Senyawa Hidrokarbon Alkana Serta Penjelasannya

Pada pembahasan sebelumnya kamu sudah mempelajari senyawa karbon. Kali ini akan dibahas salah satu kelompok senyawa hidrokarbon yaitu alkana. Materi mengenai alkana ini akan membantumu dalam memahami materi senyawa–senyawa turunan alkana nantinya. Untuk memahami materi alkana kamu dapat membaca pembahasan berikut ini.

Pendahuluan dan Pengertian

Alkana merupakan kelompok senyawa hidrokarbon jenuh, dimana setiap atom karbonnya berikatan dengan empat atom lainnya. Setiap atom H pada alkana hanya berikatan dengan satu atom C. Senyawa hidrokarbon jenuh hanya memiliki ikatan tunggal. Minyak bumi dan gas alam banyak tersusun dari senyawa hidrokarbon jenuh. Contoh alkana yang paling sederhana adalah gas metana (CH₄), yang dapat dihasilkan secara alami melalui dekomposisi tumbuhan oleh bakteri anaerob.

Senyawa hidrokarbon alkana memiliki wujud yang berbeda – beda pada suhu ruang tergantung pada jumlah atom C yang dimilikinya. Alkana dengan jumlah atom karbon 1 sampai 4 memiliki wujud gas. Alkana dengan jumlah atom karbon 5 sampai 17 memiliki wujud cair. Sedangkan alkana dengan jumlah atom karbon lebih dari 18 memiliki wujud padat.

Baca juga: Materi Senyawa Karbon

Rumus Struktur Alkana

Alkana memiliki rumus molekul secara umum C_nH_2n+2, dimana n  = 1, 2, 3, ……

Untuk rumus struktur alkana digambarkan seperti halnya molekul yang memiliki ikatan kovalen. Contoh rumus struktur alkana:

• Metana

  

• Etana

  

• Propana

  

• Butana

  

• Pentana

  

Selain dengan menggunakan penggambaran di atas, rumus struktur alkana juga dapat dituliskan dengan cara yang lebih singkat, dimana ikatan C – H tidak digambarkan secara keseluruhan tetapi diwakilkan dengan nilai indeks yang menunjukkan jumlah atom H yang terikat pada atom C. Contoh:

• Rumus struktur etana: CH₃ – CH₃
• Rumus struktur propana: CH₃ – CH₂ – CH₃
• Rumus struktur butana: CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃

Deretan senyawa – senyawa alkana ini dimana setiap senyawa dibedakan dari jumlah atomnya disebut sebagai deret homolog alkana. Berikut deret homolog alkana beserta rumus strukturnya.

Deret Alkana	Rumus Molekul	Rumus Stuktur Alkana
Metana	CH4
Etana	C2H6	CH3 – CH3
Propana	C3H8	CH3 – CH2 – CH3
Butana	C4H10	CH3 – CH2 – CH2 – CH3
Pentana	C5H12	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Heksana	C6H14	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Heptana	C7H16	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Oktana	C8H18	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Nonana	C9H20	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Dekana	C10H22	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

Alkil

Alkil adalah alkana yang kehilangan satu atom hidrogen dengan rumus umum C_nH_2n+1. Penamaan alkil sendiri cukup mudah, hanya mengganti akhiran –ana pada alkana menjadi –il.

Untuk C₃H₇^– memiliki dua struktur yang berbeda, yaitu:

• Propil :                                        CH₃ – CH₂ – CH₂ –
• Isopropil:

Untuk C₄H₉^– memiliki empat struktur yang berbeda, yaitu:

• Butil:                                      CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ –
• Isobutil:
• Sekunder butil:
• Tersier butil:

Tata Nama Alkana

Begitu banyaknya senyawa alkana, dimana jumlah atom C yang berbeda maka senyawanya pun berbeda. Oleh karena itu diperlukan tata nama alkana untuk membedakan senyawa – senyawa tersebut. Tata nama alkana merupakan aturan yang digunakan untuk memberikan nama pada suatu senyawa alkana. Tata nama alkana yang digunakan dan diakui secara internasional adalah tata nama yang dirumuskan oleh IUPAC.

Berikut tata nama alkana berdasarkan IUPAC:

1. Tentukan rantai induk dari rumus struktur alkana yang rantai karbonnya paling panjang. Penentuan rantai induk dapat dilakukan dengan memberikan penomoran pada rantai karbon terpanjang. Contoh: nama rantai induk dari senyawa di bawah ini adalah heptana karena terdapat tujuh atom karbon pada rantai terpanjangnya.

2. Jika terdapat cabang alkil maka posisi cabang dinyatakan dengan nomor. Untuk menentukan posisi cabang, penomoran rantai induk harus dimulai dari salah satu ujung rantai dengan atom karbon yang paling dekat dengan cabang. Kemudian penamaan diawali dengan angka posisi cabang, diikuti nama alkil lalu nama dari rantai induk. Sebagai contoh: 2-metilpentana merupakan nama dari senyawa di bawah ini, karena terdapat cabang metil pada atom C nomor dua, dan juga rantai terpanjangnya memiliki lima atom karbon.

3. Jika terdapat lebih dari satu cabang alkil yang sama, maka penamaan menggunakan awalan di-, tri-, tetra-, dan seterusnya pada nama cabang. Contoh:

2,3-dimetilheksana                                     3,3-dimetilheksana

4. Jika terdapat dua atau lebih cabang alkil yang berbeda, penamaan untuk alkil harus sesuai dengan urutan abjad dari nama alkil tersebut. Misalnya etil ditulis terlebih dahulu daripada metil. Contoh:

4-etil-3-metilheptana

Baca juga: Materi Ikatan Hidrogen

Isomer pada Alkana

Isomer adalah molekul – molekul yang memiliki rumus kimia yang sama tetapi strukturnya berbeda. Isomer yang dimiliki alkana adalah isomer rangka. Terjadinya isomer rangka pada alkana disebabkan karena adanya kemungkinan percabangan dalam rantai karbon. Sebagai contoh terdapat dua isomer pada C₄H₁₀, dimana salah satu strukturnya merupakan rantai lurus, sedangkan yang satu lagi bercabang.

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃    n-butana

Isobutana (2-metilpropana)

Contoh lain terdapat tiga isomer pada C₅H₁₂.

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃     n-pentana

2-metilbutana

      2,2-dimetilpropana

Sifat Alkana

Sifat alkana dipengaruhi oleh strukturnya. Alkana hanya terdiri dari atom karbon dan hidrogen, sehingga salah satu sifat alkana adalah kurang reaktif. Walaupun alkana kurang reaktif tetapi dapat mengalami reaksi substitusi dan juga oksidasi (pembakaran). Contoh:

Reaksi substitusi: CH₄ + Cl₂CH₃Cl + HCl

Reaksi pembakaran: CH₄ + 2O₂CO₂ + 2H₂O

Perbedaan keelektronegatifan antara atom C dan H pada alkana sangatlah kecil akibatnya alkana cenderung nonpolar, sehingga salah satu sifat alkana adalah larut dalam pelarut nonpolar, dan sedikit larut dalam air.

Sifat alkana yang lain yaitu titik didihnya akan semakin tinggi jika rantai karbonnya semakin panjang dan cabangnya sedikit. Hal ini dipengaruhi oleh gaya antar molekulnya, dimana alkana yang rantainya panjang serta cabangnya sedikit maka gaya antar molekulnya semakin kuat.

Sikloalkana

Sikloalkana merupakan senyawa hidrokarbon alkana dengan rantai tertutup (cincin) dan memiliki rumus umum C_nH_2n (dengan n = 3, 4, …..). Sikloalkana yang paling sederhana adalah siklopropana (C₃H₆). Banyak zat signifikan dalam biologi seperti kolesterol, testosteron, dan progesteron mengandung satu atau lebih sikloalkana.

Tata Nama Sikloalkana

Penamaan senyawa sikloalkana sebenarnya sama dengan penamaan senyawa alkana, hanya saja ada tambahan awalan siklo-. Contoh:

• Siklopropana:
• Siklobutana:
• Siklopentana:
• Sikloheksana:

Kegunaan Alkana

Kegunaan alkana dalam kehidupan sangatlah banyak. Alkana berguna sebagai bahan mentah industri kimia dan penyusun utama bensin serta oli pelumas. Kegunaan alkana yang lain yaitu gas alam yang mengandung komponen utama metana dan etana yang digunakan dalam proses pemanasan seperti memasak serta dalam sistem pembangkit listrik (turbin gas).

Berikut beberapa kegunaan alkana dengan senyawa spesifik:

• Propana dan butana dapat dicairkan pada tekanan yang rendah dan dapat digunakan sebagai bahan bakar seperti LPG.

  

• Alkana dengan jumlah atom karbon 5 (pentana) sampai 8 (oktana) merupakan cairan yang sangat volatil (mudah menguap), bagus digunakan sebagi pelarut zat nonpolar. Selain itu digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin pembakar.
• Alkana dengan jumlah atom karbon 9 (nonana) sampai 16 (heksadekana) merupakan cairan dengan viskositas yang tinggi, digunakan sebagai bahan bakar diesel dan pesawat.

Contoh Soal

1. Tuliskanlah nama dari senyawa berikut.

Jawaban: 4,6-dietil-2-metiloktana

2. Tuliskanlah rumus struktur dari senyawa 2,2,4-trimetilheksana

Jawaban:

Baca juga: Materi Reaksi Redoks

Pemahaman Akhir

Alkana adalah kelompok senyawa hidrokarbon jenuh yang memiliki ikatan tunggal antara atom karbon dan memiliki rumus molekul CnH2n+2. Setiap atom karbon pada alkana berikatan dengan empat atom lainnya, dan setiap atom hidrogen hanya berikatan dengan satu atom karbon. Alkana dapat berbentuk gas, cair, atau padat tergantung pada jumlah atom karbonnya.

Tata nama alkana berdasarkan aturan IUPAC digunakan untuk memberikan nama pada senyawa alkana. Penamaan alkana dilakukan berdasarkan rantai karbon terpanjang, dengan menentukan posisi cabang alkil dan mengurutkan alkil dalam urutan abjad jika ada lebih dari satu cabang.

Alkana memiliki isomer rangka, yaitu senyawa dengan rumus kimia yang sama tetapi struktur molekul yang berbeda. Sifat alkana termasuk kurang reaktif dan dapat mengalami reaksi substitusi dan oksidasi. Alkana cenderung nonpolar dan larut dalam pelarut nonpolar, tetapi kurang larut dalam air. Titik didih alkana meningkat seiring dengan panjang rantai karbon dan sedikitnya jumlah cabang.

Selain itu, terdapat juga sikloalkana yang merupakan senyawa alkana dengan rantai tertutup dalam bentuk cincin. Alkana memiliki beragam kegunaan dalam kehidupan sehari-hari, seperti sebagai bahan mentah industri kimia, penyusun bensin, oli pelumas, dan sebagai bahan bakar dalam berbagai aplikasi.

Dengan memahami konsep alkana ini, diharapkan dapat membantu dalam memahami materi senyawa turunan alkana dan mempermudah dalam memahami berbagai aspek kimia yang lebih kompleks.

Demikian pembahasan mengenai alkana. Semoga pembahasannya bermanfaat dan dapat menambah pengetahuanmu.

Referensi:

Chang, Raymond. (2010). Chemistry 10^th Edition. New York: McGraw-Hill.

Whitten. (2013). Chemistry 12^th Edition. Brooks Cole.