KIMIA KELAS X BAB 7 HIDROKARBON DAN MINYAK BUMI
A. Kekhasan / Keunikan Atom Karbon
o
Terletak pada golongan IVA dengan Z = 6 dan mempunyai 4
elektron valensi.
o
Untuk mencapai konfigurasi oktet maka atom karbon
mempunyai kemampuan membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kuat.
o
Atom karbon dapat membentuk ikatan antar karbon; berupa
ikatan tunggal, rangkap dua atau rangkap tiga.
o
Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk rantai (ikatan
yang panjang).
o
Rantai karbon yang terbentuk dapat bervariasi yaitu :
rantai lurus, bercabang dan melingkar (siklik).
B.
Kedudukan Atom Karbon
Dalam senyawa hidrokarbon,
kedudukan atom karbon dapat dibedakan sebagai berikut :
·
Atom C primer : atom
C yang mengikat langsung 1 atom C yang lain
·
Atom C sekunder : atom
C yang mengikat langsung 2 atom C yang lain
·
Atom C tersier : atom
C yang mengikat langsung 3 atom C yang lain
·
Atom C kuarterner : atom C
yang mengikat langsung 4 atom C yang lain
Contoh :
Keterangan
:
1o = atom C
primer ( ada 5 )
2o = atom C
sekunder ( ada 3 )
3o = atom C
tersier ( ada 1 )
4o = atom C
kuarterner ( ada 1 )
C.
Klasifikasi / Penggolongan
Hidrokarbon (terdiri dari atom C dan H)
a.
Berdasarkan jenis ikatan antar
atom karbonnya :
Ø
Hidrokarbon jenuh
= senyawa
hidrokarbon yang ikatan antar atom
karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Ø
Hidrokarbon tak
jenuh = senyawa hidrokarbon yang memiliki 1 ikatan rangkap dua (alkena) atau lebih dari 1 ikatan rangkap dua (alkadiena), atau ikatan rangkap tiga (alkuna).
b.
Berdasarkan bentuk rantai
karbonnya :
§
Hidrokarbon alifatik = senyawa
hidrokarbon dengan rantai terbuka jenuh
(ikatan tunggal) maupun tidak jenuh
(ikatan rangkap).
§
Hidrokarbon alisiklik = senyawa
hidrokarbon dengan rantai melingkar /
tertutup (cincin).
§
Hidrokarbon aromatik = senyawa
hidrokarbon dengan rantai melingkar
(cincin) yang mempunyai ikatan antar
atom C tunggal dan rangkap secara
selang-seling / bergantian (konjugasi).
D. Skema
Klasifikasi Hidrokarbon
ALKANA
o
Adalah hidrokarbon
alifatik jenuh yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan
antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
o
Rumus umum alkana yaitu : CnH2n+2 ; n = jumlah atom C
Deret Homolog Alkana
Adalah suatu golongan / kelompok senyawa karbon
dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku
berturutannya mempunyai beda CH2.
Sifat-sifat deret homolog :
o
Mempunyai sifat kimia yang mirip
o
Mempunyai rumus umum yang sama
o
Perbedaan Mr ( massa molekul relatif ) antara 2 suku
berturutannya sebesar 14
o
Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.3 dari Buku Paket 1B halaman 50!
Tata Nama Alkana
Berdasarkan aturan dari IUPAC ( nama sistematis ) :
1)
Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian :
o
Bagian pertama (di bagian depan) merupakan nama cabang
o
Bagian kedua (di bagian belakang) merupakan nama rantai induk
Contoh : Perhatikan Buku Paket 1B halaman 52!
2)
Rantai induk adalah rantai terpanjang
dalam molekul. Jika terdapat 2 atau lebih rantai terpanjang, maka harus
dipilih yang mempunyai cabang terbanyak.
3)
Rantai induk diberi nama alkana sesuai dengan panjang rantai ( tabel 7.3 halaman 50 )
4)
Cabang diberi nama alkil
yaitu nama alkana yang sesuai, tetapi dengan mengganti akhiran –ana
menjadi –il. Gugus alkil mempunyai rumus umum : CnH2n+1 dan dilambangkan dengan R
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.4 dari Buku
Paket 1B halaman 53!
5)
Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka.
Untuk itu rantai induk perlu dinomori. Penomoran dimulai dari salah 1
ujung rantai induk sedemikian rupa sehingga posisi cabang mendapat nomor
terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B
halaman 53! (bagian bawah)
6)
Jika terdapat 2 atau lebih cabang sejenis, harus
dinyatakan dengan awalan di, tri, tetra, penta dst.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B
halaman 54! (bagian atas)
7)
Cabang-cabang yang berbeda disusun sesuai dengan urutan
abjad dari nama cabang tersebut. Awalan normal, sekunder dan tersier
diabaikan. Jadi n-butil, sek-butil dan ters-butil
dianggap berawalan b-.
o
Awalan iso- tidak diabaikan. Jadi isopropil
berawal dengan huruf i- .
o
Awalan normal, sekunder dan tersier
harus ditulis dengan huruf cetak
miring.
8)
Jika penomoran ekivalen (sama) dari kedua ujung
rantai induk, maka harus dipilih sehingga cabang yang harus ditulis terlebih
dahulu mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B
halaman 54 (bagian bawah) dan 55 (bagian atas)!
Kesimpulan :
Berdasarkan aturan-aturan tersebut di atas,
penamaan alkana bercabang dapat dilakukan dengan 3 langkah sebagai berikut :
1)
Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.
2)
Penomoran, dimulai dari salah 1 ujung sehingga cabang mendapat
nomor terkecil.
3)
Penulisan nama, dimulai dengan nama cabang sesuai urutan abjad,
kemudian diakhiri dengan nama rantai induk. Posisi cabang dinyatakan dengan
awalan angka. Antara angka dengan angka
dipisahkan dengan tanda koma (,) antara angka dengan huruf dipisahkan dengan
tanda jeda (-).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 55-57!
Sumber dan Kegunaan Alkana
Alkana adalah komponen utama dari gas alam dan minyak bumi.
Kegunaan alkana, sebagai :
·
Bahan bakar
·
Pelarut
·
Sumber hidrogen
·
Pelumas
·
Bahan baku untuk senyawa organik lain
·
Bahan baku industri
ALKENA
o
Adalah hidrokarbon
alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap dua
(–C=C–). Senyawa yang mempunyai 2 ikatan
rangkap 2 disebut alkadiena, yang mempunyai 3 ikatan rangkap 2 disebut alkatriena
dst.
o
Rumus umum alkena yaitu : CnH2n ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan
Tabel 7.5 dari Buku Paket 1B halaman 60-61!
Tata Nama Alkena
1)
Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai (yang
jumlah atom C’nya sama), dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 62! (bagian bawah)
2)
Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mempunyai ikatan
rangkap.
3)
Penomoran dimulai dari salah 1 ujung rantai induk
sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat nomor terkecil.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian tengah)
4)
Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka
yaitu nomor dari atom C berikatan rangkap yang paling tepi / pinggir (nomor
terkecil).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 63! (bagian bawah)
5)
Penulisan cabang-cabang, sama seperti pada alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 64!
Sumber dan Kegunaan Alkena
Alkena dibuat dari alkana melalui proses pemanasan
atau dengan bantuan katalisator (cracking). Alkena suku rendah digunakan
sebagai bahan baku industri plastik, karet sintetik, dan alkohol.
ALKUNA
o
Adalah hidrokarbon
alifatik tak jenuh yaitu hidrokarbon dengan satu ikatan rangkap tiga
(–C≡C–). Senyawa yang mempunyai 2
ikatan rangkap 3 disebut alkadiuna, yang mempunyai 1 ikatan
rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna.
o
Rumus umum alkuna yaitu : CnH2n-2 ; n = jumlah atom C
Contoh :
Perhatikan Tabel 7.6 dari Buku Paket 1B halaman 65!
Tata Nama Alkuna
o
Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai
dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una.
o
Tata nama alkuna bercabang sama seperti penamaan
alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 67!
Sumber dan Kegunaan Alkuna
Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting
hanyalah etuna (asetilena), C2H2.
Gas asetilena digunakan untuk
mengelas besi dan baja.
Reaksi pembentukan etuna (asetilena) :
4 CH4 (g) + 3 O2
(g) 2
C2H2 (g) + 6 H2O
(g)
CaC2 (s) + 2 H2O
(l) Ca(OH)2
(aq) + C2H2
(g)
KEISOMERAN
Isomer adalah senyawa-senyawa yang mempunyai rumus molekul
yang sama tetapi mempunyai struktur atau konfigurasi yang berbeda.
Struktur berkaitan dengan cara atom-atom saling
berikatan, sedangkan konfigurasi berkaitan dengan susunan ruang atom-atom dalam
molekul.
Keisomeran dibedakan menjadi 2 yaitu :
1)
Keisomeran struktur : keisomeran karena perbedaan struktur.
2)
Keisomeran ruang : keisomeran karena
perbedaan konfigurasi (rumus molekul dan strukturnya sama).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 71!
Penjelasan :
1)
Keisomeran Struktur
Dibedakan menjadi 3 yaitu :
a)
keisomeran kerangka : jika rumus
molekulnya sama tetapi rantai induknya (kerangka atom) berbeda.
b)
keisomeran posisi : jika rumus
molekul dan rantai induknya (kerangka atom) sama tetapi posisi cabang/gugus
penggantinya berbeda.
c)
keisomeran gugus fungsi (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 72!
2)
Keisomeran Ruang
Dibedakan menjadi 2 yaitu :
a)
keisomeran geometri : keisomeran karena perbedaan arah (orientasi)
gugus-gugus tertentu dalam molekul dengan struktur yang sama.
Keisomeran
geometri menghasilkan 2 bentuk isomer yaitu bentuk cis (jika gugus-gugus
sejenis terletak pada sisi yang sama) dan bentuk trans (jika gugus-gugus
sejenis terletak berseberangan).
b)
keisomeran optik (materi kelas XII IPA).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 73!
Ø
Keisomeran pada Alkana
o
Tergolong keisomeran struktur yaitu perbedaan
kerangka atom karbonnya. Makin panjang rantai karbonnya, makin banyak pula
kemungkinan isomernya.
o
Pertambahan jumlah isomer ini tidak ada aturannya. Perlu
diketahui juga bahwa tidak berarti semua kemungkinan isomer itu ada pada
kenyataannya.
Misalnya
: dapat dibuat 18 kemungkinan isomer
dari C8H18, tetapi tidak berarti ada 18 senyawa
dengan rumus molekul C8H18.
o
Cara sistematis untuk mencari jumlah kemungkinan isomer
pada alkana :
a)
Mulailah dengan isomer rantai lurus.
b)
Kurangi rantai induknya dengan 1 atom C dan jadikan
cabang (metil).
c)
Tempatkan cabang itu mulai dari atom C nomor 2, kemudian
ke nomor 3 dst, hingga semua kemungkinan habis.
d)
Selanjutnya, kurangi lagi rantai induknya. Kini 2 atom C
dijadikan cabang, yaitu sebagai dimetil
atau etil.
Pelajari Buku Paket 1B halaman 74-75!
Ø
Keisomeran pada Alkena
Dapat berupa keisomeran struktur dan ruang.
a)
Keisomeran Struktur.
§
Keisomeran struktur pada alkena dapat terjadi karena
perbedaan posisi ikatan rangkap atau karena perbedaan kerangka atom C.
§
Keisomeran mulai ditemukan pada butena yang mempunyai 3
isomer struktur.
§
Contoh yang lain yaitu alkena dengan 5 atom C.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77!
b)
Keisomeran Geometris.
Ø
Keisomeran ruang pada alkena tergolong keisomeran geometris yaitu : karena
perbedaan penempatan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap.
Contohnya :
o
Keisomeran pada 2-butena. Dikenal 2 jenis 2-butena yaitu cis-2-butena dan trans-2-butena. Keduanya mempunyai struktur yang sama tetapi
berbeda konfigurasi (orientasi gugus-gugus dalam ruang).
o
Pada cis-2-butena,
kedua gugus metil terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap; sebaliknya
pada trans-2-butena, kedua gugus
metil berseberangan.
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 77! (bagian bawah)
Ø
Tidak semua senyawa yang mempunyai ikatan rangkap pada
atom karbonnya (C=C) mempunyai keisomeran geometris. Senyawa itu akan mempunyai
keisomeran geometris jika kedua atom C yang berikatan rangkap mengikat
gugus-gugus yang berbeda.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 78!
Ø
Keisomeran pada Alkuna
v
Keisomeran pada alkuna tergolong keisomeran kerangka dan posisi.
v
Pada alkuna tidak terdapat keisomeran geometris.
v
Keisomeran mulai terdapat pada butuna yang mempunyai 2
isomer.
Perhatikan Buku Paket 1B
halaman 79!
SIFAT-SIFAT HIDROKARBON
Meliputi :
a)
Sifat-Sifat Fisis
(Belajar mandiri dari Buku Paket 1B halaman 80-82!)
b)
Sifat Kimia
Berkaitan dengan reaksi kimia.
1)
Reaksi-reaksi pada Alkana
Alkana tergolong zat yang
sukar bereaksi sehingga disebut parafin
yang artinya afinitas kecil. Reaksi
terpenting dari alkana adalah reaksi pembakaran, substitusi
dan perengkahan (cracking).
Penjelasan :
a.
Pembakaran
o
Pembakaran sempurna alkana menghasilkan gas CO2
dan H2O (uap air), sedangkan pembakaran tidak sempurna menghasilkan
gas CO dan uap air, atau jelaga (partikel karbon).
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian atas)
b.
Substitusi atau pergantian
·
Atom H dari alkana dapat digantikan oleh atom lain,
khususnya golongan halogen.
·
Penggantian atom H oleh atom atau gugus lain disebut reaksi substitusi.
·
Salah satu reaksi substitusi terpenting dari alkana
adalah halogenasi yaitu penggantian
atom H alkana dengan atom halogen, khususnya klorin (klorinasi).
·
Klorinasi dapat terjadi jika alkana direaksikan dengan
klorin.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 83! (bagian bawah)
c.
Perengkahan atau cracking
§
Perengkahan adalah pemutusan rantai karbon menjadi
potongan-potongan yang lebih pendek.
§
Perengkahan dapat terjadi bila alkana dipanaskan
pada suhu dan tekanan tinggi tanpa
oksigen.
§
Reaksi ini juga dapat dipakai untuk membuat alkena dari alkana. Selain itu juga dapat digunakan
untuk membuat gas hidrogen dari alkana.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
2)
Reaksi-reaksi pada Alkena
o
Alkena lebih reaktif daripada alkana. Hal ini disebabkan
karena adanya ikatan rangkap C=C.
o
Reaksi alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap
tersebut. Reaksi penting dari alkena meliputi : reaksi pembakaran, adisi
dan polimerisasi.
Penjelasan :
a.
Pembakaran
§
Seperti halnya alkana, alkena suku rendah mudah terbakar.
Jika dibakar di udara terbuka, alkena menghasilkan jelaga lebih banyak daripada
alkana. Hal ini terjadi karena alkena mempunyai kadar C lebih tinggi daripada
alkana, sehingga pembakarannya menuntut / memerlukan lebih banyak oksigen.
§
Pembakaran sempurna alkena menghasilkan gas CO2
dan uap air.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 84!
b.
Adisi (penambahan =
penjenuhan)
o
Reaksi terpenting dari alkena adalah reaksi adisi yaitu reaksi penjenuhan ikatan rangkap.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian atas)
c.
Polimerisasi
·
Adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana
menjadi molekul yang besar.
·
Molekul sederhana yang mengalami
polimerisasi disebut monomer, sedangkan hasilnya disebut polimer.
·
Polimerisasi alkena terjadi berdasarkan reaksi adisi.
·
Prosesnya sebagai berikut :
a)
Mula-mula ikatan rangkap terbuka, sehingga terbentuk
gugus dengan 2 elektron tidak berpasangan.
b)
Elektron-elektron yang tidak berpasangan tersebut
kemudian membentuk ikatan antar gugus, sehingga membentuk rantai.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 85! (bagian bawah)
3)
Reaksi-reaksi pada Alkuna
o
Reaksi-reaksi pada alkuna mirip dengan alkena; untuk
menjenuhkan ikatan rangkapnya, alkuna memerlukan pereaksi 2 kali lebih banyak
dibandingkan dengan alkena.
Contoh :
Perhatikan Buku Paket 1B halaman 86!
o
Reaksi-reaksi terpenting dalam alkena dan alkuna adalah reaksi adisi dengan H2, adisi dengan halogen (X2)
dan adisi dengan asam halida (HX).
o
Pada reaksi adisi
gas HX (X = Cl, Br atau I) terhadap alkena dan alkuna berlaku aturan
Markovnikov yaitu :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat
jumlah atom H yang berbeda, maka atom X akan terikat pada atom C yang sedikit
mengikat atom H ”
Contoh :
“ Jika atom C yang berikatan rangkap mengikat
jumlah atom H sama banyak, maka atom X akan terikat pada atom C yang mempunyai
rantai C paling panjang “
Contoh :