Alkana, alkena, alkuna - Senyawa Karbon (Kimia Organik I) Materi Kimia Kelas 12

Hidrokarbon adalah senyawa organik yang hanya tersusun atas atom karbon (C) dan hidrogen (H). Senyawa ini menjadi dasar dari ilmu kimia organik karena hampir semua senyawa organik dapat diturunkan atau dimodifikasi dari hidrokarbon. Di antara berbagai jenis hidrokarbon, alkana, alkena, dan alkuna menempati posisi penting sebagai struktur dasar dengan sifat dan kegunaan yang sangat luas.

Artikel ini akan membahas secara mendalam mengenai ketiga golongan hidrokarbon tersebut mulai dari struktur, sifat, tata nama, reaksi kimia, hingga aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

1. Alkana

1.1 Pengertian

Alkana adalah hidrokarbon jenuh, yaitu senyawa yang hanya memiliki ikatan tunggal antara atom karbonnya. Disebut "jenuh" karena setiap atom karbon mengikat sebanyak mungkin atom hidrogen. Rumus umum alkana adalah CnH2n+2.

1.2 Struktur

• Semua ikatan C–C dan C–H bersifat tunggal (sigma).

• Sudut ikatan sekitar 109,5° karena mengikuti bentuk tetrahedral.

• Contoh sederhana: metana (CH4), alkana paling kecil.

1.3 Tata Nama (IUPAC)

Aturan penamaan alkana:

1. Tentukan rantai terpanjang karbon.

2. Beri nomor pada rantai agar substituen mendapatkan posisi terendah.

3. Substituen diberi nama sesuai jumlah karbon (metil, etil, propil, dll).

4. Gabungkan dengan awalan angka posisi.

Contoh: 2-metilbutana.

1.4 Sifat-sifat

• Fisis: Tidak larut dalam air (nonpolar), titik didih naik seiring bertambahnya jumlah karbon.

• Kimia: Relatif stabil, tidak mudah bereaksi kecuali melalui reaksi pembakaran atau substitusi radikal bebas (misalnya dengan halogen).

1.5 Reaksi Alkana

1. Pembakaran
   CnH2n+2 + O2 → CO2 + H2O + energi.
   Inilah alasan alkana digunakan sebagai bahan bakar (LPG, bensin, gas alam).

2. Substitusi dengan halogen
   CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (dengan sinar UV).

1.6 Kegunaan Alkana

• LPG (propana, butana) sebagai bahan bakar rumah tangga.

• Metana sebagai bahan bakar utama gas alam.

• Pelarut organik (heksana).

• Bahan baku industri petrokimia.

2. Alkena

2.1 Pengertian

Alkena adalah hidrokarbon tidak jenuh yang memiliki ikatan rangkap dua (C=C). Rumus umum: CnH2n.

2.2 Struktur

• Mengandung ikatan sigma (σ) dan pi (π).

• Geometri sekitar ikatan rangkap dua adalah trigonal planar dengan sudut ikatan 120°.

• Ikatan pi menyebabkan alkena lebih reaktif daripada alkana.

2.3 Tata Nama

Aturan penamaan alkena:

1. Rantai utama harus memuat ikatan rangkap dua.

2. Beri nomor agar posisi ikatan rangkap mendapat angka terendah.

3. Gunakan akhiran -ena.

4. Jika ada substituen, ikuti aturan alkana.

Contoh: but-2-ena.

2.4 Isomer

• Isomer posisi: letak ikatan rangkap berbeda. Contoh: but-1-ena dan but-2-ena.

• Isomer geometri (cis-trans/E-Z): karena tidak adanya rotasi bebas pada ikatan rangkap.

2.5 Sifat

• Fisis: Mirip dengan alkana, tapi lebih reaktif.

• Kimia: Mudah mengalami reaksi adisi karena ikatan pi relatif lemah.

2.6 Reaksi Alkena

1. Adisi Hidrogen (Hidrogenasi)
   C2H4 + H2 → C2H6 (menghasilkan alkana).

2. Adisi Halogen
   C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (digunakan untuk uji keberadaan ikatan rangkap).

3. Adisi Asam HX (HCl, HBr) → sesuai aturan Markovnikov.

4. Polimerisasi
   n(CH2=CH2) → –(CH2–CH2)n– (polietilena).

2.7 Kegunaan Alkena

• Etena (etilena): bahan baku plastik polietilena, juga digunakan untuk mematangkan buah.

• Propilena: bahan dasar polipropilena.

• Alkena lebih tinggi: bahan baku deterjen, pelumas, dan senyawa kimia lainnya.

3. Alkuna

3.1 Pengertian

Alkuna adalah hidrokarbon tidak jenuh dengan ikatan rangkap tiga (C≡C). Rumus umum: CnH2n-2.

3.2 Struktur

• Mengandung dua ikatan pi dan satu ikatan sigma.

• Geometri linear dengan sudut 180°.

• Ikatan rangkap tiga lebih pendek dan kuat dibanding rangkap dua.

3.3 Tata Nama

Aturan penamaan:

1. Rantai utama harus memuat ikatan rangkap tiga.

2. Gunakan akhiran -una.

3. Nomorkan agar posisi rangkap tiga terendah.

Contoh: but-2-una.

3.4 Isomer

• Isomer posisi: perbedaan letak ikatan rangkap tiga.

• Isomer struktur: perbedaan susunan atom.

3.5 Sifat

• Lebih reaktif daripada alkana dan alkena.

• Titik didih sedikit lebih tinggi dibanding alkena dengan jumlah karbon sama.

• Tidak larut dalam air.

3.6 Reaksi Alkuna

1. Adisi Hidrogen
   C2H2 + 2H2 → C2H6.

2. Adisi Halogen
   C2H2 + Br2 → C2H2Br2 → C2H2Br4.

3. Pembakaran
   Sama dengan alkana dan alkena, menghasilkan energi besar.

4. Reaksi Substitusi Terminal
   Pada alkuna terminal (–C≡CH), atom H dapat diganti logam (Na, K).

3.7 Kegunaan

• Asetilena (etuna) digunakan untuk pengelasan (oxy-acetylene welding).

• Bahan baku plastik, karet sintetis, dan senyawa kimia lain.

• Digunakan dalam industri farmasi.

4. Perbandingan Alkana, Alkena, dan Alkuna

5. Peranan dalam Kehidupan dan Industri

1. Energi: Alkana sebagai bahan bakar utama (gas alam, bensin).

2. Plastik: Alkena sebagai bahan baku polietilena, polipropilena.

3. Industri berat: Alkuna (asetilena) untuk pengelasan.

4. Pertanian: Etena mempercepat pematangan buah.

5. Farmasi: Turunan hidrokarbon digunakan sebagai bahan obat, anestesi, hingga hormon sintetis.

6. Tantangan dan Dampak Lingkungan

• Pembakaran alkana, alkena, dan alkuna menghasilkan CO2, gas rumah kaca yang mempercepat pemanasan global.

• Pembakaran tidak sempurna menghasilkan CO (karbon monoksida) yang beracun.

• Kebocoran gas alam dapat memicu ledakan dan pencemaran udara.

• Plastik hasil polimerisasi alkena sulit terurai, menyebabkan pencemaran laut.

7. Upaya Pengelolaan

1. Mengembangkan energi terbarukan untuk mengurangi ketergantungan pada alkana.

2. Daur ulang plastik hasil polimerisasi alkena.

3. Penggunaan teknologi pembakaran bersih untuk mengurangi polusi.

4. Penelitian senyawa turunan hidrokarbon yang lebih ramah lingkungan.

Alkana, alkena, dan alkuna merupakan senyawa hidrokarbon penting dengan peran besar dalam kehidupan manusia, mulai dari sumber energi, bahan baku industri plastik, hingga pengelasan logam. Perbedaan struktur ikatan antar ketiganya menyebabkan perbedaan sifat dan reaktivitas kimia. Namun, penggunaan hidrokarbon juga membawa tantangan lingkungan yang besar, sehingga diperlukan solusi berupa inovasi teknologi dan kesadaran ekologis.

Dengan memahami dasar-dasar kimia dari alkana, alkena, dan alkuna, kita tidak hanya mengenal perannya dalam ilmu kimia, tetapi juga menyadari dampaknya dalam kehidupan sehari-hari dan keberlanjutan lingkungan.