciri khas yaitu tidak terlihatnya nyala api, akan tetapi adanya bahan-bahan yang sangat panas pada permukaan dimana pembakaran terjadi. Contoh yang baik untuk bara api adalah batu bara. Warna dari bara api pada permukaan benda berhubungan dengan temperaturnya.

SEGITIGA API

Dari bahasan sebelumnya kita telah tahu bahwa api adalah suatu reaksi oksidasi, jadi harus ada oksidator / pengoksidasi dan reduktor / pereduksi atau bahan yang dioksidasi. Dari sini kita telah mendapatkan dua komponen peristiwa atau reaksi pembakaran, yaitu oksidator yaitu oksigen dan reduktor di sini adalah bahan bakar. Lalu selain itu apa lagi ? Dalam kehidupan sehari-hari kita mengetahui bahwa suatu benda yang dapat terbakar (bahan bakar) dalam kondisi normal tidaklah terbakar, baru apabila kita panaskan untuk beerapa lama dia akan dapat terbakar. Ini juga berarti kita telah mendapatkan satu lagi komponen pembakaran atau api, dari apa yang sudah umum kita ketahui.

Dalam ilmu kebakaran ketiga komponen tersebut dikenal dengan segitiga api, yaitu sebuah bangun dua dimensi berbentuk segitiga sama sisi. Dimana masing-masing sisi mewakili satu komponen pembakaran atau api, yaitu : Oksigen, Panas dan Bahan bakar.

Fire Triangle

SUMBER OKSIGEN		SUMBER PANAS
Sekitar 16% Diperlukan. Udara normal mengandung 21% oksigen, beberapa bahan bakar mengandung oksigen yang cukup dalam riasan mereka untuk mendukung pembakaran.		Untuk mencapai suhu penyalaan. Api terbuka - matahari permukaan yang panas percikan dan busur gesekan - tindakan kimia tenaga listrik kompresi gas.
	KEADAAN FISIK
BENDA GAS	BENDA CAIR	BENDA PADAT
gas alam propana butana hidrogen asetilen karbon monoksida lain-lain.	bensin minyak tanah parafin terpenten alkohol cod liver oil cat pernis pernis minyak zaitun lain-lain.	batu bara kayu kertas kain lilin lemak kulit plastik gula gandum jerami gabus lain-lain.

Lalu mengapa segitiga sama sisi ? Jawabannya adalah bahwa suatu peristiwa / reaksi pembakaran akan dapat terjadi apabila ketiga komponen tersebut berada dalam keadaan keseimbangannya. Keseimbangan dimaksud di sini bukanlah sama dalam jumlah atau banyaknya, akan tetapi suatu bahan akan dapat terbakar apabila kondisi di mana terjadi / akan terjadinya pembakaran memiliki perbandingan tertentu antara bahan yang dimaksud dan oksigen harus tersedia. Selain itu kondisi temperatur bahan dan atau lingkungan reaksi memiliki temperatur (yang menggambarkan tingkat kepanasan suatu benda) tertentu juga.

Oksigen

Pada sisi pertama dari segitiga adalah oksigen. Oksigen adalah gas yang tidak dapat terbakar (non-flameable gas) dan juga merupakan satu kebutuhan untuk kehidupan yang sangat mendasar. Di atas permukaan laut, atmosfir kita memiliki oksigen dengan konsentrasi sekitar 21%. Sedang untuk terjadinya pembakaran atau api membutuhkan oksigen minimal 16%. Kembali lagi, oksigen itu sendiri tidak terbakar, ia hanya mendukung proses pembakaran.

Panas

Sisi kedua adalah panas. Panas adalah suatu bentuk energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan temperatur suatu benda / bahan bakar sampai ke titik dimana jumlah uap bahan bakar tersebut tersedia dalam jumlah cukup untuk dapat terjadi penyalaan.

1. Sumber-sumber Panas

Sumber-sumber panas / energi panas sangatlah beragam, dapat disebutkan disini adalah :

• Arus listrik : Panas akibat arus listrik dapat terjadi akibat adanya hambatan terhadap aliran arus, kelebihan beban muatan, hubungan pendek, dan lain-lain.
• Kerja mekanik : Panas yang dihasilkan oleh kerja mekanik biasanya dari gesekan dua benda atau gas yang diberi tekanan tinggi.
• Reaksi kimia : Pada reaksi kimia, hubungan dengan panas, terdapat dua macam reaksi yaitu reaksi endotermis dan eksotermis. Reaksi endotermis adalah reaksi yang membutuhkan panas untuk dapat berjalan, sedang rekasi eksotermis adalah kebalikannya yaitu menghasilkan panas dan reaksi inilah yang merupakan sumber panas. Reaksi kimia disini tidak hanya terbatas pada reaksi perubahan atau pembentukan senyawa baru, akan tetapi dapat juga dalam bentuk proses pencampuran dan atau pelarutan.
• Reaksi nuklir : Reaksi nuklir yang menghasilkan panas dapat berupa fusi atau fisi.
• Radiasi matahari : Sinar matahari dapat menjadi sumber panas yang dapat menyebabkan kebakaran apabila intensitasnya cukup besar, atau diterfokuskan oleh suatu alat optik.

2. Cara-cara Perpindahan Panas

Panas dapat berpindah dan dalam suatu kejadian kebakaran perpindahan panas ini harus mendapat perhatian yang besar, karena apabila perpindahan panas tidak terkontrol akan dapat mengakibatkan kebakaran meluas dan atau mengakibatkan kebakaran lain.

Perpindahan panas ini dapat terjadi dengan berbagai cara, yaitu: konduksi, konveksi dan radiasi. Dan khusus dalam masalah kebakaran ada juga yang disinyulutkan langsung.

• Konduksi adalah perpindahan panas yang terjadi secara molekuler, jadi panas berpindah di dalam suatu bahan penghantar (konduktor) dari satu titik ketitik lain yang memiliki temperatur lebih rendah. Sebagai gambaran adalah apabila kita memanaskan salah satu ujung sebuah tongkat besi maka lambat laun panas akan berpindah keujung lainnya, sedangkan tongkat tersebut tidak berubah bentuk.
• Konveksi adalah perpindahan panas yang berhubungan dengan bahan fluida atau bahan yang dapat mengalir dalam bentuk gas atau cairan. Pada konveksi panas berpindah dengan berpindahnya bahan penghantar, atau lebih tepat bahan pembawa panas tersebut. Sebagai gambaran adalah apabila terjadi kebakaran di lantai bawah sebuah bangunan bertingkat, maka panas akan dibawa oleh asap atau gas hasil pembakaran yang panas ke lantai di atasnya.
• Radiasi adalah perpindahan panas dengan cara radiasi tidak membutuhkan suatu bahan penghantar seperti pada dua perpindahan panas sebelumnya. Pada radiasi panas berpindah secara memancar, jadi panas dipancarkan segala arah dari suatu sumber panas. Sebagai contohnya adalah radiasi sinar matahari, yang kita semua tahu bahwa dari jarak yang jutaan kilometer melalui ruang kosong di antariksa panas matahari dapat sampai ke bumi.

Bahan Bakar

Sisi yang lain (ketiga) adalah bahan bakar. Berbeda dengan apa yang umum disebut sebagai bahan bakar oleh setiap orang, bahan bakar dalam hubungannya dengan ilmu kebakaran adalah setiap benda, bahan atau material yang dapat terbakar dianggap sebagai bahan bakar. Apabila kita perhatikan, maka akan kita dapati bahwa hidup kita selalu dikelilingi oleh bahan bakar. Oleh karena itu adalah sesuatu yang wajib bagi kita untuk selalu siap siaga menghadapi ancaman bahaya kebakaran.

Tabel Bahan Bakar

Ada beberapa istilah yang perlu diketahui dalam hubungannya dengan bahan bakar, yaitu:

• Flash point : temperatur terendah pada saat dimana suatu bahan bakar cair menghasilkan uap dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan nyala sesaat dari campuran bahan bakar dan udara (oksigen).
• Fire point : temperatur (akibat pemanasan) dimana suatu bahan bakar cair dapat memproduksi uap dengan cukup cepat sehingga memungkinkan terjadinya pembakaran yang kontinyu / terus menerus.

TETRAHEDRON

Pada perkembangan selanjutnya,ditemukan bahwa selain ketiga komponen seperti yang dimaksud dalam segitiga api ada lagi komponen keempat dalam proses pembakaran yang dibutuhkan oleh proses pembakaran untuk mendukung kesinambungannya dan juga untuk bertambah besar, yaitu rantai reaksi kimia antara bahan bakar dengan bahan pengoksidasi / oksidator.

Seiring dengan menyalanya api, molekul bahan bakar juga berkurang berubah menjadi molekul yang lebih sederhana. Dengan berlanjutnya proses pembakaran, naiknya temperatur menyebabkan oksigen tambahan terserap ke area nyala api. Lebih banyak molekul bahan bakar akan terpecah, bergabung ke rantai reaksi, mencapai titik nyalanya, mulai menyala, menyebabkan naiknya temperatur, menyerap oksigen tambahan, dan melanjutkan rantai reaksi. Proses rantai reaksi ini akan berlanjut sampai seluruh substansi / bahan yang terkait mencapai area yang lebih dingin dinyala api. Selama tersedia bahan bakar dan oksigen dalam jumlah yang cukup, dan selama temperatur mendukung,reaksi rantai akan meningkatkan reaksi pembakaran. Sehingga dengan demikian segitiga api tadi dengan adanya faktor rantai reaksi kimia, yang juga termasuk komponen pembakaran, berubah menjadi satu bangun tiga dimensi segitiga piramida (tetrahedron).

Fire Tetrahedron

	Dengan adanya panas  maka temperatur bahan akan mencapai titik nyala dan akhirnya terbakar.
Kandungan O² ditentukan dengan persentasi (%), makin besar kadar oksigen maka api akan menyala makin hebat, sedangkan pada kadar oksigen kurang dari 12% tidak akan terjadi pembakaran.		Suatu bahan dapat terbakar bila telah mencapai titik bakar, contohnya : Bensin = 50°C Kerosin = 40°C - 70°C Parafin = 30°C

GAS BERACUN HASIL PEMBAKARAN

Selain bahaya panas tinggi ternyata ada satu bahaya yang menjadi penyebab utama kematian dalam peristiwa kebakaran, yaitu asap. Mengapa asap menjadi penyebab utama ? Hal ini dikarenakan asap mengandung bermacam-macam gas beracun yang dihasilkan oleh peristiwa pembakaran.

Beberapa gas beracun yang paling banyak dan selalu ada pada peristiwa kebakaran dapat dilihat dibawah ini :

Karbon monoksida (Carbon monoxide)

Karbon monoksida (CO) adalah pembunuh terbesar dalam peristiwa kebakaran karena tingkat kehadirannya yang sangat tinggi dan juga cepatnya ia mencapai konsentrasi mematikan pada peristiwa kebakaran. Karbon monoksida adalah hasil produksi dari pembakaran tidak sempurna yang dihasilkan dari pembakaran senyawa-senyawa organic dan berbagai bentuk karbon. Sering juga kematian akibat karbon monoksida terjadi akibat masuknya asap knalpot ke kabin mobil.

Karbon monoksida berbahaya karena ia adalah gas yang tidak berbau, tidak berwarna, dan tidak terlihat. Gas ini mematikan pada konsentrasi 1,28% volume dalam udara dalam 1 sampai 3 menit; 0,64% mematikan dalam 10 sampai 15 menit; 0,32% mematikan dalam 30 sampai 60 menit; dan 0,16 persen mematikan dalam waktu 2 jam. Pada konsentrasi 0,05% gas ini tetap menyimpan bahaya.

Karbon dioksida (Carbon dioxide)

Karbon dioksida (CO²) adalah hasil dari pembakaran sempurna senyawa organic atau senyawa karbon. Bertambahnya konsentrasi karbon dioksida akan mengakibatkan meningkatnya kecepatan pernafasan; sampai di mana tubuh tidak mampu lagi. Kegagalan pernafasan akhirnya akan terjadi. Karbon dioksida dalam jumlah yang sangat banyak dapat mengakibatkan sesak nafas karena kekurangan oksigen dalam darah, selain itu juga dapat berfungsi sebagai bahan pemadam api. Konsentrasi lebih dari 5% di lingkungan dapat merupakan tanda bahaya,bukan karena keberadaannya akan tetapi karena kondisi tersebut adalah kondisi yang jauh dari kondisi normal.

Hidrogen sianida (Hydrogen cyanide)

Walau Hidrogen sianida (HCN) jauh lebih beracun dari Karbon monoksida tetapi dalam kebakaran,biasanya, jumlahnya sangat kecil. Pada konsentrasi 100 ppm dapat menyebabkan kematian dalam waktu 30 sampai 60 menit. Hidrogen sianida dihasikan dari pembakaran senyawan hirokarbon terklorinasi di udara, plastik, kulit karet, sutra, wool, atau juga kayu. Seperti halnya karbon monoksida hydrogen sianida lebih ringan dari udara sehingga tingkat bahayanya lebih tinggi pada kebakaran dalam ruangan, dibanding kebakaran luar ruangan.

Phosgene (COCl²)

Phosgene juga dihasilkan pada dekomposisi atau pembakaran senyawa hidrokarbon terklorinasi, seperti karbon tetraklorida, Freon, atau etilene diklorida. Phosgene beracun dan berbahaya pada konsentrasi yang sangat kecil sekalipun. Konsntrasi 25 ppm dapat mematikan dalam waktu 30 sampai 60 menit.

Hidrogen klorida (Hydrogen Chloride)

Hidrogen klorida (HCl) dihasilkan oleh pembakaran bahan-bahan yang mengandung klorin. Walau tidak beracun seperti hydrogen sianida ataupun phosgene, HCl berbahaya apabila kita berada dalam waktu yang cukup lama di lingkungan yang terdapat gas ini.