Kimia minyak bumi adalah cabang ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat, dan transformasi hidrokarbon yang terdapat dalam minyak mentah (petroleum). Sebagai sumber energi utama dunia saat ini, pemahaman mendalam tentang kimia di balik bahan bakar fosil ini sangat krusial, mulai dari proses eksplorasi hingga pengolahan menjadi produk bernilai tinggi. Minyak bumi sendiri bukanlah zat tunggal, melainkan campuran kompleks dari ribuan senyawa organik.
Inti dari minyak bumi adalah hidrokarbon, senyawa yang hanya terdiri dari atom karbon (C) dan hidrogen (H). Namun, kompleksitasnya muncul dari variasi panjang rantai dan bentuk strukturnya. Secara umum, senyawa dalam minyak mentah diklasifikasikan berdasarkan strukturnya:
Minyak mentah yang baru diekstraksi tidak langsung dapat digunakan. Ia harus melalui serangkaian proses kimia intensif di kilang minyak untuk memisahkan dan mengubahnya menjadi produk yang diinginkan.
Ini adalah langkah pemisahan pertama, berdasarkan perbedaan titik didih. Karena minyak mentah adalah campuran, pemanasan akan menyebabkan komponen yang lebih ringan (titik didih rendah, seperti gas alam dan bensin) menguap lebih dulu dan terkondensasi di bagian atas menara distilasi. Komponen yang lebih berat (seperti minyak bakar dan aspal) tertinggal di bagian bawah. Kimia di sini bergantung pada prinsip fisika-kimia sederhana, namun skalanya sangat besar.
Molekul hidrokarbon rantai panjang yang dihasilkan dari destilasi (seperti minyak berat) memiliki nilai jual rendah. Kimia cracking bertujuan memecah molekul besar ini menjadi molekul yang lebih kecil dan lebih berharga, seperti bensin berkualitas tinggi, menggunakan katalis dan panas tinggi. Proses ini mengubah ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap, menghasilkan alkena yang reaktif.
Proses ini sangat penting untuk meningkatkan angka oktan bensin. Reformasi mengubah alkane linear menjadi senyawa aromatik yang lebih bercabang dan stabil. Peningkatan stabilitas ini mencegah "ngelitik" pada mesin kendaraan. Katalis berbasis logam mulia (seperti platinum) sangat vital dalam memfasilitasi transformasi struktural ini.
Minyak bumi mengandung sejumlah kecil senyawa non-hidrokarbon, terutama yang mengandung Belerang (Sulfur), Nitrogen (Nitrogen), dan Oksigen (Oksigen). Kehadiran senyawa belerang, misalnya, adalah tantangan kimia terbesar. Ketika bahan bakar yang mengandung belerang dibakar, ia menghasilkan sulfur dioksida ($\text{SO}_2$), yang merupakan prekursor hujan asam. Oleh karena itu, proses kimia yang disebut hidrodesulfurisasi (HDS) sangat penting. HDS menggunakan katalis hidrogenasi untuk menghilangkan atom belerang dari molekul organik dan mengubahnya menjadi gas hidrogen sulfida ($\text{H}_2\text{S}$), yang kemudian dapat diproses lebih lanjut.
Kimia minyak bumi terus berevolusi. Meskipun dunia bergerak menuju energi terbarukan, efisiensi ekstraksi, pemurnian yang lebih ramah lingkungan, dan pengembangan petrokimia canggih tetap menjadi inti dari industri energi global saat ini.