0XVOkzIOMuVO2ISulfVeSoRy4XR0Z5HcQhXOZ6RK

Alkana


Hai, Sobat Nimu! Di Bab pertama ini, kita bakalan belajar tentang hidrokarbon dan minyak bumi. Nah, pasti kalian udah sering denger kan sama yang namanya minyak bumi? Iya bener, minyak bumi adalah sumber daya alam yang diolah dan kita pakai untuk bahan bakar kendaraan bermotor, aspal, dan lain lain. Apa saja reaksi-reaksi yang terjadi di dalamnya?

Apa itu senyawa Hidrokarbon? Bagaimana tata nama senyawa Hidrokarbon? Apa manfaatnya bagi kehidupan kita? Nah yuk langsung aja kita belajar bareng!

Jika kamu menemukan tulisan-tulisan aneh seperti ada tulisan dollar ($), \ce, \Longrightarrow, \rightarrow, dan lain-lain, harap ditunggu sebentar ya hehe... Karena rumus matematika masih loading... Dan ketika muncul tulisan [Math Processing Error], kamu harus refresh halamanmu oke! Dan jangan lupa jika kamu menemukan tabel dan ingin membacanya, kamu disarankan mengubah posisi HP mu menjadi landscape.


Alkana $\mathrm{C_nH_{2n+2}}$

Alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh yang seluruh ikatannya tunggal. Sebagai hidrokarbon jenuh, alkana memiliki jumlah atom $\ce{H}$ yang maksimum. Alkana juga dinamakan parafin (dari parum affinis), karena sukar bereaksi dengan senyawa-senyawa lainnya. Kadang-kadang alkana juga disebut sebagai hidrokarbon batas, karena batas kejenuhan atom-atom $\ce{H}$ telah tercapai. Setiap senyawa yang merupakan anggota alkana dinamakan suku. Suku alkana ditentukan oleh jumlah atom $\ce{C}$ dalam senyawa tersebut. Suku pertama alkana adalah metana, $\ce{CH_4}$. Dalam molekul metana satu atom $\ce{C}$ terikat pada $4$ atom $\ce{H}$. Metana dapat menurunkan senyawa alifatik lainnya. Jika satu atom $\ce{H}$ pada metana diganti dengan atom $\ce{C}$, maka akan terbentuk suku kedua alkana, yaitu etana. Berdasarkan tetravalensi atom $\ce{C}$, maka atom $\ce{C}$ kedua akan mengikat $3$ atom $\ce{H}$, sehingga rumus molekul etana adalah $\ce{C_2H_6}$. Perhatikan suku-suku alkana berikut: (harap posisi landscape ya buat yang membacanya menggunakan HP biar tabelnya ga jelek 😄)

Suku Nama Struktur Rumus
1 Metana $\ce{CH_4}$ $\ce{CH_4}$
2 Etana $\ce{CH_3-CH_3}$ $\ce{C_2H_6}$
3 Propana $\ce{CH_3-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_3H_8}$
4 Butana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_4H_{10}}$
5 Pentana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_5H_{12}}$
6 Heksana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_6H_{14}}$
7 Heptana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_7H_{16}}$
8 Oktana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_8H_{18}}$
9 Nonana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_9H_{20}}$
10 Dekana $\ce{CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3}$ $\ce{C_{10}H_{22}}$

Berdasarkan sepuluh suku pertama deret alkana tersebut, dapat dirumuskan sebagai berikut.

Rumus Senyawa Alkana
Senyawa alkana dirumuskan dengan $\ce{C_{n}H_{2n + 2}}$

1. Tata Nama Alkana

1.1. Gugus Alkil

Gugus alkil adalah alkana yang kehilangan 1 atom $\ce{H}$. Penamaannya sama dengan alkana, hanya akhirannya diubah menjadi -il. Rumus umumnya $\ce{C_{n}H_{2 n +1}}$. Tabel berikut menyajikan deret gugus alkil. (harap posisi landscape ya buat yang membacanya menggunakan HP biar tabelnya ga jelek 😄)


Jumlah
Karbon
Struktur Rumus
Molekul
Nama
1 $\ce{CH_3\bond{-}}$ $\ce{CH_3\bond{-}}$ Metil
2 $\ce{CH_3-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_2H_5\bond{-}}$ Etil
3 $\ce{CH_3-CH_2-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_3H_7\bond{-}}$ Propil
4 $\ce{CH_3-(CH_2)_2-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_4H_9\bond{-}}$ Butil
5 $\ce{CH_3-(CH_2)_3-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_5H_{11}\bond{-}}$ Pentil/amil
6 $\ce{CH_3-(CH_2)_4-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_6H_{13}\bond{-}}$ Heksil
7 $\ce{CH_3-(CH_2)_5-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_7H_{15}\bond{-}}$ Heptil
8 $\ce{CH_3-(CH_2)_6-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_8H_{17}\bond{-}}$ Oktil
9 $\ce{CH_3-(CH_2)_7-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_9H_{19}\bond{-}}$ Nonil
10 $\ce{CH_3-(CH_2)_8-CH_2\bond{-}}$ $\ce{C_{10}H_{21}\bond{-}}$ Dekil

Gugus metil dan gugus etil masing-masing hanya sejenis, yaitu 
(a). Metil : $\ce{CH_3\bond{-}}$
(b). Etil : $\ce{CH_3-CH_2\bond{-}}$

Gugus propil ada dua jenis, yaitu
(a). Propil : $\ce{CH_3-CH_2-CH_2\bond{-}}$
(b). Isopropil : 
Sedangkan, gugus butil ada empat jenis, yaitu
(a). Tersierbutil : 
(b). Isobutil :
(c). Sekunderbutil :

(d). Butil :

1.2. Tata Nama

Perbedaan rumus struktur alkana dengan jumlah $\ce{C}$ yang sama akan menyebabkan berbedaan sifat alkana yang bersangkutan. Banyaknya kemungkinan struktur senyawa karbon, menyebabkan perlunya pemberian nama yang dapat menunjukkan jumlah atom $\ce{C}$ dan rumus strukturnya. Aturan pemberian nama hidrokarbon telah dikeluarkan oleh IUPAC agar dapat digunakan secara internasional. Aturan tata nama alkana:

1.2.1. Rantai karbon tidak bercabang (lurus)

Jika rantai karbon terdiri dari $4$ atom karbon atau lebih, maka nama alkana diberi alawal n- (normal). Contoh:

$\text{n}$ pentana: 

$\text{n}$ propana: 

1.2.2. Rantai karbon bercabang 

Jika rantai karbon bercabang, maka:

PERTAMA. Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain. Rantai induk diberi nama alkana. Rantai induk terdiri dari $6$ atom $\ce{C}$, sehingga diberi nama heksana.

Berikut contoh yang benar.

Contoh yang BENAR
Rantai induknya memiliki $6$ $\ce{C}$.
Perhatikan juga contoh yang salah berikut.
Contoh yang SALAH
Rantai induknya memiliki $5$ $\ce{C}$.
Karena rantai induknya yang memiliki $6$ $\ce{C}$ lebih panjang daripada rantai induknya yang memiliki $5$ $\ce{C}$, maka yang dipilih adalah rantai induknya yang memiliki $6$ $\ce{C}$.Ingat! Yang harus dipilih adalah rantai yang TERPANJANG.
KEDUA. PenomoranBerilah nomor pada rantai induk dari ujung terdekat cabang. Jika nomor dari kanan, maka cabang ada di nomor $4$, tetapi jika dari kiri, maka cabang ada di nomor $3$. Sehingga dipilih penomoran dari ujung kiri.
Berikut contoh yang benar.
Contoh yang BENAR.
Cabang terletak pada nomor $3$.
Perhatikan contoh yang salah berikut.
Contoh yang SALAH.
Cabang terletak pada nomor $4$. Nomor cabang pada rantai induk harus TERKECIL atau TERDEKAT dengan cabang. Sehingga penomoran yang seperti gambar diatas tidak dipilih.
Sesuai dengan contoh yang benar, senyawa alkana tersebut bernama $3$-metilheksana.
KETIGA. Jika terdapat beberapa pilihan rantai induk yang sama panjang, maka pilih rantai induk yang mempunyai cabang lebih terbanyak.
KEEMPAT. Gugus alkil dengan jumlah atom $\ce{C}$ lebih banyak diberi nomor yang lebih kecil.
KELIMA. Alkil-alki sejenis penulisannya digabung dengan diberi awal di- $(2)$, tri- $(3)$, tetra- $(4)$, penta- $(5)$, dan seterusnya. Perhatikan contoh berikut.
Terdapat $2$ gugus alkil yang sama, yaitu $\ce{CH_3}$ (metil). Kedua gugus alkil ini terletak pada atom $\ce{C}$ nomor $2$ dan $3$. Karena ada $2$ gugus alkil yang sama, maka pernulisannya digabung dengan diberi awalan di-. Maka nama senyawa tersebut adalah $2,3$-dimetilheksana.

Latihan Soal

Soal 1.

Tentukan rumus struktur dari $2,2$-dimetilpentana.
Rantai induk terdapat $5$ atom $\ce{C}$ (karena pentana). Karena dimetil, maka terdapat $2$ gugus metil atau $\ce{CH_3}$. Karena $2,2$, artinya gugus metil tersebut terletak pada atom $\ce{C}$ nomor $2$ pada rantai induk. Sehingga rumus struktur senyawanya sebagai berikut.

Soal 2.

Tentukan nama senyawa dari rumus struktur berikut ini.
Senyawa tersebut dapat diuraikan seperti gambar berikut.
Rantai induk terpanjang ketika rantai induk terdiri dari $7$ atom $\ce{C}$ (heptana). Gugus alkil terdapat pada atom $\ce{C}$ nomor $3$ dan $4$. Kedua gugus tersebut sejenis, yaitu $\ce{CH_3}$ (metil). Karena terdapat $2$ gugus metil, maka nama senyawa tersebut adalah $3,4$-dimetilpentana.

2. Isomer Alkana

Isomer adalah peristiwa di mana suatu senyawa karbon mempunyai  rumus molekul sama tetapi rumus struktur (bentuk) berbeda. Keadaan tersebut disebabkan adanya proses isomerisasi. Isomerisasi adalah peristiwa perubahan struktur senyawa hidrokarbon, misalnya dari rantai lurus menjadi rantai bercabang tanpa disertai perubahan rumus molekul. Sebagai contoh, senyawa $\ce{C_5H_{12}}$ mempunyai tiga isomer berbeda:

PERTAMA. $\text{n}$-pentana
KEDUA. $\text{2}$-metilbutana
KETIGA. $\text{2,2}$-dimetilpropana

Perbedaan ketiga senyawa tersebut terletak pada kerangka rantai atom karbonnya. Oleh karena itu, senyawa-senyawa tersebut disebut isomer kerangka. Rantai n-pentana tidak bercabang. Rantai 2-metilbutana bercabang satu. Sedangkan $2,2$-dimetilpropana bercabang dua. Perbedaan struktur-struktur tersebut menyebabkan berbedaan titik didih. Titik didih $\text{n}$-pentana adalah $36,1^\circ\text{C}$, $2$-metilbutana $27,8^\circ\text{C}$, dan $2,2$-dimetilpropana $9,6^\circ\text{C}$.

3. Sifat Alkana

3.1. Gugus Alkil

  1. Alkana merupakan senyawa nonpolar.

  2. Bentuk senyawa alkana rantai lurus pada suhu kamar berbeda – beda: 

    • $\ce{C_1-C_4}$ berwujud gas

    • $\ce{C_5-C_{17}}$ berwujud cair

    • $\ce{C_{17}}$ ke atas berwujud padat

  3. Semakin banyak jumlah atom karbon, semakin tinggi titik didihnya.

  4. Adanya rantai cabang pada senyawa alkana menurunkan titik didihnya, semakin banyak cabang, titik didih makin rendah.

  5. Alkana mudah larut dalam pelarut organik (pelarut nonpolar seperti $\ce{CCl_4}$ atau sedikit polar seperti benzena) tetapi sukar larut dalam air.

  6. Alkana lebih ringan dari air.

3.2. Sifat Kimia

Senyawa-senyawa alkana sukar bereaksi dengan senyawa organik lainnya. Karena kurang reaktif, alkana kadang disebut paraffin (berasal dari bahasa Latin: parfum affin yang artinya “afinitas kecil sekali”).

Alkana dapat bereaksi substitusi (reaksi penggantian atom/gugus atom dengan atom/gugus atom yang lain) dengan halogen misalnya $\ce{Cl}$. Reaksi dengan halogen tersebut dinamakan reaksi halogenasi dan menghasilkan alkil halida. Contohnya, 

\[\ce{CH4(g) + Cl2(g) \to CH_3Cl(g) + HCl(g)}\]

Alkana dapat dibakar sempurna menghasilkan $\ce{CO_2}$ dan $\ce{H_2O}$. Pembakaran/oksidasi alkana bersifat eksotermik (menghasilkan kalor). Pembakaran alkana dapat berlangsung sempurna dan tidak sempurna.
Pembakaran sempurna menghasilkan gas $\ce{CO_2}$:
Reaksi pembakaran sempurna:
\[\ce{CH4(g) + 2CO2(g) \to CO2(g) + 2H_2O(g) +E}\]
Sedangkan pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas $\ce{CO}$:
Reaksi pembakaran tak sempurna:
\[\ce{2CH4(g)+3O2(g) \to 2CO(g) + 4H_2O(g) + E}\]

Senyawa alkana rantai panjang dapat mengalami reaksi eliminasi. Reaksi eliminasi adalah reaksi penghilangan atom/gugus atom untuk memperoleh senyawa karbon lebih sederhana. Contoh pada reaksi eliminasi termal minyak bumi dan gas alam.

4. Pembuatan Alkana

Sumber utama Alkana adalah minyak bumi. Berbagai jenis bahan bakar yang kita gunakan sehari-hari, misalnya bensin, minyak tanah, solar, elpiji, dan lilin merupakan campuran alkana. Senyawa alkana murni dapat diperoleh sebagai berikut : 

(4a). Di laboratorium, gas metana dibuat dengan mereaksikan aluminium karbida dengan air. Reaksi yang terjadi :

\[\ce{Al_4C_3 + 12H_2O} \Longrightarrow \ce{3CH_4 + 4Al(OH)_3}\]

(4b). Mereaksikan gas alkena dengan gas hidrogen. Ini merupaka reaksi adisi alkena sehingga menghasilkan alkana. Contoh:

\[\underbrace{\ce{C_2H_4 + H_2}}_{\text{Alkena}} \Longrightarrow \underbrace{\ce{C_2H_6}}_{\text{Alkana}}\]

(4c). Sintesis Wurtz. Adolphe Wurtz adalah seoranf ahli kimia peracin yang memperoleh alkna dengan cara mereaksikan alkil halida dengan logam natrium.  Reaksi yang terjadi:

\[\underbrace{\ce{2CH_3l + 2Na}}_{\text{Alkil halida}} \Longrightarrow \underbrace{\ce{CH_3-CH_3 + 2NaCl}}_{\text{Alkana}}\]

(4d). Sislntesis Grignard. Grignard memeroleh senyawa alkana dari reaksi senyawa grignard dengan air. Senyawa grignard berupa alkil Magnesium Halida ($\ce{RMgX}$) yang ditemukan oleh Grignard. Senyawa ini sangat berguna dalam pembuatan senyawa-senyawa organik. Alkana yang dihasilkan pada sintesis grignard tergantung pada alkil ($\ce{R}$) dari $\ce{RMgX}$ yang digunakan. Contoh:

\[\ce{CH_3CH_2MgBr + H_2O} \Longrightarrow \ce{CH_3CH_3 + Mg(OH)_2}\]

(4e). Sintesis Dumas. Jean Andre Dumas melakukan sintesis alkana dengan mencampurkan garam natrium karboksilat ($\ce{CH_3COONa}$) dengan Natrium Hidroksida ($\ce{NaOH}$). Contoh reaksi:

\[\ce{CH_3COONa + NaOH} \Longrightarrow \ce{CH_4 + Na_2CO_3}\]

5. Manfaat Alkana

5.1. Bahan bakar

Alkana gas dapat digunakan sebagai LPG yang terdiri dari gas metana, entana, propana, butana. Kemudian juga ditemukan dalam kerosin, solar, bensin, serta avtur.

5.2. Pelumas

Alkana yang digunakan sebagai pelumas adalah alkana yang berwujud padat dengan atom karbon yang cukup banyak. Contoh, $\ce{C_{18}H_{40}}$.

5.3. Sumber hidrogen

Unsur hidrogen yang digunakan oleh industri pupuk dan amonia berasal dari senyawa alkana. 

5.4. Bahan baku industri

Senyawa alkana hasil pengolahan minyak bumi banyak dimanfaatkan untuk bahan baku industri seperti plastik, karet sintetis dan deterjen.

(5.5). Bahan baku senyawa organik lainnya

Senyawa alkana fraksi minyak bumi dapat disintesis menjadi senyawa organik lainnya. Contoh, asam cuka.


Yaa, sekian dulu untuk materi hidrokarbon kali ini, next kita akan lanjut belajar bareng tentang Alkena, Alkuna, dan masih banyak lagi loh, Sobat Nimu!

Eiits, jangan lupa buat kerjain latihan soal yang udah Nimu buat di akhir bab ini nanti ya!

kalo ada pertanyaan langsung tulis di komentar aja, nanti insyaAllah Nimu bakal jawab hehehe 😁😁

Nimba Ilmu
Tempat Belajar Bersama Paling Asyik

Postingan Terkait

Posting Komentar