MAKALAH
KIMIA KARBON DAN GUGUS FUNGSI
DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 1
Haerinnisa (2220423001)
Mutmainnah Rahman (2220423002) Muh. Al-kautsar Abdullah S. (2220423003)
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS FAJAR MAKASSAR 2023
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas semua limpahan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dengan tepat waktu dalam rangka memenuhi tugas dalam Mata Kuliah Kimia Organik 1 sebagai salah satu aspek penilaian dalam Mata Kuliah tersebut.
Berikut ini penyusun mempersembahkan sebuah makalah dengan judul "Kimia Karbon dan Gugus Fungsi” yang semoga dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Namun tidak lepas dari semua itu, penyusun menyadari sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusunan bahasanya maupun segi lainnya. Sesuai dengan kata pepatah “tiada gading yang tak retak,” penyusun mengharapkan saran dan kritik. Kebenaran dan kesempurnaan hanyalah milik Allah-lah Yang Maha Kuasa. Melalui kata pengantar ini penyusun lebih dahulu meminta maaf dan memohon pemakluman apabila isi makalah ini masih terdapat kekurangan maupun tulisan yang kami buat kurang tepat atau menyinggung perasaan pembaca.
Dengan ini kami mempersembahkan makalah ini dengan penuh rasa terima kasih. Penyusun berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya dan dapat memenuhi salah satu tugas penyusun. Aamiin.
Makassar, 09 february 2023
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan masalah ... 1
C. Tujuan Penelitian ... 2
BAB II PEMBAHASAN ... 3
A. Pengertian Kimia Karbon ... 4
B. sifat dan karakteristik unsur karbon ... 8
C. senyawa-seyawa karbon ... 9
D. Kegunaan senyawa-seyawa karbon... 10
E. Pengertian Gugus Fungsi……….11
D. Struktur kimia gugus fungsi dan contohnya ... 14
D. Produk yang dapat di olah dengan cara organik ... 20
BAB III PENUTUP ... 24
A. Kesimpulan ... 24
B. Saran ... 24
DAFTAR PUSTAKA ... 25
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Karbon merupakan salah satu unsur dari unsur-unsur yang terdapat dalam golongan IV A dan merupakan salah unsur terpenting dalam kehidupan sehari-hari karena terdapat lebih banyak senyawaan yang terbentuk dari unsur karbon.
Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah untuk mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin,tidak hanya dengan ikatan tunggal, C - C , tetapi juga mengandung ikatan ganda C = C, serta rangkap tiga,C≡C.Akibatnya, jenis senyawa karbon luar biasa banyaknya. kini diperkirakan terdapat sekitar dua juta jenis senyawa karbon,dan jumlah itu makin meningkat dengan laju kira-kira lima persen per tahun.Alasan bagi kestabilan termal rantai- rantai karbon adalah kekuatan hakiki yang tinggi dari ikatan tunggal C - C.
Konfigurasi elektron karbon dalam keadaan dasar adalah (1s2 2s2 2p2) mudah terhibridasi menghasilkan perangkat orbital sp3, atau sp2+p, atau sp+p2. Lebih dari sembilan puluh persen senyawa karbon merupakan senyawa sintetik, sedangkan sisanya diperoleh dari mahluk hidup (tumbuh-tumbuhan,hewan,jamur,dan mikroorganisme) serta fosil mereka (Batu bara dan Minyak Bumi).
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang medasari penulisan makalah ini antara lain : 1. Mendeskripsikan sifat dan karakteristik unsur karbon
2. Menjelaskan 2 bentuk karbon
3. Menjelaskan senyawa-senyawa yang terbentuk dari unsur karbon 4. Apa pengertian gugus fungsi?
5. Apa saja gugus fungsi yang termasuk dalam senyawa organik?
6. Reaksi apa saja yang terjadi pada senyawa organik?
7. Apa saja produk-produk petanian yang diolah dengan proses organik?
2 B. Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah diatas, makalah ini bertujuan :
1. Mahasiswa mampu memahami pengertian kimia karbon, sifat, karakteristik, dan senyawa pada unsur karbon
1. Mahasiswa mampu memahami pengertian gugus fungsi organic,dan Senyawa organik
2. Mahasiswa mampu menyebutkan gugus fungsi organik, struktur kimia,dan contohnya.
3. Mahasiswa mampu memahami reaksi senyawa organik
4. Mahasiswa mengetahui produk-produk pertanian organik yang telah beredar di pasaran
3
BAB II PEMBAHASAN
A. Sejarah Karbon
(Latin: carbo, arang) Karbon, suatu unsur yang telah ditemukan sejak jaman pra-sejarah sangat banyak ditemukan di alam. Karbon juga banyak terkandung di matahari, bintang-bintang, komet dan amosfir kebanyakan planet. Karbon dalam bentuk berlian mikroskopik telah ditemukan di dalam beberapa meteor yang jatuh ke bumi. Berlian alami juga ditemukan di kimberlite pipa gunung berapi, di Afrika Selatan, Arkansas dan beberapa tempat lainnya. Berlian sekarang ini diambil dari dasar samudera di lepas pantai Cape of Good Hope. Sekitar 30% berlian industri yang dipakai di AS sekarang ini merupakan hasil sintesis.
Energi dari matahari dan bintang-bintang dapat diatribusikan setidaknya pada siklus karbon-nitrogen.
B. Keunikan atom Karbon
Meskipun karbon hanyalah salah satu unsur dari sekian banyak unsur dalam sistem periodik, tetapi atom karbon dapat terikat secara kovalen dengan atom karbon yang lain dan terhadap unsur-unsur lain menurut beragam cara sehingga dapat membentuk beegitu banyak senyawa yang jumlahnya hamper tak terhingga.
Atom karbon dan senyawanya dapat dibedakan menjadi enpat jenis yaitu : a. Atom C primer : atom C yang mengikat 1 atom C yang lain
b. Atom C sekunder : atom C yang mengikat 2 atom C yang lain c. Atom C tersier : atom C yang mengikat 3 atom C yang lain d. Atom C kuarter : atom C yang mengikat 4 atom C yang lain
Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa dibandingkan unsure lain sebab atom karbbon tidak hanya dapat membentuk ikatan-ikatan karbon tunggal, rangkap dua dan rangkap tiga, tetapi juga bias terkait satu sama lain membentuk struktur rantai dan cincin.
4 C. Bentuk karbon
Karbon ditemukan di alam dalam tiga bentuk alotropik: amorphous, grafit dan berlian. Diperkirakan ada bentuk keempat, yang disebut karbon “putih�.
Ceraphite (serafit) merupakan bahan terlunak, sedangkan belian bahan yang terkeras. Grafit ditemukan dalam dua bentuk: alfa dan beta. Mereka memiliki sifat identik., kecuali struktur kristal mereka. Grafit alami dilaporkan mengandung sebanyak 30% bentuk beta, sedangkan bahan sintesis memiliki bentuk alfa. Bentuk alfa hexagonal dapat dikonversi ke beta melalui proses mekanikal, dan bentuk beta kembali menjadi bentuk alfa dengan cara memanaskannya pada suhu di atas 1000 derajat Celcius.
Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang diproduksi pada saat sublimasi grafit pirolotik (pyrolytic graphite) pada tekanan rendah. Di bawah kondisi free-vaporization (vaporisasi bebas) di atas 2550K, karbon terbentuk sebagai kristal-kristal tranparan kecil pada tepian grafit..
1. Sifat-sifat Unsur Karbon
Karbon dioksida ditemuka di atmosfir bumi dan terlarut dalam air. Karbon juga merupakan bahan batu besar dalam bentuk karbonat unsur-unsur berikut:
kalsium, magnesium, dan besi.
Batubara, minyak dan gas bumi adalah hidrokarbon. Karbon sangat unik karena dapat membentuk banyak senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur-unsur lainnya. Dalam banyak senyawa ini atom karbon sering terikat dengan atom karbon lainnya. Ada sekitar sepuluh juta senyawa karbon, ribuan di antaranya sangat vital bagi kehidupan. Tanpa karbon, basis kehidupan menjadi mustahil.
Walau silikon pernah diperkirakan dapat menggantikan karbon dalam membentuk beberapa senyawa, sekarang ini diketahui sangat sukar membentuk senyawa yang stabil dengan untaian atom-atom silikon. Atmosfir planet Mars mengandung 96,2%
CO2. Beberapa senyawa-senyawa penting karbon adalah karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), karbon disulfida (CS2), kloroform (CHCl3), karbon tetraklorida (CCl4), metana (CH4), etilen (C2H4), asetilen (C2H2), benzena (C6H6), asam cuka(CH3COOH) dan turunan-turunan mereka.
5 C. Sifat Fisika dan Kimia Unsur Karbon a. Sifat Fisika
Fasa pada suhu kamar : padat
Bentuk kristalin : intan dan grafit
Massa jenis : 2,267 g/cm³ (grafit) dan 3,513 g/cm³ (diamond) Titik leleh : 4300-4700 K
Titik didih : 4000 K
Densitas : 2,267 g/cm3 (grafit) 3,515 g/cm3 (diamond) Kalor lebur : 100 kJ/mol (grafit ) dan 120 kJ/mol (diamond) Kalor uap : 355,8 kJ/mol
Kalor jenis : 8,517 J/molK (grafit) dan 6,115 J/molK (diamond)
b. Sifat Kimia
Bilangan oksidasi : 4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4 Elektronegatifitas : 2,55 (skala pauli) Energi ionisasi : 1086 kJ/mol Energi ionisasi ke-2 : 2352,6 kJ/mol Energi ionisasi ke-3 : 4620,5 kJ/mol Jari-jati atom : 70 pm
Jari-jari kovalen : 77 pm Jari-jari Vander Waals : 170 pm
konduktifitas termal : 119-165 (grafit) 900-2300 (diamond) W/mK Struktur Kristal : heksagonal
Sifat Kimia yang Lain Berdasarkan Bentuk Alotrop
Alotrop adalah sifat sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua tau lebih bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang berbeda sehingga membentuk modifikasi struktur yang berbeda pula. Berbagai macam alotrop karbon adalah:
6 Diamond
Diamond adalah salah satu contoh alotrop yang terbaik dari karbon dan memiliki nilai ekonomi yang tinggi, dimana sifatnya yang keras dan memiliki optikal optis sehingga banyak dipakai dalam berbagai industri dan untuk bahan baku perhiasan. Diamond menjadi mineral alami terkeras yang pernah ada, tidak ada unsur alam yang dapat memotong diamond maupun menarik (merenggangkan) diamond.
Setiap karbon yang terdapat dalam diamond berikatan secara kovalen pada empat atom karbon yang lain dalam bentuk geometri tetrahedarl. Dan tetrahedarl ini membentuk 6 cincin karbon seperti sikloheksana dalam bentuk konformasi
“kursi” sehingga hal ini mengakibatkan tidak adanya sudut ikatan yang mengalami ketegangan. Jalinan struktur kovalen yang stabil inilah membuat sifat diamond menjadi keras.
Panjang ikatan tunggal pada diamond adalah 0,154 nm. Dengan struktur kristal kubus perbusat muka dan densitasnya sekitar 3,51 g/cm3. Diamond yang murni memiliki indeks refraktori sebesar 2,465 pada 397 nm, 2.427 at 527 nm, 2.417 at 589 nm, 2.408 at 670 nm, and 2.402 at 763 nm.
Grafit
Grafit merupakan alotrop karbon. Tidak seperti diamond grafit bersifat konduktor sehingga dapat dipakai untuk elektroda dalam proses elektrolisis. Sifat daya hantar ini disebabkan grafit memiliki elektron dalam orbital pi yang terdelokalisasi dibawah dan diatas bidang karbon. Ikatan yang terdapat dalam grafit adalah sp2 dengan bentuk datar/plane dengan sudut 120 derajat. Elektron ini dapat bergerak bebas sejauh dalam lapisan karbon.
Grafit lebih reaktif dibandingkan dengan karbon, disebabkan reaktan dapat menetrasi diantara lapisan heksagonal grafit. Tidak bereaksi dengan asam encer atau basa dan dapat dioksidasi oleh asam kromat menjadi CO2.
Grafit tidak mencair akan tetapi mengalami sublimasi pada suhu 3500 C. Kristal grafit memiliki dua bentuk yaitu alfa-grafit dengan bentuk heksagonal dan beta grafit dengan bentuk rombohedral.
7
Grafit adalah mineral yang dapat berasal dari batuan beku, sedimen, dan metamorf. Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip logam (penghantar panas dan listrik yang baik). Di samping tidak cukup padat, grafit tidak terdapat dalam jumlah banyak di alam. Oleh karena itu,untuk keperluan peralatan teknik serta pembuatan elektroda, grafit harus dibuat secara sintetik.
Pembuatan: Grafit alam atau grafit yang dibuat dari kokas diperkecil ukurannya, dicampur dengan ter atau resin sintetik,kemudian dipanaskan sehingga membentuk padatan (sintering) dalam 105 cetakan.
Grafena
Grafena merupakan lapisan tunggal dari grafit dengan ikatan karbon sp2 membentuk susunan seperti sarang lebah (monolayer grafit). Ikatan karbon-karbon memiliki panjang 0,142 nm. Grafena merupakan struktur dasar dari grafit, karbon nano, dan fuleren, dan dapat didiskripsikan sebagai lapisan molekul aromatic.
Karbon Amorfos
Karbon amorfos atau disebut sebagai karbon reaktif, merupakan alotop karbon dimana tidak memiliki struktur kristalin. Karbon amorfos biasa disingkat sebagai aC untuk karbon amorfos yang biasa, aC:H untuk karbon amorfos yang terhidrogenasi, dan ta-C untuk tetrahedral karbon amorfos (seperti diamond).
Dalam bidang mineralogy, karbon amorfos biasa digunakan untuk istilah coal dan jenis karbon yang tak murni selain grafit dan diamond.
Fuleren
Fuleren merupakan molekul yang keseluruhannya dibangun oleh atom karbon dalam bentuk hollow, bulatan (sphere), ellipsoidal, atau tube. Fuleren yang berbentuk spherical disebut buckyballs, dan yang berbentuk silinder disebut sebagai karbon nanotube atau buckytubes. Fuleren memiliki struktur seperti grafit akan tetapi hanya dibangun dari grafena yang saling berhubungan satu sama lain.
Penemuan fuleren menjadikan alotrop karbon semakin bervariasi dan menjadi subyek penelitan yang penting untuk elektronik, ilmu bahan, dan nanoteknoligi.
8
Fullerene ditemukan pada oleh Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smalley di Universitas Sussex dan Universitas Rice tahun 1985, yang dinamai berdasarkan Richard Buckminster Fuller yang menciptakan kubah geodesik
Senyawa-senyawa Populer yang Berikatan dengan Unsur Karbon
➢ Senyawa Anorganik Karbon 1. Karbon monoksida(CO)
Karbon monoksida dapat dibuat secara komersil dengan hidrogen melalui pembentukan uap kembali atau pembakaran sebagian hidrokarbon dengan reaksi:
CO2 + H2 → CO + H2O
Gas ini tidak berwarna dan mempunyai titik didih -190. Dapat digunakan sebagai bahan bakar industri melalui reaksi:
2CO(g) +O2(g)→2CO2(g)
Gas CO juga dapat trjadi sebagai hasil samping pembakaran senyawa organik dalam ruang kurang oksigen.
C8H18 +6O2(g) → 8CO +4H2O Secara besar-besaran dapat dibuat dengan reaksi:
C(S) + H2O → CO +H2
Gas CO sangat berbahaya bagi manusia maupun hewan, karena CO berikatan kuat dengan hemoglobin darah.hemoglobin berfungsi mengedarkan oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh. Orang yang mengisap CO akan kekurangan oksigen dan dapat berakibat fatal.
2. Karbon Dioksida(CO2)
Karbon dioksida mempunyai struktur molekul linier dan bersifat non polar.
Gas ini larut dalam air.terdapat diudara dan sangat penting bagi tumbuhan sebagai bahan fotosintesis serta merupakan komponen nafas yang dikeluarkan oleh hewan ataupun manusia, karena dihasilkan dari oksidasi makanan dalam tubuh.
9
CO2 dapat dibuat dengan membakar karbon senyawa hidrokarbon, atau gas CO dengan oksigen yang cukup.
C + O2 → CO2 CH4 + 2O2 → CO2 + H2O
2CO + O2 → 2CO2
Dilaboratorium gas CO2 dapat dibuat dengan mereaksikan garam karbonat dengan asam seperti :
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
Gas CO2 tidak beracun,tetapi konsentrasi yang terlalu tinggi dalam udara adalah tidak sehat, karena merendahkan konsentrasi O2 dan menimbulkan efek fisikologis yang membahayakan.
Jumlah CO2 yang sangat besar sekali. dihasilkan oleh aktifitas manusia, meningkatnya gas CO2 dikhawatirkan atmosfer mungkin menjadi begitu panas, sehingga akan muncul perubahan suhu yang serius yang sering juga disebut efek rumah kaca.
3. Karbonat dan Bikarbonat
Karbonat dan bikarbonat adalah senyawa yang melimpah dan sangat berguna serta terkenal. Kebanyakan karbonat hanya sedikit larut dalam air.
Misalnya CaCO3, BaCO3, MgCO3 dan PbCO3. Banyak bikarbonat hanya stabil dalam larutan air. Contohnya ialah Ca(HCO3)2, Mg(HCO)3.
Semua logam IA kecuali Litium membentuk karbonat yang larut, dimana yang paling murah dan berguna adalah NaHCO3 (Soda kue), Na2CO3 (Soda abu).
4. Karbon Disulfida(CS2)
CS2 adalah cairan yang mudah terbakar dan dapat dipakai sebagai bahan pembuat CCl4,dengan reaksi:
CS2 + 3Cl2 → CCl4 +S2Cl2
10 D. Keberadaan Unsur Karbon di Alam
Keberadaan karbon di alam terjadi dalam dua wujud, yang pertama dalam wujud mineral dan yang kedua dalam wujud grafit. Intan merupakan wujud mineral dari karbon. Ini disebabkan satu atom karbon berikatan kovalen dengan empat atom karbon lain sehingga membentuk geometri molekul tetrahedral, molekul berkembang ke segala arah menjadi molekul yang sangat keras. Arang, wujud grafit dari karbon, juga terikat dengan empat atom kabon yang lain, tetapi geometri molekulnya tidak membentuk tetrahedral, karena hanya ada tiga ikatan yang berikatan kovalen tetap sedangkan yang satu ikatan lagi membentuk ikatan kovalen sesaat dengan atom karbon lapisan atas dan bawah secara bergantian.
Di dalam kehidupan sehari-hari, karbon memang sangat berperan, terutama pada mahluk hidup. Sebagian besar mahluk hidup mengandung atom karbon, ini dapat diketahui jika mahluk hidup tersebut dibakar maka akan menyisakan zat yang berwarna hitam, seperti kayu dibakar, binatang dibakar atau bahkan manusia yang terbakar. Zat hitam sisa dari pembakaran itu adalah karbon.
➢ Kegunaan unsur karbon
Karbon adalah suatu unsur yang sangat luwes dan berguna. Kegunaan karbon hanya akan jelas terlihat apabila kita sebutkan satu persatu dalam berbagai bentuk kehidupan sehari-hari. Berdasarkan unsurnya kegunaan karbon terbagi menjadi dua, yaitu:
a. Grafit, baik yang alamiah maupun sintetik mempunyai banyak kegunaan.
Kegunaannya itu di antaranya untuk bahan hitam dalam pensil biasa, pigmen dalam cat hitam, bahan pembuatan krus (mangkok untuk bahan kimia), elektode untuk penggunaan pada suhu yang sangat tinggi, pelumas kering, bila serbuk grafit didispersikan dengan minyak akan dihasilkan pelumas cair.
b. Intan, terutama yang bernoda dan kecil-kecil digunakan dalam industri untuk membuat bubuk penggosok yang paling keras untuk roda pengasah, ujung mata bor dan gigi gergaji.
Selain itu, karbon juga diperlukan untuk pigmen hitam di dalam tinta cetak untuk buku, majalah dan surat kabar, kertas karbon, bahan bakar mobil, semir
11
sepatu, penguat dan pengeras bahan karet, ban dalam dan barang-barang karet, dan sebagai unsur penting untuk konstruksi bermacam-macam peralatan listrik dan nuklir, mulai dari sapu penyedot debu untuk rumah tangga sampai dinamo yang paling besar dan rektor nuklir. Busur karbon digunakan untuk membuat radiasi tampak dan ultraviolet dalam sejumlah besar proses industri yang bergantung pada reaksi fotokimia.
Karbon juga memiliki manfaat dibidang pertanian yaitu sebagai pembangun bahan organik karena sebagian besar bahan kering tanaman terdiri dari bahan organik, diambil tanaman berupa CO2.
B. Gugus Fungsi
Gugus fungsional pada senyawa hidrokarbon berperan penting dalam kereaktifannya terhadap senyawa atau atom lain. Oleh karena itu, para Kimiawan banyak mensintesis senyawa hidrokarbon yang mengandung gugus fungsi berbeda- beda untuk dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. Kosmetik untuk wanita, cuka yang digunakan pada makanan, dan pengawet bahan biologis merupakan contoh aplikasi zat yang mengandung senyawa hidrokarbon dengan gugus fungsi yang berbeda.
Berbagai reaksi kimia senyawa karbon ditentukan oleh gugus fungsi.
Sebagian besar reaksi senyawa karbon merupakan perubahan gugus fungsi menjadi gugus fungsi lain. Dengan demikian, gugus fungsi memiliki peran penting dalam mempelajari senyawa karbon dan reaksi senyawa karbon. Alkohol adalah senyawa karbon yang memiliki gugus hidroksil (–OH). Haloalkana adalah senyawa karbon yang mengikat atom halogen.
Atom halogen ini menggantikan posisi atom hydrogen. Atom karbon, di samping memiliki kemampuan berikatan dengan atom karbon lain, juga dapat berikatan dengan atom unsur-unsur lain. Dalam hidrokarbon, atom karbon dapat berikatan dengan atom hidrogen membentuk senyawa hidrokarbon. Selain itu, atom karbon dapat juga berikatan dengan atom-atom lain, seperti oksigen, nitrogen, fosfor, belerang, dan halogen. Atom atau gugus atom yang terikat pada senyawa
12
hidrokarbon dapat menentukan sifat-sifat senyawa karbon. Atom atau gugus karbon tersebut lebih reaktif dari yang lainnya, dinamakan gugus fungsi.
Dengan kata lain, gugus fungsi adalah bagian reaktif dari senya a karbon yang menentukan sifat fisika dan kimia senyawa karbon. Jika atom halogen (F, Cl, Br, I) terikat pada senyawa hidrokarbon maka senyawa yang terbentuk akan memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang ditentukan oleh gugus tersebut..
Senyawa karbon terbentuk dari beberapa unsur saja seperti C, H, O, N, S, P dan halogen. Tetapi macam senyawa karbon dapat begitu banyak. Untuk mempelajari senyawa karbon yang begitu banyak, maka senyawa karbon dikelompokan dan di klasifikasikan berdasarkan macam rantai karbonnya dan berdasarkan gugus fungsi yang di kandungnya. Seperti halnya pada senyawa lain, analisa senyawa karbon juga terdiri dari analisa kualitatif dan analisa kuantitatif.
Analisa kualitatif pada senyawa karbon bertujuan untuk menentukan macam senyawa karbon, unsur-unsur dan gugus fungsi yang di kandung senyawa karbon.
Analisa kuantitatif senyawa karbon meliputi penentuan sifat fisis, tes kualitatif unsur, tes kelarutan, tes identifikasi gugus fungsi dan openentuan derivate.
Titik didih dan titik leleh dari senyawa karbon, boron dan silicon sangat tinggi. Hal ini membedakan ketiga unsur ini dari unsur nonlogam lainnya. Tiga unsur tersebut merupakan padatan yang dapat di anggap sebagai molekul-molekul raksasa yang terdiri dari banyak atom. Bentuk kristalin dari unsur karbon terkenal karena perbedaan fisiknya. Yang satu grafit yang merupakan zat yang sangat berminyak, dan sebagai bubuk kering. Karbon terdapat dalam kerak bumi baik dalam keadaan bebas maupun dalam keadaan tergabung. Karbon dari unsur golongan II A dikenal dengan mineral. Senyawa karbon yang utama adalah zat-zat organic yang berasal dari makhluk hidup.
Peranan nitrogen dan belerang dalam senyawa karbon. Semua protein mengandung karbon, hydrogen,oksigen dan nitrogen. Dan ada sejumlah protein yang mengandung belerang. Semua protein mempunyai struktur yg rumit dan masa molekulx besar. Dalam asam protein mengalami hidrolisis dan pecah menjadi satuan struktur dasar yaiut asam amino. Asam amino adalah molekul yg
13
mengandung gugus amino NH2 dan gugus karboksilat COOH. Asam amino yg paling sederana adalah glisin,NH2CH2COOH.
Dalam protein asam amino di sambung dengan gugus amida.Ikatan amida dlm protein disebut ikatan peptidaa. Struktur protein yg sangat sulit.
Gugusfungsi Golongan senyawa organik
C-C ikatantunggal R3-CH2-CR3alkana(R = H/ alkil) C=C ikatan rangkap R2C = CR2alkena
C C ikatan ganda tiga RC CR alkuna -X ikatan halide (X= F, Cl, Br, I) R-X haloalkana OH gugus hidroksil R-OH alkohol OR gugus alkoksil R-O-R’ eter -C=O gugus karbonil R-CO-R’ keton -COH gugus aldehid R-COH aldehid
-COOH gugus karboksilat R-COOH asamkarboksilat -COOR’ gugus ester R-COOR’ ester
1. Alkana dan Alkil
Alkana termasuk senyawa alifatik jenuh karena tidak memiliki ikatan rangkap. Rumus alkana : CnH2n + 2. Rumus alkil : CnH2n + 1
Sumber senyawa alkana : minyak bumi, batubara, gas alam. Sifat fisik alkana yaitu non polar ketika terjadi tarik-menarik antar molekul lemah, tidak larut dalam air, larut dalam senyawa organik (non polar) dan sedikit polar. Pada suhu kamar dan tekanan 1 atm :
Adapun bau khas alkana ditentukan oleh pajang rantai alkana, yaitu : C1 – C4 = gas (tidak berbau)
C5 – C17 = cair (berbau bensin) C18 – dst = padat (tidak berbau)
Perlu diketahui bahwa titik didih senyawa rantai lurus > titik didih senyawa rantai bercabang. Begitupun dengan massa atom relatifnya : Mr >> → titik didih >>.
14
Sedangkan sifat kimia alkana dan alkilnya antara lain :
- Kurang reaktif dibanding senyawa organik yang memiliki gugus fungsi.
- Tidak bereaksi dengan asam (stabil)
- Dapat bereaksi dengan halogen. Contoh : CH4 : metana, CH3 : metil, C2H6 : etana, dan C2H5 : etil.
2. Alkena ( CnH2n )
Alkena adalah termasuk senyawa alifatik jenuh karena memiliki ikatan rangkap. Ikatan rangkao yang dimiliki alkena yaeitu rangkap 2. Gugus fungsi alkena dapat digambarkan sebagai – C = C –.
Tatanama alkena :
a. Nama alkena yang mengandung satu ikatan rangkap mempunyai nama dari alkana yang sesuai dengan mengganti ankhiran–ana menjadi -ena.
b. Bila terdapat dua atau lebih ikatan rangkap namanya menjadi alkadiena, alkatriena dan sebagainya.
c. Tempat ikatan rangkap dinyatakan dengan nomor atom karbon yang mendahului sesuai dengan alkana.
Contoh alkena :
CH2 =CH – CH2 – CH3 : 1-butena 3. Alkuna ( CnH2n )
Alkena termasuk ke dalam senyawa alifatik tak jenuh karena memiliki ikatan rangkap. Ikatan rangkap yang dimiliki alkuna yaitu ikatan rangkap 3. Gugus fungsi alkuna daat digambarkan sebagai : – C ≡ C –.
Tatanama
a. Sama dengan tatanama pada alkena, akhiran –ena digati –una.
b. Aturan selanjutnya sama dengan aturan pada alkuna, yag perlu diingat bahwa pada alkuna memiliki ikatan rangkap 3.
Contoh :
CH3 – CH2 – C ≡ C – CH3 : 2 pentuna 4. Alkohol ( CnH2n + 1 OH )
a. Sifat Alkohol
15
Sifat fisis pada alkohol mempunyai titik cair dan titik didih yang relatif tinggi. Pada suhu kamar, alkohol suku rendah berbentuk cairan yang bersifat cair, suku sedang berupa cairan kental, sedangkan suku tinggi berbentuk padatan. Sifat kimia pada gugus OH merupakan gugus yang cukup reaktif sehingga alkohol mudah terlibat dalam berbagai jenis reaksi. Reaksi dengan logam aktif misalnya logam natrium dan kalium membentuk alkoksida dan gas hidrogen. Alkohol sederhana mudah terbakar membentuk gas karbondioksida dan uap air. Jika alkohol dipanaskan bersama asam sulfat pekat akan mengalami dehidrasi (melepas molekul air) membentuk eter atau alkena.
Alkohol primer bisa dioksidasi baik menjadi aldehid maupun asam karboksilat tergantung pada kondisi-kondisi reaksi. Oksidasi parsial alkohol akan menghasilkan aldehid jika digunakan alkohol yang berlebihan, dan aldehid bisa dipisahkan melalui distilasi sesaat setelah terbentuk. Oksidasi alkohol sempurna akan menjadi asam karboksilat. Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton. Jika dilihat kembali tahap kedua reaksi alkohol primer, akan terlihat bahwa ada sebuah atom oksigen yang disisipkan antara atom karbon dan atom hidrogen dalam gugus aldehid untuk menghasilkan asam karboksilat. Untuk alkohol sekunder, tidak ada atom hidrogen semacam ini, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat. Jika diperhatikan dengan apa yang terjadi dengan alkohol primer dan sekunder, akan terlihat bahwa agen pengoksidasi melepaskan hidrogen dari gugus -OH, dan sebuah atom hidrogen dari atom karbon terikat pada gugus -OH. Alkohol tersier tidak memiliki sebuah atom hidrogen yang terikat pada atom karbon tersebut. Reaksi antara alkohol dengan logam natrium menghasilkan gas hidrogen. Reaksi ini dapat digunakan untuk menentukan senyawa dengan rumus umum CnH2n+2O termasuk alkohol atau eter.
Berdasarkan letak ikatan –OH pada atom C, alkohol dibedakan menjadi : - Alkohol primer : gugus –OH terikat pada atom C primer
- Alkohol sekunder : gugus –OH terikat pada atom C sekunder - Alkohol tersier : gugus –OH terikat pada atom C tersier b. Tatanama
16
Alkohol dapat dipandang sebagai turunan alkana, dimana satu atom H dari alkana diganti dengan gugus hidroksil ( OH ). Sehingga nama alkohol diambil dari alkana dimana akhiran –a diganti dengan akhiran –ol, sedangkan letak gugus OH terikat dinyatakan dengan angka. Atau diambil nama radikal alkil + alkohol.
Contoh :
CH3 – CH2 – CH2 – OH : 1 propanol = propil alcohol
c. Sifat-sifat fisik alkohol
1). Cairan encer, mudah bercampur dengan air dalam segala perbandingan.
2). Alkohol mempunyai titik didih tinggi dibanding alkana yang jumlah atom C sama,karena antar molekul alkohol membentuk ikatan
hidrogen.
d. Kegunaan Alkohol
1). Etanol didapatkan pada minuman keras, dalam jumlah kecil menyebabkan pembuluh darah dan tekanan darah menurun. Dalam jumlah besar menyebabkan keracunan, merusak hati dan menyebabkan kematian.
2). Etanol digunakan sebagai pelarut yang baik.
3). Gasohol adalah campuran etanol dengan gasolin dipakai untuk bahan bakar.
4). Spiritus adalah campuran metanol + etanol + zat warna metilen blue.
5). Etanol 70% dipakai untuk desinfektan.
6). Metanol dikenal sebagai alkohol kayu, merupakan racun dapat menyebabkan kebutaan, kehilangan kontrol dan menimbulkan kematian.
7). Metanol juga sebagai pelarut dan sebagai bahan dasar pembuatan formaldehid.
5. Eter ( R – O – R’) a. Tatanama
17
Nama eter, mula-mula disebutkan dulu nama alkil pertama kemudian alkil kedua diikuti kata eter. Alkil pertama adalah huruf awalnya terletak lebih depan dalam urutan abjad. Eter dapat dipandang sebagai turunan alkana dimana sebuah atom H-nya diganti dengan gugus alkoksi : CnH2n+1 O. Sehingga nama eter mula- mula disebutkan dulu nama alkoksi, alkil yang lain disebutkan senama alkana yang bersangkutan.
Contoh :
CH3 – O – CH3 : dimetil eter = metoksi metana
CH3 – CH2 – O – CH3 : etil metil eter = metoksi etana CH3 – CH2 – O – CH2 – CH3 : dietil eter = etoksi etana b. Perbedaan antara alkohol dan alkoksi alkana / eter
➢ ALKOHOL
- dapat bereaksi dengan logam alkali - dapat dioksidasi menjadi aldehid/keton
- dapat bereaksi dengan PCl5 atau PCl3 membebaskan HCl - titik didih relatif tinggi karena adanya ikatan hidrogen
➢ ALKOKSI ALKANA / ETER
- tidak dapat bereaksi dengan logam alkali - tidak dapat dioksidasi
- dapat bereaksi dengan PCl5 jika dipanaskan tapi tidak membebaskan HCl - titik didih relatif rendah
c. Kegunaan eter
Dalam kehidupan sehari-hari, eter sering digunakan sebagai pelarut zat-zat organik dan dalam dunia medis berfungsi untuk obat bius.
6. Alkanal (–C=OH) a. Tatanama
Nama alkanal (aldehid) berasal dari nama alkana yang bersangkutan dengan mengganti akhiran –ana dengan –al.
Contoh :
( pentanal (IUPAC) = valeraldehida (Trivial) ) ( butanal (IUPAC) = butiraldehida (Trivial) )
18
Isomer pada alkanol bisa disebabkan perbedaan posisi gugus fungsi (isomer posisi) dan pada rantai karbonnya.
b. Kegunaan
a. Larutan 40% formaldehid disebut formalin digunakan untuk pengawet preparat anatomi. Formaldehid bersifat mengubah protein menjadi zat yang kenyal dan padat.
b. Formaldehid dengan fenol berpolimerisasi membentuk plastik.
c. Formaldehid untuk pembuatan lem kayu.
d. Asetaldehid adalah bahan baku DDT
7. Alkanon (–C=O) a. Tatanama
Nama alkanon (keton) berasal dari alkana yang bersangkutan dengan mengganti akhiran –ana dengan akhiran –anon.
Contoh :
( 4-metil, 2-pentanon )
Isomer pada alkanon terjadi karena perbedaan posisi gugus karbonil dan rantai karbonnya, juga dijumpai isomer fungsional dengan aldehida.
b. Kegunaan
1). Bahan yang penting bagi berbagai sintesis
2). Bahan pembuatan kosmetik (cat kuku, parfum, dsb) 3). Bahan dasar pembuatan kloroform, iodoform
8. Aldehida
a. Bereaksi dengan reagen Fehling menghasilkan endapan merah bata, Cu2O.
b. Bereaksi dengan reagen Tollens menghasilkan cermin perak, Ag.
c. Bereaksi dengan reagen Benedict menghasilkan endapan merah bata, Cu2O.
d. Dioksidasi menjadi asam karboksilat.
9. Keton
a. Tidak bereaksi dengan reagen Fehling.
19 b. Tidak bereaksi dengan reagen Tollens.
c. Tidak bereaksi dengan reagen Benedict.
d. Sukar dioksidasi.
10. Asam Alkanoat / Karboksilat (–COOH) a. Tatanama
1). Asam karboksilat alifatik diberi nama mengikuti nama alkana dengan jumlah atom C yang sama dengan mengganti akhiran –ana menjadi- anoat.
2). Atom C pada gugus –COOH selalu diberi nomor satu.
3). Nama trivial (biasa) asam karboksilat seringkali diturunkan dari nama seumbernya. Untuk menyebutkan letak substitusinya atom-atom karbon diberi tanda α, β, γ, dan seterusnya.
4). Atom C alfa adalah atom C yang terletak langsung dibelakang gugus – COOH.
c. Sifat-sifat
Berupa zat cair tidak berwarna, berbau merangsang dan jika terkena kulit akan melepuh Karena mengandung gugus aldehid, asam format dapatbereaksi dengan reagen Tollens maupun Fehling
Mudah dioksidasi membentuk gas CO2 dan H2O.
11. Ester (–COO–R)
Ester adalah hsil reaksi asam karboksilat dan alkohol. Reaksi pembentukan ester disebut esterifikasi.
a. Tatanama
Nama ester diawali dengan nama alkil dari alkohol diikuti nama asam asalnya (alkil alkanoat).
Contoh :
• Etil etanoat (IUPAC) = Etil asetat (Trivial)
• Metil propanoat (IUPAC) = Metil propionat (Trivial)
• Etil butanoat (IUPAC) = Etil butirat (Trivial) b. Sifat Ester
20
1). Banyak ester dari alkohol suku rendah dengan asam
karboksilat suku rendahnya berbau jharum / buah sehingga digunakan sebagai essence dan parfum.
2). Lebih mudah menguap dibandingkan alkohol dan asamnya, sedikit larut dalam air.
Hidrolisis ester kebalikan dari esterifikasi.
12. Haloalkana ( R – X )
Halogen alkana adalah turunan alkana yang sama atom H-nya diganti gugus halogen (Cl, Br,
a. Tatanama
1). Gugus halogen disebut terlebih dahulu sebelum gugus (cabang) yang lain.
2). Sedangkan aturan yang lain sama dengan alkana.
b. Kegunaan
1). Kloroform (CHCl3) : sebagai obat bius lokal tetapi sangat beracun 2). Tetra klor metana (CCl) :
3). Sebagai pelarut
4). Pembersih minyak dan lemak 5). Bahan pemadam kebakaran
6). Monoklor etana (CH3CH2Cl) : obat bius local
C. Produk-produk Pertanian Organik
Pertanian organik adalah teknik budidaya pertanian yang mengandalkan bahan-bahan alami tanpa menggunakan bahan-bahan kimia buatan pabrik. Tujuan utama pertanian organik adalah menyediakan produk-produk pertanian, terutama bahan pangan yang aman bagi kesehatan produsen dan konsumennya serta tidak merusak lingkungan. Berikut ini merupakan contoh-contoh produk pertanian organik :
21 1. Pupuk Organik
Sumber bahan organik dapat berupa kompos, pupuk hijau, pupuk kandang, sisa panen (jerami, brangkasan, tongkol jagung, bagas tebu, dan sabut kelapa), limbah ternak, limbah industri yang menggunakan bahan pertanian, dan limbah kota. Kompos merupakan produk pembusukan dari limbah tanaman dan hewan hasil perombakan oleh fungi, aktinomiset, dan cacing tanah. Pupuk hijau merupakan keseluruhan tanaman hijau maupun hanya bagian dari tanaman seperti sisa batang dan tunggul akar setelah bagian atas tanaman yang hijau digunakan sebagai pakan ternak. Sebagai contoh pupuk hijau ini adalah sisa–sisa tanaman, kacang-kacangan, dan tanaman paku air Azolla. Pupuk kandang merupakan kotoran ternak.
Limbah ternak merupakan limbah dari rumah potong berupa tulang-tulang, darah, dan sebagainya. Limbah industri yang menggunakan bahan
pertanian merupakan limbah berasal dari limbah pabrik gula, limbah pengolahan kelapa sawit, penggilingan padi, limbah bumbu masak, dan sebagainya. Limbah kota yang dapat menjadi kompos berupa sampah kota yang berasal dari tanaman, setelah dipisah dari bahan-bahan yang tidak dapat dirombak misalnya plastik, kertas, botol, dan kertas.
2. Sayuran Organik
Tanaman organik dapat dihasilkan melalui penanaman tanpa bahan kimia tetapi dengan menggunakan bahan organik yang ada di lingkungan sekitar.
Penggunaan bahan organic diantaranya pemupukan dengan menggunakan kompos, pupuk kandang, guano dan pupuk hijau yang berasal dari tanaman orok-orok, kacangkacangan, turi serta gamal. Pada umumnya semua tanaman dapat dapat diusahakan secara organik. Hanya saja ada tanaman yang peka terhadap hama dan penyakit sehingga perlu pemeliharaan yang intensif. Dalam skala agribisbisnis, pemilihan jenis tanaman harus mempertimbangkan permintaan pasar atau jenis yang dilakukan di pasar. Jenis sayuran yang laku di pasaran misalnya bawang merah, wortel, selada, cabai dan tomat. Keunggulan tanaman atau sayuran organic dibandingkan dengan non organic adalah produk yang dihasilkan rasanya lebih
22
manis dan harganya relative lebih mahal. Sayuran yang telah diproduksi secara organik antara lain :
a. Tomat
Tomat (Lycopersicum esculentum Mill) termasuk tanaman setahun (annual) yang berarti umur tanaman ini hanya untuk satu kali periode panen. Tanaman ini berbentuk perdu atau semak dengan panjang bisa mencapai 2 meter. Tomat memiliki batang berwarna hijau yang cukup kuat, biasanya berbentuk persegi empat sampai bulat. Pada permukaan batangnya ditumbuhi banyak rambut halus terutama di bagian yang berwarna hijau.
b. Sawi
Tanaman sawi yang dimasak sebagai pelengkap makanan pokok memiliki banyak manfaat yang diantaranya untuk menghilangkan rasa gatal di tenggorokan pada penderita batuk, penyembuh penyakit kepala, bahan pembersih darah, memperbaiki fungsi ginjal, serta memperbaiki dan memperlancar pencernaan.
Sedangkan kandungan yang terdapat pada sawi adalah protein, lemak, karbohidrat, Ca, P, Fe, Vitamin A, Vitamin B, dan Vitamin C.
3. Biopestisida
Tingkat ketergantungan pertanian Indonesia terhadap pestisida kimia akan membawa dampak negatif pada upaya ekspansi komoditas pertanian ke pasar bebas, yang seringkali menghendaki produk bermutu dengan tingkat penggunaan pestisida yang rendah. Dengan demikian secara berangsur-angsur harus segera diupayakan pengurangan penggunaan pestisida kimia buatan pabrik dan mulai beralih kepada jenis-jenis pestisida hayati yang aman bagi lingkungan.Biopestisida merupakan pestisida yang bersumber pada bahan-bahan alami seperti tumbuhan, hewan, dan mikroba; pada umumnya mudah terurai dan spesifik sehingga lebih aman dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan.
23 4. Biofungisida
Salah satu jenis biopestisida adalah biofungisida, yaitu: ”fungisida antijamur patogen yang menyerang berbagai penyakit tanaman yang mampu mengendalikan serangan penyakit tanaman akibat jamur patogen”. Kebijakan global pembatasan penggunaan bahan aktif kimiawi pada proses produksi pertanian pada gilirannya akan sangat membebani pertanian Indonesia yang tingkat ketergantungan petaninya pada pestisida kimiawi masih tinggi. Ketergantungan tersebut akan melemahkan daya saing produk pertanian Indonesia di pasar bebas.
24
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
1. Karbon merupakan unsur utama dalam senyawa organik dan anorganik yang begitu banyak jumlah dan jenisnya
2. Karbon mengisi tempat khusus diantaranya unsur-unsur dalam keragaman dan kekompleksan dalm senyawa yang dapat dibentuknya.
3. Karbon juga merupakan zat padat yang tegar, yang biasa diangggap sebagai molekul raksasa yang tediri dari banyak sekali atom.
4. Karbon terbentuk dalam dua bentuk kristalin yaitu :
5. Grafit, yang merupakan zat hitam yang benar-benar terasa berminyak sebagai bubuk kering yang digunakan sebagai pelumas.
6. Gugus fungsi yang terasuk ke dalam golongan senyawa alifatik antara lain alkana, alkena dan, alkuna.
7. Senyawa turunan alkana antara lain yaitu alkohol, eter, aldehid, keton, ester, asam karboksilat, dan alkil halida.
8. Produk-produk pertanian organik dapat berupa pupukm organik, sayuran organik, biopestisida, dan biofungisida.
B. SARAN
1. Diharapkan dengan adanya makalah ini mampu membantu
mahasisiwa untuk menjawab masalah-masalah dalam kimia khususnya yang menyamgkut hal yang berkaitan dengan unsur
karbon dan Gugus Fungsi
2. Diharapkan kepada pembaca agar mampu memberikan saran yang memabangun untuk pembuatan makalah selanjutnya agar lebih baik dari yang telah ada sekarang.
3. Diharapkan makalah ini mampu menambah literatur di perpustakaan untuk menambah pengetahuan pembaca khusunya mahasiswa
25
DAFTAR PUSTAKA
• Hoffman, R.V., 2004. Organic Chemistry An Intermediate Text, 2nd edition. New Mexico : John Willey and Sons Inc.
• McMurry, J., 1984. Organic Chemistry. California : Wadsworth Inc.
• Pine S H., J B. Hendrickson, D J Cram dan G S. Hammond. 1988. Kimia
• Organik. Bandung : ITB Bandung.
• Sitorus,Marham.2007.Kimia Organik Fisis.Yogyakarta : Graha Ilmu.
•  Referensi : rahmadonna.tripod.com/link2.html.
•  Referensi : id.scribd.com/doc/52236745/6/Gugus-Fungsi-Senyawa- Karbon
•  Referensi : penuntun praktikum kimia dasar II.2012.halaman :10.
•  Referensi : Kimia untuk Universitas,jilid II.1984.halaman : 318 dan 327
•  Kimia unsur dan radiokimia. Hiskia Achmad.2001. halaman : 46
• Cotton, F.A. dan Wilkinson, G. 1989. Kimia anorganik I. Jakarta:
Universitas Indonesia.
• Green Wood, N.N dan Earshshaw, A., 1989. Chemistry of Elements.
Newyork Pergamon Press.
• Keenan Kleinfelter,W. 1991. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.
• H Petruci, Ralph.1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Bogor.
• S.Sukri.1999.Kimia Dasar III. Bandung: ITB.
• Sugiyarto, Kristian H. Kimia Anorganik 1. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta
