Kimia Organik I - Alkana

Alkana  adalah senyawa kimia hidrokarbon jenuh asiklis. Alkana termasuk senyawa alifatik. Dengan kata lain, alkana adalah sebuah rantai karbon panjang dengan ikatan-ikatan tunggal. Rumus umum untuk alkana adalah C_nH_2n+2. Alkana yang paling sederhana adalah metana dengan rumus CH₄. Tidak ada batasan berapa karbon yang dapat terikat bersama. Beberapa jenis minyak dan wax adalah contoh alkana dengan atom jumlah atom karbon yang besar, bisa lebih dari 10 atom karbon.

Setiap atom karbon mempunyai 4 ikatan (baik ikatan C-H atau ikatan C-C), dan setiap atom hidrogen mesti berikatan dengan atom karbon (ikatan H-C). Sebuah kumpulan dari atom karbon yang terangkai disebut juga dengan rumus kerangka. Secara umum, jumlah atom karbon digunakan untuk mengukur berapa besar ukuran alkana tersebut (contohnya: C₂-alkana).
Gugus alkil, biasanya disingkat dengan simbol R, adalah gugus fungsional, yang seperti alkana, terdiri dari ikatan karbon tunggal dan atom hidrogen, contohnya adalah metil atau gugus etil.

Deret Homolog Alkana

Adalah suatu golongan / kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku berturutannya mempunyai beda CH ₂ .

Sifat-sifat deret homolog :

o Mempunyai sifat kimia yang mirip

o Mempunyai rumus umum yang sama

o Perbedaan Mr antara 2 suku berturutannya sebesar 14

o Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnya

rumus	nama	rumus	nama
CH 4	metana	C 6 H 14	heksana
C 2 H 6	etana	C 7 H 16	heptana
C 3 H 8	propana	C 8 H 18	oktana
C 4 H 10	butana	C 9 H 20	nonana
C 5 H 12	pentana	C 10 H 22	dekana

Sifat-sifat Alkana

1. merupakan senyawa nonpolar, sehingga tidak larut dalam air
2. makin banyak atom C (rantainya makin panjang), maka titik didih makin tinggi
3. pada tekanan dan suhu biasa, CH ₄ - C ₄ H ₁₀ berwujud gas, C ₅ H ₁₂ - C ₁₇ H ₃₆ berwujud cair, diatas C ₁₈ H ₃₈ berwujud padat
4. mudah mengalami reaksi subtitusi dengan atom-atom halogen (F ₂, Cl ₂, Br ₂ atau I ₂ )
5. dapat mengalami oksidasi (reaksi pembakaran) 

Sifat fisik

1. Semua alkana merupakan senyawa polar sehingga sukar larut dalam air. Pelarut yang baik untuk alkana adalah pelarut non polar, misalnya eter. Jika alkana bercampur dengan air, lapisan alkana berada di atas, sebab massa jenisnya lebih kecil daripada 1.

2. Pada suhu kamar, empat suku pertama berwujud gas, suku ke 5 hingga suku ke 16 berwujud cair, dan suku diatasnya berwujud padat.

3. Semakin banyak atom C, titik didih semakin tinggi. Untuk alkana yang berisomer (jumlah atom C sama banyak), semakin banyak cabang, titik didih semakin kecil.

Tabel 4. Beberapa sifat fisik alkana

Nama alkana	Rumus	Mr	Titik leleh	Titik didih	Kerapatan	Fase
	molekul		(oC)	(0C)	(g/Cm3)	pada
						250C
Metana	CH4	16	-182	-162	0,423	Gas
Etana	C2H6	30	-183	-89	0,545	Gas
Propana	C3H8	44	-188	-42	0,501	Gas
Butana	C4H10	58	-138	-0. 5	0,573	Gas
Pentana	C5H12	72	-130	36	0,526	Cair
Heksana	C6H14	86	-95	69	0,655	Cair
Heptana	C7H16	100	-91	99	0,684	Cair
…	…	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…	…
Heptadekana	C17H36	240	22	302	0,778	cair
Oktadekana	C18H38	254	28	316	0,789	padat
Nonadekana	C19H40	268	32	330	0,789	padat
Iikosana	C20H42	282	37	343	0,789	padat

Sifat kimia

1. Pada umumnya alkana sukar bereaksi dengan senyawa lainnya.

2. Dalam oksigen berlebih, alkana dapat terbakar menghasilkan kalor, karbon dioksida dan uap air.

3. Jika alkana direaksikan dengan unsur-unsur halogen (F2, Cl2, Br2, I2), atom -atom H pada alkana akan digantikan oleh atom-atom halogen.

 

Kelarutan

Fakta-fakta
Kelarutan alkana tidak berbeda dengan kelarutan sikloalkana.
Alkana hampir tidak dapat larut dalam air, tapi larut dalam pelarut organik. Alkana dalam bentuk cair merupakan pelarut yang baik untuk berbagai senyawa kovalen yang lain.

Penjelasan-penjelasan
Kelarutan dalam air
Apabila sebuah zat molekular larut dalam air, maka terjadi hal-hal berikut:

• gaya tarik antar-molekul dalam zat menjadi hilang. Untuk alkana, gaya tarik tersebut adalah gaya dispersi Van der Waals.
• gaya tarik antar-molekul dalam air menjadi hilang sehingga zat bisa bercampur dengan molekul-molekul air. Dalam air, gaya tarik antar-molekul yang utama adalah ikatan hidrogen.

Diperlukan energi untuk meghilangkan gaya tarik antar-molekul tersebut, meskipun jumlah energi yang diperlukan untuk menghilangkan gaya dispersi Van der Waals pada molekul seperti metana sangat kecil dan bisa diabaikan. Akan tetapi, ini tidak berlaku bagi ikatan hidrogen dalam air, dimana diperlukan banyak energi untuk memutus ikatan hidrogen.
Dengan kata lain, sebuah zat akan larut jika ada cukup energi yang dilepaskan ketika ikatan-ikatan baru terbentuk antara zat dan air untuk mengganti energi yang digunakan dalam memutus gaya tarik awal.

       Satu-satunya gaya-tarik yang baru terbentuk antara alkana dan molekul air adalah gaya Van der Waals. Pembentukan gaya tarik ini tidak melepaskan banyak energi untuk mengganti energi yang diperlukan untuk memutus ikatan hidrogen dalam air. Olehnya itu alkana tidak larut.
Kelarutan dalam pelarut-pelarut organik
Pada kebanyakan pelarut organik, gaya tarik utama antara molekul-molekul pelarut adalah gaya Van der Waals – baik gaya dispersi maupun gaya tarik dipol-dipol.
Ini berarti bahwa apabila sebuah alkana larut dalam sebuah pelarut organik, maka gaya tarik Van der Waals terputus dan diganti dengan gaya Van der Waals yang baru. Pemutusan gaya tarik yang lama dan pembentukan gaya tarik yang baru saling menghapuskan satu sama lain dari segi energi – sehingga tidak ada kendala bagi kelarutannya.

Kereaktifan kimiawi

Alkana

Alkana mengandung ikatan tunggal C-C yang kuat dan ikatan C-H yang juga kuat. Ikatan C-H memiliki polaritas yang sangat rendah sehingga tidak ada molekulnya yang membawa jumlah ion positif atau negatif yang signifikan untuk menarik molekul lainnya.
Olehnya itu alkana-alkana memiliki reaksi yang cukup terbatas.

Beberapa hal yang bisa dilakukan pada alkana:

• alkana bisa dibakar, yakni memusnahkan seluruh molekulnya;
• alkana bisa direaksikan dengan beberapa halogen yakni memutus ikatan C-H;
• alkana bisa dipecah, yakni dengan memutus ikatan C-C.

Sumber dan Kegunaan

1. Bahan Bakar, misal elpiji, kerosin, bensin dan solar.
2. Pelarut, misal petroleum eter dan nafta.
3. Sumber hidrogen, gas alam dan gas petroleum merupakan sumber dalam indutri, misal amoniak dan pupuk.
4. Pelumas, alkana dengan suhu tinggi ( jumlah atom karbon banyak ) misal C18H38.
5. Bahan baku organik, misal minyak bumi dan gas alam yang di gunakan untuk sintetis alkohol dan asam cuka.
6. bahan baku industri, Misal minyak bumi di gunakan sebagai bahan baku plastik, detergen dan karet. Industri yang mengelola minyak bumi dan gas alam di sebut industri petro kimia, ( petrplieum = minyak bumi ).

Permasalahan

Apa yang mendasari alkana mempunyai titik didih yang rendah dibandingkan dengan senyawa organik lainnya dengan berat molekul yang sama ?
Dan juga pada artikel diatas, dikatakan bahwa bahan baku organik (utamanya) seperti bahan bakar fosil (minyak bumi dan gas alam). Mungkinkah setiap jenis bahan yang dapat dijadikan sebagai bahan bakar tergolong alkana ?