PELITA SUKMA, S.SI
A. PETA KONSEP Karbon dan
Hidrogen
HIDROKARBON
Terdiri dari
Rantai Karbon
C yang khas Rantai Terbuka Rantai Tertutup
tetravalen Merupakan senyawa
Terdiri dari Terdiri dari
Alifatik
Cp Cs Ct Ck Senyawa Senyawa
Deret Homolog Aromatik Alisiklik
terjadi Terdiri dari
Isomerisasi contoh contoh
Sikloalkana
Benzena dan
turunannya
C jenuh C tak jenuh
yaitu yaitu yaitu
Alkana CnH2n + 2
Alkena rangkap dua Alkuna rangkap
CnH2n tiga CnH2n-2
B. BAHAN AJAR
1. PENDAHULUAN
Senyawa hidrokarbon merupakan salah satu golongan senyawa karbon yang
bermanfaat dimuka bumi. Walaupun merupakan golongan senyawa karbon yang
paling sederhana, sudah jutaan senyawa hidrokarbon dikenal saat ini. Pemanfaatan
senyawa hidrokarbon yang paling tampak pada saat ini terlihat pada bidang
transportasi. Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa utama dalam komposisi
bahan bakar kendaraan. Senyawa ini diambil dan diolah dari minyak bumi hasil
penimbunan jasa renik laut selama berjuta-juta tahun.
Pada bahan ajar ini akan dibahas kekhasan atom karbon, senyawa hidrokarbon
jenuh (alkana), senyawa hidrokarbon tak jenuh (alkena dan alkuna), reaksi reaksi
senyawa karbon, dan isomer. Kekhasan atom karbon yaitu memiliki empat elektron
valensi sehingga dapat membentuk empat ikatan kovalen dengan atom karbon
maupun atom lainnya menyebabkan senyawa karbon banyak jumlahnya di alam.
2. KOMPETENSI INTI
Kompetensi Inti (KI)
KI-1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.
KI-2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab,
peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), bertanggung-jawab,
responsif, dan proaktif melalui keteladanan, pemberian nasihat,
penguatan, pembiasaan, dan pengkondisian secara berkesinambungan
serta menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial
dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam
pergaulan dunia.
KI 3 : Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual,
konseptual, prosedural, dan metakognitif sesuai dengan bidang dan
lingkup kajian Kimia pada tingkat teknis, spesifik, detail dan kompleks
berkenaan dengan ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan
humaniora dalam konteks pengembangan potensi diri sebagai bagian dari
keluarga, sekolah, dunia kerja, warga masyarakat nasional, regional dan
internasional..
KI4 : Melaksanakan tugas spesifik, dengan menggunakan alat informasi dan
prosedur kerja yang lazim dilakukan serta menyelesaikan masalah
sederhana sesuai dengan lingkup kajian Kimia.
Menunjukkan keterampilan menalar, mengolah, dan menyaji secara
efektif, kreatif, produktif, kritis, mandiri, kolaboratif, komunikatif dan solutif
dalam ranah abstrak, terkait dengan pengembangan dari yang
dipelajarinya di sekolah.
Menunjukkan keterampilan mempersepsi, kesiapan, meniru,
membiasakan gerak mahir, menjadikan gerak alami, dalam ranah kongkrit
terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah
3. KOMPETENSI DASAR
Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi
KD3 KD4
3.6 Menganalisis struktur, sifat 4.6 Menyajikan hasil identifikasi
senyawa hidrokarbon senyawa hidrokarbon yang terdapat
dalam kehidupan sehari hari
4. TUJUAN PEMBELAJARAN
Siswa dapat menganalisis hubungan
struktur(tatanama) dan sifat senyawa
hidrokarbon (sifat fisika, sifat kimia, dan isomer)
berdasarkan kekhasan atom karbon dan
golongan senyawanya (alkana, alkena, dan
alkuna) melalui diskusi untukmengembangkan
sikap aktif dengan model Problem Based
Learning
5. PETUNJUK PENGGUNAAN BAHAN AJAR
PETUNJUK:
6. MATERI BAHAN AJAR
Kekhasan Atom Karbon dan Posisi Atom Karbon
Dalam sistem periodik, unsur karbon terletak pada golongan IVA. Atom karbon ini
memiliki 2 elektron berpasangan pada orbital 2s dan 2 elektron bebas pada orbital
2p sehingga jika berikatan dengan atom hidrogen seharusnya membentuk
senyawa CH2 . Akan tetapi, di alam senyawa CH2 tidak ada, yang ada hanya
senyawa CH4 yang merupakan senyawa alkana yang paling sederhana. Di alam
jumlah atom karbon sangat banyak, jauh melampaui jumlah senyawa yang tidak
mengandung karbon.Apa keistimewaan atom karbon yang tidak dimiliki unsur
lainnya? Mengapa karbon dapat membentuk begitu banyak senyawa dibandingkan
unsur lain? Hal inilah yang akan di bahas pada materi ini.
Gambar 01.Berbagai senyawa hidrokarbon yang sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.
A. Kekhasan Atom Karbon
Sesuai dengan nomor golongannya, karbon mempunyai 4 elektron valensi.Hal itu
meguntungkan karena untuk mencapai kestabilan, karbon dapat membentuk 4 ikatan
kovalen yang relatif kuat. Empat ikatan tangan yang dimiliki atom karbon dapat
membentuk rantai dengan berbagai bentuk dan kemungkinan. Setiap kemungkinan
menghasilkan satu jenis senyawa. Semakin banyak kemungkinan, semakin banyak
jenis senyawa yang bisa dibentuk oleh atom karbon.
Unsur dari golongan lain tidak dapat membentuk ikatan kovalen sebanyak itu kecuali
jika melebihi konfigurasi octet. Boron (golongan III A) dan Nitrogen (golongan VA)
sebagai contoh hanya dapat membentuk 3 ikatan kovalen. Karbon dapat membentuk
ikatan dengan berbagai unsur nonlogam, terutama dengan Hidrogen (H), oksigen(O),
nitrogen (N), dan golongan halogen (F,Cl, Br, I) bahkan dengan beberapa unsur logam,
seperti magnesium.
Metana metanol metilamina kloroform
Selain itu, Atom karbon dapat membentuk ikatan antar karbon; berupa ikatan tunggal,
rangkap dua atau rangkap tiga. Ikatan kovalen yang terbentuk pada atom karbon relatif
kuat karena atom karbon memiliki jari-jari atom yang relatife kecil.
Etana Etena Etuna
Kecendrungan atom karbon dapat berikatan dengan atom karbon lainmemungkinkan
terbentuknya senyawa karbon dengan berbagai struktur ( membentuk rantai panjang
atau siklik). Rantai karbon yang terbentuk dapat berupa rantai karbon lurus atau rantai
bercabang.
Rantai terbuka (alifatis), yaitu rantai yang antar ujung-ujung atom karbonnya tidak
saling berhubungan. Rantai jenis ini ada yang bercabang dan ada yang tidak
bercabang.
n-heksana isooktana
3,4 -dietil 3,4,5-trimetil dekana
Rantai tertutup (siklis), yaitu rantai yang terdapat pertemuan antara ujung–ujung rantai
karbonnya. Terdapat dua macam rantai siklis, yaitu rantai siklis dan aromatis.
B. Posisi Atom Karbon
Berdasarkan jumlah atom karbon lain yang diikat, terdapat empat kemungkinan posisi
atom C dalam rantai karbon, yaitu:
1. Atom karbon primer
2. Atom karbon sekunder
3. Atom karbon tersier
4. Atom karbon kuartener
Coba perhatikan gambar berikut:
Atom C1 hanya mengikat 1 atom C lainnya, atom C1 disebut atom karbon primer. Atom
C2 mengikat 2 atom C lainnya, atom C2 disebut atom karbon sekunder. Atom C3 mengikat
3 atom C lainnya, atom C3 disebut atom karbon tersier, Atom C4 mengikat 4 atom C
lainnya, atom C4 disebut atom karbon kuartener.
Atom karbon primer, yaitu rantai karbon yang hanya mengikat secara langsung
satu atom karbon yang lain.
Atom karbon sekunder, yaitu atom karbon yang mengikat secara langsung dua
atom karbon yang lain.
Atom karbon tersier, yaitu atom karbon yang mengikat secara langsung tiga
atom karbon yang lain.
Atom karbon kuartener, yaitu atom karbon yang mengikat secara langsung
empat atom karbon yang lain.
C. JENIS HIDROKARBON
1. ALKANA
Alkana pertama kali dikenal dengan nama latinnya yaitu paraffin. Hal ini disebabkan
karena alkana terpisah dari reaksi pembakaran dan tidak reaktif. Alkana ditemukan
pada minyak mentah dan gas alam yang digunakan secara luas sebagai bahan bakar.
Ciri terpenting dari molekul hidrokarbon alkana adalah hanya terdapat ikatan kovalen
tunggal. Alkana dikenal sebagai hidrokarbon jenuh karena mengandung jumlah
maksimum atom hidrogen yang dapat berikatan dengan sejumlah atom karbon yang
ada.
Alkana yang paling sederhana (yaitu dengan n=1) adalah metana (CH4), yang
merupakan hasil alami penguraian bakteri anaerob dari tanaman-tanaman dalam air.
Karena senyawa ini pertama kali dikumpulkan dari rawa, metana dikenal juga sebagai
gas rawa. Empat anggota pertama dari alkana, yang semuanya adalah gas pada suhu
25oC, ditunjukkan pada Tabel 1.1
Tabel 1.1 Empat anggota pertama alkana
No Nama Rumus Molekul Rumus Struktur
1 Metana CH4
2 Etana C2H6
3 Propana C3H8
4 Butana C4H10
Nama alkana yang lain diturunkan dari nama Latin yang menunjukkan jumlah atom
karbon penyusun senyawa tersebut, dan diberikan akhiran –ana. Dengan demikian,
nama senyawa- senyawa golongan alkana, mulai dari jumlah atom C lima secara
berturut-turut adalah pentana, heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, undekana,
dan seterusnya. Nama dan struktur senyawa alkana dapat dilihat pada
Tabel 1.2.Deret homolog golongan alkana
Alkana memiliki deretan yang disebut sebagai homolog. Deretan tersebut menunjukan
bahwa pada setiap anggota yang satu ke anggota yang berikutnya bertambah
sebanyak CH2. Deret senyawa karbon yang demikian ini disebut deret homolog (deret
homolog alkana). Deret homolog alkana mempunyai sifat-sifat berikut:
Mempunyai rumus umum, untuk deret homolog alkana adalah CnH2n+2.
Antara satu anggota ke anggota berikutnya mempunyai pembeda CH2.
Selisih massa rumus antara satu anggota ke anggota berikutnya adalah 14.
Semakin panjang rantai atom karbonnya, semakin tinggi titik didihnya.
Gambar 1.1 Representatif molekul metana (CH4)
. Tata Nama Senyawa Alkana
Tata nama menurut IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) terdiri
dari tiga bagian, yaitu awalan, induk, dan akhiran. Awalan menunjukkan posisi gugus
fungsi yang terikat pada induk (jika ada). Induk menunjukkan banyaknya atom karbon
dalam rantai terpanjang. Sementara akhiran menunjukkan golongan rantai karbon
tersebut.
1. Semua nama alkana mempunyai akhiran “ana” Contoh :
CH3-CH3 = etana
CH3-CH2-CH3 = Propana
2. Jika rantai karbon lurus, maka:
a. Nama alkana tergantung dari jumlah atom C dalam rantai karbon.
b. Jika rantai karbon terdiri dari 4 atom C atau lebih maka nama alkana
diberi awalan n-(normal).
Contoh :
CH3-CH2-CH2-CH3 = n-butana
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 = n-pentana
3. Jika rantai karbon bercabang, maka :
a. Jika satu atom H dari alkana dilepaskan maka akan membentuk gugus alkil
(R= CnH2n+1) dimana gugus alkil berfungsi membentuk rantai bercabang
dari alkana. Penamaan alkil sama dengan deret homolog, hanya akhiran –
ana diganti dengan –il. Beberapa gugus alkil yang penting :
Tabel 1.3 Beberapa gugus alkil
Alkana (R-H) Gugus Alkil (R-) Nama Alkil
Metil
Metana (CH3-H) CH3 - Etil
Etana (CH3-CH2- CH3-CH2- Propil
H) Isopropil
Propana (CH3- CH3-CH2-CH2-
CH2-CH2-H)
CH3-CH2-CH2-CH2- Butil
sekunder butil
Butana (CH3- Isobutil
CH2-CH2-CH2-H) tersier butil
Langkah-langkah tata nama alkana yakni:
1. Tentukan rantai C terpanjang pada alkana (fokus terhadap atom C)
2. Tentukan juga cabang dari alkana, yakni gugus alkil.
3. Lakukan penomoran pada senyawa alkana, yakni rantai C terpanjang dengan
penomoran dimulai yang paling dekat cabang/gugus alkil.
4. Jika terdapat dua atau lebih gugus alkil, cukup tulis satu kali gugus alkil dengan
diberi awalan. Misalkan di, jika memiliki dua gugus alkil (di=2, tri=3, tetra=4,
penta=5).
5. Alkil ditulis dengan menurut urutan pada alfabet. Misal ada gugus metil dan etil.
Secara alfabet, e lebih dahulu dibanding m. Maka ditulis etil terlebih dahulu lalu
metil, etil-metil.
6. Secara singkat, penulisan nama alkana seperti ini: posisi alkil–nama alkil–rantai
utama
No. Cabang – nama cabang – nama rantai utama (induk)
Contoh:
1.
2-metil-butana
2.
2,3-dimetil-pentana
3.
4-etil-2-metil-heksana
4.
3-isopropil-2-metil-pentana
Terkadang, ada soal yang menyuruh menuliskan struktur senyawa alkana. Nah
diberitahu terlebih dahulu nama alkananya, lalu mulai deh kerjakan struktur senyawa
alkana. Kadang banyak beberapa orang yang bingung. Ada beberapa langkah yang
harus dikerjakan. Langkah tersebut yakni:
1. Tuliskan terlebih dahulu struktur alkana. Misal kalau di soal dicantumkan 2-
metil butana, maka tuliskan terlebih dahulu struktur butana. Untuk
mempermudah saja, jangan dahulu tulis atom H, cukup tulis atom C dahulu.
(butana: C-C-C-C).
2. Untuk penomoran memang tidak perlu ditulis. Cukup mengerti saja,
penomoran untuk memudahkan dimulai dari kiri.
3. Lalu tulis gugus alkil sesuai dengan nomor. Misal 2-metil butana. Maka tulis
gugus metil pada nomor 2.
4. Lalu tulis atom H pada senyawa alkana.
5. Jadi, secara singkat langkahnya seperti ini:
tulis struktur alkana-buat penomoran-tulis gugus alkil-tulis atom H.
Contoh:
1. Tuliskan struktur 2-metil-butana!
2: Tuliskan struktur 2,2-dimetil-propana!
3.Tuliskan struktur 4-etil-2-metil-heksana! Quick Tips:
Harap diingat bahwa atom C memerlukan
4 ruang agar membentuk molekul stabil.
Misalkan ini CH4, artinya si 4 atom H
mengisi 4 ruang atom C. Dan juga, tanda
garis hubung (-) pada struktur
menandakan ruang yang diisi atom C.
Misalkan C— berarti atom C telah diisi
oleh satu ruang. Supaya stabil, tinggal isi
3 ruang lain dengan atom C. Jadinya,
CH3—.
RANGKUMAN
A. Kekhasan / Keunikan Atom Karbon
o Terletak pada golongan IVA dengan Z = 6 dan mempunyai 4 elektron valensi.
o Untuk mencapai konfigurasi oktet maka atom karbon mempunyai kemampuan
membentuk 4 ikatan kovalen yang relatif kua t.
o Atom karbon dapat membentuk ikatan antar karbon; berupa ikatan tunggal,
rangkap dua atau rangkap tiga.
o Atom karbon mempunyai kemampuan membentuk rantai (ikatan yang
panjang).
o Rantai karbon yang terbentuk dapat bervariasi yaitu : rantai lurus, bercabang
dan melingkar (siklik).
B. Kedudukan Atom Karbon
Dalam senyawa hidrokarbon, kedudukan atom karbon dapat dibedakan sebagai
berikut :
Atom C primer : atom C yang mengikat langsung 1 atom C yang lain
Atom C sekunder : atom C yang mengikat langsung 2 atom C yang lain
Atom C tersier : atom C yang mengikat langsung 3 atom C yang lain
Atom C kuarterner : atom C yang mengikat langsung 4 atom C yang lain
C. Klasifikasi / Penggolongan Hidrokarbon (terdiri dari atom C dan H)
a. Berdasarkan jenis ikatan antar atom karbonnya :
Hidrokarbon jenuh = senyawa hidrokarbon yang ikatan antar atom
karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Hidrokarbon tak jenuh = senyawa hidrokarbon yang memiliki 1 ikatan
rangkap dua (alkena) atau lebih dari 1 ikatan
rangkap dua (alkadiena), atau ikatan rangkap tiga
(alkuna).
b. Berdasarkan bentuk rantai karbonnya :
Hidrokarbon alifatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai terbuka
Hidrokarbon alisiklik jenuh (ikatan tunggal) maupun tidak jenuh
(ikatan rangkap).
= senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar /
tertutup (cincin).
Hidrokarbon aromatik = senyawa hidrokarbon dengan rantai melingkar
(cincin) yang mempunyai ikatan antar atom C
tunggal dan rangkap secara selang-seling /
bergantian (konjugasi).
D. Alkana adalah hidrokarbon alifatik jenuh yaitu hidrokarbon dengan rantai
terbuka dan semua ikatan antar atom karbonnya merupakan ikatan tunggal.
Rumus umum alkana yaitu : CnH2n+2 ;n = jumlah atom
E. Langkah-langkah tata nama alkana yakni:
1. Tentukan rantai C terpanjang pada alkana (fokus terhadap atom C)
2. Tentukan juga cabang dari alkana, yakni gugus alkil.
3. Lakukan penomoran pada senyawa alkana, yakni rantai C terpanjang dengan
penomoran dimulai yang paling dekat cabang/gugus alkil.
4. Jika terdapat dua atau lebih gugus alkil, cukup tulis satu kali gugus alkil
dengan diberi awalan. Misalkan di, jika memiliki dua gugus alkil (di=2, tri=3,
tetra=4, penta=5).
5. Alkil ditulis dengan menurut urutan pada alfabet. Misal ada gugus metil dan
etil. Secara alfabet, e lebih dahulu dibanding m. Maka ditulis etil terlebih
dahulu lalu metil, etil-metil.
6. Secara singkat, penulisan nama alkana seperti ini: posisi alkil–nama alkil–
rantai utama
No. Cabang – nama cabang – nama rantai utama (induk)
LATIHAN SOAL
1. Untuk mengidentifikasi adanya unsur CH3
karbon dan hidrogen dalam senyawa
karbon, dilakukan percobaan dengan CH3 C CH CH3
memanaskan lilin yang dicampur CuO.
Pengamatan apa yang menunjukkan CH3 CH3
adanya unsur karbon….. a. 5
a. Adanya bintik-bintik cairan pada b. 4
c. 3
gelas kimia d. 2
b. Kertas kobalt (II) klorida anhidrat e. 1
berwarna merah 4. Perhatikan rumus struktur di bawah ini:
c. Adanya penambahan CuO
d. Adanya gas CO2 ditandai dengan a) CH3─CH2─CH2─CH2─CH3
b) CH3─CH2─CH3
keruhnya air barit c) CH2─CH2
e. Menghasilkan uap air
││
2. Dari struktur dibawah ini jumlah CH2─CH2
atom C primer ada….
HHH Yang merupakan golongan alifatik dan
alisiklik berturut-turut adalah….
H CC C H
H H H A. a) dan b)
a. 5 B. a) dan c)
b. 4 C. c) dan a)
c. 3 D. c) dan b)
d. 2 E. semua salah
e. 1
5. Di antara senyawa berikut, yang
3. Ada berapakah jumlah atom C bukan alkana rantai lurus adalah ….
primer
A.C3H8 7. Senyawa dengan nama 2-metil-3-
B.C4H8 isopropiloktana memiliki rumus struktur
C.C6H14 ….
D.C5H12 A.
E. C20H42
B.
6. Yang bukan sifat alkana adalah …
C.
a. sukar larut dalam air D.
b. atom hanya dapat disubstitusi
c. dapat dijadikan bahan bakar
d. ikatannya tidak jenuh
e. rumus umumnya CnH2n + 2
E. c. 3, 1, 1, 5
8. Diketahui rumus struktur senyawa 11. Yang sama dari kedua senyawa berikut :
sebagai berikut : 1. CH3−CH2−CH2−CH3
1CH3 – 2CH – 3CH = 4CH – 5CH3 2. CH3−CH(CH3)2
adalah….
II A. titik didihnya
6CH2 – 7CH3 8CH3 B. titik lelehnya
Ikatan rangkap dua pada senyawa C. rumus empirisnys
tersebut berada di antara atom C nomor . D. persen komponen
. . . dan . . . . E. kelarutannya
a. 1,2
b. 2,7 12. Komponen utama bensin adalah….
c. 3,4 a. metana dan etana
d. 5,9 b. metana dan butana
e. 7,8 c. butana dan heptana
d. heptana dan iso oktana
9. Yang termasuk hidrokarbon jenuh e. oktana dan iso oktana
adalah … 13. Salah satu dari senyawa berikut yang
tidak berisomer dengan 2,3-dimetilbutana
a. CH3CH2CH2CH3 adalah …
b. CH3CHCHCH3
c. CH3CCCH3 a. n-heksana
d. CH3CH2CCH b. 2,2-dimetil butana
e. CH3CH2CHCH2 c. 3-metil pentana
d. 2-metil pentana
e. 2-etil pentana
10. Alkana dengan nama 3,3,4-
trimetil heksana mengandung atom C
primer, sekunder, tersier, dan kuartener
berturut-turut adalah …
a. 5, 2, 1, 1 d. 4, 2, 2, 2
b. 5, 1, 1, 3 e. 1, 5, 2, 2
14. Perhatikan tabel sifat fisika alkanaberikut.
Nama Titik Leleh Titik Didih
(°C) (°C)
Butana – 138,4 0,5
Pentana – 139,7 36,1
Heksana – 95,0 68,9
Heptana
Oktana – 90,6 98,4
– 56,8 124,7
Senyawa yang berwujud gas pada suhukamar adalah ….
a. Butana D. heptana
b. Pentana E. oktana
c. Heksana
15. Nama struktur kimia berikut adalah
a. 2,2-dimetil-4-metilheptana
b. 4,6,6-trimetilheptana
c. n-dekana
d. 2-metil-2-metil-4-metilheptana
e. 2,2,4-trimetilheptana
No Jawaban No Jawaban
1 D 11 B
2 B 12 A
3 C 13 E
4 E 14 A
5 B 15 D
6D
7C
8C
9A
10 D