Hidrokarbon
Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur karbon (C) dan unsur 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 (CnH2·n+2).
Tipe-tipe hidrokarbon
Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:
- 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 CnH2n+2.[1] Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.[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 CnH2n.[3] Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum CnH2n-2.[4]
- Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah CnH2n.[2]
- 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).
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 | - | - | – | – |
| 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.
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.
Reaksi
Ada 3 jenis reaksi hidrokarbon, yaitu:
Reaksi substitusi
Reaksi substitusi hanya berlaku untuk hidrokarbon jenuh (karbon berikatan 1 rangkap (alkana)). Pada reaksi di bawah ini, sebuah alkana bereaksi dengan sebuah molekul klorin. Salah satu atom klorin menggantikan atom hidrogen. Reaksi ini membentuk asam klorida dan juga hidrokarbon dengan satu atom klorin.
- CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
- CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
Bereaksi menjadi CCl4 (karbon tetraklorida).
- C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl
- C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 + HCl
Bereaksi menjadi C2Cl6 (heksakloroetana).
Reaksi adisi
Reaksi adisi terjadi pada alkena dan alkuna. Pada reaksi ini, sebuah molekul (halogen) memecah ikatan rangkap dua (alkena) atau tiga (alkuna) dan membentuk satu ikatan baru.
Pembakaran hidrokarbon
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
- CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → (n+1) H2O + n CO2 + Energi
Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.
Referensi
- ^ Silberberg 2004, hlm. 623.
- ^ a b Silberberg 2004, hlm. 625.
- ^ Silberberg 2004, hlm. 628.
- ^ Silberberg 2004, hlm. 631.
- ^ 'Proof' of methane lakes on Titan, BBC News, 4 Januari 2007
- ^ Dan Morgan, Lecture ENVIRO 100, University of Washington, 11/5/08
- ^ "Coal & electricity". worldcoal.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 9 Maret 2012.
Bibliografi
- Silberberg, Martin (2004). Chemistry: The Molecular Nature Of Matter and Change (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-4 (revisi)). New York: McGraw-Hill Companies. ISBN 0-07-310169-9. OCLC 56355975.
Pranala luar
- (Inggris) The Methane Molecule
- (Inggris) Poten & Partners: Glossary of Hydrocarbon Terms