Senin, 03 Agustus 2020

HIDROKARBON DAN ALKANA

       بِسْمِ اللّٰهِ الرَّحْمٰنِ الرَّحِيْمِ


        A.   Definisi Hidrokarbon
             Hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur karbon (C) dan hidrogen (H). (model atom karbon dan hidrogen ditampilkan)
Salah satu contoh senyawa hidrokarbon yang sederhana adalah metana, dengan rumus struktur CH4. (model struktur senyawa metana)
              Dalam kimia karbon adalah penting bagi kita untuk dapat menuliskan rumus molekul dan rumus struktur. Rumus molekul menyatakan jumlah atom setiap unsur yang ada dalam suatu molekul. Sedangkan rumus struktur menggambarkan bagaimana atom-atom itu terikat satu sama lain. (tampilkan sebagai contoh rumus molekul CH4 dan rumus struktur CH4).
 B.   Kekhasan Atom Karbon
Atom karbon mempunyai nomor atom 6
Konfigurasi  6C -12 : 1s2 2s2 2p2 ,  maka electron valensinya adalah 4
Gambar ikatan pada atom karbon
                                         
                                         I
                                   -    C   - 
                                         I

Jadi cirikhas atom karbon selalu mempunyai 4 ikatan kovalen dan dapat membentuk rantai karbon yang sangat panjang.

      C.    Jenis-Jenis ikatan pada atom karbon(C)
             1. Atom C primer ; yaitu atom C yang mengikat satu atom C yang lain
             2.     Atom C sekunder; yaitu atom C yang mengikat dua atom C yang lain
             3.     Atom C tersier ; yaitu atom C yang mengikat tiga atom C yang lai
             4.     Atom C Kuartener; yaitu atom C yang mengikat empat atom C yang lain
   


D. Alkana

          Alkana merupakan senyawa hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan karbonnya merupakan ikatan tunggal. Senyawa alkana merupakan rantai karbon yang paling sederhana.. Senyawa paling sederhana dari alkana yaitu metana. Metana hanya memiliki satu atom karbon yang mengikat empat atom H. Senyawa alkana mempunyai rumus :
         Rumus Umum Alkana      :CnH2n + 2
Tabel 1. Deret homogon dari rumus struktur, rumus molekul, dan tata nama senyawa alkana [1]
Jumlah Karbon
Rumus Molekul
Struktur
Nama
1
CH4
CH4
Metana
2
C2H6
CH3 – CH3
Etana
3
C3H8
CH3 – CH2 – CH3
Propana
4
C4H10
CH3 – (CH2)2 – CH3
Butana
5
C5H12
CH3 – (CH2)3 – CH3
Pentana
6
C6H14
CH3 – (CH2)4 – CH3
Heksana
7
C7H16
CH3 – (CH2)5 – CH3
Heptana
8
C8H18
CH3 – (CH2)6 – CH3
Oktana
9
C9H20
CH3 – (CH2)7 – CH3
Nonana
10
C10H22
CH3 – (CH2)8 – CH3
Dekana

Berdasarkan tabel di atas dapat dilihat bahwa perbedaan kesepuluh senyawa di atas terletak pada jumlah  (–CH2–). Senyawa dengan kondisi demikian disebut homolog. Susunan senyawa yang dibuat sedemikian rupa sehingga perbedaan dengan tetangga dekatnya hanya pada jumlah metilena disebut deret homolog.


E. Gugus Alkil
              Gugus alkil adalah alkana yang telah kehilangan satu atom H. Gugus alkil ini dapat dituliskan dengan menggunakan rumus:
CnH2n + 1
Dengan menggantikan satu atom H, maka namanya juga akan berubah dari metana menjadi metil. Berikut ini beberapa gugus alkil yang biasa digunakan.

Rumus
Nama Alkil
CH3 –
Metil
C2H5 –
Etil
C3H7 –
Propil
C4H9 –
Butil
Gugus metil dan gugus etil masing-masing hanya sejenis, yait


Aturan tata nama alkana
Berdasarkan aturan IUPAC (Internasional Union of Pure and Applied Chemistry)
1.     Rantai tidak bercabang (lurus)
Jika rantai karbon terdiri dari 4 atom karbon atau lebih, maka nama alkana diberi alawal n- (normal)
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 = n-pentana

     2.  Jika rantai karbon bercabang, maka:
a.  Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain. Rantai induk diberi nama alkana.

rantai induk terdiri dari 6 atom C, sehingga diberi nama heksana
b. atom C yang tidak terletak pada rantai induk/terpanjang sebagai  nama gugus alkil

c.  Penomoran. Berilan nomor pada rantai induk dari ujung terdekat cabang. Sehingga atom C yang mengikat gugus alkil mempunyai nomor terendah.
Jika nomor dari bawah, maka cabang ada di nomor 3. tetapi jika dari kanan, maka cabang ada di nomor 4. Sehingga dipilih penomoran dari ujung bawah. Urutan penulisan nama. Urutan penulisan nama untuk alkana bercabang:
Nomor cabang-nama cabang nama rantai induk:
Nama untuk struktur di atas adalah: 3-metilheksana

d.  jika terdapat lebih dari satu alkil sejenis, maka tulis nonor-nonor cabang dari alkil sejenis dan beri awalan alkil dengan di, tri, tetra, penta dan seterusnya sesuai dengan jumlah alkil sejenis.

e. Jika terdapat dua atau lebih jenis alkil, maka nama-mana alkil disusun menurut abjad.

f. Gugus alkil dengan jumlah atom C lebih banyak diberi nomor yang lebih kecil.

Dari kiri, nomor 3 terdapat cabang etil
Dari kanan, nomor 3 terdapat cabang metil.
Sehingga yang dipilih adalah penomoran dari kiri: 3-etil-4metilpentana.

 SOAL LATIHAN

















F.    ISOMERI ALKANA
       Isomeri alkana adalah di mana senyawa-senyawa karbon mempunyai rumus molekul sama, tetapi strukturnya berbeda dan penamaannya juga berbeda. Senyawa yang berisomeri disebut isomer.

Contoh : C4H10

G.  SIFAT ALKANA
A. sifat alkana
      sifat alkana di bagi menjadi dua yaitu secara fisika dan kimia.
1. Fisika
      a. Pada suhu kamar C1 - C4 verwujud gas, C5 - C14 berwujud cair, Dan C15 dst  
          berwujud padat.
     b. Makin besar masa molekul relatif makin tinggi titik leleh, didih, dan masa jenis. Tetapi 
          makin banya   cabang , makin rendah titik didih.
      c. Sukar larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar misal tetra kloro metanan ( CCL4 )
    
2. kimia
     Dapat mengalami reaksi subtitusi( reaksi penggantian atom atau gugus dengan atom 
     atau gugus yang lain

    Contoh : bereaksi dengan gas klorin .
    Alkana + gas halogen -> halo alkana  + asam Halida
H. Sumber dan Kegunaan
1.     Bahan Bakar, misal elpiji, kerosin, bensin dan solar.
2.     Pelarut,
3.     Pelumas, alkana dengan suhu tinggi ( jumlah atom karbon banyak ) misal C18H38.


I.  MINYAK BUMI
                Minyak Bumi merupakan bahan bakar yang dihasilkan oleh alam dari fosil-fosil yang terpendam berjuta-juta tahun. Fosil adalah sisa tulang-belulang binatang atau sisa tumbuhan zaman purba yang telah membatu dan tertanam di bawah lapisan tanah. Minyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung sulfur, oksigen, dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam.
5.     Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah adalah alkana (parafin), sikloalkana (napten), dan aromatik. Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber minyak bumi.Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit. Untuk memisahkan fraksi-fraksi dalam minyak bumi dapat dilakukan dengan cara distilasi bertingkat. Setelah melalui distilasi bertingkat minyak bumi akan terpisah menjadi gas, bensin, kerosin, solar dan lain-lain. Hasil distilasi tersebut digunakan untuk menggerakan berbagai mesin, seperti: mobil, pesawat, mesin diesel dan lain-lain, untuk keperluan industri, aspal dan sebagainya.
6.     PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI
7.     Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan  yang mati sekitar 150 juta tahun yang silam . Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar lautan, kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anerob menguraikan sisa-sisa jasad renik itu dan mengubahnya menjadi minyak dan gas.
8.     proses pembentukan minyak bumi dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori bagaikan air dalam batu karang. Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudia terkonsentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap. Walaupun minyak bumi dan gas alam yang terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak dan gas yaang terdapat di daratan. hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, sehingga sebagian lautan menjadi daratan.
9.    

1proses pembentukan minyak bumi
11.  PENGOLAHAN MINYAK BUMI
     a. Minyak bumi biasanya berada 3-4 KM dibawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. suatu contoh anjungan pengeboran minyak lepas pantai dapat dilihat pada gambar berikut :
1

1  b. Minyak mentah berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belun dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50.
1  c.  pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana inyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip. Pada suhu sekitar 400C kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi

1


12.  pemisahan minyak bumi
1    komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Makin ke atas suhu dalam menara fraksionasi semakin rendah. Sehingga , setiap kali komponen dengan titik didih yang lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga kom;ponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas.
1   Tabel fraksi Minyak Bumi
2

21. BENSIN
2   Salah satu bahan terpenting adalah bensin. Dipasaran bensin tersedi dalam berbagai jenis yaitu premium, premix dan pertamax yang mempunyai harga berbeda-beda sesuai dengan mutunya. Mutu bensin ditentukan oleh efektifitas pembakarannya dalam mesin. Bahan bakar yang baik bila didalam mesin tidak menimbulkan ketukan (knocking) atau mempunyai angka oktan/ angka efisien yang tinggi.
     Komposisi Bensin dan Bilangan Oktan Angka okatan atau bilangan oktan adalah bilangan yang menunjukkan perbandingan komposisi antara rantai lururs (n-heptana) dan rantai bercabang (isooktana). Karana komposisi bensin terdiri dari n-heptana dan isooktana, yang mempunyai struktur sebagai berikut; 



Bilangan oktan mempunyai nilai nol (untuk n-heptana) sampai seratus (untuk isooktana). Bensin perdagangan diantaranya premium dengan angka oktan 82 yaitu mengandung 82% iso oktana dan 18 % n-heptana.
Berdasarkan keterangan diatas,
a. Pertamax mempunyai nilai oktan 92, berarti terdiri dari ….% n-heptana dan ….% isooktana
b. Pertamax plus mempunyai bilangan oktan …. Yang terdiri dari 95 % isooktana dan ….% n-heptana.
22. Zat Additif Bensin
Bensin yang merupakan hasil penyulingan minyak bumi mempunyai bilangan oktan yang rendah(< 60), karena sebagian besar terdiri alkana rantai lurus. Bilangan oktan yang rendah dapat ditingkatkan dengan menambahkan zat additive anti ketukan yaitu yang memproses pengubahan alkana rantai lurus menjadi rantai bercabang. Zat anti ketukan yang sudah digunakan diantaranya adalah :
a. Tetra Etil Lead (TEL)
Rumus molekul Pb(C2H5)4 . TEL dilarang penggunaannya karena saat penggunaannya pada pembakaran bensin dapat menghasilkan oksida timah (PbO) yang menempel pada komponen mesin. Agar (PbO) tidak menempel penggunaan TEL (65%) ditambahkan dengan 1,2-dibromo etana dan 1,2-dikloro etana yang mengubah Pb menjadi PbBr2 (mudah menguap) yang keluar dari knalpot. Zat ini dapat mencemari udara dan jika masuk ke dalam tubuh akan mengakibatkan anemia, sakit kepala dan bila dalam kadar tinggi dapat menimbulkan kematian.
b. Ethyl Tertier Butil Ether (ETBE)
Rumus Molekul CH3O(C2H5)3
c. Tertier Amil Metil Eter (TAME)
Rumus molekul CH3 O (CH3) C2H5
d. Metil Tertier Butil Eter (MTBE)
Rumus Molekul CH3O(CH3)3
Additive yang paling banyak digunakan sampai saat ini. Namun penggunaannya juga dibatasi karena beracun dan penyebab kanker. Bensin premix menggunakan campuran MTBE dan TEL.
Gas buangan kendaraan yang mungkin menghasilkan CO, CO2, SO2 dan NOx. Gas COsangat berbahaya kalau terhirup terlalu banyak dapat menyebabkan kematian, sebab mengganggu proses pengikatan oksigen oleh hemoglobin.
2 DAMPAK PEMBAKARAN MINYAK BUMI
2   Pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak bumi dan gas alam) dapat menyebabkan masalah pencemaran lingkunagan, khususnya pencemaran udara. Seperti yang terjadi di kota-kota besar dan padat penduduk. Agar lebih memahami manfaat pemakaian bahan bakar fosil dan dampak yang mungkin terjadi, akan dibahas berbagai pencemaran udara, efek rumah kaca dan hujan asam.;

1. Pencemaran Udara
Penggunaan bahan bakar fosil jika pembakarannya tidak sempurna dapat menimbulkan pencemaran udara yang berupa partikulat atau gas dapat membahayakan kesehatan manusia atau kestabilan bumi. Berikut beberapa pencemaran yang mungkin terjadi :

a. Pengotor dalam bahan bakar
Batubara mengandung sedikit belerang dan saat dibakara akan menghasilkan SO2 dan meninggalkan abu yang mengandung oksida-oksida logam.

b. Bahan Additif
Untuk menaikkan bilangan oktan dalam bensin ditambahkan zat-zat additive yang pembakarannya menghasilkan PbBr2 sebagai pencemar udara karena dapat merusak ginjal, otak dan hati.

c. Karbon dioksida (CO2)
CO2 yang dihasilkan kendaraan bermotor sebenarnya tidak berbahaya bagi manusia, namun peningkatan suhu permukaan bumi (efek rumah kaca) atau pemanasan global yang berpengaruh pada iklim dan pencairan es di kutub

d. Karbon Monoksida (CO)
Pembakaran yang berlangsung tidak sempurna selain menghasilkan CO2 juga menghasilkan CO dan Jelaga. CO beracun dan dapat menimbulkan rasa sakit pada mata, saluran pernafasan dan paru-paru. Jika CO masuk dalam darah melalui pernafasan dapat bereaksi dengan hemoglobin dalam darah membentuk karbosihemoglobin sehingga menghalangi darah membawa oksigen ke seluruh tubuh sehingga tubuh kekurangan oksigen yang dapat menimbulkan kematian yang diawali rasa lemas.

e. Oksida belerang (SO2 dan SO3)
Gas hasil pembakaran bahan bakar fosil khususnya batu bara adalah SO2 dan SO3. Jika SO2 terhisap dalam pernafasan membentuk asam sulfit yang akan merusak jaringan sehingga menimbulkan rasa sakit. Sedangkan jika yang terhisap SO3 akan membentuk asam sulfat yang berbahaya. Jika oksida belerang larut dalam hujan akan menyebabkan hujan asam.

f. Oksida Nitrogen (NO dan NO2)
Dalam silinder bunga api listrik menyebabkan sedikit nitrogen bereaksi dengan oksigen membbentuk NO dan setelah keluar dari knalpot NO bereaksi dengan udara (oksigen) membentuk NO2.
N2 + O2 2NO(g)
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
Sebenarnya NO dan NO2 tidak beracun secara langsung tetapi NO bereaksi dengan bahan pencemar lain menimbulkan asap kabut atau Smog yang dapat menimbulkan iritasi pada mata dan saluran pernafasan. Smog juga mengurangi daya pandang dan tanaman menjadi rumah kayu.

2. Efek Rumah Kaca (Greenhouse Effect)
a. Pengertian
     Cahaya matahari dapat menembus atap kaca dan menghangatkan tanaman atau apa saja yang terdapat dalam rumah kaca. Tanaman atau material apa saja yang mengalami pemanasan tersebut akan memancarkan radiasi infra merah (gelombang panas) yang akan diserap kaca dan meradiasikannya ke dalam rumah kaca dan terjadi peningkatan suhu. Keadaan tersebut merupakan gambaran pengaruh sinar matahari terhadap suhu permukaan bumi. Di atmosfer yang bertindak sebagai kaca aC.°C dan jika tanpa GRK, suhu permukaan bumi diperkirakan mencapai -25°dalah gas rumah kaca (GRK) yang meliputi karbondioksida (CO2), uap air (CO), metana (CH4) dan senyawa golongan CFC. Jadi gas-gas tersebut berfungsi sebagai selimut yang menjaga suhu permukaan bumi rata-rata sekitar 15

b. Gas-Gas Rumah Kaca (GRK)
1) Karbon dioksida (CO2)
    CO2 merupakan gas rumah kaca paling penting karena kelimpahan diatmosfer paling banyak. Akhir-akhir ini kelimpahan CO2 meningkat dengan adanya kemajuan teknologi, pertambahan penduduk dan semakin banyaknya pabrik, kendaraan dan pembakaran utan.
2) Uap air
    Kelimpahan uap air di udara cukup besar, namun keberadaannya tidak terkait langsung dengan aktivitas manusia, sehingga peningkatan atau berkurangnya tidak mengkhawatirkan.
3) Metana
Kelimpahan metana jauh lebih sedikit dibandingkan CO2(g) dan H2O namun mempunyai efek rumah kaca yang lebih kuat daripada CO2 per molekulnya. Keberadaan CH4 merupakan hasil penguraian sisa-sisa tumbuhan.
4) Keluarga CFC
CFC merupakan gas rumah kaca namun keberadaannya dapat merusak lapisan ozon. CFC dihasilkan dari penggunaan lemari es, berbagai alat semprot (deodorant, minyak wangi, hairspray, berbagai pembersih dll)
3. Hujan Asam
Air hujan pada umumnya bersifat asam dengan pH (derajat keasaman) sekitar 5,7. Jika air hujan mempunyai pH kurang dari 5,7 disebut hujan asam.
a. Penyebab hujan asam
Air hujan mencapai pH 5,7 (normal) dikarenakan melarutkan gas CO2 di udara
CO2(g) + H2O (l) H2CO3(aq)
Air hujan yang pH nya kurang dari 5,7 dikarenakan diudara banyak mengandung pollutant : SO2, SO3 dan NO2 dengan reaksi sebagai berikut :
SO2(g) + H2O(l) H2SO3(aq) (asam sulfit)
SO3(g) + H2O(l) H2SO4(aq) (asam sulfat)
2NO2(g) + H2O(l) HNO2(aq) + HNO3(aq)

b. Dampak Hujan Asam
Hujan asam menimbulkan masalah lingkungan terutama tanaman, biota air dan bangunan
1) Kerusakan hutan
Hujan asam dapat melarutkan unsure hara yang penting seperti kallsium dan magnesium sehingga tanah bersifat asam yang tidak baik bagi tumbuhan. Selain itu hujan asam membebaskan ion aluminium yang merupakan racun bagi tanaman dan gas SO2 yang ada bersama hujan asam dapat mematikan daun tumbuhan.
2) Kematian Biota Air
Hujan asam mengakibatkan air sungai dan danau bersifat asam yang akan mematikan ikan dan tumbuhan air.
3) Kerusakan bangunan
4) Hujan asam dapat merusak bangunan. 
           Bahan bangunan seperti batu kapur, marmer dan beton sedikit banyak mengandung CaCO3 yang akan larut dalam asam
CaCO3(s) + 2HNO3(aq) Ca(NO3)2(aq) + H2O(l) + CO2(g)

c. Penanggulangan Hujan Asam
Terjadinya hujan asam dapat ditanggulangi dengan cara :
1) Menetralkan asamnya
Danau yang bersifat asam dapat dinetralkan dengan menambahkan CaCO3 yaitu basa yang relative murah
2) Mengurangi emisi SO2 yang berasal dari pembangkit tenaga dengan batubara. SO2 dapat dikurangi dengan menyerap SO2 sebelum memasuki cerobong asap. Zat yang dapat menyerap SO2 adalah CaCO4 yang dapat digunakan untuk membuat plester tembok/ plamir.
SO2 + CaCO3 CaSO3 + CO2
CaSO3 + ½ O2 CaSO4
3) Mengurangi emisi Oksida Nitrogen
Oksida nitrogen (NO) terutama berasal dari kendaraan bermotor. Hal tersebut dapat dikurangi dengan jalan mengurangi laju kendaraan. Cara lain dilakukan dengan mengubah katalitik pada knalpot kendaraan.

Diposting oleh di