Kimia Hidrokarbon

Struktur dari molekul metana: ikatan hidrokarbon yang paling sederhana.

Kimia organik adalah percabangan studi ilmiah dari ilmu kimia mengenai struktur, sifat, komposisi, reaksi, dan sintesis senyawa organik. Senyawa organik dibangun terutama oleh karbon dan hidrogen, dan dapat mengandung unsur-unsur lain seperti nitrogen, oksigen, fosfor, halogen dan belerang.

Definisi asli dari kimia organik ini berasal dari kesalahpahaman bahwa semua senyawa organik pasti berasal dari organisme hidup, namun telah dibuktikan bahwa ada beberapa perkecualian. Bahkan sebenarnya, kehidupan juga sangat bergantung pada kimia anorganik; sebagai contoh, banyak enzim yang mendasarkan kerjanya pada logam transisi seperti besi dan tembaga, juga gigi dan tulang yang komposisinya merupakan campuran dari senyama organik maupun anorganik. Contoh lainnya adalah larutan HCl, larutan ini berperan besar dalam proses pencernaan makanan yang hampir seluruh organisme (terutama organisme tingkat tinggi) memakai larutan HCl untuk mencerna makanannya, yang juga digolongkan dalam senyawa anorganik. Mengenai unsur karbon, kimia anorganik biasanya berkaitan dengan senyawa karbon yang sederhana yang tidak mengandung ikatan antar karbon misalnya oksida, garam, asam, karbid, dan mineral. Namun hal ini tidak berarti bahwa tidak ada senyawa karbon tunggal dalam senyawa organik misalnya metan dan turunannya.

Ada banyak sekali penerapan kimia organik dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya adalah pada bidang makanan, obat-obatan, bahan bakar, pewarna, tekstil, parfum, dan lain sebagainya.

Sejarah[sunting]

Kimia organik sebagai suatu ilmu secara umum disetujui telah dimulai pada tahun 1828 dengan sintesis urea organik oleh Friedrich Woehler, yang secara tidak sengaja menguapkan larutan amonium sianat NH₄OCN.

perkembangan dari waktu ke waktu semakin Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.

Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH₄. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C₂H₆. Propana memiliki tiga atom C (C₃H₈) dan seterusnya (C_nH_2·n+2).

Daftar isi 1 Tipe-tipe hidrokarbon 1.1 Ciri-ciri umum 1.2 Hidrokarbon sederhana dan variasinya 2 Penggunaan 2.1 Pembakaran hidrokarbon 3 Bibliografi 4 Pranala luar 5 Referensi

Tipe-tipe hidrokarbon

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:

1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen. Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah C_nH_2n+2.^[1] Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.^[2]
2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum C_nH_2n.^[3] Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum C_nH_2n-2.^[4]
3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah C_nH_2n.^[2]
4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan (contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah (contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena, polipropilena dan polistirena).

meningkat

Ciri-ciri umum

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap.

Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan di antara atom karbon bersifat non-polar.

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan "4-hidrogen" yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ.

Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.

Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.^[5]

Hidrokarbon sederhana dan variasinya

Jumlah atom karbon	Alkana(1 ikatan)	Alkena(2 ikatan)	Alkuna (3 ikatan)	Sikloalkana	Alkadiena
1	Metana	Metena	Metuna	–	–
2	Etana	Etena (etilena)	Etuna (asetilena)	–	–
3	Propana	Propena (propilena)	Propuna (metilasetilena)	Siklopropana	Propadiena (alena)
4	Butana	Butena (butilena)	Butuna	Siklobutana	Butadiena
5	Pentana	Pentena	Pentuna	Siklopentana	Pentadiena (piperylene)
6	Heksana	Heksena	Heksuna	Sikloheksana	Heksadiena
7	Heptana	Heptena	Heptuna	Sikloheptana	Heptadiena
8	Oktana	Oktena	Oktuna	Siklooktana	Oktadiena
9	Nonana	Nonena	Nonuna	Siklononana	Nonadiena
10	Dekana	Dekena	Dekuna	Siklodekana	Dekadiena

Penggunaan

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.^[6]

Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.

Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.

Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap.

Pembakaran hidrokarbon

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Pembakaran

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar.^[7] Energi hidrokarbon ini biasanya sering langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.

Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

CH₄ + 2 O₂ → 2 H₂O + CO₂ + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO) dan air:

2 CH₄ + 3 O₂ → 2CO + 4H₂O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C₃H₈ + 5 O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂ + Energi

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → (n+1) H₂O + n CO₂ + Energi

Suatu zat dapat diidentifikasi menurut sifat-sifatnya. Sifat-sifat seperti warna, titik leleh, dan titik didih termasuk kedalam sifat fisisnya. Sifat fisis adalah sifat yang dapat diukur dan diteliti tanpa mengubah komposisi atau susunan dari zat tersebut. Sebagai contoh, kita dapat mengukur titik leleh dari es dengan memanaskan sebuah balok es dan mencatat pada suhu berapa es tersebut berubah menjadi air. Air dengan es hanya berbeda dalam hal penampilan saja, bukan dalam komposisi, jadi ini termasuk kedalam perubahan fisis; demikian juga bila kita membekukan air tersebut kembali menjadi es seperti mula-mula. Karena itu, titik leleh dari suatu zat termasuk kedalam sifat fisisnya. Sama halnya bila kita mengatakan Helium lebih ringan daripada udara, kita mereferensikannya pada sifat fisis helium.

Pada sisi lain, pernyataan “Gas hidrogen terbakar oleh gas oksigen dan membentuk air” mendeskripsikan sifat kimia dari hidrogen, karena untuk menyelidikinya kita harus melakukan perubahan kimiawi, dalam hal ini pembakaran. Setelah terjadi perubahan kimiawi, zat mula-mula, yakni Hidrogen, menghilang dan berubah menjadi zat kimia lain-air. Kita tidak dapat mengembalikan Hidrogen dari air sebagaimana perubahan-perubahan fisis seperti pelelehan atau pembekuan. Sifat kimia adalah sifat yang untuk mengukurnya diperlukan perubahan kimiawi. Contoh lain dari sifat kimia zat adalah dapat berkarat, dapat terbakar, dll.

Sifat dari suatu materi dapat dibagi menjadi dua kategori tambahan: yaitu sifat ekstensif dan intensif. Sifat ekstensif suatu zat bergantung pada jumlah materi. Sebagai contohnya adalah massa, volum, entalpi, dll. Sifat intensif adalah sifat yang tidak tergantung pada jumlah. Misalnya, manis, rasa, massa jenis, dan wujud. Sifat fisis dapat berupa sifat ekstensif atau intensif. Namun, semua sifat kimia tergolong sifat intensif.

Berdasarkan keterangan di paragraf awal, perubahan pada suatu zat pun dapat digolongkan sifatnya menjadi perubahan fisis ataupun kimia, Perubahan fisis adalah perubahan yang tidak menghasilkan zat baru. Sementara itu, perubahan kimia menghasilkan suatu zat baru.

Contoh perubahan fisis, yaitu:

1. Es mencair

2. Raksa menguap

Apa itu Senyawa Hidrokarbon? Karakteristik & Kegunaannya

Amazine | Online Popular Knowledge

Hidrokarbon adalah senyawa kimia organik yang seluruhnya terdiri dari karbon dan hidrogen.

Hidrokarbon berkisar dari molekul sederhana seperti metana hingga polimer seperti polistirena yang terdiri dari ribuan atom.

Kemampuan atom karbon berikatan kuat satu sama lain memungkinkannya membentuk hampir tak terbatas rantai, cincin, dan struktur lainnya yang menjadi dasar molekul organik.

Karena setiap atom karbon dapat membentuk empat ikatan, unsur lain yang biasanya turut berikatan adalah hidrogen.

Senyawa hidrokarbon dikenal mudah terbakar karena karbon dan hidrogen mudah bereaksi dengan oksigen dalam reaksi pembakaran.

Bahan bakar fosil seperti minyak, gas alam, serta batubara merupakan hidrokarbon.

Konvensi Struktur dan Penamaan Hidrokarbon

Penamaan hidrokarbon mengikuti konvensi tertentu, walaupun dalam banyak kasus, senyawa hidrokarbon mungkin lebih dikenal dengan nama awalnya.

Dalam sistem modern, bagian pertama nama mewakili jumlah atom karbon dalam molekul seperti meth- (1 karbon), eth- (2 karbon), prop- (3 karbon), but- (4 karbon), pent- (5 karbon), hex- (6 karbon), hept- (7 karbon) dan oct- (8 karbon).

Senyawa dimana atom karbonnya memiliki ikatan tunggal dikenal secara kolektif sebagai alkana dan memiliki nama berakhiran -ana.

Oleh karena itu, delapan alkana paling awal adalah metana, etana, propana, butana, pentana, heksana, heptana, dan oktana.

Atom karbon juga dapat membentuk ikatan ganda atau ikatan rangkap tiga antar atom karbonnya.

Molekul yang memiliki ikatan ganda dikenal sebagai alkena dan memiliki nama berakhiran -ena, sementara yang memiliki ikatan rangkap tiga disebut alkuna dan memiliki nama berakhiran -una.

Molekul yang memiliki ikatan tunggal mampu mengikat atom maksimal dan karena itu disebut sebagai jenuh.

Dimana terdapat ikatan ganda atau rangkap tiga, terdapat lebih sedikit tempat untuk hidrogen, sehingga senyawa ini digambarkan sebagai tak jenuh.

Sebagai contoh sederhana, etana memiliki dua karbon dengan ikatan tunggal, membuat masing-masing karbon dapat mengikat tiga atom hidrogen, sehingga memiliki rumus kimia C2H6 atau alkana.

Pada etena, terdapat ikatan ganda karbon yang hanya dapat mengikat dua hidrogen sehingga alkena memiliki rumus C2H4.

Etuna memiliki ikatan rangkap tiga dengan rumus kimia C2H2 dan memiliki nama alkuna.

Atom karbon juga dapat membentuk cincin. Alkana dengan cincin memiliki nama yang diawali dengan siklo-.

Oleh karena itu, sikloheksana adalah alkana dengan enam atom karbon bergabung dengan ikatan tunggal sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah cincin.

Sebuah cincin dengan ikatan tunggal dan ganda juga dimungkinkan dan dikenal sebagai cincin benzena.

Hidrokarbon yang memiliki sebuah cincin benzena dikenal sebagai aromatik karena memiliki bau menyenangkan.

Molekul hidrokarbon juga mungkin memiliki rantai bercabang. Butana, yang biasanya terdiri dari rantai tunggal, bisa muncul dalam bentuk di mana satu atom karbon terikat pada dua atom lain sehingga membentuk cabang.

Bentuk-bentuk alternatif molekul tersebut dikenal sebagai isomer. Isomer bercabang dari butana dikenal sebagai isobutana.

Produksi

Sebagian besar produksi hidrokarbon diperoleh dari bahan bakar fosil seperti batubara, minyak, dan gas alam.

Minyak mentah, misalnya, sebagian besar komposisinya merupakan alkana dan sikloalkana dengan beberapa senyawa aromatik.

Senyawa penyusun tersebut dapat dipisahkan satu sama lain di kilang minyak dengan distilasi karena titik didih yang berbeda.

Proses lain yang digunakan dikenal sebagai “cracking” yaitu proses menggunakan katalis untuk memecahkan molekul yang lebih besar menjadi lebih kecil untuk bahan bakar kendaraan bermotor.

Sifat & Karakteristik

Secara umum, semakin kompleks hidrokarbon, semakin tinggi titik leleh dan titik didihnya.

Sebagai contoh, hidrokarbon sederhana seperti metana, etana, dan propana, dengan satu, dua, dan tiga karbon adalah senyawa berbentuk gas.

Contoh bentuk cair hidrokarbon adalah heksana dan oktana. Sedangkan bentuk padat termasuk lilin parafin dan berbagai polimer yang terdiri dari ribuan rantai atom, seperti polietilena.

Karakteristik kimia paling menonjol dari hidrokarbon adalah sifatnya yang mudah terbakar dan kemampuannya untuk membentuk polimer.

Hidrokarbon gas atau cair akan bereaksi dengan oksigen di udara menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan air serta melepaskan energi dalam bentuk cahaya dan panas.

Energi awal mungkin harus diberikan untuk memulai reaksi, tapi begitu mulai, reaksi akan berjalan secara mandiri, seperti saat menyalakan kompor gas dengan pancingan percikan api.

Bentuk padat hidrokarbon juga akan terbakar, tapi tidak terlalu mudah.

Dalam beberapa kasus, tidak semua karbon akan membentuk CO2. Jelaga, asap, serta karbon monoksida (CO) juga dapat diproduksi saat berada dalam kondisi kekurangan oksigen.

Kegunaan

Sifat mudah terbakar hidrokarbon membuat mereka sangat berguna sebagai bahan bakar dan merupakan sumber energi utama saat ini.

Selain itu, hidrokarbon juga digunakan dalam pembuatan bahan kimia dan bahan lainnya.

Kebanyakan plastik, misalnya, adalah polimer hidrokarbon. Kegunaan lain hidrokarbon adalah sebagai pelarut, pelumas, dan propelan untuk kaleng aerosol.

Masalah dengan Bahan Bakar Fosil

Hidrokarbon telah menjadi sumber bahan bakar utama selama dua ratus tahun terakhir.

Hanya saja, pembakarannya yang menghasilkan asap, jelaga, dan CO2 menyebabkan masalah pencemaran serius.

Peningkatan kadar CO2 diyakini meningkatkan suhu global dan perubahan iklim bumi.

Selain itu, bahan bakar fosil merupakan sumber energi tak terbarukan sehingga akan habis suatu saat.

Itu sebab, penelitian dan pengembangan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin amat diperlukan untuk menggantikan sumber energi hidrokarbon.[]

Walaupun wujud dari es dan raksa pada contoh diatas berubah wujudnya, namun senyawa atau materi yang menyusunnya tidak berubah sama sekali (H₂O dan Hg)

Sementara itu, contoh dari perubahan kimia adalah:

1. Kertas terbakar menjadi asap dan abu

2. Besi berkarat

Pada contoh dibawah ini, Kertas berubah menjadi zat baru yang berbeda dengan asalnya. Demikian juga dengan besi yang beroksidasi menjadi oksida besi.

Perubahan kimia disebut juga sebagai reaksi kimia. Reaksi kimia ketika dua zat atau lebih bertemu dalam suatu wadah pereaksi. Namun tidak semua pencampuran zat menghasilkan reaksi kimia. Seperti pelarutan gula, tidak termasuk reaksi kimia karena tidak menhasilkan zat baru. Pada umumnya, suatu perubahan kimia juga disertai dengan suatu perubahan fisis yang dapat diamati seperti timbulnya gelembung gas, muncul endapan, kenaikan suhu dan warna.