Semua bagian tubuh kita terdiri atas senyawa karbon. Bahkan gerak, tenaga dan hidup kitapun memerlukan senyawa karbon. Jadi semua makhluk hidup, termasuk hewan dan tumbuhan, seluruh tubuhnya terdiri atas senyawa karbon dan memerlukan senyawa karbon untuk hidupnya.

Senyawa karbon merupakan senyawa kimia yang sangat menarik, karena jumlahnya yang banyak, jenisnya yang bermacam-macam, dan peranannya dalam kehidupan sangat menentukan. Dalam kehidupan, senyawa karbon banyak digunakan untuk kesejahteraan manusia, misalnya digunakan untuk bahan-bahan penggerak mesin-mesin pabrik, kendaraan darat, laut dan udara, pembuatan makanan, obat-obatan, serta peralatan rumah tangga. Jumlah senyawa karbon selalu bertambah, karena adanya penemuan-penemuan baru yang berkembang pesat. Penemuan tersebut menghasilkan senyawa karbon buatan (sintesis), misalnya bahan plastik, serat nylon, poliester, detergen, bermacam-macam zat warna, dan obat-obatan.

Semula orang beranggapan bahwa senyawa karbon itu hanyalah dibentuk oleh mahkluk hidup (organisme) dalam proses hidupnya secara alamiah saja, sehingga ilmu kimia yang mempelajari senyawa karbon ini disebut Ilmu Kimia Organik. Kemudian berkat perkembangan ilmu pengetahuan telah diketahui bahwa senyawa-senyawa organik dapat dibuat secara sintesis di luar tubuh organisme, yakni di laboratorium, sehingga saat ini banyak sekali senyawa karbon yang dibuat di laboratorium. Bahkan telah dapat dibuat senyawa karbon yang tidak terdapat di alam. Karena senyawa organik itu ternyata tersusun dari rangkaian utama unsur karbon (C), sebutan ilmu kimia organik diubah menjadi Ilmu Kimia Karbon. Perubahan pandangan itu terjadi ketika Friedrich Wohler dapat membuat membuat senyawa organik yang disebut urea (amonium sianat) pada tahun 1828.

Karbon banyak terdapat di alam semesta, namun hanya 0,03% yang terdapat dalam bumi. Karbon di dalam makhluk hidup, di dalam atmosfer, di bukit kapur, dalam bentuk batu bara, dalam minyak bumi, gas alam dan sebagainya. Ikatan kimia yang terdapat dalam kimia karbon, yaitu ikatan kovalen, dan ikatan antara 2 atom karbon dapat berbentuk ikatan kovalen tunggal, rangkap atau tripel. Unsur-unsur lain yang dapat membentuk senyawa dengan atom karbon adalah unsur-unsur H, O, N, S, Cl dan P.

Senyawa karbon yang jumlahnya sangat banyak dan erat kaitannya dengan kebutuhan hidup manusia itu, memiliki beberapa perbedaan dengan senyawa yang bukan karbon atau anorganik. Beberapa perbedaan tersebut dapat kita lihat dalam tabel berikut:

Senyawa karbon organik	Senyawa anorganik
1. Penyusun utama unsur karbon 2. Jarang bersifat ion 3. Biasanya molekul berantai panjang 4. Larut dalam pelarut non polar 5. Titik lebur dan titik didih umumnya sedang 6. Biasanya mudah terbakar 7. Reaksinya biasanya lambat dan sering tidak sempurna.	1. Penyusun utama bukan unsur karbon 2. Sering bersifat ion 3. Hampir tidak membentuk molekul-molekul berantai 4. Larut dalam pelarut polar 5. Titik lebur dan titik didih dapat tinggi sekali 6. Biasanya jarang terbakar 7. Reaksinya biasanya cepat dan sempurna

Selain adanya perbedaan-perbedaan sifat tersebut, terdapat pula persamaan antara senyawa karbon organik dengan senyawa anorganik. Kedua golongan senyawa tersebut saat mengalami perubahan kimia selalu melalui tahapan-tahapan reaksi atau mekanisme reaksi.

Soal Latihan:

1. Mengapa senyawa karbon pada mulanya disebut senyawa organik?

2. Jelaskanlah perbedaan antara senyawa karbon dengan senyawa anorgaik!

A. Cara Mengidentifikasi Senyawa Karbon.

Struktur senyawa karbon kebanyakan sederhana, sehingga mudah diidentifikasi. Untuk dapat mengidentifikasinya, senyawa karbon perlu ditentukan komposisi dan struktur atomnya. Untuk menentukan struktur molekul senyawa karbon yang belum diketahui, dilakukan penyelidikan dengan cara sebagai berikut

(i). Pemisahan senyawa.: Pemisahan dengan cara pemurnian, yaitu melakukan kristalisasi dari larutan atau destilasi bertingkat atau dengan kromatografi. Pemurnian ini mampu menunjukkan sifat-sifat fisis, misalnya titik didih dan titik leleh, yang tidak akan berubah kalau diulangi pada pemurnian sebelumnya.

(ii). Menentukan perbandingan jumlah atom dalam suatu molekul, misalnya atom C, H, O, melalui analisis pembakaran

(iii). Menentukan massa molekul relatif untuk mengetahui rumus molekulnya.

(iv). Melakukan berbagai reaksi yang dapat menunjukkan atom-atom penyusun, kemudian dapat diperkirakan rumus strukturnya.

(v). Dengan teknologi yang ada mencoba membuat struktur rumus kimia dengan cara sintesis. Kalau sintesis itu tidak menghasilkan persamaan dengan senyawa itu, percobaan diulangi lagi.

Analisis kualitatif senyawa karbon dapat dilakukan secara sederhana dengan reaksi oksidasi reduksi atau pembakaran, atom H dalam senyawa karbon dioksidasi menjadi H₂O, atom menjadi CO₂ dan atom N dapat direduksi menjadi suatu sianida.

Gambar : Bagan percobaan untuk menunjukkan karbon dan hidrogen dalam senyawa organik . Karbon dan hidrogen akan teroksidasi menjadi karbon dioksida dan uap air. Karbon dioksida dikenali dengan air kapur, sedangkan air dengan kertas kobal.

Kegiatan:

Dasar teori

Senyawa karbon jika dioksidasi akan menghasilkan gas karbon dioksida dan H₂O. Oksidasi senyawa karbon dapat terjadi pada metabolisme atau dioksidasi dengan suatu oksidator ( di Laboratorium). Gas CO₂ dengan senyawa hidroksida alkali tanah Ca(OH)₂ , Ba(OH)₂ akan membentuk senyawa karbonat yang sukar larut. Sedangkan adanya uap air dapat diidentifikasi dengan kertas kobalt (II) klorida.

Alat Bahan

- Tabung reaksi - gula pasir (C₁₂H₂₂O₁₁) atau glukosa (C₆H₁₂O₆)

- Statif lengkap dengan penjepit buaya - tepung beras

- Pipa penghubung - larutan Ca(OH)₂ atau Ba(OH)₂

- Sumbat gabus - tembaga (II) oksida

- Pembakar spiritus - kertas kobalt

Tugas:

Buatlah cara kerja eksperimen untuk membuktikan bahwa hasil oksidasi glokosa, gula pasir atau tepung beras menghasilkan gas CO₂ dan uap air. Kemudian lakukan eksperimen sesuai dengan cara kerja yang telah anda buat.

Pertanyaan:

1. Kesimpulan apa yang anda dapatkan dari kegiatan di atas?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

2. Perubahan apa yang terjadi pada:

1. tabung reaksi yang berisi gula pasir dan tembaga (II) oksida?

…………………………………………………………………………………………….

2. tabung yang berisi air kapur

…………………………………………………………………………………………….

c. kertas kobalt

…………………………………………………………………………………………….

3. Apa fungsi CuO pada percobaan di atas?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

4. Bagaimana anda dapat mengetahui bahwa di dalam senyawa karbon mengandung unsur C dan H?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Dengan cara pembakaran juga dapat dilakukan analisis kuantitatif sederhana, sebagai misal senyawa karbon yang terdiri dari unsur C, H dan O dibakar. CO₂ terbentuk diikat dengan air barit atau air kapur dan uap air terbentuk diikat dengan CaSO₄ atau CuSO₄ anhidrat. Dengan menghitung berat CO₂ dan H₂O terbentuk dapat ditentukan persentase C, H dan O dalam senyawa tersebut.

Contoh :

Pada pembakaran sempurna suatu hidrokarbon terbentuk 8,8 gram CO₂ dan 5,4 gram H₂O. Tentukan rumus empiris dan rumus molekul hidrokarbon itu, jika diketahui massa molekul relatif (M_r) senyawa adalah 30.

Jawab:

8,8 gram CO₂ mengandung C = gram

= 2,4 gram

= 0,2 mol

5,4 gram H₂O mengandung H = gram

= 0,6 gram

= 0,6 mol

mol C : mol H = 0,2 mol : 0,6 mol

= 1 : 3

Rumus empiris senyawa : CH₃

Misalkan rumus molekul senyawa karbon = (CH₃)_n dan M_r senyawa = 30

Maka M_r (CH₃)_n = 30

(12 + 3)n = 30

15 n = 30

n = 2

maka rumus molekul senyawa = C₂H₆

Di dalam ilmu kimia terutama komia karbon, dikenal ada rumus empriris yang menyatakan perbandingan terkecil atom unsur penyusun dalam suatu senyawa, rumus molekul yang menyatakan jumlah atom yang nyata dalam satu molekul senyawa dan dikenal pula rumus struktur yang menunjukkan bagaimana atom-atom itu terikat membentuk molekul. Untuk lebih memperjelas perbedaan rumus empiris, rumus molekul dan rumus struktur perhatikan tabel dibawah ini.

Rumus Molekul	Rumus empiris	Rumus struktur
C2H4	CH2	H H \ / C = C / \ H H
C2H2	CH	H – C º C – H
CH2O	CH2O	O // H – C \ H
C2H4O2	CHO	H O ç // H – C – C ç \ H OH

B. KEKHASAN ATOM KARBON

Lebih dari 2 juta senyawa organik mengandung unsur karbon. Dalam bab ikatan kimia, telah dipelajari bahwa suatu atom cenderung untuk memiliki susunan elektron stabil yang sama dengan susunan elektron gas mulia yang terdekat. Atom karbon memiliki 4 elektron di kulit terluar, sehingga memerlukan 4 elektron agar susunan elektronnya stabil. Oleh karena itu, atom karbon mampu membentuk empat buah ikatan kovalen dengan atom lain. Kekhasan atom karbon yang tidak dimiliki atom lain adalah kemampuan atom karbon berikatan dengan atom karbon lainnya membentuk rantai karbon. Rantai karbon adalah ikatan antar sesama atom karbon membentuk rantai. Rantai karbon tersebut dapat merupakan rantai terbuka (lurus atau bercabang) dan tertutup (melingkar). Ikatan antar atom karbon dalam rantai dapat berupa ikatan tunggal, ikatan rangkap dua (ganda) maupun ikatan rangkap tiga.

Ikatan tunggal

Rantai terbuka lurus rantai terbuka bercabang

ç ç ç ç ç ç ç ç ç

– C – C – C – C – C – – C – C – C – C –

ç ç ç ç ç ç ç ç ç

– C –

ç

Rantai tertutup Rantai tertutup bercabang

ç ç ç ç ç ç

– C – C – – C – C – C – C –

ç ç ç ç ç ç

– C – C – – C – C –

ç ç ç ç

Ikatan Rangkap

ç ç ç ç ç

– C = C – C – C – C – – C – C = C – C –

ç ç ç ç ç ç ç ç ç

– C –

ç

ç ç ç ç ç

– C – C º C – C – C – – C – C – C º C –

ç ç ç ç ç

– C –

ç

Berdasarkan jumlah atom C lain yang terikat oleh suatu atom C, atom C dalam rantai karbon dapat dibedakan menjadi:

1. Atom C primer, yaitu atom C yang hanya mengikat satu atom C lain

2. Atom C sekunder, yaitu atom C yang mengikat 2 atom C lain

3. Atom C tersier, adalah atom C yang mengikat 3 atom C lain dan

4. Atom C kwaterner, adalah atom C yang mengikat 4 atom C lain.

Karbon terdapat di alam ada yang bebas dan ada pula yang berikatan dengan unsur lain. Dari yang bebas ada tiga bentuk alotropi yang diketahui, yaitu dua buah berbentuk kristal (intan dan grafit) dan sebuah lagi amorf yang merupakan berbagai macam arang misalnya arang kayu, arang tulang, dan batu bara. Intan terdiri atas atom-atom karbon yang terikat secara kovalen pada sejumlah atom karbon lain, demikian pula grafit. Intan mempunyai struktur kristal yang sangat kokoh dan sukar dirusak (kekerasan kristal paling besar). Oleh karena itu, intan dipakai sebagai pemotong kaca dan sebagai mata bor (untuk mengebor batu-batuan). Grafit rapuh, dapat menghantar listrik dan banyak digunakan untuk elektrode. Bentuk kristal intan dan grafit seperti gambar di bawah ini.

Struktur intan Struktur grafit

C. ALKANA, ALKENA DAN ALKUNA

Senyawa karbon yang terdiri dari unsur karbon dan hidrogen saja dinamakan senyawa hidrokarbon. Sumber utama senyawa hidrokarbon adalah minyak bumi. Dengan penyulingan bertingkat, minyak bumi dapat menghasilkan hidrokarbon suku rendah sampai hidrokarbon suku tinggi.

Senyawa hidrokarbon yang sudah tidak dapat bereaksi dengan hidrogen lagi disebut hidrokarbon jenuh, sedangkan senyawa hidrokarbon yang masih dapat bereaksi dengan hidrogen disebut hidrokarbon tidak jenuh. Mengapa demikian? Alkana merupakan hidrokarbon jenuh, ikatan yang ada pada rantai C-nya adalah ikatan tunggal. Alkena dan alkuna merupakan hidrokarbon tidak jenuh, pada rantai C-nya terdapat ikatan rangkap 2 atau ikatan rangkap 3.

1. ALKANA

Alkana merupakan senyawa hidrokarbon jenuh, artinya senyawa ini terdiri atas atom-atom C dan H serta tidak dapat mengikat hidrogen lagi (jenuh). Alkana biasanya disebut sebagai hidrokarbon parafin (berasal dari kata Latin parum afinis), yang artinya daya gabung kecil.

Nama alkana penting, karena merupakan dasar nama dari senyawa karbon lainnya. Alkana yang paling sederhana adalah metana (CH₄) yang berupa gas tidak berwarna. Sumber utama metana adalah gas alam. Semua alkana dapat diperoleh dengan cara destilasi bertingkat minyak bumi.

Rumus struktur metana

H

ç

H – C – H

ç

H

Rumus dalam bidang datar rumus dalam ruang

(dua dimensi) (tiga dimensi)

Anggota alkana yang lain dapat dianggap sebagai turunan metana, dengan mengganti satu atom (pada metana) dengan gugus CH₃

Kegiatan :

1. Dengan menggunakan molymod rangkailah rumus struktur dari anggota deret alkana yang mempunyai jumlah atom C = 2 sampai dengan C = 6

2. Berapa jumlah atom H yang terikat dari masing-masing molekul yang anda peroleh?

3. Tuliskan hasil pengamatanmu dalam tabel.

Jumlah Atom		Rumus Struktur	Rumus Molekul	Mr
C	H
1	4	H ç H – C – H ç H	CH4	16
2
3
Jumlah Atom		Rumus Struktur	Rumus Molekul	Mr
C	H
4
5
6

Pertanyaan:

1. Berdasarkan data diatas, berapa jumlah atom H yang terdapat dalam senyawa alkana yang mempunyai:

a. 7 atom C : ……………………………………………………………………

b. 8 atom C : ……………………………………………………………………

c. 9 atom C : ……………………………………………………………………

d. 10 atom C : ……………………………………………………………………

2. Bagaimana rumus umum dari deret homolog alkana kalau n menunjukkan jumlah atom C? Terangkan jawaban anda!

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

3. Apa perbedaan antara molekul alkana yang satu dengan anggota yang lainnya?

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

Untuk lebih memahami beberapa sifat fisis dari alkana perhatikan tabel sifat fisis alkana dibawah ini.

NO	Rumus Molekul Alkana	Nama Alkana	Mr	Titik didih (K)	Titik leleh (K)	Massa jenis (g cm-3)
1	CH4	metana	16	91,1	109,1	-
2	CH3-CH3	etana	30	83,4	184,5	-
3	CH3-CH2­-CH3	propana	44	89,8	231,0	0,493
4	CH3-(CH2)2-CH3	n-butana	58	134,7	272,6	0,573
5	CH3-CH2-(CH3)2	isobutana	58	113,7	261,4	0,557
6	CH3-(CH2)3-CH3	n-pentana	72	143,1	309,3	0,621
7	CH3-(CH2)4-CH3	n-heksana	86	178,1	342,1	0,655
8	CH3-(CH2)5-CH3	n-heptana	100	182,5	371,5	0,680
9	CH3-(CH2)6-CH3	n-oktana	114	216,3	398,8	0,698
10	CH3-(CH2)7-CH3	n-nonana	128	222,1	423,9	0,714
11	CH3-(CH2)8-CH3	n-dekana	142	243,4	447,2	0,726

Pertanyaan

1. Hubungan apakah yang anda lihat antara panjang rantai karbon dan sifat fisis dari deret homolog alkana?

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

2. Dengan memperhatikan data pada n-butana (rantai lurus) dan isobutana (rantai bercabang), bagaimana pengaruh adanya gugus cabang dengan titih didih dan titik leleh senyawa tersebut?

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

3. Kelompokkan senyawa alkana di atas berdasarkan fasanya pada suhu kamar!

Gas : ……………………………………………………………………………..

Cair : ……………………………………………………………………………..

Padat : ……………………………………………………………………………..

Tatanama dan Keisomeran alkana

Isomer alkana

Pada senyawa metana, etana dan propana, kita hanya dapat menemukan satu rumus struktur. Akan tetapi mulai senyawa alkana dengan 4 atom C keatas kemungkinan rumus strukturnya akan semakin banyak. Sebagai contoh pada C₄H₁₀ dapat diperoleh 2 rumus struktur yaitu:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₃ dan CH₃ – CH – CH₃

n-butana ç (isobutana)

CH₃

Senyawa –senyawa yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi mempunyai rumus struktur berbeda disebut isomer. Isomer-isomer merupakan zat yang berlainan hal ini dibuktikan oleh perbedaan sifat senyawa-senyawa tersebut, baik sifat fisis maupun sifat kimianya. Perhatikan perbedaan sifat fisis senyawa-senyawa C₅H₁₂ dan C₆H₁₂ dalam tabel berikut:

Rumus alkana	Rumus struktur	Titik didih (oC)
C5H12	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH2 – CH – CH3 ç CH3 CH3 ç CH3 – C – CH3 ç CH3	36 28 9,5
C6H14	CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH – CH3 ç CH3 CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH3 ç CH3 CH3 – CH – CH – CH3 ç ç CH3 CH3 CH3 ç CH3 – C – CH2 – CH3 ç CH3	68 63 60 58 50

Pertanyaan:

1. Dengan memperhatikan tabel di atas bagaimana hubungan antara titik didih suztu zat dengan:

a. panjang rantai atom karbon : …………………………………………………….

b. jumlah cabang dalam senyawa : …………………………………………………….

2. Dengan menggunakan molymod carilah isomer C₇H₁₆

a. …………………………………… f. …………………………………………

b. …………………………………… g. …………………………………………

c. …………………………………… h. …………………………………………

d. …………………………………… i. …………………………………………

e. ……………………………………

Dari senyawa-senyawa tersebut, senyawa mana yang mempunyai

- titik didih terendah dari kelompoknya ………………………………………………..

- titik didih tertinggi dari kelompoknya ………………………………………………..

Tata nama senyawa alkana

Dengan memperhatikan kenyataan bahwa banyak senyawa-senyawa alkana mempunyai rumus molekul sama, tetapi rumus strukturnya berbeda, maka nama senyawa alkana harus diturunkan dari rumus strukturnya sesuai dengan aturan IUPAC (International Union of Pure Applied Chemistry). Langkah-langkah pemberian nama tersebut adalah

1. Tentukan rantai karbon terpanjang dan digunakan sebagai rantai utama. Nama rantai utama sesuai dengan bilangan yunani dan diberi akhiran –ana (nama rantai utama diletakkan paling akhir)

2. Gugus-gugus cabang disebut sebagai gugus alkil biasa diberi tanda – R (dari kata radikal) dan mempunyai rumus umum C_nH_2n+1. Beberapa gugus alkil yang sering dijumpai adalah:

- CH₃ metil - CH₂ – CH₂ –CH₂ – CH₃ n-butil

- CH₂ – CH₃ etil - CH₂ – CH – CH₃ iso butil

ç

- CH₂ – CH₂ – CH₃ n propil CH₃

- CH – CH₃ isopropil CH – CH₂ – CH₃ sekunder butil

ç ç

CH₃ CH₃

CH₃

ç

CH₃ – C – neo butil (tersier butil)

ç

CH₃

Nama alkil diletakkan dimuka nama rantai utama

3. Untuk menyatakan kedudukan cabang pada rantai utama, berilah nomor urut pada atom C rantai utama sedemikian rupa, sehingga atom C pengikat cabang mendapat nomor urut terkecil

4. Jika jumlah cabang yang sama dalam satu senyawa lebih dari satu diberi awalan di (2), tri (3), tetra (4) dan seterusnya

5. Jika dalam satu senyawa terdapat lebih dari satu jenis cabang, maka urutan penyebutan cabang sesuai dengan urutan alfabet huruf pertamanya, butil disebut sebelum etil dan etil disebut sebelum metil.

Contoh :

CH₃ – CH₂ – CH – CH₃ CH₃ – CH – CH – CH₂ – CH₃

ç ç ç

CH₃ CH₃ CH₂ – CH₃

2-metil butana 3-etil, 2-metil pentana

Kegiatan

1. Tuliskan rumus struktur yang mugkin dari C₇H₁₆ dan beri namanya

a. …………………………………… h. …………………………………………

b. …………………………………… i. …………………………………………

c. …………………………………… j. …………………………………………

d. …………………………………… k. …………………………………………

e. …………………………………… l. …………………………………………

f. …………………………………… m. …………………………………………

g. …………………………………… n …………………………………………

2. Tuliskan rumus struktur senyawa-senyawa berikut

a. 2,3,4-trimetil pentana f. 2 - metil pentana

…………………………………… …………………………………………

b. 4-etil, 2 metil heksana g. 3-etil pentana

…………………………………… …………………………………………

c. 2,3-dimetil pentana h. 3-etil, 2,3,4 trimetil pentana

…………………………………… …………………………………………

d. 2,3,4-trimetil heptana i. 3-etil, 2,4,5 trimetil heptana

…………………………………… …………………………………………

e. 3-etil 5-metil heptana j. 3-etil, 2,5 dimetil heksana

…………………………………… …………………………………………

3. Diantara senyawa-senyawa (kegiatan nomor 2), adakah penamaan senyawa yang tsalah (tidak sesuai aturan IUPAC) dan bagaimana seharusnya

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

4. Diantara senyawa-senyawa (kegiatan nomor 2), sebutkan senyawa yang merupakan isomerdari :

a. n-heksana : ………………………………………………………………………..

b. n-heptana : ………………………………………………………………………..

c. n-oktana : ………………………………………………………………………..

d. n-nonana : ………………………………………………………………………..

e. n-dekana : ………………………………………………………………………..

Sifat-sifat Kimia Alkana

Alkana tergolong zat yang sukar bereaksi sehingga juga disebut parafin yang berarti afinitas kecil. Reaksi terpenting dari alkana ialah pembakaran, subtitusi, dan pengretakan (cracking).

a. Pembakaran : Pada pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon, atom C terbakar menjadi gas CO₂, sedangkan atom H menjadi H₂O. Pembakaran tak sempurna menghasilkan gas CO dan H₂O.

Contoh :

Reaksi pembakaran gas butana (penyusun utama LPG)

C₄H₈(g) + O₂(g) ® 4 CO₂(g) + H₂O(g)

b. Subtitusi atau pergantian : Dalam hal ini satu atau beberapa atom H dari alkana digantikan oleh atom atau gugus atom lain. Reaksi yang utama adalah reaksi klorinasi alkana dengan bantuan sinar ultra violet (sinar matahari)

H H

ç ç

H – C – H + Cl₂ ® H – C – Cl + HCl

ç ç

H H

c. Pengretakan atau Cracking : Bila alkana dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi tanpa oksigen akan terjadi pemutusan rantai atau pembentukan senyawa-senyawa yang tidak jenuh.

C₁₄H₃₀ ® C₇H₁₆ + C₇H₁₄

Tetradekana heptana heptena

4. ALKENA

Alkena merupakan hidrokarbon yang mengandung ikatan rangkap dua pada rantai atom C-nya. ( - C = C - ). Senyawa alkena mengandung jumlah atom H yang lebih sedikit dari pada jumlah atom H pada alkana. Sehingga senyawa alkena disebut senyawa tidak jenuh atau senyawa olefin. (istilah olefin berasal dari kata latin olein = minyak, ficare = memben- tuk). Istilah olefin berasal dari kenyataan, bahwa anggota pertama dari deret alkena yaitu C₂H₄ (etena) bereaksi dengan klor menghasilkan etilen klorida yang berwujud seperti minyak.

Contoh alkena:

CH₂ = CH₂ CH₃ – CH = CH₂ CH₃ – CH₂ – CH = CH₂

Etena propena 1-butena

Tatanama Alkena

Pemberian nama alkena menurut sistem IUPAC sama dengan pada alkana. Nama-nama alkena dianggap sebagai turunan dari alkana. Oleh karena itu, nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sama jumlah atom C-nya dengan mengganti akhiran ana dengan ena. Beberapa aturan untuk memberi nama alkena adalah sebagai berikut:

1. Rantai utama dipilih rantai karbon terpanjang yang mengandung ikatan rangkap.

2. Atom-atom karbon pada rantai utama diberi nomor urut sedemikian rupa, sehingga atom karbon yang berikatan rangkap mendapat nomor urut yang kecil.

3. Rantai utama diberi akhiran ena

4. Untuk menunjukkan letak ikatan rangkap nama rantai utama didahului oleh nomor urut atom karbon yang berikatan rangkap.

5. Senyawa karbon yang mempunyai lebih dari satu ikatan rangkap, misalnya senyawa yang mengandung 2 ikatan rangkap disebut diena, dan yang mengandung 3 ikatan rangkap disebut triena.

Kegiatan:

1. Berilah nama senyawa-senyawa alkena berikut:

a. CH₃ – CH – CH = CH₂ d. CH₂ = C – CH₂ – C – CH₂

ç ç ç

CH₃ CH₃ CH₂ = CH₃

b. CH₃ – C = CH – CH₃ e. CH₃ – CH – CH₂ – C = CH₂

ç ç ç

CH₃ CH₃ CH₂ – CH₃

c. CH₂ – C – CH₂ – CH₃ f. CH₂ = C – CH₂ – C – CH₃

ç ç çç

CH₂ = CH₃ CH₂ – CH₃ CH – CH₃

2. Tuliskan rumus struktur dari senyawa – senyawa dibawah ini

a. 2-etil 1butena d. 2-etil 2-butena

b. 2-etil, 3,4-dimetil 1-pentena e. 2,3,4 trimetil 1-pentena

c. 3 metil, 1-pentena f. 4-etil, 1-pentena

3. Diantara senyawa-senyawa diatas (kegiatan nomor 2) adakah penamaan senyawa yang salah dan bagaimana seharusnya.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

Isomeri pada alkena

Isomeri yang terjadi pada senyawa alkena dapat merupakan isomer struktur (yang diakibatkan oleh perbedaan panjang rantai, gugus fungsi dan letak ikatan rangkap dan cabang).

Kegiatan :

1. Dengan menggunakan molymod tentukan rumus struktur yang mungkin dari senyawa C₄H_8, dan beri nama senyawa-senyawa yang anda peroleh

a. ………………………………….. c. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

b. ………………………………….. d. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

2. Dengan cara yang sama cari isomer-isomer dari C₆H₁₂

a. ………………………………….. e. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

b. ………………………………….. f. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

c. ………………………………….. g. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

d. ………………………………….. h. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

Disamping terjadi isomer struktur pada senyawa alkena juga dapat terjadi isomer geometri (isomer Cis-Trans), akibat dari sifat ikatan rangkap dua. Isomer geometri dapat terjadi akibat penataan atom-atom dalam ruang yang berbeda. Untuk lebih memahami isomer geometrik lakukanlah kegiatan berikut:

Kegiatan

1. Buatlah model molekul etana dan etena, Tulislah rumus strukturnya

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

2. Perhatikan kedua model itu, struktur manakah yang kedua atom C-nya dapat berputar secara bebas? Ramalkan akibat yang ditimbulkan oleh perbedaan ini.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

3. Subtitusikan dua atom hidrogen dari masing-masing model dengan dua atom klor. Tuliskan rumus struktur dari model-model molekul yang diperoleh.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

4. Dari hasil subtitusi ternyata peristiwa pada nomor (2) memberikan akibat pada perbedaan jumlah model yang terbentuk. Terangkan perbedaan ini.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

5. Hasil subtitusi etena, terjadi dua model molekul yang merupakan “isomer geometri”. Jelaskan apa yang dimaksud dengan jenis isomer ini.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

6. Berikan nama-nama senyawa yang anda temukan pada nomor 3.

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

7. Kesimpulan

……………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………..

Persyaratan isomer geometrik pada alkena ialah

a. Tiap atom karbon yang berikatan rangkap mengikat dua gugus yang berlainan, misalnya H dan Cl atau CH₃ dan Cl

b. Minimal ada sepasang gugus yang terikat pada atom C berikatan rangkap

Contoh:

Isomer Geometrik

CH₃ CH₂ – CH₃ CH₃ H

\ / \ /

C = C C = C

/ \ / \

H H H CH₂ – CH₃

Sifat-sifat dan kegunaan alkena

1). Sifat Fisis

Titik leleh dan titik didih alkena hampir sama dengan alkana yang sesuai. Pada suhu kamar suku-suku rendah berwujud gas, suku-suku sedang berwujud cair, sedangkan suku-suku tinggi berwujud padat.

Nama	Rumus Struktur	Mr	Massa Jenis	Titik leleh (oC)	Titik didih (oC)
etena	CH2 = CH2	28		- 169	- 104
Propena	CH2=CH – CH3	42		- 185	- 48
1-butena	CH2=CH – CH2 – CH3	56		- 185	- 6
1-pentena	CH2=CH – (CH2)2 – CH3	70	0,643	- 165	30
1-heksena	CH2=CH – (CH2)3 – CH3	84	0,675	- 140	63
1-heptena	CH2=CH – (CH2)4 – CH3	98	0,698	- 119	93
1-oktena	CH2=CH – (CH2)5 – CH3	112	0,716	- 102	122
1-nonena	CH2=CH – (CH2)6 – CH3	126	0,731		146
1-dekena	CH2=CH – (CH2)7 – CH3	140	0,743		171

2). Reaksi-reaksi alkena

Alkena jauh lebih reaktif dibandingkan alkana. Hal ini disebabkan adanya ikatan rangkap – C = C – . Reaksi alkena terutama terjadi pada ikatan rangkap itu.

a). Adisi ( pengikatan molekul sederhana oleh ikatan rangkap = penjenuhan)

Reaksi terpenting dari alkena dan semua senyawa lain yang tidak jenuh ialah reaksi adisi. Pada adisi ikatan rangkap dijenuhkan.

Contoh :

a. Adisi hidrogen pada etena menghasilkan etana

CH₂=CH₂ + H₂ ^Pt/Ni CH₃ – CH₃

(Pt atau Ni berfungsi sebagai katalisator, yaitu zat yang dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi, namun zat itu pada akhir reaksi dapat diperoleh kembali).

b. Adisi halogen pada alkena menghasilkan dihalo alkana

C_nH_2n + X₂ ^Pt/Ni CH₂X – CH₂X

CH₂=CH₂ + Cl₂ ^Pt/Ni CH₂ – CH₂

Etena ç ç 1,2-dikloro etana

Cl Cl

c. Adisi HX pada alkena menghasilkan monohalo alkana

CH₃ – CH₂ = CH₂ + H₂ ^Pt/Ni CH₃ – CH – CH₃

propena ç 2-kloro propena

Cl

b). Reaksi pembakaran

Seperti alkana, alkena juga mudah terbakar. Pembakaran alkena dan senyawa lain yang tidak jenuh, menghasilkan banyak jelaga. Jelaga ini adalah atom-atom karbon yang tidak terbakar. Sebagian atom karbon tidak terbakar karena alkena mengandung kadar karbon yang tinggi sehingga memerlukan banyak oksigen. Akan tetapi, karena oksigen dari udara tidak cukup, maka sebagian atom karbon tidak terbakar. Pembakaran sempurna alkena menghasilkan gas CO₂ dan uap air.

C₂H₄ + O₂ ® 2 CO₂ + 2 H₂O

5. ALKUNA

Alkuna merupakan deret senyawa hidrokarbon tidak jenuh yang dalam tiap molekul- nya mengandung satu ikatan rangkap tiga diantara dua atom C yang berurtan. Untuk membentuk ikatan rangkap tiga atau 3 kovalen diperlukan 6 elektron, sehingga tinggal satu elektron pada tiap-tiap atom C tersisa untuk mengikat atom H atau mengikat C lain dalam rantai. Jumlah atom H yang dapat diikat berkurang 4 dari alkana sederajat, maka rumus umumnya menjadi C_nH_2n+2 – 4H = C_nH_2n-2.

Seperti halnya alkena, alkuna juga mempunyai suku pertama dengan harga n = 2, sehingga rumus molekulnya C₂H₂, sedang rumus strukturnya H – C º C – H . Senyawa alkuna tersebut mempunyai nama etuna atau dengan nama lazim asetelin, gas karbid (dihasilkan dari reaksi karbid atau kalsium karbida dengan air) dan banyak digunakan untuk merangsang timbulnya bunga, mempercepat masaknya buah dan sebagai sumber energi pada pengelasan.

CaC₂(s) + 2 H₂O(l) ® C₂H₂(g) + Ca(OH)₂(aq)

Tatanama alkuna sama dengan alkana atau alkena, bagian pertama menunjuk pada jumlah sedang bagian kedua adalah akhiran una, tetapi suku pertamanya juga mempunyai n = 2 seperti alkena. Etuna merupakan suku alkuna satu-satunya yang dapat dibuat. Suku –suku alkuna lain sering diberi nama atau dianggap sebagai turunan etuna, jadi propuna disebut metil asetilena.

Pada alkuna hanya terjadi isomer struktur dan peristiwa isomer mulai terdapat pada alkuna suku ketiga (C₄H₆)

CH₃ – CH₂ – C º CH CH₃ – C º C – CH₃

1-butuna 2-butuna

Kegiatan

1. Tuliskan rumus struktur yang mungkin dari senyawa C₆H₁₀ serta tuliskan nama senyawa tersebut

a. ………………………………….. c. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

c. …………………………………..

…………………………………..

2. Dengan cara yang sama untuk senyawa C₇H₁₂.

a. ………………………………….. d. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

b. ………………………………….. e. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

c. ………………………………….. f. …………………………………………

………………………………….. …………………………………………

RANGKUMAN

1. Semua organisme hidup mengandung senyawa karbon, sehingga timbul istilah senyawa organik bagi senyawa yang berasal dari makluk hidup

2. Senyawa karbon yang paling sederhana adalah hidrokarbon, adalah senyawa yang hanya terdiri dari dua jenis atom yaitu C dan H.

3. Atom karbon mempunyai kecenderungan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom lain maupun sesama atom karbon itu sendiri.

4. Ikatan kovalen sesama atom karbon dapat membentuk rantai panjang. Rantai itu dapat lurus, bercabang, atau melingkar.

5. Ikatan kovalen antar C dapat berupa ikatan kovalen tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga.

6. Deret homolog ialah deret dari suatu golongan senyawa dengan rumus umum sama, yang tiap sukunya berselisih dengan 1 unit yang sama dan sifat fisiknya berubah secara teratur.

7. Isomer adalah suatu keadaan dimana suatu senyawa mempunyai rumus molekul sama, tetapi strukturnya berbeda.

8. Dengan terbentuknya rantai karbon, peristiwa isomer dan adanya deret homolog itu, menyebabkan jumlah senyawa karbon banyak sekali

9. Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya

10. Kegunaan hidrokarbon selain dipakai sebagai bahan bakar juga sebagai bahan dasar industri petrokimia seperti pupuk, insektisida, plastik, obat-obatan dan serat sintesis

Soal Latihan:

1. Mengapa jumlah senyawa karbon yang hanya terdiri dari beberapa unsur saja dapat banyak?

2. Jelaskan keistimewaan atom karbon yang tidak dimiliki oleh atom lain!

3. Tuliskan perbedaan antara senyawa organik dan senyawa anorganik!

4. Apakah senyawa hidrokarbon itu dan berikan 3 contohnya

5. Selain unsur karbon, unsur-unsur apa saja yang mungkin terdapat dalam senyawa karbon?

6. Berapa jumlah atom C primer, C sekunder, C tersier, dan C kwaterner dalam senyawa dengan rumus struktur berikut:

1. CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂– CH₂ – CH₃
2. CH₃ – CH – CH₂ – CH₃

ç

CH₃

CH₃

ç

3. CH₃ – C – CH – CH₃

ç ç

CH₃ CH₃

7. Apakah yang dimaksud dengan deret sepancaran (deret homolog) dari alkana? Jelaskan!

8. Apakah yang dimaksud dengan hidrokarbon jenuh dan hidrokarbon tidak jenuh? Jelaskan dengan memberikan contoh!

9. Tunjukkan hubungan antara titik didih dengan jumlah atom C dari deret homolog alkana!

10. Dengan suatu contoh jelaskan bagaimana pengaruh percabangan rantai karbon terhadap titik didih?

11. Dengan suatu contoh terangkan apa yang dimaksud dengan isomer posisi dan isomer rantai!

12. Tuliskan semua isomer dari masing-masing senyawa dibawah ini dan berilah nama isomer-isomer tersebut!

a. C₆H₁₄ b. C₆H₁₂ c. C₆H₁₀

13. Tuliskan rumus struktur dari senyawa-senyawa dibawah ini:

1. 3-etil, 2,4-dimetil pentana
2. 2,3,3-trimetil pentana
3. 2-etil, 3,4-dimetil 1-pentena
4. 2-isopropil 1-pentena
5. 2,2,5-trimetil heksana

14. Tuliskan nama senyawa-senyawa karbon di bawah ini:

1. CH₃ – CH – CH₂ – CH – CH₃ h. CH₃ – CH – CH₂ – CH₃

ç ç ç

CH₃ CH₂ – CH₃ CH₂ – CH₃

2. CH₂ – CH_2­ – CH – CH₂ – CH₃ i. CH₃ – CH – CH – CH₂ – C = CH₂

ç ç ç ç ç

CH₂ CH₂ – CH₃ CH₃ CH₃ CH₂

ç ç

CH₃ CH₃

3. CH₂ – CH_2­ – CH – CH₂ – CH₃ j. CH₃ – CH – C – CH₂ – C = CH₂

ç ç ç çç ç

CH₂ CH₂ – CH₃ CH₃ CH₃ CH₂

ç ç

CH₃ CH₃

CH₃ CH₃ CH₃

ç ç ç

4. CH₂ – CH_­ – CH – CH – CH₃ k. CH₃ – C = CH – CH₂ – C – CH₃

ç ç ç ç çç

CH₂ CH = CH₂ CH₃ CH₃ CH

ç ç

CH₃ CH₃

5. CH₂ = C _­ – CH₂ – CH – CH₃ l. CH₃ – C = C – CH₂ – C = CH₂

ç ç ç ç ç

CH₂ CH₂ – CH₃ CH₃ CH₃ CH₂

ç ç

CH₃ CH₃

CH₃ CH₃

ç ç

6. CH – CH_2­ – CH – CH = CH₂ m. CH₃ – CH – CH – CH₂ – CH – CH₃

ç ç ç ç ç ç

CH CH₃ CH₂ – CH₃ CH₃ CH₃ CH

çç çç

CH₂ CH₂

CH₃

ç

7. CH₂ – CH_2­ – C – CH₂ – CH₃ n. CH₃ – C = C – CH₂ – C = CH₂

ç ç ç ç ç

CH₂ C – CH₃ CH₃ CH₃ CH₂

ç çç ç

CH₃ CH₂ CH₃

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat