HIDROKARBON

Hidrokarbon

A.  Kekhasan atom karbon

- Atom karbon memiliki sifat yang khas :

·          Karbon memiliki 4 elektron valensi

o   Atom korban memiliki 4 elektron valensi dan untuk mencapai konfingurasi oktet dan membentuk 4 ikatan kovalen dengan atom H, O, N, dan golongan halogen.

·         Atom karbon relatif kecil

o   Atom karbon mempunyai 2 kulit atom dan 4 elektron valensi sehingga jari-jari atom relatif kecil dan hal ini menyebabkan ikatan kovalen kuat dan karbon dapat membentuk ikatan rangkap dan ikatan tiga.

B.   Alkana, Alkena, dan Alkuna

Penggolongan Hidrokarbon

Hidrokarbon digolongkan berdasarkan bentuk rantai karbon dan jenis ikatannya. Berdasarkan bentuk rantai karbonnya, digolongkan ke dalam hidrokarbon alifatik,alisiklik, atau aromatik. Hidrokarbon alifatik adalah hidrokarbon rantai tebuka, sedangkan hidrokarbon alisiklik dan aromatik berikatan konjugat.Hidrokarbon alisiklik dan aromatik mempunyai sifat-sifat yang berbeda nyata.

Berdasarkan jenis ikatan antarkarbonnya, hidrokarbon alifatik dan alisiklik dibedakan atas jenuh dan tidak jenuh.

-          Alkana

Alkana dapatdinyatakan dengan suatu rumus umum C_nH_2n+2  

Penamaan alkana bercabang dapat dilakukan mengikuti tiga langkah sebagai berikut:

1.      Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.

2.      Penomoran, dimulai dari salah satu ujung, sehingga cabang mendapat nomor terkecil.

3.      Penulisan nama, dimulai dengan nama cabang sesuai urutan abjad, kemudian diakhiri dengan nama rantai induk.

-     Nama Alkana :  CH₄ = metana                C₂H₆ = etana               C₃H₈ = propana

                                C₄H₁₀ =butana               C₅H₁₂ = pentana       C₆H₁₄ = heksana

                                C₇H₁₆= heptana              C8H18 = oktana       C9H20 = nonana

                                C₁₀H₂₂ = dekana

            Struktur Gugus Alkil

            -CH₃-                                       =          Metil

            -CH₃-CH₂-                              =          Etil

            -CH_3-CH₂-CH₂-                       =          n-propil atau propil

             -       CH₃       

                        |

             H₃C-CH-                                =          Isopropil

            -CH₃-CH₂-CH₂-CH₃                    =          normalbutil (n-butil) atau butil

            - CH₃-CH₂-CH-                      =          sek-butil (baca : sekunder butil)

                              |

                            CH₃

            -CH₃-CH-CH₂-                       =          Isobutil

                        |

                     CH₃                          

                    CH₃

                      |

            -CH₃-C-                                   =          ters-butil (baca tersier butil)

                      |

                   CH₃

-          Alkena

Alkena adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh dengan satu ikatan rangkap —C==C—.Berdasarkan rumus molekul etana,propena, dan butena : C₂H₄,C₃H₆,C₄H₈,dapat disimpulkan rumus Alkena adalah C_nH_2n.

            -    Tata nama alkena:

1.      Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran ana menjadi ena.

2.      Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandung ikatan rangkap..

3.      Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai induk sedemikian sehingga ikatan rangkap mendapat  nomor terkecil.

4.      Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka,yaitu nomor dari atom karbon berikatan rangkap yang paling pinggir.

-          Alkuna

Alkuna adalah  hidrokarbon alifatik tak jenuh dengan satu ikatan rangkap tiga —C≡C—.Rumus umum alkuna adalah C_nH_2n-2.

-     Tata nama alkuna:

1.      Nama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhiran ana menjadi una.

C.   Keisomeran

Pengertian dan Jenis-jenis Keisomeran

>>Isomer adalah senyawa-senyawa yang berbeda, teteapi mempunyai rumus molekul yang sama. Keisomeran terjadi karena senyawa dengan rumus molekul sama dapat mempunyai struktur atau konfigurasi yang berbeda. Oleh karena itu, keisomeran dibedakan atas keisomeran struktur  dan keisomeran ruang (perbedaan konfigurasi).

-          Keisomeran Struktur adalah keisomeran karena perbedaan struktur. Keisomeran struktur dapat berupa keisomeran kerangka,posisi, dan gugus fungsi. Keisomeran kerangka yaitu rumus molekul sama rantai induk berbeda. Isomer posisi adalah rumus molekul dan rantai induk sama, tetapi cabang gugusnya berbeda.

-          Keisomeran Ruang dapat dibedakan atas keisomeran geometri dan keisomeran optik.

Keisomeran pada Alkana

Keisomeran pada alkana tergolongan keisomeran struktur, yaitu perbedaan kerangka atom karbonnya. Cara sistematis untuk mencari jumlah kemungkinan isomer alkana adalah sebagai berikut:

1. Mulailah dengan isomer rantai lurus.
2. Kurangi rantai induknya, satu atom karbon dijadikan cabang. Tempatkan cabang itu mulai dari atom karbon nomor 2, kemudian ke nomor tiga, dst hingga semua kemungkianan habis.
3. Selanjutnya, kurangi lagi rantai induk dan lakukan langkah nomor 2 hingga semua kemungkinan habis.

Keisomeran Alkena

Keisomeran Alkena dapat berupa keisomeran struktur dan keisomeran ruang.

_-           Keisomeran Struktur dapat terjadi karena perbedaan posisi ikatan rangkap atau kerangka karbon. Contohnya Alkena dengan 5 atom karbon (C₅H₁₀) mempunyai 5 isomer struktur sebagai berikut :

1.      1-pentana

2.      2-pentana

3.      2-metil-1-butena

4.      3-metil-1-butena

5.      2-metil-2-butena

-          Keisomeran geometris dapat terjadi perbedaan penempatan gugus-gugus di sekitar ikatan rangkap. Jika gugus sejenis terletak pada sisi yang sama dari ikatan rangkap disebut bentuk cis, sebaliknya bila gugus yang sama terletak berseberangan disebut bentuk trans.

Keisomeran pada Alkuna

Keisomeran pada alkuna tergolong keisomeran kerangka dan keisomeran posisi. Pada alkuna tidak teradapat keisomeran geometris. Keisomeran mulai terdapat pada butuna yang mempunyai 2 isomer, pentuna mempunyai 3 isomer.

D.  Fraksi-fraksi minyak bumi

Fraksi	Ukuran molekul	Titik didih (oC)	Kegunaan
Gas	C1 – C5	-160 – 30	Bahan bakar (LPG)
Eter petroleum	C5 – C7	30 – 90	Pelarut, binatu kimia (drycleaning)
Bensin (gasoline)	C5 – C12	30 – 200	Bahan bakar motor
Kerosi, minyak diesel/ solar	C12 – C18	180 – 400	Bahan bakar mesin diesel, bahan bakar industri, untuk cracking
Minyak pelumas	C16 ke atas	350 ke atas	Pelumas
Parafin	C20 ke atas	Merupakan zat padat dengan titik cair rendah	Membuat lilin, dan lain-lain
Aspal	C25 ke atas	Residu	Bahan bakar dan untuk pelapis jalan raya

>> Titik didih hidrokarbon meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah atom dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan dan minyak mentah dipisahkan ke fraksi dengan titik didih. Komponen titik didih yang tinggi akan berupa cairan dan ke bawah, begitu pula dengan sebaliknya.

>> Bensin ada 3 jenis, yaitu premium,pertamax, dan pertamax plus. Mutu bahan bakar ditentukan oelh jumlah ketukan yang ditimbulkan, yaitu dinyatakan dalam nilai oktan. Makin sedikit ketukan makin baik mutu bensin dan makin tinggi oktannya. Untuk menaikkan oktan dapat dilakukan reforming dengan zat TEL (Tertraethyl lead).

          E. Kegunaan hidrokarbon

-          Kegunaan Alkana dalam kehidupan sehari-hari :

1.      Bahan Bakar, misalnya elpiji, kerosin, bensin ,dan solar.

2.      Pelarut seperti petroleum eter dan nafta.

3.      Sumber hidrogen yaitu gas alam dan gas petroleum.

4.      Pelumas.

5.      Bahan baku untuk senyawa organik lain.

6.      Bahan baku industri

-          Kegunaan Alkena dalam kehidupan sehari-hari :

1.      Bahan baku industri yang sangat pentingmisalnya: plastik,karet,sintetik,dan alkohol.

-          Kegunaan Alkuna dalam kehidupan sehari-hari :

1.   Digunakan untuk mengelas besi dan baja.

>> Soal-soal latihan Hidrokarbon :

1. Sebutkan sifat khas dari atom karbon!
2. Nyatakan golongan hidorkarbon berikut (alifatik jenuh/tidak jenuh,alisikilik jenuh/tidak jenuh):

    H  H H                                                  H    H     H     H

           |    |   |                                                     |      |       |       |

a.   H-C-C-C-H                                         b.   C = C  -  C =  C    

     |    |   |                                                     |                      |

                      H  H H                                                  H                    H

                       H   H                                                          H    H

                        |     |                                                            |      |

c. H – C – C – H                                       d.  H – C – C = C - H

                        |     |     H                                                    |             |

                        |     |      |                                                    C--------C - H

                      H - C – C – C – H                                             |             |

                              |     |      |                                                    H           H

                             H   H    H

      3.   Beri nama senyawa berikut dengan nama IUPAC!

            a.         CH₃ – CH₂ – CH – CH₂ – CH₂ – CH₃               b.  CH₃ – CH – C ≡ C - H

                                     |                                                                            |

                                   CH – CH₃                                                            CH₃

                                     |

                                   CH₃

4.      Sebutkan contoh isomer alkana C₆H₁₄ !

5.      Sebutkan fraksi hidrokarbon!

>> Jawaban Soal latihan Hidrokarbon :

1.      Sifat khas hidrokarbon: - Ikatan kovalen yang dibentuk karbon relatif kuat.

  - Dapat membentuk ikatan rangkap dan ikatan rangkap 3

2. a. Alifatik jenuh (karena rangkaian hidrokarbonnya terbuka dengan ikatan tunggal).

b. Alifatik tak jenuh (karena rangkaian hidrokarbonnya terbuka dengan ikatan rangkap).

c. Alisiklik jenuh (karena rangkaian hidrokarbon tertutup/melingkar dengan ikatan tunggal).

d. Alisiklik tak jenuh  (karena rangkaian hidrokarbon tertutup/melingkar dengan ikatan rangkap).

      3.   a.         CH₃ – CH₂ – CH – CH₂ – CH₂ – CH₃ *          

                                     |                                                             

                                   CH – CH₃        Rangkaian dari CH₃ kanan ke CH₃ bawah, dan karbon punya 7 C

                                     |                      Penamaan dari CH₃ bawah

                                   CH₃ *               2,3-dimetilheptana

            b. CH₃ – CH – C ≡ C-H     

                             |

                           CH₃                          Rangkaian ada ikatan rangkap ganda

                                                            Penamaan dari CH₃ sebelah kanan, yang terdekat dari ikatan  ganda

                                                            3-metil-1-butana

      4.   Contoh isomer alkana C₆H₁₄ :

      Heksana, 2-metilpentana, 3-metilpentana, 2,2-dimetilbutana, 2,3-dimetilbutana

5. Fraksi-fraksi hidrokarbon :

    Gas, Eter petroleum, Bensin (gasoline), Kerosi, minyak diesel/ solar, Aspal, Parafin, dan Minyak pelumas.

SISTEM PERIODIK UNSUR DAN PERKEMBANGAN MODEL ATOM

SISTEM PERIODIK UNSUR

A.  Perkembangan Sistem Periodik

1. Triade Dobereiner

- Johan Wolfgang Dobereiner (professor kimia Jerman)

- Kesimpulannya :       unsure-unsur dapat dikelompokkan ke dalam kelompok- kelompok 3 unsur yang disebut triade.

   Contoh :       

Triade	Ar	Pembuktian Triade
Kalsium (Ca)	40	Ar dan Sr  =  Ar Ca + Ar Ba                                  2
Stronsium (Sr)	88	Ar Sr  =  40 + 137  = 88,5                     2
Barium (Ba)	137

-  Triade yang lain : 

Li                     Cl        

Na                    Br

            K                      I

- Kelemahan : Dobereiner tidak berhasil menunjukkan cukup banyak triade.

2. Hukum Oktaf Newlands

-  A.R Newlands (ahli kimia Inggris)

-  Kesimpulannya  :  Hukum Oktaf à  Ternyata unsure yang berselisih 1 oktaf (unsure ke 1 dan unsur ke-8, unsure ke 2 dan unsure ke-9) menunjukkan kemiripan sifat.

    Daftar Hukum Oktaf :         

1. H	2. Li	3. Be	4. B	5. C	6. N	7. O
8. F	9. Na	10. Mg	11. Al	12. Si	13. P	14. S
5. Cl	16. K	17. Ca	18. Ti	19. Cr	20. Mn	21. Fe
22. Co & Ni	23. Cu	24. Zn	25. Y	26. ln	27. As	28. Se

-  Kelemahan :  Hanya berlaku untuk unsure-unsur ringan, kira-kira sampai dengan Kalsium (Ar = 40). Jika diteruskan, ternyata kemiripan sifat terlalu dipaksakan. Misalnya : Ti, mempunyai sifat yang cukup berbeda dengan Al maupun B.

3. Sistem Periodik Mendeleev

-  Dmitri Ivanovich Mendeleev (Rusia)

-  Kesimpulan :  dapat meramalkan sifat dari unsure yang belum dikenal dan ketika unsure yang diramalkan itu ditemukan, ternyata sifatnya sangat sesuiai dengan ramalan Mendeleev.

-  Kelemahan :  adanya penyimapngan yaitu : Unsur I (Ar = 127) memiliki Ar yang lebih rendah disbanding unsure sebelumnya (Te (Ar = 120).

4. Sistem Periodik Modern dari Henry G. Moseley

-  Henry G. Moseley

- Kesimpulan : sifat-sifat unsure yang merupakan fungsi periodic dari nomor atomnya.

·   Urutan unsure seperti yang disusun Mendeleev sesuai dengan kenaikan nomor atomnya. Penempatan menyimpang dari Mendeleev tentang unsur Te (Ar = 128) dan I (Ar = 127) yang tidak sesuai dengan kenaikan massa atom relative, ternyata sesuai dengan kenaikan nomor atomnya (no atom Te = 52 ; Ti = 53)

B.  Periode dan Golongan

Periode (lajur horizontal) à disusun berdasarkan kenaikan nomor atom.

Golongan (lajur vertikal) à disusun berdasarkan kemiripan sifat.

·   Terdiri atas 7 periode ; 8 golongan A (IA-VIIIA) dan 8 golongan B (IB-VIIIB)

·   Unsur golongan A  =  golongan utama

Unsur golongan B  =  golongan transisi.

C.  Struktur atom

1. Nomor atom           

Jumlah proton (dalam keadaan netral jumlah proton = electron, sehingga nomor atom = jumlah electron).

Nomor Kulit	Nama Kulit	Jumlah electron maksimal (Rumus = 2n2); n = kulit
1	K	2. 12 = 2
2                   2	L	2. 22 = 8
3	M	2. 32 = 18
4	N	2. 42 = 32
5	O	2. 52 = 50
6	P	2. 62 = 72

2. Aturan Konfigurasi Elektron :

v  Elektron maksimal pada kulit terluar = 8 elektron

v  Jika terdapat sisa electron ditempatkan di kulit berikutnya

v  Pengisian electron berdasarkan jumlah electron masimal di tiap kulit (lihat tabel di atas).

v  Jika ada elektronyang belum tersusun tapi jumlahnya kurang dari jumlah electron maksimal di kulit tersebut maka pengisiannya menggunakan jumlah electron maskimal kulit sebelumnya.

Contoh :

Konfigurasi  ₂₇R = 2, 8, 18, 8, 1

      Keterangan :     Jumlah kulit = periode = periode 5

                              Jumlah electron valensi = nomor golongan = IA

3.  Partikel Dasar

Partikel	Massa (sma)	Muatan	Penemu
Elektron (e)	0,0005858	-1	J.J Thomson
Proton (p)	1,0073	+1	Goldstein
Neutron (n)	1,0087	netral	James Chadwick

1. 

                     1 sma =  1,66 x 10^-24 gram

                     1 muatan electron (e) = 1,66 x 10^-19 Coulomb

2. Notasi Atom

                   

3. Susunan Ion

Cont:         

Spesi	Jumlah Proton	Jumlah e
Atom P	15	15
Ion P2+	15	15-2=13
Ion P3-	15	15+3=18

4. Isotop, Isobar, Isonon

1. Isotop : nomor atom sama, berbeda massa

Contoh:  H     p = 1       e = 1        n = 0

                   H     p = 1       e = 1        n = 3

2. Isobar : nomor atom berbeda, nomor massa sama

   Contoh:    C  dgn     N

3. Isoton : nomor atom berbeda, neutron sama

N =  neutron = nomor massa – nomor atom

      Contoh:    C  dgn     N

4. Spektrometer Massa & Kelimpahan Isotop

* Spektrometer massa à  suatu peralatan (instrument) modern & canggih yang digunakan untuk menentukan Ar/Mr

*  1 atom C -12 = 12 sma

    1 sma = 1/12 x massa 1 atom C -12 = 1,66 x 10^-24  gram

5. Massa Atom Relatif (Ar)

Ar unsur X = massa rata-rata 1 atom unsur X

                           1/12 massa 1 atom C -12

ATAU

Ar unsur X = massa rata-rata 1 atom unsur X

                                             1 sma

*  Menentukan massa rata-rata dari isotop-isotop :

 Ar X = x % x isotop 1 + (100-x)% x isotop 2 dst

Contoh: Ar Cl = (75/100 x 35) + ( 25/100 x 37)

                                 = 35,5 sma   

5. Sifat-sifat unsur

1. Logam & Non Logam

Logam à Pada bagian kiri bawah

Non logam à pada bagian kanan atas

Batasnya à metazoid 

2. Wujud

Pada suhu kamar: 2 unsur berwujud cair

          2 unsur berwujud gas

                                              Sisanya berwujud padat

3. Kemiripan sifat unsur segolongan

a. Golongan VIII A (Gas Mulia)

-  Berupa gas mulia yang sangat stabil, sangat sukar bereaksi

-  Tidak ditemukan senyawa alami dari unsure-unsur tersebut

-  Di alam sebagai gas monoatomic, karena kulit terluarnya terisi penuh

-  TC / TD sangat rendah, TD hanya beberapa derajat diatas TL

b. Golongan VII A (Halogen)

-  Unsur non logam sangat reaktif

- Dengan logam membentuk senyawa ion (garam) dengan tingkat oksidasi (-1)

   Karena itu disebut halogen (pembentuk garam –Yunani)

- Kereaktifan berkurang dari F ke I

- Molekul diatomik, berwarna, bersifat racun

- F : Kuning muda; CL : hijau muda; Br : merah; uap I : ungu (padat I: hitam)

c. Golongan I A (logam alkali)

- Unsur-unsur golongan  I A, kecuali H, disebut logam alkali karena    unsur tersebut membentuk alkali basa yang larut dalam air

-  Tergolong logam yang lunak dan ringan

- Mempunyai 1 ev yang mudah lepas, sehingga merupakan keluarga logam yang paling aktif

-  Dapat terbakar di udara

-  Bereaksi hebat dengan air membentuk basa

-  Disimpan dalam kerosin (minyak tanah) karena kereaktifannya terhadap air dan udara

-  Tergolong senyawa ion dan mudah larut dalam air

d. Golongan II A (Logam Alkali tanah) 

-  Ditemukan dalam senyawa berupa endapan dalam tanah

-  Membentuk basa, tetapi senyawa-senyawanya kurang larut dalam air

-  Logam aktif tapi kereaktifannya kurang dibanding logam alkali seperiode

-  Terbakar di udara bila dipanaskan

-  Kcl Be, gol III A larut dalam air membentuk basa, bil oksidasi = +2

6. Sifat-sifat periodik unsur

Sifat periodik adalah sifat yang berubah secara beraturan sesuai dengan kenaikan nomor atom, yaitu dari kiri ke kanan dalam satu periode atau dari atas ke bawah dalam satu golongan.

1.   Keperiodikan jari-jari atom

- Seperiode : dari kanan ke kiri semakin besar

Alasan:     karena semakin ke kanan jumlah proton (muatan inti) semakin besar sehingga menarik e semakin kuat yang menyebabkan atom mengkerut atau jari-jari mengecil

- Segolongan : dari atas ke bawah semakin besar

Alasan:     karena bertambahnya jumlah kulit atom dan adanya e yang terletak di kulit lebih dalam yang menghalangi gaya tarik e kulit terluar sehingga gaya tarik menjadi lemah

2.   Energi ionisasi (EI)

§ Energi yang diperlukan untuk melepas satu e dari suatu atom netral dalam wujud gas sehingga terbentuk ion berwujud gas dengan muatan +1.

X à X⁺  + e

- Seperiode : dari kanan ke kiri semakin kecil

- Segolongan: atas ke bawah semakin kecil

- Alasan:     jari-jari atom yang bertambah menyebabkan gaya tarik inti terhadap e menjadi lemah sehingga e mudah dilepaskan

3. Afinitas Elektron (AE)

§ Energi yang menyertai penambahan 1 e pada suatu atom netral dalam wujud gas sehingga terbentuk ion (-1)

* AE(+): dalam menangkap e membutuhkan energi

AE (-): dalam menangkap e melepaskan energi

- Seperiode : dari kanan ke kiri semakin kecil

- Segolongan : atas ke bawah semakin kecil

- Alasan:     karena jari-jari atom yang bertambah besar sehingga gaya tarik proton terhadap elektron di luar atom semakin kecil sehingga semakin sulit menangkap elektron.

4. Kelektronegatifan 

§ Suatu bilangan yang menyatakan kecenderungan dari suatu unsur menarik elektron ke pihaknya relatif terhadap atom lainnya.

- Seperiode : dari kanan ke kiri semakin kecil.

- Segolongan : dari atas ke bawah semakin kecil.

- Alasan:     karena bertambahnya jari-jari atom sehingga gaya tarik proton terhadap e diluar atom kecil.

* Keelektronegatifan tertinggi: VII A

5. TD (titik didih) dan TL (titik lebur)

- Seperiode: I A sampai dengan IV A semakin besar

V A sampai dengan VIII A semakin kecil

TL / TD terbesar : golongan IV A

- Segolongan:

                  Unsure-unsur logam                                    Unsur-unsur Non logam

                     (I A, II A)                                                 (VII A, VIII A)

Semakin kebawah                                       semakin kebawah

TD/TL semakin kecil                                   TD/TL semakin besar

7. Perkembangan Model Atom

1.   Model Atom Dalton

-  John Dalton (1803) à    orang pertama yang secara ilmiah menyatakan bahwa materi terdiri atas partikel yang disebutnya atom.

* Gambar  :

2.   Model Atom Thomson

-  J.J.Thomson (1897) à   atom terdiri dari partikel bermuatan positif dan di dalamnya tersebar e bagaikan kismis dalam roti kismis.

* Gambar  :

3.   Model Atom Rutherford

Kelemahan:     Model ini tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak tersedot dan jatuh ke intinya. Menurut hukum fisika klasik, gerakan elektron mengitari intinya akan disertai pemancaran energi berupa radiasi elektromagnetik. Jika demikian, maka energi elektron akan terus menerus berkurang sehingga lintasannya akan berbentuk spiral dan akhirnya jatuh ke into atom.

4.   Model Atom Bohr

- Menurut Bohr dalam atom terdiri dari lintasan stationer tempat elektron dapat beredar tanpa disertai pelepasan atau penyerapan energi (yang disebut kulit atom).

- Niels Bohr

* Gambar  :

-  Kelemahan: tidak menyebutkan elektron sebagai gelombang.

* Model atom sekarang adalah yang dikembangkan oleh Erwin Schrodinger yang dikenal dengan Teori Atom Mekanika Kuantum.