Bab 1 Hidrokarbon Dan Minyak Bumi
G. Sifat-Sifat Fisik Alkana, Alkena, Dan Alkuna
Alkana adalah suatu senyawa organik yang semua atom karbonnya berikatan tunggal (tidak memiliki ikatan rangkap) sehingga alkana merupakan senyawa hidrokarbon yang bersifat jenuh. Alkana hanya terdiri dari atom karbon dan hidrogen dengan rumus empiris CnH2n+2. Pada sub-bab ini, akan dibahas sifat-sifat fisik alkana pada umumnya.
a. Wujud alkana
1) Semua alkana memiliki bau yang khas dan tidak berwarna.
2) Alkana rantai pendek (C1-C4) berwujud gas, alkana rantai sedang (C5-C17) berupa cairan, dan alkana rantai panjang berbentuk padatan.
3) Bila rantai C semakin panjang viskositas (kekentalan) semakin tinggi.
b. Massa jenis alkana
Massa jenis alkana akan meningkat seiring dengan penambahan jumlah atom karbon atau kenaikan berat molekul alkana hingga pada batas maksimal 0,76g/mL.
50 Dengan kata lain, massa jenis alkana paling besar adalah 0,76 g/mL, sehingga semua alkana lebih ringan dari air.
c. Kelarutan alkana
Merupakan senyawa nonpolar, sehingga tidak larut dalam air. Alkana mudah larut dalam pelarut organik. Pelarut yang baik untuk hidrokarbon adalah pelarut nonpolar, seperti CCl4 atau sedikit polar (dietil eter atau benzena).
d. Titik didih dan titik leleh alkana
Tabel 1.9 Data titik didih dan titik leleh beberapa senyawa alkana pada kondisi atmosferik
Nama Rumus Molekul Mr Tititk Didih (°C) Tititk Leleh (°C) Metana CH4 16 -160 -182,5 Etana C2H6 30 -88,7 -183,6 propana C3H8 46 -42,4 -187,6 n-butana C4H10 58 -0,4 -139 isobutana C4H10 58 -10,2 -160,9 n-pentana C5H12 72 36 -129,9 isopentana C5H12 72 27,9 -160,5 neopentana C5H12 72 9,6 -16,6 heksana C6H14 86 68,8 -94,5 Heptana C7H16 100 98,4 -90,6 Oktana C8H18 114 125,6 -56,9 Nonana C9H20 128 150,7 -53,6 Dekana C10H22 142 174 -29,7
Secara umum titik didih dan titik lebur alkana mempunyai pola sebagai berikut: 1) Semakin banyak atom karbon atau semakin panjang rantai karbon suatu alkana,
semakin tinggi titik didih. Hal ini disebabkan karena meningkatnya gaya van der Waals seiring dengan kenaikan berat molekul
2) Cabang alkana menyebabkan penurunan luas permukaan yang mengakibatkan menurunnnya gaya van der Waals sehingga semakin bercabang rantai suatu alkana, titik didihnya semakin kecil. Itulah mengapa titik didih n-pentana > isopentana > neopentana.
3) Titik leleh alkana tidak menunjukkan keteraturan. Titik leleh alkana rantai genap lebih tinggi daripada rantai ganjil. Kecenderungan abnormal pada titik
51 leleh kemungkinan karena alkana dengan atom ganjil memiliki atom karbon di sisi berlawanan. Jadi alkana dengan rantai genap dapat dikemas erat dalam kisi kristal membuat gaya tarik antar molekul lebih besar.
2. Sifat Fisik Alkena
Alkena adalah suatu senyawa organik yang salah satu atom karbonnya berikatan rangkap dua sehingga alkena merupakan senyawa hidrokarbon yang bersifat tak jenuh. Alkena terdiri dari atom karbon dan hidrogen dengan rumus empiris CnH2n.
a. Wujud alkena
1) Alkena rantai pendek (C2-C4) berwujud gas, alkena rantai sedang (C5-C17) berupa cairan, dan alkena rantai panjang (C18 dst) berbentuk padatan.
2) Bila rantai C semakin panjang viskositas (kekentalan) semakin tinggi. b. Massa jenis alkana
Jika cairan alkena dicampur dengan air maka kedua cairan itu akan membentuk lapisan yang saling tidak bercampur. Karena kepekatan cairan alkena lebih kecil dari 1 maka cairan alkena berada di atas cairan air.
c. Kelarutan alkena
Alkena bersifat non-polar sehingga sukar larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi mudah larut dalam pelarut organik non-polar seperti etanol.
d. Titik didih dan titik leleh alkena
Tabel 1.10 Data titik didih dan titik leleh beberapa senyawa alkena pada kondisi atmosferik
Nama Rumus Molekul Mr Tititk Didih (°C) Titik Leleh (°C) Etena C2H4 28 -105 -169 Propena C3H6 42 -48 -185 1-butena C4H8 56 -6 -185 1-pentena C5H10 70 30 -165 1-Heksena C6H12 84 63 -140 1-Heptena C7H14 98 93 -120 1-Oktena C8H16 112 122 -102 1-nonena C9H19 126 146 -81 1-dekena C10H20 140 171 -66
52 Secara umum titik didih dan titik lebur alkana mempunyai pola sebagai berikut:
1. Sifat fisis alkena (titik didih dan titik leleh) dengan Mr yang sama (isomer) untuk rantai lurus lebih tinggi dari rantai bercabang.
2. Titik didih senyawa alkena yang berisomer geometri, struktur cis lebih tinggi dari trans. Mislanya cis-2-butena (3,70C) lebih tinggi dari trans-2-butena (0,80C). 3. Kecenderungan titik didih alkena sama dengan alkana, yakni makin besar massa
molekul relatif (Mr) makin tinggi titik didihnya. Akan tetapi bila dibandingkan dengan alkana yang mempunyai jumlah atom C sama, ternyata titik didih alkena cenderung lebih rendah. Hal ini menunjukan bahwa dengan adanya ikatan rangkap menyebabkan gaya antar molekul yang terjadi lebih rendah.
4. Titik leleh alkana tidak menunjukkan keteraturan.
Sifat Fisik Alkuna
Alkuna adalah suatu senyawa organik yang salah satu atom karbonnya berikatan rangkap tiga sehingga alkuna merupakan senyawa hidrokarbon yang bersifat tak jenuh. Alkuna terdiri dari atom karbon dan hidrogen dengan rumus empiris CnH2n.
a. Wujud alkuna
Tiga alkuna dengan rantai terpendek berwujud gas tidak berwarna dan tidak berbau. Delapan anggota selanjutnya berwujud cairan dan semakin panjang rantai alkuna akan berwujud padatan pada tekanan dan suhu standar. Bila rantai C semakin panjang viskositas (kekentalan) alkuna semakin tinggi.
b. Massa jenis alkuna
Semua alkuna lebih ringan dari air, sehingga jika alkuna dicampur dengan air akan berada pada lapisan bagian atas.
c. Kelarutan alkuna
Senyawa alkuna tidak larut di dalam air tetapi cukup larut dalam senyawa organik seperti benzena, eter, dan CCl4
d. Titik didih dan titik leleh alkuna
Seperti halnya alkana dan alkena, titik didih alkuna akan meningkat seiring dengan pertambahan jumlah atom karbon. Selain itu, titik didih alkuna juga dipengaruhi oleh percabangan. Titik leleh alkuna juga mengalami ketidakteraturan seperti alkana dan alkena.
53 Selidikilah (Titik Didih dan Keisomeran Senyawa Hidrokarbon)
Gas elpiji dan bensin merupakan contoh bahan bakar yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Gas elpiji digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak, sedangkan bensin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Jika Anda mengamati wujud kedua bahan bakar tersebut, Anda akan menemukan perbedaan. Gas elpiji berwujud gas, sedangkan bensin berwujud cair. Apakah yang menyebabkan perbedaan wujud tersebut? Bahan bakar manakah yang titik didihnya lebih tinggi? Selidikilah dengan melakukan kegiatan berikut:
a. Amati tabel Tabel x.x tentang Data Titik Didih dan Titik Leleh Beberapa Senyawa Alkana pada Kondisi Atmosferik. Kemudian, tulislah struktur-strukturnya dalam buku latihan Anda.
b. Buatlah grafik antara Mr dan Titik Didih untuk senyawa-senyawa berikut. Metana, etana, npropana, n-butana, n-pentana, n-heksana, n-heptana, n-oktana.
c. Buatlah grafik antara jumlah rantai cabang dan titik didih untuk pentana, isopentana, dan neopentana.
Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta! 1. Adakah hubungan antara Mr dan titik didih?
2. Senyawa apa saja yang berwujud gas pada suhu kamar? 3. Senyawa apa saja yang berwujud cair pada suhu kamar?
4. Apakah persamaan dan perbedaan antara n-pentana, isopentana, dan neopentana? 5. Disebut apakah senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi strukturnya
54 Soal Latihan
Pilihan Ganda
Petunjuk:Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Senyawa yang memiliki titik didih terendah adalah...
a. propana d. heksana
b. butana e. propuna
c. pentana
2. Dengan jumlah atom C sama, mengapa senyawa alkena mempunyai titik didih yang lebih rendah dibandingkan senyawa alkana?
a. adanya ikatan rangkap menyebabkan gaya antar molekul yang terjadi lebih rendah. b. senyawa alkena mudah terbakar
c. senyawa alkana memiliki ketidakteraturan titik leleh d. berat molekul alkana lebih ringan dari alkena e. viskositas alkana lebih tinggi dari alkena 3. Senyawa yang memiliki titik didih tertinggi adalah
a. propuna d. pentuna
b. heptuna e. heptena
c. butuna
4. Alkana dengan wujud gas pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C2H6 d.C15H32
b. C7H16 e. C20H42
c. C8H18
5. Senyawa dengan titik didih tertinggi adalah...
a. 2,2-dimetil-pentana d. 2-metil-heksana
b. 3-metil-butana e. propana
c. heptana
6. Alkena dengan wujud cair pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C2H4 d. C7H14
b. C3H6 e.C20H42
c. C8H18
7. Alkuna dengan wujud padat pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C8H16 d. C25H50
b. C3H4 e. C20H38
55 8. Alkana tidak larut di dalam air karena...
a. alkana merupakan senyawa nonpolar sedangkan air senyawa polar b. alkana merupakan senyawa polar sedangkan air senyawa nonpolar c. alkana merupakan senyawa hidrokoarbon sedangkan air bukan d. alkana perbedaan memiliki titik didih yang jauh dengan air e. alkana memiliki perbedaan viskositas dengan air
9. Alkuna larut pada senyawa berikut, kecuali...
a. benzena d. PCl5
b. CCl4 e. HCI
c. eter
10. Alkena cair jika dicampur dengan air akan berada pada lapisan bagian atas. Hal tersebut terjadi karena...
a. viskositas air lebih besar dari alkena b. massa jenis air lebih kecil dari alkena c. densitas air lebih besar dari alkena d. kekentalan air lebih kecil dari alkena e. air merupakan senyawa nonpolar
11. Alkana dengan wujud cair pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C2H4 d. C7H14
b. C3H6 e. C20H42
c. C8H18
12. Alkena dengan wujud padat pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C8H16 d. C25H50
b. C3H4 e. C20H38
c. C9H18
13. Alkuna larut di dalam karbon tetraklorida karena...
a. alkuna merupakan senyawa polar dan karbon tetraklorida merupakan senyawa polar
b. alkuna merupakan senyawa nonpolar dan karbon tetraklorida merupakan senyawa nonpolar
c. alkuna dan karbon tetraklorida merupakan senyawa hidrokoarbon
d. alkuna perbedaan memiliki massa jenis yang sama dengan karbon tetraklorida e. alkuna memiliki viskositas yang sama dengan karbon tetraklorida
56 14. Alkena tidak larut pada senyawa berikut, kecuali...
a. HF d. PCl5
b. H2O e. HCI
c. HI
15. Alkuna dengan wujud gas pada kondisi atmosferik ditemukan pada senyawa...
a. C4H7 d. C6H14
b. C3H4 e. C5H8
c. C2H4
16. Senyawa berikut yang memiliki titik didih tertinggi adalah... a. C-C-C=C-C-C
b. C-C-C-C-C-C c. C=C-C-C-C d. C-C-C≡C-C-C e. C-C-C-C-C
17. Senyawa berikut yang memiliki titik didih terendah adalah... a. C≡C-C≡C-C
b. C-C-C≡C-C c. C-C-C=C-C d. C=C-C-C-C e. C-C-C-C-C
18. Alkena larut di dalam fosfor pentaklorida karena...
a. alkena dan fosfor pentaklorida merupakan senyawa hidrokoarbon
b. alkena merupakan senyawa nonpolar dan fosfor pentaklorida merupakan senyawa nonpolar
c. alkena perbedaan memiliki densitas yang dekat dengan fosfor pentaklorida d. alkena memiliki viskositas yang sama dengan fosfor pentaklorida
e. alkena merupakan senyawa polar dan fosfor pentaklorida merupakan senyawa polar
19. Senyawa dengan titik didih terendah adalah... a. C-C-C-C-C-C
b. C-C-C-C=C-C c. C-C-C=C-C=C d. C-C-C-C≡C-C e. C-C≡C-C≡C-C
57 20. Senyawa dengan titik didih tertinggi adalah...
a. C=C-C=C-C=C b. C-C-C-C=C-C c. C-C-C=C-C=C d. C-C-C-C≡C-C e. C-C≡C-C≡C-C
21. Senyawa berikut yang tergolong gas alam adalah ...
a. metana dan etana d. etana dan etuna
b. propana dan butana e. metana dan etena
c. metana dan propena
22. Fraksi minyak bumi yang memiliki titik didih tertinggi adalah ...
a. solar d. LPG
b. gasolin e. LNG
c. kerosen
23. Fraksi minyak bumi yang memiliki titik didih terendah adalah ...
a. premium d. avtur
b. bensin e. LPG
c. gasolin
24. Alkana tidak larut pada senyawa berikut, kecuali ...
a. HF d. PCI5
b. H2O e. HCI
c. HI
25. Senyawa dalam satu deret homolog mempunyai sifat sebagai berikut, kecuali ... a. rumus umum sama
b. persentase komponen sama c. sifat kimia mirip
d. semakin panjang rantai karbon, semakin tinggi titik didih e. perbedaan Mr dua suku berurutan sebesar 14
Essay
Kerjakan soal-soal berikut dengan benar!
1. Bagaimana hubungan jenis ikatan (jenuh dan tidak jenuh) dengan titik didih? Jelaskan!
58 3. Mengapa senyawa dengan struktur cis- memiliki titik didih yang lebih tinggi
dibandingkan senyawa dengan struktur trans- ?
4. Bagaimana hubungan antara jumlah rantai cabang dan titik didih?
5. Minyak dan lemak tergolong hidrokarbon. Pada suhu kamar, minyak berwujud cair sedangkan lemak berwujud padat. Mengapa hal tersebut bisa terjadi? Jelaskan!
