Kimia Organik : Asetaldehid

BAB I

BAB I

LATAR BELAKANG

LATAR BELAKANG

Alkana biasa disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh. Disebut hidrokarbon kar

Alkana biasa disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh. Disebut hidrokarbon karena diena di

dalamnya hanya terkandung atom karbon dan hidrogen. Disebut

dalamnya hanya terkandung atom karbon dan hidrogen. Disebut jenuh karena hanyajenuh karena hanya

memiliki ikatan tunggal C-H dan C-C saja. Alkana memiliki rumus umum

memiliki ikatan tunggal C-H dan C-C saja. Alkana memiliki rumus umum CCnnHH2n+22n+2, di mana, di mana

n adalah bilangan asli yang menyatakan jumlah atom karbon. Alkana juga sering

n adalah bilangan asli yang menyatakan jumlah atom karbon. Alkana juga sering disebutdisebut

sebagai senyawa alifatik (Yunani =

sebagai senyawa alifatik (Yunani = aleiphasaleiphas yang berarti lemak). Hal ini di yang berarti lemak). Hal ini dikarenakankarenakan

lemak-lemak hewani mengandung karbon rantai panjang yang mirip

lemak-lemak hewani mengandung karbon rantai panjang yang mirip dengan alkana.dengan alkana.

Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang memiliki sekurang-kurangnya 1

Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang memiliki sekurang-kurangnya 1

cincin atom karbon, dengan rumus umum umum CnH

cincin atom karbon, dengan rumus umum umum CnH22n. Selain alkana dengan rantain. Selain alkana dengan rantai

terbuka, di alam juga terdapat alkana dalam bentuk

terbuka, di alam juga terdapat alkana dalam bentuk cincin. Senyawa tersebutcincin. Senyawa tersebut

dinamakan sikloalkana atau senyawa alisiklik (alifatik siklik). Apabila cincin sikloalkana

dinamakan sikloalkana atau senyawa alisiklik (alifatik siklik). Apabila cincin sikloalkana

adalah

adalah ––CHCH22- maka senyawa tersebut memiliki rumus umum (CH- maka senyawa tersebut memiliki rumus umum (CH22)n atau CnH)n atau CnH22n.n.

BAB II

PEMBAHASAN

1. 1. Struktur

 A. Alkana

Alkana dengan satu formula dapat membentuk beberapa struktur molekul. Misalnya alkana dengan empat atom karbon dapat membentuk normal butana dan isobutana, keduanya sama-sama memiliki rumus molekul C4H10. Hal yang sama juga terjadi untuk

C5H12, dan seterusnya. Suatu senyawa yang memiliki jumlah dan macam atom sama

tetapi berbeda dalam penataannya disebut dengan isomer. Isomer berasal dari bahasa Yunani; isos + meros yang berarti terbuat dari bagian yang sama. Senyawa seperti butana dan isobutana hanya berbeda pada urutan atom yang terikat satu sama lainnya,disebut isomer konstitusional.

Isomer konstitusional tidak terbatas hanya untuk alkana, tetapi juga pada sebagian besar senyawa organik. Isomer konstitusional bisa berbeda pada susunan kerangka

atom karbon (seperti pada butana dan isobutana), perbedaan gugus fungsi (seperti pada etanol dan dimetil eter), atau berbeda pada penempatan gugus fungsi (isopropilamina dan propilamina). Meskipun memiliki formula yang sama, sifat-sifat fisika kimia dari isomer biasanya berbeda.

Alkana dapat digambarkan dengan menggunakan struktur terkondensasi. Semua ikatan dalam molekul diabaikan/ dihilangkan. Jika ada tiga atom hidrogen terikat pada satu karbon, digambar dengan CH3, jika dua hidrogen digambar dengan CH2, dan seterusnya.

Dengan demikian kita dapat menggambar butana dengan struktur CH3CH2CH2CH3  atau

CH3(CH2)2CH3.

Alkana diberi nama berdasarkan jumlah atom karbonnya. Penamaan diambil dari bahasa Yunani, kecuali untuk satu hingga empat atom karbon, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Akhiran ana ditambahkan pada akhir tiap nama untuk memberikan ciri bahwa senyawa tersebut adalah alkana. Selanjutnya, pentana berarti terdiri dari lima atom karbon, heksana terdiri dari enam karbon, dan seterusnya.

Deret Homolog Alkana adalah suatu golongan atau kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku

berturutannya mempunyai beda CH2 .

Sifat-sifat deret homolog :

Mempunyai sifat kimia yang mirip Mempunyai rumus umum yang sama

Perbedaan Mr antara 2 suku berturutannya sebesar 14 Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya

Struktur Alkana Rumus (CnH2n+2) Nama Struktur CH 4 Metana CH4 C 2 H 6 Etana CH3-CH3 C 3 H 8 Propana CH3-CH2-CH3 C 4 H 10 Butana CH3-CH2-CH2-CH3 C 5 H 12 Pentana CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 C 6 H 14 Heksana CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C 7 H 16 Heptana CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C 8 H 18 Oktana CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C 9 H 20  Nonana CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 C 10 H 22 Dekana CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

B. Sikloalkana

Sikloalkana paling sederhana adalah siklopropana yang memiliki 3 atom C dengan konformasi berbentuk planar. Sedangkan pada sikloalkana dengan jumlah atom C penyusun cincin lebih dari 3 memiliki bentuk yang tidak planar dan melekuk,

membentuk suatu konformasi yang paling stabil (memiliki energi paling rendah), ingat bentuk molekul gula yang berbentuk segi enam, berupa pelana kuda dan bentuk kursi adalah bentuk yang stabil.

1. 2. Tata Nama

 A. Alkana

Aturan IUPAC untuk penamaan alkana bercabang sebagai berikut.

1) Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian (John Mc. Murry, 4th ed.), yaitu:

a) Bagian pertama, di bagian depan, yaitu nama cabang. b) Bagian kedua, di bagian belakang, yaitu nama rantai induk .

2) Rantai indukadalah rantai terpanjang dalam molekul. Bila terdapatdua atau lebih rantai terpanjang, maka harus dipilih yang mempunyai cabang terbanyak. Induk dib eri

nama alkana,tergantung pada panjang rantai.

3) Cabang diberi nama alkil , yaitu nama alkana yang sesuai dengan mengganti

akhiran anamenjadi il . Gugus alkil mempunyai rumus umum CnH2n+ 1 dan dinyatakan dengan lambang R.

4) Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Untuk itu rantai induk perlu

dinomori. Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai induk sedemikian hingga posisi cabang mendapat nomor terkecil. Contoh:

5) Jika terdapat dua atau lebih cabang yang sama, hal ini dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, penta, dan seterusnya pada nama cabang.

6) Cabang – cabang yang berbeda disusun sesuai urutan abjad dari nama cabang itu. Misalnya:

• Etil ditulis terlebih dahulu daripada metil.

Berdasarkan aturan tersebut, penamaan alkana dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut.

1) Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.

2) Memberi penomoran dimulai dari salah satu ujung, sehingga cabang mendapat nomor terkecil.

3) Menuliskan nama dimulai dengan nama cabang yang disusun menurut abjad, kemudian diakhiri dengan nama rantai induk. Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Antara angka dengan angka dipisahkan dengan tanda koma (,), sedangkan antara angka dengan huruf dipisahkan tanda jeda (–). Berikut ini contoh pemberian nama pada alkana.

B. Sikloalkana

1. Temukan rantai utama

Hitung jumlah atom karbon penyusun cincin dan jumlah karbon dalam substituennya. Jika jumlah karbon dalam cincin sama dengan jumlah karbon dalam substrituen, maka senyawa tersebut diberi nama sebagai sikloalkana tersubstitusi alkil. Akan tetapi jika  jumlah karbon dalam substituen lebih banyak dari pada karbon dalam cincin maka

senyawa tersebut diberi nama sebagai alkana tersubstitusi sikloalkil.

b. Jumlah substituen dan beri nama

Sikloalkana tersubstitusi alkil atau halogen, mulailah penomoran dari atom karbon yang mengikat substituen tersebut. Untuk substituen kedua dan seterusnya diberi nomor sekecil mungkin.

1. 3. Sifat Fisika

Pada suhu dan tekanan standar : C1-C4 berwujud gas, C5-C17 berwujud cairan, C18-Cn

berwujud padat.

Titik didihnya lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa organik lainnya dengan berat molekul yang sama, karena senyawa alkana memiliki gaya vander waals sangat besar hal ini mengartikan bahwa jarak antar molekulnya sangat berdekatan sehinnga

dibutuhkan energi yang besar untuk memisahkan molekl-molekulnya.

Semakin panjang rantai molekul semakin memperbesar titik didih artinya titik didih alkana berbanding lurus dengan massa molekulnya. Senyawa alkana mengalamigaya van der

Waals di antara molekul-molekulnya. Semakin besar gaya van der Waals di antara molekul-molekulnya, maka semakin tinggi titik didihnya, Titik didih alkana akan meningkat kira-kira 20–30 °C untuk setiap 1 atom karbon yang ditambahkan pada

rantainya. Selain itu, Adanya percabangan menyebabkan titik didihnya semakin rendah hal ini disebabkan oleh terganggunya gaya tarik van der waals antara molekul-molekul dalam fasa padat.

Larut dalam non polar atau sedikit polar, tidak larut dalam air Karena adanya beda kepolaran, alkana bersifat nonpolar karena beda bentuk geometri molekulnya. Alkana bentuk geometri molekunya simetris karena tidak ada pasangan elektron bebas . selain itu, keelektronegatifan atom-atom penyusunnya yang kecil. sedangkan air bersifat polar karena bentuk geometrinya yang tidak simetris yang disebabkan karena adanya

pasangan elektron bebas, selain itu juga air mempunyai ikatan hidrogen, juga beda keelektronegatifan yang sangat besar antara atom-atom peyusunnya. Selain itu juga senyawa alkan bersifat jenuh, karena semua elektron karbon terikat dengan hydrogen

Pada Sikloalkana memiliki sifat fisika yang sama dengan alkana, hanya saja titik didih dan densitasnya lebih tinggi dari alkana hal ini disebabkan oleh gaya london yang lebih kuat yang dikarenakan bentuk cincin yang memberikan bidang sentuh yang lebih besar.

4. Sifat Kimia

Alkana termasuk senyawa alifatik, Dengan kata lain, alkana adalah sebuah rantaikarbon panjang dengan ikatan-ikatan tunggal

Tidak reaktif, sehingga sering disebut sebagai parafin, hal ini dikarenakan oleh semua elektron karbon terikat pada atom lain sehingga tidak ada pasangan elektron bebas dan iktan π yang terbentuk, selain itu geometri molekul alkana yang tetrahedral juga

mempengaruhi kereaktifan karena semua sisi-sisinya terdapat ikatan sehingga sulit untuk diserang.

Reaksi-reaksi senyawa alkana:

A. Halogenasi (subsitusi radikal bebas)

Inisiasi, radikal halogen berbentuk melalui homolisis. Cl — Cl Cl• •Cl

Intermination, tahap dimana radikal-radikal bergabung. H3C• + •Cl H3C — Cl

B. Reaksi pembakaran

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

Jika oksigen tidak cukup maka pembakaran tidak sempurna

2CH4 + 3O2 2CO + 4H2O

Dampak pembakaran tidak sempurna diketahui oleh pengendara motor , antara lain ialah penumpikan karbon pada piston mesin dan karbon monoksida dari knalpot.

C. Cracking

Memecah molekul besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil

C15H13 2C2H4 + C3H6 + C8H18

5. Kegunaan dan Sumber di Alam

 A. Keberadaan Alkana

· Alkana pada alam semesta

Alkana adalah senyawa yang terdapat pada sebagian kecil dari atmosfer beberapa planet seperti Yupiter (0.1% metana, 0.0002% etana), Saturnus (0.2% metana, 0.0005%

etana), Uranus (1.99% metana, 0.00025% etana) dan Neptunus (1.5% metana, 1.5 ppm etana).

Titan (1.6% metana), salah satu satelit dari Saturnus, telah diteliti oleh Huygensbahwa atmosfer Titan menurunkan hujan metana secara periodik ke permukaan bul an itu. Di Titan juga diketahui terdapat sebuah gunung yang menyemburkan gas metana, dan semburan gunung ini menyebabkan banyaknya metana pada atmosfer Titan. Selain itu, ditemukan oleh radar Cassini, terlihat juga ada beberapa danau metana/etana di

kawasan kutub utara dari Titan. Metanadan etana juga diketahui terdapat pada bagian ekor dari komet Hyakutake. Analisis kimia menunjukkan bahwa kelimpahan etana dan metana hampir sama banyak, dan hal itu menunjukkan bahwa es metana dan etana ini terbentuk di antara ruang antar bintang.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik

adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

- Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.

Contoh senyawa hidrokarbon alifatik jenuh:

- Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Contoh senyawa hidrokarbon alifatik tak  jenuh:

- Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik.

· senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup.

· Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.

Pada kesempatan ini akan dibahas senyawa alifatik yaitu alkana, alkena, dan alkuna.

Bahan bakar yang kita gunakan dalam keperluan sehari-hari termasuk golongan alkana, contohnya minyak tanah, bensin, dan LPG. Bagaimana rumus dan sifat-sifat alkana? Untuk mempelajari rumus umum alkana, perhatikan tabel rumus molekul dan nama beberapa alkana berikut ini.

Bila senyawa alkana diurutkan berdasarkan  jumlah atom C nya, ternyata ada perbedaan jumlah atom C dan H secara teratur yaitu CH2. Deret senyawa ini merupakanderet homolog yaitu suatu deret senyawa sejenis yang perbedaan jumlah atom suatu senyawa dengan senyawa berikutnya sama. Dari rumus-rumus molekul alkana di atas dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkana adalah:

CnH2n+2

n = jumlah atom karbon

Pada penulisan rumus senyawa karbon dikenal rumus molekul danrumus struktur. Contoh penulisan rumus molekul dan rumus struktur alkana dapat dilihat pada Tabel berikut :

Berdasarkan strukturnya alkana merupakan suatu hidrokarbon yang mempunyai ikatan tunggal antara C dan C nya. Oleh karena semua C sudah mengikat 4 atom lain, maka alkana disebut hidrokarbon jenuh atau parafin. Parafin artinya mempunyai daya gabung yang kecil atau sukar bereaksi dengan zat l ain.

SIFAT FISIS ALKANA

Tabel berikut memuat beberapa sifat fisis alkana. Jika diperhatikan sifat fisis

alakna seperti nilai titik leleh dan titik didih mempunyai kecenderungan yang naik

dengan pertambahan nilai massa molkul relatif (Mr).

Sifat fisis alkana terkait dengan strukturnya. Alkana adalah senyawa kovalen /

molekul non-polar dimana molekul-molekulnya terikat oleh gaya antar molekul

yang relatif lemah. Dengan pertambahan panjang rantai karbon (pertambahan Mr),

maka lebih banyak tempat tersedia untuk terjadinya interaksi berupa tarik-menarik

antar molekul alkana. Akibatnya, gaya atar molekul akan semakin kuat.

Gaya antar molekul yang semakin kuat dengan pertambahan nilai Mr dapat

menjelaskan kecenderungan sifat fisis alkana diatas.

Titik didih dan titik didih alkana naik dengan petambahan nilai Mr. Kenaikan titik

leleh dan titik didih dikarenakan gaya antar-molekul semakinkuat sehingga

semakin besar energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya tersebut. Selain titik

didih dan titik leleh yaitu kerapatan, kekentalan (viskositas), volatilitas (mudah

tidaknya suatu senyawa untuk menguap) dengan pertambahan nilai Mr akan

meningkatkan pula besar sifat fisis yang telah disebutkan diatas.

Sifat fisis alkana lainnya yang juga perlu diketahui adala kelarutan alkana. Alkana

 bersifat polar sehingga sukar larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi mudah

larut dalam pelarut organik non-polar seperti etanol (alkohol), dietil eter, dan

 benzena.

SIFAT KIMIA ALKANA

Komponen utama elpiji yang digunakan pada kompor gas adalah propana. Jika

elpiji dialirkan ke kompor gas tanpa diberi panas oleh emantik api, maka tidak

terjadi apa-apa. Sebaliknya , jika diberi pemantik api, maka diperoleh nyala ap

yang ditimbulkan oleh reaksi kimia propana dengan oksigen di udara. adi dapat

dikatakan alkana bersifat kurang reaktif kecuali jika diberi panas. Bagaimana

kempauan alkana bereaksi atau sifat kimia alkana dapat dijelaskan ?

Pada dasarnya, reaksi kimia melibatkan pemutusan dan pembentukkan ikatan

kimia zat-zat dalam reaksi. Untuk alkana ada dua hal yang menentukan sifat

kimianya, yaitu:



Alkana memiliki 2 jenis ikatan kimia, yakni ikatan C-C dan C-H . katan C-C

dan C-H tergolong kuat karena untuk memutuskan kedua ikatan tersebut

diperlukan energi masingmasing sebesar 347 kJ/mol untuk C-C dan 413

kJ/mol untuk H-H. Energi tersebut dapat diperoleh dari panas seperti dari

 pemantik api pada pembakaran elpiji di atas.



Alkana memiliki ikatan C-C yang bersifat non polar dan C-H yang dapat

dianggap non polar karena beda keelektronegatifanny yang kecil. Ini yang

menyebabkan alkana dapat bereaksi dengan pereaksi non polar seperti

oksigen dan halogen.Sebaliknya, alkana sulit bereaksi dengn perekasi

 polar/ionik seperti asam kuat , basa kuat dan oksidator permanganat.

Reaksi alkana dengan oksigen diatas merupakan salah satu dari tiga reaksi alkana

akan dibahas di sini, yakni: pembakaran alkana, perengkahan (craking)/eliminasi

alkana, dan reaksi substitusi alkana oleh halogen.

1. Pembakaran Alkana

2. Perengkahan ( Reaksi Eliminasi ) Alkana

3. Reaksi Substitusi Alkana oleh Halogen

Reaksi Pada Senyawa Alkana

Seperti yang diektahui bahwa ikatan pada alkana berciri

 tunggal, kovalen dan nonpolar. Oleh karenanya alkana relatif

stabil (tidak reaktif) terhadap kebanyakan asam, basa,

pengoksidasi atau pereduksi yang dapat dengan mudah bereaksi

dengan kelompok hidrokarbon lainnya. Karena sifatnya yang tidak

reaktif tersebut, maka alkana dapat digunakan sebagai pelarut.

 Walaupun alkana tergolong sebagai senyawaan yang stabil,

namun pada kondisi dan pereaksi tertentu alkana dapat bereaksi

dengan asam sulfat dan asam nitrat, sekalipun dalam temperatur

kamar. Hal tersebut dimungkinkan karena senyawa kerosin dan

 gasoline mengandung banyak rantai cabang dan memiliki atom

karbon tersier yang menjadi activator berlangsungnya reaksi

 tersebut. Berikut ini ditunjukkan beberapa reaksi alkana :

 Pada reaksi subsitusi terjadi pergantian atau pertukaran suatu

atom/gugus atom oleh

atom atau gugus lain.

CH

4

 + Cl

2 

 CH

 3

Cl + HCl

metil klorida

(klorometana)

CH

 3

Cl + Cl

2 

 CH

2

Cl

2

+ HCl metil diklorida

 

(diklorometana)

CH

2

Cl

2

+ Cl

2 

 CHCl

 3

+ HCl

metil triklorida

(triklorometana)

CHCl

 3

+ Cl

2 

 CCl

4

+ HCl

karbon tetraklorida

(tetraklorometana)

CnH2n+2 + X2

→

CnH2n+1X + HX

 Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat

seperti KMNO

4

, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara

bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksingen yang akan

mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau

combustion

Hasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida

dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi

berupa CO

2

dan H

2

O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid

dan karboksilat.

 Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi

ini menghasilkan sejumlah kalor (eksoterm)

CH

4

 + 2O

2 →

 CO

₂

 + 2H

₂

 + 212,8 kkal/mol

C

4

H

10

 + 2O

2 →

 CO

₂

 + H

₂

O + 688,0 kkal/mol

 Reaksi pembakaran ini merupakan dasar penggunaan

hidrokarbon sebagai penghasil kalor (gas alam dan minyak

pemanas) dan tenaga (bensin), jika oksigen tidak mencukupi untuk

berlangsungnya reaksi yang sempurna, maka pembakaran tidak

sempurna terjadi. Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon

 teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau

bahkan hanya sampai karbon saja.

2CH

4

 + 3O

2 →

 2CO + 4H

₂

O

CH

4

 + O

2 →

 C + 2H

₂

O

 Penumpukan karbon monoksida pada knalpot dan karbon

pada piston mesin kendaraan bermotor adalah contoh dampak

dari pembakaran yang tidak sempurna. Reaksi pembakaran tak

sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan

carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

2 Reaksi Oksidasi

 Reaksi dari alkana dengan unsur-unsur halogen disebut

reaksi

halida, dimana atom hidrogen dari alkana akan disubstitusi oleh

halogen sehingga reaksi ini bisa disebut reaksi

.

Halogenasi biasanya menggunakan klor dan brom sehingga

disebut juga

 dan

. Halongen lain, fluor bereaksi

secara eksplosif dengan senyawa organik sedangkan iodium tak

cukup reaktif untuk dapat bereaksi dengan alkana.

 Laju pergantian atom H sebagai berikut H

 3

 > H

2

 > H

1

.

Kereaktifan halogen dalam mensubtitusi H yakni fluorin > klorin >

brom > iodin.

Ch

4

+Cl

2 

 CH

 3

Cl+HCl

Sulfonasi merupakan reaksi antara suatu senyawa dengan asam

sulfat. Reaksi antara alkana dengan asam sulfat berasap (oleum)

menghasilkan asam alkana sulfonat. dalam reaksi terjadi

pergantian satu atom H oleh gugus

 _– 

SO

 3

H. Laju reaksi sulfonasi

H

 3

 > H

2

 > H

1

.

Contoh

 Reaksi nitrasi analog dengan sulfonasi, berjalan dengan mudah

 jika terdapat karbon tertier, jika alkananya rantai lurus reaksinya

sangat lambat.

 Proses pirolisis atau cracking adalah proses pemecahan alkana

dengan jalan pemanasan pada temperatur tinggi, sekitar 1000

0

 C

 tanpa oksigen, akan dihasilkan alkana dengan rantai karbon lebih

pendek

 Proses pirolisis dari metana secara industri dipergunakan

dalam pembuatan karbon-black. Proses pirolisa juga dipergunakan

untuk memperbaiki struktur bahan bakar minyak, yaitu, berfungsi

halogenasi

. Reaksi ini akan menghasilkan senyawa alkil

substitusi

klorinasi

brominasi

4 Reaksi Sulfonasi

5 Reaksi Nitrasi

untuk menaikkan bilangan oktannya dan mendapatkan senyawa

alkena yang dipergunakan sebagai pembuatan plastik. Cracking

biasanya dilakukan pada tekanan tinggi dengan penambahan suatu

katalis (tanah liat aluminium silikat).

 Alkana

 Alkana biasa disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh. Disebut hidrokarbon

karena di dalamnya hanya terkandung atom karbon dan hidrogen. Disebut jenuh

karena hanya memiliki ikatan tunggal C-H dan C-C saja. Alkana memiliki rumus

umu CnH2n+2, di mana n adalah bilangan asli yang menyatakan jumlah atom

karbon. Alkana juga sering disebut sebagai senyawa alifatik (Yunani =aleiphas yang

 berarti lemak). Hal ini dikarenakan lemak-lemak hewani mengandung karbon rantai

panjang yang mirip dengan alkana. Alkana dengan satu formula dapat membentuk

 beberapa struktur molekul. Misalnya alkana dengan empat atom karbon dapat

membentuk normal butana dan isobutana, keduanya sama-sama memiliki rumus

molekul C

4

H

10

. Hal yang sama juga terjadi untuk C

5

H

12

, dan seterusnya. Suatu

senyawa yang memiliki jumlah dan macam atom sama tetapi berbeda dalam

penataannya

disebut

dengan

isomer.

Isomer

berasal

dari

bahasa

 Yunani; isos + meros yang berarti terbuat dari bagian yang sama. Senyawa seperti

 butana dan isobutana hanya berbeda pada urutan atom yang terikat satu sama

lainnya, disebut isomer konstitusional. Isomer konstitusional tidak terbatas hanya

untuk alkana, tetapi juga pada sebagian besar senyawa organik. Isomer

konstitusional bisa berbeda pada susunan kerangka atom karbon (seperti pada

 butana dan isobutana), perbedaan gugus fungsi (seperti pada etanol dan dimetil

eter), atau berbeda pada penempatan gugus fungsi (isopropilamina dan

propilamina). Meskipun memiliki formula yang sama, sifat-sifat fisika kimia dari

isomer biasanya berbeda. Alkana dapat digambarkan dengan menggunakan struktur

terkondensasi. Semua ikatan dalam molekul diabaikan/ dihilangkan. Jika ada tiga

atom hidrogen terikat pada satu karbon, digambar dengan CH

3

, jika dua hidrogen

digambar dengan CH

2

, dan seterusnya. Dengan demikian kita dapat menggambar

 butana dengan struktur CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

 atau CH

3

(CH

2

)

2

CH

3

.

 Alkana diberi nama berdasarkan jumlah atom karbonnya. Penamaan diambil

dari bahasa Yunani, kecuali untuk satu hingga empat atom karbon, yaitu metana,

etana, propana, dan butana. Akhiran ana ditambahkan pada akhir tiap nama untuk

memberikan ciri bahwa senyawa tersebut adalah alkana. Selanjutnya, pentana

 berarti terdiri dari lima atom karbon, heksana terdiri dari enam karbon, dan

seterusnya.

Sifat-sifat kimia

Secara umum, alkana adalah senyawa yang reaktivitasnya rendah, karena ikatan C

antar atomnya relatif stabil dan tidak mudah dipisahkan. Tidak seperti kebanyakan

senyawa organik lainnya, senyawa ini tidak memiliki gugus fungsional.

Senyawa alkana bereaksi sangat lemah dengan senyawa polar atau senyawa ion

lainnya. Konstanta disosiasi asam (pK 

a

) dari semua alkana nilainya diatas 60, yang

 berarti sulit untuk bereaksi dengan asam maupun basa (lihat karbanion).

Pada minyak bumi,  molekul-molekul alkana yang terkandung di dalamnya tidak

mengalami perubahan sifat sama sekali selama jutaan tahun.

Reaksi dengan oksigen (reaksi pembakaran)

Semua alkana dapat bereaksi dengan oksigen pada reaksipembakaran,  meskipun

pada alkana-alkana suku tinggi reaksi akan semakin sulit untuk dilakukan seiring

dengan jumlah atom karbon yang bertambah. Rumus umum pembakaran adalah:

C

n

H

2n+2

 + (1.5n+0.5)O

2→

 (n+1)H

2

O + nCO

2

Ketika jumlah oksigen tidak cukup banyak, maka dapat juga membentuk karbon

monoksida, seperti pada reaksi berikut ini:

C

n

H

(2n+2)

 + nO

2→

 (n+1)H

2

O + nCO

Contoh reaksi, metana:

2CH

4

 + 3O

2→

 2CO + 4H

2

O

CH

4

 + 1.5O

2→

 CO + 2H

2

O

Reaksi dengan halogen

Reaksi antara alkana dengan halogen disebut dengan reaksi "halogenasi radikal

 bebas". Atom hidrogen pada alkana akan secara bertahap digantikan oleh atom-atom

halogen. Radikal bebas adalah senyawa yang ikut berpartisipasi dalam reaksi,

 biasanya menjadi campuran pada produk. Reaksi halogenasi merupakan

reaksieksotermik dan dapat menimbulkan ledakan.

Reaksi ini sangat penting pada industri untuk menghalogenasi hidrokarbon. Ada 3

tahap:



Inisiasi: radikal halogen terbentuk melalui homolisis.  Biasanya, diperlukan

energi dalam bentuk panas atau cahaya.



Reaksi rantai atau Propagasi: radikal halogen akan mengabstrak hidrogen

dari alkana untuk membentuk radikal alkil.



Terminasi rantai: tahap dimana radikal-radikal bergabung.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa semua reaksi halogenasi bisa menghasilkan

semua campuran isomer yang berarti mengindikasikan atom hidrogen rentan

terhadap reaksi. Atom hidrogen sekunder dan tersier biasanya akan tergantikan

karena stablitas radikal bebas sekunder dan tersier lebih baik. Contoh dapat dilihat

pada monobrominasi propana:

Isomerisasi dan reformasi

Isomerisasi dan reformasi ada proses pemanasan yang mengubah bentuk alkana

rantai lurus dengan adanya katalis platinum.  Pada isomerisasi, alkana rantai lurus

menjadi alkana rantai bercabang. Pada reformasi, alkana rantai lurus berubah

menjadi sikloalkana atauhidrokarbon aromatik ,  dengan hidrogen sebagai produk

sampingan. Kedua proses ini akan meningkatkan bilangan oktan pada senyawa yang

dihasilkan.

Cracking

Cracking  akan memecah molekul besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil.

Reaksi cracking  dapat dilakukan dengan metode pemanasan atau dengan katalis.

Metode cracking dengan pemanasan akan melibatkan mekanisme homolitik dengan

pembentukan radikal bebas.  Metode cracking dengan bantuan katalis biasanya

melibatkankatalis asam, 

prosesnya

akan

menyebabkan

pemecahan

ikatanheterolitik dengan menghasilkan ion yang muatannya berbeda. Ion yang

dihasilkan biasanya berupa karbokation dan anion hidrida yang tidak stabil.

Reaksi lainnya

 Alkana akan bereaksi dengan uap dengan bantuan katalis berupanikel.  Alkana juga

dapat melalui proses klorosulfonasi dan nitrasimeskipun membutuhkan kondisi

khusus. Fermentasi alkana menjadiasam karboksilat juga dapat dilakukan dengan

 beberapa

teknik

khusus.

Pada Reaksi

reed, sulfur

dioksida, klorin dan cahayamengubah

hidrokarbon

menjadi sulfonil

klorida. Abstraksi nukleofilik dapat digunakan untuk memisahkan alkana dari logam.

Gugus alkil daris sebuah senyawa dapat dipindahkan ke senyawa lainnya dengan

reaksi transmetalasi.

Permasalahan

:

Pada minyak bumi,  molekul-molekul alkana yang terkandung di dalamnya tidak

mengalami perubahan sifat sama sekali selama jutaan tahun. Hal apa yang

mendasari atau pembuktian bahwa molekul-molekul alkana pada minyak bumi

tersebut tidak mengalami perubahan sifat ?

C. Ikatan Dan Perubahan Bentuk Atau Struktur Dari Alkana

Atom karbon mempunyai empat eletron valensi membentuk empat ikatan kovalen karbon-hidrogen dengan empat atom yang masing-masing memiliki satu elektron valensi.

Karena atom karbon mempunyai empat elektron valensi, maka dalam pembentukan senyawa selalu ada empat ikatan. Prinsip ini memudahkan anda menulis struktur molekul organik

dengan lengkap dan benar, bagaimanapun rumitnya molekul tersebut. Teori tolakan pasangan elektron meramalkan bentuk tetrahedron untuk molekul metana. Sesungguhnya tidaklah mudah menggambarkan stereo kimia tetrahedron metana jika mengandalkan asumsi tatanan elektron atom karbon dalam keadaan dasar (ground state), karena atom karbon hanya

mempunyai dua elektron tak berpasangan, pata orbital 2p, sebagaimana dapat dituliskan C : Is2 2s2 2px1 2p y1 2p z. Sehingga setiap usaha untuk membuat pertumpangtindihan orbital p dari karbon dengan orbital s dari hydrogen, akan menghasilkan molekul dengan rumus CH2.

Berkat perkembangan mekanika kuantum maka kesulitan ini kemudian dapat diatasi . melalui dua tahap hipotesis dapat dijelaskan mekanisme pembentukan metana, sebagai berikut : Tahap pertama, adalah penghibridan yang lebih dikenal dengan istilah hibridisasi yaitu

pencampuran dua atau lebih orbital yang berbeda. Terhadap struktur metana, orbital 2s dan tiga orbital 2p dari atom karbon berhibrida membentuk empat orbital atom hibrida sp3 yang berbentuk balon mengarah ke sudut-sudut tetrahedron. Sudut tetrahedron diantara dua orbital hibrida meminimumkan interaksi yang tidak diinginkan di antara sesama orbital. Tahap kedua, adalah pembentukan empat buah orbital molekul ikatan δ (sigma) melalui tumpang tindih empat buah orbital sp3 dari karbon dengan empat orbital 1s dari empat atom hydrogen.

Dengan selesainya kerangka orbital molekul metana, maka delapan elektron valensi diperlukan untuk mengisi orbital molekul ikatan agar terbentuk empat ikatan sigma C -H yang setara, jumlah ini bertepatan dengan elektron yang tersedia, yakni empat dari karbon masing-masing satu dari empat hydrogen.

Gambar 1. Tahapan hipotesis pembentukan orbital molekul tetrahedron pada metana

Dalam alkana setiap atom karbon mempunyai ikatannya sendiri yang membentuk sudut-sudut ikatan dengan keempat atom hidrongen yang besarnya kira-kira 109,5o

Suatu gugus yang melekat pada satu ikatan dapat berputar mengelilingi ikatan tersebut.Bentuk yang berlainan dari etana, butana dan senyawa lain yang dapat timbul karena perputaran yang sederhana mengelilingi ikatan dalam molekul tersebut dinamakan perubahan bentuk atau struktur dari senyawa tersebut. Perubahan bentuk molekul dalam tiga dimensi dikenal dengan konformasi.

D. Konformasi Alkana

Dalam rantai terbuka dengan gugus yang terikat oleh ikatan sigma berotasi bebas mengelilingi ikatan itu. Oleh sebab itu atom-atom dalam suatu molekul rantai terbuka dapat memiliki secara tak terhingga posisi di dalam ruang relatif terhadap yang lain. Molekul etana dapat

meiliki penataan dalam ruang secara berlain-lainan, pentaaan tersebut dikenal sebagai konformasi. Dalam pembahasan selanjutnya mengenai konformasi akan digunakan model proyeksi Newmann dari Ohio Iniversity. Proyeksi sangat berguna untuk menggambarkan konformasi.

Pada proyeksi Newmann, kita melihat ikatan karbon-karbon dari salah satu ujung rantai. Ikatan-ikatan pada karbon di depan bersumber dari pusat lingkaran, sedangkan semua ikatan pada karbon di belakang digambarkan dari mulai garis lingkar ke luar. Karena adanya rotasi mengelilingi ikatan sigma, maka suatu molekul dapat memiliki berapapun konformasi terhadap suatu konformasi yang paling stabil. Konformasi yang paling disukai itu dikenal sebagai

konformer. Konformer bukanlah isomer karena antara satu dengan yang lain dapat

dipertukarkan . konformer adalah sekedar orientasi ruang yang berbeda-beda dari molekul yang itu-itu juga.

Pada etana terdapat sekian banyak konformasi, yang dikenal dengan konformer-konformer, akan tetapi ada dua konformasi yang ekstrim, yakni konformasi bersilang (staggered

cmformaation) dan konformasi berimpit (eclipsed conformation). Konformasi bersilang, setiap ikatan C-H dari satu atom karbon menyilang sudut H-C-H karbon yang lain, atau atom-atom yang terikat pada atom-atom karbon yang satu terletak diantara atom-atom yang terikat pada atom karbon yang lain. Konformasi berimpit, tiap ikatan C -H dari satu atom karbon sejajar dengan ikatan C-H berikutnya, atau dapat dikatan bahwa atom-atom yang terikat pada atom karbon yang lain. Konformasi bersilang lebih disukai daripada konformasi berimpit, pada suhu kamar 99% dari molekul etana berada dalam konformasi bersilang.

Gambar 2. Konformasi ekstrim dari etana, bersilang (staggered) dan berimpit (eklips) dan pola profil energinya

Konformasi berimpit dari etana kira-kira 3 kkal/mol kurang stabil (lebih tinggi energinya) dibandingkan konformer goyang (bersilang), karena adanya tolak menolak antara elektron-elektron ikatan dengan atom hidrogen. Dengan memutar salah satu karbon sebesar 600 kita dapat merubah konformasi bersilang menjadi konformasi berimpit, begitupun seterusnya

konformasi berimpit dapat berubah menjadi konformasi bersilang dengan pemutara 600. untuk berotasi dari konformasi bersilang ke konformasi berimpit, molekul etana memerlukan 3 kkal energi.

Sebagaimana metana, etanapun dapat memiliki konformasi bersilang dan berimpit. Dalam etana terdapat dua gugus metil yang relatif besar, terikat pada dua karbon pusat, adanya gugus metil ini menyebabkan terjadinya dua macam konformasi bersilang dalam mana gugus gugus metil terpisah sejauh mungkin disebut sebagai konformasi anti. Konformasi bersilang dimana gugus-gugus metil lebih berdekatan, disebut konformer gauche. K onformasi berimpit dimana gugus-gugus metil tereklipkan memiliki energi paling tinggi, disebut full eclips.

Perhatikan gambar (3) struktur I = VII adalah staggered atau anti memiliki energi paling rendah, jadi paling mantap (stabil), struktur II = VI disebut eclipsed, Struktur III = V disebut gauche dan strukturIV disebut full eclips memiliki energi paling tinggi, paling tidak stabil

diantara semua konformasi tersebut. Energi II lebih tinggi dari I dan III. Konformasi III energinya lebih tinggi dari I, tapi lebih rendah dari konformasi II dan IV.